本發(fā)明涉及氨綸紡制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種融體直接紡制氨綸的設(shè)備。

背景技術(shù)：

聚氨酯彈性纖維，是指合成纖維中含有至少85%的聚氨酯鏈節(jié)的纖維，國際上習(xí)慣采用美國的稱謂，即spandex，在我國稱為氨綸。

現(xiàn)今，世界上傳統(tǒng)紡制生產(chǎn)氨綸的生產(chǎn)裝置可分為四種形式，其中以干法或濕法紡絲工藝方法紡制生產(chǎn)氨綸的生產(chǎn)裝置大致相同，主要由原料儲罐、計量、聚合反應(yīng)、過濾、紡絲機組等設(shè)備組成，干法、濕法的根本區(qū)別在于其成絲的環(huán)境一種是在密閉的溶劑氣霧的裝置中，而另一種在特制的水體中進行。熔融法紡制氨綸的生產(chǎn)裝置則分為兩種形式，首先得由屬于化工行業(yè)中的企業(yè)生產(chǎn)出用于紡制氨綸的紡絲原料“熱塑性聚氨酯彈性體”，簡稱“紡絲級tpu”，我國稱為“氨綸切片”。然后由輕紡行業(yè)中的紡絲企業(yè)以融法工藝紡制生產(chǎn)氨綸纖維。由于生產(chǎn)氨綸切片和紡制氨綸纖維是完全不同的兩個行業(yè)，所以其各自的生產(chǎn)裝置也截然不同。具體地說，生產(chǎn)氨綸切片的生產(chǎn)裝置主要是由原料儲罐、計量、預(yù)聚反應(yīng)器、聚合雙螺桿擠出機、增壓泵、開車閥、融體過濾器、水下造粒、脫水、篩選、干燥、熟化等設(shè)備組成；而氨綸的紡制則主要由氨綸切片干燥、單螺桿擠出機、融體泵、紡絲箱體、紡絲泵、紡絲頭、紡絲甬道、油劑噴嘴、導(dǎo)絲輥、卷繞頭等設(shè)備組成紡絲機組。

現(xiàn)今在全世界大約有85%的氨綸生產(chǎn)企業(yè)是以干法紡絲工藝生產(chǎn)裝置生產(chǎn)，以濕法紡絲工藝生產(chǎn)裝置紡制氨綸只占5%，其余10%為以熔融法紡絲生產(chǎn)裝置生產(chǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種可以實現(xiàn)連續(xù)供料、連續(xù)融體聚合、直接紡制氨綸的設(shè)備。相比干法、濕法、熔融法紡制氨綸纖維生產(chǎn)裝置具有占地面積小，投資成本少，生產(chǎn)工藝流程簡單，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)管理成本低，技術(shù)更先進的突出特點。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種融體直接紡制氨綸的設(shè)備，包括：

盛裝添加劑、助劑，并帶有攪拌功能和罐體加熱保溫自動控制功能的輔助料罐；

具有脫水、攪拌、加熱、保溫自動控制功能的ptmg主儲料罐；

與ptmg主儲料罐置于同一平臺的mdi主物料罐和bdo主物料罐；

在主物料罐平臺之下放置規(guī)格相同的ptmg計量罐、mdi計量罐、bdo計量罐；

分別與ptmg計量罐、mdi計量罐、bdo計量罐連接的ptmg精密計量裝置、mdi精密計量裝置、bdo精密計量裝置；

輔助料罐與ptmg主儲料罐連接，ptmg計量罐、mdi計量罐、bdo計量罐分別與ptmg主儲料罐、mdi主物料罐和bdo主物料罐連接，ptmg精密計量裝置、mdi精密計量裝置與高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器連接，高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器與靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器連接，靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器、bdo精密計量裝置與聚合雙螺桿擠出機連接，，聚合雙螺桿擠出機與紡絲機組連接。

輔助設(shè)備包括真空泵、制氮機組、聯(lián)苯鍋爐和空壓機，均需按設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模選配。

所述ptmg計量罐、mdi計量罐、bdo計量罐均配裝有上液位控制儀與下液位控制儀，準確控制各主儲料罐向各自計量罐輸送原料。

所述高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器，采用長徑比45:1的雙螺桿擠出機，使機筒內(nèi)的預(yù)聚物料實現(xiàn)至少80000次/min以上的攪拌、切割和混合。

