一种莱赛尔竹纤维生产制造方法及装置与流程

1.本发明涉及纺织技术领域，具体地说是一种莱赛尔竹纤维生产制造方法及装置。


背景技术：

2.竹纤维是一种普遍的纺织品纤维材料，竹纤维在生产制造过程中需要使用到s2c、h2so4、naoh、znso4等物质，生产过后产生的废水对环境有很大污染。
3.莱赛尔纤维制造方法是一种新型环保的纤维制造方法，其加工流程为：首先，将原材料粉碎加工为浆粕；其次，在纺丝蒸发器内采用nmmo(n-甲基氧化吗啉)溶液浸泡溶解浆粕，在喷丝孔将溶液挤压成纤维；再把内部的nmmo蒸发回收，得到成品纤维；该过程中，nmmo的回收率高达99.7％，可以实现零污染生产。
4.莱赛尔纤维的常用原材料为桉树，其他植物或废旧衣物也可以作为原材料；但是利用莱赛尔纤维制造方法生产竹纤维却面临一定难题，竹纤维在nmmo中浸泡过后，溶液中会产生沉淀，在挤压喷丝过程中，这些沉淀会堵住喷丝孔，影响纤维的生成并导致后续问题；而一般的沉淀过滤器其结构又较为复杂，无法与纺丝蒸发器叠加使用以同时实现沉淀过滤和挤压喷丝。
5.鉴于上述存在的问题，本发明提供一种莱赛尔竹纤维生产制造方法及装置，以利用莱赛尔纤维制造技术实现竹纤维的无污染生产。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题：提供一种莱赛尔竹纤维生产制造方法及装置，可以在对竹纤维溶液进行挤压喷丝的同时将竹纤维溶液中的沉淀收集起来，避免沉淀堵住喷丝孔，方便后续统一进行沉淀废料处理。
7.本发明提供以下技术方案：一种莱赛尔竹纤维生产制造装置,包括溶解单元、喷丝单元、蒸发单元和回收单元；所述溶解单元下端与连接喷丝单元连接；所述喷丝单元下端与蒸发单元连接；所述蒸发单元与溶解单元之间通过回收单元连接；所述喷丝单元包括喷丝头、活塞、电机、联轴器和丝杠；所述喷丝头包括位于上部的喷丝网和位于下部的沉淀仓；所述喷丝网上开设有喷丝孔；所述活塞表面形状与喷丝网贴合；所述活塞密封滑动安装在溶解单元内；所述电机通过联轴器带动丝杠驱动活塞做上下往复运动；
8.所述活塞上端设置有活塞杆，活塞杆内开设有光孔，光孔上端设置有螺纹段；所述丝杠与螺纹段螺纹连接，螺纹段长度为10mm；所述活塞行程为800-1000mm；所述电机功率为5-10kw；
9.所述活塞的外环设置有橡胶圈，所述活塞通过橡胶圈与溶解单元密封滑动连接；所述密封圈与溶解单元内壁过盈连接，过盈量为3-5mm。
10.所述喷丝头为倒锥形仓体；所述喷丝网环布在倒锥面的上端；所述沉淀仓设置在倒锥面底部尖端；所述活塞为倒圆台结构。
11.所述喷丝头的锥面母线与水平方向夹角为20-40
°
；所述喷丝网在高度方向的投影
占据喷丝头整体的20-30％。
12.所述喷丝头为圆柱形仓体；所述喷丝网为一上凹的半球面，半球面设置在圆柱形仓体的圆形底面中心；所述沉淀仓为喷丝网周围的环状腔体；所述活塞底面开设有与喷丝网贴合的球面凹仓。
13.所述喷丝孔分布在喷丝网中心区域，喷丝孔分布区域的半径占喷丝网整体半径的60-70％；所述喷丝网的半径为喷丝头半径的40-60％。
14.所述喷丝孔处设置有硅胶膜；所述硅胶膜中心开设有喷丝裂痕。
15.所述硅胶膜胶粘覆盖在喷丝孔处，粘接胶水为耐高温的环保胶水。
16.所述蒸发单元包括暖风片和蒸发室；所述暖风片固定设置在沉淀仓外表面，暖风片的出风口向下；所述蒸发室设置在喷丝头下方；所述蒸发室边缘与喷丝头之间密封连接；所述蒸发室内壁开设有回收孔；所述回收孔与回收单元固定连接；所述蒸发室内设置有传送带；所述蒸发室的一端设置有出料口；所述出料口处设置有密封盖；
17.所述暖风片通过管道与外部一暖风机相连，出风口所输出的气体流速恒定在0.5-1m/s之间，气体温度控制在50-60℃；所述蒸发室内设置有温度传感器，出风口设置有风速传感器；所述温度传感器和风速传感器与一控制器电连接；所述控制器与暖风机电连接。
