一种采用闪蒸法的纺丝设备的制作方法

本实用新型属于纺织加工领域，特别涉及一种采用闪蒸法的纺丝设备。

背景技术：

在化学纤维的生产时，多数采用熔融纺丝法生产，其次为湿法纺丝生产，只有少量的采用了干法或其他非常规纺丝方法生产。熔融纺丝是将聚合物加热成熔体状态，再由螺杆挤出后在空气中冷却，固化成纤维，目前熔融纺丝法的纺丝速度一般为1000～2000m/min，采用特殊工艺后，纺丝速度可提升至4000m/min。湿法纺丝是将聚合物用溶剂溶解成液体状态，再用螺杆挤出在固化液中，溶剂与固化液中和，溶质被析出成纤维。湿法纺丝的特点是工艺流程复杂，投资大、纺丝速度低，生产成本较高，目前湿法纺丝的速度大概控制在100m/min左右。干法纺丝是将聚合物用溶剂溶解成液体状态，再用螺杆挤出后溶剂在空气中蒸发，溶质就固化成纤维，干法纺丝的速度一般只能控制在1500m/min以内，但是目前干法纺丝的投资比较大，速度慢，生产成本高，污染环境，且目前用于干纺丝生产的合成纤维较少。

闪蒸法喷丝成网技术是通过在高温高压的环境下将聚合物与溶剂混合成溶液从喷丝孔喷射到常温常压的环境中，溶剂在高温高压下的液相到常温常压的环境时会迅速蒸发，剩下聚合物通过喷丝孔的挤压、牵伸、散射，就形成了一条含有很多超细纤维的纤维丝束，其喷丝孔喷出丝束的速度达到了15000m/min以上，达到超高速纺丝。

由于溶剂在高压状态下可以溶解多种聚合物，因此，采用闪蒸法的纺丝工艺，增加可纺纤维的种类、提升纺丝速度。当纺丝速度超过6000m/min后，对卷绕机的要求将大大提高。若在喷丝后直接将纤维丝束通过导丝盘引出，对后续的导丝盘及卷绕设备要求也会同样提高，现有的纺丝设备在超高速喷丝时难以维持纺丝系统稳定运行，导致纤维丝束难以收集，纤维丝束的还需要进行后续处理才能使用的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供了一种采用闪蒸法的纺丝设备。

一种采用闪蒸法的纺丝设备，包括加料系统和反应釜，所述加料系统与反应釜相连通，所述反应釜远离加料系统的一侧设置有加工箱，所述加工箱内设置有喷丝系统，所述加工箱的侧边设置有导丝系统，所述导丝系统远离加工箱的一侧设置有收丝系统；

所述喷丝系统包括固定在加工箱内的减压室、往复摆动在减压室侧边的摆丝杆和持续运动在摆丝杆下方的集丝帘，所述减压室与反应釜相连通，所述减压室上设置有用于喷射出纤维丝束的喷丝孔，所述摆丝杆用于不断改变所述纤维丝束的运动方向，所述集丝帘用于收集脱离所述摆丝杆的纤维丝束；

所述纤维丝束脱离所述摆丝杆后下落至集丝帘上形成纤维网，所述纤维网经过所述导丝系统引出纤维丝束，引出的所述纤维丝束通过收丝系统进行收集。

进一步地，所述集丝帘的运动方向垂直于脱离所述摆丝杆的所述纤维丝束下落方向。

进一步地，所述加料系统包括溶剂添加装置、固料添加装置和惰性气体加压装置，所述溶剂添加装置设置在反应釜的侧边，所述固料添加装置和惰性气体加压装置设置在反应釜的顶部，所述溶剂添加装置、固料添加装置和惰性气体加压装置分别与反应釜相连通。

进一步地，所述反应釜为密封结构，所述反应釜的内部设置有加热棒和搅拌装置。

进一步地，所述导丝系统包括收卷装置、退卷装置、第一导丝装置和上油装置，所述纤维网经过收卷装置收卷和退卷装置退卷后引出所述纤维丝束输出，输出后的所述纤维丝束依次贯穿第一导丝装置和上油装置。

