专利名称：用于凝胶纺丝生产的萃取和干燥工段的密封罩的制作方法
技术领域：
本发明属于高分子材料制备技术领域，特别涉及凝胶纤维生产过程中的设备改良。
背景技术：
凝胶态是介于液体和固体之间的物质形态，高分子凝胶是指由分子之间组成的三维交联网络，溶剂被固定在分子网络中。高分子凝胶的交联网络点，可以是化学的、由共价键组成，也可以是物理交联，如结晶等。凝胶纤维纺丝方法是湿法纺丝中的一种，高分子聚合物溶解于特定的溶剂中形成纺丝原液，从喷丝孔中喷出，经过气体或者液体冷却，形成带有大量溶剂的凝胶状丝条，因此称为“凝胶纺丝”。凝胶丝条经过萃取处理后进行干燥超倍数热拉伸后，得到最终的成品纤维。现在世界上采用凝胶纺丝法生产的纤维主要有超高分子量聚乙烯纤维，还有聚乙烯醇纤维、聚丙烯腈纤维等。
超高分子量聚乙烯纤维，具有高强度、高模量、高取向度，广泛用于防护用品、绳索、鱼网、运动器材的制造。
现在世界上常见的凝胶纺丝法制造超高分子量聚乙烯纤维的主要工艺方法有将超高分子量聚乙烯溶于第一溶剂配制成聚乙烯溶液，该溶液由螺杆挤出机挤出，经纺丝箱体喷出后，冷却凝固成凝胶纤维，用挥发性的第二溶剂萃取出第一溶剂，干燥，超倍数牵伸，最终获得成品纤维。生产工艺主要有两大类，一类以DSM和东洋纺为代表，另一类以Honeywell和三井为代表。两者的主要区别是采用了不同的溶剂。DSM工艺，采用十氢萘作溶剂，由于十氢萘的挥发性，该工艺省去了其后的萃取工段；Honeywell采用石蜡油等溶剂，需要后续的萃取工段，用第二溶剂将第一溶剂萃取出来。
超高分子量聚乙烯纤维的制造工艺一般包括溶液配制、挤出成丝、冷却凝固、萃取、干燥、超倍数热拉伸等工段。其中，萃取和干燥工段一般采用槽式设备的开放式工艺，或者采用釜式设备的封闭式的萃取设备或者干燥设备。萃取多采用连续逆流过程。上述两种工艺均没有进行密封措施，由于萃取剂一般为挥发性溶剂，如汽油、甲苯、二甲苯，还有二氯乙烷、三氯三氟乙烷等。萃取剂易挥发，不仅造成物料流失，而且污染环境。中国专利99111581中，提出了一种其自行设计制造的封闭式逆向走动萃取装置，将萃取剂放在萃取箱中，凝胶丝在萃取箱中逆向走动，连续萃取。干燥工段工段多采用热氮气或者其它惰性气体吹扫的方式。日本专利昭61-231211中，干燥过程在热风烘焙箱内进行，干燥气体一般为惰性气体。美国专利US5213745中，萃取和干燥过程分别在萃取箱和干燥箱中进行，上述三种专利均采用了封闭式设备，但该工段设备的进出处无密封措施，易挥发的萃取剂可从该进出口处扩散出，因此仍未解决污染环境的问题。
聚乙烯醇缩醛纤维(PVA)，中国简称为维纶。1924年，德国的Hermann和Haehnel将聚醋酸乙烯醇解制得聚乙烯醇，其后用其水溶液采用干法纺丝制得纤维。20世纪30年代，德国Wacker公司生产的聚乙烯醇纤维定名为赛因索菲尔(Synthofil)。1939年日本的樱田等人通过热处理和缩醛化的方法将聚乙烯醇制成耐热水性良好的纤维，并于1950年在日本实现了工业化生产。目前日本的可乐丽公司采用凝胶纺丝法生产聚乙烯醇纤维。聚乙烯醇纤维的突出特点是它能溶于水，所以首先被制成医用手术用纱和外科缝合线，二战中美国等国家用聚乙烯醇纤维制得敷设水雷用的降落伞。日本可乐丽公司开发的凝胶纺丝法是用溶解性能相当好的有机溶剂溶解PVA作为纺丝原液，从喷丝孔挤入有机溶剂的凝固液中，迅速冷却成凝胶状，使得原液细流在溶剂被除去之前即形成稳定的结构，凝固后的纤维具有均一的圆形截面结构。然后，以萃取剂对包含在凝胶原丝中的溶剂进行萃取、干燥和高倍拉伸处理，得到低醇解度、高强力、低收缩、不易发生胶粘的PVA纤维。在整个流程中无水存在，所用溶剂及凝固剂等都是有机溶剂。整个工艺流程在一个封闭系统中完成，体系中溶液被完全回收循环利用，无废液排出，不污染环境。其工艺全部采用密闭设备的方式，但该工艺设备昂贵。
发明内容
本实用新型的目的是为解决已有凝胶纤维生产过程中的萃取干燥工段中萃取剂挥发造成污染环境的问题，设计出一种用于凝胶纺丝生产的萃取和干燥工段的密封罩，将产生的有毒气体或者其它污染物质封闭起来，具有不污染环境，且工艺成本低的优点。
本实用新型设计的是一种用于凝胶纺丝生产的萃取和干燥工段的密封罩，其特征在于，该密封罩为下方敞开的长形罩体，用于将萃取和干燥工段设备置于其中形成密封工段，该罩体两端设有使纤维进出该密封工段的进、出密封口，该罩体下方敞开的边缘处采用滑动方式或固定方式与地面连接。
上述进、出密封口采用液封形式密封，可由与该罩体端壁相连成一体的液体槽，置于该槽上的隔壁及设置在该隔壁两侧的纤维导引装置组成。上述罩体的侧壁上还可开有一个或一个以上的人孔，以利于检修。
