一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置及其使用方法与流程

本发明涉及纤维干湿法挤出，具体为一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置及其使用方法。

背景技术：

1、纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖，不溶于水及一般有机溶剂，是植物细胞壁的主要成分，纤维素是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖，占植物界碳含量的50%以上，棉花的纤维素含量接近100%，为天然的最纯纤维素来源，通过使用干湿法将纤维素制备成所需纤维。

2、现有的纤维干湿法挤出设备存在的缺陷是：

3、1、专利文件us09011739b2公开了连续制造聚酰亚胺纤维的方法，但是上述文件中在制造过程中，对操作人员的技能和经验要求较高，需要操作人员实时监测各种数据的状态，不仅人工成本较高，且生产效率和产品质量的稳定性差的技术问题；

4、2、专利文件us08709372b2公开了从浸湿带纺丝的碳纳米管纤维，但是上述文件中无法对烘干室等箱体内的高温气体的余热经常重复利用，容易造成能源效率大的技术问题；

5、3、专利文件jp2009144283a公开了卷绕液体和湿干或干湿纺丝方法的滚子，但是上述文件中未使喷出的细丝在空气中发生拉伸和形变，而是直接流入凝固浴中，在凝固浴中进行拉伸和形变，容易造成纺丝速度降低的技术问题；

6、4、专利文件cn112342632b公开了一种高速干湿法纺丝的凝固装置，但是上述文件中无法根据采集的风速数据，自动化调节风速的大小，容易在空气中进行拉伸和形变时，造成加工稳定的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置，包括溶解釜和数据采集模块，所述溶解釜的底部安装有螺旋挤出机，所述螺旋挤出机的输出端安装有纺丝箱，所述纺丝箱的输出端安装有甬道；

3、所述螺旋挤出机的外壁安装有一组固定杆，所述固定杆的底部安装有支撑杆，所述支撑杆的底部安装有处理箱，所述处理箱的内壁安装有一组隔板，所述处理箱的内壁通过隔板设置有凝固浴室、清洗室和烘干室，且凝固浴室的上方对应甬道的底部；

4、所述数据采集模块通过传感器分别采集溶解釜、螺旋挤出机、纺丝箱、甬道、凝固浴室、清洗室和烘干室内的温度、压力、流量、溶剂浓度和风速中的一种或多种，所述数据采集模块通过电性连接有处理器模块，所述处理器模块分别通过双向电性连接有触控显示屏和阈值检测模块，所述触控显示屏用于显示信息和通过触摸屏幕上的元素来输入指令，且触控显示屏安装于处理箱正面的中部，所述阈值检测模块用于监测数据采集模块获取的众多数据中是否有超过或低于预设的阈值，所述处理器模块通过电性连接有plc控制器，所述plc控制器分别通过电性连接有执行机构和报警模块，且执行机构分别安装于采集溶解釜、螺旋挤出机、纺丝箱、甬道、凝固浴室、清洗室和烘干室内，报警模块安装于处理箱正面的顶部。

5、优选的，所述溶解釜顶部的一侧安装有原料进料口，原料进料口的顶部通过铰链安装有密封板，溶解釜顶部的另一侧安装有溶剂进料口，溶剂进料口的一端安装有四通流量阀，溶解釜顶部的中部安装有第一伺服电机，第一伺服电机的输出端安装有搅拌轴，搅拌轴外壁安装有若干组搅拌杆，溶解釜内底壁的外侧安装有电加热块，溶解釜外部的壳体其内部开设有保温层，保温层设置有进气口和排气口，且进气口和排气口均安装于溶解釜的背面，溶解釜底部的输出端安装有电磁阀。

6、优选的，所述螺旋挤出机的一端安装有第二伺服电机，第二伺服电机的输出端安装有螺旋挤出杆，纺丝箱的内部安装有计量泵，且计量泵安装于螺旋挤出机的输出端，计量泵的输出端通过管道连接有喷丝头，且喷丝头喷出的细丝进入到甬道内。

7、优选的，所述甬道的一侧贯穿安装有渐扩管，渐扩管内壁的一端安装有多孔排风板，多孔排风板一侧的中部通过轴承安装有孔径调节板，且孔径调节板与多孔排风板上开设有孔洞大小相同，孔径调节板的外壁设置有弧形齿条，渐扩管顶部的一侧开设有弧形通槽，且弧形通槽的内壁活动连接于弧形齿条的外壁，渐扩管顶部的中部安装有第三伺服电机，第三伺服电机的输出端安装有传动齿轮，且传动齿轮的外壁与弧形齿条相互啮合，渐扩管的另一端通过管道连接于排气口的输出端。

8、优选的，所述凝固浴室的内部填充有凝固浴溶剂，凝固浴溶剂由水、磷酸和有机溶剂组成，有机溶剂包括二甲基亚砜或二甲基甲酰胺中的一种，其中有机溶剂占凝固浴溶剂体积的25%—65%，凝固浴室内壁的底部包括第一引导辊。

