專利名稱：一種芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特種纖維后處理領(lǐng)域，特別涉及一種芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)增強(qiáng)用纖維提出了越來(lái)越高的要求。國(guó)際上對(duì)芳綸的研究以美國(guó)kevlar系列為主要對(duì)象。芳綸纖維由對(duì)苯二胺和對(duì)苯二甲酰氯共縮聚，經(jīng)濕法紡絲而成。濕法紡絲所獲的原絲強(qiáng)度不高，需要進(jìn)一步后處理來(lái)提高強(qiáng)度。經(jīng)后處理的纖維強(qiáng)度可達(dá)3. 4GPa，模量可達(dá)120GPa。因而，后處理的工藝條件和設(shè)備對(duì)獲得高強(qiáng)度芳綸纖維至關(guān)重要。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)芳綸原絲束后處理工藝是間歇式真空熱處理。間歇式真空熱處理是將紡絲工序收卷的絲筒放入多工位熱處理釜中，于真空條件下,升溫至300°C _800°C熱處理30分鐘以上，降溫充氮，開釜取得成品絲筒。該方法具有處理能力大的優(yōu)點(diǎn)，但是由于該工藝生產(chǎn)過程不連續(xù)，芳綸原絲筒上纏繞的原絲束在熱處理釜中的受熱均勻性難以保證，影響了纖維的成品率，其成品率僅為70-80%。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中芳綸長(zhǎng)絲熱處理所存在的纖維結(jié)晶度較高、纖維結(jié)晶取向度較差導(dǎo)致纖維強(qiáng)度難以進(jìn)一步提高的不足，提供一種改進(jìn)的芳綸長(zhǎng)絲熱處理方法，該方法可獲得強(qiáng)度、彈性模量更高的纖維。該發(fā)明還提供了一種可以同時(shí)處理多束纖維，效率更高的芳綸纖維后熱處理方法。本發(fā)明的另一目的是提供對(duì)多束芳綸長(zhǎng)絲進(jìn)行熱處理的裝置。本發(fā)明的芳綸長(zhǎng)絲后處理方法可以獲得質(zhì)量穩(wěn)定的芳綸纖維，并且可以同時(shí)對(duì)多束絲束進(jìn)行后處理。本發(fā)明的一種芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置，所述裝置包括依次排列的第一張力輥、隧道爐、第二張力輥、上油機(jī)和干燥機(jī)，所述隧道爐上分別設(shè)置有氣體入口和熱媒入口，所述第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥的轉(zhuǎn)速。所述隧道爐采用內(nèi)腔寬X高為120X60mm、長(zhǎng)度為2_6m的管式加熱爐。所述管式加熱爐長(zhǎng)度為3m_5m。所述隧道爐、干燥機(jī)的兩端的殼體上還分別設(shè)置有絲束分離裝置。所述絲束分離裝置包括分別設(shè)置在隧道爐、干燥機(jī)兩端端面上的梳狀導(dǎo)絲板，所述梳狀導(dǎo)絲板上設(shè)置有至少兩個(gè)梳狀齒縫，每一梳狀齒縫的外側(cè)設(shè)置有一導(dǎo)向輪，所述隧道爐、干燥機(jī)兩端端面的外殼上分別設(shè)置有支撐架，所述支撐架的末端設(shè)置有滑動(dòng)軸，所述導(dǎo)向輪安裝于所述滑動(dòng)軸上。本發(fā)明利用該芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置進(jìn)行處理時(shí)，調(diào)節(jié)第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥，使隧道爐內(nèi)產(chǎn)生張力，隧道爐的氣體入口用以通入N2或空氣，以確保纖維在不同狀態(tài)下被拉伸加熱，以獲得不同的產(chǎn)品。本發(fā)明的一種芳綸長(zhǎng)絲后處理的方法，包括
