一种改善纤维分散性的装置及方法与流程

本发明涉及聚乙烯醇湿法纺丝生产，具体涉及一种改善纤维分散性的装置及方法。

背景技术：

1、维尼纶(维纶)是一种用途广泛的合成纤维，它是以聚乙烯醇为原料、水为溶剂，采用湿法纺丝法制造的合成纤维(又名聚乙烯醇纤维)。聚乙烯醇纤维用途广泛，在工业领域中可用于制作帆布、防水布、滤布、运输带、包装材料、工作服、渔网和海上作业用缆绳；高强度、高模量长丝可用作运输带的骨架材料、各种胶管、胶布和胶鞋的衬里材料，还可制作自行车胎帘子线；以及在无纺布、造纸等方面也有使用价值。制造维尼纶纤维的工艺过程是：将浓度约为15％～16％(wt)的聚乙烯醇纺丝原液从喷丝头微孔挤入饱和硫酸钠凝固浴中，经脱水凝固成初生纤维束，初生纤维束通过多个热处理机经过干燥、预热、延伸、冷却等热处理，使纤维进行取向和结晶，得到具有一定机械性能、水溶温度和粗细的维纶长丝束；维纶长丝束再经切断机切断成短纤维后，再经热水卷缩、非必要的缩醛化、水洗、上油、干燥、成包等后处理工序，成为可供纺织厂使用的短纤维。

2、目前我司生产的维尼纶纤维中有一部分用于制造过滤纸，其中低端用途是作为过滤材料，用作过滤空气或液体中的杂质，高端用途是作为电池隔膜材料，例如电池隔膜纸，用于隔离电池正、负极，阻止电池内的电子穿过，让电解液中的离子自由通过。为了保证隔膜纸的隔离效果和离子通过效果，纸张的均匀性和平整性至关重要，而纸张的均匀性和平整性又与维纶纤维原料的分散性相关，纤维在水中的分散性越好，隔膜纸质量越好；且用作电池隔膜纸的纤维，其分散性等级要求为一级。然而在实际生产过程中，维尼纶纤维的分散性受到原料、加工条件、设备等多个方面的影响，而每一方面又包含若干影响因素，因此对于维尼纶纤维分散性的改善一直是困扰企业的一大难题；为了提供满足客户需要的维纶纤维，我司对该问题进行了长时间的改进研究，提供了一种改善纤维分散性的装置及方法，有效地降低了企业的生产成本，显著地改善了维纶纤维的分散性，使得纤维分散等级一级率从30％-50％提高到90％以上。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种改善纤维分散性的装置及方法，可以在降低企业生产成本的基础上，显著地改善纤维的分散性，使得纤维分散等级一级率达到90％以上。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种改善纤维分散性的装置，包括设置在热处理机出口处的旋转导杆，旋转导杆用于调整纤维丝束的位置，使丝束正对下一设备；旋转导杆包括导杆组件和安装组件，导杆组件转动地设置在安装组件上，通过安装组件调节导杆组件的倾斜角度，导杆组件与纤维丝束滚动接触，导杆组件与水平面的夹角为0°-90°。

4、本技术的发明构思如下：

5、如背景技术所述纤维分散性受到原料、加工条件、设备等多个方面的影响，其中聚乙烯醇原料是湿法纺丝的基础，对纤维的性能起到关键的作用，针对原料因素我司更换了不同纯度的聚乙烯醇原料，但是生产的纤维分散等级一级率只能达到30％-50％，不能满足高端造纸的需求。在此基础上发明人对容易改变的加工条件进行了试验研究，通过分析纤维难以分散的原因可能有，在喷丝的过程中发生粘合以及凝固性不佳，针对这一问题的改进方法是提高凝固的浓度(将凝固浓度从下限增大到上限)，使得原料由液相变成固相时充分脱水；同时改变喷丝条件，使得喷丝孔之间的间距增大，避免相邻的丝束发生黏并，然而最终的取样结果表明纤维分散性改善不大。发明人在加工条件这一影响因素下继续改进，在纤维干燥后调节加热温度，以改变受热不均导致的黏合，然后再进行牵伸提高纤维的强度，但是结果改善不大，纤维分散等级一级率仍然不超过50％。

