專利名稱：一種超高分子量聚乙烯纖維用牽伸熱箱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種紡絲行業(yè)用的牽伸熱箱，尤其是應(yīng)用在超高分子量聚乙烯纖維的生產(chǎn)中。
背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯纖維是一類具有高度取向伸直鏈結(jié)構(gòu)的纖維，是支撐世界高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要新材料之一，與碳纖維、芳綸并稱為三大高科技纖維。因其具有強(qiáng)度高、模量高、質(zhì)量輕、耐光強(qiáng)、耐磨度高、能量吸收性能和阻尼性能優(yōu)越等特點(diǎn)，在高級(jí)輕質(zhì)復(fù)合材料中顯示出極大的優(yōu)勢(shì)，主要用途是取代鋼鐵、合金，在航天航空領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域有著不可替代的作用，是涉及到國(guó)家安全的敏感材料。可廣泛應(yīng)用于軍事裝備、航天航海、安全防護(hù)、特種建筑、漁業(yè)、造船業(yè)等領(lǐng)域，具有非常良好的市場(chǎng)前景。目前超高分子量聚乙烯纖維工業(yè)化生產(chǎn)多是采用凝膠紡絲-超拉伸技術(shù)。凝膠紡絲使溶液中的大分子處于低纏結(jié)狀態(tài)，紡絲成型后通過(guò)驟冷使紡絲細(xì)流中的大分子基本上保持這種低纏結(jié)狀態(tài)，但因其結(jié)構(gòu)尚不穩(wěn)定，從超分子結(jié)構(gòu)上講，大分子序態(tài)較低，必須經(jīng)過(guò)后續(xù)加工使其二次成型，提高纖維的物理一機(jī)械性能。而只有經(jīng)高倍熱拉伸，聚乙烯大分子才能沿拉伸方向舒展和伸直，大分子取向和結(jié)晶程度提高，使大分子鏈由原來(lái)的折疊鏈向伸直鏈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變從而賦予纖維十分優(yōu)異的力學(xué)性能。高倍熱拉伸的主要工序就是牽伸工序。牽伸過(guò)程中，首先使呈現(xiàn)大片晶的聚集體分解為稍有取向的片晶堆積，隨后片晶沿著拉伸方向旋轉(zhuǎn)和解纏，最終導(dǎo)致伸直鏈結(jié)晶的微纖結(jié)構(gòu)形成。牽伸過(guò)程中的拉伸可以使分子鏈鏈段取向，牽伸熱箱提供的高溫可以使分子鏈發(fā)生取向，最終提高纖維的結(jié)晶度和取向度，提高纖維的性能。在現(xiàn)有技術(shù)中，超高分子量聚乙烯纖維的拉伸為熱拉伸，初生纖維處于空氣包圍之中，纖維被加熱主要是在牽伸熱箱中依靠空氣介質(zhì)和加熱器之間的熱量傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前牽伸熱箱主要采用熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)為纖維提供熱能，牽伸熱箱腔室均為普通傳熱的金屬材料，因循環(huán)風(fēng)與牽伸室發(fā)生作用后風(fēng)向會(huì)發(fā)生改變，造成風(fēng)場(chǎng)紊亂。循環(huán)風(fēng)經(jīng)過(guò)牽伸室對(duì)纖維加熱的過(guò)程中因?yàn)檠h(huán)風(fēng)會(huì)對(duì)原絲和牽伸腔室發(fā)生作用并傳遞熱量，會(huì)使原絲在腔室內(nèi)發(fā)生振動(dòng)并出現(xiàn)溫度不均衡現(xiàn)象而產(chǎn)生毛絲、斷頭和絲的品質(zhì)不穩(wěn)定現(xiàn)象。加熱結(jié)構(gòu)為普通箱式結(jié)構(gòu)電加熱器，氣體容易在箱體的死角處形成氣體滯留區(qū)，嚴(yán)重影響加熱效率，浪費(fèi)熱能耗。