所述聚合雙螺桿擠出機長徑比在60:1以上，直徑規(guī)格的選擇依據(jù)產(chǎn)能規(guī)模而定。

所述聚合雙螺桿擠出機與紡絲機組連接中依次連接有第一開車閥、增壓泵、第二開車閥、融體過濾器。

所述ptmg主儲料罐、mdi主物料罐和bdo主物料罐，以及各自計量罐與輔助料罐，罐體均為不銹鋼材料，外套夾層充裝導(dǎo)熱油，均布的加熱棒從罐體夾層底部插入。

所述融體過濾器采用雙過濾桶，并且滿足在不停車的情況下完成過濾筒的切換。

所述的設(shè)備，還設(shè)置有能在不停車的狀態(tài)下處理故障紡絲位的開停自動控制執(zhí)行機構(gòu)——自動控制按鈕，當(dāng)意外發(fā)生斷絲故障，通過按下自動控制按鈕，故障卷繞頭停車，同時各精密計量裝置會按原設(shè)定指令自動調(diào)節(jié)物料的流出量，確保其他紡絲位的連續(xù)。

所述的設(shè)備需按照工藝設(shè)定使其達到穩(wěn)定熱平衡狀態(tài)，具體如下：

首先，將輔助料罐預(yù)熱到130度，將ptmg主儲料罐、ptmg計量罐、ptmg精密計量裝置及管道分別按80度的ptmg物料工藝設(shè)定進行預(yù)加熱，將mdi主儲料罐、mdi計量罐、mdi精密計量裝置及管道都分別按60度的mdi物料工藝設(shè)定進行預(yù)加熱，將bdo主儲料罐、bdo計量罐，bdo精密計量裝置及管道分別按70度的bdo物料工藝設(shè)定進行預(yù)加熱，另將高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器的各段機筒均預(yù)熱到工藝設(shè)定的160度，對靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器也預(yù)熱到160度，聚合雙螺桿擠出機的各段機筒的溫度則按工藝要求分別設(shè)定為160度、180度、185度、190度、195度、240度、220度不等；對增壓泵、融體過濾器也按工藝要求設(shè)定為220度；

其次，按工藝設(shè)計要求對紡絲機組中的各功能執(zhí)行部位進行溫度設(shè)定，按照循序漸進，由低到高的順序動態(tài)調(diào)整。具體視絲條的變化而進行隨機調(diào)整溫度的變化，直到絲束可以滿足卷繞狀態(tài)的要求為準；

最后，在整套融體直紡氨綸生成裝置的各功能部位都達到工藝設(shè)定的預(yù)加熱溫度后，保持10~12個小時。

利用所述的設(shè)備進行紡制氨綸的工藝方法，包括：

步驟1、將經(jīng)過加熱而完全溶為液態(tài)的物料ptmg、mdi、bdo，分別以真空吸料的方式吸入各自的主儲料罐即ptmg主儲料罐、mdi主儲料罐、bdo主儲料罐，對需要進行攪拌的物料進行攪拌；

步驟2、將添加劑、助劑加入輔助料罐，經(jīng)充分攪拌溶解后，立即注入ptmg主儲料罐，然后對ptmg主儲料罐進行持續(xù)地脫水處理，按生產(chǎn)工藝要求將ptmg、mdi、bdo物料同時輸入各自的計量罐即ptmg計量罐、mdi計量罐、bdo計量罐；

步驟3、ptmg計量罐、mdi計量罐、bdo計量罐中的物料按生產(chǎn)工藝的設(shè)定輸入各自的精密計量裝置；

步驟4、由ptmg精密計量裝置、mdi精密計量裝置計量輸出的物料同時進入高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器，再轉(zhuǎn)入靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器；

步驟5、經(jīng)過預(yù)聚的物料同bdo精密計量裝置計量輸出的物料同時進入聚合雙螺桿擠出機，在聚合雙螺桿擠出機機筒內(nèi)聚合，聚合后的融體物料在增壓泵的作用下通過融體過濾器進行過濾。至此，從融體過濾器輸出的融體即成為供給紡絲機組的紡絲融體物料；

步驟6、紡絲融體物料在融體泵的作用下，分別進入紡絲箱體內(nèi)的紡絲泵，并將紡絲融體物料均勻地分配給各自的紡絲頭形成絲條；絲條在重力的作用下，在紡絲甬道中拉伸、冷卻、上油后，并在導(dǎo)絲輥的作用下進入卷繞機，將絲束固定纏繞在卷繞頭的紙筒上進行絲的卷繞，至此完成融體直接紡制氨綸的工藝過程。

