一种聚丙烯腈纤维湿法纺丝喷丝分配板的制作方法

本实用新型涉及一种聚丙烯腈纤维湿法纺丝喷丝分配板。

背景技术：

碳纤维具有高比强度、高比模量、耐热、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等特性，是一种高性能纤维材料，已经广泛应用于航空航天、国防建设、体育休闲用品、医疗器械和建筑行业。碳纤维可分为聚丙烯腈基、沥青基、粘胶基碳纤维，其中聚丙烯腈基碳纤维用途最广、用量最大、发展最为迅速，在碳纤维生产中占有绝对优势。

聚丙烯腈基碳纤维由聚丙烯腈纤维经过预氧化、炭化过程制得。高品质的聚丙烯腈纤维是工业生产高性能聚丙烯腈基碳纤维的基础。目前，国内较为主流的是以湿法纺丝制备聚丙烯腈纤维，高粘度的聚丙烯腈的二甲基亚砜溶液（聚合液）依次经多级凝固浴成型、水洗、热水牵伸、上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、松弛热定型工艺制备得到聚丙烯腈纤维。

聚丙烯腈基碳纤维制备用聚合液具有高粘度、高分子量、高固含量等特点。高粘度的聚合液若不经分配板均匀分配、混合，直接由喷丝板喷出，容易引起喷丝板各处喷丝孔喷丝不均，丝束粗细不一（结节丝）、甚至断丝、飘丝，丝束毛丝量增加，丝束品质降低，不利于制备高品质的聚丙烯腈基碳纤维。

聚丙烯腈纤维湿法纺丝喷丝过程是纺丝工艺的关键过程，关系到长纤维在纺丝过程中质量好坏，目前，随着聚丙烯腈纤维湿法纺丝技术的进步，湿法纺丝速度不断提升，喷丝速度不断提升，喷丝压力不断提升。聚丙烯腈纤维湿法纺丝喷丝板采用钽材质、高耐压球形板，喷丝板上喷丝孔呈环形、扇形分布，为了实现聚合液在喷丝板上均匀分布，同时保证喷丝前聚合液温度场、压力场均匀稳定，一般采用多块分配板（两块或以上，不同分配板，分配孔径不同），实现多次分配。多块分配板搭配使用虽能实现聚合液均匀分配，但是生产过程中组装工序繁琐（分配板间需要有“O”型橡胶圈、聚四氟垫片，组装顺序要求严格），影响生产效率，尤其是多纺位纺丝时，纺位较多，组装工作量大，耗时长，生产效率低；多块分配板搭配使用，组装难度大，组装过程中稍有安装偏差，易引起聚合液分布不均、易产生死角、压力不够等问题，影响纺丝状态。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种安装、拆卸操作方便，分配均匀的聚丙烯腈纤维湿法纺丝喷丝分配板。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种聚丙烯腈纤维湿法纺丝喷丝分配板，它包括上板面、分配孔、下板面和圆柱圆周面，圆柱圆周面的顶端是上板面，底端是下板面，在上板面和下板面有相通的分配孔，上板面为弧形，下板面为平面，分配孔与下板面垂直，所有分配孔孔径一致。

如上所述的分配孔直径D：2-6mm；分配孔密度：0.9-2.5个/cm²；

如上所述上板面的弧面半径R：50-200mm；弧面深度H：4-15mm。

本实用新型适用于聚丙烯腈纤维湿法纺丝用聚合液的粘度范围：50-120Pa·s。适合应用于1K-48K聚丙烯腈纤维湿法纺丝生产线，尤其适合应用于大丝束（12K-48K）聚丙烯腈纤维湿法纺丝生产线。术语“12K”为每束纤维中含有12000根单纤维。

一般来讲，聚合液粘度越高，分配孔直径D取值越小、分配孔孔密度取值越大、弧面半径R取值越大、弧面深度H取值越大。

本实用新型专利的积极效果：

1、本装置分配效果好，较好实现了聚丙烯腈纤维湿法纺丝过程中，聚合液喷丝前料液分配、混合，有效避免了喷丝不均、丝束粗细不一（结节丝）、甚至断丝、飘丝等缺点，降低了丝束毛丝量，提升丝束品质，有利于制备高品质的聚丙烯腈基碳纤维。使用该分配板后，丝束毛丝量降低0.5%；

2、本装置结构紧凑、操作简单，实际使用过程中，仅需单块分配板即可实现聚合液有效分配、混合，相比多块（两块或以上）分配板搭配使用，安装、拆卸更为便捷、省时省力，多纺位纺丝时，可显著提升生产效率。

3、本装置适应性广、推广价值高。

附图说明

图1：本实用新型的立体结构示意图。

图2：本实用新型分配板上分配孔分布示意图。

图3：本实用新型侧视图。

如图所示，1是上板面，2是分配孔，3是下板面，4是圆柱圆周面，D是分配孔直径，R是弧面半径、H是弧面深度。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例1

一种聚丙烯腈纤维湿法纺丝喷丝分配板，它包括上板面1、分配孔2、下板面3和圆柱圆周面4，圆柱圆周面4的顶端是上板面1，底端是下板面3，在上板面1和下板面3有相通的分配孔2，上板面1为弧形，下板面3为平面，分配孔2与下板面3垂直，所有分配孔2孔径一致。

纺12K纤维，24纺位，纺丝速度80m/min，聚合液粘度100 Pa·s，分配孔直径D为3mm、分配孔密度为1.97个/cm²、弧面半径R为90mm、弧面深度H为9mm。

聚合液粘度100 Pa·s，纺丝速度80m/min，喷丝板喷丝压力1.2MPa。聚合液在压力作用下，首先经分配板分配孔均匀分配，而后进入分配板弧形面与球形喷丝板所形成的椭球形空间，充分混合，实现聚合液温度及压力均匀分布，从而喷丝状态稳定，有效避免了喷丝不均，丝束粗细不一（结节丝）、甚至断丝、飘丝等缺点，降低了丝束毛丝量，提升丝束品质，有利于制备高品质的聚丙烯腈基碳纤维。

纺12K纤维，24纺位，每个纺位均使用单块本专利分配板，相比多块（两块或以上）分配板搭配使用，安装、拆卸省时40%；相比多块（两块或以上）分配板搭配使用，长期数据统计显示，丝束毛丝量降低0.5%。

实施例2

纺3K纤维，24纺位，纺丝速度120m/min，聚合液粘度80 Pa·s，分配孔直径D为5.5mm、分配孔密度为1.3个/cm²、弧面半径R为50mm、弧面深度H为4mm。其余同实施例1。

实施例3

纺24K纤维，12纺位，纺丝速度70m/min，聚合液粘度110 Pa·s，分配孔直径D为2mm、分配孔密度为2.4个/cm²、弧面半径R为200mm、弧面深度H为15mm。其余同实施例1。