專(zhuān)利名稱(chēng)：凝固浴水槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種凝固浴水槽，特別涉及一種應(yīng)用于高強(qiáng)高模
聚乙烯(HSHMPE)纖維制造領(lǐng)域的凝固浴水槽。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)高模聚乙烯(HSHMPE)纖維(本文簡(jiǎn)稱(chēng)聚乙烯纖維)也稱(chēng) 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維或者伸長(zhǎng)鏈(ECPE)聚乙烯纖 維，是指相對(duì)分子質(zhì)量在(l ~6>106的聚乙烯，經(jīng)紡絲-超拉伸后制成 的超高分子質(zhì)量聚乙烯纖維。
聚乙烯纖維是繼碳纖維、芳綸(Kevlar)纖維之后廣泛應(yīng)用的高 性能纖維；聚乙烯纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與其它纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比， 具有質(zhì)量輕、耐沖擊、介電性能高等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)和航空航天、 海域防御、武器裝備等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用。同時(shí)，該纖維在 汽車(chē)、船舶、醫(yī)療器械、體育運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域亦有廣闊的應(yīng)用前景。 因此，聚乙烯纖維自問(wèn)世起就倍受重視，發(fā)展很快。
通常采用凍膠法紡絲工藝來(lái)制備聚乙烯纖維。所述凍膠法紡絲工 藝過(guò)程大體包括溶脹溶解、紡絲、驟冷凍膠、萃取、干燥、熱拉伸等 步驟；其中，驟冷凍膠是指將驟然降低由噴絲孔擠出的紡絲原液，并 使其凝固成初生纖維(凍膠絲)；該步驟的主要作用是為了保持超高分 子量聚乙烯大分子解纏狀態(tài)。
在上述驟冷凍膠步驟中，通常采用凝固浴實(shí)現(xiàn)紡絲溶液的驟冷凝固。
凝固浴又稱(chēng)紡絲浴或凍膠浴，是使紡絲原液自噴絲孔擠出后將其 冷卻凝固成初生纖維的溶液。在紡絲原液的凝固過(guò)程中會(huì)發(fā)生復(fù)雜的 物理和化學(xué)作用過(guò)程，比如聚合物與凝固劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、紡絲 原液中溶劑向凝固浴的擴(kuò)散以及凝固劑向紡絲原液擴(kuò)散的雙擴(kuò)散作用 等。
凝固浴的各項(xiàng)工藝參數(shù)，比如組分、溫度、濃度、流量、紡絲速 度、絲束的浸長(zhǎng)、張力、溶液高度等，均會(huì)對(duì)紡絲成形以及纖維質(zhì)量 產(chǎn)生重大影響。
凝固浴是通過(guò)在凝固浴水槽中注入適當(dāng)?shù)娜芤憾纬傻?，凝固?水槽的結(jié)構(gòu)顯然將會(huì)給上述部分工藝參數(shù)帶來(lái)顯著的影響?，F(xiàn)有技術(shù) 中的凝固浴水槽存在著很多影響紡絲成形以及纖維質(zhì)量的缺陷，其中， 凝固浴水面的波動(dòng)過(guò)于劇烈是較為突出的 一點(diǎn)。
眾所周知，在正常工作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)通過(guò)注水通道不斷地向凝固浴 水槽中注入溶液，同時(shí)通過(guò)排水通道向外排水，從而引起持續(xù)的循環(huán)， 以將凝固浴水槽中溶液的溫度維持在一個(gè)適宜的范圍內(nèi)，并及時(shí)排出 進(jìn)入凝固浴中的溶劑。然而該循環(huán)將引起凝固浴水槽中溶液的液面出 現(xiàn)較大的波動(dòng)，不僅會(huì)影響初生纖維拉伸形變速率的變化，甚至可能 會(huì)使溶液波及噴絲板面，導(dǎo)致紡絲中斷。
因此，如何改進(jìn)凝固浴水槽的結(jié)構(gòu)以消除其影響紡絲成形以及纖 維質(zhì)量的缺陷，特別是消除其液面波動(dòng)較大的缺陷，是本領(lǐng)域技術(shù)人 員目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于高強(qiáng)高模聚乙烯纖維驟冷凝 固的凝固浴水槽，能夠顯著減小溶液循環(huán)過(guò)程中液面的波動(dòng)。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種凝固浴水槽，用于高 強(qiáng)高模聚乙烯纖維的驟冷凝固，包括側(cè)壁以及與所述側(cè)壁保持液密封