本發(fā)明提供一種融體直接紡制氨綸的設(shè)備，相比干法和濕法紡絲生產(chǎn)工藝生產(chǎn)裝置，具有如下優(yōu)點：

1、干法紡絲生產(chǎn)裝置所必須的各種生產(chǎn)設(shè)備都應(yīng)是按平面布置，占地面積大，投資也大，以致生產(chǎn)管理成本增高。而本發(fā)明只需按其中的紡絲卷繞頭設(shè)備所占場地的投影面積而向上部空間延伸、擴展，所以占地面積大大減少，使其投資、生產(chǎn)和管理的成本也相應(yīng)大大降低。

2、在干法紡絲生產(chǎn)工藝中，必須使用一種具有高毒性和高揮發(fā)性的溶劑dmf，所以在整套生產(chǎn)裝置中必須配套安裝相應(yīng)的溶劑回收裝置，僅就這一因素，已經(jīng)成為嚴重影響干法紡絲生產(chǎn)工藝可持續(xù)發(fā)展的致命弱點，而本發(fā)明不需使用任何溶劑，所以素有綠色氨綸之稱。

3、本發(fā)明的生產(chǎn)效率高，紡絲速度可達到400~800m/min，絲束為單絲，手感柔和，尤其適應(yīng)紡制細旦絲，更容易實現(xiàn)氨綸生產(chǎn)的差別化，這是干法、濕法紡絲所無法相比的。

4、現(xiàn)行的熔融法紡絲生產(chǎn)工藝技術(shù)與紡絲生產(chǎn)裝置，雖說是近二十余年新發(fā)展起來的氨綸紡制生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)裝置，但其必須是先由化工行業(yè)中的生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)出可供熔融法紡制氨綸的原料，而后再由輕紡行業(yè)中的紡絲企業(yè)紡制氨綸纖維，本發(fā)明的創(chuàng)新性與先進性是把原生產(chǎn)融紡氨綸原料“氨綸切片”生產(chǎn)裝置中的水下造粒、脫水、篩選、干燥、熟化設(shè)備全部省去，再把紡絲機組中的氨綸切片干燥、單螺桿擠出機設(shè)備省去，然后把剩下的氨綸切片生產(chǎn)裝置中的設(shè)備和紡絲機組中剩下的設(shè)備首尾相連接，并在融體直紡氨綸專利技術(shù)的保障下形成本發(fā)明的設(shè)備，實現(xiàn)連續(xù)供料、連續(xù)融體聚合、直接紡制氨綸的正常、連續(xù)生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實施方式中的融體直接紡制氨綸的設(shè)備示意圖；

其中，0-輔助料罐，1-ptmg主儲料罐，1’-ptmg計量罐，2-mdi主儲料罐，2’-mdi計量罐，3-bdo主儲料罐，3’-bdo計量罐，4-ptmg精密計量裝置，5-mdi精密計量裝置，6-bdo精密計量裝置，7-高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器，8-靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器，9-聚合雙螺桿擠出機，10-第一開車閥，11-增壓泵，12-第二開車閥，13-融體過濾器，14、15-融體泵，16、17-紡絲箱體，18、19、20、21-紡絲甬道，22、23、24、25-紡絲油劑噴油嘴，26、26’、27、27’、28、28’、29、29’-導(dǎo)絲輥，30、31、32、33-卷繞頭。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的融體直接紡制氨綸的設(shè)備做詳細說明：

圖1所示的融體直接紡制氨綸的設(shè)備，包括：

盛裝添加劑、助劑，并帶攪拌功能和罐體加熱保溫自動控制功能的輔助料罐0；

具有脫水、攪拌、加熱、保溫自動控制功能的ptmg主儲料罐1；

與ptmg主儲料罐置于同一平臺的mdi主物料罐2和bdo主物料罐3；

在主物料罐平臺之下放置的規(guī)格相同的ptmg計量罐1’、mdi計量罐2’、bdo計量罐3’；

分別與ptmg計量罐1’、mdi計量罐2’、bdo計量罐3’連接的ptmg精密計量裝置4、mdi精密計量裝置5、bdo精密計量裝置6；

輔助料罐0與ptmg主儲料罐1連接，ptmg計量罐1’、mdi計量罐2’、bdo計量罐3’分別與ptmg主儲料罐1、mdi主物料罐2和bdo主物料罐3連接，ptmg計量罐1’、mdi計量罐2’、bdo計量罐3’均配裝有上液位控制儀與下液位控制儀，準確控制各主儲料罐向各自計量罐輸送原料，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。各精密計量裝置均是由精密穩(wěn)壓泵、壓力傳感器、精密計量泵、精密流量計組成的閉路自動控制計量裝置，ptmg精密計量裝置4、mdi精密計量裝置5與高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器7連接，高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器7與靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器8連接，靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器8、bdo精密計量裝置6與聚合雙螺桿擠出機9連接，聚合雙螺桿擠出機9與紡絲機組連接。所述聚合雙螺桿擠出機9與紡絲機組的連接中依次連接有第一開車閥10、增壓泵11、第二開車閥12、融體過濾器13。