进一步地，所述收丝系统包括导丝盘、第二导丝装置和高速卷绕机，脱离所述导丝系统的所述纤维丝束依次绕过所述导丝盘、贯穿所述第二导丝装置后绕卷在所述高速卷绕机上。

进一步地，所述加工箱靠近所述反应釜的一侧设置有溶剂回收系统。

本实用新型的纺丝设备和利用闪蒸技术实现喷出的纤维丝束具有高结晶度和高取向性的纤维丝束，无需经历拉伸和变形工艺，纤维丝束卷绕后可直接供后续织造工序使用。通过集丝帘收集高速喷出的纤维丝束，为后续将纤维丝束的导出和卷绕收集提供一个缓冲的过程，有效降低了对卷绕机的要求，保证了纺丝过程快速稳定。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例中的纺丝设备结构图；

图2示出了本发明实施例中反应釜的内部结构图；

图3示出了本发明实施例中摆丝杆和摆动机构的组合结构图；

图4示出了本发明实施例中集丝帘的侧视图。

附图说明：1、加料系统；101、溶剂添加装置；102、固料添加装置；103、惰性气体加压装置；104、进液管；105、加料管；106、输气管；107、电磁阀；2、反应釜；201、加热棒；202、搅拌装置；203、温度感应装置；204、气压检测装置；205、出液管；206、控制阀；3、溶剂回收系统；301、溶剂回收装置；302、回气管；303、回收泵；304、回流管；305、输送泵；4、加工箱；401、导出孔；5、喷丝系统；501、减压室；502、摆丝杆；5021、缓冲块；503、摆动机构；5031、线性电机；5032、推杆；5033、铰接块；504、集丝帘；505、传动机构；5051、传动辊；506、抽吸装置；6、导丝系统；601、收卷装置；602、退卷装置；603、第一导丝装置；604、上油装置；7、收丝系统；701、导丝盘；7011、第一导丝盘；7012、第二导丝盘；702、第二导丝装置；703、高速卷绕机；8、纤维丝束；9、纤维网；10、单根纤维。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种采用闪蒸法的纺丝设备，如图1所示，包括加料系统1、反应釜2、溶剂回收系统3、喷丝系统5、导丝系统6和收丝系统7。

加料系统1包括溶剂添加装置101、固料添加装置102和惰性气体加压装置103。

溶剂添加装置101设置在反应釜2的上侧部，溶剂添加装置101与反应釜2通过进液管104相连通，溶剂添加装置101用于向反应釜2中添加溶剂。

固料添加装置102设置在反应釜2的上方，且靠近溶剂添加装置101的一侧设置，固料添加装置102与反应釜2通过加料管105相连通，用于向反应釜2中添加用于纺丝的聚合物树脂颗粒。

惰性气体加压装置103设置在反应釜2的上方，且设置在固料添加装置102远离溶剂添加装置101的一侧，惰性气体加压装置103与反应釜2通过输气管106相连通。

进液管104、加料管105和输气管106上均设置有电磁阀107，确保能够实时控制溶剂、固料和惰性气体的通入量。

反应釜2为密封结构，反应釜2的内部设置有加热棒201、搅拌装置202、温度感应装置203和气压检测装置204。示例性的，反应釜2的内部结构图如图2所示，加热棒201固定在反应釜2的内壁上，搅拌装置202转动设置在反应釜2的内顶壁中心，温度感应装置203和气压检测装置204设置在反应釜2的侧壁上。

使用加热棒201对加入反应釜2中的溶剂进行加热，维持反应釜2恒定的温度，通过温度感应装置203实时观测反应釜2内部温度；气压检测装置204能够实时监控反应釜2内气压，便于控制惰性气体加压装置103随时加压，维持反应釜2内部高压环境；搅拌装置202在反应釜2内持续搅拌可将加入固体聚合物树脂颗粒与溶剂在高温高压的环境中充分混匀，得到浓度均匀的混合液。

反应釜2的底端连通有出液管205，反应釜2远离溶剂添加装置101的一侧设置有加工箱4，出液管205上设置有控制阀206，用于控制反应釜2内混合液的流出。喷丝系统5位于加工箱4内部，喷丝系统5包括减压室501、摆丝杆502和集丝帘504。

