專利名稱:一種高強高模超高分子量聚乙烯纖維紡絲設(shè)備及其紡絲工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種高分子材料紡絲設(shè)備,尤其涉及一種應(yīng)用于高性能高強高
模超高分子量聚乙烯纖維紡絲設(shè)備。本發(fā)明還涉及上述高強高模超高分子量聚 乙烯纖維的紡絲工藝。
背景技術(shù):
高強聚乙烯纖維,也稱超高分子量聚乙烯纖維,是采用分子量在100萬以
上的超高分子量聚乙烯生產(chǎn)的具有高強度和模量的合成纖維材料。在國際上, 高強聚乙烯纖維、芳綸、碳纖維被稱之為三大高性能纖維材料。其中超高分子 量聚乙烯纖維因具有高強度、高模量、低密度的特點,在現(xiàn)代化戰(zhàn)爭與防御裝 備、宇航與航空方面發(fā)揮了極其重要的作用,在民用領(lǐng)域也得到了越來越廣泛 的應(yīng)用。上述超高分子量聚乙烯纖維的生產(chǎn)方法主要是采用雙螺桿擠出機進行 紡絲。
中國專利95111657.6公開了一種超高強聚乙烯纖維紡絲裝置,其包括壓力 溶解釜通過管道及壓力中間槽連接至雙螺桿擠出機的入口 ,雙螺桿擠出機的出 口通過管道接計量泵的入口,計量泵出口通過管道接過濾器的入口,過濾器的 出口通過管道接噴絲板。該方案由雙螺桿擠出機進行脫泡,適宜于工業(yè)化的連 續(xù)生產(chǎn);但是采用此種生產(chǎn)方案,由于其過濾器的過濾能力以及噴絲板生產(chǎn)能 力的限制,單機產(chǎn)能只能在年產(chǎn)量100噸以下?,F(xiàn)有單過濾室過濾器需提高過 濾精度才能滿足大纖度纖維的生產(chǎn),而過濾精度的提高會限制生產(chǎn)效率,難以 實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
中國專利CN200520048119.2公開了 一種新型的高強高模聚乙烯纖維紡絲機 組,包括儲料桶、擠出機、過濾增壓裝置和冷凍浴槽,置于地面上的溶劑儲罐 通過管道依此與輸送計量泵和高位的儲料桶相連,儲料桶通過進料漏斗連接到
4擠出機的入口,擠出機依此連接增壓過濾裝置、紡絲箱及紡絲組件、冷卻浴槽, 再與落絲輥和盛絲桶連接,盛絲桶位于落絲輥的下方。該方案加強了超高分子 量聚乙烯溶液的過濾,A^而41高了纖維質(zhì)量;但該方案也是只采用一臺雙螺桿擠出機配備通用噴絲板、單過濾器,其產(chǎn)量依然收到限制,單機產(chǎn)能只能在IOOp屯/年以內(nèi)。發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)不足,本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可以大幅度提高 紡絲的單機生產(chǎn)能力、發(fā)揮擠出機潛在產(chǎn)能的高強高模超高分子量聚乙烯纖維 紡絲設(shè)備。本發(fā)明同時提供了一種可以大幅度提高紡絲的單機生產(chǎn)能力、發(fā)揮擠出機 潛在產(chǎn)能的高強高模超高分子量聚乙烯纖維紡絲工藝。為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種高強高模超高分 子量聚乙烯纖維紡絲設(shè)備,所述紡絲設(shè)備包括大擠出量螺桿機、設(shè)置于該大擠 出量螺桿機的噴嘴處的組合噴絲板,所述組合噴絲板包括至少兩個并排聯(lián)接的 噴絲板,每兩個噴絲板之間設(shè)置一個間隔板。更佳地,所述的高強高模超高分子量聚乙烯纖維紡絲設(shè)備還包括設(shè)置于大 擠出量螺桿機與組合噴絲板之間的多過濾室過濾器,該多過濾室過濾器包括至 少兩個過濾室,每個過濾室的入口和出口各"i殳置一個閥門。更佳地,所述的高強高模超高分子量聚乙烯纖維紡絲設(shè)備還包括溫度調(diào)節(jié) 裝置,該溫度調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置于大擠出量螺桿機的機頭的溫度傳感器、與該 溫度傳感器電性聯(lián)接的控制器、與該控制器電性聯(lián)接的功率調(diào)節(jié)器、設(shè)置于機 頭并對機頭進行溫度調(diào)節(jié)的加熱裝置,所述功率調(diào)節(jié)器與所述加熱裝置電性聯(lián) 接并輸出控制信號給加熱裝置。