專利名稱：聚丙烯腈初生纖維的水洗槽及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于ー種纖維水洗裝置，具體說涉及ー種聚丙烯腈初生纖維的水洗槽及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
優(yōu)質(zhì)聚丙烯腈纖維原絲是生產(chǎn)高性能炭纖維的前提。在聚丙烯腈纖維原絲的生產(chǎn)過程中，水洗是ー重要エ序，其主要目的是降低纖維中溶劑的含量。原絲在紡絲過程中的纖維稱為初生纖維。初生纖維中含有一定量的溶剤，原絲中殘留溶劑含量過高，會導(dǎo)致纖維手感粗硬、色澤灰暗、發(fā)粘，干燥和熱定型時纖維容易發(fā)黃，在后期預(yù)氧化處理過程中作為增塑劑，負(fù)面影響較大，顯著降低炭纖維的力學(xué)性能。為保證纖維質(zhì)量和氧化碳化需要，要求水洗后纖維殘余溶劑量極少。水洗エ序所用的水必須是無離子水，保證水洗后纖維中的溶劑量小于0.03wt %。水洗溫度升高，纖維溶脹加劇，有利于絲條溶劑分子向水中擴散，同時也有利于水分子向絲束滲透以達(dá)到洗浄的目的。現(xiàn)有的エ業(yè)生產(chǎn)水洗方式主要是淋洗，絲束與水流相対速度小，無法同時適應(yīng)于大絲束與小絲束，用水量的可調(diào)節(jié)性差，水溫分布不均勻，不利于紡絲速度的提高，水洗效率低，水洗效果差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種水溫分布均勻，同時適應(yīng)于大絲束與小絲束，水洗效率高，效果好，可用于エ業(yè)化生產(chǎn)的聚丙烯腈初生纖維水洗槽及其應(yīng)用。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，水洗槽它是由殼體，進水口，出水ロ，循環(huán)泵，測溫ロ，換熱器和牽伸輥組成，其特征在于殼體為U型槽，循環(huán)泵和換熱器通過管道與殼體的底部相連，殼體的底部中間有排水ロ，殼體的底部一端有進水ロ，殼體的測面有測溫ロ，在殼體的上面開ロ的兩端處安裝有牽伸輥，牽伸輥由大小相同的進絲牽伸輥，中間牽伸輥和出絲牽伸棍組成，進絲牽伸親和出絲牽伸棍的軸心處于同一水平線上，中間牽伸棍的軸心與進絲牽伸輥和出絲牽伸輥的上頂端位于同一水平線上，一端的出絲牽伸輥和另一端的進絲牽伸輥的軸心下面位于殼體U型槽內(nèi)，其它牽伸輥位于殼體U型槽外，在殼體的上部設(shè)有出水口，出水ロ位置與水洗槽液面處于同一水平面上并且與進水口處于殼體的兩端。如上所述水洗槽的長度為4-6米。本發(fā)明水洗槽的應(yīng)用如下
(1)水洗槽的安裝將多個水洗槽以階梯式或疊加式組合方式，相鄰兩個水洗槽通過一個水洗槽的出水口與另ー個水洗槽的進水口彼此連通；
(2)聚丙烯腈初生纖維首先進入第一個水洗槽，依次穿過其他水洗槽，然后從最后一個水洗槽穿出，由牽伸輥帶動絲束運動，將水洗槽內(nèi)的水洗溫度控制在45-75°C，牽伸倍率在O. 9到I. I之間，纖維在水洗裝置內(nèi)的總停留時間為O. 5-2min，控制水流的雷諾數(shù)在2000-5000之間，纖維在水洗裝置中的運行速度為20 — 150米/分鐘；水洗槽的數(shù)量是滿足使水洗后纖維中的ニ甲基亞砜含量小于O. 03wt%，進行自由增減。如上所述以階梯式或疊加式進行組合使用水洗槽的數(shù)量為2-10個。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
I.本發(fā)明是多個水洗槽組合成水洗裝置，分為階梯式和疊加式。水能夠進行整體循環(huán)，可以節(jié)約用水。2.水洗裝置可以根據(jù)紡絲速度和纖維量的大小等自由調(diào)整水洗槽的數(shù)量。 3.組成設(shè)備的每個水洗槽設(shè)有自循環(huán)裝置和排水ロ，可以使水的溫度穩(wěn)定并且均勻分布，同時獲得合適的流動狀態(tài)，提高水洗效率。
