一種干噴濕紡噴絲板裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種干噴濕紡噴絲板裝置及方法，裝置包括噴絲板和夾套，所述噴絲板置于所述夾套中，且噴絲板的前端面與夾套的內(nèi)壁形成倒“凹”字型結(jié)構(gòu)。方法包括：將上述干噴濕紡噴絲板裝置與紡絲組件相連；將夾套前端置于凝固浴中，噴絲板前端與凝固浴的液面保持一定距離從而使噴絲板前端、夾套內(nèi)壁和凝固浴液面三者之間形成一個(gè)穩(wěn)定封閉的氣體層；將紡絲漿液從噴絲板噴出，一段時(shí)間后最先與紡絲漿液接觸的凝固浴液面形成紡絲液溶劑濃度為90～100％的高濃度凝固浴層。本發(fā)明能夠減小外界擾動(dòng)對(duì)原液細(xì)流的影響。
【專利說(shuō)明】一種干噴濕紡噴絲板裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及穩(wěn)態(tài)噴絲【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種干噴濕紡噴絲板裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]干噴濕紡工藝的主要特征是紡絲原液經(jīng)噴絲孔噴出后，不是立即進(jìn)入凝固浴，而是先經(jīng)過(guò)一小段空氣層(一般應(yīng)小于20?30mm)再進(jìn)入凝固浴進(jìn)行雙擴(kuò)散、相分離和形成纖維絲束。一般干噴濕紡的凝固過(guò)程非?？欤谝幻雰?nèi)即可完成，時(shí)間雖然短，但是紡絲原液細(xì)流進(jìn)入凝固浴前對(duì)凝固相分離及成纖結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的。在空氣段，由于紡絲原液與外界的溶劑質(zhì)量分布差別巨大，擠出的紡絲原液細(xì)流中的溶劑急速揮發(fā)(蒸發(fā))，從而在纖維絲束表面形成了薄薄致密層，具有高固質(zhì)量分布致密表皮的細(xì)流進(jìn)入凝固浴后，可抑制雙擴(kuò)散速度，阻止了初生纖維中大孔的生成，最終生成結(jié)構(gòu)微細(xì)而致密的凝固纖維絲束。在噴絲孔出口處，紡絲原液承受的壓力急劇降低至常壓，纖維絲束會(huì)相應(yīng)膨大，由于干噴濕紡可實(shí)現(xiàn)正牽伸，此時(shí)可把膨大部分牽伸變細(xì)后才進(jìn)入凝固浴，這樣紡出的纖維絲束表面較平滑且無(wú)溝槽。
[0003]但是，由于噴絲板與凝固浴液面之間的距離非常短，液面發(fā)生的微小波動(dòng)、氣流擾動(dòng)等都會(huì)對(duì)紡絲原液細(xì)流造成影響，從而進(jìn)一步影響絲的性能。同時(shí)，由于高溫的原液細(xì)流從噴絲板噴出后，經(jīng)過(guò)常溫空氣層，紡絲原液細(xì)流中的溶劑急速揮發(fā)(蒸發(fā))會(huì)使纖維表面形成孔洞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種干噴濕紡噴絲板裝置及方法，減小外界擾動(dòng)對(duì)原液細(xì)流的影響，同時(shí)將常溫空氣層換成保持一定溫度的紡絲液溶劑飽和蒸汽層，使原液細(xì)流表面的溶劑擴(kuò)散緩和，進(jìn)一步減少纖維表面的孔洞。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種干噴濕紡噴絲板裝置，包括噴絲板和夾套，所述噴絲板置于所述夾套中，且噴絲板的前端面與夾套的內(nèi)壁形成倒“凹”字型結(jié)構(gòu)；當(dāng)夾套前端置于凝固浴中時(shí)，所述噴絲板的前端、夾套內(nèi)壁和凝固浴液面三者之間形成一個(gè)穩(wěn)定封閉的氣體層。
[0006]所述噴絲板的外圍設(shè)有用于與前端管件連接的螺紋通孔。
[0007]所述夾套設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)入口和導(dǎo)熱介質(zhì)出口。
[0008]所述噴絲板通過(guò)螺紋連接的方式置于所述夾套中。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:還提供一種干噴濕紡噴絲方法，使用上述的干噴濕紡噴絲板裝置，包括以下步驟:
[0010](I)將上述干噴濕紡噴絲板裝置與紡絲組件相連；
[0011](2)將夾套前端置于凝固浴中，噴絲板前端與凝固浴的液面保持一定距離從而使噴絲板前端、夾套內(nèi)壁和凝固浴液面三者之間形成一個(gè)穩(wěn)定封閉的氣體層；
[0012](3)將紡絲漿液從噴絲板噴出，一段時(shí)間后最先與紡絲漿液接觸的凝固浴液面形成紡絲液溶劑濃度為90?100%的高濃度凝固浴層。
