CN222274811U - 再生纤维素纤维湿法纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型再生纤维素纤维湿法纺丝装置，属于纤维制备领域，目的是确保纤维丝质量。包括纺丝釜、计量泵、喷丝板、凝固浴槽、水洗系统、上油盒、干燥系统和收丝系统；所述纺丝釜包括出液口、用于通入氮气的进气口和用于连接抽真空泵的出气口，在釜腔内设置有过滤板，经过滤板将釜腔分隔为上部的上腔体和下部的下腔体，所述进气口、出气口与上腔体相连通，出液口与下腔体相连通。通过接入真空泵的出气口设置，实现在真空状态下脱除纺丝原液中的气泡，消除了输送至喷丝板的原液中带有气泡的问题，使得喷丝板喷出的纤维丝饱满，没有孔洞，确保纤维素纤维的质量与性能。

Description

再生纤维素纤维湿法纺丝装置

技术领域

本实用新型涉及纤维制备领域，具体的是再生纤维素纤维湿法纺丝装置。

背景技术

湿法纺丝是化纤成形的一个重要工艺手段，其主要包括纺丝原液过滤、脱泡、原液输送至计量泵、经凝固成型、水洗，上油、干燥以及收丝过程。再生纤维素纤维具有资源丰富、天然环保、吸湿透气性好、染色固色性能优异等众多优势，所以广泛应用于服装、建筑、高端包装和智能穿戴等领域，使得近年来再生纤维素纤维快速发展，再生纤维素纤维的制备也也通常采用湿法纺丝法。季铵碱/水体系的湿法纺丝为目前采用的再生纤维素纤维湿法纺丝法之一，其溶解原料纤维素浆粕的溶剂为TBAH有机碱溶剂与DMSO溶解助剂的混合溶剂，如申请号为CN202010296921.2的实用新型专利申请公开的一种再生纤维素纤维的新型制备工艺。

目前，再生纤维素纤维的制备的设备通常采用纺丝机，常用的纺丝机包括原液桶、计量泵、连接弯管、喷丝头、凝固浴槽、牵伸装置和收卷装置。原料在溶解釜中溶解后，经过计量泵定量输入到连接弯管，由连接弯管经过喷丝头喷出在凝固浴槽内凝固成丝，并通过牵伸装置牵拉后收卷。为了加速溶解，溶解釜内会设置搅拌器等搅拌装置。

但是，由于TBAH有机碱溶剂与DMSO溶解助剂的混合溶剂溶解原料纤维素浆粕后，溶液中存在杂质以及气泡，若直接输送到喷丝头进行纺丝，容易出现丝断裂等问题，影响再生纤维素纤维的质量与性能。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种简单高效的再生纤维素纤维湿法纺丝装置，确保纤维丝质量。

本实用新型采用的技术方案是：再生纤维素纤维湿法纺丝装置，包括纺丝釜、计量泵、喷丝板、凝固浴槽、水洗系统、上油盒、干燥系统和收丝系统；

所述纺丝釜包括出液口、用于通入氮气的进气口和用于连接抽真空泵的出气口，在釜腔内设置有过滤板，经过滤板将釜腔分隔为上部的上腔体和下部的下腔体，所述进气口、出气口与上腔体相连通，出液口与下腔体相连通；

所述纺丝釜的出液口、计量泵、喷丝板、上油盒和凝固浴槽顺次连通，原液由喷丝板喷入凝固浴槽，并经凝固浴槽凝固成纤维丝，纤维丝经过牵伸系统牵伸在水洗系统内水洗后经干燥系统干燥，干燥后的纤维丝由收丝系统成卷。

进一步的，在计量泵与喷丝板之间设置有保温夹套。

进一步的，所述水洗系统包括沿竖向由下至上依次分布的三级水洗槽、二级水洗槽和一级水洗槽；

原液由凝固浴槽凝固而成的纤维丝牵伸到三级水洗槽，从三级水洗槽牵出后进入二级水洗槽，从二级水洗槽牵出后进入一级水洗槽。

进一步的，在三级水洗槽入口与凝固浴槽出口之间设置有牵伸组一；在三级水洗槽出口与二级水洗槽入口之间设置有牵伸组二；在二级水洗槽出口与二级水洗槽入口之间设置有牵伸组二与上油盒之间设置有牵伸组三；在干燥系统与收丝系统之间设置有牵伸组四。