的底壁，所述側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水通道；所述凝固浴水槽中的液面處于正常 高度時(shí)，所述進(jìn)水通道的出水口沒(méi)入所述液面以下。
優(yōu)選地，所述凝固浴水槽中的液面處于正常高度時(shí)，所述進(jìn)水通 道的進(jìn)水口高于所述液面。
優(yōu)選地，所述進(jìn)水通道傾斜設(shè)置。
優(yōu)選地，所述凝固浴水槽具有一傾^f的側(cè)壁，所述進(jìn)水通道沿該 傾斜的側(cè)壁設(shè)置。
優(yōu)選地，所述進(jìn)水通道與水平面所形成夾角的范圍為20度至45度。
優(yōu)選地，所述進(jìn)水通道的出水口為呈扇形的扁口。
優(yōu)選地，所述排液口的數(shù)目為兩個(gè)，且兩者分別設(shè)置于所述凝固 浴水槽相對(duì)的兩側(cè)。
優(yōu)選地，所述排液口下邊緣由活動(dòng)卡板形成，以便調(diào)節(jié)所述排液 口下邊緣的高度。
優(yōu)選地，所述凝固浴水槽側(cè)壁底部或者底壁進(jìn)一步設(shè)有排污口 。
相對(duì)上述背景技術(shù)，本實(shí)用新型所提供的用于高強(qiáng)高模聚乙烯纖 維驟冷凝固的凝固浴水槽，包括側(cè)壁以及與所述側(cè)壁保持液密封的底
壁，所述側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水通道；處于正常工作狀態(tài)時(shí)，所述進(jìn)水通道的
出水口沒(méi)入所述凝固浴水槽中的液面以下，從而避免了自進(jìn)水口注入 的溶液對(duì)凝固浴水槽中液面的沖擊作用，因此溶液循環(huán)過(guò)程對(duì)液面的 影響顯著減小，液面因此可以處于相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)，纖維在凝固浴水 槽內(nèi)凝固時(shí)的速度梯度可以接近于理想直線(xiàn)，有利于紡絲順利成形以
及提高纖維質(zhì)量。

圖1為本實(shí)用新型所提供的凝固浴水槽一種具體實(shí)施方式
的軸測(cè)
示意圖2為圖1所示凝固浴水槽的側(cè)視示意圖3為本實(shí)用新型所提供進(jìn)水通道一種具體實(shí)施方式
的軸測(cè)示意
圖4為圖3所示進(jìn)水通道另一角度的軸測(cè)示意圖。
具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型核心是提供一種用于高強(qiáng)高模聚乙烯纖維驟冷凝固 的凝固浴水槽，能夠顯著減小溶液循環(huán)過(guò)程中液面的波動(dòng)。
為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面結(jié)合 附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
請(qǐng)參考圖1，圖1為本實(shí)用新型所提供的凝固浴水槽一種具體實(shí) 施方式的軸測(cè)示意圖。
在一種具體實(shí)施方式
中，本實(shí)用新型所提供的凝固浴水槽1具有
大體為方形的結(jié)構(gòu)，并可以由金屬板材焊接或者壓接而成；當(dāng)然，選 擇其他材料也是可以的。
凝固浴水槽1的結(jié)構(gòu)當(dāng)然不應(yīng)限于圖l所示的方形，理論上說(shuō)， 將其設(shè)置為圓形、橢圓形都是可以的。當(dāng)然，最好還是將其設(shè)置為如 圖1所示的方形。
圖1所示的具體實(shí)施方式
中，凝固浴水槽1的側(cè)壁包括左側(cè)壁11 和右側(cè)壁12,兩者相對(duì)應(yīng)地i殳于左、右兩側(cè)；左側(cè)壁11和右側(cè)壁12 之間還分別設(shè)置有前側(cè)壁13以及后側(cè)壁14。
上述四個(gè)側(cè)壁均液密封地固定連接，具體地說(shuō)，上述四個(gè)側(cè)壁可 以由同一塊板材彎折壓合而成，也可以是由多塊板材焊接而成。凝固 浴水槽l還包括底壁15,底壁15可以分別與上述各側(cè)壁焊接于一體， 并確保連接部位的液密封。