6、至于设备的影响因素通常更加难以控制调整，发明人进行了大量的研究，调整多台设备的参数，其中纤维与各台设备中的罗拉接触最多，但多台设备罗拉之间的平行度在实际安装过程中难以精确控制，因此在使用罗拉传送的过程中，丝束通常会发生偏移，进而与设备边缘接触摩擦，即便可以通过被动罗拉调整丝束的行进方向，但当其它参数发生改变时丝束仍然会有偏移。因此，通常在热处理机的出口处设置u型导杆，丝束未跑偏的情况下位于u型导杆之间，且不与u型导杆的任意一边接触，当其中某个运行条件发生改变时，丝束就会朝向某个方向偏移并与u型导杆的一边接触，当丝束行进方向发生改变时，有脱离罗拉的风险，此时需要人工调整被动罗拉角度进行干预。

7、为了解决丝束跑偏需要频繁调整的问题，发明人将现有的金属材质的导杆更换为光滑的玻璃导杆，这样即便丝束与玻璃导杆接触后，也可以减小丝束与导杆之间的摩擦，结果却意外发现纤维的分散性得到了改善，纤维中不能分散的团状纤维明显减少；发明人对其原因进行分析发现了是由于持续的摩擦会使接触的纤维发生断裂，且这种断裂的纤维是团状纤维的主要来源；且采用高倍显微镜可以观察到团状纤维的细节，数十至数百根纤维束外缠绕数根纤维，纤维由于被缠绕，所以难以被分散，由此找到了纤维分散等级一级率难以有效提高的关键因素。

8、在此启发下发明人对导杆的结构进行了改进，将固定的导杆设置为旋转导杆，使得丝束与导杆之间发生滚动摩擦，同时利用旋转导杆在丝束的偏移方向上施加相反的力，对丝束进行导向限位，既解决了需要频繁调整罗拉以保证丝束行进方向的问题，又改善了纤维的分散性，使得纤维的分散性等级一级率达到95％以上，且相比于前期从原料和加工条件等方向去研究改进，所耗费的生产成本明显降低，产生了意料不到的技术效果。

9、有益效果：

10、1、通过在丝束偏移方向的一侧设置旋转导杆，使旋转导杆与丝束接触，防止丝束跑偏，使丝束对准下一设备的入口，解决了丝束发生偏移后为避免与设备壳体发生干涉摩擦而需要频繁调整被动罗拉的问题。

11、2、丝束与旋转导杆接触，旋转导杆始终对丝束施加一个作用力，有效地保证了丝束的行进位置；且丝束与旋转导杆发生滚动摩擦，丝束与旋转导杆之间的摩擦力小，丝束无擦伤；另外，丝束与旋转导杆摩擦产生的热量小，不会导致丝束发生黏并，显著地改善了纤维的分散性。

12、3、导杆组件可调倾斜角度，便于对丝束施加最小的作用力调节丝束的位置，使得丝束的偏移力与导杆施加的作用力达到平衡，进而保证丝束的行进始终处于平衡状态。适当的倾斜角度，能使丝束正对下一台设备的入口。

13、优选的，作为一种改进，导杆组件包括导杆、导杆轴以及轴承，导杆通过轴承与导杆轴转动连接；安装组件包括支承杆、调节杆和安装座，支承杆和调节杆通过连接件竖直地安装在安装座上，导杆轴与支承杆和调节杆的顶部活动连接，通过调整调节杆的长度控制导杆轴的倾斜角度。

