[发明专利]大丝束碳纤维原丝水洗装置及水洗方法

权利要求书

1.一种大丝束碳纤维原丝水洗装置，其特征在于：水洗装置包括多个水洗单元，每个水洗单元包括水洗槽(3)、喷淋单元(5)、泵(4)、和牵伸辊组(2)，所述泵(4)的进水端通过进液管与水洗槽(3)底部开设的排水口连通，所述泵(4)的排水端通过排液管与设置在水洗槽(3)上方的喷淋单元(5)连接，以此将水洗槽(3)中的水洗液循环；所述喷淋单元(5)的喷淋管(51)朝向牵伸辊组(2)上的纤维(1)设置，以此向牵伸辊组(2)上传送中的纤维喷淋水洗液；其中，所述水洗单元的数量n满足公式：纤维中溶剂残留量＝进入水洗时初生纤维中的溶剂量×(1-各水洗槽溶剂平均脱除率)ⁿ0.002％。

2.根据权利要求1所述的大丝束碳纤维原丝水洗装置，其特征在于：每个水洗单元设置牵伸辊组(2)，每个牵伸辊组(2)包括一个上辊(21)、一个下前辊(22)和一个下后辊(23)，所述上辊(21)设置在水洗槽(3)入口的上方，下前辊(22设置在水洗槽(3)槽中靠近前端处，所述下后辊(23)设置在水洗槽(3)中靠近后端处；

其中前一个水洗单元的下后辊(23)与下一个水洗单元的上辊(21)所在碳纤维原丝输送的上纤面A与水平面的夹角α为30°≤α≤60°；

同一水洗单元中上辊(21)与下前辊(22)所在碳纤维原丝输送的下纤面B与水平面的夹角γ≥α。

3.根据权利要求2所述的大丝束碳纤维原丝水洗装置，其特征在于：每个水洗单元设置牵伸辊组(2)独立的变频控制，以对水洗速度独立调整；各水洗槽(3)内溶剂平均脱除率为78％～93％。

4.根据权利要求2所述的大丝束碳纤维原丝水洗装置，其特征在于：在上纤面A的纤维正面和下纤面B的纤维反面均设置喷淋单元(5)；喷淋单元(5)的喷淋中心与上纤面A和下纤面B的夹角均为β，且夹角β为30°≤β≤60°。

5.根据权利要求4所述的大丝束碳纤维原丝水洗装置，其特征在于：所述喷淋单元(5)上并排设置多个喷淋管(51)，每个喷淋管(51)的前端设置喷嘴(52)，通过调整喷淋管(51)实现控制喷嘴(52)的喷淋方向。

6.根据权利要求5所述的大丝束碳纤维原丝水洗装置，其特征在于：每个喷淋单元(5)上的喷淋管(51)的数量为纺纱数的两倍。

7.根据权利要求5所述的大丝束碳纤维原丝水洗装置，其特征在于：所述喷淋管为耐腐可曲折定型软管。

8.根据权利要求5所述的大丝束碳纤维原丝水洗装置，其特征在于：所述喷嘴(52)的喷淋角度为90°，喷淋水至纤维的垂直距离为100mm；纤维(1)在水洗槽(3)中的有效浸入长度L为1.5m～3.5m；通过牵伸辊组的速度设置控制水洗槽(3)中的牵伸率为90％～99％。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述的水洗装置制备聚丙烯腈基大丝束碳纤维原丝的方法，其特征在于，方法包括以下步骤：

1)装置参数调整，根据纤维水洗要求和纺纱数，设置喷淋单元(5)的喷淋管(51)的数量、曲折角度和与上下纤面B的距离，设置牵伸辊组(2)的速度以调整水洗槽中的牵伸率；匹配相应纤维水洗调制水洗槽中溶剂的脱除率并供给纯热水作为水洗介质；

2)供纤水洗，纤维进入第一个水洗单元的牵伸辊组(2)，经喷淋单元(5)喷淋后进入水洗槽(3)，依次运行，从最后一个单元的牵伸辊出，完成水洗并进入下一个工序。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：热纯水从最后一个水洗单元进去，通过泵(4)打入前一个水洗单元，依次进行，同纤维(1)呈逆向运行；各水洗槽(3)内溶剂平均脱除率为78％～93％；喷嘴(52)的喷淋水压力为0.10～0.18MPa。