4.溫度傳感器和換熱器方便對水溫進行實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)，在保證用水量的前提下，很好的控制水溫。5.可以同時滿足1-12K絲束的水洗要求。6.調(diào)節(jié)自循環(huán)系統(tǒng)，増加水流速度，減低絲束的停留時間，有利于提高紡絲速度。7.通過改變纖維牽伸倍數(shù)，調(diào)節(jié)纖維在水洗過程中的狀態(tài)，有利于減少毛絲，提高水洗效果，使水洗絲中的ニ甲基亞砜含量小于O. 03wt%。


圖I為水洗槽結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為疊加式水洗裝置示意圖。圖3為階梯式水洗裝置示意圖。如圖I所示，I是進絲牽伸輥；2是中間牽伸輥；3是出絲牽伸輥；4是聚丙烯腈纖維原絲；5是測溫ロ ；6是出水口 ；7是水洗槽；8是排水口 ；9是進水口 ； 10是循環(huán)泵；11是換熱器；12 是水洗槽液面；13 是殼體；6-l，6-2，6-3，6-a，6-b，6-c 為出水口 ；7_1，7_2，7_3，7~a, 7~b, 7~c 為水洗槽；9-1,9-2,9-3,9~a, 9~h, 9~c 為進水 ロ。
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行進ー步說明。實施例I
水洗槽7是由殼體13，進水口 9，出水ロ 6，循環(huán)泵10，測溫ロ 5，換熱器11和牽伸輥組成，殼體13為U型槽，循環(huán)泵10和換熱器11通過管道與殼體13的底部相連，殼體13的底部中間有排水ロ 8，殼體13的底部一端有進水口 9，殼體13的側(cè)面有測溫ロ 5，殼體13的上面開ロ的兩端處安裝有牽伸親，牽伸輥由大小相同的進絲牽伸輥1，中間牽伸輥2和出絲牽伸輥3組成，進絲牽伸輥I和出絲牽伸輥3的軸心處于同一水平線上，中間牽伸輥2的軸心與進絲牽伸輥I和出絲牽伸輥3的上頂端位于同一水平線上，一端的出絲牽伸輥3和另ー端的進絲牽伸輥I的軸心下面位于殼體13的U型槽內(nèi)，在殼體13上有出水ロ 6，出水ロ 6位置與水洗槽液面12處于同一水平面上，并且與進水口 9處于殼體13的兩端。將3個水洗槽通過架子在垂直方向依次分布成疊加式水洗裝置，從上到下依次為水洗槽7-1，7-2，7-3。去離子水通過7-1的進水口 9_1進入水洗槽7_1，水洗槽7_1的上部出水ロ 6-1與水洗槽7-2的進水口 9-2相連，水洗槽7-2的上部出水ロ 6_2與水洗槽7_3的進水口 9-3相連，最后通過水洗槽7-3的上部出水ロ 6-3將水排出。聚丙烯腈初生纖維從水洗槽7-3 —端的牽伸輥進入水洗槽7-3內(nèi)的去離子水中，從水洗槽7-3另一端的牽伸輥出來，依次進入水洗槽7-2和7-1，最后從水洗槽7-1出來，初生纖維為12K絲束。
水洗槽7-1中水的溫度最高為75°C，水洗槽7-2中水的溫度為60，水洗槽7_3中水的溫度最低為45。纖維在水洗槽中的牽伸倍率為O. 95，纖維在水洗裝置內(nèi)的總停留時間為O. 5min，控制水流的雷諾數(shù)在2000-3000之間，纖維在水洗裝置中的運行速度為150米/分鐘。經(jīng)過水洗后，得到水洗絲，水洗絲中的ニ甲基亞砜含量為O. 023wt%o纖維運行高度低于液面高度8cm。實施例2
將3個水洗槽依次分布在不同高度的地面上分布成階梯式水洗裝置，從左到右依次為7-a，7-b，7-c。去離子水通過7-c的進水口 9_c進入水洗槽7_c，水洗槽7_c的上部出水ロ
6-c與水洗槽7-b的進水ロ9-b相連，水洗槽7-b的上部出水ロ 6-b與水洗槽7-a的進水ロ9_a相連，最后通過水洗槽7-a的上部出水ロ 6_a將水排出。聚丙烯腈初生纖維從水洗槽
7-a—端的牽伸輥進入水洗槽7-a內(nèi)的去離子水中，從水洗槽7-a另ー端的牽伸輥出來，依 次進入水洗槽7-b和7-c，最后從水洗槽7-c出來，初生纖維為IK絲束。水洗槽7-a中水的溫度最高為70°C，水洗槽7_b中水的溫度為55，水洗槽7_c中水的溫度最低為45。纖維在水洗槽中的牽伸倍率為O. 98，纖維在水洗裝置內(nèi)的總停留時間為2min，控制水流的雷諾數(shù)在3000-5000之間，纖維在水洗裝置中的運行速度為20米/分鐘。經(jīng)過水洗后，得到水洗絲，水洗絲中的ニ甲基亞砜含量為O. 003wt%o纖維運行高度低于液面高度5cm。實施例3
