湿法纺丝离心式生产设备的制作方法
【专利摘要】本发明适用于高分子材料生产【技术领域】，公开了一种湿法纺丝离心式生产设备，包括依序连接的制丝装置、洗涤装置、收集装置和处理装置，制丝装置和洗涤装置之间通过第一输送管相连通，洗涤装置设置有延伸至收集装置处的第二输送管，制丝装置包括第一容器和设置于第一容器内的喷丝器，于第一容器的底板设置有驱动喷丝器转动的驱动装置，第一容器的顶部设置有喷淋装置和用于输送聚酰胺酸纺丝胶液的输入管，喷淋装置连接有凝固浴输入管。本发明提供的一种湿法纺丝离心式生产设备，操作简单、制取短纤维高效、节能，极大地提高了生产效率，解决了传统湿法纺丝生产聚酰亚胺短纤维设备投入大，生产效率低的缺点，提高了聚酰亚胺纤维的市场竞争力。
【专利说明】湿法纺丝离心式生产设备
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子材料生产【技术领域】，尤其涉及一种湿法纺丝离心式生产设备，主要用于聚酰亚胺短纤维的生产。
【背景技术】
[0002]湿法纺丝简称湿纺，其原理为将聚合物溶解于溶剂中，通过喷丝头喷出细丝，经过凝固浴形成纤维的化学纤维纺织方法。其过程是将成纤高聚物溶解在适当的溶剂中，得到一定组成、一定粘度并具有良好可纺性的溶液，称纺丝原液。纺丝原液被循环管道送至纺丝机，通过计量泵计量，然后经烛形滤器、连接管而进入喷丝头(帽)。从喷丝头上有规律地分布的孔径为0.05?0.08毫米若干孔眼中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固剂向细流渗透，从而使原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出，而形成纤维。聚酰亚胺纤维常用的生产方式即是:先采用湿纺纺丝得到聚酰胺酸纤维原丝，之后通过亚胺化得到聚酰亚胺纤维，这种纤维生产方式通常称为两步法。
[0003]目前随着经济社会的持续发展以及人们环保意识的不断增强，以往被忽视的环境污染问题越来越引起人们的关注，以聚酰亚胺为代表的高性能过滤材料近年来得到广泛的市场需求，聚酰亚胺纤维在过滤材料领域通常是以短纤维形式纺织形成毡状滤布，以往常采用的方法是生产长纤维之后切断得到，其生产效率低，生产成本高，相对于以玻纤为代表的无机纤维及以聚醚醚酮纤维和聚苯硫醚纤维为代表的特种热塑性纤维，尽管性能上优势明显，但性价比较低，与上述产品竞争优势较小，同时设备投入较大，生产规模难以扩大，市场推广受到很大影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种湿法纺丝离心式生产设备，其极大地提高了生产效率，并减少了设备的投入及生产的能耗，很好的解决了以往湿法纺丝设备投入高、生产成本高进而降低产品竞争力的问题。
[0005]本发明的技术方案是:一种湿法纺丝离心式生产设备，主要用于聚酰亚胺短纤维的生产，包括依序连接的制丝装置、洗涤装置、收集装置和处理装置，所述制丝装置和所述洗涤装置之间通过第一输送管相连通，所述洗涤装置设置有延伸至所述收集装置处的第二输送管，所述制丝装置包括第一容器和设置于所述第一容器内的喷丝器，于所述第一容器的底部设置有驱动所述喷丝器转动的驱动装置，所述第一容器的顶部设置有喷淋装置和用于输送聚酰胺酸纺丝胶液的输入管，所述喷淋装置连接有凝固浴输入管。
[0006]优选地，所述喷丝器呈“圆筒”状或“圆台”状，包括底板、侧壁和顶板，所述侧壁设置有金属滤网或均布有喷丝孔。
[0007]优选地，所述滤网的目数为400?2000目或所述喷丝孔的孔径为0.05mm?0.12mm0
[0008]具体地，所述喷丝器内均布有隔板，所述隔板与所述喷丝器的底板、侧壁和顶板相连接。
[0009]优选地，所述隔板设置4?20个，各所述隔板组合形成有围绕对称中心轴线的空腔，所述输入管设置于所述空腔处。
[0010]优选地，所述隔板为平面板或弧面板。
[0011]具体地，所述喷淋装置为中空的圆环，且与所述第一容器同轴设置，其底部设置有数个喷淋孔。
