一种超高分子量聚乙烯纤维用牵伸热箱装置制造方法
【专利摘要】本发明属于纺织材料设备【技术领域】，公开了一种超高分子量聚乙烯纤维用牵伸热箱装置，它包括由上箱体和下箱体组成的箱体，箱体内设内表面覆盖多孔芯材结构的牵伸室和循环风道；牵伸室的一端为丝束入口和进风口，另一端为丝束出口和出风口；风道内设置有风机、散热片加热管和高效送风口；在箱体的一侧设有可以开启的箱体侧门3-6个，在上箱体和下箱体以及箱体侧门内设隔热材料层。本发明的结构可以提高热效率，保证丝束在温度均匀、无扰动的条件下进行牵伸，提高纤维纤度的均匀性，有效减少毛丝和断头的产生从而提高了成品纤维的品质和成品率。
【专利说明】一种超高分子量聚乙烯纤维用牵伸热箱装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纺丝行业用的牵伸热箱，尤其是应用在超高分子量聚乙烯纤维的生产中。
【背景技术】
[0002]超高分子量聚乙烯纤维是一类具有高度取向伸直链结构的纤维，是支撑世界高新技术产业的重要新材料之一，与碳纤维、芳纶并称为三大高科技纤维。因其具有强度高、模量高、质量轻、耐光强、耐磨度高、能量吸收性能和阻尼性能优越等特点，在高级轻质复合材料中显示出极大的优势，主要用途是取代钢铁、合金，在航天航空领域、军事领域有着不可替代的作用，是涉及到国家安全的敏感材料。可广泛应用于军事装备、航天航海、安全防护、特种建筑、渔业、造船业等领域，具有非常良好的市场前景。
[0003]目前超高分子量聚乙烯纤维工业化生产多是采用凝胶纺丝-超拉伸技术。凝胶纺丝使溶液中的大分子处于低缠结状态，纺丝成型后通过骤冷使纺丝细流中的大分子基本上保持这种低缠结状态，但因其结构尚不稳定，从超分子结构上讲，大分子序态较低，必须经过后续加工使其二次成型，提高纤维的物理一机械性能。而只有经高倍热拉伸，聚乙烯大分子才能沿拉伸方向舒展和伸直，大分子取向和结晶程度提高，使大分子链由原来的折叠链向伸直链结构转变从而赋予纤维十分优异的力学性能。高倍热拉伸的主要工序就是牵伸工序。牵伸过程中，首先使呈现大片晶的聚集体分解为稍有取向的片晶堆积，随后片晶沿着拉伸方向旋转和解缠，最终导致伸直链结晶的微纤结构形成。牵伸过程中的拉伸可以使分子链链段取向，牵伸热箱提供的高温可以使分子链发生取向，最终提高纤维的结晶度和取向度，提高纤维的性能。
[0004]在现有技术中，超高分子量聚乙烯纤维的拉伸为热拉伸，初生纤维处于空气包围之中，纤维被加热主要是在牵伸热箱中依靠空气介质和加热器之间的热量传递来实现。目前牵伸热箱主要采用热风循环系统为纤维提供热能，牵伸热箱腔室均为普通传热的金属材料，因循环风与牵伸室发生作用后风向会发生改变，造成风场紊乱。循环风经过牵伸室对纤维加热的过程中因为循环风会对原丝和牵伸腔室发生作用并传递热量，会使原丝在腔室内发生振动并出现温度不均衡现象而产生毛丝、断头和丝的品质不稳定现象。加热结构为普通箱式结构电加热器，气体容易在箱体的死角处形成气体滞留区，严重影响加热效率，浪费热能耗。风道内会因热胀冷缩而引起管道变形甚至泄露，同时循环风因未经过净化处理在对丝束进行加热时所携带的杂质会对设备和丝束的成型、外观造成影响。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的问题是提供一种用于超高分子量聚乙烯纤维牵引定型用的牵伸热箱装置，其热效率高，温度分布均匀，循环风洁净、对丝束扰动小且分布均衡、能有效防止由于热胀冷缩而引起的管道变形甚至泄露，保证纤维丝束在均匀恒定洁净的温度下牵伸，从而提高了成品纤维的性能、成品率和稳定性，减少了工人的劳动强度以及因处理热箱内毛丝断头而频繁开热箱而造成的热量损失和不均匀。