9、优选的，所述处理箱的顶部依次安装有第一输送辊，第二输送辊和收集辊。

10、优选的，所述清洗室内底壁安装有第二引导辊，清洗室内壁的顶部活动连接有喷头，喷头的输入端通过管道连接有水泵，水泵的输入端通过管道连接有水箱，清洗室正面的底部通过管道连接有循环水存放室。

11、优选的，所述烘干室内壁的顶部安装有顶板，顶板顶部的两侧均开设有通孔，烘干室内壁的底部安装有第三引导辊，烘干室的正面嵌合安装有烘干风机，烘干室的背面安装有出气口，且出气口通过管道连接有进气口。

12、优选的，该纤维素纤维干湿法挤出制备装置的工作步骤如下：

13、s1、通过使用数据采集模块分别采集溶解釜、螺旋挤出机、纺丝箱、甬道、凝固浴室、清洗室和烘干室内的温度、压力、流量、溶剂浓度和风速中的一种或多种，并发送到处理器模块；

14、s2、处理器模块能通过触控显示屏对数据进行显示，同时能够通过阈值检测模块监测众多数据中是否有超过或低于预设阈值的数据，进而能够通过plc控制器和执行机构自动化实现生产过程的精确控制和监测；

15、s3、将原料和溶剂按照设定比例加入到溶解釜内进行混合搅拌，充分溶解，形成液晶态的原液胶；

16、s4、使用螺旋挤出机将原液胶输送到纺丝箱内，并通过喷丝头喷出细丝输送到甬道内；

17、s5、通过甬道、渐扩管和凝固浴室的设置，使细丝在甬道内发生拉伸和形变，起到延长拉伸区长度，再移动到凝固浴室中发生化学反应生成纤维；

18、s6、通过第一输送辊将凝固浴室中发生化学反应生成纤维输送到清洗室内，通过水泵将水箱内的清水从喷头喷出，进而去除纤维表面残留的溶剂和非溶剂，清洗后的水流则通过循环水存放室进行收集，避免水资源浪费，烘干室用于对清洗后的纤维进行烘干处理，并通过收集辊进行收集。

19、优选的，在所述s2中还包括如下步骤：

20、s21、通过阈值检测模块监测众多数据中存在有超过或低于预设的阈值的数据时，能够通过触控显示屏实时显示超过或低于预设的阈值数据的位置，再通过plc控制器启动报警模块，提醒工作人员存在的问题，提高检测维修的效率；

21、在所述s5中还包括如下步骤：

22、s51、通过数据采集模块通过传感器实时采集甬道内的温度和风速，进而通过处理器模块发送指令到plc控制器，通过plc控制器调控第三伺服电机带动传动齿轮旋转，传动齿轮旋转带动弧形齿条旋转，进而带动孔径调节板转动，孔径调节板旋转能够调节多孔排风板上孔洞的大小，进而调节风速，保证喷丝头喷出的细丝在甬道内的加工稳定性；

23、在所述s6中还包括如下步骤：

24、s61、烘干风机产生的热风对纤维进行烘干后，通过出气口和管道输送到进气口，并通过进气口进入到保温层内，并填充保温层的内部，提高溶解釜的保温效果，进而能够降低溶解釜内电加热块所消耗的能源，进入到保温层内的气体再通过排气口和管道的设置进入到渐扩管，通过渐扩管和多孔排风板排出，进而能够对烘干室内高温气体的余热进行重复利用。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

26、1.本发明通过使用数据采集模块分别采集溶解釜、螺旋挤出机、纺丝箱、甬道、凝固浴室、清洗室和烘干室内的温度、压力、流量、溶剂浓度和风速中的一种或多种，并发送到处理器模块，处理器模块能通过触控显示屏对数据进行显示，同时能够通过阈值检测模块监测众多数据中是否有超过或低于预设阈值的数据，进而能够通过plc控制器和执行机构自动化实现生产过程的精确控制和监测，进而达到提高生产效率和产品质量的效果；

27、2.本发明通过保温层、进气口和排气口的设置，烘干风机产生的热风对纤维进行烘干后，通过出气口和管道输送到进气口，并通过进气口进入到保温层内，并填充保温层的内部，提高溶解釜的保温效果，进而能够降低溶解釜内电加热块所消耗的能源，进入到保温层内的气体再通过排气口和管道的设置进入到渐扩管，通过渐扩管和多孔排风板排出，进而能够对烘干室内高温气体的余热进行重复利用，起到降低能源消耗的功能；

28、3.本发明通过甬道、渐扩管和凝固浴室的设置，能够使喷丝头喷出的细丝，在甬道内通过渐扩管和多孔排风板排出的空气中发生拉伸和形变，起到延长拉伸区长度，再移动到凝固浴室中发生化学反应生成纤维，进而达到提高纺丝速度的效果；

29、4.本发明通过数据采集模块通过传感器实时采集甬道内的温度和风速，进而通过处理器模块发送指令到plc控制器，通过plc控制器调控第三伺服电机带动传动齿轮旋转，传动齿轮旋转带动弧形齿条旋转，进而带动孔径调节板转动，孔径调节板旋转能够调节多孔排风板上孔洞的大小，进而调节风速，保证喷丝头喷出的细丝在甬道内的加工稳定性。

