專利名稱：凝固浴水槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凝固浴水槽，特別涉及一種應(yīng)用于高強高模聚乙烯(HSHMPE)纖維制造領(lǐng)域的凝固浴水槽。
技術(shù)背景高強高模聚乙烯(HSHMPE)纖維(本文簡稱聚乙烯纖維)也稱 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維或者伸長鏈(ECPE)聚乙烯纖 維，是指相對分子質(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；聚乙烯纖維增強復(fù)合材料與其它纖維增強復(fù)合材料相比， 具有質(zhì)量輕、耐沖擊、介電性能高等優(yōu)點，在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭和航空航天、 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，該纖維在 汽車、船舶、醫(yī)療器械、體育運動器材等領(lǐng)域亦有廣闊的應(yīng)用前景。 因此，聚乙烯纖維自問世起就倍受重視，發(fā)展很快。通常采用凍膠法紡絲工藝來制備聚乙烯纖維。所述凍膠法紡絲工 藝過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，通常采用凝固浴實現(xiàn)紡絲溶液的驟冷凝固。凝固浴又稱紡絲浴或凍膠浴，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程中會發(fā)生復(fù)雜的 物理和化學(xué)作用過程，比如聚合物與凝固劑之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、紡絲等。 '° ' "、 、凝固浴的各項工藝參數(shù)，比如組分、溫度、濃度、流量、紡絲速度、絲束的浸長、張力、溶液高度等，均會對紡絲成形以及纖維質(zhì)量 產(chǎn)生重大影響。凝固浴是通過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)顯然將會給上述部分工藝參數(shù)帶來顯著的影響。現(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， 凝固浴水面的波動過于劇烈是較為突出的 一點。眾所周知，在正常工作過程中應(yīng)當(dāng)通過注水通道不斷地向凝固浴 水槽中注入溶液，同時通過排水通道向外排水，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適宜的范圍內(nèi)，并及時排出 進入凝固浴中的溶劑。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，不僅會影響初生纖維拉伸形變速率的變化，甚至可能 會使溶液波及噴絲板面，導(dǎo)致紡絲中斷。因此，如何改進凝固浴水槽的結(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)問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于高強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)過程中液面的波動。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種凝固浴水槽，用于高強高 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)有進水通道；所述凝固浴水槽中的液面處于正常高度 時，所述進水通道的出水口沒入所述液面以下。優(yōu)選地，所述凝固浴水槽中的液面處于正常高度時，所述進水通 道的進水口高于所述液面。優(yōu)選地，所述進水通道傾斜設(shè)置。優(yōu)選地，所述凝固浴水槽具有一傾斜的側(cè)壁，所述進水通道沿該 傾斜的側(cè)壁設(shè)置。優(yōu)選地，所述進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，且兩者分別設(shè)置于所述凝固 浴水槽相對的兩側(cè)。優(yōu)選地，所述排液口下邊緣由活動卡板形成，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)壁底部或者底壁進一步設(shè)有排污口 。相對上述背景技術(shù)，本發(fā)明所提供的用于高強高模聚乙烯纖維驟 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)有進水通道；處于正常工作狀態(tài)時，所述進水通道的出水口沒入所述凝固浴水槽中的液面以下，/人而避免了自進水口注入的溶 液對凝固浴水槽中液面的沖擊作用，因此溶液循環(huán)過程對液面的影響 顯著減小，液面因此可以處于相對平穩(wěn)的狀態(tài)，纖維在凝固浴水槽內(nèi) 凝固時的速度梯度可以接近于理想直線，有利于紡絲順利成形以及提高纖維質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明所提供的凝固浴水槽一種具體實施方式
的軸測示意圖；圖2為圖1所示凝固浴水槽的側(cè)視示意圖； 圖3為本發(fā)明所提供進水通道一種具體實施方式
的軸測示意圖； 圖4為圖3所示進水通道另一角度的軸測示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明核心是提供一種用于高強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)過程中液面的波動。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖 和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參考圖1，圖1為本發(fā)明所提供的凝固浴水槽一種具體實施方 式的軸測示意圖。在一種具體實施方式
中，本發(fā)明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， 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12，兩者相對應(yīng)地j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。上述四個側(cè)壁均液密封地固定連^妄，具體地說，上述四個側(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4妄而成。凝固 浴水槽1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1的頂部敞開，因此其可以被設(shè)置于高強高模聚乙烯 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 液進入凝固浴水槽1中的溶液中，并進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)進一步設(shè)置進水通道16,以便向其中連 續(xù)地注入各參數(shù)均符合要求的溶液。請同時參考圖2，圖2為圖1所示凝固浴水槽的側(cè)視示意圖。進水通道16具有一出水口 161以及一進水口 162。本發(fā)明所^是供 的凝固浴水槽1,在其中溶液的液面處于正常高度(圖中虛線所示位 置)時，其出水口 161應(yīng)當(dāng)沒入所述液面以下。如前所述，出水口 161中的溶液注入凝固浴水槽1中時必然會引起溶液的擾動，、而在將出水口 161沒入液面以下的情況下，注入凝固 浴水槽1的溶液將大體按照圖2中空心箭頭所示的路線運動，因此， 發(fā)生擾動的是下層溶液；而對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，不僅不會影響初生纖維拉伸形變速率的變化， 更不會使溶液波及噴絲板面、導(dǎo)致紡絲中斷。請同時參考圖3以及圖4,圖3為本發(fā)明所提供進水通道一種具 體實施方式的軸測示意圖；圖4為圖3所示進水通道另一角度的軸測 示意圖。本具體實施方式
