專利名稱：一種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備及工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚苯硫醚纖維生產(chǎn)設(shè)備，特別是涉及一種聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備，本發(fā)明還涉及采用該設(shè)備生產(chǎn)聚苯硫醚細(xì)旦纖維的工藝。
背景技術(shù)：
聚苯硫醚纖維是一種新型特種纖維，由聚苯硫醚樹(shù)脂(PPS)采用常規(guī)的熔融紡絲方法，然后在高溫下進(jìn)行后拉伸、卷曲和切斷制得。其短纖維具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和阻燃性，耐化學(xué)性僅次于聚四氟乙烯纖維，有較好的紡織加工性能。制品主要用于高溫?zé)煹罋夂吞厥鉄峤橘|(zhì)的過(guò)濾，造紙工業(yè)的干燥帶以及電纜包膠層和防火織物等。聚苯硫醚纖維是我國(guó)高新技術(shù)纖維發(fā)展的一個(gè)重要品種，是加快自主創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)，推進(jìn)高性能纖維及材料的發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前，我國(guó)聚苯硫醚纖維主要應(yīng)用于燃煤電廠除塵。我國(guó)加入京都議定書(shū)后，電廠排塵標(biāo)準(zhǔn)要求由原200mg/m3降低到50mg/m3以下，到了 2012年I月份國(guó)家新的GB13223-2011火電廠廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)的正式實(shí)施，要求降低到30mg/m3以下，現(xiàn)有電場(chǎng)除塵方法已難達(dá)到要求，而采用聚苯硫醚纖維袋式除塵，可達(dá)到15mg/m3以下，壽命可達(dá)三年以上，目前大氣PM2. 5控制，在袋式除塵中更需要更細(xì)的纖維來(lái)過(guò)濾，以達(dá)到提高過(guò)濾精度的目的，形成了國(guó)際市場(chǎng)對(duì)聚苯硫醚短纖需求迅猛增加。目前國(guó)內(nèi)常規(guī)品種聚苯硫醚纖維(線密度2.2dtex以上)基本能夠自給，但聚苯硫醚細(xì)旦纖維(線密度2. Odtex以下)還是只能依靠國(guó)外進(jìn)口，國(guó)內(nèi)尚無(wú)法生產(chǎn)，其主要原因在于生產(chǎn)聚苯硫醚細(xì)旦纖維的設(shè)備、工藝要求較高。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)聚苯硫醚纖維的設(shè)備，由于干燥系統(tǒng)、螺桿擠出機(jī)、噴絲板、冷卻裝置等部件的性能限制，使得很難生產(chǎn)出聚苯硫醚細(xì)旦纖維，或者其強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等技術(shù)指標(biāo)難以達(dá)到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可保證產(chǎn)品性能、提高產(chǎn)品合格率的高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備及工藝。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備，包括依次連接的干燥系統(tǒng)、螺桿擠出機(jī)、過(guò)濾器、紡絲機(jī)和冷卻裝置，所述干燥系統(tǒng)包括干燥機(jī)，干燥機(jī)的排氣口和進(jìn)氣口間通過(guò)輸氣管依次封閉連接有氣體凈化處理器、氣體脫濕處理器、風(fēng)機(jī)、加熱器，所述干燥機(jī)的進(jìn)料口連接有中間料倉(cāng)一，干燥機(jī)的出料口連接有中間料倉(cāng)二，所述中間料倉(cāng)一的進(jìn)料口設(shè)置有閥門一、出料口設(shè)置有閥門二，所述中間料倉(cāng)二的進(jìn)料口設(shè)置有閥門三、出料口設(shè)置有閥門四；所述螺桿擠出機(jī)的螺桿的長(zhǎng)徑比為26至32，所述螺桿的計(jì)量段末端螺槽深度為3至5毫米；所述紡絲機(jī)的下端安裝有環(huán)形噴絲板，環(huán)形噴絲板上呈多同心環(huán)狀環(huán)形均布有若干噴絲孔，所述環(huán)形噴絲板上沿噴絲孔均布環(huán)設(shè)置有若干同心環(huán)狀導(dǎo)流槽，所述若干同心環(huán)狀導(dǎo)流槽間設(shè)置有若干徑向連通導(dǎo)流槽。