进一步的，所述牵伸组一、牵伸组二、牵伸组三和牵伸组四均包括三个相同规格的滚筒，三个辊筒呈倒三角形分布；牵伸组一、牵伸组二、牵伸组三和牵伸组四由独自的变频调速电机调节辊筒转速。

进一步的，所述干燥系统包括加热辊组一和加热辊组二。

进一步的，所述加热辊组一和加热辊组二均包括上辊和位于上辊下方的下辊；所述下辊斜度为15°。

进一步的，所述收丝系统包括导丝辊和卷绕辊；所述导丝辊位于卷绕辊的入口处。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种再生纤维素纤维湿法纺丝装置，实现了再生纤维素纺丝原液经脱泡、过滤、凝固再生成型以及牵伸、洗涤、上油、干燥和卷绕的系统性完整工艺操作，能连续稳定地制备了再生纤维素纤维。

通过接入真空泵的出气口设置，实现在真空状态下脱除纺丝原液中的气泡，消除了输送至喷丝板的原液中带有气泡的问题，使得喷丝板喷出的纤维丝饱满，没有孔洞，确保纤维素纤维的质量与性能。通过通入氮气的进气口的设置，能够向纺丝釜内通入氮气进行加压，加速了原液过滤的速度，利于提高生产效率，同时也减少了杂质中留存的原液，提高了原液利用率。通过纺丝釜集过滤、脱泡为一体，利于缩减纺丝装置的整体大小，节约占用空间。

附图说明

图1为实用新型结构示意图。

图中，纺丝釜1、进气口1001、出气口1002、过滤板13、计量泵2、保温夹套3、喷丝板4、凝固浴槽5、牵伸系统6、牵伸组一61、牵伸组二62、牵伸组三63、牵伸组四64、水洗系统7、三级水洗槽73、二级水洗槽72、一级水洗槽71、上油盒8、干燥系统9、加热辊组一91、加热辊组二92、收丝系统10、导丝辊101、卷绕辊102、控制系统11。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明如下：

再生纤维素纤维湿法纺丝装置，如图1所示，包括纺丝釜1、计量泵2、喷丝板4、凝固浴槽5、水洗系统7、上油盒8、干燥系统9和收丝系统10；

所述纺丝釜1包括出液口、用于通入氮气的进气口1001和用于连接抽真空泵的出气口1002，在釜腔内设置有过滤板13，经过滤板13将釜腔分隔为上部的上腔体和下部的下腔体，所述进气口1001、出气口1002与上腔体相连通，出液口与下腔体相连通。使用时，纤维素浆粕和用于溶解纤维浆粕的混合溶剂的混合液为纺丝原液，纺丝原液从釜盖处加入纺丝釜1的上腔体内，盖上釜盖；接着，关闭进气口1001，出气口1002接入真空泵，在真空状态下脱除纺丝原液中的气泡，通过气泡脱除，消除了输送至喷丝板4的原液中带有气泡的问题，使得喷丝板4喷出的纤维丝饱满，没有孔洞。气泡脱除后关闭出气口1002，开启进气口1001，由进气口1001向纺丝釜1内通入氮气进行加压，纺丝原液经过滤板13过滤，通过氮气加压，加速了原液过滤的速度，利于提高生产效率，同时也减少了杂质中留存的原液，提高了原液利用率。该纺丝釜1集过滤、脱泡为一体，避免了过滤、脱泡独立分开设置，利于缩减纺丝装置的整体大小，节约占用空间，通过也缩短了原液流通路径的路程。

纺丝釜1材质为316不锈钢，并镀有聚四氟乙烯；纺丝釜1配有电加热控温效果，温度最高可达100℃；釜内可完成脱泡和过滤两个步骤，避免了分别使用过滤釜过滤和脱泡釜的脱泡的操作，提高了操作效率。

所述纺丝釜1的出液口、计量泵2、喷丝板4和凝固浴槽5顺次连通，原液由喷丝板4喷入凝固浴槽5，并经凝固浴槽5凝固成纤维丝，纤维丝经过牵伸系统牵伸在水洗系统7内水洗后经干燥系统9干燥，干燥后的纤维丝由收丝系统10成卷。

