專利名稱：超高分子量聚乙烯纖維的干燥方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種超高分子量聚乙烯纖維的制備技術(shù)，特別是一種超高分子量 聚乙烯纖維生產(chǎn)工藝過程中纖維絲束的干燥方法。
背景技術(shù)：
超高分子量聚乙烯纖維是繼碳纖維、芳綸纖維之后出現(xiàn)的第三代高性能纖維，是 高度取向、高度結(jié)晶的伸直鏈結(jié)構(gòu)的纖維。由于其密度特別小、高強(qiáng)、高模、優(yōu)良的吸震性 能，良好耐沖擊性、耐腐蝕性等性能，使其在國防、航空航海、醫(yī)療等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用的前 超高分子量聚乙烯纖維是20世紀(jì)70年代由英國利茲大學(xué)的Capaccio和Ward首 先研制成功，當(dāng)時(shí)所用的聚乙烯分子量只有10萬。此后荷蘭DSM公司利用十氫奈做溶劑發(fā) 明了凝膠紡絲法，制備出了 UHMWPE纖維，并于1979年申請了專利，1990年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生 產(chǎn)。美國的Allied Signal (后與Honeywell合并，稱Honeywell公司)購買了荷蘭專利， 把溶劑換成了礦物油，申報(bào)了自己的專利，于1988年實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。目前采用礦物油為溶劑的工藝流程為超高分子量聚乙烯與溶劑配制成均勻的紡 絲溶液，將該溶液喂入雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行溶解后經(jīng)噴絲組件噴出，隨即進(jìn)入凝固浴中驟 冷固化，形成含大量溶劑的初生凍膠纖維。再用萃取劑將溶劑萃取出來，經(jīng)干燥工序形成干 凍膠纖維，最后經(jīng)多級多段熱拉伸獲得成品纖維，萃取干燥產(chǎn)生的含萃取劑的氣體進(jìn)入有 機(jī)氣體回收裝置，大部分萃取劑被回收后在利用，少量萃取劑隨廢氣排放到大氣中。在上述 流程中不可避免地會產(chǎn)生廢氣排放，從而對環(huán)境造成污染。中國專利200710063815. 4中提出以二氯甲烷為萃取劑，干燥設(shè)備分為多個(gè)加溫 區(qū)域，并采用逐步升溫的方式。但是該專利并沒有涉及循環(huán)加熱回收使用，加熱氣體的逆向 流動方式。中國專利200810034218. 3中提出采用熱風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)，提高干燥效率。但該專利未 涉及多級干燥，也未涉及循環(huán)加熱回收使用，加熱氣體的逆向流動方式。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有超高分子量聚乙烯纖維的干燥工藝存在的上述不足，本發(fā)明創(chuàng)造的 目的是提供一種生產(chǎn)工藝簡單合理、能源利用率高、無廢氣排放的超高分子量聚乙烯纖維 的干燥方法。本發(fā)明創(chuàng)造解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案，所述超高分子量聚乙烯纖維制備 過程包括超高分子量聚乙烯粉末與白油混合、溶解后從噴絲孔噴出驟冷凝固形成凍膠原 絲，然后將凍膠原絲經(jīng)萃取去除礦物油，萃取后的絲條經(jīng)干燥工藝去除萃取劑，最后經(jīng)多級 超倍牽伸得到成品纖維。所述干燥工藝包括干燥設(shè)備、氣體回收裝置和氣體干燥處理裝置， 干燥設(shè)備由兩級或兩級以上干燥箱串聯(lián)組成，相鄰干燥箱之間采用管道或者通道連接，干 燥箱內(nèi)干燥氣體的流動方向與纖維絲束運(yùn)動方向相反。
