用于濕法紡絲的凝固浴槽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于生產(chǎn)碳纖維用聚丙烯腈原絲的濕法紡絲設(shè)備，具體來(lái)說(shuō)是一種實(shí)現(xiàn)凝固工藝的凝固浴槽。
【背景技術(shù)】
[0002]PAN基碳纖維是一種人工合成的無(wú)機(jī)纖維。它是由丙烯腈和共聚單體，經(jīng)過(guò)聚合、紡絲、預(yù)氧化和碳化等一系列工藝處理后得到的纖維狀聚合物。紡絲過(guò)程中PAN分子主要發(fā)生物理變化，形成白色的纖維狀原絲，預(yù)氧化過(guò)程中，PAN原絲逐漸演變成某種耐熱的含氧結(jié)構(gòu)，經(jīng)碳化后，得到含碳量極高的碳纖維。由于碳纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫和耐化學(xué)腐蝕等性能，因此它的應(yīng)用領(lǐng)域及其廣泛。
[0003]優(yōu)質(zhì)PAN原絲是制造高性能碳纖維的首要必備條件，也是影響碳纖維質(zhì)量最關(guān)鍵的因素之一。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)PAN原絲對(duì)紡絲設(shè)備和工藝提出了很高的要求，尤其是對(duì)工藝參數(shù)的要求尤其嚴(yán)苛。紡絲過(guò)程中，凝固過(guò)程是纖維結(jié)構(gòu)形成的一個(gè)重要過(guò)程，不同凝固條件下生成的初生纖維的結(jié)構(gòu)是不同的。PAN溶液濕法紡絲凝固成型過(guò)程是纖維內(nèi)部微孔產(chǎn)生的關(guān)鍵步驟，因此，紡絲凝固條件對(duì)碳纖維性能起著決定性的影響。除微孔外，在紡絲過(guò)程中的不合理的凝固工藝也是導(dǎo)致初生纖維不均勻的關(guān)鍵因素之一。濕法紡絲的凝固工藝參數(shù)包括凝固浴溫度、濃度和負(fù)牽伸等。
[0004]傳統(tǒng)濕法紡絲生產(chǎn)PAN原絲的過(guò)程中，所用的凝固浴槽主要由主體槽體、分配板和溢流板組成，其中溢流板為實(shí)心無(wú)孔鋼板。該種結(jié)構(gòu)的凝固浴槽，在凝固液循環(huán)的過(guò)程中，上層流體更新的速度快，中層流體更新的速度慢，下層流體幾乎不更新，造成了溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)在高度方向上的不均勻性。最嚴(yán)重情況下，在噴絲板豎直方向3cm(約等于噴絲板的直徑)的間隔下，凝固液溫度的上下差距在5?7°C ;凝固液濃度的上下差距在0.5%以上。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)的溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)的不均勻性，會(huì)引起在高度方向上不同位置成形后的初生纖維結(jié)構(gòu)和性能的差異性，由此遺傳下去，造成原絲毛絲增多，斷頭率變高，CV值變大。
[0005]專(zhuān)利CN200720103930.5介紹了一種用于濕法紡絲的凝固浴槽，該凝固浴槽的主要特點(diǎn)是凝固浴進(jìn)口位于槽體的兩端，凝固浴出口位于槽體的中間。但是仍存在的凝固浴內(nèi)溫度場(chǎng)不均勻、濃度場(chǎng)不均勻的問(wèn)題，導(dǎo)致毛絲、掛絲和飄絲數(shù)量多，傳動(dòng)輥纏輥等。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的凝固浴內(nèi)溫度場(chǎng)不均勻、濃度場(chǎng)不均勻，毛絲、掛絲和飄絲數(shù)量多，傳動(dòng)輥纏輥的問(wèn)題。