18.所述溶解单元包括溶解池和端盖；所述溶解池下端与喷丝头密封可拆卸连接；所述活塞密封滑动设置在溶解池中；所述电机与端盖固定连接；所述溶解池侧壁开设有进液孔和进料窗；所述进液孔与回收单元固定连接；所述进料窗配设有密封门。
19.所述莱赛尔竹纤维生产制造方法包括以下步骤：
20.s1:将竹子进行破碎，制成浆粕；
21.s2:将浆粕倒入莱赛尔竹纤维生产制造装置进行喷丝；
22.s3:从出料口取出喷制完成的莱赛尔竹纤维。
23.本发明的有益效果如下：
24.1.本发明关键在于一个包括喷丝网和沉淀仓的喷丝头，喷丝头上部为喷丝网，下部为沉淀仓，该特殊结构的喷丝头能够在挤压喷丝的同时收集竹纤维溶液中的沉淀，避免沉淀堵住喷丝孔，从而实现对竹纤维溶液的挤压喷丝。
25.2.本发明通过在喷丝孔处覆盖一层硅胶膜，在硅胶膜上开设喷丝裂痕，可以使得喷出的竹纤维蓬松纤细，既提高了成品竹纤维的质量，也方便了蒸发回收的过程，节省了全流程的时间。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明的整体主视图；
28.图2为本发明的整体示意图；
29.图3为本发明的整体一号剖视图；
30.图4为本发明的整体二号剖视图；
31.图5为本发明的喷丝单元一号主视图；
32.图6为本发明的喷丝单元一号示意图；
33.图7为本发明的喷丝单元剖视图；
34.图8为本发明的硅胶膜-喷丝裂痕局部剖视图；
35.图9为本发明的喷丝单元二号示意图；
36.图10为本发明的喷丝单元二号主视图。
37.图中：溶解单元1、溶解池11、进液孔111、进料窗112、密封门113、端盖12、喷丝单元2、喷丝头21、喷丝网211、喷丝孔2111、沉淀仓212、硅胶膜213、喷丝裂痕2131、活塞22、电机23、联轴器24、丝杠25、蒸发单元3、暖风片31、蒸发室32、回收孔321、出料口323、密封盖324、回收单元4。
具体实施方式
38.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
39.实施例1：本实施例适用于200l以内竹纤维溶液的喷丝。
40.参照图1-3，本发明公开一种莱赛尔竹纤维生产制造装置,包括溶解单元1、喷丝单元2、蒸发单元3和回收单元4；所述溶解单元1下端与连接喷丝单元2连接；所述喷丝单元2下端与蒸发单元3连接；所述蒸发单元3与溶解单元1之间通过回收单元4连接；所述喷丝单元2包括喷丝头21、活塞22、电机23、联轴器24和丝杠25；所述喷丝头21包括位于上部的喷丝网211和位于下部的沉淀仓212；所述喷丝网211上开设有喷丝孔2111；所述活塞22表面形状与喷丝网211贴合；所述活塞22密封滑动安装在溶解单元1内；所述电机23通过联轴器24带动丝杠25驱动活塞22做上下往复运动；
41.活塞22下表面分为两部分，一部分正对应于喷丝网211，另一部分正对应于沉淀仓212；当活塞22推行至最底端，其下表面一部分与喷丝网211贴合，另一部分与沉淀仓212的底面之间留有一定空间；溶解单元1内装有竹纤维溶液与沉淀，沉淀落在沉淀仓212内，由于沉淀仓212位置低于喷丝网211，沉淀不会覆盖住喷丝网211；活塞22向下运动的过程中，竹纤维溶液被挤压并顺利从喷丝孔2111喷出；活塞22未向下运动时，由于活塞22与喷丝头21之间的空间是密闭的，竹纤维溶液不会向下渗漏；
42.所述活塞22上端设置有活塞22杆，活塞22杆内开设有光孔，光孔上端设置有螺纹段；所述丝杠25与螺纹段螺纹连接，螺纹段长度为10mm；所述活塞22行程为400-500mm；所述电机23功率为5-10kw；丝杠25旋转时与螺纹段之间发生相对滑动，从而推动活塞22向下运动；溶解单元1的直径为500mm，即单次喷丝过程挤压出的竹纤维溶液约100l，对应的沉淀约为10l；对应的液体压力较小，选取5-10kw的电机23即可满足需要；