[0013]所述步驟(I)和步驟(2)之間還包括向夾套中通入導(dǎo)熱介質(zhì)，使噴絲板和氣體層的溫度保持在25?90°C。
[0014]所述導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度為30?100°C。
[0015]所述步驟(I)中噴絲板前端與凝固浴的液面之間的距離為3?36mm。
[0016]所述步驟⑵中高濃度凝固浴層的厚度為0.5?10mm。
[0017]所述步驟(3)中氣體層中充滿紡絲液溶劑的飽和蒸汽。
[0018]有益效果
[0019]由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:本發(fā)明的噴絲板可以與較寬闊的液面隔開(kāi)，形成一個(gè)封閉空間，大大減小了外部液面，空氣流動(dòng)等因素的擾動(dòng)對(duì)經(jīng)噴絲板噴出的原液細(xì)流的影響。另一方面，紡絲液溶劑飽和蒸汽層，使原液細(xì)流表面的溶劑擴(kuò)散緩和，進(jìn)一步減少纖維表面的孔洞，因此紡絲速度、絲的性能和分散性(cv值)得到提升。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明的剖面圖；
[0021]圖2是本發(fā)明中夾套的剖面圖；
[0022]圖3是本發(fā)明中噴絲板的剖面圖；
[0023]圖4是本發(fā)明中噴絲板的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0025]本發(fā)明涉及一種干噴濕紡噴絲板裝置，如圖1所示，包括噴絲板I和夾套3。圖1中箭頭所指為漿液流動(dòng)方向。所述噴絲板I置于所述夾套3中，且噴絲板I的前端面與夾套3的內(nèi)壁形成倒“凹”字型結(jié)構(gòu)；當(dāng)夾套3前端置于凝固浴中時(shí)，所述噴絲板I的前端、夾套3內(nèi)壁和凝固浴液面三者之間形成一個(gè)穩(wěn)定封閉的氣體層8。氣體層8的封閉結(jié)構(gòu)使得其內(nèi)部的擾動(dòng)很小，外部的擾動(dòng)對(duì)內(nèi)部影響不大。
[0026]其中，夾套3通過(guò)內(nèi)連接螺紋2 (見(jiàn)圖2)與噴絲板I的外連接螺紋2 (見(jiàn)圖3)緊密連接，噴絲板I上的螺紋通孔6可將其與其他紡絲組件連接，如圖4所示，噴絲板周圍設(shè)有六個(gè)用于與前端管件連接的螺紋通孔6。
[0027]如圖2所示，所述夾套3還設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)入口 4和導(dǎo)熱介質(zhì)出口 5，夾套3中通入導(dǎo)熱介質(zhì)，可以對(duì)噴絲板I進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)保持噴絲板I和空氣層8的溫度，進(jìn)一步延長(zhǎng)紡絲原液細(xì)流的形變時(shí)間。
[0028]本發(fā)明的工作過(guò)程如下:首先通過(guò)螺母將上述噴絲板裝置與紡絲組件緊密連接。然后將夾套3前端置于凝固浴中，噴絲板I前端與液面保持3?36mm的距離從而使噴絲板I前端、夾套3內(nèi)壁和凝固浴液面三者之間可以形成一個(gè)穩(wěn)定封閉的氣體層8。再向夾套3中通入30?100°C的導(dǎo)熱介質(zhì)，使噴絲板I和氣體層8溫度保持在25?90°C。將計(jì)量的紡絲漿液從噴絲板I的噴絲孔7噴出，一段時(shí)間后最先與漿液接觸的液面形成厚度為0.5?10mm，紡絲液溶劑濃度為90?100%的高濃度凝固浴層9，氣體層8中充滿紡絲液溶劑的飽和蒸汽。
[0029]不難發(fā)現(xiàn)，將噴絲板與較寬闊的液面隔開(kāi)，形成一個(gè)封閉空間，大大減小了外部液面，空氣流動(dòng)等因素的擾動(dòng)對(duì)經(jīng)噴絲板噴出的原液細(xì)流的影響。另一方面，紡絲液溶劑飽和蒸汽層，使原液細(xì)流表面的溶劑擴(kuò)散緩和，進(jìn)一步減少纖維表面的大孔洞。因此，紡絲速度、絲的性能和分散性(cv值)得到提升。
[0030]下面以兩個(gè)具體的實(shí)施例和對(duì)照例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0031]實(shí)施例1:
[0032]在對(duì)位芳綸紡絲過(guò)程中，采用100%濃硫酸溶解PPTA聚合體，PPTA的比濃對(duì)數(shù)粘度為5.8dL/g，濃度為18%，采用上述裝置進(jìn)行紡絲成型，其中紡絲液溫度85°C，夾套種導(dǎo)熱介質(zhì)溫度92°C，氣體層溫度81°C，氣體層厚度6mm，高濃度凝固浴層中硫酸濃度91 %，厚度8mm，凝固浴其余部分硫酸濃度36%，紡絲速度可達(dá)到750m/min，成品絲強(qiáng)度21.5cN/dtex，強(qiáng)度 cv 值 2.2%。