上述罩体的横截面可以为半圆形、半椭圆形、矩形、三角形、拱形、弓形等形状。
本实用新型的特点及效果本实用新型的密封罩覆盖于萃取和干燥工段设备上方，可以进行密闭生产，避免了污染环境的问题，且保证进行萃取和干燥加工的纤维可以自由地通过被密封罩封闭的萃取和干燥工段而不影响密封效果。
采用槽式设备或釜式设备的萃取和干燥工段设备，均可采用本实用新型的密封罩。
图1为本实用新型的密封罩结构示意图。
图2为本实用新型的拱形密封罩外形示意图。
图3为本实用新型的矩形密封罩外形示意图。
图4为本实用新型的半椭圆形密封罩外形示意图。
图5为本实用新型的半圆形密封罩外形示意图。
图6为本实用新型的进、出密封口结构示意图。
具体实施方式
本实用新型设计的密封罩结合附图及实施例进一步说明如下本实用新型的密封罩结构如图1所示，由下方敞开的罩体1、纤维进出密封口2、罩体上的人孔3组成。萃取和干燥设备位于罩体覆盖下(图中未示出)。该罩体下方敞开的边缘处采用滑动方式或固定方式与地面连接。将处理的纤维经过密封罩前后两端面上设置的纤维进出密封口2进出密封罩。
本实用新型的密封罩罩体可为各种形状，其截面如拱形(如图2所示)、矩形(如图3所示)、半椭圆形(如图4所示)、半圆形(如图5所示)。还可为三角形、弓形等其它形状。密封罩的材料可以采用钢、合金钢、玻璃、铝合金、铜合金、有机玻璃、玻璃钢等。
本实用新型的纤维进出密封口的一种结构如图6所示，采用液封形式密封，可由与该罩体1端壁相连成一体的液体槽21，置于该槽上的与罩体端面(图中未示出)连成一体的隔壁22及设置在该隔壁两侧的纤维导引装置23组成，该液体可采用水或其它难挥发液体。需要进行处理的纤维经数个纤维导引装置23(如采用导辊)通过液体槽21的液封液体，穿过隔壁22，进入萃取和干燥工段。纤维离开密封的萃取和干燥工段采用相同的结构。
实施例1本实施例的密封罩的材料采用玻璃钢，横截面为拱形，如图2所示。罩体1宽度为3.5米，高度为4.5米，拱形顶端的半圆形的直径为3.5米，长度为11米。罩体下方敞开的边缘处采用滑动方式与地面连接。罩体两端的纤维进出密封口采用如图6所示结构，液封的液体为水。
实施例2本实施例的密封罩的材料采用不锈钢，横截面为半圆形，如图5所示。半圆形罩体1的直径为4.5米，长度为11米。罩体下方敞开的边缘处采用固定方式与地面连接。罩体两端的纤维进出密封口采用如图6所示结构，液封的液体为水。
实施例3本实施例的密封罩的材料为钢化玻璃，横截面为矩形，如图3所示。罩体1长为9米，宽度为3米，高度为4米。罩体下方敞开的边缘处采用固定方式与地面连接。罩体两端的纤维进出密封口采用如图6所示结构，液封的液体为水。
实施例4本实施例的密封罩的材料为碳钢，横截面为拱形，如图2所示。罩体1长度为11米，宽度为3.5米，高度为4米。密封罩在距离纤维进口2米处，开有一个圆形人孔，直径0.6米，圆心距离地面为1米。罩体下方敞开的边缘处采用滑动方式与地面连接。罩体两端的纤维进出密封口采用如图6所示结构，液封的液体为乙二醇。
权利要求1.一种用于凝胶纺丝生产的萃取和干燥工段的密封罩，其特征在于，该密封罩为下方敞开的长形罩体，用于将萃取和干燥工段设备置于其中形成密封工段，该罩体两端设有使纤维进出该密封工段的进、出密封口，该罩体下方敞开的边缘处采用滑动方式或固定方式与地面连接。
2.根据权利要求1所述的密封罩，其特征在于所述进、出密封口由与该罩体端壁相连成一体的液体槽，置于该槽上的隔壁及设置在该隔壁两侧的纤维导引装置组成。
3.根据权利要求1所述的密封罩，其特征在于所述罩体的侧壁上还开有一个或一个以上的人孔。
4.根据权利要求1所述的密封罩，其特征在于所述罩体的横截面为半圆形、半椭圆形、矩形、三角形、拱形、弓形之中的一种形状。
专利摘要本实用新型涉及用于凝胶纺丝生产的萃取和干燥工段的密封罩，属于高分子材料制备技术领域。该密封罩为下方敞开的长形罩体，用于将萃取和干燥工段设备置于其中形成密封工段，该罩体两端设有使纤维进出该密封工段的进、出密封口，该罩体下方敞开的边缘处采用滑动方式或固定方式与地面连接。本实用新型可以保证萃取剂不挥发到环境中，消除了环境污染，同时减少了萃取剂损失。
文档编号D01D5/06GK2761633SQ20052000083
公开日2006年3月1日 申请日期2005年1月14日 优先权日2005年1月14日
发明者时寅, 尹晔东, 谭琳 申请人:北京特斯顿新材料技术发展有限公司