提供了一種用于濕法紡絲的凝固浴槽，該凝固浴槽具有在凝固液循環(huán)過(guò)程中，該結(jié)構(gòu)的凝固浴槽可以保證凝固液的溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)在高度方向上的均勻性，減少原絲中毛絲的數(shù)量，消除了凝固浴出口處傳動(dòng)輥的纏輥、掛絲和飄絲的現(xiàn)象。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:一種用于濕法紡絲的凝固浴槽，包括至少兩個(gè)卷曲輥、主體槽體、凝固液出口、溢流板、凝固液分配板和凝固液入口 ；其中凝固液入口位于主體槽體的左側(cè)端壁上，凝固液出口位于主體槽體的底部靠近右側(cè)端壁，凝固液分配板位于噴頭的左邊，溢流板位于卷曲輥的右邊且凝固液出口的左邊。
[0008]上述技術(shù)方案中，優(yōu)選方案如下:所述溢流板4為實(shí)心無(wú)孔的帶弧度的不銹鋼板，下沿與主題槽體底部的夾角小于45°，進(jìn)一步優(yōu)選為10?30°。所述主體槽體2底部設(shè)有位于噴頭正下方的雙層視鏡。所述凝固液分配板為孔眼板，孔的形狀和尺寸相同；孔在高度上呈現(xiàn)層狀分布，每一層孔的數(shù)目不同，其中上面層孔的數(shù)目少，下面層孔的數(shù)目多，由上層到下層依次增多，同一高度上的孔之間間隔距離相同；進(jìn)一步相同高度層上開(kāi)孔的數(shù)目不少于3，開(kāi)孔的層數(shù)不少于3。噴絲板中心位置和浸入凝固液內(nèi)部的卷曲輥I的下沿在同一水平上。凝固液分配板5的上沿和溢流板4的上沿處于同一高度水平。視鏡使用雙層法蘭片固定，兩層中間部分為真空，真空壓力不高于lOKPa。凝固液進(jìn)口位于主體槽體左端端壁和分配板之間的管道為變徑，與分配板連接的最大管徑與分配板高度相同。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述的凝固液分配板相同高度層上開(kāi)孔的數(shù)目開(kāi)孔的數(shù)目?jī)?yōu)選為5?30，開(kāi)孔的層數(shù)優(yōu)選為5到20。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述的視鏡視鏡中兩層中間的壓力進(jìn)一步優(yōu)選為IKPa到5KPa，
[0011]本實(shí)用新型可以用于生產(chǎn)碳纖維用聚丙烯腈原絲的濕法紡絲過(guò)程中，可以保證凝固液的溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)在高度方向上的均勻性，消除凝固浴出口處傳動(dòng)輥的纏輥、掛絲和飄絲的現(xiàn)象，取得了較好的技術(shù)效果。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1的本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為位于本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)左側(cè)的分配板示意圖；
[0014]圖3為位于本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)右側(cè)的溢流板(實(shí)心鋼板，厚度2_)示意圖；
[0015]圖1中，I和I’為卷曲棍；2為主體槽體；3為凝固液出口 ；4為溢流板；5為凝固液分配板；6為凝固液入口。
[0016]下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0017]【實(shí)施例1】