其中，计量泵用于控制纺丝原液的流量，位于纺丝釜1下方，由管道连接至纺丝釜1的出液口。计量泵，最大流量为1.2cc/rmp，电机功率为370W、减速箱减速比为1：59。

由于从凝固浴槽5出来的纤维丝会残留有溶剂，如TBAH有机碱溶剂与DMSO溶解助剂的混合溶剂，需要除掉残留溶剂，水洗系统7则采用水洗的方式除掉纤维丝会上残留的溶剂，避免残留溶剂对纤维丝产生影响。所述水洗系统7包括沿竖向由下至上依次分布的三级水洗槽73、二级水洗槽72和一级水洗槽71；原液由凝固浴槽5凝固而成的纤维丝牵伸到三级水洗槽73，从三级水洗槽73牵出后进入二级水洗槽72，从二级水洗槽72牵出后进入一级水洗槽71。纤维水洗过程由低位到高位。

采用三级水洗槽73、二级水洗槽72和一级水洗槽71进行三次水洗，有效除掉了纤维丝上带来的溶剂。而且，三级水洗槽73、二级水洗槽72和一级水洗槽71沿竖向布置，节约了占地面积。水洗时，纤维丝由底部的三级水洗槽73到顶部的一级水洗槽71，即纤维丝由低处向高处进行水洗，确保了经过水洗后的纤维丝不会因水洗液沿纤维丝下流而被污染。

水洗后的纤维丝经过上油盒8时进行上油，增加纤维的抱合力。上油后的纤维丝需要干燥后进行收卷，干燥系统则起到干燥纤维丝的作用。干燥系统位于上油盒8前侧，即，纤维丝先经过上油盒8，再移动至干燥系统。干燥系统包括加热辊组一91和加热辊组二92。经过上油盒8上油后的纤维丝在牵伸装置的作用下依次进入加热辊组一91和加热辊组二92，一组加热辊由一个上辊和一个下辊组成，下辊位于上辊的正下方。每个上辊和下辊可单独控温，加热方式为电加热控温，温度范围为0-160℃；每个上辊和下辊外形尺寸直径为150mm；上辊和下辊的材质均为316不锈钢，辊筒转速由变频调速电机控制，速度范围为0-100mm/min；每个加热辊组中由于增加了下辊，可以使纤维在加热辊组实现多圈缠绕，使得纤维与加热辊接触面积增大，提高了纤维的干燥效率。

所述收丝系统10包括导丝辊101和卷绕辊102；所述导丝辊101位于卷绕辊102的入口处。

保温夹套3位于计量泵2与喷丝板4之间，作用在于纺丝原液在传输过程中的保温，其保温效果由外接恒温浴设定温度决定，保温范围为0-100℃；保温夹套3的设计维持了纺丝原液在计量泵2到喷丝板4之间输送过程中的温度恒定，有效避免了由于温度过低时，造成的纺丝原液粘度过大的问题，有效保证了纺丝过程的连续稳定。

凝固浴槽5，材质为316不锈钢，并在内部镀有聚四氟乙烯；加热/制冷方式为底部盘管，盘管内部温度由外接恒温浴设定温度决定，温度范围为-15-100℃。

牵伸系统，包括四组牵伸组；每个牵伸组由三个辊筒组成，每个辊筒直径为80mm，材质为316不锈钢，辊筒转速由变频调速电机控制，速度范围为0-100mm/min；每个牵伸组可单独调节速度，可以更加全面的建立纤维制备工艺与性能之间的关系。这四个牵伸组分布状况为：在三级水洗槽73入口与凝固浴槽5出口之间设置有牵伸组一61；在三级水洗槽73出口与二级水洗槽72入口之间设置有牵伸组二62；在二级水洗槽72出口与二级水洗槽72入口之间设置有牵伸组二62与上油盒8之间设置有牵伸组三63；在干燥系统9与收丝系统10之间设置有牵伸组四64。

还包括控制系统11，控制系统11与纺丝釜1相连通，控制纺丝釜1的温度；控制系统11与计量泵相连通，计量泵反馈流量，从而使控制系统11控制原液输出流量；控制系统11还与凝固浴槽相连通，控制凝固浴槽的温度；控制系统1还控制干燥温度以及牵拉伸速度等。通过控制系统能高效建立了纤维制备工艺条件、结构与性能之间的关系，连续稳定地制备了再生纤维素纤维。

