一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備及聚合物纖維的生產(chǎn)方法
【專利摘要】一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備及聚合物纖維的生產(chǎn)方法。本發(fā)明涉及一種一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備，其特征在于：所述紡絲設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)裝置，擠出機(jī)系統(tǒng)、紡絲裝置。所述驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速裝置，所述擠出機(jī)系統(tǒng)包括擠出機(jī)螺桿、料筒、加料斗、電加熱器以及擠出機(jī)機(jī)頭，所述擠出機(jī)的料筒上設(shè)置有加料斗和電加熱器，所述擠出機(jī)螺桿的一端通過(guò)減速裝置連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一端與擠出機(jī)機(jī)頭配合，所述紡絲設(shè)備還包括熔體過(guò)濾裝置、計(jì)量泵、紡絲箱體和紡絲組件，所述紡絲裝置依次為熔體計(jì)量泵、紡絲箱體、紡絲組件、噴絲板、緩冷裝置、復(fù)絲集束裝置、上油裝置、導(dǎo)向裝置、熱輥牽伸定型裝置和卷繞裝置。這種高溫高壓紡絲設(shè)備專用于聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酰亞胺等高熔點(diǎn)、高熔體粘度的高性能聚合物的熔融紡絲。
【專利說(shuō)明】一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備及聚合物纖維的生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熔融紡絲設(shè)備，尤其涉及一種一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備及高性能聚合物纖維的生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]熱塑性高熔點(diǎn)、高熔體粘度聚合物主要是指含有苯環(huán)、羰基、砜基等剛性基團(tuán)或極性基團(tuán)的芳香族聚合物，它們?cè)诩訜釙r(shí)能夠熔融塑化、發(fā)生流動(dòng)變形，冷卻后可以保持一定形狀。大多數(shù)脂肪族或聚酯類熱塑性聚合物，具有較好的柔性，熔融溫度較低，很容易進(jìn)行擠出、注射或吹塑等成型加工。而且上述的大多數(shù)熱塑性聚合物可以通過(guò)熔融紡絲方法制成合成纖維，一般過(guò)程如下:聚合物在擠出機(jī)料筒中熔融塑化，經(jīng)過(guò)噴絲板噴絲、冷卻、拉伸和結(jié)構(gòu)定型。高熔點(diǎn)、高熔體粘度的芳香族聚合物，如聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酰亞胺等通常都具有較高的熔融溫度，熔融后的熔體粘度較大，流動(dòng)性較差，采用通常的熔融紡絲設(shè)備無(wú)法進(jìn)行這類聚合物的紡絲。這類聚合物的熔融紡絲設(shè)備需要能夠達(dá)到400°C以上的高溫和30MPa以上的壓力，同時(shí)，要求設(shè)備的熔體流道盡可能短，特別要求無(wú)彎路、無(wú)死角，以防止高粘度的聚合物熔體粘附流道、殘留和碳化。本發(fā)明所設(shè)計(jì)、制造的熔融紡絲設(shè)備能夠滿足高熔融溫度、高熔體粘度的聚合物熔融紡絲需要，制得高質(zhì)量的聚合物纖維。因此，迫切的需要一種新的技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備及高性能聚合物纖維的生產(chǎn)方法，該技術(shù)方案滿足高熔融溫度、高熔體粘度聚合物熔融紡絲需要，設(shè)計(jì)制造一種用于高熔點(diǎn)、高熔體粘度的熱塑性聚合物熔融紡絲的一步法高溫高壓紡絲設(shè)備及高性能聚合物纖維的生產(chǎn)方法。
