一種用于超高分子量聚乙烯干法紡絲生產(chǎn)均質(zhì)加料裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料加工制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種加料裝置，尤其是涉及一種用于超高分子量聚乙烯干法紡絲生產(chǎn)均質(zhì)加料裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超高分子量聚乙烯纖維的研宄起始于20世紀(jì)70年代末，最早1979年，荷蘭DSM公司取得第一個(gè)關(guān)于超高分子量聚乙烯纖維凍膠紡絲技術(shù)的專(zhuān)利，然后，在1986年，美國(guó)Allied公司(現(xiàn)在Honeywell公司)購(gòu)買(mǎi)了 DSM的專(zhuān)利使用權(quán)，開(kāi)始了超高分子量聚乙稀纖維的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。目前，在纖維專(zhuān)用樹(shù)脂方面，全球超高分子量聚乙烯總產(chǎn)能約為17萬(wàn)噸，國(guó)內(nèi)超高分子量聚乙烯產(chǎn)能約為3.5萬(wàn)噸，其中，德國(guó)Ticona、荷蘭DSM以及日本旭化成產(chǎn)品中有纖維專(zhuān)用牌號(hào)。國(guó)內(nèi)纖維用超高分子量聚乙烯用量約為1.0萬(wàn)噸/年，其中，約60%依賴(lài)進(jìn)口，隨著超高分子量聚乙烯纖維市場(chǎng)的迅速擴(kuò)大，市場(chǎng)需求逐漸增多。在超高分子量聚乙烯纖維方面，國(guó)際市場(chǎng)上超高分子量聚乙烯纖維的產(chǎn)品主要有美國(guó)Honeywell公司的Spectra系列，荷蘭DSM公司以及日本Toyobo和荷蘭DSM建立聯(lián)合公司的Dyneema系列，日本Mitsui公司的Tekmilon系列。
[0003]超高分子量聚乙烯干法紡絲生產(chǎn)中，超高分子量聚乙烯樹(shù)脂顆粒共混于十氫萘溶液中，加熱溶脹后，常溫常壓喂入螺桿擠出機(jī)中。超高分子量聚乙烯在共混體系中沉降較快，一般為了保證均勻進(jìn)料，常采取一邊攪拌一邊進(jìn)料，但隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，攪拌釜內(nèi)液面高度降低，對(duì)螺桿進(jìn)料口的壓力產(chǎn)生變化，不能形成均質(zhì)進(jìn)料的目的，同時(shí)，由于十氫萘閃點(diǎn)較低，采用電機(jī)攪拌會(huì)增加設(shè)備的安全隱患。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?00510001942.2的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公布了一種均勻懸浮液的連續(xù)加料裝置，包括一攪拌容器、攪拌器及出料管，所述的出料管是連接于攪拌容器的側(cè)壁的中下部，且在出料管的輸出管路上設(shè)有閥門(mén)，而且在出料管的末端設(shè)有溢流裝置，在攪拌容器的底部與頂部之間、以及溢流容器底部和攪拌容器頂部之間分別設(shè)有循環(huán)裝置。該專(zhuān)利公布的技術(shù)方案主要是在攪拌容器中下部增加了一根溢流出料管，用以實(shí)現(xiàn)均質(zhì)加料的目的，但這個(gè)裝置也存在一定的弊端，攪拌釜內(nèi)的共混料不能全部喂入螺桿擠出機(jī)，對(duì)釜內(nèi)所加原料的利用率不高。