所述每級干燥箱均設(shè)有熱交換器，熱交換器用來控制每級干燥箱干燥氣體的溫度。所述氣體干燥處理裝置的干燥氣體從最后一級干燥箱進(jìn)入、從第一級干燥箱送出 含萃取劑的回收氣體，含萃取劑的回收氣體進(jìn)入氣體回收裝置。所述氣體回收裝置從回收氣體中分離出的萃取劑回到萃取劑儲罐，處理后的回收 氣體回到氣體干燥處理裝置循環(huán)使用。所述的氣體回收裝置為活性碳纖維有機(jī)廢氣處理裝置。采用上述方法后，與現(xiàn)有技術(shù)比較有如下優(yōu)點(diǎn)或效果1.現(xiàn)有技術(shù)中含有萃取劑的氣體經(jīng)氣體回收裝置處理后直接排放到大氣中，因此 氣體回收裝置對萃取劑的回收不能達(dá)到100%的回收，有少量萃取劑隨廢氣排放到大氣中， 將對大氣產(chǎn)生污染。本發(fā)明創(chuàng)造干燥設(shè)備采用多級干燥箱串聯(lián)方式，在由各級干燥箱、氣體 回收裝置及氣體干燥處理裝置組成的干燥回收系統(tǒng)中，干燥氣體形成閉環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)廢氣 零排放，有效地降低了環(huán)境污染。2.本發(fā)明創(chuàng)造中多級干燥箱采用串聯(lián)方式，加熱氣體的流動方向與纖維絲束運(yùn)動 方向相反，當(dāng)干燥氣體在后一級干燥箱中完成干燥過程后被吸入前級干燥箱中對絲束進(jìn)行 干燥，相對于每級干燥箱同時(shí)進(jìn)入新鮮空氣的工藝來說，一是節(jié)省能源前級干燥箱中的干 燥氣體是后級已經(jīng)被加熱的氣體，從而避免重新加熱新鮮空氣。二是提高氣體回收效率如 果確保每級干燥的風(fēng)量一定的情況下，采用本發(fā)明提供的氣體流動方式將成倍地減少進(jìn)入 氣體回收裝置的總風(fēng)量，提高進(jìn)入氣體回收裝置的萃取劑氣體濃度，對采用活性碳纖維進(jìn) 行吸附處理的回收裝置來說，提高進(jìn)風(fēng)氣體濃度和減小風(fēng)量將有效地提高回收效率。3.本發(fā)明創(chuàng)造中各級干燥箱均設(shè)有熱交換器，可實(shí)現(xiàn)對干燥氣體的加熱或冷卻， 從而保證干燥氣體的溫度符合工藝要求。4.由于氣體回收裝置采用活性炭纖維進(jìn)行回收處理，回收氣體中含有水分，氣體 干燥處理裝置可以對這部分氣體在進(jìn)入干燥設(shè)備之前對其進(jìn)行干燥處理。


圖1為本發(fā)明創(chuàng)造第一種方案的工藝流程示意圖。圖2為本發(fā)明創(chuàng)造第二種方案的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1所示，為本發(fā)明創(chuàng)造一種超高分子量聚乙烯纖維的干燥方法的第一種具體實(shí) 施方案，所述超高分子量聚乙烯纖維制備過程包括超高分子量聚乙烯粉末與白油混合、溶 解后從噴絲孔噴出驟冷凝固形成凍膠原絲，然后將凍膠原絲經(jīng)萃取去除礦物油，萃取后的 絲條經(jīng)干燥工藝去除萃取劑，最后經(jīng)多級超倍牽伸得到成品纖維。所述干燥工藝包括干燥 設(shè)備、氣體回收裝置2和氣體干燥處理裝置3，干燥設(shè)備由一級和二級干燥箱5、7串聯(lián)組成， 一級和二級干燥箱5、7之間采用管道或者通道連接，一級和二級干燥箱5、7內(nèi)干燥氣體的 流動方向與纖維絲束4運(yùn)動方向相反。所述一級和二級干燥箱5、7對應(yīng)設(shè)有熱交換器6、8， 熱交換器6、8用來控制一級和二級干燥箱5、7干燥氣體的溫度。所述氣體干燥處理裝置3 的干燥氣體通過熱交換器8進(jìn)入二級干燥箱7內(nèi)，從一級干燥箱5送出含萃取劑的回收氣
4體，含萃取劑的回收氣體進(jìn)入氣體回收裝置2。所述氣體回收裝置2從回收氣體中分離出的 萃取劑回到萃取劑儲罐1，處理后的回收氣體回到氣體干燥處理裝置3循環(huán)使用。所述的氣 體回收裝置2為活性碳纖維有機(jī)廢氣處理裝置。一級干燥箱5和二級干燥箱7由于對應(yīng)設(shè)有熱交換器6、8，同時(shí)具有加熱和降溫干 燥氣體的功能，可以使干燥氣體的溫度達(dá)到工藝設(shè)定要求。氣體干燥處理裝置3的干燥氣 體通過熱交換器8首先進(jìn)入二級干燥箱7內(nèi)，二級干燥箱7的溫度控制在40°C左右，干燥 纖維絲束4后，帶有萃取劑的氣體通過管道或通道送入一級干燥箱5的進(jìn)風(fēng)口，通過熱交換 器6進(jìn)行熱交換后送入一級干燥箱5，控制一級干燥箱5的溫度控制在30°C左右，一級干燥 箱5中帶有萃取劑的氣體被送入氣體回收裝置2，通過氣體回收裝置2的吸、脫附作用將萃 取劑進(jìn)行吸附、回收，回收后液態(tài)萃取劑進(jìn)入萃取劑儲罐1循環(huán)使用，脫除大部分萃取劑的 回收氣體不是采用傳統(tǒng)的直接排放，而是經(jīng)過氣體干燥處理裝置3干燥處理后再次送入二 級干燥箱7中循環(huán)使用，避免了廢氣的排空。