用于湿法纺丝的凝固浴槽的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于生产碳纤维用聚丙烯腈原丝的湿法纺丝设备，具体来说是一种实现凝固工艺的凝固浴槽。
【背景技术】
[0002]PAN基碳纤维是一种人工合成的无机纤维。它是由丙烯腈和共聚单体，经过聚合、纺丝、预氧化和碳化等一系列工艺处理后得到的纤维状聚合物。纺丝过程中PAN分子主要发生物理变化，形成白色的纤维状原丝，预氧化过程中，PAN原丝逐渐演变成某种耐热的含氧结构，经碳化后，得到含碳量极高的碳纤维。由于碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温和耐化学腐蚀等性能，因此它的应用领域及其广泛。
[0003]优质PAN原丝是制造高性能碳纤维的首要必备条件，也是影响碳纤维质量最关键的因素之一。生产优质PAN原丝对纺丝设备和工艺提出了很高的要求，尤其是对工艺参数的要求尤其严苛。纺丝过程中，凝固过程是纤维结构形成的一个重要过程，不同凝固条件下生成的初生纤维的结构是不同的。PAN溶液湿法纺丝凝固成型过程是纤维内部微孔产生的关键步骤，因此，纺丝凝固条件对碳纤维性能起着决定性的影响。除微孔外，在纺丝过程中的不合理的凝固工艺也是导致初生纤维不均匀的关键因素之一。湿法纺丝的凝固工艺参数包括凝固浴温度、浓度和负牵伸等。
[0004]传统湿法纺丝生产PAN原丝的过程中，所用的凝固浴槽主要由主体槽体、分配板和溢流板组成，其中溢流板为实心无孔钢板。该种结构的凝固浴槽，在凝固液循环的过程中，上层流体更新的速度快，中层流体更新的速度慢，下层流体几乎不更新，造成了温度场和浓度场在高度方向上的不均匀性。最严重情况下，在喷丝板竖直方向3cm(约等于喷丝板的直径)的间隔下，凝固液温度的上下差距在5?7°C ;凝固液浓度的上下差距在0.5%以上。传统结构设计带来的温度场和浓度场的不均匀性，会引起在高度方向上不同位置成形后的初生纤维结构和性能的差异性，由此遗传下去，造成原丝毛丝增多，断头率变高，CV值变大。
[0005]专利CN200720103930.5介绍了一种用于湿法纺丝的凝固浴槽，该凝固浴槽的主要特点是凝固浴进口位于槽体的两端，凝固浴出口位于槽体的中间。但是仍存在的凝固浴内温度场不均匀、浓度场不均匀的问题，导致毛丝、挂丝和飘丝数量多，传动辊缠辊等。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中存在的凝固浴内温度场不均匀、浓度场不均匀，毛丝、挂丝和飘丝数量多，传动辊缠辊的问题。提供了一种用于湿法纺丝的凝固浴槽，该凝固浴槽具有在凝固液循环过程中，该结构的凝固浴槽可以保证凝固液的温度场和浓度场在高度方向上的均匀性，减少原丝中毛丝的数量，消除了凝固浴出口处传动辊的缠辊、挂丝和飘丝的现象。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下:一种用于湿法纺丝的凝固浴槽，包括至少两个卷曲辊、主体槽体、凝固液出口、溢流板、凝固液分配板和凝固液入口 ；其中凝固液入口位于主体槽体的左侧端壁上，凝固液出口位于主体槽体的底部靠近右侧端壁，凝固液分配板位于喷头的左边，溢流板位于卷曲辊的右边且凝固液出口的左边。
[0008]上述技术方案中，优选方案如下:所述溢流板4为实心无孔的带弧度的不锈钢板，下沿与主题槽体底部的夹角小于45°，进一步优选为10?30°。所述主体槽体2底部设有位于喷头正下方的双层视镜。所述凝固液分配板为孔眼板，孔的形状和尺寸相同；孔在高度上呈现层状分布，每一层孔的数目不同，其中上面层孔的数目少，下面层孔的数目多，由上层到下层依次增多，同一高度上的孔之间间隔距离相同；进一步相同高度层上开孔的数目不少于3，开孔的层数不少于3。喷丝板中心位置和浸入凝固液内部的卷曲辊I的下沿在同一水平上。凝固液分配板5的上沿和溢流板4的上沿处于同一高度水平。视镜使用双层法兰片固定，两层中间部分为真空，真空压力不高于lOKPa。凝固液进口位于主体槽体左端端壁和分配板之间的管道为变径，与分配板连接的最大管径与分配板高度相同。
[0009]上述技术方案中，所述的凝固液分配板相同高度层上开孔的数目开孔的数目优选为5?30，开孔的层数优选为5到20。