[0004]為了達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備，其特征在于:所述紡絲設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)裝置，擠出機(jī)系統(tǒng)，紡絲裝置。所述驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速裝置，所述擠出機(jī)系統(tǒng)包括擠出機(jī)螺桿、料筒、加料斗、電加熱器以及擠出機(jī)機(jī)頭，所述擠出機(jī)的料筒上設(shè)置有加料斗和電加熱器，所述擠出機(jī)螺桿的一端通過(guò)減速裝置連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一端與擠出機(jī)機(jī)頭配合，所述紡絲設(shè)備還包括熔體過(guò)濾裝置、計(jì)量泵、紡絲箱體和紡絲組件，所述紡絲裝置依次為熔體計(jì)量泵、紡絲箱體、紡絲組件、噴絲板、緩冷裝置、復(fù)絲集束裝置、上油裝置、導(dǎo)向裝置、熱輥牽伸定型裝置和卷繞裝置。該技術(shù)方案適合300°C以上的高熔點(diǎn)、熔融粘度大于350Pa.s的高熔體粘度聚合物的熔融塑化、輸送和紡絲。
[0005]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述紡絲設(shè)備還包括不銹鋼熔體過(guò)濾器，所述不銹鋼過(guò)濾器安裝于擠出機(jī)機(jī)頭和計(jì)量泵之間。所述不銹鋼過(guò)濾器用于除去聚合物熔體中的凝膠和機(jī)械雜質(zhì)。
[0006]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)向輥和分絲輥，所述牽伸裝置包括第一牽伸輥、第二牽伸輥和第三牽伸輥，所述第二牽伸輥設(shè)置在第一牽伸輥和第三牽伸輥之間。牽伸裝置可對(duì)原生絲進(jìn)行不同溫度的逐步牽伸，提高牽伸倍數(shù)，提高纖維分子取向度，從而提高纖維的性能，避免一次牽伸倍率過(guò)大而造成纖維取向不均勻或原生絲斷裂?，F(xiàn)有技術(shù)通常不能直接將高性能聚合物原生絲在線牽伸。
[0007]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述紡絲箱體設(shè)置為四位紡絲箱體，所述四位紡絲箱體熔體流道設(shè)計(jì)為無(wú)彎路和無(wú)死角的直通式熔體流道，以便于高熔點(diǎn)、高熔體粘度熔體流動(dòng)和無(wú)殘留。
[0008]作為本發(fā)明的一種改進(jìn),所述的擠出機(jī)螺桿材質(zhì)為耐高溫、耐腐蝕、耐磨的高溫模具鋼9SiCr，熱處理后可得到極高的耐高溫性能和拉伸強(qiáng)度，可在560°C高溫不變形，表面的雙金屬涂層為鎳金合金粉，澆鑄成型后精加工得到雙金屬涂層螺桿。螺桿結(jié)構(gòu)基于高熔點(diǎn)、高熔體粘度聚合物熔融塑化特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，為窄螺距、淺螺槽的突變型螺桿，以適應(yīng)高性能聚合物的快速熔融要求?？商岣呗輻U的輸送壓力，加快聚合物的塑化速度，使聚合物塑化均勻，熔體不易殘留。
[0009]一種高性能聚合物纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述生產(chǎn)步驟如下，I)在擠出機(jī)加料斗內(nèi)放置聚合物粒料，驅(qū)動(dòng)電機(jī)推動(dòng)減速裝置進(jìn)而帶動(dòng)擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使聚合物顆粒在擠出機(jī)料筒高溫和螺桿剪切作用下熔融塑化，在擠出機(jī)螺桿的驅(qū)動(dòng)作用下將塑化均勻的聚合物熔體輸送到擠出機(jī)機(jī)頭；
2)聚合物熔體經(jīng)過(guò)擠出機(jī)機(jī)頭、不銹鋼過(guò)濾器過(guò)濾，經(jīng)計(jì)量裝置準(zhǔn)確計(jì)量后分別進(jìn)入四位紡絲箱體；箱體熔體管道設(shè)計(jì)為無(wú)彎路和無(wú)死角形式，便于熔體流動(dòng)和無(wú)殘留；紡絲箱體的四個(gè)熔體管道不同于傳統(tǒng)的盤(pán)旋式“等長(zhǎng)度”管道，設(shè)計(jì)為直通式、等容積熔體流道，以便于高熔點(diǎn)、高熔體粘度熔體流動(dòng)和無(wú)殘留，防止殘留熔體的碳化或分解而影響熔體流動(dòng)及纖維的質(zhì)量。
