噴絲板的清洗方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于紡絲設備的清洗方法，具體來說涉及一種生產聚丙烯腈纖維用的噴絲板的清洗方法。
【背景技術】
[0002]聚丙烯腈基碳纖維具備高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕和良好的編織性能等優點，因此被廣泛應用在體育器材、建筑工程、石油開采和航空航天等諸多領域。聚丙烯腈基碳纖維的生產過程是個系統冗長的過程，包括紡絲、預氧化和碳化。這其中涉及到很多設備，有紡織設備，也有高溫處理的設備。
[0003]對纖維品質來說，紡絲設備的質量至關重要，尤其是碳纖維，這樣的高品質特種纖維，對紡絲設備來說，是一個艱巨的挑戰。聚丙烯腈纖維的紡絲設備里，關鍵部件之一是噴絲板。噴絲板是直徑在5cm?20cm,厚度只有幾個mm的合金板材,其上按一定分布均勻排列著一千至十幾萬個的噴絲孔，噴絲孔的直徑小則四五十微米，大到兩三百微米。這樣眾多密集分布的微小噴絲孔，肉眼根本無法觀察。
[0004]由于噴絲板是一個需要循環反復使用的紡絲部件，因此每次紡絲完畢后都要對其進行清洗。噴絲板清洗的干凈與否，對下一次紡絲過程和紡制的纖維品質有極大的影響。如果噴絲板清洗不干凈，會有凝膠在噴絲板表面和噴絲孔內粘留，造成噴絲孔道部分或完全堵塞。當噴絲孔部分堵塞時，在噴絲板外表面會有紡絲溶液漫流，并且經該噴絲孔成形的纖維，也是比正常纖維細或很多的細絲，細絲在進一步的牽伸、預氧化和碳化過程中會斷裂形成毛絲。當噴絲孔完全堵塞時，會提高纖維的斷頭率，降低聚丙烯腈纖維的力學性能。
[0005]生產高性能碳纖維的前提是使用優質的聚丙烯腈原絲，而制備高性能的紡絲原液又是優質聚丙烯腈原絲的前提。作為高性能的紡絲原液，除了要求粘度適中、聚丙烯腈分子鏈結構規整、無支化和交聯，以及共聚單體在主鏈上的分布均勻等特點外，紡絲原液還必須有聞的固含量和窄的分子量分布。
[0006]在保證可紡性的前提下，紡絲原液要有高的固含量。高固含量紡絲原液紡制的聚丙烯腈原絲，經預氧化和碳化后，易于形成大面積的石墨片層結構。這樣可以減少亂層石墨形態中的網格缺陷，使碳纖維的結構趨于完善，最終提高碳纖維的強度。紡絲原液有窄的分子量分布。即減少低聚物和超高分子產物的生成。聚丙烯腈低聚物不僅是原絲聚集態結構中的“弱連接”，而且在氧化碳化過程中，也會釋放出大量的小分子產物和焦油狀物質，使最終的碳纖維結構產生缺陷。含太多超高分子的紡絲原液，易于產生凝膠結構，不利于連續紡絲。高固含量、適當分子量分布的聚丙烯腈紡絲原液為高強碳纖維的制備開辟了新的途徑。
[0007]專利CN201010161474.6介紹了一種聚苯硫醚熔融紡絲噴絲板的清洗方法，該清洗方法中提到的煅燒爐煅燒，清洗后采用壓縮空氣吹干，可能對噴絲板的表面和噴絲孔的內壁產生破壞，影響噴絲板的壽命；此外對下一次紡絲性能有影響比如紡出的纖維細絲多，毛絲多和斷頭率高等。
【發明內容】
[0008]本發明要解決的技術問題是現有技術中存在的噴絲板清洗不干凈，噴絲板表面的凝膠粘留，噴絲孔出口處的紡絲溶液漫流，聚丙烯腈原絲毛絲多，細絲多以及纖維斷頭率高的技術問題；本發明提供了一種噴絲板的清洗方法；該方法具有在下次紡絲時，噴絲板表面不會因為堵塞而造成凝膠粘留，能有效緩減紡絲溶液的在噴絲孔出口處的漫流現象，聚丙烯腈纖維的毛絲少、斷絲少，纖維的斷頭率低的優點。