14、优选的，作为一种改进，安装座上设置有长条状的安装槽，支承杆通过连接件固定在安装槽上，调节杆穿过安装槽后通过连接件固定。

15、优选的，作为一种改进，导杆为表面经过抛光处理的不锈钢材质，其粗糙度为ra0.8-1.2μm。

16、有益效果：可以降低导杆对丝束的摩擦，同时又不会导致丝束在导杆上滑移。

17、本发明还提供了一种改善纤维分散性的方法，通过设置旋转导杆的位置及角度用于改善纤维的分散性，热处理机包括依次连接的干燥机、预热机、延伸机、冷却机，旋转导杆倾斜地设置在干燥机、预热机、延伸机的出口处，该旋转导杆称为第一导杆，第一导杆与丝束的一边滚动接触，通过第一导杆保证丝束的位置防止丝束跑偏；冷却机包括冷却罗拉、牵引辊，牵引辊的轴线高于冷却罗拉，旋转导杆倾斜地设置在冷却罗拉和牵引辊之间，该旋转导杆称为第二导杆，纤维丝束从第二导杆上经过。

18、有益效果：第一导杆安装在干燥机、预热机、延伸机的出口处，用于调节丝束的出口位置，使丝束正对下一台设备入口，防止丝束跑偏，由于第一导杆可以旋转，丝束与导杆之间摩擦小，对丝束擦伤小；第二导杆设置在冷却罗拉和牵引辊之间，用于调节丝束的位置，使丝束从牵引辊的辊面中心通过，防止丝束跑偏，避免与牵引辊凸边摩擦；由于第二导杆可旋转，丝束从第二导杆上通过转向时，产生的摩擦力小，对丝束无擦伤。

19、优选的，作为一种改进，第一导杆倾斜设置，且其倾斜方向与纤维丝束的偏移方向相同。

20、有益效果：既能对丝束的偏移进行限位，又可以减小第一导杆对丝束的挤压作用。

21、优选的，作为一种改进，第一导杆与水平面的倾斜角度为20°-40°

22、有益效果：第一导杆的倾斜角度在20°-40°可以保证旋转导杆与丝束下表面接触，对丝束施加适当的作用力，可以平衡丝束的偏移力，使丝束保持行进方向，始终正对下一台设备入口。当倾斜角度大于40°时，旋转导杆与丝束下表面接触，对导杆倾斜方向的一侧的丝束施加的作用力大，对另一侧丝束施加的作用力小，使导杆倾斜方向一侧的丝束受到挤压收缩，说明导杆对丝束施加的作用力过大，此时，丝束与导杆的摩擦力也相当增大，对丝带束有损伤；小于20°时，旋转导杆与丝束下表面接触，对丝束施加的作用力小，不能平衡丝束的偏移力，矫正丝束的偏移作用小，难以保证丝束正对下一台设备入口。

23、优选的，第一导杆与水平面的倾斜角度为30°。

24、优选的，作为一种改进，第二导杆倾斜设置，且其倾斜方向与牵引辊的位置相反。

25、有益效果：该倾斜方向与牵引辊的位置相反是指：当牵引辊位于第二导杆的左边时，第二导杆的倾斜方向向右，这样可以对丝束起到导向限位作用，避免丝束向牵引辊的一侧偏移，与牵引辊的边缘发生摩擦。

26、优选的，作为一种改进，第二导杆与水平面的倾斜角度为30°-60°。

27、有益效果：当丝束从第二导杆上通过时，丝束横向受力不一致，与水平面的倾斜角度越大，丝束两面的受力相差越大。当倾斜角度大于60°时，丝束上侧受力大于下侧，上侧丝束会在第二导杆上发生下偏移，使丝束发生收缩，说明第二导杆对丝束施加作用力过大，此时丝束与第二导杆的摩擦力相应增大，当第二导杆与水平面的倾斜角度小于30°时，虽然丝束与导杆的摩擦力减小，但导杆对丝束的矫正转向作用较小，难以保证丝束从牵引辊的辊面中心通过。

28、优选的，第二导杆与水平面的倾斜角度为45°。

29、有益效果：当倾斜角度为45°时，丝束两侧受力比较均匀，第二导杆对丝束施加作用力适度，对丝束的摩擦损伤最小。