[实用新型]一种适用于干喷-湿纺法制造芳纶Ⅲ纤维的凝固成形装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种制造芳纶Ⅲ纤维的纺丝设备，尤其是干喷-湿纺法中的凝固成形装置，属于化学合成纤维设备技术领域。 

背景技术

芳纶Ⅲ属于国产高性能有机纤维，具有高强度、高模量、耐高温的优异性能，现在已成为制备航空航天先进复合材料的增强纤维。目前国内外芳纶Ⅲ工业化生产都采用湿法纺丝技术制造。凝固浴槽是湿法纺丝过程中的主要设备。在芳纶Ⅲ纤维湿法纺丝的凝固技术中，凝固浴槽通常是水平卧式凝固槽。凝固浴从装有喷丝头的一端（前部）进入浴槽，与丝条并行流向浴槽的另一端（后部）。在成形过程中，纤维丝条中的溶剂不断进入凝固浴中，凝固浴中的水则不断进入纤维丝条中，直到扩散平衡，形成初生纤维。

由于干喷-湿纺的纺丝速度可达600～1200m/min，比湿纺高，可使用孔径较大的喷丝头，因此干喷-湿纺现已被广泛用在聚丙烯腈纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚苯并咪唑纤维等生产中。对于在干喷-湿纺中所涉及的凝固成形装置，目前已见报道的主要有以下两种：一种是美国Dupont公司在专利US4078034在制备芳纶Ⅱ工艺中披露的：该凝固装置由凝固槽与一根凝固直管组成。喷丝头位于纺丝机凝固浴槽的上方，纺丝挤出细流通过空气层后垂直进入凝固槽中，然后进入凝固直管中凝固成形，经导向轮后进入后面工序。另一种是日本Toray公司在专利JP2006118087中提出的一种用于干喷-湿纺法的凝固浴槽结构。在这种凝固浴槽中，设置一个圆筒状的，表面多孔的甬道。纺丝原液从喷丝板喷出后，通过甬道到达凝固浴槽底部的导丝辊。由于这两种凝固成形装置均导致凝固液流速太快，无法对其进行合理控制，因而只适用于速度较高的纺丝方法。而芳纶Ⅲ纤维的纺丝原液因其固含量低，喷丝板挤出细流非常脆弱，如在上述凝固成形装置中进行凝固处理，喷丝板挤出细流在进入凝固液处就极易发生断裂，无法实现稳定纺丝，因此这两种凝固成形装置均无法用于制造芳纶Ⅲ纤维。 

发明内容 

本实用新型旨在克服现有干喷-湿纺的凝固成形装置导致凝固液流速太快，无法对其进行合理控制的技术问题，从而提供了适用于干喷-湿纺方法制造芳纶Ⅲ纤维的的凝固成形装置。本实用新型解决了以低固含量芳纶Ⅲ聚合液为原料，采用干喷-湿纺方法制造成纤维的凝固成形缺陷问题，弥补了现有凝固成形装置的不足。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种适用于干喷-湿纺法制造芳纶Ⅲ纤维的凝固成形装置，其特征在于：包括凝固盘与U形凝固管两部分，所述凝固盘主要由凝固盘座、密封垫、凝固液分配网、凝固盘盖以及溢流管组成，所述U形凝固管主要由U形管、调节管、出丝管组成， U形管的一端与凝固盘连接，另一端与调节管活动连接。

所述凝固盘上设置有进液口、出液口、溢流管，U形凝固管有进液口与出液口，U形凝固管的进液口与凝固盘的出液口连接，U形凝固管出液口处设置有导丝轮。 

所述U形凝固管的出液口即U形凝固管出丝管的管口。

所述调节管由1-3节短管组成，各节短管之间或短管与U形管之间通过可拆卸的活动方式连接，包括法兰、套管、卡套接头、螺纹接头等连接方式。

所述凝固盘直径为200mm-350mm，高度为60mm-120mm。确保凝固盘内流动液体的稳定性，并且保证从喷丝板喷出的纤维能顺利地与凝固液一起进入U形凝固管中。

所述凝固盘出液口直径为6mm-25mm，U形凝固管直径为6mm-35mm，长度为1.5m-5m，且U形凝固管直径大于或等于凝固盘出液口直径。有效控制凝固液的流量，保证凝固盘内流动液体的稳定性及初生纤维在凝固液中的凝固时间。

所述U形凝固管的进液口与出液口的高度差根据纺丝速度需要确定，高度差变化范围为0-30mm。

所述凝固盘出液口与U形凝固管内表面为光滑的弧面，内表面粗糙度Ra≤0.05μm，否则将会对纤维造成损害。

本实用新型所述凝固成形装置的材质选择耐酸、耐腐蚀不锈钢材料或耐极性有机溶剂腐蚀的工程塑料。

所述不锈钢材料包括：SUS316、SUS316L、SUS430、SUS630、SUS631。

所述工程塑料包括：聚乙烯材料（PE）、聚丙烯材料（PP）、聚四氟乙烯材料（PTFE）、聚氯乙烯材料（PVC）、聚苯乙烯材料（PS）、聚碳酸酯材料（PC）、聚醚醚酮材料（PEEK）、聚甲醛材料（POM）、聚甲基丙烯酸甲酯材料（PMMA）。

本实用新型所述凝固成形装置的工作流程如下：