凝固浴水槽i的頂部敞開(kāi)，因此其可以被設(shè)置于高強(qiáng)高模聚乙烯
纖維生產(chǎn)設(shè)備中噴絲板的正下方，并使自所述噴絲板中擠出的紡絲原 液進(jìn)入凝固浴水槽1中的溶液中，并進(jìn)而被驟冷凝固為初生纖維(凍 膠絲)。
顯然，凝固浴水槽1中溶液的水位應(yīng)當(dāng)適當(dāng)。圖l中的虛線(xiàn)表示 出了正常工作狀態(tài)下凝固浴水槽1中溶面的位置。
由于自所述噴絲板中擠出的紡絲原液的溫度較高(通常為XX 度)，因此，當(dāng)其不斷地進(jìn)入凝固浴中并被冷卻凝固后，凝固浴水槽l 中溶液的溫度將顯著升高。而所述溶液的溫度恒定在預(yù)定的范圍內(nèi)是 紡絲順利成形以及纖維質(zhì)量提高的必要條件，因此，需要用溫度符合 要求的溶液不斷地將凝固浴水槽1中溫度已升高的溶液置換，也即需 要建立凝固浴水槽1中溶液的連續(xù)循環(huán)。
所以，凝固浴水槽1應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步設(shè)置進(jìn)水通道16，以便向其中連 續(xù)地注入各參數(shù)均符合要求的溶液。
請(qǐng)同時(shí)參考圖2，圖2為圖1所示凝固浴水槽的側(cè)視示意圖。
進(jìn)水通道16具有一出水口 161以及一進(jìn)水口 162。本實(shí)用新型所 提供的凝固浴水槽1,在其中溶液的液面處于正常高度(圖中虛線(xiàn)所示位置)時(shí)，其出水口 161應(yīng)當(dāng)沒(méi)入所述液面以下。
如前所述，出水口 161中的溶液注入凝固浴水槽1中時(shí)必然會(huì)引 起溶液的擾動(dòng)，而在將出水口 161沒(méi)入液面以下的情況下，注入凝固 浴水槽1的溶液將大體按照?qǐng)D2中空心箭頭所示的路線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，因此， 發(fā)生擾動(dòng)的是下層溶液；而對(duì)紡絲成形以及纖維質(zhì)量有較大影響的上 層溶液(特別是其液面部分)則會(huì)保持較為平穩(wěn)的狀態(tài)，因而可以避 免液面出現(xiàn)較大的波動(dòng)，不僅不會(huì)影響初生纖維拉伸形變速率的變化， 更不會(huì)使溶液波及噴絲板面、導(dǎo)致紡絲中斷。
請(qǐng)同時(shí)參考圖3以及圖4，圖3為本實(shí)用新型所提供進(jìn)水通道一 種具體實(shí)施方式
的軸測(cè)示意圖；圖4為圖3所示進(jìn)水通道另一角度的 軸測(cè)示意圖。
本具體實(shí)施方式
中，進(jìn)水通道16可以由金屬板材折疊形成，并 焊接于凝固浴水槽1的側(cè)壁。
進(jìn)水通道16大體具有筒形結(jié)構(gòu)，其一端開(kāi)口為出水口 161;與出 水口 161相對(duì)的一端i殳有進(jìn)水口 162。
如前所述，進(jìn)水通道16可以以其底壁163焊接于凝固浴水槽1 的側(cè)壁；可以將其遠(yuǎn)離出水口 161的一端封閉，并在底壁163上開(kāi)設(shè) 一開(kāi)口，作為所述進(jìn)水口 162。當(dāng)然，這需要在凝固浴水槽1側(cè)壁的 相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)一通孔，以i^更進(jìn)水口 162連4妄溶液補(bǔ)給裝置。
需要指出的是，進(jìn)水通道16的具體結(jié)構(gòu)并非本實(shí)用新型所要求 保護(hù)的重點(diǎn)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)其他常規(guī)的替代手段也可以實(shí)現(xiàn) 其技術(shù)效果。
無(wú)論具體如何設(shè)置進(jìn)水通道16的結(jié)構(gòu)，其進(jìn)水口 162都應(yīng)當(dāng)比 較方便地連接溶液補(bǔ)給裝置，比如溶液補(bǔ)給泵。
為了取得進(jìn)一步的技術(shù)效果，如圖2所示，可以提高進(jìn)水口 162 所處的位置，使其高于正常工作時(shí)所述溶液的液面。
工作過(guò)程中難免需要將所述補(bǔ)給裝置與進(jìn)水口 162相分離，兩者 分離之后通常需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，以避免凝固浴水?中的溶液從 進(jìn)水口 162泄露；而在進(jìn)水口 162所處的位置高于正常工作時(shí)溶液液