中，進水通道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。進水通道16大體具有筒形結(jié)構(gòu)，其一端開口為出水口 161;與出 水口 161相對的一端i殳有進水口 162。如前所述，進水通道16可以以其底壁163焊接于凝固浴水槽1 的側(cè)壁；可以將其遠離出水口 161的一端封閉，并在底壁163上開i殳 一開口，作為所述進水口 162。當(dāng)然，這需要在凝固浴水槽1側(cè)壁的 相應(yīng)位置開設(shè)一通孔，以l更進水口 162連接溶液補給裝置。需要指出的是，進水通道16的具體結(jié)構(gòu)并非本發(fā)明所要求保護 的重點，本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過其他常規(guī)的替代手段也可以實現(xiàn)其技 術(shù)效果。無"i侖具體如何設(shè)置進水通道16的結(jié)構(gòu)，其進水口 162都應(yīng)當(dāng)比 4支方^f更地連接溶液補給裝置，比如溶液補給泵。為了取得進一步的技術(shù)效果，如圖2所示，可以提高進水口 162 所處的位置，使其高于正常工作時所述溶液的液面。工作過程中難免需要將所述補給裝置與進水口 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 進水口 162泄露；而在進水口 162所處的位置高于正常工作時溶液液 面的情況下，即使不采取任何措施，凝固浴水槽1中的溶液也不會泄露?？梢詫ι鲜霰景l(fā)明所提供的凝固浴水槽做出進一 步的改進。比如，可以將所述進水通道16傾斜地設(shè)置，使其沿其中的液流 方向向下傾斜，具體請參照圖2。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)；將所述進水通道16傾斜地i殳置，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的一個側(cè)壁，比如前側(cè)壁13,:沒為 一傾斜面，并將述進水通道16沿著前側(cè)壁13設(shè)置，從而即可將進水 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)置進水通道16的傾斜角度(即其液流方向與水平 面的夾角oc )。傾斜角度cc過大，新注入的溶液難以更為充分地與原溶液混合； 傾斜角度ct過小，則很容易造成液面的劇烈波動，影響紡絲成形以及 纖維質(zhì)量。因此，上述傾斜角度cc最好處于20度至45度的范圍內(nèi)；作為進 一步的改進，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所示的具體實施方式
中，傾斜角度cc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)i殳 置進水通道16?？梢詫M水通道16的結(jié)構(gòu)做出進一步的改進。如圖3以及圖4所示，可以將進水通道16出水口 161位置的側(cè) 壁164設(shè)為沿液流方向漸擴，并減小出水口 161位置的高度，從而使 進水通道16具有呈扇形的扁口 ，因此，自其中流出的溶液可以4支為均 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，進一步保證液面的穩(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)壁上開設(shè)排液口。如圖2中實心箭頭所示，凝固浴水槽l中 的溶液可以隨著新溶液的不斷注入，而/人所述排液口排出。排液口可以僅設(shè)置一個，也可以設(shè)置多個。最好設(shè)置兩個排液口，如圖1所示，左側(cè)壁11上設(shè)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的位置不能過低。如果僅設(shè)置一個排液口，比如，僅設(shè)置第一排液口 171,溶液將 僅有一個排液通道，這容易導(dǎo)致溶液排出速度過快，進而影響液面的 穩(wěn)定性。而在所述凝固浴水槽1相對的兩側(cè)各設(shè)置一個排液口 ，則可 以降低溶液的表面流速，進而保持液面的穩(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，可以通過常規(guī)的手段，在第一排液口 171以及第二排液口 172的下方設(shè)置活動擋板(圖中未示出)，所述活動擋板與凝固浴水槽 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龌顒訐醢迳线吘壦幍?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，而將所述活動擋板卡入其中。為了便于清洗，凝固浴水槽1還可以進一步設(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，僅在清洗維護時才打開；而上述排液口通常保持敞開日，本文中應(yīng)用 以上實施例的i兌明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本 技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可 以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利 要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種凝固浴水槽，用于高強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，所述進水通道的出水口沒入所述液面以下。
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，所述進水通道的進水口高于所述液面。
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，所述進水通道沿該傾斜的側(cè)壁i殳置。
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任一項所述的凝固浴水槽，其特征在于， 所述進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) 有至少一個排液口 ，其下邊緣所處的位置與正常工作時所述凝固浴水 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，且兩者分別設(shè)置于所述凝固浴水槽相對的兩側(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 或者底壁進一步設(shè)有排污口 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凝固浴水槽，用于高強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)有進水通道；所述凝固浴水槽中的液面處于正常高度時，所述進水通道的出水口沒入所述液面以下。本發(fā)明所提供的凝固浴水槽處于正常工作狀態(tài)時，其進水通道的出水口沒入液面以下，因而液面因此可以處于相對平穩(wěn)的狀態(tài)，纖維在凝固浴水槽內(nèi)凝固時的速度梯度可以接近于理想直線，有利于紡絲順利成形以及提高纖維質(zhì)量。
文檔編號D01D5/00GK101240457SQ20081000655
公開日2008年8月13日 申請日期2008年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月6日
發(fā)明者周成程 申請人:寧波榮溢化纖科技有限公司