[实用新型]一种凝固成形装置

说明书

本实用新型是关于一种凝固成形装置，其包括凝固浴槽、喷丝头及导向辊。其中，喷丝头安装在凝固浴槽内，以在凝固浴槽中注入凝固浴液后，喷丝头能位于凝固浴液中；导向辊的辊体下边缘伸入凝固浴槽内，以在凝固浴槽中注入凝固浴液后，导向辊的辊体下边缘能浸入凝固浴液中；其中，导向辊的辊体下边缘所处的位置高于喷丝头所处的位置，且喷丝头、导向辊之间的相对位置满足：使喷丝头和导向辊之间的纤维丝束沿着走丝方向的抬升坡度为1‑5°。本实用新型主要用于对凝固成形装置的部件进行设计，对各部件进行合理布局，避免了纤维在凝固过程中产生的毛丝、断丝、分叉现象，避免因凝固浴液的温度浓度场不均匀而导致的纤维不均匀的现象。

技术领域

本实用新型涉及一种碳纤维技术领域，特别是涉及一种凝固成形装置。

背景技术

聚丙烯腈基碳纤维具有高拉伸强度、高拉伸模量、低密度、抗烧蚀、耐腐蚀等优点，在航天、航空、海洋、核电等尖端技术领域具有广泛应用。

聚丙烯腈纤维(本领域技术人员称为原丝)是生产聚丙烯腈基碳纤维的前驱体，原丝的制备技术是聚丙烯腈基碳纤维制备的核心。原丝的结构、各类缺陷和外观质量等因素在很大程度上决定了最终碳纤维的性能、质量甚至成本。其中，生产优质原丝对纺丝设备和工艺提出了较高要求。其中，凝固过程是聚丙烯腈初生纤维凝固成形的阶段，在这一过程中，聚丙烯腈溶液经喷丝板形成聚丙烯腈溶液细流，然后在凝固剂水的作用下凝固成形。凝固过程直接决定原丝的结构、外观等性能的质量稳定性，因此凝固条件对原丝的质量和纺丝的连续性有十分重要的影响，对碳纤维的性能起着关键性作用。

传统湿法纺丝生产聚丙烯腈原丝的过程中，所用的凝固成形装置主要包括喷丝组件、凝固浴槽、牵伸辊等。目前，有相关技术对凝固成形装置进行了改进，例如，(1)相关技术通过在凝固浴槽中设计凝固液分配板、溢流板上圆孔分布，保证凝固液的温度浓度场的均匀性；(2)相关技术在凝固浴槽中引入了整流罩，以消除凝固浴内导向辊缠丝和溢流槽内断丝多的现象；(3)相关技术通过设计凝固浴入口、出口、凝固液分配板及溢流板的位置，解决浴液不均匀、缠辊断丝等问题。

但是，目前关于凝固成形装置的相关技术均是从凝固浴槽的设计出发来考虑，未考虑设备之间、设备与工艺及操作之间的匹配，仍存在缠辊断丝、毛丝、挂丝、飘丝的问题，以及存在初生纤维均匀性的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种凝固成形装置，主要目的在于对凝固成形装置的部件进行设计，对各部件进行合理布局，以为初生纤维提供较优的走丝路径，增加初生纤维在凝固浴液中的凝固时间，减少其暴露在空气中的时间，以减少毛丝、断丝的产生。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

一方面，本实用新型的实施例提供一种凝固成形装置，其中，所述凝固成形装置包括：

凝固浴槽；

喷丝头，所述喷丝头安装在所述凝固浴槽内，以在所述凝固浴槽中注入凝固浴液后，所述喷丝头能位于凝固浴液中；

导向辊，所述导向辊的辊体下边缘伸入所述凝固浴槽内，以在所述凝固浴槽中注入凝固浴液后，所述导向辊的辊体下边缘能浸入凝固浴液中；

其中，所述导向辊的辊体下边缘所处的位置高于所述喷丝头所处的位置，且所述喷丝头、导向辊之间的相对位置满足：使所述喷丝头和导向辊之间的纤维丝束沿着走丝方向的抬升坡度为1-5°。

优选的，所述抬升坡度为2-3°。

优选的，所述喷丝头在所述凝固浴槽内的位置满足：在所述凝固浴槽中注入凝固浴液后，所述喷丝头的中心处与凝固浴液的液面之间的距离为5-20cm，优选为8-15cm。

优选的，所述导向辊的位置满足：在所述凝固浴槽中注入凝固浴液后，所述导向辊的辊体下边缘与凝固浴液的液面之间的距离为0-10cm，优选为4-6cm。