由ptmg精密計量裝置4與mdi精密計量裝置5流出的物料均流進高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器7，高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器7采用長徑比45:1的雙螺桿擠出機，可使機筒內(nèi)的預(yù)聚物料實現(xiàn)至少80000次/min以上的攪拌、切割和混合，而后進入靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器8。經(jīng)過預(yù)聚的物料與bdo精密計量裝置6計量流出的物料一起進入聚合雙螺桿擠出機9，進行融體聚合。聚合雙螺桿擠出機9可謂是本發(fā)明設(shè)備的主機，要求其長徑比在60:1以上，直徑規(guī)格的選擇可依據(jù)產(chǎn)能規(guī)模而定。與聚合雙螺桿擠出機9相連接的依次是第一開車閥10、增壓泵11、第二開車閥12、融體過濾器13。紡絲機組的具體布置是：經(jīng)融體過濾器13輸出的完全聚合的融體，在融體泵14、15的作用下，進入紡絲箱體16、17，再由紡絲箱體16、17內(nèi)的紡絲泵將紡絲融體均勻地分配給紡絲頭，紡絲頭噴出的絲條進入紡絲甬道18、19、20、21，絲條在重力的作用下拉伸、冷卻、噴涂紡絲油劑后，在導(dǎo)絲輥26、26’、27、27’、28、28’、29、29’的作用下使絲束均勻地纏繞在卷繞頭30、31、32、33的紙筒上，形成絲餅，至此完成全部的融體直紡氨綸的生產(chǎn)工藝流程。其中的紡絲油劑由紡絲油劑噴油嘴22、23、24、25噴涂。

融體直接紡制氨綸的設(shè)備須具備如下條件：

ptmg主儲料罐1、mdi主物料罐2和bdo主物料罐3：以及各自的計量罐與輔助料罐，罐體均為不銹鋼材料，外套夾層充裝導(dǎo)熱油，均布的加熱棒從罐體夾層底部插入。具有攪拌功能的攪拌設(shè)備與罐體連接采用高效機械密封工藝技術(shù)，在設(shè)備安裝時，對罐體必須做保溫處理。

精密計量：各精密計量裝置中的穩(wěn)壓泵、計量泵、流量計均為高精度產(chǎn)品，還須具有自身加熱功能和自動控制功能，以及多功能顯示功能。

預(yù)聚反應(yīng)器：分為高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器和靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器。前者是采用長徑比為45:1的雙螺桿擠出機，對其螺桿模塊組合進行調(diào)整，使得在機筒中的物料實現(xiàn)80000次/min以上的攪拌、切割、混合預(yù)聚，機筒的溫度控制精度須達到正負1度，靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器為常規(guī)徑向管狀反應(yīng)器。

聚合雙螺桿擠出機：長徑比在60:1以上，螺桿的直徑根據(jù)產(chǎn)能設(shè)計而選擇。對螺桿機筒的溫度控制精度必須達到正負0.5度。

增壓泵：連接方式要符合聚合雙螺桿擠出機的機筒連接工藝要求。

融體過濾器：要求雙過濾桶設(shè)計，并且滿足在不停車的情況下完成過濾筒的切換，過濾器機體的加熱保溫控制精度可為正負1度，連接方式要滿足雙螺桿擠出機的機筒連接工藝要求。

紡絲機組：配套設(shè)備有融體泵、紡絲泵，卷繞頭分為杠桿式和液壓式，裝卸絲餅均需斷絲。

此外，本發(fā)明的設(shè)備還特別設(shè)置有能在不停車的狀態(tài)下成功處理故障紡絲位的開停自動控制執(zhí)行機構(gòu)——自動控制按鈕，其工作原理是，當(dāng)意外發(fā)生斷絲故障，只要按下自動控制按鈕，其故障卷繞頭停車，同時各精密計量裝置會按原設(shè)定指令自動調(diào)節(jié)物料的流出量，確保其他紡絲位的連續(xù)，正常生產(chǎn)，待故障處理完畢，即可恢復(fù)原正常設(shè)置?？梢源_保聚合融體的擠出量與紡絲機組對融體的需求量達到瞬間改變的完美匹配，保障整套生產(chǎn)裝置的生產(chǎn)連續(xù)性。

