一种干湿法纺丝凝固装置的制作方法

本发明属于化纤纺丝，具体涉及一种干湿法纺丝凝固装置。

背景技术：

1、干湿法纺丝技术是常用的一种纺丝成型方法，从喷丝孔挤出的纺丝原液在进入凝固浴之前先经过一段空气层。与湿法纺丝工艺相比，干湿法纺丝的优点在于可使用高浓度的纺丝原液并提高纺丝速度和纤维强度等。对位芳纶（芳纶ⅱ）、聚对苯撑苯并二噁唑（pbo）、聚[2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]（pipd）、聚对亚苯基苯并二噻唑（pbt）等高性能有机纤维均是采用干湿法纺丝技术制备的，间位芳纶、杂环芳纶、芳砜纶、碳纤维的原丝聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、超高分子量聚乙烯纤维、lyocell纤维等诸多纤维，除采用常规湿法纺丝外，也已开发了干湿法纺丝技术。

2、凝固组件是干湿法纺丝工艺的核心装置，对纺丝速度、纤维性能等具有非常重要的影响。附图1为us5853640、us4702876、cn200720082833等专利报道的芳纶ⅱ、pbo、pipd、pbt等几种纤维目前常用的凝固装置的结构示意图，凝固浴进入凝固盘（3）中与纺丝原液接触凝固，然后凝固浴靠自重和增压加速后，与初生纤维一起从纺丝管（4）中高速流出。该凝固组件结构与此类纤维纺丝特点相匹配，因芳纶ⅱ、pbo、pipd、pbt等纤维的纺丝原液呈液晶态，凝固后的初生纤维即已具有较高的强度，且该类纤维使用浓硫酸或多聚磷酸等无机酸作为溶剂，在凝固浴中扩散速度快，停留较短的时间即可实现充分的凝固，因此纺丝速度可达到300m/min以上，甚至可达到800m/min，凝固管（4）中高速流动的凝固浴与高速运动的初生纤维摩擦阻力小，有助于稳定纺丝并提高纤维的力学性能。但该类凝固组件结构不适用于间位芳纶、杂环芳纶、含醚共聚改性芳纶、芳砜纶、聚丙烯腈纤维等一系列以有机溶剂为纺丝溶剂、非液晶态纺丝的纤维，原因在于有机溶剂在凝固浴中扩散速度慢，且初生纤维强度低，纺丝速度较芳纶ⅱ和pbo等纤维慢，在凝固浴中需停留更长时间，而附图1结构的凝固组件，凝固浴流动速度过快，易导致初生纤维断裂，且凝固浴程短，难以完成充分凝固。因此，文献“high-performance and specialty fibers”(society of f.s. technology,japan(ed). doi:10.1007/978-4-431-55203-1_9)认为有机溶剂为纺丝溶剂的含醚共聚改性芳纶等纤维适合使用如附图2所示结构的凝固组件，纺丝原液挤出并经过一段空气层后落入接近静止的凝固浴中，经转向后牵出，该种凝固组件浴程长，有助于提高纤维在凝固浴中的停留时间，实现充分凝固。目前诸多专利，如cn1146218a、jp2017160564a、cn106283254a、kr1020180089933a、cn206799803u等，均报道采用该种结构或其改进结构制备纤维素纤维、聚丙烯腈纤维、间位芳纶等纤维。但该种结构凝固组件存在两个方面的缺点，一是凝固浴沿纤维方向（竖直方向）没有流动速度，与纺丝原液和初生纤维存在较大的摩擦力阻力，不利于纤维性能的提升；二是凝固浴循环时，凝固浴液面在水平方向会有缓慢的流动，而此时纺丝原液细流刚与凝固浴接触，原液细流尚不具备力学强度，凝固浴水平方向的扰动不仅导致出现断丝等不稳定纺丝现象，还不利于纤维纺丝性能和性能均一性的提升。

技术实现思路

1、本发明的目的在于开发一种新的高速干喷湿纺的凝固装置，尤其适用于杂环芳纶、含醚共聚改性芳纶、间位芳纶、芳砜纶、聚丙烯腈纤维等以有机溶剂为纺丝溶剂、非液晶态纺丝纤维的纺丝过程。通过本发明设计的新的凝固装置，不仅可以有效提高纤维的性能，还能提高生产的稳定性。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种干湿法纺丝凝固装置，包括凝固盘组件和凝固槽，所述凝固盘组件设置在凝固槽上方，所述凝固盘组件包括进水管、凝固盘外壳、凝固浴缓冲仓、漏斗和纺丝管，所述凝固盘外壳、凝固浴缓冲仓、漏斗和纺丝管同心设置，所述凝固盘外壳的底部和凝固浴缓冲仓的底部相连，所述进水管与凝固盘外壳相连通，所述凝固盘外壳上端和所述凝固浴缓冲仓上端均为开口设置，所述凝固盘外壳的上边缘高于所述凝固浴缓冲仓的上边缘，所述凝固浴缓冲仓中部设置有用于放置漏斗的容纳腔，所述容纳腔通过进水口与凝固浴缓冲仓相连通，所述漏斗下端与纺丝管上端相连，所述纺丝管穿过凝固盘外壳的底部，且纺丝管下端浸泡在凝固槽中。