[0010]3)從紡絲箱體流道流出的熔體進(jìn)入紡絲組件，由噴絲板噴出，經(jīng)連接在噴絲板下面的緩冷裝置和側(cè)吹風(fēng)冷卻，復(fù)絲集束裝置集束、上油裝置進(jìn)行上油，形成聚合物原絲；所有熔體流動(dòng)所經(jīng)過(guò)的擠出機(jī)料筒與機(jī)頭、機(jī)頭與過(guò)濾器、過(guò)濾器與計(jì)量泵、計(jì)量泵與紡絲箱體、紡絲箱體與紡絲組件等連接處所使用的密封墊片材質(zhì)均為紫銅材質(zhì)，以保證450°C時(shí)墊片不發(fā)生形變和提供連接處良好的密封性，防止高溫熔體的泄露。
[0011]4)原絲經(jīng)導(dǎo)絲輥導(dǎo)入牽伸裝置進(jìn)行牽伸，牽伸輥采取電感加熱方式，牽伸輥溫度可在室溫至260°C之間可控調(diào)節(jié)，所述電感加熱方式，保證牽伸輥可以加熱到260°C，而無(wú)需配置冷卻裝置對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行冷卻即可保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)不會(huì)過(guò)熱而影響工作。第三輥的輥速高于第二輥的輥速，第二輥的輥速高于第一輥的輥速，經(jīng)不同牽伸倍數(shù)和定型后的復(fù)絲導(dǎo)入卷繞裝置卷繞，得到成品纖維。
[0012]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述牽伸裝置的第一牽伸輥的輥溫為150-200°C，優(yōu)選為160—180 °C,第二牽伸輥的輥溫為180-260 V，優(yōu)選為200— 230 V，第三牽伸輥的輥溫為160-200°C，優(yōu)選為170— 190°C，該溫度范圍是 申請(qǐng)人:經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)不斷總結(jié)得到，在這樣的溫度范圍內(nèi)，可以增加纖維牽伸的倍數(shù)和提高纖維的結(jié)晶度和取向度，從而提高纖維的性能。
[0013]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2)中，具體溫度設(shè)置如下，過(guò)濾裝置的溫度與機(jī)頭溫度相同，為370-400°C，紡絲箱體溫度比過(guò)濾裝置高5-10°C，計(jì)量泵溫度比紡絲箱體高5-10°C，紡絲組件溫度比計(jì)量泵溫度高5-10°C。牽伸裝置的第一牽伸輥溫度為180°C，第二牽伸輥溫度為220°C，第三牽伸輥溫度為190°C。
[0014]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟4)中，原絲經(jīng)導(dǎo)絲輥導(dǎo)入牽伸裝置進(jìn)行牽伸，第一牽伸棍的棍速為150m/min,第二牽伸棍的棍速為400m/min,第三牽伸棍的棍速為6000m/min，牽伸定型后復(fù)絲導(dǎo)入卷繞裝置卷繞，得到成品纖維。該速度設(shè)置可使纖維逐步得到牽伸，避免一次牽伸倍率過(guò)大，造成纖維分子取向不均勻或纖維斷裂，可使纖維牽伸倍率逐步增大，纖維的分子取向度均勻地逐漸增大，從而使纖維的強(qiáng)度和模量得到提高。
[0015]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為:1)整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，適合3000C以上的高熔點(diǎn)、熔融粘度大于350Pa.s的高熔體粘度聚合物的熔融塑化、輸送和紡絲；2)通過(guò)本發(fā)明的紡絲設(shè)備和按本發(fā)明的相關(guān)工藝制備高熔點(diǎn)、高熔體粘度的高性能聚合物纖維可使紡絲操作穩(wěn)定、安全，且纖維具有高結(jié)晶度，實(shí)驗(yàn)測(cè)得聚醚醚酮纖維的結(jié)晶度可達(dá)到48%以上；纖維具有高密度，實(shí)驗(yàn)測(cè)得聚醚醚酮纖維的密度可達(dá)到1.32g/cm3 ;纖維具有高取向度，采用雙折射法測(cè)得聚醚醚酮纖維的取向度An可達(dá)到6X104;纖維穩(wěn)定性良好和低收縮，實(shí)驗(yàn)測(cè)得聚醚醚酮纖維的干熱收縮率小于2%。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明的一種一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備的示意圖；
圖2為直通式流道的四位紡絲箱體結(jié)構(gòu)示意圖；