面的情況下，即使不采取任何措施，凝固浴水槽1中的溶液也不會(huì)泄 膝。
可以對(duì)上述本實(shí)用新型所提供的凝固浴水槽做出進(jìn)一 步的改進(jìn)。
比如，可以將所述進(jìn)水通道16傾斜地設(shè)置，使其沿其中的液流 方向向下傾斜，具體請(qǐng)參照?qǐng)D2。
如前所述，不斷地向凝固浴水槽1中注入溶液的目的，是要在凝 固浴水槽1中形成溶液循環(huán)；將所述進(jìn)水通道16傾斜地設(shè)置，可以在 凝固浴水槽1中形成較為劇烈的紊流，新注入的溶液可以更為充分地 與原溶液混合，因此凝固浴水槽1中各部分溶液都能夠得到置換，溶 液循環(huán)得更均勻、更充分。
具體地，可以將凝固浴水槽1的一個(gè)側(cè)壁，比如前側(cè)壁13, i殳為 一傾斜面，并將述進(jìn)水通道16沿著前側(cè)壁13設(shè)置，從而即可將進(jìn)水 通道16傾斜地設(shè)于凝固浴水槽1中。
應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置進(jìn)水通道16的傾斜角度(即其液流方向與水平 面的夾角oc )。
傾在+角度oc過(guò)大，新注入的溶液難以更為充分地與原:容液混合； 傾斜角度oc過(guò)小，則很容易造成液面的劇烈波動(dòng)，影響紡絲成形以及 纖維質(zhì)量。
因此，上述傾斜角度a最好處于20度至45度的范圍內(nèi)；作為進(jìn) 一步的改進(jìn)，可以將上述傾斜角度a的范圍限制在28度至32度的范 圍內(nèi)。
在圖2所示的具體實(shí)施方式
中，傾斜角度a約為30度?？梢詫?上述前側(cè)壁13與水平面的夾角設(shè)為30度，并沿著前側(cè)壁13的內(nèi)側(cè)設(shè) 置進(jìn)水通道16。
可以對(duì)進(jìn)水通道16的結(jié)構(gòu)做出進(jìn)一步的改進(jìn)。
如圖3以及如圖4所示，可以將進(jìn)水通道16出水口位置的側(cè)壁164設(shè)為沿液流方向漸擴(kuò)，并減小出水口 161位置的高度，從而使 進(jìn)水通道16具有呈扇形的扁口，因此，自其中流出的溶液可以較為均 勻地向兩側(cè)發(fā)散，并沿側(cè)壁13向下流入凝固浴水槽1的底部。這樣可
以避免凝固浴水槽1內(nèi)部出現(xiàn)紊流，進(jìn)一步保"i正液面的穩(wěn)定。
如上所述，凝固浴水槽1中的溶液應(yīng)當(dāng)能夠形成循環(huán)，因此，可
以在其側(cè)壁上開(kāi)設(shè)排液口。如圖2中實(shí)心箭頭所示，凝固浴水槽l中
的溶液可以隨著新溶液的不斷注入，而從所述排液口排出。
排液口可以?xún)H設(shè)置一個(gè)，也可以設(shè)置多個(gè)。最好設(shè)置兩個(gè)排液口，
如圖1所示，左側(cè)壁11上i殳有第一排液口 171,右側(cè)壁12上設(shè)有第 二排液口 172;兩者下邊緣的高度應(yīng)當(dāng)相等。
顯然，上述第一排液口 171以及第二排液口 172下邊緣的高度決 定了凝固浴水槽1中溶液液面的高度(即圖1、圖2中虛線(xiàn)所示位置)， 因此，第一排液口 171以及第二排液口 172的位置不能過(guò)低。
如果僅設(shè)置一個(gè)排液口，比如，僅設(shè)置第一排液口 171,溶液將 僅有一個(gè)排液通道，這容易導(dǎo)致溶液排出速度過(guò)快，進(jìn)而影響液面的 穩(wěn)定性。而在所述凝固浴水槽1相對(duì)的兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)排液口 ，則可 以降低溶液的表面流速，進(jìn)而保持液面的穩(wěn)定。
眾所周知，在不同的工藝條件下，所述噴絲板的下表面與所述凝 固浴液面的最佳間距是不同的。為了提高凝固浴水槽1的適應(yīng)性，以 滿(mǎn)足不同的工藝條件需求，最好能夠方便地改所述變凝固浴液面的高 度。
因此，可以通過(guò)常^見(jiàn)的手^殳，在第一排液口 171以及第二排液口 172的下方設(shè)置活動(dòng)擋板(圖中未示出)，所述活動(dòng)擋板與凝固浴水槽 1的側(cè)壁緊密貼合，并可以其在豎直方向上的位置。所述活動(dòng)擋板的 寬度應(yīng)當(dāng)大于第一排液口 171以及第二排液口 172的寬度，因此，隨 著其上邊緣高出所述排液口的下邊緣，凝固浴水槽1中液面的高度隨 之改變；顯然，所述液面的高度應(yīng)當(dāng)?shù)扔谒龌顒?dòng)擋板上邊緣所處的 高度。具體地，可以在所述第一排液口 171以及第二排液口 172的下 方設(shè)置卡槽，而將所述活動(dòng)擋板卡入其中。