4、优选的，所述凝固浴缓冲仓和凝固盘外壳之间设置有缓冲槽。所述进水管与缓冲槽相连。

5、优选的，所述凝固浴缓冲仓包括缓冲仓外壁和缓冲仓内壁。

6、优选的，所述缓冲仓内壁周向上设置有多列进水口。

7、优选的，所述漏斗的上边缘不高于缓冲仓内壁的上边缘。

8、优选的，所述凝固盘组件与升降机构相连，且通过升降机构控制凝固盘组件浸泡在凝固槽中。所述升降机构采用机械手。

9、优选的，所述漏斗的上端面与凝固槽的上液面高度差h为10mm-100mm。

10、优选的，所述凝固槽下方设置有凝固浴进水口，所述凝固槽上方设置有凝固浴出水口。

11、优选的，所述纺丝管中心线下端设置有导轮。

12、优选的，所述漏斗上端设置有爬流部。

13、本技术方案的有益效果如下：

14、一、本发明提供的一种干湿法纺丝凝固装置，本装置设有凝固盘，凝固盘中设有缓冲仓，凝固浴经缓冲仓后稳定缓慢的流入漏斗中，稳定的凝固浴流动使得纺丝原液细流在与凝固浴液面接触时扰动小，有利于提高纺丝稳定性；

15、二、本发明提供的一种干湿法纺丝凝固装置，可实现纺丝管中凝固浴在初生纤维运动的竖直方向有一定的流动速度，并可通过调节凝固盘的升降从而调节凝固盘液面与凝固槽液面的高度差，进而控制纺丝管中凝固浴的速度与纺速相匹配。一方面克服了现有技术凝固浴在竖直方向无流动的问题，降低了与纤维的摩擦阻力，从而有助于提高纤维的力学性能；另一方面，实现了凝固浴流动速度与纺丝速度相匹配的问题。尤其适用于杂环芳纶、含醚共聚改性芳纶、间位芳纶、芳砜纶、聚丙烯腈纤维等以有机溶剂为纺丝溶剂、非液晶态纺丝纤维的纺丝过程。

技术特征：

1.一种干湿法纺丝凝固装置，其特征在于：包括凝固盘组件和凝固槽（1），所述凝固盘组件设置在凝固槽（1）上方，所述凝固盘组件包括进水管（2）、凝固盘外壳（3）、凝固浴缓冲仓、漏斗（4）和纺丝管（8），所述凝固盘外壳（3）、凝固浴缓冲仓、漏斗（4）和纺丝管（8）同心设置，所述凝固盘外壳（3）的底部和凝固浴缓冲仓的底部相连，所述进水管（2）与凝固盘外壳（3）相连通，所述凝固盘外壳（3）上端和所述凝固浴缓冲仓上端均为开口设置，所述凝固盘外壳（3）的上边缘高于所述凝固浴缓冲仓的上边缘，所述凝固浴缓冲仓中部设置有用于放置漏斗（4）的容纳腔，所述容纳腔通过进水口（5）与凝固浴缓冲仓相连通，所述漏斗（4）下端与纺丝管（8）上端相连，所述纺丝管（8）穿过凝固盘外壳（3）的底部，且纺丝管（8）下端浸泡在凝固槽（1）中。

2.如权利要求1所述的一种干湿法纺丝凝固装置，其特征在于：所述凝固浴缓冲仓和凝固盘外壳（3）之间设置有缓冲槽。

3.如权利要求2所述的一种干湿法纺丝凝固装置，其特征在于：所述凝固浴缓冲仓包括缓冲仓外壁（6）和缓冲仓内壁（7）。

4.如权利要求3所述的一种干湿法纺丝凝固装置，其特征在于：所述缓冲仓内壁（7）周向上设置有多列进水口（5）。

5.如权利要求4所述的一种干湿法纺丝凝固装置，其特征在于：所述漏斗（4）的上边缘不高于缓冲仓内壁（7）的上边缘。

6.如权利要求5所述的一种干湿法纺丝凝固装置，其特征在于：所述凝固盘组件与升降机构相连，且通过升降机构控制凝固盘组件浸泡在凝固槽（1）中。

7.如权利要求6所述的一种干湿法纺丝凝固装置，其特征在于：所述漏斗（4）的上端面与凝固槽（1）的上液面高度差h为10mm-100mm。

8.如权利要求7所述的一种干湿法纺丝凝固装置，其特征在于：所述凝固槽（1）下方设置有凝固浴进水口（10），所述凝固槽（1）上方设置有凝固浴出水口（11）。

9.如权利要求8所述的一种干湿法纺丝凝固装置，其特征在于：所述纺丝管（8）中心线下端设置有导轮（9）。

10.如权利要求1或9所述的一种干湿法纺丝凝固装置，其特征在于：所述漏斗（4）上端设置有爬流部（4.1）。

技术总结本发明公开了一种干湿法纺丝凝固装置，属于化纤纺丝技术领域，包括凝固盘组件和凝固槽，凝固盘组件设在凝固槽上方，凝固盘组件包括进水管、凝固盘外壳、凝固浴缓冲仓、漏斗和纺丝管，凝固盘外壳、凝固浴缓冲仓、漏斗和纺丝管同心设置，凝固盘外壳的底部和凝固浴缓冲仓的底部相连，进水管与凝固盘外壳相连通，凝固盘外壳上端和所述凝固浴缓冲仓上端均为开口设置，凝固盘外壳的上边缘高于所述凝固浴缓冲仓的上边缘，凝固浴缓冲仓中部设有用于放置漏斗的容纳腔，容纳腔通过进水口与凝固浴缓冲仓相连通，漏斗下端与纺丝管上端相连，纺丝管穿过凝固盘外壳的底部，且纺丝管下端浸泡在凝固槽中。本发明可以有效提高纤维的性能和提高生产的稳定性。技术研发人员：周万立,李兰英,彭涛,何鑫业,杨宽,王衡受保护的技术使用者：中蓝晨光化工研究设计院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29