將3個水洗槽依次分布在不同高度的地面上分布成階梯式水洗裝置，從左到右依次為7-a，7-b，7-c。去離子水通過7-c的進水口 9_c進入水洗槽7_c，水洗槽7_c的上部出水ロ
6-c與水洗槽7-b的進水ロ9-b相連，水洗槽7-b的上部出水ロ 6-b與水洗槽7-a的進水ロ9_a相連，最后通過水洗槽7-a的上部出水ロ 6_a將水排出。聚丙烯腈初生纖維從水洗槽
7-a—端的牽伸輥進入水洗槽7-a內(nèi)的去離子水中，從水洗槽7-a另ー端的牽伸輥出來，依次進入水洗槽7-b和7-c，最后從水洗槽7-c出來，初生纖維為6K絲束。水洗槽7-a中水的溫度最高為75°C，水洗槽7_b中水的溫度為55，水洗槽7_c中水的溫度最低為45。纖維在水洗槽中的牽伸倍率為O. 96，纖維在水洗裝置內(nèi)的總停留時間為lmin，控制水流的雷諾數(shù)在3000-5000之間，纖維在水洗裝置中的運行速度為80米/分鐘。經(jīng)過水洗后，得到水洗絲，水洗絲中的ニ甲基亞砜含量為O. 01wt%。纖維運行高度低于液面高度10cm。
權(quán)利要求
1.一種聚丙烯腈初生纖維的水洗槽，它是由殼體(13)，進水口(9)，出水口(6)，循環(huán)泵(10)，測溫口(5)，換熱器(11)和牽伸輥組成，其特征在于殼體(13)為U型槽，循環(huán)泵(10)和換熱器(11)通過管道與殼體(13 )的底部相連，殼體(13 )的底部中間有排水口( 8 )，殼體(13)的底部一端有進水口(9)，殼體(13)的側(cè)面有測溫口(5)，殼體(13)的上面開口的兩端處安裝有牽伸輥，牽伸輥由大小相同的進絲牽伸輥(I )，中間牽伸輥(2 )和出絲牽伸輥(3 )組成，進絲牽伸輥(I)和出絲牽伸輥3的軸心處于同一水平線上，中間牽伸輥2的軸心與進絲牽伸輥I和出絲牽伸輥(3)的上頂端位于同一水平線上，一端的出絲牽伸輥(3)和另一端的進絲牽伸輥(I)的軸心下面位于殼體(13 )的U型槽內(nèi)，在殼體(13 )上有出水口( 6 )，出水口(6)位置與水洗槽液面(12)處于同一水平面上，并且與進水口(9)處于殼體(13)的兩端。
2.如權(quán)利要求I所述的一種聚丙烯腈初生纖維的水洗槽，其特征在于所述水洗槽(7)的長度為4-6米。
3.如權(quán)利要求I或2所述的一種聚丙烯腈初生纖維的水洗槽的應(yīng)用，其特征在于包括如下步驟 (1)水洗槽的安裝將多個水洗槽以階梯式或疊加式組合方式，相鄰兩個水洗槽通過一個水洗槽的出水口與另一個水洗槽的進水口彼此連通； (2)聚丙烯腈初生纖維首先進入第一個水洗槽，依次穿過其他水洗槽，然后從最后一個水洗槽穿出，由牽伸輥帶動絲束運動，將水洗槽內(nèi)的水洗溫度控制在45-75°C，牽伸倍率在0. 9到I. I之間，纖維在水洗裝置內(nèi)的總停留時間為0. 5-2min，控制水流的雷諾數(shù)在2000-5000之間，纖維在水洗裝置中的運行速度為20 — 150米/分鐘；水洗槽的數(shù)量是滿足使水洗后纖維中的二甲基亞砜含量小于0. 03wt%，進行自由增減。
4.如權(quán)利要求3所述的一種聚丙烯腈初生纖維的水洗槽的應(yīng)用，其特征在于所述水洗槽以階梯式或疊加式進行組合使用時的數(shù)量為2-10個。
全文摘要
一種聚丙烯腈初生纖維的水洗槽的殼體(13)為U型槽，循環(huán)泵(10)和換熱器(11)與殼體(13)的底部相連，殼體(13)的底部有排水口(8)和進水口(9)，殼體(13)的側(cè)面有測溫口(5)，殼體(13)的上面安裝有牽伸輥，牽伸輥由大小相同的進絲牽伸輥(1)，中間牽伸輥(2)和出絲牽伸輥(3)組成，在殼體(13)上有出水口(6)，出水口(6)位置與水洗槽液面(12)處于同一水平面上，并且與進水口(9)處于殼體(13)的兩端。本發(fā)明具有水溫分布均勻，同時適應(yīng)于大絲束與小絲束，水洗效率高，效果好的優(yōu)點。
文檔編號D01D10/06GK102677200SQ20121016002
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者呂春祥, 張君翔, 張壽春, 李東升, 李燕生, 蔡文有, 趙振波, 郝俊杰 申請人:中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所