[发明专利]一种芳纶长丝后处理装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于特种纤维后处理领域，特别涉及一种芳纶长丝后处理装置及方法。

背景技术

随着航天技术的发展，对增强用纤维提出了越来越高的要求。国际上对芳纶的研究以美国kevlar系列为主要对象。

芳纶纤维由对苯二胺和对苯二甲酰氯共缩聚，经湿法纺丝而成。湿法纺丝所获的原丝强度不高，需要进一步后处理来提高强度。经后处理的纤维强度可达3.4GPa，模量可达120GPa。因而，后处理的工艺条件和设备对获得高强度芳纶纤维至关重要。

目前，国内对芳纶原丝束后处理工艺是间歇式真空热处理。间歇式真空热处理是将纺丝工序收卷的丝筒放入多工位热处理釜中，于真空条件下，升温至300℃-800℃热处理30分钟以上，降温充氮，开釜取得成品丝筒。该方法具有处理能力大的优点，但是由于该工艺生产过程不连续，芳纶原丝筒上缠绕的原丝束在热处理釜中的受热均匀性难以保证，影响了纤维的成品率，其成品率仅为70-80%。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中芳纶长丝热处理所存在的纤维结晶度较高、纤维结晶取向度较差导致纤维强度难以进一步提高的不足，提供一种改进的芳纶长丝热处理方法，该方法可获得强度、弹性模量更高的纤维。该发明还提供了一种可以同时处理多束纤维，效率更高的芳纶纤维后热处理方法。本发明的另一目的是提供对多束芳纶长丝进行热处理的装置。本发明的芳纶长丝后处理方法可以获得质量稳定的芳纶纤维，并且可以同时对多束丝束进行后处理。

本发明的一种芳纶长丝后处理装置，所述装置包括依次排列的第一张力辊、隧道炉、第二张力辊、上油机和干燥机，所述隧道炉上分别设置有气体入口和热媒入口，所述第二张力辊的转速大于第一张力辊的转速。

所述隧道炉采用内腔宽×高为120×60mm、长度为2-6m的管式加热炉。

所述管式加热炉长度为3m-5m。

所述隧道炉、干燥机的两端的壳体上还分别设置有丝束分离装置。

所述丝束分离装置包括分别设置在隧道炉、干燥机两端端面上的梳状导丝板，所述梳状导丝板上设置有至少两个梳状齿缝，每一梳状齿缝的外侧设置有一导向轮，所述隧道炉、干燥机两端端面的外壳上分别设置有支撑架，所述支撑架的末端设置有滑动轴，所述导向轮安装于所述滑动轴上。

本发明利用该芳纶长丝后处理装置进行处理时，调节第二张力辊的转速大于第一张力辊，使隧道炉内产生张力，隧道炉的气体入口用以通入N₂或空气，以确保纤维在不同状态下被拉伸加热，以获得不同的产品。

本发明的一种芳纶长丝后处理的方法，包括：

（1）芳纶纤维长丝束从纺丝烘干段出来后，绕上第一张力辊，从第一张力辊引出的丝束导入隧道炉，从隧道炉出来的丝束绕上第二张力辊，向炉内通入N₂或空气，升温至150-550℃，调节第二张力辊的转速大于第一张力辊，使隧道炉内丝束产生2-10%拉伸比的张力，经热处理的丝束随后导入冷却导辊；

（2）经三个冷却导辊冷却后导出的丝束，经上油、干燥、收卷为成品。

所述步骤（1）中的芳纶纤维长丝束为1-10束。

所述步骤（1）中丝束通过隧道炉的速度为0.5-20m/min。

所述步骤（1）中热处理的温度为380-450℃。

有益效果

（1）本发明利用包括二个张力辊的后处理装置对芳纶长丝进行后处理，第二张力辊的转速大于第一张力辊，使芳纶长丝束在隧道炉内丝束产生2-10%拉伸比的张力，提供一个结晶取向；纤维在通过隧道炉时，张力作用下，纤维在玻璃化转变温度之上结晶，从而获得结晶度更高、结晶取向度更好的纤维，然后立即导入冷却导辊，使丝束温度下降，限制分子运动；本发明的工艺处理的芳纶长丝的强度可达5以上，所得纤维的机械性能更优。

（2）本发明在上述后处理装置的隧道炉的两端壳体上设置了梳状丝束分离装置，使该后处理装置能够同时对多组芳纶丝束进行热处理，各丝束在空间上完全分开，并以相同地受热方式通过隧道炉，以此获得的纤维性能基本相同。

附图说明

图1为本发明的芳纶长丝后处理工艺流程示意图；其中，1为水槽；2为第一张力辊；3为导辊；4为隧道炉；5为第二张力辊；6为第一冷却导辊；7为第二冷却导辊；8为第三冷却导辊；9为收丝机。

图2为梳状丝束分离装置的示意图

具体实施方式