技术特征：

1.一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置，包括溶解釜（1）和数据采集模块（12），其特征在于：所述溶解釜（1）的底部安装有螺旋挤出机（2），所述螺旋挤出机（2）的输出端安装有纺丝箱（3），所述纺丝箱（3）的输出端安装有甬道（4）；

2.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置，其特征在于：所述溶解釜（1）顶部的一侧安装有原料进料口（19），原料进料口（19）的顶部通过铰链安装有密封板（20），溶解釜（1）顶部的另一侧安装有溶剂进料口（21），溶剂进料口（21）的一端安装有四通流量阀（22），溶解釜（1）顶部的中部安装有第一伺服电机（23），第一伺服电机（23）的输出端安装有搅拌轴（24），搅拌轴（24）外壁安装有若干组搅拌杆（25），溶解釜（1）内底壁的外侧安装有电加热块（26），溶解釜（1）外部的壳体其内部开设有保温层（27），保温层（27）设置有进气口（28）和排气口（29），且进气口（28）和排气口（29）均安装于溶解釜（1）的背面，溶解釜（1）底部的输出端安装有电磁阀（55）。

3.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置，其特征在于：所述螺旋挤出机（2）的一端安装有第二伺服电机（30），第二伺服电机（30）的输出端安装有螺旋挤出杆（31），纺丝箱（3）的内部安装有计量泵（32），且计量泵（32）安装于螺旋挤出机（2）的输出端，计量泵（32）的输出端通过管道连接有喷丝头（33），且喷丝头（33）喷出的细丝进入到甬道（4）内。

4.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置，其特征在于：所述甬道（4）的一侧贯穿安装有渐扩管（34），渐扩管（34）内壁的一端安装有多孔排风板（35），多孔排风板（35）一侧的中部通过轴承安装有孔径调节板（36），且孔径调节板（36）与多孔排风板（35）上开设有孔洞大小相同，孔径调节板（36）的外壁设置有弧形齿条（37），渐扩管（34）顶部的一侧开设有弧形通槽（38），且弧形通槽（38）的内壁活动连接于弧形齿条（37）的外壁，渐扩管（34）顶部的中部安装有第三伺服电机（39），第三伺服电机（39）的输出端安装有传动齿轮（40），且传动齿轮（40）的外壁与弧形齿条（37）相互啮合，渐扩管（34）的另一端通过管道连接于排气口（29）的输出端。

5.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置，其特征在于：所述凝固浴室（9）的内部填充有凝固浴溶剂，凝固浴溶剂由水、磷酸和有机溶剂组成，有机溶剂包括二甲基亚砜或二甲基甲酰胺中的一种，其中有机溶剂占凝固浴溶剂体积的25%—65%，凝固浴室（9）内壁的底部包括第一引导辊（41）。

6.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置，其特征在于：所述处理箱（7）的顶部依次安装有第一输送辊（42），第二输送辊（43）和收集辊（44）。

7.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置，其特征在于：所述清洗室（10）内底壁安装有第二引导辊（45），清洗室（10）内壁的顶部活动连接有喷头（46），喷头（46）的输入端通过管道连接有水泵（47），水泵（47）的输入端通过管道连接有水箱（48）且水箱（48）安装于处理箱（7）的正面，清洗室（10）背面的底部通过管道连接有循环水存放室（49）。

8.根据权利要求1所述的一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置，其特征在于：所述烘干室（11）内壁的顶部安装有顶板（50），顶板（50）顶部的两侧均开设有通孔（51），烘干室（11）内壁的底部安装有第三引导辊（52），烘干室（11）的正面嵌合安装有烘干风机（53），烘干室（11）的背面安装有出气口（54），且出气口（54）通过管道连接有进气口（28）。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置的使用方法，其特征在于，该纤维素纤维干湿法挤出制备装置的工作步骤如下：

10.根据权利要求9所述的一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置的使用方法，其特征在于，在所述s2中还包括如下步骤：

技术总结
本发明公开了一种纤维素纤维干湿法挤出制备装置及其使用方法，涉及纤维干湿法挤出技术领域，包括溶解釜和数据采集模块，所述溶解釜的底部安装有螺旋挤出机，所述螺旋挤出机的输出端安装有纺丝箱，所述纺丝箱的输出端安装有甬道。本发明通过使用数据采集模块分别采集溶解釜、螺旋挤出机、纺丝箱、甬道、凝固浴室、清洗室和烘干室内的温度、压力、流量、溶剂浓度和风速中的一种或多种，并发送到处理器模块，处理器模块能通过触控显示屏对数据进行显示，同时能够通过阈值检测模块监测众多数据中是否有超过或低于预设阈值的数据，进而能够通过PLC控制器和执行机构自动化实现生产过程的精确控制和监测，进而达到提高生产效率和产品质量的效果。

技术研发人员：吕晶晶,田青,王蓉,刘志宏,邓勇军
受保护的技术使用者：南通金余纺塑有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5