因?yàn)橐患壐稍锵?的干燥氣體為二級干燥箱 7中帶有萃取劑的已被加熱的氣體，因此一級干燥箱5只需少量加熱就可達(dá)到溫度要求，當(dāng) 環(huán)境溫度為25°C時(shí)，與傳統(tǒng)全部進(jìn)新風(fēng)的裝置相比，加熱能源消耗量節(jié)省10%以上，實(shí)現(xiàn) 了廢氣零排放，有效減少了帶有萃取劑氣體對空氣的污染。圖2所示，為本發(fā)明創(chuàng)造一種超高分子量聚乙烯纖維的干燥方法的第二種具體實(shí) 施方案，與第一種具體實(shí)施方案不同之處是采用三級干燥方式，即一級干燥箱5、二級干燥 箱7和三級干燥箱9之間采用管道或者通道串聯(lián)連接，并對應(yīng)設(shè)有熱交換器6、8、10，氣體干 燥處理裝置3的干燥氣體通過熱交換器10首先進(jìn)入三級干燥箱9內(nèi)，一級、二級和三級干 燥箱5、7、9的溫度對應(yīng)控制在25°C，30°C，4(TC左右，其余與第一種具體實(shí)施方案相同。當(dāng) 環(huán)境溫度為25°C時(shí)，與傳統(tǒng)全部進(jìn)新風(fēng)的裝置相比，加熱能源消耗量節(jié)省了 15%以上。以上是本發(fā)明創(chuàng)造的優(yōu)選實(shí)施方案，因此凡依本發(fā)明創(chuàng)造的精神所作的等效變化 和修飾，仍屬本發(fā)明的覆蓋范圍。
權(quán)利要求
一種超高分子量聚乙烯纖維的干燥方法，所述超高分子量聚乙烯纖維制備過程包括超高分子量聚乙烯粉末與白油混合、溶解后從噴絲孔噴出驟冷凝固形成凍膠原絲，然后將凍膠原絲經(jīng)萃取去除礦物油，萃取后的絲條經(jīng)干燥工藝去除萃取劑，最后經(jīng)多級超倍牽伸得到成品纖維，其特征在于所述干燥工藝包括干燥設(shè)備、氣體回收裝置和氣體干燥處理裝置，干燥設(shè)備由兩級或兩級以上干燥箱串聯(lián)組成，相鄰干燥箱之間采用管道或者通道連接，干燥箱內(nèi)干燥氣體的流動方向與纖維絲束運(yùn)動方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高分子量聚乙烯纖維的干燥方法，其特征是所述每級干 燥箱均設(shè)有熱交換器，熱交換器用來控制每級干燥箱干燥氣體的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超高分子量聚乙烯纖維的干燥方法，其特征在于所述 氣體干燥處理裝置的干燥氣體從最后一級干燥箱進(jìn)入、從第一級干燥箱送出含萃取劑的回 收氣體，含萃取劑的回收氣體進(jìn)入氣體回收裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高分子量聚乙烯纖維的干燥方法，其特征在于所述氣體 回收裝置從回收氣體中分離出的萃取劑回到萃取劑儲罐，處理后的回收氣體回到氣體干燥 處理裝置循環(huán)使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超高分子量聚乙烯纖維的干燥方法，其特征在于所述的氣 體回收裝置為活性碳纖維有機(jī)廢氣處理裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超高分子量聚乙烯纖維的干燥方法，所述超高分子量聚乙烯纖維制備過程包括超高分子量聚乙烯粉末與白油混合、溶解后從噴絲孔噴出驟冷凝固形成凍膠原絲，然后將凍膠原絲經(jīng)萃取去除礦物油，萃取后的絲條經(jīng)干燥工藝去除萃取劑，最后經(jīng)多級超倍牽伸得到成品纖維，所述干燥工藝包括干燥設(shè)備、氣體回收裝置和氣體干燥處理裝置，干燥設(shè)備由兩級或兩級以上干燥箱串聯(lián)組成，相鄰干燥箱之間采用管道或者通道連接，干燥箱內(nèi)干燥氣體的流動方向與纖維絲束運(yùn)動方向相反。采用本方法后，具有結(jié)構(gòu)工藝簡單合理、節(jié)能降耗、無廢氣排放、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號D01D10/06GK101984155SQ20101050819
公開日2011年3月9日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者姚湘江 申請人:浙江千禧龍?zhí)胤N纖維有限公司