[0012]具体地，所述洗涤装置包括第二容器和搅拌组件，所述搅拌组件包括驱动部件和与所述驱动部件连接的搅拌件，所述搅拌件设置于所述第二容器内，所述驱动部件设置于所述第二容器的底部，所述第二容器连接有洗涤剂输入管。
[0013]具体地，所述收集装置包括过滤式传送带和设置在所述过滤式传送带下方的滤液收集槽，还包括通过凝固浴回流管与所述第二容器连接的凝固浴槽。
[0014]具体地，所述滤液收集槽设置有洗涤剂回流管和与所述凝固浴回流管相通的连通管，所述洗涤剂回流管上设置有第一阀门，所述连通管上设置有第二阀门；所述凝固浴槽设置有凝固浴排放管，所述凝固浴排放管上设置有第三阀门。
[0015]本发明提供的一种湿法纺丝离心式生产设备，通过驱动装置驱动制丝装置中的喷丝器旋转，可将输入管输入至喷丝器内的聚酰胺酸纺丝胶液在离心力的作用下甩出，完成纤维拉伸，并通过设置在第一容器上的喷淋装置完成纤维丝的切断，然后经由第一输送管将纤维丝输送至洗涤装置进行逆洗，并经由第二输送管输送至收集装置进行过滤、收集；最后通过收集装置输送至处理装置进入亚胺化处理，得到聚酰亚胺短纤维。通过收集装置的收集，能够回收洗涤装置内的液体进行循环利用。此种湿法纺丝离心式生产设备，在设备种类和数量上大为减少，提高了生产效率，解决了传统湿法纺丝生产聚酰亚胺短纤维设备投入大，生产效率低的缺点，极大的提高了聚酰亚胺纤维的市场竞争力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例提供的湿法纺丝离心式生产设备的结构示意图；
[0017]图2是本发明实施例提供的湿法纺丝离心式生产设备中喷丝器的立体示意图；
[0018]图3是本发明实施例提供的湿法纺丝离心式生产设备中喷丝器的俯视图；
[0019]图4是本发明实施例提供的湿法纺丝离心式生产设备中喷丝器另一结构的俯视图；
[0020]图5是本发明实施例提供的湿法纺丝离心式生产设备中喷淋装置的俯视图。【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0022]如图1所示，本发明实施例提供的一种湿法纺丝离心式生产设备1，主要用于聚酰亚胺短纤维的生产，包括依序连接的制丝装置11、洗涤装置、收集装置和处理装置(图中未示出)，制丝装置11和洗涤装置之间通过第一输送管14相连通，洗涤装置设置有延伸至收集装置处的第二输送管15。这样，在制丝装置11制取符合要求的短纤维后，通过第一输送管14输送至洗涤装置内进行除溶剂及洗涤，最后经由第二输送管15将洗涤后的短纤维收集，并传送至处理装置进行亚胺化处理，以获得的聚酰亚胺短切纤维。收集装置在将短纤维输送至处理装置进行亚胺处理的过程中，可以是连续式输送或间歇式输送，在实际工作中可按照具体的要求来操作控制。
[0023]具体地，如图1和图2所示，制丝装置11包括第一容器111和设置于第一容器111内的喷丝器112，于第一容器111的底部设置有驱动喷丝器112转动的驱动装置113，第一容器111的顶部设置有喷淋装置16和用于输送聚酰胺酸纺丝胶液的输入管17，喷淋装置16连接有凝固浴输入管18。通过这样的设置，驱动装置113驱动喷丝器112高速旋转，其转速每分钟一万至十万转，确保聚酰胺酸纺丝胶液能在高速离心旋转状态下被孔挤出，而凝固浴输入管18向喷淋装置16内输入凝固浴，使设置在第一容器111顶部的喷淋装置16能够垂直向下喷淋凝固浴，在第一容器111的内壁形成等距离连续的凝固浴幕，其沿着第一容器111的内壁往下流，聚酰胺酸纺丝胶在高速离心力作用下垂直射入凝固浴幕，接触到凝固浴幕后阻力剧增，在阻力作用下发生断裂，形成短纤维原液丝。而制好的短纤维原液随凝固浴液幕丝经由第一输送管14流入洗涤装置内进行洗涤，洗涤完成后的短纤维通过第二输送管15输送至收集装置进行过滤和收集，使制好的短纤维和洗涤剂分离，并能将分离的短纤维输送至处理装置进行亚胺化热处理，以得到聚酰亚胺纤维，第二输送管15上设置有可自动或手动控制的阀门151，使收集装置在进行过滤和收集短纤维可以是连续式，也可以是间歇式；而驱动装置113可为电机，凝固浴液体为聚酰氨酸反应溶剂一定浓度的水溶液，聚酰氨酸反应溶剂可为N -甲基吡咯烷酮、N - N -二甲基甲酰胺或N - N - 二甲基乙酰胺，可根据具体的要求来选择。