[0018]凝固浴槽:凝固液入口位于主體槽體左側(cè)端壁上，凝固液出口位于主體槽體的底部靠近右側(cè)端壁上，溢流板下沿與主題槽體底部的夾角為30°，主體槽體底部設(shè)有位于噴頭正下方的雙層視鏡；凝固液分配板長(zhǎng)28cm，寬14cm，圓孔，孔直徑0.3cm，孔的層間距2.8cm, 10層孔，第一層孔數(shù)5，從上往下每層增加2個(gè)孔，最下層孔數(shù)23，噴絲板的中心位置和進(jìn)入凝固液內(nèi)部的卷曲輥的下沿在同一高度，凝固液分配板的上沿的溢流板的上沿處于同一水平，視鏡使用雙層法蘭片固定，兩層中間部分為真空，真空的壓力為lOKPa。經(jīng)過(guò)測(cè)量，豎直方向3cm間隔，濃度差異為0.6%，溫度差異為6°C，初生絲條無(wú)纏輥，凝固浴出口的液面上方無(wú)飄絲，卷曲輥上無(wú)掛絲。
[0019]【實(shí)施例2】
[0020]凝固浴槽:凝固液入口位于主體槽體左側(cè)端壁上，凝固液出口位于主體槽體的底部靠近右側(cè)端壁上，溢流板下沿與主題槽體底部的夾角為45°，主體槽體底部設(shè)有位于噴頭正下方的雙層視鏡；凝固液分配板長(zhǎng)32cm，寬17cm，方孔，孔邊長(zhǎng)0.3cm，孔的層間距2cm，20層孔，第一層孔數(shù)8，從上往下每層增加I個(gè)孔，最下層孔數(shù)27，噴絲板的中心位置和進(jìn)入凝固液內(nèi)部的卷曲輥的下沿在同一高度，凝固液分配板的上沿的溢流板的上沿處于同一水平，視鏡使用雙層法蘭片固定，兩層中間部分為真空，真空的壓力為5KPa。經(jīng)過(guò)測(cè)量，豎直方向3cm間隔，濃度差異為0.3%，溫度差異為1.5°C。初生絲條無(wú)纏輥，凝固浴出口的液面上方無(wú)飄絲，卷曲輥上無(wú)掛絲。
[0021]【實(shí)施例3】
[0022]凝固浴槽:凝固液入口位于主體槽體左側(cè)端壁上，凝固液出口位于主體槽體的底部靠近右側(cè)端壁上，溢流板下沿與主題槽體底部的夾角為10°，主體槽體底部設(shè)有位于噴頭正下方的雙層視鏡；凝固液分配板長(zhǎng)24cm，寬14cm，圓孔，孔直徑0.2cm，孔的層間距1.8cm, 30層孔，第一層孔數(shù)3，從上往下每層增加2個(gè)孔，最下層孔數(shù)61，噴絲板的中心位置和進(jìn)入凝固液內(nèi)部的卷曲輥的下沿在同一高度，凝固液分配板的上沿的溢流板的上沿處于同一水平，視鏡使用雙層法蘭片固定，兩層中間部分為真空，真空的壓力為lKPa。經(jīng)過(guò)測(cè)量，豎直方向3cm間隔，濃度差異為0.1%，溫度差異為1.2°C。初生絲條無(wú)纏輥，凝固浴出口的液面上方無(wú)飄絲，卷曲輥上無(wú)掛絲。
[0023]【實(shí)施例4】
[0024]凝固浴槽:凝固液入口位于主體槽體左側(cè)端壁上，凝固液出口位于主體槽體的底部靠近右側(cè)端壁上，溢流板下沿與主題槽體底部的夾角為15°，主體槽體底部設(shè)有位于噴頭正下方的雙層視鏡；凝固液分配板長(zhǎng)23cm，寬12cm，圓孔，孔直徑0.2cm，孔的層間距2cm，30層孔，第一層孔數(shù)5，從上往下每層增加I個(gè)孔，最下層孔數(shù)34，噴絲板的中心位置和進(jìn)入凝固液內(nèi)部的卷曲輥的下沿在同一高度，凝固液分配板的上沿的溢流板的上沿處于同一水平，視鏡使用雙層法蘭片固定，兩層中間部分為真空，真空的壓力為3KPa。經(jīng)過(guò)測(cè)量，豎直方向3cm間隔，濃度差異為0.15 %，溫度差異為1.6°C。初生絲條無(wú)纏輥，凝固浴出口的液面上方無(wú)飄絲，卷曲輥上無(wú)掛絲。
[0025]【實(shí)施例5】
[0026]凝固浴槽:凝固液入口位于主體槽體左側(cè)端壁上，凝固液出口位于主體槽體的底部靠近右側(cè)端壁上，溢流板下沿與主題槽體底部的夾角為20°，主體槽體底部設(shè)有位于噴頭正下方的雙層視鏡；凝固液分配板長(zhǎng)13cm，寬9cm，圓孔，孔直徑0.2cm，孔的層間距2cm，10層孔，第一層