本發(fā)明還提供一種聚乙烯纖維紡絲工藝,使用上述的聚乙烯纖維紡絲設(shè)備, 該紡絲工藝包括以下步驟設(shè)定紡絲工藝環(huán)境標準溫度范圍;檢測并反饋實際 環(huán)境溫度;如果實際環(huán)境溫度超出標準溫度范圍,對實際環(huán)境溫度進行調(diào)節(jié),否則繼續(xù)檢測并反饋實際環(huán)境溫度。
更佳地,所述環(huán)境標準溫度范圍是標準溫度設(shè)定值± 5"C。
本發(fā)明還提供另外一種聚乙烯纖維紡絲工藝,使用上述的聚乙烯纖維紡絲
設(shè)備,該紡絲工藝包括以下步驟設(shè)定紡絲工藝機頭標準溫度范圍;檢測并反 饋實際機頭溫度;如果實際機頭溫度超出標準溫度范圍,對實際機頭溫度進行 調(diào)節(jié),否則繼續(xù)檢測并反饋實際機頭溫度;所述環(huán)境標準溫度范圍是環(huán)境標準 溫度設(shè)定值土5。C。
本發(fā)明的有益效果是使用組合噴絲板,當需要生產(chǎn)小纖度紡絲時,不需 要限制擠出量就可以繼續(xù)生產(chǎn),充分利用了擠出機螺桿的產(chǎn)能,節(jié)約能源,降 低設(shè)備工時成本和生產(chǎn)成本;大大提高了單機產(chǎn)能,實現(xiàn)了單線產(chǎn)能100-400 喊/年的能力。
本發(fā)明使用多過濾室過濾器,保證大流量時熔體過濾效果。該多過濾室過 濾器與組合噴絲板結(jié)合使用,可通過控制各管路的調(diào)節(jié)閥確定使用過濾室的數(shù) 量,從而改變過濾器的過濾能力;當調(diào)節(jié)計量泵的熔料的供料量時,可以在相 同的過濾精度下調(diào)節(jié)過濾室的使用數(shù)量,而不需要調(diào)節(jié)過濾精度。多過濾室過 濾器還可以提高過濾能力,對計量泵大量供料時,生產(chǎn)不同纖度的纖維而不影 響過濾效果、保證纖維的高質(zhì)量。
圖1是本發(fā)明中的組合噴絲板的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2是圖1的俯視圖3是本發(fā)明中的多過濾室過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖4是本發(fā)明中的PID溫度控制器的構(gòu)造示意圖。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施方式進行具體描述。
本發(fā)明一種高強高模超高分子量聚乙烯纖維紡絲設(shè)備,所述紡絲設(shè)備包括大擠出量螺桿機、設(shè)置于該大擠出量螺桿機的噴嘴處的組合噴絲板10,所述組 合噴絲板包括至少兩個并排聯(lián)接的噴絲板11,每兩個噴絲板11之間設(shè)置一個間 隔板15。每個噴絲板設(shè)置一組噴絲孔12。使用組合噴絲板11,當需要生產(chǎn)小纖度紡絲時,不需要限制擠出量就可以 繼續(xù)生產(chǎn),充分利用了擠出機螺桿的產(chǎn)能,節(jié)約能源,降低設(shè)備工時成本和生產(chǎn)成本;大大提高了單機產(chǎn)能,實現(xiàn)了單線產(chǎn)能100-400噸/年的能力。為保證各個噴絲板出絲均勻性,在管路設(shè)計上采用了特殊結(jié)構(gòu),實現(xiàn)組合 噴絲板壓力穩(wěn)定。本發(fā)明在保持較大計量泵的泵供料量時,可將從組合噴絲板左部、中部、 右部噴出的絲各自獨立起來分成三束絲,生產(chǎn)小纖度的纖維;也可將從噴絲板 左部、中部、右部噴出的絲合起來合成一束絲,生產(chǎn)大纖度的纖維。靈活使用 組合噴絲板,在不降低設(shè)備產(chǎn)能的前提下可以生產(chǎn)出不同規(guī)格的纖維,適應(yīng)規(guī) ?;a(chǎn)。