超高分子量聚乙烯纤维的干燥方法技术

本发明专利技术公开了一种超高分子量聚乙烯纤维的干燥方法，所述超高分子量聚乙烯纤维制备过程包括：超高分子量聚乙烯粉末与白油混合、溶解后从喷丝孔喷出骤冷凝固形成冻胶原丝，然后将冻胶原丝经萃取去除矿物油，萃取后的丝条经干燥工艺去除萃取剂，最后经多级超倍牵伸得到成品纤维，所述干燥工艺包括干燥设备、气体回收装置和气体干燥处理装置，干燥设备由两级或两级以上干燥箱串联组成，相邻干燥箱之间采用管道或者通道连接，干燥箱内干燥气体的流动方向与纤维丝束运动方向相反。采用本方法后，具有结构工艺简单合理、节能降耗、无废气排放、安全环保等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造涉及一种超高分子量聚乙烯纤维的制备技术，特别是一种超高分子量 聚乙烯纤维生产工艺过程中纤维丝束的干燥方法。
技术介绍
超高分子量聚乙烯纤维是继碳纤维、芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维，是 高度取向、高度结晶的伸直链结构的纤维。由于其密度特别小、高强、高模、优良的吸震性 能，良好耐冲击性、耐腐蚀性等性能，使其在国防、航空航海、医疗等领域具有广泛应用的前 超高分子量聚乙烯纤维是20世纪70年代由英国利兹大学的Capaccio和Ward首 先研制成功，当时所用的聚乙烯分子量只有10万。此后荷兰DSM公司利用十氢奈做溶剂发 明了凝胶纺丝法，制备出了 UHMWPE纤维，并于1979年申请了专利，1990年实现了工业化生 产。美国的Allied Signal (后与Honeywell合并，称Honeywell公司)购买了荷兰专利， 把溶剂换成了矿物油，申报了自己的专利，于1988年实现了商业化生产。目前采用矿物油为溶剂的工艺流程为超高分子量聚乙烯与溶剂配制成均勻的纺 丝溶液，将该溶液喂入双螺杆挤出机中进行溶解后经喷丝组件喷出，随即进入凝固浴中骤 冷固化，形成含大量溶剂的初生冻胶纤维。再用萃取剂将溶剂萃取出来，经干燥工序形成干 冻胶纤维，最后经多级多段热拉伸获得成品纤维，萃取干燥产生的含萃取剂的气体进入有 机气体回收装置，大部分萃取剂被回收后在利用，少量萃取剂随废气排放到大气中。在上述 流程中不可避免地会产生废气排放，从而对环境造成污染。中国专利200710063815. 4中提出以二氯甲烷为萃取剂，干燥设备分为多个加温 区域，并采用逐步升温的方式。但是该专利并没有涉及循环加热回收使用，加热气体的逆向 流动方式。中国专利200810034218. 3中提出采用热风强制循环，提高干燥效率。但该专利未 涉及多级干燥，也未涉及循环加热回收使用，加热气体的逆向流动方式。
技术实现思路
为了克服现有超高分子量聚乙烯纤维的干燥工艺存在的上述不足，本专利技术创造的 目的是提供一种生产工艺简单合理、能源利用率高、无废气排放的超高分子量聚乙烯纤维 的干燥方法。本专利技术创造解决其技术问题所采用的技术方案，所述超高分子量聚乙烯纤维制备 过程包括超高分子量聚乙烯粉末与白油混合、溶解后从喷丝孔喷出骤冷凝固形成冻胶原 丝，然后将冻胶原丝经萃取去除矿物油，萃取后的丝条经干燥工艺去除萃取剂，最后经多级 超倍牵伸得到成品纤维。所述干燥工艺包括干燥设备、气体回收装置和气体干燥处理装置， 干燥设备由两级或两级以上干燥箱串联组成，相邻干燥箱之间采用管道或者通道连接，干 燥箱内干燥气体的流动方向与纤维丝束运动方向相反。所述每级干燥箱均设有热交换器，热交换器用来控制每级干燥箱干燥气体的温度。所述气体干燥处理装置的干燥气体从最后一级干燥箱进入、从第一级干燥箱送出 含萃取剂的回收气体，含萃取剂的回收气体进入气体回收装置。所述气体回收装置从回收气体中分离出的萃取剂回到萃取剂储罐，处理后的回收 气体回到气体干燥处理装置循环使用。所述的气体回收装置为活性碳纤维有机废气处理装置。采用上述方法后，与现有技术比较有如下优点或效果1.现有技术中含有萃取剂的气体经气体回收装置处理后直接排放到大气中，因此 气体回收装置对萃取剂的回收不能达到100%的回收，有少量萃取剂随废气排放到大气中， 将对大气产生污染。本专利技术创造干燥设备采用多级干燥箱串联方式，在由各级干燥箱、气体 回收装置及气体干燥处理装置组成的干燥回收系统中，干燥气体形成闭环，从而实现废气 零排放，有效地降低了环境污染。2.本专利技术创造中多级干燥箱采用串联方式，加热气体的流动方向与纤维丝束运动 方向相反，当干燥气体在后一级干燥箱中完成干燥过程后被吸入前级干燥箱中对丝束进行 干燥，相对于每级干燥箱同时进入新鲜空气的工艺来说，一是节省能源前级干燥箱中的干 燥气体是后级已经被加热的气体，从而避免重新加热新鲜空气。