1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)，2、擠出機(jī)減速裝置，3、料斗，4、電加熱器，5、擠出機(jī)螺桿，6、擠出機(jī)料筒，7、擠出機(jī)機(jī)頭，8、不銹鋼過(guò)濾器，9、熔體計(jì)量泵，10、紡絲箱體，11、紡絲組件，12、噴絲板，13、緩冷裝置，14、復(fù)絲集束裝置，15、上油裝置，16、導(dǎo)向輥，17、分絲輥，18、第一牽伸輥，19、第二牽伸輥，20、第三牽伸輥，21、聚合物纖維卷繞筒和纖維，22卷繞裝置，23、四位紡絲箱體主體，24、紡絲箱體主接口，25、直通式熔體流道，26、27、28、29分別為箱體的四個(gè)位。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為了加深對(duì)本發(fā)明的認(rèn)識(shí)和理解，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的介紹。
[0018]實(shí)施例1:
參見(jiàn)圖1，一種一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備，所述紡絲設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)裝置、擠出機(jī)系統(tǒng)、紡絲裝置。所述驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)I和減速裝置2，所述擠出機(jī)系統(tǒng)包括擠出機(jī)螺桿5、料筒6、加料斗3、電加熱器4以及擠出機(jī)機(jī)頭7，所述擠出機(jī)的料筒上設(shè)置有加料斗3和電加熱器4，所述擠出機(jī)螺桿5的一端通過(guò)減速裝置2連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)1，另一端與擠出機(jī)機(jī)頭7配合，所述紡絲設(shè)備還包括過(guò)濾裝置8、計(jì)量泵9、紡絲箱體10和紡絲組件11，所述紡絲裝置依次為過(guò)濾裝置8、計(jì)量泵9、紡絲箱體10、紡絲組件11、噴絲板12、緩冷裝置13、復(fù)絲集束裝置14、上油裝置15、導(dǎo)向裝置16、分絲輥17、牽伸裝置18-20和卷繞裝置22。該技術(shù)方案整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，拆卸維修方便，適合300°C以上的高熔點(diǎn)、熔融粘度大于350Pa.s的高熔體粘度聚合物的熔融塑化、輸送和紡絲。
[0019]實(shí)施例2:
參見(jiàn)圖1，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述紡絲設(shè)備還包括不銹鋼熔體過(guò)濾器8，所述不銹鋼過(guò)濾器8安裝于擠出機(jī)機(jī)頭7和計(jì)量泵9之間。所述不銹鋼過(guò)濾器8可以除去聚合物熔體中的凝膠和機(jī)械雜質(zhì)。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。
[0020]實(shí)施例3:
參見(jiàn)圖1，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)向輥16和分絲輥17，所述牽伸裝置包括第一牽伸輥18、第二牽伸輥19和第三牽伸輥20，所述第二牽伸輥19設(shè)置在第一牽伸輥18和第三牽伸輥20之間。該牽伸裝置對(duì)原生絲進(jìn)行不同溫度的逐步牽伸，提高牽伸倍數(shù)，提高纖維分子取向度，從而提高纖維的性能，避免一次牽伸倍率過(guò)大而造成纖維取向不均勻或原生絲斷裂?，F(xiàn)有技術(shù)通常不能直接將高性能聚合物原生絲在線牽伸。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。
[0021]實(shí)施例4:
參見(jiàn)圖1，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述紡絲箱體設(shè)置為四位紡絲箱體，所述四位紡絲箱體熔體流道設(shè)計(jì)為無(wú)彎路和無(wú)死角的直通式、等容積短流道，以便于高熔點(diǎn)、高熔體粘度熔體流動(dòng)和無(wú)殘留。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。