减压室501固定在加工箱4靠近反应釜2一侧的内侧壁上，出液管205远离反应釜2的一端固定贯穿加工箱4的侧壁与减压室501相连通，减压室501远离出液管205的一端直径逐渐减小形成用于连通外部的喷丝孔，喷丝孔内喷射出纤维丝束8。反应釜2内高温高压的混合液通过出液管205进入减压室501中，由于减压室501的压力小于反应釜2内压力，但仍远高于大气压力，混合液进入减压室501后，溶剂由于压力降低，不能很好的溶解聚合物，在减压室501内形成两相分离。混合溶液形成富溶剂和富溶质相的液态混合物，液态混合物经过喷丝孔的挤压形成细流喷出后与外界接触，溶剂由于压力的急剧下降而迅速气化，在高压喷射及溶剂气化的牵伸作用下，溶质在固化前被高速牵伸，形成具有较高的结晶度和高取向性的液态纤维。

摆丝杆502贯穿加工箱4的顶壁延伸至加工箱4内部，摆丝杆502转动在加工箱4的顶部，加工箱4的顶端固定有推动摆丝杆502往复运动的摆动机构503，示例性的，摆动机构503如图3所示，包括线性电机5031、推杆5032和铰接块5033，线性电机5031固定在加工箱4的顶端，推杆5032的一端与线性电机5031相连接，推杆5032的另一端与铰接块5033相连接，铰接块5033远离推杆5032的一端铰接在摆丝杆502的顶部，实现摆丝杆502能够沿着加工箱4长度方向进行摆动。

摆丝杆502的底端固定有缓冲块5021，缓冲块5021为上端面直径较大、下端面直径较小的台体结构，且缓冲块5021的上端面高度高于喷丝孔的高度，缓冲块5021的下端面高度低于喷丝孔的高度，确保喷丝孔喷出的液态混合物会被缓冲块5021的阻挡从而改变液态混合物运动方向。缓冲块5021的侧面为不规则的弧形面，示例性的，在缓冲块的侧面开设有多条V型凹槽，且V型凹槽的夹角为45°，V型凹槽能够有效缓冲液体对摆丝杆502的冲击力，并且将与摆丝杆502接触后分散的液态混合物重新聚集，形成纤维丝束8下落，同时也增加了液态混合物与外界接触的时间确保溶剂气化更多。

集丝帘504设置在摆丝杆502的下方，集丝帘504的宽度大于摆丝杆502下端摆动的直线距离。集丝帘504设置为类似传送带结构，集丝帘504的一端设置位于加工箱4内部，且集丝帘504的另一端位于加工箱4内部，加工箱4的内部固定有推动集丝帘504持续运动的传动机构505，示例性的，传动机构505如图4所示，传动机构505包括设置在集丝帘504两端的传动辊5051，集丝帘504套设在两个传动辊5051上形成紧绷的环状，其中一个传动辊5051与伺服电机相连接，实现在伺服电机的带动下，其中一个传动辊5051转动后通过集丝帘504能够带动另一个传动辊5051转动，进而实现集丝帘504能够持续往复运动。并且实现了集丝帘504的运动方向与纤维丝束8下落的方向垂直，确保纤维丝束8在下降时，能够与集丝帘504不断接触，避免由集丝帘504的外部直接漏出。纤维丝束8与前后运动的集丝帘504接触后，会铺置于集丝帘504上，呈现类似于网带状的纤维网9。

集丝帘504与摆丝杆502之间的垂直距离是摆丝杆502与喷丝孔之间水平距离的3-5倍，实现混合物离开摆丝杆502后有充足的时间下落，由于溶剂气化会吸收大量的热量，而聚合物溶质在固化过程中会释放热量，两者相互抵消，导致聚合物迅速固化，在到达集丝帘504之前，聚合物溶质已固化成一根纤维丝束8，因此铺叠在集丝帘504上的纤维丝束8之间是相互独立的，纤维丝束8之间并不会产生粘结，而且由于喷丝过程是连续不间断的，因此铺叠在集丝帘504上的纤维网9是由一根连续的纤维丝束8够成，因此纤维丝束8能够从纤维网9以单根纤维丝束8的状态再度被引出来，此时的纤维丝束8具有断裂强力高，断裂伸长率较低的特点。

如图4所示，集丝帘504远离纤维丝束8的一侧设置有抽吸装置5052，抽吸装置5052固定在加工箱4的内部，且抽吸装置5052的抽吸管设置在集丝帘504中间，且靠近纤维丝束8下落处。抽吸装置5052用于将铺叠在集丝帘504上的纤维丝束8吸附固定在集丝帘504上，保证高速铺叠的纤维丝束8不会四处逃窜，能够相对整齐地铺叠在集丝帘504上，也利于后续的纤维丝束8导出，同时抽吸作用能让纤维网9变的密实，有利于后续的收卷和退卷。