[0009]為解決上述問題，本發明采用的技術方案如下:一種噴絲板的清洗方法，包括以下步驟:從紡絲組件上拆下噴絲板，將噴絲板浸入容器中的溶劑，再將所述容器浸入水浴中，采用升溫和超聲相結合的方式清洗，清洗完成后取出噴絲板，經烘干，再用經過精密過濾的氣體吹掃噴絲板表面，完成清洗。
[0010]上述方案中，優選方案為:噴絲板優選為適用于聚丙烯腈纖維的紡絲過程中的噴絲板，紡絲方法優選為濕法紡絲和干噴濕法紡絲；清洗噴絲板的溶劑優選為二甲基亞砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、硫氰酸鈉水溶液和氯化鋅水溶液中的至少一種；氣體優選為惰性氣體；噴絲板放置在容器內時，優選噴絲板的外表面不能接觸容器的底部；超聲波清洗的溫度優選為40°c?90°C，超聲波清洗的時間優選不少于5分鐘，清洗的次數優選不少于2次；烘干優選真空烘干，烘干溫度優選為50°C?130°C，烘干時間優選不少于5分鐘，烘干壓力優選不高于0.0lMPa ;過濾氣體的裝置優選為過濾器，由燒結材料制成，其過濾精度優選為0.5μηι?3μηι ;氣體吹掃時間優選為不少于I分鐘。
[0011]上述方案中，進一步優選方案為:清洗噴絲板的溶劑優選為二甲基亞砜或二甲基甲酰胺與硫氰酸鈉水溶液的混合溶液，或者二甲基亞砜、二甲基甲酰胺與硫氰酸鈉水溶液的混合溶液；過濾器的過濾精度優選為Iym?3μπι;超聲波清洗的溫度優選為50°C?60°C，時間優選為20?30分鐘，清洗的次數優選為2?6次；真空烘干噴絲板的溫度優選為60?80°C，時間優選為20?30分鐘，壓力優選為0.1MPa?0.0lMPa ;過濾氣體的過濾器優選由金屬燒結材料制成，其過濾精度優選為I μ m?3 μ m ;氣體吹掃時間優選為I?3分鐘。
[0012]一種噴絲板的清洗方法，發明點在于將噴絲板浸入混合溶液中，再一起浸入水浴中，采用升溫和超聲相結合的方式清洗，清洗完成后烘干，再用經過精密過濾的惰性氣體吹掃噴絲板表面。
[0013]本發明的優點在于:
[0014]1.使用本清洗方法清洗后的噴絲板，保證其表面和噴絲孔道內無堵塞和雜質粘留;
[0015]2.使用經本清洗方法清洗后的噴絲板進行紡絲時，在噴絲板外表面和噴絲孔出口處，保證無高分子凝膠粘連和無紡絲溶液漫流的現象；
[0016]3.使用經本清洗方法清洗后的噴絲板進行紡絲生產的聚丙烯腈纖維，保證原絲的毛絲少、細絲少，纖維的斷頭率顯著降低。
[0017]4.使用本方法進一步優選方案中的混合溶劑，可以獲得很好的清洗效果，混合溶劑不僅可以清洗掉凝膠，而且可以清洗掉銹斑。
[0018]采用本發明的技術方案清洗后的噴絲板紡絲，噴絲板的表面無凝膠粘留，噴絲孔出口處無紡絲溶液漫流，原絲無毛絲，無細絲，纖維斷頭率可達0.2% ;取得了較好的技術效果。
[0019]下面通過實施例對本發明做進一步的闡述:
【具體實施方式】
[0020]【實施例1】
[0021]從干噴濕紡的紡絲組件上拆下噴絲板，放入盛有二甲基甲酰胺的容器中，保證二甲基甲酰胺的液面高于噴絲板的上沿，噴絲板的外表面不能接觸容器的底部。再用保鮮膜和橡皮筋扎緊容器口，將容器放入帶加熱功能的超聲波水浴中，設置水浴溫度為40°C，超聲時間為50分鐘。開啟超聲波清洗噴絲板。第一遍清洗完成后，從水浴中拿出容器，更換新的二甲基甲酰胺，然后開始第二遍清洗，時間仍然為50分鐘。如此循環往復清洗6次。清洗完成后將噴絲板放入130°C的真空烘箱中烘干20分鐘，壓力為0.003MPa。最后用0.5 μ m過濾精度的由燒結材料制成的過濾器過濾后的氣體，朝噴絲板表面吹掃3分鐘，即完成對噴絲板的清洗過程。用清洗后的噴絲板紡絲，噴絲板的表面凝膠粘留量極少，噴絲孔出口處有極少紡絲溶液漫流，原絲