(I)芳綸纖維長(zhǎng)絲束從紡絲烘干段出來(lái)后，繞上第一張力輥，從第一張力輥引出的絲束導(dǎo)入隧道爐，從隧道爐出來(lái)的絲束繞上第二張力輥，向爐內(nèi)通入N2或空氣，升溫至150-550°C，調(diào)節(jié)第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥，使隧道爐內(nèi)絲束產(chǎn)生2-10%拉伸比的張力，經(jīng)熱處理的絲束隨后導(dǎo)入冷卻導(dǎo)輥；(2)經(jīng)三個(gè)冷卻導(dǎo)輥冷卻后導(dǎo)出的絲束，經(jīng)上油、干燥、收卷為成品。所述步驟(I)中的芳綸纖維長(zhǎng)絲束為1-10束。所述步驟(I)中絲束通過隧道爐的速度為O. 5_20m/min。所述步驟(I)中熱處理的溫度為380_450°C。有益.效果(I)本發(fā)明利用包括二個(gè)張力輥的后處理裝置對(duì)芳綸長(zhǎng)絲進(jìn)行后處理，第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥，使芳綸長(zhǎng)絲束在隧道爐內(nèi)絲束產(chǎn)生2-10%拉伸比的張力，提供一個(gè)結(jié)晶取向；纖維在通過隧道爐時(shí)，張力作用下，纖維在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度之上結(jié)晶，從而獲得結(jié)晶度更高、結(jié)晶取向度更好的纖維，然后立即導(dǎo)入冷卻導(dǎo)輥，使絲束溫度下降，限制分子運(yùn)動(dòng)；本發(fā)明的工藝處理的芳綸長(zhǎng)絲的強(qiáng)度可達(dá)5以上，所得纖維的機(jī)械性能更優(yōu)。(2)本發(fā)明在上述后處理裝置的隧道爐的兩端殼體上設(shè)置了梳狀絲束分離裝置，使該后處理裝置能夠同時(shí)對(duì)多組芳綸絲束進(jìn)行熱處理，各絲束在空間上完全分開，并以相同地受熱方式通過隧道爐，以此獲得的纖維性能基本相同。
圖1為本發(fā)明的芳綸長(zhǎng)絲后處理工藝流程示意圖；其中，I為水槽；2為第一張力輥；3為導(dǎo)輥；4為隧道爐；5為第二張力輥；6為第一冷卻導(dǎo)輥；7為第二冷卻導(dǎo)輥；8為第三冷卻導(dǎo)輥；9為收絲機(jī)。圖2為梳狀絲束分離裝置的示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例提供的一種芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置，所述裝置包括依次排列的第一張力輥、隧道爐(采用內(nèi)腔寬X高為120X60mm、長(zhǎng)度為3m或5m的管式加熱爐)、第二張力輥、上油機(jī)和干燥機(jī)，所述隧道爐上分別設(shè)置有氣體入口和熱媒入口，所述第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥的轉(zhuǎn)速。隧道爐、干燥機(jī)的兩端的殼體上還分別設(shè)置有絲束分離裝置，包括分別設(shè)置在隧道爐、干燥機(jī)兩端端面上的梳狀導(dǎo)絲板，所述梳狀導(dǎo)絲板上設(shè)置有至少兩個(gè)梳狀齒縫，每一梳狀齒縫的外側(cè)設(shè)置有一導(dǎo)向輪，所述隧道爐、干燥機(jī)兩端端面的外殼上分別設(shè)置有支撐架，所述支撐架的末端設(shè)置有滑動(dòng)軸，所述導(dǎo)向輪安裝于所述滑動(dòng)軸上。實(shí)施例2
(I) I束芳綸纖維長(zhǎng)絲束從紡絲烘干段出來(lái)后，繞上第一張力輥，從第一張力輥引出的絲束導(dǎo)入隧道爐，從隧道爐出來(lái)的絲束繞上第二張力輥，向爐內(nèi)通入N2或空氣，升溫至380°C，調(diào)節(jié)第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥，使隧道爐內(nèi)絲束產(chǎn)生2%拉伸比的張力，5m/min通過隧道爐，經(jīng)熱處理的絲束隨后導(dǎo)入冷卻導(dǎo)輥；(2)經(jīng)三個(gè)冷卻導(dǎo)輥冷卻后導(dǎo)出的絲束，經(jīng)上油、干燥、收卷為成品。實(shí)施例3(1)10束芳綸纖維長(zhǎng)絲束從紡絲烘干段出來(lái)后，繞上第一張力輥，從第一張力輥引出的絲束導(dǎo)入隧道爐，從隧道爐出來(lái)的絲束繞上第二張力輥，向爐內(nèi)通入N2或空氣，升溫至450°C，調(diào)節(jié)第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥，使隧道爐內(nèi)絲束產(chǎn)生10%拉伸比的張力，5m/min通過隧道爐，經(jīng)熱處理的絲束隨后導(dǎo)入冷卻導(dǎo)輥；(2)經(jīng)三個(gè)冷卻導(dǎo)輥冷卻后導(dǎo)出的絲束，送往捻絲裝置進(jìn)行加捻合股成產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置，其特征在于所述裝置包括依次排列的第一張力輥、隧道爐、第二張力輥、上油機(jī)和干燥機(jī)，所述隧道爐上分別設(shè)置有氣體入口和熱媒入口，所述第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置，其特征在于所述隧道爐采用內(nèi)腔寬X高為120 X 60mm、長(zhǎng)度為2_6m的管式加熱爐。