風(fēng)道內(nèi)會(huì)因熱脹冷縮而引起管道變形甚至泄露，同時(shí)循環(huán)風(fēng)因未經(jīng)過(guò)凈化處理在對(duì)絲束進(jìn)行加熱時(shí)所攜帶的雜質(zhì)會(huì)對(duì)設(shè)備和絲束的成型、外觀造成影響。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是提供一種用于超高分子量聚乙烯纖維牽引定型用的牽伸熱箱裝置，其熱效率高，溫度分布均勻，循環(huán)風(fēng)潔凈、對(duì)絲束擾動(dòng)小且分布均衡、能有效防止由于熱脹冷縮而引起的管道變形甚至泄露，保證纖維絲束在均勻恒定潔凈的溫度下?tīng)可欤瑥亩岣吡顺善防w維的性能、成品率和穩(wěn)定性，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度以及因處理熱箱內(nèi)毛絲斷頭而頻繁開(kāi)熱箱而造成的熱量損失和不均勻。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案—種超高分子量聚乙烯纖維用牽伸熱箱裝置，其特征在于它包括由上箱體和下箱體組成的箱體，箱體內(nèi)設(shè)內(nèi)表面覆蓋多孔材料結(jié)構(gòu)的牽伸室和循環(huán)風(fēng)道；牽伸室的一端為絲束入口和進(jìn)風(fēng)口，另一端為絲束出口和出風(fēng)口 ；循環(huán)風(fēng)道內(nèi)設(shè)置有風(fēng)機(jī)、膨脹節(jié)、圓筒高效加熱裝置和高效送風(fēng)口 ；箱體的一側(cè)設(shè)有可以開(kāi)啟的箱體側(cè)門若干個(gè)，上箱體和下箱體以及箱體側(cè)門內(nèi)設(shè)隔熱材料層。上述循環(huán)風(fēng)道內(nèi)采用新型圓筒高效加熱裝置。上述多孔材料為二維蜂窩多孔金屬材料，其材質(zhì)為青銅、鎳、合金、不銹鋼、鈦、鋁等金屬；其微結(jié)構(gòu)可以為正三角形蜂窩、正四邊形蜂窩、正六邊形蜂窩、由正六邊形蜂窩和正三角形蜂窩所組成的組合蜂窩Kagome結(jié)構(gòu)等,優(yōu)選正六邊形蜂窩、Kagome蜂窩微結(jié)構(gòu)。上述高效送風(fēng)口采用具有穩(wěn)壓、分流、過(guò)濾一體的結(jié)構(gòu)。上述循環(huán)風(fēng)道內(nèi)采用可以有效防止由于熱脹冷縮而引起的管道變形甚至泄露膨脹節(jié)。本實(shí)用新型的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)為1.本實(shí)用新型采用新型圓筒高效加熱裝置，采用圓筒形的新式加熱裝置，沒(méi)有方形的死角，氣體流通順暢，具有升溫快、發(fā)熱均勻、散熱性能好、熱效率高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，使循環(huán)風(fēng)加熱的穩(wěn)定性大幅度提高。加熱采用整體加熱器，直接插入圓筒，兩端用法蘭固定。容易安裝和拆卸，方便維修和更換。2.本實(shí)用新型牽伸腔室內(nèi)表面覆蓋多孔芯材，循環(huán)風(fēng)通過(guò)多孔材料時(shí)，可均勻分配風(fēng)量，可使部分循環(huán)風(fēng)由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?，，從而使?jīng)過(guò)絲束的循環(huán)風(fēng)分配均勻，不會(huì)因風(fēng)向紊亂而使絲束發(fā)生振動(dòng)從而產(chǎn)生毛絲和斷頭，影響絲的品質(zhì)，，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度以及因處理熱箱內(nèi)毛絲斷頭而頻繁開(kāi)啟熱箱而造成的熱量損失和不均勻。同時(shí)由于多孔材料長(zhǎng)期在循環(huán)風(fēng)作用下，溫度達(dá)到指定溫度并恒溫，使?fàn)可鞜嵯錅囟染鶆颍z束在均勻穩(wěn)定的溫度下?tīng)可?，可以保證生產(chǎn)出高品質(zhì)的纖維。3.