作為上述方案的改進,所述的高強高模超高分子量聚乙烯纖維紡絲設(shè)備還 包括設(shè)置于大擠出量螺桿機與組合噴絲板之間的多過濾室過濾器20,該多過濾 室過濾器包括至少兩個過濾室22,每個過濾室的入口和出口各設(shè)置一個閥門26。螺桿擠出機的熔體流量提高后必須提高過濾器的過濾能力,否則整個生產(chǎn) 周期中過濾器前后壓差上升快,造成紡絲不穩(wěn)定、毛絲斷頭多。本發(fā)明使用多 過濾室過濾器,保證大流量時熔體過濾效果。該多過濾室過濾器與組合噴絲板 結(jié)合使用,可通過控制各管路的調(diào)節(jié)閥確定使用過濾室的數(shù)量,從而改變過濾 器的過濾能力;當調(diào)節(jié)計量泵的熔料的供料量時,可以在相同的過濾精度下調(diào) 節(jié)過濾室的使用數(shù)量,而不需要調(diào)節(jié)過濾精度。多過濾室過濾器還可以在保持 原有過濾精度的同時提高過濾能力,對計量泵大量供料時,生產(chǎn)不同纖度的纖 維而不影響過濾效果、保證纖維的高質(zhì)量。因此,多過濾室過濾器不需改變過 濾室的過濾精度就能滿足不同纖度纖維的生產(chǎn)并保證纖維的高質(zhì)量,得以實現(xiàn) 規(guī)?;a(chǎn)。作為上述方案的改進,所述的高強高模超高分子量聚乙烯纖維紡絲設(shè)備還包括溫度調(diào)節(jié)裝置,該溫度調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置于大擠出量螺桿機的機頭50的溫
度傳感器52、與該溫度傳感器52電性聯(lián)接的控制器55、與該控制器55電性聯(lián) 接的功率調(diào)節(jié)器56、設(shè)置于機頭并對機頭進行溫度調(diào)節(jié)的加熱裝置58,所述功 率調(diào)節(jié)器56與所述加熱裝置58電性聯(lián)接并輸出控制信號給加熱裝置58。
本發(fā)明還提供一種聚乙烯纖維紡絲工藝,使用上述的聚乙烯纖維紡絲i殳備, 該紡絲工藝包括以下步驟設(shè)定紡絲工藝環(huán)境標準溫度范圍;檢測并反饋實際 環(huán)境溫度;如果實際環(huán)境溫度超出標準溫度范圍,對實際環(huán)境溫度進行調(diào)節(jié), 否則繼續(xù)4全測并反饋實際環(huán)境溫度。
作為上述方案的改進,所述環(huán)境標準溫度范圍是標準溫度設(shè)定值± 5°C。
由于工藝的特殊性,外界環(huán)境溫度的波動,將會影響螺桿擠出機各加熱區(qū) 溫度,影響紡絲溫度的控制。恒定的環(huán)境溫度可以減小控溫設(shè)備高控溫精度要 求的壓力,也即提高工藝溫度控制精度從而提升生產(chǎn)穩(wěn)定性、產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量。 本發(fā)明通過對設(shè)備所處環(huán)境采取保溫措施,減輕外界環(huán)境溫度的波動對工藝溫 度主要包括螺桿擠出機各加熱區(qū)溫度的影響,使溫度控制精度在工藝范圍內(nèi)。
本發(fā)明還提供另外一種聚乙烯纖維紡絲工藝,使用上述的聚乙烯纖維紡絲 設(shè)備,該紡絲工藝包括以下步驟設(shè)定紡絲工藝機頭標準溫度范圍;檢測并反 饋實際機頭溫度;如果實際機頭溫度超出標準溫度范圍,對實際機頭溫度進行 調(diào)節(jié),否則繼續(xù)檢測并反饋實際機頭溫度;所述環(huán)境標準溫度范圍是環(huán)境標準 溫度設(shè)定值土5。C。
大擠出量螺桿擠出機各加熱區(qū)溫度和壓力、紡絲保溫溫度、計量泵轉(zhuǎn)速等 參數(shù)的穩(wěn)定可以直接影響產(chǎn)能和產(chǎn)量,以上參數(shù)不穩(wěn)定也會造成紡絲不穩(wěn)定, 影響紡絲的質(zhì)量。本發(fā)明通過PID控制器來控制參數(shù),實現(xiàn)溫度控制精度在工 藝要求的范圍內(nèi)。