[0006]本发明的技术解决方案:
一种超高分子量聚乙烯纤维用牵伸热箱装置，其特征在于:它包括由上箱体和下箱体组成的箱体，箱体内设内表面覆盖多孔材料结构的牵伸室和循环风道；牵伸室的一端为丝束入口和进风口，另一端为丝束出口和出风口 ；循环风道内设置有风机、膨胀节、圆筒高效加热装置和高效送风口 ；箱体的一侧设有可以开启的箱体侧门若干个，上箱体和下箱体以及箱体侧门内设隔热材料层。
[0007]上述循环风道内采用新型圆筒高效加热装置。
[0008]上述多孔材料为二维蜂窝多孔金属材料，其材质为青铜、镍、合金、不锈钢、钛、铝等金属；其微结构可以为正三角形蜂窝、正四边形蜂窝、正六边形蜂窝、由正六边形蜂窝和正三角形蜂窝所组成的组合蜂窝Kagome结构等,优选正六边形蜂窝、Kagome蜂窝微结构。
[0009]上述高效送风口采用具有稳压、分流、过滤一体的结构。
[0010]上述循环风道内采用可以有效防止由于热胀冷缩而引起的管道变形甚至泄露膨胀节。
[0011]本发明的技术优点为:
1.本发明采用新型圆筒高效加热装置，采用圆筒形的新式加热装置，没有方形的死角，气体流通顺畅，具有升温快、发热均匀、散热性能好、热效率高、使用寿命长等优点，使循环风加热的稳定性大幅度提高。加热采用整体加热器，直接插入圆筒，两端用法兰固定。容易安装和拆卸，方便维修和更换。
[0012]2.本发明牵伸腔室内表面覆盖多孔芯材，循环风通过多孔材料时，可均匀分配风量，可使部分循环风由紊流转变为层流，，从而使经过丝束的循环风分配均匀，不会因风向紊乱而使丝束发生振动从而产生毛丝和断头，影响丝的品质，，减少工人劳动强度以及因处理热箱内毛丝断头而频繁开启热箱而造成的热量损失和不均匀。同时由于多孔材料长期在循环风作用下，温度达到指定温度并恒温，使牵伸热箱温度均匀，丝束在均匀稳定的温度下牵伸，可以保证生产出高品质的纤维。
[0013]3.本发明采用具有稳压、分流、风量调节、过滤为一体的高效送风口，结构简单，且可有效过滤循环风所携带杂质，提高纤维品质。
[0014]4.本发明在风道上加了一个膨胀节，这样可以有效防止由于热胀冷缩而引起的
管道变形甚至泄露。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例牵伸热箱的结构示意图。
[0016]图中，I一上箱体、2—下箱体3—多孔材料4一牵伸室、5—箱体侧门、6—丝束入口、7—丝束出口、8—膨胀节、9—进风口、10—出风口、11—循环风道、12—风机、13—圆筒高效加热装置、14一高效送风口。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。实施例
[0018]本实施例所述的超高分子量聚乙烯纤维用牵伸热箱装置，如附图1所示，其箱体由上箱体I和下箱体2组成，箱体内设牵伸室4和循环风道11 ;牵伸室4的一端为丝束入口 6和进风口 9，另一端为丝束出口 7和出风口 10 ;循环风道11内设置有风机12、膨胀节
8、新型圆筒高效加热装置13和高效送风口 14 ；在箱体的一侧设有可以开启的箱体侧门5若干个，在上箱体I和下箱体2以及箱体侧门5内设隔热材料层。