[0005]申請(qǐng)?zhí)枮?01210153488.2的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公布了一種均勻加料器，包括一個(gè)加料主管，加料主管是筒狀結(jié)構(gòu)，加料主管下面設(shè)置有多個(gè)分叉連通的加料分管，加料分管側(cè)面具有開(kāi)口，所述的加料主管頸部具有轉(zhuǎn)動(dòng)裝置和支架，所述的加料主管上面還設(shè)置有儲(chǔ)料倉(cāng)，儲(chǔ)料倉(cāng)上面有氣管和帶門(mén)的進(jìn)料口，氣管上設(shè)置有閥門(mén)，所述的加料主管和加料分管螺絲活動(dòng)連接，所述的加料分管呈現(xiàn)錐形或圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)。該專(zhuān)利公布的技術(shù)方案雖然能夠起到均質(zhì)加料的目的，但對(duì)于超高分子量聚乙烯干法紡絲來(lái)說(shuō)，共混溶液若帶有大量氣體進(jìn)入螺桿內(nèi)，將對(duì)擠出的溶膠液產(chǎn)生很多氣孔，對(duì)紡絲的性能產(chǎn)生很大的影響。
[0006]查閱相關(guān)文獻(xiàn)專(zhuān)利，以往的文章或?qū)＠形丛?jiàn)到在超高分子量聚乙烯干法紡絲生產(chǎn)中利用自旋渦流來(lái)進(jìn)行攪拌均質(zhì)進(jìn)料的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種利用自旋渦流對(duì)超高分子量聚乙烯共混體系進(jìn)行攪拌，使其以均質(zhì)狀態(tài)進(jìn)入螺桿，能有效保證干法紡絲生產(chǎn)線(xiàn)紡絲均勻性的加料裝置。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0009]一種用于超高分子量聚乙烯干法紡絲生產(chǎn)均質(zhì)加料裝置，該裝置包括用于盛裝共混溶液的溶脹釜、設(shè)置在溶脹釜中用于攪拌共混溶液的攪拌槳以及與攪拌槳傳動(dòng)連接的電動(dòng)機(jī)，還包括設(shè)置在溶脹釜底部的下料調(diào)節(jié)閥、設(shè)置在溶脹釜頂部的回流進(jìn)料口、加料斗以及與加料斗連接的動(dòng)力泵循環(huán)單元，所述的下料調(diào)節(jié)閥與加料斗之間設(shè)有下料彎管，該下料彎管上設(shè)有第一流量計(jì)，所述的加料斗的出料口與螺桿擠出機(jī)連接，并且所述的加料斗側(cè)壁還設(shè)有溢流口，所述的動(dòng)力泵循環(huán)單元包括溢流口、溢流管、循環(huán)泵以及回流管，所述的加料斗通過(guò)溢流口與溢流管連通，所述的循環(huán)泵的進(jìn)口通過(guò)溢流管與加料斗連接，出口通過(guò)回流管與回流進(jìn)料口連接，所述的回流管上還設(shè)有第二流量計(jì)；
[0010]在工作狀態(tài)下，所述的動(dòng)力泵循環(huán)單元的流量與進(jìn)給螺桿擠出機(jī)的流量之比為(I ?20):1，優(yōu)選(5 ?8):lo
[0011]所述的加料斗的出料口還設(shè)有下料孔及圓錐形凸起。
[0012]所述的下料孔的孔徑為0.1?10mm，所述的圓錐形凸起的底面直徑與出料口的口徑之比為(0.1?0.8):1。
[0013]所述的加料斗為圓錐形加料斗或橢圓錐形加料斗，并且所述的加料斗的體積為0.1 ?20L。
[0014]所述的加料斗的進(jìn)料口與出料口的距離為I?100mm，優(yōu)選20?50mm，所述的溢流口低于進(jìn)料口 0.1?90mm，優(yōu)選10?30mm，并且所述的溢流口的口徑與進(jìn)料口的口徑之比為(I ?10):1，優(yōu)選(1.5 ?2.5):lo
[0015]所述的加料斗的進(jìn)料口實(shí)際上是指下料彎管的出口。
[0016]所述的下料彎管的進(jìn)料方向與加料斗內(nèi)壁的夾角為O?180°。
[0017]所述的加料斗的材質(zhì)包括不銹鋼、碳鋼、鑄鐵、銅、鋁、鋁合金、陶瓷、玻璃或聚四氟乙烯中的一種或多種；所述的循環(huán)泵包括氣動(dòng)隔膜泵、電動(dòng)隔膜泵、離心泵或潛水泵中的一種或多種；所述的第一流量計(jì)與第二流量計(jì)均為金屬浮子流量計(jì)。