需要说明的是附图1中红色线表示纤维丝。

采用上述再生纤维素纤维湿法纺丝装置进行纺丝时，首先，关闭纺丝釜1的进气口1001，出气口1002连接真空泵，在真空状态下脱除纺丝原液中的气泡；气泡脱除后关闭出气口1002，开启进气口1001，由进气口1001向纺丝釜1内通入氮气进行加压，纺丝原液经过滤板13过滤；过滤后的纺丝原液在计量泵2的计量下通过喷丝板4的喷丝头挤出进入凝固浴槽5形成再生纤维素纤维；纤维经牵伸作用依次进入一级水洗槽71、二级水洗槽72和三级水洗槽73进行水洗；然后进入上油盒对纤维进行上油处理；经上油后的纤维继续经过牵伸作用依次进入干燥系统9；最后经过导丝辊101的牵引作用将纤维卷绕于卷绕辊102上。

Claims (8)

1.再生纤维素纤维湿法纺丝装置，其特征在于：包括纺丝釜（1）、计量泵（2）、喷丝板（4）、凝固浴槽（5）、水洗系统（7）、上油盒（8）、干燥系统（9）和收丝系统（10）；

所述纺丝釜（1）包括出液口、用于通入氮气的进气口（1001）和用于连接抽真空泵的出气口（1002），在釜腔内设置有过滤板（13），经过滤板（13）将釜腔分隔为上部的上腔体和下部的下腔体，所述进气口（1001）、出气口（1002）与上腔体相连通，出液口与下腔体相连通；

所述纺丝釜（1）的出液口、计量泵（2）、喷丝板（4）、上油盒（8）和凝固浴槽（5）顺次连通，原液由喷丝板（4）喷入凝固浴槽（5），并经凝固浴槽（5）凝固成纤维丝，纤维丝经过牵伸系统牵伸在水洗系统（7）内水洗后经干燥系统（9）干燥，干燥后的纤维丝由收丝系统（10）成卷。

2.如权利要求1所述的再生纤维素纤维湿法纺丝装置，其特征在于：在计量泵（2）与喷丝板（4）之间设置有保温夹套（3）。

3.如权利要求1所述的再生纤维素纤维湿法纺丝装置，其特征在于：所述水洗系统（7）包括沿竖向由下至上依次分布的三级水洗槽（73）、二级水洗槽（72）和一级水洗槽（71）；

原液由凝固浴槽（5）凝固而成的纤维丝牵伸到三级水洗槽（73），从三级水洗槽（73）牵出后进入二级水洗槽（72），从二级水洗槽（72）牵出后进入一级水洗槽（71）。

4.如权利要求3所述的再生纤维素纤维湿法纺丝装置，其特征在于：在三级水洗槽（73）入口与凝固浴槽（5）出口之间设置有牵伸组一（61）；在三级水洗槽（73）出口与二级水洗槽（72）入口之间设置有牵伸组二（62）；在二级水洗槽（72）出口与二级水洗槽（72）入口之间设置有牵伸组二（62）与上油盒（8）之间设置有牵伸组三（63）；在干燥系统（9）与收丝系统（10）之间设置有牵伸组四（64）。

5.如权利要求4所述的再生纤维素纤维湿法纺丝装置，其特征在于：所述牵伸组一（61）、牵伸组二（62）、牵伸组三（63）和牵伸组四（64）均包括三个相同规格的滚筒，三个辊筒呈倒三角形分布；牵伸组一（61）、牵伸组二（62）、牵伸组三（63）和牵伸组四（64）由独自的变频调速电机调节辊筒转速。

6.如权利要求1所述的再生纤维素纤维湿法纺丝装置，其特征在于：所述干燥系统（9）包括加热辊组一（91）和加热辊组二（92）。

7.如权利要求6所述的再生纤维素纤维湿法纺丝装置，其特征在于：所述加热辊组一（91）和加热辊组二（92）均包括上辊和位于上辊下方的下辊；所述下辊斜度为15°。

8.如权利要求1所述的再生纤维素纤维湿法纺丝装置，其特征在于：所述收丝系统（10）包括导丝辊（101）和卷绕辊（102）；所述导丝辊（101）位于卷绕辊（102）的入口处。