作為優(yōu)選，所述閥門一、閥門二、閥門三、閥門四為氣動(dòng)閥，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且易于制造、裝配和控制操作。作為優(yōu)選，所述螺桿的計(jì)量段端設(shè)置有銷釘混合頭，可使通過(guò)的熔體混合、混煉充分，達(dá)到熔體均勻。作為優(yōu)選，所述環(huán)形噴絲板的外沿直徑為140至250毫米，因?yàn)樯a(chǎn)聚苯硫醚細(xì)旦纖維，熔體流量大大減少，所以為了便于紡絲箱體對(duì)噴絲板的保溫以保證噴絲板板面溫度的均勻性，故將噴絲板的外徑改小。作為優(yōu)選，所述冷卻裝置包括設(shè)置在環(huán)形噴絲板下方的環(huán)形加熱緩冷通道和設(shè)置在環(huán)形加熱緩冷通道下方的環(huán)吹風(fēng)通道，聚苯硫醚熔體經(jīng)噴絲孔出來(lái)后冷卻成纖維，在常態(tài)下，冷卻快，這樣纖維很容易碎斷，質(zhì)量差，不利于纖維的牽伸，纖維越細(xì)越難，因此在環(huán)形噴絲板下方設(shè)置環(huán)形加熱緩冷通道，通過(guò)控制其加熱溫度與加熱長(zhǎng)度，來(lái)保證紡出的纖維質(zhì)量。作為優(yōu)選，所述環(huán)形加熱緩冷通道的長(zhǎng)度為50至100毫米。一種采用上述設(shè)備生產(chǎn)聚苯硫醚細(xì)旦纖維的工藝，包括以下步驟A、選料選擇熔指在150-250g/min、分子量分布在±2 %范圍內(nèi)的原料進(jìn)行除雜，這樣使得原料較均勻、生產(chǎn)出的產(chǎn)品穩(wěn)定較好；B、干燥將除雜后的原料送入干燥系統(tǒng)在100-170° C條件下進(jìn)行結(jié)晶干燥3-16小時(shí)，使水份含量小于50ppm ;C、熔融再使用螺桿擠出機(jī)加熱到290-350° C進(jìn)行熔融；D、噴絲經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾掉熔體雜質(zhì)后，送入紡絲機(jī)在290-350° C保溫、2-15MPa壓力條件下進(jìn)行噴絲；E、冷卻噴出的絲條經(jīng)過(guò)80-120° C的環(huán)形加熱緩冷通道后，進(jìn)入20-30° C、相對(duì)濕度60-90條件下的環(huán)吹風(fēng)通道進(jìn)行冷卻。本發(fā)明一種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)將通入干燥機(jī)的干燥氣體流通系統(tǒng)設(shè)計(jì)為全封閉循環(huán)系統(tǒng)并在干燥機(jī)的進(jìn)料口和出料口分別設(shè)置中間料倉(cāng)一和中間料倉(cāng)二，即可避免在加料和干燥過(guò)程中外界氣體的不斷進(jìn)入，從而減少了干燥機(jī)的氧氣進(jìn)入量，有效減少了原料在干燥高溫環(huán)境下的氧化，降低了其脆性，提高了聚苯硫醚纖維產(chǎn)品質(zhì)量，使其適用于聚苯硫醚細(xì)旦纖維的生產(chǎn)；同時(shí)通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)螺桿擠出機(jī)螺桿的長(zhǎng)徑比和螺桿的計(jì)量段末端螺槽深度，可使螺桿更快、更均勻地加熱物料，并使其快速熔化并穩(wěn)定擠出，減少在螺桿中的停留時(shí)間，減少原料的氧化分解，提高聚苯硫醚短纖維的性能；另外通過(guò)在環(huán)形噴絲板上設(shè)置若干同心環(huán)狀導(dǎo)流槽和若干徑向連通導(dǎo)流槽，使得噴絲板上的熔體流動(dòng)性更好、流動(dòng)更均勻，從而保證了每個(gè)噴絲孔流出的熔體均勻，使纖維的粗細(xì)均勻，有效保證了聚苯硫醚細(xì)旦纖維的質(zhì)量。本發(fā)明一種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備及工藝，改進(jìn)了多個(gè)部件的結(jié)構(gòu)并優(yōu)化了工藝步驟和參數(shù)，從設(shè)備和工藝各環(huán)節(jié)提高了聚苯硫醚短纖維的生產(chǎn)質(zhì)量，達(dá)到了生產(chǎn)聚苯硫醚細(xì)旦纖維的技術(shù)要求，生產(chǎn)出的聚苯硫醚細(xì)旦纖維質(zhì)量穩(wěn)定好、產(chǎn)品合格率高，經(jīng)檢測(cè)其多項(xiàng)性能參數(shù)如下表一所示，已達(dá)到甚至優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)口產(chǎn)品。表一本發(fā)明所產(chǎn)聚苯硫醚細(xì)旦纖維與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)口產(chǎn)品檢測(cè)比較
權(quán)利要求