溶剂回收系统3设置在加工箱4靠近反应釜2的一侧，溶剂回收系统3包括溶剂回收装置301、回收泵303和输送泵305。

溶剂回收装置301通过回气管302与加工箱4的侧壁相连通，回气管302与加工箱4相连通的一端设置在减压室501的下方，回收泵303设置在回流管304的中部，确保气化后的溶剂和重新液化后积累在加工箱中的溶剂均能够通过回收泵303重新收集到回收装置301中。溶剂回收装置301内设置有冷凝循环水，将气化后的溶剂在溶剂回收中液化。溶剂回收装置301的顶端通过回流管304与溶剂添加装置101相连通，输送泵305设置在回流管304上。通过设置溶剂回收装置301能够将气化后的溶剂脱离加工箱4，冷凝成液态再回流输送至溶剂添加装置101中重复使用，降低纺丝成本。

集丝帘504远离加工箱4的一侧设有导丝系统6，导丝系统6包括收卷装置601、退卷装置602、第一导丝装置603和上油装置604。

收卷装置601在集丝帘504远离加工箱4的一侧，收卷装置601的长度与集丝帘504的长度相同，确保收卷装置601能够完全接住由集丝帘504导出的纤维网9，实现纤维网9在收卷装置601上收集成卷。

退卷装置602设置在收卷装置601远离加工箱4的一侧，收卷装置601与退卷装置602的长度相同、转动方向相反，将成卷的纤维网9撵平展开。纤维网9脱离退卷装置602后会引出单根纤维丝束8。

第一导丝装置603设置在退卷装置602远离收卷装置601的一侧，第一导丝装置603内的导丝通道与退卷装置602的中线位于同一直线上，导丝通道的直径大于单根纤维10的直径小于单根纤维10直径的两倍，实现第一导丝装置603将引出的单根纤维丝束8连续导出，避免纤维丝束8移动过程中发生缠节。

第一导丝装置603远离退卷装置602的一侧设置有上油装置604，引出纤维丝束8穿过第一导丝装置603后与上油装置604相接触，实现纤维丝束8在移动的过程中经过上油装置604，上油装置604会在纤维丝束8的表面涂覆上一层润滑油，减小纤维丝束8在后续加工过程中的摩擦力，避免纤维丝束8表面毛躁。

导丝系统6远离加工箱4的一侧设置有收丝系统7，收丝系统7包括导丝盘701、第二导丝装置702和高速卷绕机703。

导丝盘701设置在上油装置604远离第一导丝装置603的一侧，导丝盘701包括第一导丝盘7011和第二导丝盘7012，第一导丝盘7011位于导丝装置的下方，用于推动涂覆过润滑油的纤维丝束8移动。第一导丝盘7011的底端与第二导丝盘7012的顶端位于同一水平线上，且第一导丝盘7011的直径小于第二导丝盘7012的直径，确保实现纤维丝束8绕过第一导丝盘7011的底端后再由第二导丝盘7012的顶端穿出时受到的牵引力不同，会被进一步牵引拉伸，确保纤维丝束8不会蜷缩。

第二导丝装置702设置在导丝盘701远离上油装置604的一侧，用于限定的脱离导丝盘701的纤维丝束8穿过第二导丝装置702内部的导丝通道，确保纤维丝束8在下落过程中不会晃动。

高速卷绕机703设置在第二导丝装置702远离第二导丝盘7012的一侧，高速卷绕机703上的绕卷滚筒长度大于第二导丝装置702的长度，确保纤维丝束8穿过第二导丝装置702后会被高速卷绕机703快速卷绕在筒管上。高速卷绕机703的绕卷速度设置在6000m/min左右，实现高速卷绕机703既能够稳定高速的运转又能够与喷丝速度相配合快速卷丝。

在本实施例中纺丝设备在喷丝过程中即进行纤维牵伸，通过后续导丝、收丝工序能够快速完成从原料变成纤维，确保卷绕好的纤维丝束8无需再经过牵伸，可直接供织造使用。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。