[实用新型]一种超高分子量聚乙烯纤维用牵伸热箱装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种纺丝行业用的牵伸热箱，尤其是应用在超高分子量聚乙烯纤维的生产中。

背景技术

超高分子量聚乙烯纤维是一类具有高度取向伸直链结构的纤维，是支撑世界高新技术产业的重要新材料之一，与碳纤维、芳纶并称为三大高科技纤维。因其具有强度高、模量高、质量轻、耐光强、耐磨度高、能量吸收性能和阻尼性能优越等特点，在高级轻质复合材料中显示出极大的优势，主要用途是取代钢铁、合金，在航天航空领域、军事领域有着不可替代的作用，是涉及到国家安全的敏感材料。可广泛应用于军事装备、航天航海、安全防护、特种建筑、渔业、造船业等领域，具有非常良好的市场前景。

目前超高分子量聚乙烯纤维工业化生产多是采用凝胶纺丝-超拉伸技术。凝胶纺丝使溶液中的大分子处于低缠结状态，纺丝成型后通过骤冷使纺丝细流中的大分子基本上保持这种低缠结状态，但因其结构尚不稳定，从超分子结构上讲，大分子序态较低，必须经过后续加工使其二次成型，提高纤维的物理—机械性能。而只有经高倍热拉伸，聚乙烯大分子才能沿拉伸方向舒展和伸直，大分子取向和结晶程度提高，使大分子链由原来的折叠链向伸直链结构转变从而赋予纤维十分优异的力学性能。高倍热拉伸的主要工序就是牵伸工序。牵伸过程中，首先使呈现大片晶的聚集体分解为稍有取向的片晶堆积，随后片晶沿着拉伸方向旋转和解缠，最终导致伸直链结晶的微纤结构形成。牵伸过程中的拉伸可以使分子链链段取向，牵伸热箱提供的高温可以使分子链发生取向，最终提高纤维的结晶度和取向度，提高纤维的性能。

在现有技术中，超高分子量聚乙烯纤维的拉伸为热拉伸，初生纤维处于空气包围之中，纤维被加热主要是在牵伸热箱中依靠空气介质和加热器之间的热量传递来实现。目前牵伸热箱主要采用热风循环系统为纤维提供热能，牵伸热箱腔室均为普通传热的金属材料，因循环风与牵伸室发生作用后风向会发生改变，造成风场紊乱。循环风经过牵伸室对纤维加热的过程中因为循环风会对原丝和牵伸腔室发生作用并传递热量，会使原丝在腔室内发生振动并出现温度不均衡现象而产生毛丝、断头和丝的品质不稳定现象。加热结构为普通箱式结构电加热器，气体容易在箱体的死角处形成气体滞留区，严重影响加热效率，浪费热能耗。风道内会因热胀冷缩而引起管道变形甚至泄露，同时循环风因未经过净化处理在对丝束进行加热时所携带的杂质会对设备和丝束的成型、外观造成影响。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种用于超高分子量聚乙烯纤维牵引定型用的牵伸热箱装置，其热效率高，温度分布均匀，循环风洁净、对丝束扰动小且分布均衡、能有效防止由于热胀冷缩而引起的管道变形甚至泄露，保证纤维丝束在均匀恒定洁净的温度下牵伸，从而提高了成品纤维的性能、成品率和稳定性，减少了工人的劳动强度以及因处理热箱内毛丝断头而频繁开热箱而造成的热量损失和不均匀。

本实用新型的技术解决方案：

一种超高分子量聚乙烯纤维用牵伸热箱装置，其特征在于：它包括由上箱体和下箱体组成的箱体，箱体内设内表面覆盖多孔材料结构的牵伸室和循环风道；牵伸室的一端为丝束入口和进风口，另一端为丝束出口和出风口；循环风道内设置有风机、膨胀节、圆筒高效加热装置和高效送风口；箱体的一侧设有可以开启的箱体侧门若干个，上箱体和下箱体以及箱体侧门内设隔热材料层。

上述循环风道内采用新型圆筒高效加热装置。

上述多孔材料为二维蜂窝多孔金属材料，其材质为青铜、镍、合金、不锈钢、钛、铝等金属；其微结构可以为正三角形蜂窝、正四边形蜂窝、正六边形蜂窝、由正六边形蜂窝和正三角形蜂窝所组成的组合蜂窝Kagome结构等，优选正六边形蜂窝、Kagome蜂窝微结构。

上述高效送风口采用具有稳压、分流、过滤一体的结构。

上述循环风道内采用可以有效防止由于热胀冷缩而引起的管道变形甚至泄露膨胀节。

本实用新型的技术优点为：

1.本实用新型采用新型圆筒高效加热装置，采用圆筒形的新式加热装置，没有方形的死角，气体流通顺畅，具有升温快、发热均匀、散热性能好、热效率高、使用寿命长等优点，使循环风加热的稳定性大幅度提高。加热采用整体加热器，直接插入圆筒，两端用法兰固定。容易安装和拆卸，方便维修和更换。