本實(shí)用新型采用具有穩(wěn)壓、分流、風(fēng)量調(diào)節(jié)、過(guò)濾為一體的高效送風(fēng)口，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可有效過(guò)濾循環(huán)風(fēng)所攜帶雜質(zhì)，提高纖維品質(zhì)。4.本實(shí)用新型在風(fēng)道上加了一個(gè)膨脹節(jié)，這樣可以有效防止由于熱脹冷縮而引起的管道變形甚至泄露。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例牽伸熱箱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I一上箱體、2—下箱體3—多孔材料4一牽伸室、5—箱體側(cè)門、6—絲束入口、7—絲束出口、8—膨脹節(jié)、9—進(jìn)風(fēng)口、10—出風(fēng)口、11—循環(huán)風(fēng)道、12—風(fēng)機(jī)、13—圓筒高效加熱裝置、14一高效送風(fēng)口。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例本實(shí)施例所述的超高分子量聚乙烯纖維用牽伸熱箱裝置，如附圖1所示，其箱體由上箱體I和下箱體2組成，箱體內(nèi)設(shè)牽伸室4和循環(huán)風(fēng)道11 ;牽伸室4的一端為絲束入口 6和進(jìn)風(fēng)口 9，另一端為絲束出口 7和出風(fēng)口 10 ;循環(huán)風(fēng)道11內(nèi)設(shè)置有風(fēng)機(jī)12、膨脹節(jié)8、新型圓筒高效加熱裝置13和高效送風(fēng)口 14 ；在箱體的一側(cè)設(shè)有可以開(kāi)啟的箱體側(cè)門5若干個(gè)，在上箱體I和下箱體2以及箱體側(cè)門5內(nèi)設(shè)隔熱材料層。上述牽伸室4內(nèi)表面由多孔金屬材料組成，該多孔材料3為二維蜂窩狀多孔材料，其微結(jié)構(gòu)可以為正三角形、正四邊形、正六邊形、Kagome網(wǎng)格結(jié)構(gòu)(由正六邊形蜂窩和正三角形蜂窩所組成的組合蜂窩)等，優(yōu)選正六邊形、Kagome微結(jié)構(gòu)。由于多孔材料內(nèi)部具有大量的孔隙使多孔金屬材料具有諸多優(yōu)異的特性，比表面積大、能量吸收性好、換熱散熱能力高、吸聲性好、滲透性優(yōu)、耐高溫。可用于控制氣體的流速和流動(dòng)，可以使紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?，有利于三維復(fù)雜流動(dòng)，克服邊界層的不利影響。牽伸室4內(nèi)表面采用多孔材料3，可以克服循環(huán)風(fēng)直接與牽伸腔室作用而產(chǎn)生折射使風(fēng)向不定的問(wèn)題，使紊亂的循環(huán)風(fēng)變?yōu)閷恿髁鲃?dòng)；循環(huán)風(fēng)進(jìn)入牽伸腔室時(shí)，通過(guò)多孔材料的作用均勻的分布于整個(gè)纖維絲束表面，保證絲束在牽伸腔室內(nèi)不發(fā)生抖動(dòng)；同時(shí)由于多孔材料長(zhǎng)期在循環(huán)風(fēng)作用下，溫度達(dá)到指定溫度并恒溫，使?fàn)可鞜嵯錅囟染鶆?，絲束在均勻穩(wěn)定的溫度下?tīng)可?，可以保證生產(chǎn)出高品質(zhì)的纖維。上述新型圓筒高效加熱裝置13位于循環(huán)風(fēng)道11內(nèi)，風(fēng)機(jī)12與高效送風(fēng)口 14之間，從風(fēng)機(jī)12出來(lái)的循環(huán)風(fēng)經(jīng)過(guò)沒(méi)有方形的死角的圓筒形的新式加熱器，氣體流通順暢，加熱效率高、加熱均勻。加熱采用整體加熱器，直接插入圓筒，兩端用法蘭固定。容易安裝和拆卸，方便維修和更換。上述箱體側(cè)門5，位于下箱體2上端，側(cè)門個(gè)數(shù)約為3-6個(gè)。側(cè)門門板隔熱材料制成，并設(shè)置可更換高溫硅膠密封圈。