[0010]上述技术方案中，所述的视镜视镜中两层中间的压力进一步优选为IKPa到5KPa，
[0011]本实用新型可以用于生产碳纤维用聚丙烯腈原丝的湿法纺丝过程中，可以保证凝固液的温度场和浓度场在高度方向上的均匀性，消除凝固浴出口处传动辊的缠辊、挂丝和飘丝的现象，取得了较好的技术效果。
【附图说明】
[0012]图1的本实用新型的结构示意图；
[0013]图2为位于本实用新型结构左侧的分配板示意图；
[0014]图3为位于本实用新型结构右侧的溢流板(实心钢板，厚度2_)示意图；
[0015]图1中，I和I’为卷曲棍；2为主体槽体；3为凝固液出口 ；4为溢流板；5为凝固液分配板；6为凝固液入口。
[0016]下面通过具体实施例进一步说明。
【具体实施方式】
[0017]【实施例1】
[0018]凝固浴槽:凝固液入口位于主体槽体左侧端壁上，凝固液出口位于主体槽体的底部靠近右侧端壁上，溢流板下沿与主题槽体底部的夹角为30°，主体槽体底部设有位于喷头正下方的双层视镜；凝固液分配板长28cm，宽14cm，圆孔，孔直径0.3cm，孔的层间距2.8cm, 10层孔，第一层孔数5，从上往下每层增加2个孔，最下层孔数23，喷丝板的中心位置和进入凝固液内部的卷曲辊的下沿在同一高度，凝固液分配板的上沿的溢流板的上沿处于同一水平，视镜使用双层法兰片固定，两层中间部分为真空，真空的压力为lOKPa。经过测量，竖直方向3cm间隔，浓度差异为0.6%，温度差异为6°C，初生丝条无缠辊，凝固浴出口的液面上方无飘丝，卷曲辊上无挂丝。
[0019]【实施例2】
[0020]凝固浴槽:凝固液入口位于主体槽体左侧端壁上，凝固液出口位于主体槽体的底部靠近右侧端壁上，溢流板下沿与主题槽体底部的夹角为45°，主体槽体底部设有位于喷头正下方的双层视镜；凝固液分配板长32cm，宽17cm，方孔，孔边长0.3cm，孔的层间距2cm，20层孔，第一层孔数8，从上往下每层增加I个孔，最下层孔数27，喷丝板的中心位置和进入凝固液内部的卷曲辊的下沿在同一高度，凝固液分配板的上沿的溢流板的上沿处于同一水平，视镜使用双层法兰片固定，两层中间部分为真空，真空的压力为5KPa。经过测量，竖直方向3cm间隔，浓度差异为0.3%，温度差异为1.5°C。初生丝条无缠辊，凝固浴出口的液面上方无飘丝，卷曲辊上无挂丝。
[0021]【实施例3】
[0022]凝固浴槽:凝固液入口位于主体槽体左侧端壁上，凝固液出口位于主体槽体的底部靠近右侧端壁上，溢流板下沿与主题槽体底部的夹角为10°，主体槽体底部设有位于喷头正下方的双层视镜；凝固液分配板长24cm，宽14cm，圆孔，孔直径0.2cm，孔的层间距1.8cm, 30层孔，第一层孔数3，从上往下每层增加2个孔，最下层孔数61，喷丝板的中心位置和进入凝固液内部的卷曲辊的下沿在同一高度，凝固液分配板的上沿的溢流板的上沿处于同一水平，视镜使用双层法兰片固定，两层中间部分为真空，真空的压力为lKPa。经过测量，竖直方向3cm间隔，浓度差异为0.1%，温度差异为1.2°C。初生丝条无缠辊，凝固浴出口的液面上方无飘丝，卷曲辊上无挂丝。
[0023]【实施例4】
[0024]凝固浴槽:凝固液入口位于主体槽体左侧端壁上，凝固液出口位于主体槽体的底部靠近右侧端壁上，溢流板下沿与主题槽体底部的夹角为15°，主体槽体底部设有位于喷头正下方的双层视镜；凝固液分配板长23cm，宽12cm，圆孔，孔直径0.2cm，孔的层间距2cm，30层孔，第一层孔数5，从上往下每层增加I个孔，最下层孔数34，喷丝板的中心位置和进入凝固液内部的卷曲辊的下沿在同一高度，凝固液分配板的上沿的溢流板的上沿处于同一水平，视镜使用双层法兰片固定，两层中间部分为真空，真空的压力为3KPa。经过测量，竖直方向3cm间隔，浓度差异为0.15 %，温度差异为1.6°C。初生丝条无缠辊，凝固浴出口的液面上方无飘丝，卷曲辊上无挂丝。
[0025]【实施例5】
[0026]凝固浴槽:凝固液入口位于主体槽体左侧端壁上，凝固液出口位于主体槽体的底部靠近右侧端壁上，溢流板下沿与主题槽体底部的夹角为20°，主体槽体底部设有位于喷头正下方的双层视镜；凝固液分配板长13cm，宽9cm，圆孔，孔直径0.2cm，孔的层间距2cm，10层孔，第一层