1.一種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備，包括依次連接的干燥系統(tǒng)(I)、螺桿擠出機(jī)(2 )、過(guò)濾器(3 )、紡絲機(jī)(4)和冷卻裝置(5 )，其特征在于所述干燥系統(tǒng)(I)包括干燥機(jī)(6)，干燥機(jī)(6)的排氣口(7)和進(jìn)氣口(8)間通過(guò)輸氣管依次封閉連接有氣體凈化處理器(9)、氣體脫濕處理器(10)、風(fēng)機(jī)(11)、加熱器(12)，所述干燥機(jī)(6)的進(jìn)料口連接有中間料倉(cāng)一(13)，干燥機(jī)(6)的出料口連接有中間料倉(cāng)二(14)，所述中間料倉(cāng)一(13)的進(jìn)料口設(shè)置有閥門一(15 )、出料口設(shè)置有閥門二( 16 )，所述中間料倉(cāng)二(14)的進(jìn)料口設(shè)置有閥門三(17)、出料口設(shè)置有閥門四(18);所述螺桿擠出機(jī)(2)的螺桿(19)的長(zhǎng)徑比為26至32，所述螺桿(19)的計(jì)量段末端螺槽深度為3至5毫米；所述紡絲機(jī)(4)的下端安裝有環(huán)形噴絲板(20)，環(huán)形噴絲板(20)上呈多同心環(huán)狀環(huán)形均布有若干噴絲孔(21)，所述環(huán)形噴絲板(20)上沿噴絲孔(21)均布環(huán)設(shè)置有若干同心環(huán)狀導(dǎo)流槽(22)，所述若干同心環(huán)狀導(dǎo)流槽(22)間設(shè)置有若干徑向連通導(dǎo)流槽(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述閥門一(15)、閥門二( 16)、閥門三(17)、閥門四(18)為氣動(dòng)閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述螺桿(19)的計(jì)量段端設(shè)置有銷釘混合頭(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述環(huán)形噴絲板(20)的外沿直徑為140至250毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述冷卻裝置(5)包括設(shè)置在環(huán)形噴絲板(20)下方的環(huán)形加熱緩冷通道(25)和設(shè)置在環(huán)形加熱緩冷通道(25)下方的環(huán)吹風(fēng)通道(26)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于所述環(huán)形加熱緩冷通道(25)的長(zhǎng)度為50至100毫米。
7.一種采用如權(quán)利要求1或2或3或4或5或5所述的聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)聚苯硫醚細(xì)旦纖維的工藝，其特征在于，包括以下步驟 A、選料選擇熔指在150-250g/min、分子量分布在±2%范圍內(nèi)的原料進(jìn)行除雜； B、干燥將除雜后的原料送入干燥系統(tǒng)在100-170°C條件下進(jìn)行結(jié)晶干燥3-16小時(shí)，使水份含量小于50ppm ； C、熔融再使用螺桿擠出機(jī)加熱到290-350°C進(jìn)行熔融； D、噴絲經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾掉熔體雜質(zhì)后，送入紡絲機(jī)在290-350°C保溫、2-15MPa壓力條件下進(jìn)行噴絲； E、冷卻噴出的絲條經(jīng)過(guò)80-120°C的環(huán)形加熱緩冷通道后，進(jìn)入20-30°C、相對(duì)濕度60-90條件下的環(huán)吹風(fēng)通道進(jìn)行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能聚苯硫醚細(xì)旦纖維生產(chǎn)設(shè)備及工藝，該設(shè)備包括依次連接的干燥系統(tǒng)、螺桿擠出機(jī)、過(guò)濾器、紡絲機(jī)和冷卻裝置，干燥系統(tǒng)包括干燥機(jī)，干燥機(jī)的排氣口和進(jìn)氣口間通過(guò)輸氣管依次封閉連接有氣體凈化處理器、氣體脫濕處理器、風(fēng)機(jī)、加熱器，螺桿擠出機(jī)的螺桿的長(zhǎng)徑比為26至32，螺桿的計(jì)量段末端螺槽深度為3至5毫米，紡絲機(jī)的下端安裝有環(huán)形噴絲板，環(huán)形噴絲板上設(shè)置有若干同心環(huán)狀導(dǎo)流槽和徑向連通導(dǎo)流槽；該工藝包括選料、干燥、熔融、噴絲、冷卻等步驟。本發(fā)明改進(jìn)了多個(gè)部件的結(jié)構(gòu)并優(yōu)化了工藝步驟和參數(shù)，生產(chǎn)出的聚苯硫醚細(xì)旦纖維質(zhì)量穩(wěn)定好、產(chǎn)品合格率高，經(jīng)檢測(cè)其多項(xiàng)性能參數(shù)已達(dá)到甚至優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)口產(chǎn)品。
文檔編號(hào)D01D1/00GK103014889SQ20121057971
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者李文俊, 李亞儒, 葉光斗, 劉鵬清, 甘為, 宋召碧, 趙發(fā)燕 申請(qǐng)人:四川安費(fèi)爾高分子材料科技有限公司