[0033]對(duì)照例1:
[0034]在對(duì)位芳綸紡絲過(guò)程中，采用100%濃硫酸溶解PPTA聚合體，PPTA的比濃對(duì)數(shù)粘度為5.8dL/g，濃度為18%，采用傳統(tǒng)的干噴濕紡方法，不使用上述裝置，紡絲液溫度85°C，噴絲板離凝固浴距離6mm，凝固浴硫酸濃度36%，紡絲速度最大可達(dá)到600m/min，成品絲強(qiáng)度 21.4cN/dtex，強(qiáng)度 cv 值 3.2%。
[0035]實(shí)施例2:
[0036]在芳綸III紡絲過(guò)程中，采用DMAc溶解聚合體，濃度為4%，采用上述裝置進(jìn)行紡絲成型，其中紡絲液溫度52°C，夾套種導(dǎo)熱介質(zhì)溫度60°C，氣體層溫度64°C，氣體層厚度3mm，高濃度凝固浴層中硫酸濃度91 %，厚度9mm，凝固浴其余部分硫酸濃度36%，紡絲速度可達(dá)到50m/min，初生絲強(qiáng)度4.6cN/dtex，強(qiáng)度cv值2.5%。
[0037]對(duì)照例2:
[0038]在芳綸III紡絲過(guò)程中，采用DMAc溶解聚合體，濃度為4%，采用傳統(tǒng)的濕法紡絲成型，其中紡絲液溫度52°C，凝固浴其余部分硫酸濃度36%，紡絲速度為18m/min，初生絲強(qiáng)度 3.9cN/dtex，強(qiáng)度 cv 值 4.7%。
【權(quán)利要求】
1.一種干噴濕紡噴絲板裝置，包括噴絲板(I)和夾套(3)，其特征在于，所述噴絲板(I)置于所述夾套(3)中，且噴絲板(I)的前端面與夾套(3)的內(nèi)壁形成倒“凹”字型結(jié)構(gòu)；當(dāng)夾套(3)前端置于凝固浴中時(shí)，所述噴絲板(I)的前端、夾套(3)內(nèi)壁和凝固浴液面三者之間形成一個(gè)穩(wěn)定封閉的氣體層(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干噴濕紡噴絲板裝置，其特征在于，所述噴絲板(I)的外圍設(shè)有用于與前端管件連接的螺紋通孔(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干噴濕紡噴絲板裝置，其特征在于，所述夾套設(shè)有導(dǎo)熱介質(zhì)入口(4)和導(dǎo)熱介質(zhì)出口(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的干噴濕紡噴絲板裝置，其特征在于，所述噴絲板(I)通過(guò)螺紋連接的方式置于所述夾套(3)中。
5.一種干噴濕紡噴絲方法，其特征在于，，包括以下步驟: (1)將如權(quán)利要求1所述的干噴濕紡噴絲板裝置與紡絲組件相連； (2)將夾套前端置于凝固浴中，噴絲板前端與凝固浴的液面保持一定距離從而使噴絲板前端、夾套內(nèi)壁和凝固浴液面三者之間形成一個(gè)穩(wěn)定封閉的氣體層； (3)將紡絲漿液從噴絲板噴出，一段時(shí)間后最先與紡絲漿液接觸的凝固浴液面形成紡絲液溶劑濃度為90?100%的高濃度凝固浴層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的干噴濕紡噴絲方法，其特征在于，所述步驟(I)和步驟(2)之間還包括向夾套中通入導(dǎo)熱介質(zhì)，使噴絲板和氣體層的溫度保持在25?90°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的干噴濕紡噴絲方法，其特征在于，所述導(dǎo)熱介質(zhì)的溫度為30 ?100。。。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的干噴濕紡噴絲方法，其特征在于，所述步驟(3)中氣體層中充滿紡絲液溶劑的飽和蒸汽。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的干噴濕紡噴絲方法，其特征在于，所述步驟(I)中噴絲板前端與凝固浴的液面之間的距離為3?36mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的干噴濕紡噴絲方法，其特征在于，所述步驟(2)中高濃度凝固浴層的厚度為0.5?1mm0
【文檔編號(hào)】D01D4/00GK104499065SQ201410853345
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】胡祖明, 陳蕾, 丁彬, 馬禹, 王彥, 諸靜 申請(qǐng)人:東華大學(xué)