[0022]實(shí)施例5:
參見(jiàn)圖1，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的擠出機(jī)螺桿材質(zhì)為耐高溫、耐腐蝕、耐磨的高溫模具鋼9SiCr，熱處理后可得到極高的耐高溫性能和拉伸強(qiáng)度，可在560°C高溫不變形，表面的雙金屬涂層為鎳金合金粉，澆鑄成型后精加工得到雙金屬涂層螺桿。螺桿結(jié)構(gòu)基于高熔點(diǎn)、高熔體粘度聚合物熔融塑化特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，為窄螺距、淺螺槽的突變型螺桿，以適應(yīng)高性能聚合物的快速熔融要求。該結(jié)構(gòu)螺桿可提高螺桿的輸送壓力，加快聚合物的塑化速度，使聚合物塑化均勻，減少料筒中的凝膠和碳化物質(zhì)。其余結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1完全相同。
[0023]實(shí)施例6:
參見(jiàn)圖1，一種高性能聚合物纖維的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)步驟如下，
1)在擠出機(jī)加料斗3內(nèi)放置聚合物粒料，驅(qū)動(dòng)電機(jī)I驅(qū)動(dòng)減速裝置2進(jìn)而帶動(dòng)擠出機(jī)螺桿5轉(zhuǎn)動(dòng)，使聚合物顆粒在擠出機(jī)料筒6的高溫和螺桿5的剪切作用下熔融塑化，在擠出機(jī)螺桿5的驅(qū)動(dòng)作用下將塑化均勻的聚合物熔體輸送到擠出機(jī)機(jī)頭7 ；
2)聚合物熔體經(jīng)過(guò)安裝在擠出機(jī)機(jī)頭與計(jì)量泵之間的不銹鋼熔體過(guò)濾器8過(guò)濾進(jìn)入計(jì)量泵9 ;經(jīng)計(jì)量泵準(zhǔn)確計(jì)量后擠入紡絲箱體10，紡絲箱體的四個(gè)熔體流道設(shè)計(jì)為無(wú)彎路和無(wú)死角的直通式、等容積短流道，而不同于傳統(tǒng)的盤(pán)旋式“等長(zhǎng)度”流道，以便于高熔點(diǎn)、高熔體粘度熔體流動(dòng)和無(wú)殘留，防止殘留熔體的碳化或分解而影響熔體流動(dòng)及纖維的質(zhì)量。
[0024]3)熔體經(jīng)計(jì)量泵9精確計(jì)量泵入紡絲箱體10中四根熔體管道，經(jīng)四根熔體管道分別進(jìn)入四組紡絲組件11，由噴絲板12噴出熔體絲，經(jīng)連接在噴絲板下面的緩冷裝置13和側(cè)吹風(fēng)冷卻，復(fù)絲集束裝置14集束、上油裝置15進(jìn)行上油，形成聚合物原絲；所有熔體流動(dòng)所經(jīng)過(guò)的擠出機(jī)料筒與機(jī)頭、機(jī)頭與過(guò)濾器、過(guò)濾器與計(jì)量泵、計(jì)量泵與紡絲箱體、紡絲箱體與紡絲組件等連接處所使用的密封墊片材質(zhì)均為紫銅材質(zhì)。以保證450°C時(shí)墊片不發(fā)生形變和提供連接處良好的密封性，防止高溫熔體的泄露。
[0025]4)原絲經(jīng)導(dǎo)絲輥導(dǎo)入牽伸裝置進(jìn)行牽伸，牽伸輥采取電感加熱方式，牽伸輥溫度可在室溫至260°C之間可控調(diào)節(jié)，所述電感加熱方式，保證牽伸輥可以加熱到260°C，而無(wú)需配置冷卻裝置對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行冷卻即可保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)不會(huì)過(guò)熱而影響工作。第三輥的輥速高于第二輥的輥速，第二輥的輥速高于第一輥的輥速，牽伸定型后復(fù)絲導(dǎo)入卷繞裝置卷繞，得到成品纖維。
[0026]實(shí)施例7:
參見(jiàn)圖1，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述牽伸裝置的第一牽伸輥的輥溫為150-200°C，第二牽伸輥的輥溫為180-260°C，第三牽伸輥的輥溫為160-200°C。該溫度范圍是 申請(qǐng)人:經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)不斷總結(jié)得到，在這樣的溫度范圍內(nèi)，可以增加纖維牽伸的倍數(shù)和提高纖維的結(jié)晶度和取向度。
[0027]實(shí)施例8:
參見(jiàn)圖1，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟2)中，具體溫度設(shè)置如下，過(guò)濾裝置的溫度與機(jī)頭溫度相同，為370-400°C，紡絲箱體溫度比過(guò)濾裝置高5-10°C，計(jì)量泵溫度比紡絲箱體高5-10°C，紡絲組件溫度比計(jì)量泵溫度高5-10°C。牽伸裝置的第一牽伸輥溫度為180°C，第二牽伸輥溫度為220°C，第三牽伸輥溫度為190°C。
[0028]實(shí)施例9:
參見(jiàn)圖1，作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述步驟4)中，原絲經(jīng)導(dǎo)絲輥導(dǎo)入牽伸裝置進(jìn)行牽伸，第一牽伸棍的棍速為150m/min,第二牽伸棍的棍速為400m/min,第三牽伸棍的棍速為600m/min，牽伸定型后復(fù)絲導(dǎo)入卷繞裝置卷繞，得到成品纖維。這樣的速度設(shè)置可使纖維逐步得到牽伸，避免一次牽伸倍率過(guò)大，造成纖維分子取向不均勻或纖維斷裂，可使纖維牽伸倍率逐步增大，纖維的分子取向度均勻地逐漸增大，從而使纖維的強(qiáng)度和模量得到提高。
[0029]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明還可以將實(shí)施例2、3、4、5所述技術(shù)特征中的至少一個(gè)與實(shí)施例I組合形成新的實(shí)施方式。本發(fā)明還可以將實(shí)施例7、8、9所述技術(shù)特征中的至少一個(gè)與實(shí)施例6組合形成新的實(shí)施方式。
[0030]需要說(shuō)明的是上述實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并沒(méi)有用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備，其特征在于:所述紡絲設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)裝置，擠出機(jī)系統(tǒng)、所述驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速裝置，所述擠出機(jī)系統(tǒng)包括擠出機(jī)螺桿、料筒、加料斗、電加熱器以及擠出機(jī)機(jī)頭，所述擠出機(jī)的料筒上設(shè)置有加料斗和電加熱器，所述擠出機(jī)螺桿的一端通過(guò)減速裝置連接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，另一端與擠出機(jī)機(jī)頭配合，所述紡絲設(shè)備還包括熔體過(guò)濾裝置、計(jì)量泵、紡絲箱體和紡絲組件，所述紡絲裝置依次為熔體計(jì)量泵、紡絲箱體、紡絲組件、噴絲板、緩冷裝置、復(fù)絲集束裝置、上油裝置、導(dǎo)向裝置、熱輥牽伸定型裝置和卷繞裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備，其特征在于:所述紡絲設(shè)備還包括不銹鋼熔體過(guò)濾器，所述不銹鋼熔體過(guò)濾器安裝于擠出機(jī)機(jī)頭和計(jì)量泵之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備，其特征在于:所述導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)向輥和分絲輥，所述牽伸裝置包括第一牽伸輥、第二牽伸輥和第三牽伸輥，所述第二牽伸輥設(shè)置在第一牽伸輥和第三牽伸輥之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備，其特征在于:高性能聚合物在所述的螺桿擠出機(jī)料筒內(nèi)熔融塑化通過(guò)螺桿的旋轉(zhuǎn)將熔體擠出，經(jīng)螺桿頭彎管到熔體過(guò)濾器，經(jīng)計(jì)量泵分配到紡絲箱體內(nèi)四根熔體管道，紡絲箱體內(nèi)熔體管道的設(shè)置為直通式、等容積熔體流道，即為四個(gè)噴絲位的高溫高壓熔融紡絲設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一步法高溫高壓熔融紡絲設(shè)備，其特征在于:所述的擠出機(jī)螺桿材質(zhì)為耐高溫、耐腐蝕、耐磨的高溫模具鋼9310，熱處理后可得到極高的耐高溫性能和拉伸強(qiáng)度，可在5601高溫不變形，表面的雙金屬涂層為鎳金合金粉，澆鑄成型后精加工得到雙金屬涂層螺桿；所述紡絲組件濾材、分配板、噴絲板設(shè)置成高壓自緊固結(jié)構(gòu)，紡絲組件壓力可達(dá)50即3。
