專利名稱：新型的絕熱噴絲板及其紡絲組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種濕法紡絲用的紡絲組件。
背景技術(shù)：
PAN基碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐燒蝕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等優(yōu)異性能，因此其作為功能材料和結(jié)構(gòu)材料在體育器材、建筑補(bǔ)強(qiáng)和航空航天等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。PAN基碳纖維的生產(chǎn)包括原絲紡制、預(yù)氧化和碳化等過程，其中原絲的質(zhì)量成為制約我國碳纖維發(fā)展的“瓶頸”。PAN基碳纖維原絲的紡制包括凝固、牽伸、水洗和干燥致密化等諸多工序，其中最關(guān)鍵的是紡絲原液的凝固。而在過濾、計(jì)量和擠出的過程中，紡絲原液的結(jié)構(gòu)和形態(tài)對(duì)其凝固有重要的影響。毛萍君等人(文獻(xiàn)見《合成纖維工業(yè)》，2001年第30卷第I期)指出，PAN聚合物溶液的可紡性、紡絲穩(wěn)定性、紡絲最佳工藝條件以及纖維質(zhì)量控制都與原液的流變性能密切相關(guān)，溫度是影響高聚物流體的流動(dòng)性質(zhì)的重要因素之一。因此，紡絲原液的流變行為(如粘度)對(duì)溫度的依賴性極大。濕法紡絲時(shí)，紡絲原液和凝固液基本采用不同的溫度。噴絲板及其部分組件浸入凝固液中，如果保溫不好，則噴絲頭內(nèi)的溫度分布不均勻。噴絲頭內(nèi)不均勻的溫度分布導(dǎo)致紡絲原液流變行為的不穩(wěn)定性，原液流變行為的不穩(wěn)定引起的粘度波動(dòng)，將嚴(yán)重影響整個(gè)紡絲工藝，即紡絲的穩(wěn)定性和紡絲原液的可紡性，從而造成最終纖維的毛絲和斷絲增多、整體CV值偏高等諸多問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是紡絲溶液在過濾、擠出過程中的保溫問題，提供了一種新的紡絲組件。該組件用于聚丙烯腈基碳纖維用原絲的濕法紡絲具有保溫效果良好、過濾和擠出過程中的溫度的均勻分布得到改善、降低初生纖維的毛絲，斷絲的數(shù)量和降低不勻率的優(yōu)點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種紡絲組件，包括噴絲板、噴絲管道和過濾器；過濾器位于未置于凝固液中的管道2內(nèi)，噴絲板位于置于凝固液中的管道I的前端；未置于凝固液中的管道2外端有循環(huán)水的夾套層，置于凝固液中的管道I的管道外端有真空夾套層；置于凝固液中的管道I外面設(shè)置有真空層，噴絲板的兩面噴涂有絕熱耐腐蝕涂層。上述技術(shù)方案中，該紡絲組件主要通過以下方式實(shí)現(xiàn)，一種紡絲組件主要用于生產(chǎn)碳纖維用聚丙烯腈原絲的濕法紡絲過程中。其中噴絲板的絕熱耐腐蝕的涂層包括等離子噴涂的無機(jī)陶瓷涂層、石墨涂層和單晶硅涂層。置于凝固液中的噴死管采用真空隔層保溫，其真空隔層的壓力控制在0.2mbar一2mbar之間。該紡絲組件，未置于凝固液中的管道采用循環(huán)水夾套保溫。置于凝固液中的管道采用真空夾套層保溫，0.2mbar-2mbar的壓力有效地將紡絲溶液和凝固液之間的熱量傳遞隔斷，能控制紡絲溶液的溫度波動(dòng)在0.3°C以內(nèi)。噴絲板正反兩面的絕熱耐腐蝕涂層，有效地阻止紡絲溶液的熱量散失，保證噴絲板以前紡絲溶液的溫度波動(dòng)在0.5°C以內(nèi)。采取以上保溫措施后，紡絲組件內(nèi)紡絲溶液的溫度分布均勻，不同區(qū)域的溫度差小于1°C，取得了較好的技術(shù)效果。
圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的側(cè)視全貌示意圖。圖2為本實(shí)用新型沿圖1A-A’剖視示意圖。圖3為本實(shí)用新型沿圖1B-B’剖視示意圖。圖4為本實(shí)用新型的圖1中過濾器的局部放大圖。圖5為本實(shí)用新型的圖1中噴絲頭的局部放大圖。全貌示意圖1，圖2，圖3，圖4，或圖5中，I為置于凝固液中的管道，2為未置于凝固液中的管道，3為循環(huán)水入口，4為循環(huán)水出口，5為過濾器,6為濾布，7為支撐架,8為真空夾套，9為循環(huán)水夾套，10為不銹鋼濾網(wǎng)，11為分配板,12為噴絲板。以下為本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述:溫度為50°C—70°C的熱水，從循環(huán)水入口 3進(jìn)入夾套9，從循環(huán)水出口 4流出。夾套8為置于凝固液的真空夾套,其壓力控制在0.2mbar一2mbar之間。在一定的紡絲壓力下，溫度在50°C — 70°C的 紡絲原液經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入主管道。紡絲原液依次經(jīng)過過濾器5(被支撐架7固定在主管道內(nèi))、濾布6和不銹鋼濾網(wǎng)10的三重過濾后，再經(jīng)分配板11分配后，從噴絲板12中擠出，進(jìn)入凝固液凝固成形為初生纖維。下面通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1使用圖1所示的紡絲組件，夾套循環(huán)水溫度為60°C，凝固液的溫度為35°C，真空夾層的壓力為1.lmbar，噴絲板使用無機(jī)陶瓷涂層，紡絲溶液經(jīng)過管道2和1，從噴絲板擠出。原絲的斷頭率為8%。，纖度CV值為4.5%，置于凝固液中的管道I和未置于凝固液中的管道2內(nèi)的溫度差為0.8 °C。實(shí)施例2使用圖1所示的紡絲組件，夾套循環(huán)水溫度為63°C，凝固液的溫度為30°C，真空夾層的壓力為1.8mbar，噴絲板使用單晶硅涂層，紡絲溶液經(jīng)過管道2和1，從噴絲板擠出。原絲的斷頭率為5%。，纖度CV值為3.1%，置于凝固液中的管道I和未置于凝固液中的管道2內(nèi)的溫度差為0.4°C。實(shí)施例3使用圖1所示的紡絲組件，夾套循環(huán)水溫度為55°C，凝固液的溫度為27°C，真空夾層的壓力為1.9mbar，噴絲板使用石墨涂層，紡絲溶液經(jīng)過管道2和1，從噴絲板擠出。原絲的斷頭率為13%。，纖度CV值為9%，置于凝固液中的管道I和未置于凝固液中的管道2內(nèi)的溫度差為0.6°C。
權(quán)利要求1.一種新型的絕熱噴絲板及其紡絲組件，包括噴絲板、噴絲管道和過濾器；過濾器位于未置于凝固液中的管道(2)內(nèi)，噴絲板位于置于凝固液中的管道(I)的前端；未置于凝固液中的管道(2)外端有循環(huán)水的夾套層，其特征在于置于凝固液中的管道(I)的管道外端有真空夾套層，噴絲板的兩面噴涂有絕熱耐腐蝕涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的絕熱噴絲板及其紡絲組件，其特征在于噴絲板的絕熱耐腐蝕的涂層包括等離子噴涂的無機(jī)陶瓷涂層、石墨涂層和單晶硅涂層。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型的絕熱噴絲板及其紡絲組件，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的組件保溫效果差、過濾和擠出過程中的溫度分布不均勻、纖維斷絲數(shù)量多和不勻率高的問題。本實(shí)用新型通過采用一種新型的絕熱噴絲板及其紡絲組件，該組件包括噴絲板、噴絲管道和過濾器；過濾器位于未置于凝固液中的管道(2)內(nèi)，噴絲板位于置于凝固液中的管道(1)的前端；未置于凝固液中的管道(2)外端有循環(huán)水的夾套層，置于凝固液中的管道(1)外面設(shè)置有真空夾套層，噴絲板的兩面噴涂有絕熱耐腐蝕涂層的技術(shù)方案較好地解決了該問題，可用于聚丙烯腈基碳纖維原絲濕法紡絲的工業(yè)生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)D01D4/00GK203065652SQ20122021794
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者王賀團(tuán), 周文樂, 史紀(jì)友, 沈志剛 申請(qǐng)人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司上海石油化工研究院