在利用本發(fā)明的設(shè)備紡制氨綸時，需要按照工藝設(shè)定使其達到穩(wěn)定熱平衡狀態(tài)，再進行融體直接紡制氨綸工藝過程。

按照工藝設(shè)定使其達到穩(wěn)定熱平衡狀態(tài)，具體如下：

首先，將輔助料罐0預(yù)熱到130度，將ptmg主儲料罐1、ptmg計量罐1’、ptmg精密計量裝置4連同各自連接的管道部分都分別按80度的ptmg物料工藝設(shè)定進行預(yù)加熱，將mdi主儲料罐2、mdi計量罐2’、mdi精密計量裝置5連同各自連接的管道部分都分別按60度的mdi物料工藝設(shè)定進行預(yù)加熱，將bdo主儲料罐3、bdo計量罐3’，bdo精密計量裝置6連同各自連接的管道部分都分別按70度的bdo物料工藝設(shè)定進行預(yù)加熱，另將高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器7的各段機筒均預(yù)熱到工藝設(shè)定的160度，對靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器8也預(yù)熱到160度，聚合雙螺桿擠出機9的各段機筒的溫度則按工藝要求分別設(shè)定為160度、180度、185度、190度、195度、240度、220度不等；對增壓泵11、融體過濾器13也按工藝要求設(shè)定為220度。

其次，按工藝設(shè)計要求對紡絲機組中的各功能執(zhí)行部位進行溫度設(shè)定，按照循序漸進，由低到高的順序動態(tài)調(diào)整。具體視絲條的變化而進行隨機調(diào)整溫度的變化，直到絲束可以滿足卷繞狀態(tài)的要求為準。

最后，在整套融體直紡氨綸生產(chǎn)裝置的各功能部位都達到工藝設(shè)定的預(yù)加熱溫度后，還必須要保持10~12個小時，以達到全系統(tǒng)的穩(wěn)定熱平衡，這樣才能保證生產(chǎn)的穩(wěn)定、連續(xù)進行。

利用本發(fā)明的設(shè)備紡制氨綸的工藝方法如下：

步驟1、將經(jīng)過加熱而完全溶為液態(tài)的物料ptmg、mdi、bdo，分別以真空吸料的方式吸入各自的主儲料罐即ptmg主儲料罐1、mdi主儲料罐2、bdo主儲料罐3，對需要進行攪拌的物料進行攪拌；

步驟2、將添加劑、助劑加入輔助料罐0，經(jīng)充分攪拌溶解后，立即注入ptmg主儲料罐1，然后對ptmg主儲料罐1進行持續(xù)地脫水處理，待脫水處理完成后，按生產(chǎn)工藝要求將ptmg、mdi、bdo物料同時輸入各自的計量罐即ptmg計量罐1’、mdi計量罐2’、bdo計量罐3’，輸入過程中ptmg、mdi、bdo物料按上下液位控制儀的控制自動進行準確、準時地物料加注；

步驟3、ptmg計量罐1’、mdi計量罐2’、bdo計量罐3’中的物料按生產(chǎn)工藝的設(shè)定輸入各自的精密計量裝置，即ptmg精密計量裝置4、mdi精密計量裝置5、bdo精密計量裝置6；

步驟4、由ptmg精密計量裝置4、mdi精密計量裝置5計量輸出的物料同時進入高速動態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器7，再轉(zhuǎn)入靜態(tài)預(yù)聚反應(yīng)器8；

步驟5、經(jīng)過預(yù)聚的物料同bdo精密計量裝置6計量輸出的物料同時進入聚合雙螺桿擠出機9，在聚合雙螺桿擠出機9機筒內(nèi)，在螺桿模塊組合的作用下完成充分聚合，聚合后的融體物料在增壓泵11的作用下通過融體過濾器13進行過濾。至此，從融體過濾器13輸出的融體即是供給紡絲機組的紡絲融體物料；聚合雙螺桿擠出機9到增壓泵11的管路由第一開車閥10控制通斷，增壓泵11到融體過濾器13的管路由第二開車閥12控制通斷。

步驟6、紡絲融體物料在融體泵14、15的作用下，分別進入紡絲箱體16、17內(nèi)的紡絲泵，并將紡絲融體物料均勻地分配給各自的紡絲頭形成絲條。絲條在重力的作用下，在紡絲甬道18、19、20、21中拉伸、冷卻、上油后，即在導(dǎo)絲輥26、26’、27、27’、28、28’、29、29’的作用下進入卷繞機，使用“吸絲槍”將絲束固定纏繞在卷繞頭30、31、32、33的紙筒上進行絲的卷繞，至此完成融體直接紡制氨綸的工藝過程。