[0024]本发明提供的湿法纺丝离心式生产设备1，喷丝器112在驱动装置113的驱动下高速旋转，使聚酰胺酸纺丝胶液依靠离心力从喷丝器112内挤出，而挤出的胶丝原液在凝固浴及离心力双重作用下完成胶液原丝的切断，直接得到短纤原液丝，短纤原液丝在经过洗涤装置洗涤后，通过收集装置的过滤、收集，及输送至处理装置进行亚胺化热处理，以得到聚酰亚胺纤维。该湿法纺丝离心式生产设备I在制取短纤维时，高效、节能，大大减少了设备的种类和数量，操作简单、极大地提高了生产效率，解决了传统湿法纺丝生产聚酰亚胺短纤维设备投入大，生产效率低的缺点，提高了聚酰亚胺纤维的市场竞争力。
[0025]优选地，如图1和图2所示，喷丝器呈“圆筒”状或“圆台”状，包括底板(图中未示出)、侧壁1124和顶板(图中未示出)，侧壁1124设置有金属滤网或均布有喷丝孔。将喷丝器设置成“圆筒”状或“圆台”状，使其在高速旋转时，其内的聚酰胺酸纺丝胶液能够受到均匀的离心力，并通过将喷丝器112的侧壁1124设置有滤网或喷丝孔1121，使其内的聚酰胺酸纺丝胶液能够依靠离心力从过滤网或者从喷丝孔1121中喷出，实现制作聚酰亚胺短纤维的目的。
[0026]优选地，滤网的目数为400?2000目或喷丝孔1121的孔径为0.05mm?0.12mm。通过设置不同的数值，使喷射出来的短纤原液丝能够符合不同的要求，以满足不同的使用要求。当然，可以理解地，滤网的目数或者孔径，也可以根据具体的要求来选择，并不局限于本实施例中设定的选择范围。
[0027]具体地，喷丝器112内均布有隔板1122，隔板1122与喷丝器112的底板、侧壁1124和顶板相连接。通过这样的设置，保证了聚酰胺酸纺丝胶液能在离心力作用下喷出的同时，不阻碍输入管17向喷丝器112内输入聚酰胺酸纺丝胶液。隔板1122由316L不锈钢、哈氏特种合金钢等金属材料制成，并对称布置在喷丝器112内。
[0028]优选地，如图2所示，隔板1122设置4?20个，各隔板1122组合形成有围绕对称中心的空腔1123，输入管17设置于空腔1123处。各隔板1122将喷丝器112的内部等距隔开，并且，在同一径向方向上的两隔板1122之间并没有相连，而是断开的，彼此形成有围绕轴线的空腔1123，输入管17设置于空腔1123处，使其在向喷丝器112内部输送聚酰胺酸纺丝胶液时，能够均匀分配于被各隔板1122隔开的区域里，确保了在离心力作用下制丝的均匀、可靠性。
[0029]优选地，如图2至图4所示，隔板1122为平面板或圆弧面板。将隔板1122设置成平面板或者圆弧面板，使湿法纺丝离心式生产设备I在高速离心作用下，其中的聚酰胺酸纺丝胶液能由下部向上部运动，提高了滤网或喷丝孔1121的利用率。
[0030]具体地，如图1和图5所示，喷淋装置16为中空的圆环，且与第一容器111同轴设置，其底部设置有数个喷淋孔161。将喷淋装置16与第一容器111同轴设置，并在其底部均匀布置有数个喷淋孔161，使喷淋装置16能够朝下喷出凝固浴，在第一容器111的内壁形成连续的凝固浴幕，确保了从喷丝器112内甩出的聚酰胺酸纺丝胶液能够均匀的与凝固浴幕进行初步的反渗透反应，并被凝固浴幕切断，以制成短纤原液丝。
[0031]具体地，洗涤装置包括第二容器121和搅拌组件，搅拌组件包括驱动部件122和与驱动部件122连接的搅拌件123，搅拌件123设置于第二容器121内，驱动部件122设置于第二容器121的底部，第二容器121连接有洗涤剂输入管124。洗涤剂输入管124向第二容器121内输送去离子水、乙醇，并且含短纤原液丝的凝固浴也由第一输送管14进入到第二容器121内，凝固浴洗涤后的短纤原液丝再用去离子水和乙醇进行多次洗涤，以获得符合要求的短纤维。驱动部件122驱动搅拌件123对洗涤剂进行规律的正反向转动，以增大短纤原液丝与凝固浴的洗涤效果，提高溶剂的渗透效率。第二容器121设有补水口，以调整凝固浴浓度不变，而搅拌件123可为涡轮圆盘，也可为搅拌板。短纤原液丝洗涤完成后，经由收集装置进行过滤和收集，再通过收集传送，进入亚胺化设备进行热处理得到聚酰亚胺纤维。收集装置输送短纤原液丝的过程为连续式或间歇式。驱动部件122可为电机、液压马达等能旋转的设备。