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置，其特征在于所述管式加熱爐長(zhǎng)度為3m_5m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置，其特征在于所述隧道爐、干燥機(jī)的兩端的殼體上還分別設(shè)置有絲束分離裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置，其特征在于所述絲束分離裝置包括分別設(shè)置在隧道爐、干燥機(jī)兩端端面上的梳狀導(dǎo)絲板，所述梳狀導(dǎo)絲板上設(shè)置有至少兩個(gè)梳狀齒縫，每一梳狀齒縫的外側(cè)設(shè)置有一導(dǎo)向輪，所述隧道爐、干燥機(jī)兩端端面的外殼上分別設(shè)置有支撐架，所述支撐架的末端設(shè)置有滑動(dòng)軸，所述導(dǎo)向輪安裝于所述滑動(dòng)軸上。
6.一種芳綸長(zhǎng)絲后處理的方法，包括(1)芳綸纖維長(zhǎng)絲束從紡絲烘干段出來(lái)后，繞上第一張力輥，從第一張力輥引出的絲束導(dǎo)入隧道爐，從隧道爐出來(lái)的絲束繞上第二張力輥，向爐內(nèi)通入N2或空氣，升溫至 150-550°C，調(diào)節(jié)第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥，使隧道爐內(nèi)絲束產(chǎn)生2-10%拉伸比的張力，經(jīng)熱處理的絲束隨后導(dǎo)入冷卻導(dǎo)輥；(2)經(jīng)三個(gè)冷卻導(dǎo)輥冷卻后導(dǎo)出的絲束，經(jīng)上油、干燥、收卷為成品。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種芳綸長(zhǎng)絲后處理的方法，其特征在于所述步驟(I)中的芳綸纖維長(zhǎng)絲束為1-10束。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種芳綸長(zhǎng)絲后處理的方法，其特征在于所述步驟(I)中絲束通過隧道爐的速度為O. 5-20m/min。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種芳綸長(zhǎng)絲后處理的方法，其特征在于所述步驟(I)中熱處理的溫度為380-450°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種芳綸長(zhǎng)絲后處理裝置及方法，包括依次排列的第一張力輥、隧道爐、第二張力輥、上油機(jī)和干燥機(jī)，所述隧道爐上分別設(shè)置有氣體入口和熱媒入口，所述第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥的轉(zhuǎn)速。方法包括(1)芳綸纖維長(zhǎng)絲束繞上第一張力輥，從第一張力輥引出的絲束導(dǎo)入隧道爐，繞上第二張力輥，向爐內(nèi)通入N2或空氣，調(diào)節(jié)第二張力輥的轉(zhuǎn)速大于第一張力輥，經(jīng)熱處理的絲束隨后導(dǎo)入冷卻導(dǎo)輥；(2)經(jīng)三個(gè)冷卻導(dǎo)輥冷卻后導(dǎo)出的絲束，經(jīng)上油、干燥、收卷為成品或者送往捻絲裝置進(jìn)行加捻合股成產(chǎn)品。本發(fā)明處理的芳綸長(zhǎng)絲的強(qiáng)度可達(dá)5以上，所得纖維的機(jī)械性能更優(yōu)；工藝簡(jiǎn)單，成本低，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)D02J11/00GK102995210SQ201210594328
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月31日
發(fā)明者余木火 申請(qǐng)人:東華大學(xué)