[发明专利]一种芳纶Ⅲ纤维连续式鼓风热处理装置及工艺

说明书

本发明公开了一种芳纶Ⅲ纤维连续式鼓风热处理装置，包括鼓风热处理箱体和鼓风装置；所述鼓风热处理箱体内均匀设置有多根热烘管道，所述热烘管道进气端外壁上设置有多个惰性气体进气孔；所述鼓风装置包括电加热装置、鼓风机、惰性气体进气管、热惰性气体回路管和热惰性气体出口管；本发明基于热处理装置，还公开了一种芳纶Ⅲ纤维连续式鼓风热处理工艺。本发明的装置和工艺，采用热惰性气体对热烘管道内的芳纶Ⅲ纤维原丝进行保护和热处理，相比与以往动态热处理中采用熔盐加热或电加热的形式对烘道进行控温，本发明的装置能耗更小，生产成本低，设备投资小，对高性能有机纤维制造行业的发展具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种芳纶Ⅲ纤维热处理装置及工艺，尤其涉及一种芳纶Ⅲ纤维连续式鼓风热处理装置及工艺。

背景技术

芳纶Ⅲ纤维(杂环芳纶)是指主链上含有芳杂环的一类对位芳纶，典型的芳杂环为苯并咪唑环。据理论计算，由对苯二胺、对苯二甲酰氯和苯并咪唑类二胺三元缩聚合成的纤维强度可达4.5-5.5GPa，且具有很高的热稳定性，全芳香聚酰胺纤维的分解温度可达550℃，可用于国防、航空、航天、造船、汽车等工业领域。

目前芳纶Ⅲ纤维的制造方法有湿纺或干湿纺，这两种方法所得的原丝有序程度和取向度都较低，力学性能较差，原丝必须通过后续350℃-450℃的热处理来提高其力学性能。

常用的原丝热处理方式包括静态热处理和动态热处理两种。其中静态热处理是在真空炉或者氮气保护下的高温炉中对收卷纤维进行热处理，没有额外施加张力，且该方式中由于丝束在卷筒上缠绕后具有一定厚度，受热均匀性难以保证，且在热处理釜中不同位置，不同卷筒上的丝束及卷筒内外层的丝束由于受热情况不同，导致纤维性能低、差异大、成品合格率低等问题。

动态热处理是在氮气保护下将纤维以恒定的速率和张力通过高温热烘道，热烘道处理的加热区域较长，所需车间空间较大且纤维通过通道时纤维必须是单束纤维，这样纤维的纤度会有很大局限性及生产效率较低，而该方式中的高温热烘道一般采用熔盐加热或电加热的形式对烘道进行控温，能耗较大，且增加多条动态式热处理烘道的设备，生产成本会明显提高。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的是提供一种降低能源消耗和设备投入成本、提高生产效率和纤维质量稳定的芳纶Ⅲ纤维连续式鼓风热处理装置及其热处理工艺。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案：

一种芳纶Ⅲ纤维连续式鼓风热处理装置，包括鼓风热处理箱体和鼓风装置；

所述鼓风热处理箱体内均匀设置有多根热烘管道，所述热烘管道进气端外壁上设置有多个惰性气体进气孔；

所述鼓风装置包括电加热装置、鼓风机、惰性气体进气管、热惰性气体回路管和热惰性气体出口管；所述电加热装置的进气口连接惰性气体进气管和热惰性气体回路管，出气口连接热惰性气体出口管；所述鼓风机的进风口位于热惰性气体回路管的出气端，出风口正对所述电加热装置；所述热惰性气体回路管连接热烘管道，所述热惰性气体出口管连接热烘管道的惰性气体进气孔。

本发明的热处理装置，芳纶Ⅲ纤维原丝放置在热烘管道内进行热处理，以提高芳纶Ⅲ纤维原丝的力学性能。惰性气体经惰性气体进气管进入电加热装置内，惰性气体加热后被鼓风机送入热烘管道内，热惰性气体从热烘管道进气端的惰性气体进气孔进入热烘管道内，在热烘管道内流通，对热烘管道内的芳纶Ⅲ纤维原丝进行热处理，然后从两端的出气孔流出热烘管道；富余的未经热烘管道的惰性气体进气孔进入热烘管道的热氮气被鼓风机吸入到热惰性气体回路管，然后被排放到电加热装置内重新加热。

进一步的是，所述热烘管道内的加热区长度为5-15mm，内径为20-100mm；加热区长度以及热烘管道内径适宜，便于热惰性气体对热烘管道内的多束芳纶Ⅲ纤维原丝进行热处理，以提高芳纶Ⅲ纤维原丝的力学性能。

进一步的是，所述热烘管道外壁上设置有保温层，对热烘管道保温。