加熱控制系統(tǒng)通過溫度傳感器采集信號輸入到PID控制器。當溫度傳感器 所釆集的被測溫度偏離所希望的給定值時,PID控制器根據(jù)測量信號與給定值的 偏差進行對比(P)、積分(1)、微分(D)運算,從而輸出某個適當?shù)目刂菩盘?給功率調(diào)節(jié)器,促使加熱裝置值加熱恢復到給定值,達到PID自動控制。
8以上所揭露的僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,當然不能以此來限定本發(fā)明 之權(quán)利范圍,因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化,仍屬本發(fā)明所涵蓋 的范圍。
權(quán)利要求
1、一種高強高模超高分子量聚乙烯纖維紡絲設(shè)備,其特征在于,所述紡絲設(shè)備包括大擠出量螺桿機、設(shè)置于該大擠出量螺桿機的噴嘴處的組合噴絲板,所述組合噴絲板包括至少兩個并排聯(lián)接的噴絲板,每兩個噴絲板之間設(shè)置一個間隔板。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維紡絲設(shè)備,其特征在于還包括設(shè)置 于大擠出量螺桿機與組合噴絲板之間的多過濾室過濾器,該多過濾室過濾器包 括至少兩個過濾室,每個過濾室的入口和出口各設(shè)置一個閥門。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維紡絲設(shè)備,其特征在于還包括溫度 調(diào)節(jié)裝置,該溫度調(diào)節(jié)裝置包括設(shè)置于大擠出量螺桿機的機頭的溫度傳感器、 與該溫度傳感器電性聯(lián)接的控制器、與該控制器電性聯(lián)接的功率調(diào)節(jié)器、設(shè)置 于機頭并對機頭進行溫度調(diào)節(jié)的加熱裝置,所述功率調(diào)節(jié)器與所述加熱裝置電 性聯(lián)接并輸出控制信號給加熱裝置。
4、 一種高強高模超高分子量聚乙烯纖維紡絲工藝,使用權(quán)利要求1或2或 3所述的聚乙烯纖維紡絲設(shè)備,其特征在于包括以下步驟設(shè)定紡絲工藝環(huán)境標 準溫度范圍;檢測并反饋實際環(huán)境溫度;如果實際環(huán)境溫度超出標準溫度范圍, 對實際環(huán)境溫度進行調(diào)節(jié),否則繼續(xù)檢測并反饋實際環(huán)境溫度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯纖維紡絲工藝,其特征在于所述環(huán)境標 準溫度范圍是標準溫度設(shè)定值± 5 。C 。
6、 一種聚乙烯纖維紡絲工藝,使用權(quán)利要求3所述的聚乙烯纖維紡絲設(shè)備, 其特征在于包括以下步驟設(shè)定紡絲工藝機頭標準溫度范圍;檢測并反饋實際 機頭溫度;如果實際機頭溫度超出標準溫度范圍,對實際機頭溫度進行調(diào)節(jié),否則繼續(xù)檢測并反饋實際機頭溫度;所述環(huán)境標準溫度范圍是環(huán)境標準溫度設(shè) 定值土5。C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高強高模超高分子量聚乙烯纖維紡絲設(shè)備及其紡絲工藝,所述紡絲設(shè)備包括大擠出量螺桿機、設(shè)置于該大擠出量螺桿機的噴嘴處的組合噴絲板,所述組合噴絲板包括至少兩個并排聯(lián)接的噴絲板,每兩個噴絲板之間設(shè)置一個間隔板。本發(fā)明使用組合噴絲板,當需要生產(chǎn)小纖度紡絲時,不需要限制擠出量就可以繼續(xù)生產(chǎn),充分利用了擠出機螺桿的產(chǎn)能,節(jié)約能源,降低設(shè)備工時成本和生產(chǎn)成本;大大提高了單機產(chǎn)能。
文檔編號D01D4/00GK101575747SQ20091003749
公開日2009年11月11日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者李夑平 申請人:廣東信達化纖有限公司