側(cè)門便于牽伸時(shí)絲束通過(guò)牽伸熱箱以及絲束發(fā)生斷裂時(shí)人工接絲用，因該側(cè)門逐個(gè)相鄰，當(dāng)開(kāi)啟時(shí)為逐個(gè)開(kāi)啟，減少了開(kāi)啟瞬間對(duì)外的熱量損失。上述高效送風(fēng)口 14位于循環(huán)風(fēng)道11內(nèi)，循環(huán)風(fēng)進(jìn)口處，該高效送風(fēng)口內(nèi)置靜壓箱、散流板、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、保溫層和高效過(guò)濾器，該高效送風(fēng)口 14集穩(wěn)壓、分流、過(guò)濾保溫為一體，并可根據(jù)所需風(fēng)量選擇合適的送風(fēng)口。循環(huán)風(fēng)經(jīng)過(guò)高效送風(fēng)口平穩(wěn)、均勻送出，并有效濾過(guò)雜質(zhì)，防止了雜質(zhì)對(duì)設(shè)備的損害以及對(duì)絲束成型和外觀的影響。上述循環(huán)風(fēng)道11內(nèi)的膨脹節(jié)8，可以有效防止由于熱脹冷縮而引起的管道變形甚至泄露。
權(quán)利要求1.一種超高分子量聚乙烯纖維用牽伸熱箱裝置，其特征在于它包括由上箱體和下箱體組成的箱體，箱體內(nèi)設(shè)內(nèi)表面覆蓋多孔材料結(jié)構(gòu)的牽伸室和循環(huán)風(fēng)道；牽伸室的一端為絲束入口和進(jìn)風(fēng)口，另一端為絲束出口和出風(fēng)口 ；循環(huán)風(fēng)道內(nèi)設(shè)置有風(fēng)機(jī)、膨脹節(jié)、圓筒高效加熱裝置和高效送風(fēng)口 ；箱體的一側(cè)設(shè)有可以開(kāi)啟的箱體側(cè)門，上箱體和下箱體以及箱體側(cè)門內(nèi)設(shè)隔熱材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽伸熱箱裝置，其特征在于圓筒高效加熱裝置采用整體加熱器，直接插入圓筒，兩端用法蘭固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的牽伸熱箱裝置，其特征在于多孔材料結(jié)構(gòu)為二維蜂窩多孔金屬材料結(jié)構(gòu)，其微結(jié)構(gòu)為正三角形蜂窩、正四邊形蜂窩、正六邊形蜂窩或由正六邊形蜂窩和正三角形蜂窩所組成的組合蜂窩結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于紡織材料設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種超高分子量聚乙烯纖維用牽伸熱箱裝置，它包括由上箱體和下箱體組成的箱體，箱體內(nèi)設(shè)內(nèi)表面覆蓋多孔芯材結(jié)構(gòu)的牽伸室和循環(huán)風(fēng)道；牽伸室的一端為絲束入口和進(jìn)風(fēng)口，另一端為絲束出口和出風(fēng)口；風(fēng)道內(nèi)設(shè)置有風(fēng)機(jī)、散熱片加熱管和高效送風(fēng)口；在箱體的一側(cè)設(shè)有可以開(kāi)啟的箱體側(cè)門3-6個(gè)，在上箱體和下箱體以及箱體側(cè)門內(nèi)設(shè)隔熱材料層。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)可以提高熱效率，保證絲束在溫度均勻、無(wú)擾動(dòng)的條件下進(jìn)行牽伸，提高纖維纖度的均勻性，有效減少毛絲和斷頭的產(chǎn)生從而提高了成品纖維的品質(zhì)和成品率。
文檔編號(hào)D01D10/02GK202830251SQ20122029386
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者馬敏, 王正兵, 祁立超, 孔凡敏 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 南化集團(tuán)研究院