[0032]具体地，如图1所示，收集装置包括过滤式传送带131和设置在过滤式传送带131下方的滤液收集槽132，还包括通过凝固浴回流管133与第二容器121连接的凝固浴槽134。通过这样的设置，经过去离子水和乙醇多次洗涤后的短纤原液丝通过第二输送管15流向过滤式传送带131进行过滤，滤除乙醇和去离子水，乙醇和去离子水流入到滤液收集槽132内进行回收或循环利用，凝固浴通过凝固浴回流管133流回到凝固浴槽134。而短纤原液丝与洗涤剂分离后，则进入到处理装置进行亚胺化热处理。凝固浴回流管133和第二容器121的连接处设置有过滤网1331，以便能够有效的分离短纤原液丝和凝固液的混合物。通过设置有滤液收集槽132和凝固浴槽134，能够对洗涤剂进行回收，循环使用，提高了洗涤剂的利用率，降低了生产的成本。
[0033]具体地，如图1所示，滤液收集槽132设置有洗涤剂回流管135和与凝固浴回流管133相通的连通管136，洗涤剂回流管135上设置有第一阀门1351，连通管136上设置有第二阀门1361 ;凝固浴槽134设置有凝固浴排放管137，凝固浴排放管137上设置有第三阀门1371。这样，通过操作第一阀门1351、第二阀门1361以及第三阀门1371，能够实现对滤液收集槽132和凝固浴槽134内液面高度的控制，使液面能够保持在合理的高度，确保生产能够稳定、有序的进行。
[0034]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种湿法纺丝离心式生产设备，主要用于聚酰亚胺短纤维的生产，其特征在于，包括依序连接的制丝装置、洗涤装置、收集装置和处理装置，所述制丝装置和所述洗涤装置之间通过第一输送管相连通，所述洗涤装置设置有延伸至所述收集装置处的第二输送管，所述制丝装置包括第一容器和设置于所述第一容器内的喷丝器，于所述第一容器的底部设置有驱动所述喷丝器转动的驱动装置，所述第一容器的顶部设置有喷淋装置和用于输送聚酰胺酸纺丝胶液的输入管，所述喷淋装置连接有凝固浴输入管。
2.如权利要求1所述的湿法纺丝离心式生产设备，其特征在于，所述喷丝器呈“圆筒”状或“圆台”状，包括底板、侧壁和顶板，所述侧壁设置有金属滤网或均布有喷丝孔。
3.如权利要求2所述的湿法纺丝离心式生产设备，其特征在于，所述滤网的目数为400?2000目或所述喷丝孔的孔径为0.05mm?0.12mm。
4.如权利要求1所述的湿法纺丝离心式生产设备，其特征在于，所述喷丝器内均布有隔板，所述隔板与所述喷丝器的底板、侧壁和顶板相连接。
5.如权利要求4所述的湿法纺丝离心式生产设备，其特征在于，所述隔板设置4?20个，各所述隔板组合形成有围绕对称中心轴线的空腔，所述输入管设置于所述空腔处。
6.如权利要求5所述的湿法纺丝离心式生产设备，其特征在于，所述隔板为平面板或弧面板。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的湿法纺丝离心式生产设备，其特征在于，所述喷淋装置为中空的圆环，且与所述第一容器同轴设置，其底部设置有数个喷淋孔。
8.如权利要求7所述的湿法纺丝离心式生产设备，其特征在于，所述洗涤装置包括第二容器和搅拌组件，所述搅拌组件包括驱动部件和与所述驱动部件连接的搅拌件，所述搅拌件设置于所述第二容器内，所述驱动部件设置于所述第二容器的底部，所述第二容器连接有洗涤剂输入管。
9.如权利要求8所述的湿法纺丝离心式生产设备，其特征在于，所述收集装置包括过滤式传送带和设置在所述过滤式传送带下方的滤液收集槽，还包括通过凝固浴回流管与所述第二容器连接的凝固浴槽。
10.如权利要求9所述的湿法纺丝离心式生产设备，其特征在于，所述滤液收集槽设置有洗涤剂回流管和与所述凝固浴回流管相通的连通管，所述洗涤剂回流管上设置有第一阀门，所述连通管上设置有第二阀门；所述凝固浴槽设置有凝固浴排放管，所述凝固浴排放管上设置有第三阀门。
【文档编号】D01D5/06GK103498203SQ201310446893
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】徐东, 姚雷, 徐永 申请人:深圳市科聚新材料有限公司