[实用新型]用于高纺速干湿法纺丝的凝固装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高纺速干湿法纺丝的凝固装置，特别适用于高速度干湿法纺聚对苯二甲酰对苯二胺纤维。

背景技术

11935年，美国杜邦公司科学家Carothers发明了脂肪族聚酰胺纤维(即聚己二酰己二胺<尼龙66>纤维)，从此，为聚酰胺纤维应用到工业领域开辟了新天地，其中以杜邦公司1966年发表令人注目的高性能聚对苯二甲酰对苯二胺纤维，其正式的商品名为(我国简称对位芳纶，芳纶1414和芳纶II)。因其具有高强度、高模量和耐高温的等特性，目前广泛用于轮胎帘子线、高强度索具、高压容器外壳、汽车磨擦片、建筑土工材料、代替钢铁的各种增强复合材料、输送带、特种帆布等。在军事方面如制作防弹衣、头盔、导弹外壳、装甲板、雷达装置外罩等。由于它的用途十分广泛，曾被称为“全能纤维”，目前已有170多种用途。

自1971年杜邦公司完成试生产设备(100～200t/a)生产以来，经过多次扩产和合资，目前杜邦公司的生产能力已超过3万t/a。日本帝人公司在松山工厂刚开始生产高强度的共聚对位芳纶纤维，在收购荷兰阿克苏公司的Twaron纤维和多次扩产后，目前已达到2.5万t/a。这两家公司占据了世界上对位芳纶纤维生产量的98％。

同期研究开发对位芳香族聚酰胺的还有其它一些纤维公司，大多因为高分子的相对分子量做不高、溶解方面选不出合格的溶剂等困难而终止了研究。而我国从20世纪80年代也开始了对位芳纶纤维的研究，当时在树脂聚合方面取得了突破性的进展，但在纺丝方面特别是实现高纺速而不降低纤维强度方面一直没有取得突破，这就限制了商品工业化的发展。

目前我国使用的对位芳纶纤维全部靠进口，进口价格近几年狂涨(8年内涨了15倍)。随着我国国民经济的高速发展，对位芳轮的需求量逐年增加，2006年达到两千多吨，主要用于防护材料，汽车轮胎帘子线，光缆增强材料等行业，是我国国民经济不可缺少的关键材料，所以实现我国对位芳纶纤维产业化就显得尤为重要。

将对位芳纶树脂溶解在浓硫酸中，到临界浓度时形成高分子液晶溶液，将该液晶溶液通过一层非凝固性的气体进入到凝固浴槽中，随后新生纤维和凝固液一起通过纺丝管，再经过洗涤干燥等工艺，这样便是一个完整的对位芳纶干喷湿法纺丝过程。这个过程能够实际运用于商业生产，如何实现高速度的纺丝就变得尤为重要。一般的干喷湿法纺丝凝固装置在纺丝速度较高时，会导致纤维的强度下降，因此，一个允许高速度纺丝而不影响纤维其它性能的改进凝固装置就变得尤为突出。本实用新型就是针对这种纺丝改进过程而设计的凝固装置。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种实现高速度干喷湿法纺丝，而不影响强度的用于高纺速干喷湿法纺丝的凝固装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

用于高纺速干湿法纺丝的凝固装置，包括一个凝固盘和与凝固盘下端连接的纺丝管，其特征在于：凝固盘的四周为灌注凝固液的压力仓，其上设有凝固液进口和出口，压力仓的顶部设置有溢流板和密封板；所述凝固盘中部的溢流口与纺丝管管口位置对应，纺丝管管壁四周设置有喷液管。

所述喷液管上端汇聚成锥形，在纺丝管管口处，以向下呈一定角度对称布置。

所述压力仓的外周设置有位置高于密封板的溢流槽。

所述压力仓内设有填充物。

本实用新型中凝固盘是一个碟状的圆盘，从圆盘四周壁即压力仓上进入的凝固液Q1不仅是对在非凝固性气体中已经拉伸和取向好的纤维起到一种冷却固化定型和萃取溶剂的作用，同时还提供一种恒定的、水平的、非湍流的凝固液和纤维的流动方式进入到溢流口，这样可以减小纤维在定型初期因扰动而产生断丝。

本实用新型中凝固盘内的凝固液也叫滞留层，其厚度可以通过调节凝固盘上溢流板的厚度来满足要求。

本实用新型中纺丝管是与喷丝头同轴向设置的，带有夹套，喷液管位于夹套内。从纺丝管夹套进来的凝固液Q2以向下成一定角度均匀对称地喷射到从凝固盘溢流口出来的纤维上，纤维在此停留短暂时间进入和合并在一起的凝固液进入到纺丝管，纺丝管入口处的喷射性凝固液不但对纤维起到进一步萃取溶剂洗涤的作用，同时还是实现纤维高速度纺丝而不影响纤维其它性能的一步关键操作。这是因为高速喷进的凝固液形成一个向下的吸力，该吸力施加到经过此处的纤维上，从而在纤维内部形成一个向下的张力，该张力使得从喷丝板出来的纤维在非凝固性气体层中完成拉伸和高度取向。

本实用新型凝固盘和纺丝管最好是圆形的，这样凝固液分布比较均匀。

本实用新型中凝固液的喷射速度和纺丝速度成正比。