43.所述活塞22的外环设置有橡胶圈，所述活塞22通过橡胶圈与溶解单元1密封滑动连接；所述密封圈与溶解单元1内壁过盈连接，过盈量为3-5mm；通过过盈连接可以增大活塞22与溶解单元1的摩擦力，限制活塞22的转动，确保丝杠25旋转时活塞22只做上下往复运动；而橡胶圈既可方便过盈拆装，又可以确保边缘处的密封性。
44.参照图3和图5-7，所述喷丝头21为倒锥形仓体；所述喷丝网211环布在倒锥面的上端；所述沉淀仓212设置在倒锥面底部尖端；所述活塞22为倒圆台结构；所述喷丝头21的锥
面母线与水平方向夹角为20-40
°
；所述喷丝网211在高度方向的投影占据喷丝头21整体的20-30％；
45.倒锥形仓体结构简单，且喷丝孔2111布置得较为分散，喷出的纤维更加蓬松；但是倒锥形仓体内可留作沉淀仓212的空间不多，因此无法适用于200l以上的竹纤维溶液喷丝；200l以下的竹纤维溶液所包含的沉淀在20l以内，倒锥形仓体可提供充足的空间收集沉淀。
46.参照图8，所述喷丝孔2111处设置有硅胶膜213；所述硅胶膜213中心开设有喷丝裂痕2131；所述硅胶膜213胶粘覆盖在喷丝孔2111处，粘接胶水为耐高温的环保胶水；
47.硅胶模的作用有二，一是进一步防止竹纤维溶液向下渗漏，当活塞22未向下施加压力时，喷丝裂痕2131始终闭合；二是使得喷出的竹纤维更加纤细、蓬松，提高成品质量，加速蒸发过程；
48.由于硅胶膜213下方位置即为蒸发室32，属于高温环境，因此粘接硅胶膜213的胶水需要耐高温；且该生产过程要求尽可能环保，因此所用的胶水也选用环保胶水。
49.参照图3，所述蒸发单元3包括暖风片31和蒸发室32；所述暖风片31固定设置在沉淀仓212外表面，暖风片31的出风口向下；所述蒸发室32设置在喷丝头21下方；所述蒸发室32边缘与喷丝头21之间密封连接；所述蒸发室32内壁开设有回收孔321；所述回收孔321与回收单元4固定连接；所述蒸发室内设置有传送带322；所述蒸发室32底端设置有出料口323；所述出料口323处设置有密封盖324；
50.喷丝头21的边缘设置有一圈凸檐，蒸发室32的直径略大于喷丝头21，以确保喷出的竹纤维全部落入蒸发室32，蒸发室32的上边缘抵住喷丝头21的凸檐；暖风机向蒸发室32内输入暖气，通过升温与制造气流使nmmo快速蒸发；蒸发室32表面为保温材料；
51.所述暖风片31通过管道与外部一暖风机相连，出风口所输出的气体流速恒定在0.5-1m/s之间，气体温度控制在50-60℃；所述蒸发室32内设置有温度传感器，出风口设置有风速传感器；所述温度传感器和风速传感器与一控制器电连接；所述控制器与暖风机电连接；
52.气流速度不宜过大，否则竹纤维会被吹飞吹乱；温度也需要控制在合适的范围，温度过高会影响纤维质量甚至有燃烧的危险，温度过低则蒸发过程耗时太长；通过传感器检测温度和风速，控制器再进行总体调控，可以确保蒸发过程高效，科学且安全；
53.从喷丝孔211被挤压喷出的竹纤维落在传送带322上，传送带322以0.1m/s的速度将竹纤维运往蒸发室32的一端，防止竹纤维堆积在一处；竹纤维在传送带322上持续受热蒸发掉nmmo，竹纤维被运送到蒸发室32一端后，可从出料口323直接取出，或者在出料口323接设一存储箱，将蒸发完的竹纤维存储在存储箱内批量收集。
54.参照图1-3，所述溶解单元1包括溶解池11和端盖12；所述溶解池11下端与喷丝头21密封可拆卸连接；所述活塞22密封滑动设置在溶解池11中；所述电机23与端盖12固定连接；所述溶解池11侧壁开设有进液孔111和进料窗112；所述进液孔111与回收单元4固定连接；所述进料窗112配设有密封门113；
55.蒸发出的nmmo通过回收单元4，在回收单元4中经过过滤后重新回到溶解单元1循环利用，回收效率可达99.7％，实现生产过程无污染。
