[发明专利]一种高强高模超高分子量聚乙烯纤维纺丝设备及其纺丝工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料纺丝设备，尤其涉及一种应用于高性能高强高模超高分子量聚乙烯纤维纺丝设备。本发明还涉及上述高强高模超高分子量聚乙烯纤维的纺丝工艺。

背景技术

高强聚乙烯纤维，也称超高分子量聚乙烯纤维，是采用分子量在100万以上的超高分子量聚乙烯生产的具有高强度和模量的合成纤维材料。在国际上，高强聚乙烯纤维、芳纶、碳纤维被称之为三大高性能纤维材料。其中超高分子量聚乙烯纤维因具有高强度、高模量、低密度的特点，在现代化战争与防御装备、宇航与航空方面发挥了极其重要的作用，在民用领域也得到了越来越广泛的应用。上述超高分子量聚乙烯纤维的生产方法主要是采用双螺杆挤出机进行纺丝。

中国专利95111657.6公开了一种超高强聚乙烯纤维纺丝装置，其包括压力溶解釜通过管道及压力中间槽连接至双螺杆挤出机的入口，双螺杆挤出机的出口通过管道接计量泵的入口，计量泵出口通过管道接过滤器的入口，过滤器的出口通过管道接喷丝板。该方案由双螺杆挤出机进行脱泡，适宜于工业化的连续生产；但是采用此种生产方案，由于其过滤器的过滤能力以及喷丝板生产能力的限制，单机产能只能在年产量100吨以下。现有单过滤室过滤器需提高过滤精度才能满足大纤度纤维的生产，而过滤精度的提高会限制生产效率，难以实现规模化生产。

中国专利CN200520048119.2公开了一种新型的高强高模聚乙烯纤维纺丝机组，包括储料桶、挤出机、过滤增压装置和冷冻浴槽，置于地面上的溶剂储罐通过管道依此与输送计量泵和高位的储料桶相连，储料桶通过进料漏斗连接到挤出机的入口，挤出机依此连接增压过滤装置、纺丝箱及纺丝组件、冷却浴槽，再与落丝辊和盛丝桶连接，盛丝桶位于落丝辊的下方。该方案加强了超高分子量聚乙烯溶液的过滤，从而提高了纤维质量；但该方案也是只采用一台双螺杆挤出机配备通用喷丝板、单过滤器，其产量依然收到限制，单机产能只能在100吨/年以内。

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可以大幅度提高纺丝的单机生产能力、发挥挤出机潜在产能的高强高模超高分子量聚乙烯纤维纺丝设备。

本发明同时提供了一种可以大幅度提高纺丝的单机生产能力、发挥挤出机潜在产能的高强高模超高分子量聚乙烯纤维纺丝工艺。

为了克服现有技术不足，本发明采用的技术方案是：一种高强高模超高分子量聚乙烯纤维纺丝设备，所述纺丝设备包括大挤出量螺杆机、设置于该大挤出量螺杆机的喷嘴处的组合喷丝板，所述组合喷丝板包括至少两个并排联接的喷丝板，每两个喷丝板之间设置一个间隔板。

更佳地，所述的高强高模超高分子量聚乙烯纤维纺丝设备还包括设置于大挤出量螺杆机与组合喷丝板之间的多过滤室过滤器，该多过滤室过滤器包括至少两个过滤室，每个过滤室的入口和出口各设置一个阀门。

更佳地，所述的高强高模超高分子量聚乙烯纤维纺丝设备还包括温度调节装置，该温度调节装置包括设置于大挤出量螺杆机的机头的温度传感器、与该温度传感器电性联接的控制器、与该控制器电性联接的功率调节器、设置于机头并对机头进行温度调节的加热装置，所述功率调节器与所述加热装置电性联接并输出控制信号给加热装置。

本发明还提供一种聚乙烯纤维纺丝工艺，使用上述的聚乙烯纤维纺丝设备，该纺丝工艺包括以下步骤：设定纺丝工艺环境标准温度范围；检测并反馈实际环境温度；如果实际环境温度超出标准温度范围，对实际环境温度进行调节，否则继续检测并反馈实际环境温度。

更佳地，所述环境标准温度范围是标准温度设定值±5℃。

本发明还提供另外一种聚乙烯纤维纺丝工艺，使用上述的聚乙烯纤维纺丝设备，该纺丝工艺包括以下步骤：设定纺丝工艺机头标准温度范围；检测并反馈实际机头温度；如果实际机头温度超出标准温度范围，对实际机头温度进行调节，否则继续检测并反馈实际机头温度；所述环境标准温度范围是环境标准温度设定值±5℃。

本发明的有益效果是：使用组合喷丝板，当需要生产小纤度纺丝时，不需要限制挤出量就可以继续生产，充分利用了挤出机螺杆的产能，节约能源，降低设备工时成本和生产成本；大大提高了单机产能，实现了单线产能100-400吨/年的能力。