[0018]所述的共混溶液為超高分子量聚乙烯共混溶液或與超高分子量聚乙烯共混溶液相類(lèi)似的懸浮液。
[0019]所述的超高分子量聚乙稀共混溶液的濃度為I?30wt%，優(yōu)選4?15wt%，溫度為O?110°C，優(yōu)選25?60°C，并且所述的超高分子量聚乙烯共混溶液中超高分子量聚乙烯的粘均分子量為100?1000萬(wàn)，優(yōu)選400萬(wàn)?650萬(wàn)。
[0020]所述的超高分子量聚乙烯的狀態(tài)為溶脹或未溶脹。
[0021]所述的超高分子量聚乙烯共混溶液的溶劑包括十氫萘、四氫萘、二甲苯、二氯苯或石油醚中的一種或多種。
[0022]所述的超高分子量聚乙烯共混溶液體系進(jìn)給螺桿擠出機(jī)的均勻性，可以通過(guò)螺桿擠出機(jī)主機(jī)電流和模頭壓力的變化來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明將超高分子量聚乙烯共混溶液體系需以均質(zhì)狀態(tài)進(jìn)入螺桿擠出機(jī)，有效確保紡絲的均勻性，采用循環(huán)加料的模式，溶脹或未溶脹的超高分子量聚乙烯共混溶液體系，通過(guò)溶脹釜攪拌后，以均質(zhì)狀態(tài)進(jìn)入加料斗，在加料斗內(nèi)形成自然渦流攪拌，然后，一部分通過(guò)的動(dòng)力泵循環(huán)單元返回至溶脹釜內(nèi)，另一部分進(jìn)給螺桿擠出機(jī)中。而加料的均勻性與溶脹釜的下料流量、動(dòng)力泵循環(huán)單元的循環(huán)流量、加料斗的容積、加料斗溢流口的高度等諸多因素有關(guān)，本發(fā)明未采用動(dòng)力電機(jī)攪拌加料斗，從而實(shí)現(xiàn)了超高分子量聚乙烯共混溶液體系以均質(zhì)狀態(tài)進(jìn)入螺桿擠出機(jī)的目的，不僅操作簡(jiǎn)單，節(jié)省電能，而且確保了工藝操作的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明中加料斗的出料口放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0027]I一溶脹藎、2—下料調(diào)節(jié)閥、3—第一流量計(jì)、4一下料彎管、5—加料斗、6—溢流管、7—循環(huán)栗、8—第二流量計(jì)、9一回流進(jìn)料口、10 —電動(dòng)機(jī)、11 一攬樣獎(jiǎng)、12—進(jìn)料口、13一出料口、14一回流管、15—溢流口、16—圓維形凸起、17一下料孔、a一夾角。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0029]實(shí)施例1:
[0030]如圖1所示，一種用于超高分子量聚乙烯干法紡絲生產(chǎn)均質(zhì)加料裝置，該裝置包括用于盛裝超高分子量聚乙烯共混溶液的溶脹釜1、設(shè)置在溶脹釜I中用于攪拌超高分子量聚乙烯共混溶液的攪拌槳11以及與攪拌槳11傳動(dòng)連接的電動(dòng)機(jī)10，還包括設(shè)置在溶脹釜I底部的下料調(diào)節(jié)閥2、設(shè)置在溶脹釜I頂部的回流進(jìn)料口 9、加料斗5以及與加料斗5連接的動(dòng)力泵循環(huán)單元，下料調(diào)節(jié)閥2與加料斗5之間設(shè)有下料彎管4，該下料彎管4上設(shè)有第一流量計(jì)3，加料斗5的出料口 13與螺桿擠出機(jī)連接，并且加料斗5的側(cè)壁設(shè)有溢流口 15，加料斗5的出料口 13還設(shè)有下料孔17及圓錐形凸起16，動(dòng)力泵循環(huán)單元包括溢流口 15、溢流管6、循環(huán)泵7以及回流管14，加料斗5通過(guò)溢流口 15與溢流管6連通，循環(huán)泵7的進(jìn)口通過(guò)溢流管6與加料斗5連接，出口通過(guò)回流管1