為了便于清洗，凝固浴水槽1還可以進(jìn)一步設(shè)有排污口 18。如圖 l以及圖2所示，排污口 18可以設(shè)置于凝固浴水槽1側(cè)壁的底部；當(dāng) 然，也可以將其設(shè)置于底壁15上。
與上述排液口不同，通常排污口18是封閉的，僅在清洗維護(hù)時(shí)
才打開(kāi)；而上述排液口通常保持敞開(kāi)。
應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí) 施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng) 指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原 理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和 修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種凝固浴水槽，用于高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的驟冷凝固，包括側(cè)壁以及與所述側(cè)壁保持液密封的底壁，所述側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水通道；其特征在于，所述凝固浴水槽中的液面處于正常高度時(shí)，所述進(jìn)水通道的出水口沒(méi)入所述液面以下。
2、 如權(quán)利要求1所述的凝固浴水槽，其特征在于，所述凝固浴 水槽中的液面處于正常高度時(shí)，所述進(jìn)水通道的進(jìn)水口高于所述液面。
3、 如權(quán)利要求2所述的凝固浴水槽，其特征在于，所述進(jìn)水通 道傾斜設(shè)置。
4、 如權(quán)利要求3所述的凝固浴水槽，其特征在于，所述凝固浴 水槽具有 一 傾斜的側(cè)壁，所述進(jìn)水通道沿該傾斜的側(cè)壁設(shè)置。
5、 如權(quán)利要求4所述的凝固浴水槽，其特征在于，所述進(jìn)水通 道與水平面所形成夾角的范圍為20度至45度。
6、 如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的凝固浴水槽，其特征在于， 所述進(jìn)水通道的出水口為呈扇形的扁口 。
7、 如權(quán)利要求5所述的凝固浴水槽，其特征在于，所述側(cè)壁設(shè) 有至少一個(gè)排液口 ，其下邊緣所處的位置與正常工作時(shí)所述凝固浴水 槽中液面的高度相平。
8、 如權(quán)利要求7所述的凝固浴水槽，其特征在于，所述排液口 的數(shù)目為兩個(gè)，且兩者分別設(shè)置于所述凝固浴水槽相對(duì)的兩側(cè)。
9、 如權(quán)利要求7所述的凝固浴水槽，其特征在于，所述排液口 下邊緣由活動(dòng)卡板形成，以便調(diào)節(jié)所述排液口下邊緣的高度。
10、 如權(quán)利要求9所述的凝固浴水槽，其特征在于，其側(cè)壁底部 或者底壁進(jìn)一步設(shè)有排污口 。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種凝固浴水槽，用于高強(qiáng)高模聚乙烯纖維的驟冷凝固，包括側(cè)壁以及與所述側(cè)壁保持液密封的底壁，所述側(cè)壁設(shè)有進(jìn)水通道；所述凝固浴水槽中的液面處于正常高度時(shí)，所述進(jìn)水通道的出水口沒(méi)入所述液面以下。本實(shí)用新型所提供的凝固浴水槽處于正常工作狀態(tài)時(shí)，其進(jìn)水通道的出水口沒(méi)入液面以下，因而液面因此可以處于相對(duì)平穩(wěn)的狀態(tài)，纖維在凝固浴水槽內(nèi)凝固時(shí)的速度梯度可以接近于理想直線(xiàn)，有利于紡絲順利成形以及提高纖維質(zhì)量。
文檔編號(hào)D01D10/00GK201176471SQ200820000839
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
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