[0019]上述牵伸室4内表面由多孔金属材料组成，该多孔材料3为二维蜂窝状多孔材料，其微结构可以为正三角形、正四边形、正六边形、Kagome网格结构(由正六边形蜂窝和正三角形蜂窝所组成的组合蜂窝)等，优选正六边形、Kagome微结构。由于多孔材料内部具有大量的孔隙使多孔金属材料具有诸多优异的特性，比表面积大、能量吸收性好、换热散热能力高、吸声性好、渗透性优、耐高温。可用于控制气体的流速和流动，可以使紊流转变为层流，有利于三维复杂流动，克服边界层的不利影响。牵伸室4内表面采用多孔材料3，可以克服循环风直接与牵伸腔室作用而产生折射使风向不定的问题，使紊乱的循环风变为层流流动；循环风进入牵伸腔室时，通过多孔材料的作用均匀的分布于整个纤维丝束表面，保证丝束在牵伸腔室内不发生抖动；同时由于多孔材料长期在循环风作用下，温度达到指定温度并恒温，使牵伸热箱温度均匀，丝束在均匀稳定的温度下牵伸，可以保证生产出高品质的纤维。
[0020]上述新型圆筒高效加热装置13位于循环风道11内，风机12与高效送风口 14之间，从风机12出来的循环风经过没有方形的死角的圆筒形的新式加热器，气体流通顺畅，加热效率高、加热均匀。加热采用整体加热器，直接插入圆筒，两端用法兰固定。容易安装和拆卸，方便维修和更换。
[0021]上述箱体侧门5，位于下箱体2上端，侧门个数约为3-6个。侧门门板隔热材料制成，并设置可更换高温硅胶密封圈。侧门便于牵伸时丝束通过牵伸热箱以及丝束发生断裂时人工接丝用，因该侧门逐个相邻，当开启时为逐个开启，减少了开启瞬间对外的热量损失。
[0022]上述高效送风口 14位于循环风道11内，循环风进口处，该高效送风口内置静压箱、散流板、风量调节阀、保温层和高效过滤器，该高效送风口 14集稳压、分流、过滤保温为一体，并可根据所需风量选择合适的送风口。循环风经过高效送风口平稳、均匀送出，并有效滤过杂质，防止了杂质对设备的损害以及对丝束成型和外观的影响。
[0023]上述循环风道11内的膨胀节8，可以有效防止由于热胀冷缩而引起的管道变形甚至泄露。
【权利要求】
1.一种超高分子量聚乙烯纤维用牵伸热箱装置，其特征在于:它包括由上箱体和下箱体组成的箱体，箱体内设内表面覆盖多孔材料结构的牵伸室和循环风道；牵伸室的一端为丝束入口和进风口，另一端为丝束出口和出风口 ；循环风道内设置有风机、膨胀节、圆筒高效加热装置和高效送风口 ；箱体的一侧设有可以开启的箱体侧门若干个，上箱体和下箱体以及箱体侧门内设隔热材料层。
2.根据权利要求1所述的牵伸热箱装置，其特征在于圆筒高效加热装置采用整体加热器，直接插入圆筒，两端用法兰固定。
3.根据权利要求1所述的牵伸热箱装置，其特征在于多孔材料结构为二维蜂窝多孔金属材料结构，其微结构为正三角形蜂窝、正四边形蜂窝、正六边形蜂窝、由正六边形蜂窝或正三角形蜂窝所组成的组合蜂窝Kagome结构。
4.根据权利要求3所述的牵伸热箱装置，其特征在于多孔材料微结构为正六边形蜂窝、Kagome蜂窝微结构。
5.根据权利要求1所述的牵伸热箱装置，其特征在于高效送风口采用具有稳压、分流、风量调节、过滤为一体的结构。
【文档编号】D01D5/12GK103510168SQ201210206604
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月21日 优先权日:2012年6月21日
【发明者】马敏, 王正兵, 祁立超, 孔凡敏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 南化集团研究院