56.所述莱赛尔竹纤维生产制造方法包括以下步骤：
57.s1:将竹子进行破碎，制成浆粕；
58.s2:将浆粕倒入莱赛尔竹纤维生产制造装置进行喷丝；
59.s3:从出料口323取出喷制完成的莱赛尔竹纤维。
60.实施例2：本实施例适用于200l-1000l竹纤维溶液的喷丝。
61.参照图4、图9和图10，所述喷丝头21为圆柱形仓体；所述喷丝网211为一上凹的半球面，半球面设置在圆柱形仓体的圆形底面中心；所述沉淀仓212为喷丝网211周围的环状腔体；所述活塞22底面开设有与喷丝网211贴合的球面凹仓；所述喷丝孔2111分布在喷丝网211中心区域，喷丝孔2111分布区域的半径占喷丝网211整体半径的60-70％；所述喷丝网211的半径为喷丝头21半径的40-60％；
62.该设计喷丝头21结构较为复杂，且喷丝孔2111集中在喷丝头21中心位置，喷出的竹纤维较为密集；但是该喷丝头21的沉淀仓212容量较大，且扩容方便，只需抬高喷丝网211的高度，就可以增加沉淀仓212的深度，进一步扩大沉淀仓212容量；200l-1000l的竹纤维溶液所含沉淀20l-100l，该结构的沉淀仓212可以提供充足的容量收集溶液中的全部沉淀；
63.为进一步提高沉淀仓212的容量，喷丝网211与沉淀仓212之间可以采用分体式设计；喷丝网211下端延长设置滑动接触面，喷丝头21中心开设圆形通孔滑槽，通过上下滑动喷丝网211调节挡位并固定，可以灵活地改变沉淀仓212容量，但同时会影响活塞22的行程，因此喷丝网211调节也需控制在合适范围；同时滑动接触位置需要做好防水密封设计。
64.所述活塞22行程为800-1000mm；所述电机23功率为10-20kw；溶解单元1的直径为1200mm，即单次喷丝过程挤压出的竹纤维溶液约1000l，对应的沉淀约为10l；对应的液体压力较大，需要选则10-20kw的电机23。
65.该莱赛尔竹纤维生产制造装置生产竹纤维时，分为以下步骤：
66.首先，操作人员将竹子原料打碎制成浆粕，打开密封门113，将浆粕从进料窗112投入溶解筒；首次添加nmmo直接从进料窗112注入即可，原料添加完后关闭密封门113；经过一段时间的浸泡，浆粕被溶解为竹纤维溶液，同时产生沉淀；由于溶解筒密闭，内部压力恒定，且喷丝孔2111处覆盖有硅胶膜213，竹纤维溶液不会向下渗漏；
67.接着，打开电机23；电机23通过联轴器24驱动丝杠25旋转，丝杠25带动活塞22在溶解筒中向下移动；橡胶圈可保证活塞22与筒壁之间的密封性，且能提供摩擦力，避免活塞22随丝杠25转动；活塞22挤压竹纤维溶液，使其从喷丝孔2111喷出；沉淀沉降在沉淀仓212内，而喷丝网211高于沉淀仓212，因而沉淀无法覆盖住喷丝网211，不会阻碍喷丝；硅胶膜213受到挤压力时，喷丝裂痕2131撑开，竹纤维溶液从喷丝裂痕2131喷出成为细丝；
68.随后，从喷丝孔2111喷出的竹纤维落入蒸发室32；暖风机通过管道向暖风片31输送适温低速的暖气，暖气从出风口流入蒸发室32，提升了蒸发室32内部温度；控制器配合温度传感器和风速传感器监控并调节出风速度和温度；保温材料可以避免蒸发室32内部热量的流失；竹纤维落在传送带322上，传送带322将竹纤维运送往出料口323，在运送过程中nmmo被蒸发完，竹纤维落入存储箱被批量收集；
69.最后，竹纤维在高温环境下，内部的nmmo被蒸发出来，从回收孔321进入回收单元4；在回收单元4中，nmmo经过过滤等一系列步骤，存储在回收单元4中，待下一次浸泡竹纤维时可重新投入使用，从进液孔111流入溶解筒；竹纤维在蒸发完成后即可取出，打开密封盖324，从出料口323取出竹纤维。
70.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该
了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。