二是提高气体回收效率如 果确保每级干燥的风量一定的情况下，采用本专利技术提供的气体流动方式将成倍地减少进入 气体回收装置的总风量，提高进入气体回收装置的萃取剂气体浓度，对采用活性碳纤维进 行吸附处理的回收装置来说，提高进风气体浓度和减小风量将有效地提高回收效率。3.本专利技术创造中各级干燥箱均设有热交换器，可实现对干燥气体的加热或冷却， 从而保证干燥气体的温度符合工艺要求。4.由于气体回收装置采用活性炭纤维进行回收处理，回收气体中含有水分，气体 干燥处理装置可以对这部分气体在进入干燥设备之前对其进行干燥处理。附图说明图1为本专利技术创造第一种方案的工艺流程示意图。图2为本专利技术创造第二种方案的工艺流程示意图。具体实施例方式图1所示，为本专利技术创造一种的第一种具体实 施方案，所述超高分子量聚乙烯纤维制备过程包括超高分子量聚乙烯粉末与白油混合、溶 解后从喷丝孔喷出骤冷凝固形成冻胶原丝，然后将冻胶原丝经萃取去除矿物油，萃取后的 丝条经干燥工艺去除萃取剂，最后经多级超倍牵伸得到成品纤维。所述干燥工艺包括干燥 设备、气体回收装置2和气体干燥处理装置3，干燥设备由一级和二级干燥箱5、7串联组成， 一级和二级干燥箱5、7之间采用管道或者通道连接，一级和二级干燥箱5、7内干燥气体的 流动方向与纤维丝束4运动方向相反。所述一级和二级干燥箱5、7对应设有热交换器6、8， 热交换器6、8用来控制一级和二级干燥箱5、7干燥气体的温度。所述气体干燥处理装置3 的干燥气体通过热交换器8进入二级干燥箱7内，从一级干燥箱5送出含萃取剂的回收气4体，含萃取剂的回收气体进入气体回收装置2。所述气体回收装置2从回收气体中分离出的 萃取剂回到萃取剂储罐1，处理后的回收气体回到气体干燥处理装置3循环使用。所述的气 体回收装置2为活性碳纤维有机废气处理装置。一级干燥箱5和二级干燥箱7由于对应设有热交换器6、8，同时具有加热和降温干 燥气体的功能，可以使干燥气体的温度达到工艺设定要求。气体干燥处理装置3的干燥气 体通过热交换器8首先进入二级干燥箱7内，二级干燥箱7的温度控制在40°C左右，干燥 纤维丝束4后，带有萃取剂的气体通过管道或通道送入一级干燥箱5的进风口，通过热交换 器6进行热交换后送入一级干燥箱5，控制一级干燥箱5的温度控制在30°C左右，一级干燥 箱5中带有萃取剂的气体被送入气体回收装置2，通过气体回收装置2的吸、脱附作用将萃 取剂进行吸附、回收，回收后液态萃取剂进入萃取剂储罐1循环使用，脱除大部分萃取剂的 回收气体不是采用传统的直接排放，而是经过气体干燥处理装置3干燥处理后再次送入二 级干燥箱7中循环使用，避免了废气的排空。因为一级干燥箱5的干燥气体为二级干燥箱 7中带有萃取剂的已被加热的气体，因此一级干燥箱5只需少量加热就可达到温度要求，当 环境温度为25°C时，与传统全部进新风的装置相比，加热能源消耗量节省10%以上，实现 了废气零排放，有效减少了带有萃取剂气体对空气的污染。图2所示，为本专利技术创造一种的第二种具体实 施方案，与第一种具体实施方案不同之处是采用三级干燥方式，即一级干燥箱5、二级干燥 箱7和三级干燥箱9之间采用管道或者通道串联连接，并对应设有热交换器6、8、10，气体干 燥处理装置3的干燥气体通过热交换器10首先进入三级干燥箱9内，一级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高分子量聚乙烯纤维的干燥方法，所述超高分子量聚乙烯纤维制备过程包括：超高分子量聚乙烯粉末与白油混合、溶解后从喷丝孔喷出骤冷凝固形成冻胶原丝，然后将冻胶原丝经萃取去除矿物油，萃取后的丝条经干燥工艺去除萃取剂，最后经多级超倍牵伸得到成品纤维，其特征在于：所述干燥工艺包括干燥设备、气体回收装置和气体干燥处理装置，干燥设备由两级或两级以上干燥箱串联组成，相邻干燥箱之间采用管道或者通道连接，干燥箱内干燥气体的流动方向与纤维丝束运动方向相反。

【技术特征摘要】
一种超高分子量聚乙烯纤维的干燥方法，所述超高分子量聚乙烯纤维制备过程包括超高分子量聚乙烯粉末与白油混合、溶解后从喷丝孔喷出骤冷凝固形成冻胶原丝，然后将冻胶原丝经萃取去除矿物油，萃取后的丝条经干燥工艺去除萃取剂，最后经多级超倍牵伸得到成品纤维，其特征在于所述干燥工艺包括干燥设备、气体回收装置和气体干燥处理装置，干燥设备由两级或两级以上干燥箱串联组成，相邻干燥箱之间采用管道或者通道连接，干燥箱内干燥气体的流动方向与纤维丝束运动方向相反。2.根据权利要求1所述的超高分子量聚乙烯纤维的干燥方法，其特征是所述每级干 燥箱均设有热交换器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚湘江，
申请(专利权)人：浙江千禧龙特种纤维有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]