6.采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述紡絲設(shè)備生產(chǎn)聚合物纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述生產(chǎn)步驟如下，1)在擠出機(jī)加料斗內(nèi)放置聚合物粒料，驅(qū)動(dòng)電機(jī)推動(dòng)減速裝置進(jìn)而帶動(dòng)擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使聚合物顆粒在擠出機(jī)料筒高溫和螺桿剪切作用下熔融塑化，在擠出機(jī)螺桿的驅(qū)動(dòng)作用下將塑化均勻的聚合物熔體輸送到擠出機(jī)機(jī)頭；2)聚合物熔體經(jīng)過(guò)安裝在擠出機(jī)機(jī)頭與計(jì)量泵之間的不銹鋼過(guò)濾器過(guò)濾進(jìn)入計(jì)量泵，經(jīng)計(jì)量裝置計(jì)量準(zhǔn)確的熔體分別進(jìn)入四位紡絲箱體中四根熔體管道；紡絲箱體的四個(gè)熔體流道設(shè)計(jì)為直通式、等容積熔體流道，便于熔體流動(dòng)和無(wú)殘留從紡絲箱體熔體管道流出的熔體進(jìn)入紡絲組件，由噴絲板噴出，經(jīng)連接在噴絲板下面的緩冷裝置和側(cè)吹風(fēng)冷卻，復(fù)絲集束裝置集束、上油裝置進(jìn)行上油，形成聚合物原絲；所有熔體流動(dòng)所經(jīng)過(guò)的擠出機(jī)料筒與機(jī)頭、機(jī)頭與過(guò)濾器、過(guò)濾器與計(jì)量泵、計(jì)量泵與紡絲箱體、紡絲箱體與紡絲組件等連接處所使用的密封墊片材質(zhì)均為紫銅材質(zhì)；4)原絲經(jīng)導(dǎo)絲輥導(dǎo)入牽伸裝置進(jìn)行牽伸，牽伸輥采取電感加熱方式，牽伸輥溫度可在室溫至2601之間可控調(diào)節(jié)，第三輥的輥速高于第二輥的輥速，第二輥的輥速高于第一輥的輥速，由此獲得不同牽伸倍數(shù)的復(fù)絲，牽伸定型后復(fù)絲導(dǎo)入卷繞裝置卷繞，得到成品纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紡絲設(shè)備生產(chǎn)聚合物纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述牽伸裝置的第一牽伸輥的輥溫為150-2001，第二牽伸輥的輥溫為180-2601，第三牽伸輥的輥溫為160-2001。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紡絲設(shè)備生產(chǎn)聚合物纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟2)中，具體溫度設(shè)置如下，過(guò)濾裝置的溫度與機(jī)頭溫度相同，為370-4001，紡絲箱體溫度比過(guò)濾裝置高5-101，計(jì)量泵溫度比紡絲箱體高5-101，紡絲組件溫度比計(jì)量泵溫度高5-101，牽伸裝置的第一牽伸輥溫度為1801，第二牽伸輥溫度為2201，第三牽伸輥溫度為 190。。。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紡絲設(shè)備生產(chǎn)聚合物纖維的生產(chǎn)方法，其特征在于:所述步驟4)中，原絲經(jīng)導(dǎo)絲輥導(dǎo)入牽伸裝置進(jìn)行牽伸，第一牽伸輥的輥速為1500/011第二牽伸棍的棍速為400111/111111，第三牽伸棍的棍速為600111/111111，牽伸定型后復(fù)絲導(dǎo)入卷繞裝置卷繞，得到成品纖維。
10.基于權(quán)利要求1所述的紡絲設(shè)備，其特征在于:專用于聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酰亞胺等高熔點(diǎn)、高熔體粘度的高性能聚合物的熔融紡絲。
【文檔編號(hào)】D01D5/08GK104313711SQ201410501192
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】王貴賓, 嚴(yán)留新, 許海軍, 欒加雙, 葉光斗 申請(qǐng)人:南京卓創(chuàng)高性能新材料有限公司