专利名称：凝固浴水槽的制作方法高强高模聚乙烯(HSHMPE)纤维(本文简称聚乙烯纤维)也称 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维或者伸长链(ECPE)聚乙烯纤 维，是指相对分子质量在(l ~6>106的聚乙烯，经纺丝-超拉伸后制成 的超高分子质量聚乙烯纤维。聚乙烯纤维是继碳纤维、芳纶(Kevlar)纤维之后广泛应用的高 性能纤维；聚乙烯纤维增强复合材料与其它纤维增强复合材料相比， 具有质量轻、耐冲击、介电性能高等优点，在现代化战争和航空航天、 海域防御、武器装备等领域发挥着举足轻重的作用。同时，该纤维在 汽车、船舶、医疗器械、体育运动器材等领域亦有广阔的应用前景。 因此，聚乙烯纤维自问世起就倍受重视，发展很快。通常采用冻胶法纺丝工艺来制备聚乙烯纤维。所述冻胶法纺丝工 艺过程大体包括溶胀溶解、纺丝、骤冷冻胶、萃取、干燥、热拉伸等 步骤；其中，骤冷冻胶是指将骤然降低由喷丝孔挤出的纺丝原液，并 使其凝固成初生纤维(冻胶丝)；该步骤的主要作用是为了保持超高分 子量聚乙烯大分子解缠状态。在上述骤冷冻胶步骤中，通常采用凝固浴实现纺丝溶液的骤冷凝固。凝固浴又称纺丝浴或冻胶浴，是使纺丝原液自喷丝孔挤出后将其 冷却凝固成初生纤维的溶液。在纺丝原液的凝固过程中会发生复杂的 物理和化学作用过程，比如聚合物与凝固剂之间发生化学反应、纺丝 原液中溶剂向凝固浴的扩散以及凝固剂向纺丝原液扩散的双扩散作用 等。凝固浴的各项工艺参数，比如组分、温度、浓度、流量、纺丝速 度、丝束的浸长、张力、溶液高度等，均会对纺丝成形以及纤维质量 产生重大影响。凝固浴是通过在凝固浴水槽中注入适当的溶液而形成的，凝固浴 水槽的结构显然将会给上述部分工艺参数带来显著的影响。现有技术 中的凝固浴水槽存在着很多影响纺丝成形以及纤维质量的缺陷，其中， 凝固浴水面的波动过于剧烈是较为突出的 一点。众所周知，在正常工作过程中应当通过注水通道不断地向凝固浴 水槽中注入溶液，同时通过排水通道向外排水，从而引起持续的循环， 以将凝固浴水槽中溶液的温度维持在一个适宜的范围内，并及时排出 进入凝固浴中的溶剂。然而该循环将引起凝固浴水槽中溶液的液面出 现较大的波动，不仅会影响初生纤维拉伸形变速率的变化，甚至可能 会使溶液波及喷丝板面，导致纺丝中断。
因此，如何改进凝固浴水槽的结构以消除其影响纺丝成形以及纤 维质量的缺陷，特别是消除其液面波动较大的缺陷，是本领域技术人 员目前需要解决的技术问题。

本实用新型的目的是提供一种用于高强高模聚乙烯纤维骤冷凝 固的凝固浴水槽，能够显著减小溶液循环过程中液面的波动。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种凝固浴水槽，用于高 强高模聚乙烯纤维的骤冷凝固，包括侧壁以及与所述侧壁保持液密封
的底壁，所述侧壁设有进水通道；所述凝固浴水槽中的液面处于正常 高度时，所述进水通道的出水口没入所述液面以下。
优选地，所述凝固浴水槽中的液面处于正常高度时，所述进水通 道的进水口高于所述液面。
优选地，所述进水通道倾斜设置。
优选地，所述凝固浴水槽具有一倾^f的侧壁，所述进水通道沿该 倾斜的侧壁设置。
优选地，所述进水通道与水平面所形成夹角的范围为20度至45度。
优选地，所述进水通道的出水口为呈扇形的扁口。
优选地，所述排液口的数目为两个，且两者分别设置于所述凝固 浴水槽相对的两侧。
优选地，所述排液口下边缘由活动卡板形成，以便调节所述排液 口下边缘的高度。
优选地，所述凝固浴水槽侧壁底部或者底壁进一步设有排污口 。
相对上述背景技术，本实用新型所提供的用于高强高模聚乙烯纤 维骤冷凝固的凝固浴水槽，包括侧壁以及与所述侧壁保持液密封的底
壁，所述侧壁设有进水通道；处于正常工作状态时，所述进水通道的
出水口没入所述凝固浴水槽中的液面以下，从而避免了自进水口注入 的溶液对凝固浴水槽中液面的冲击作用，因此溶液循环过程对液面的 影响显著减小，液面因此可以处于相对平稳的状态，纤维在凝固浴水 槽内凝固时的速度梯度可以接近于理想直线，有利于纺丝顺利成形以
及提高纤维质量。

图1为本实用新型所提供的凝固浴水槽一种
的轴测
示意图2为图1所示凝固浴水槽的侧视示意图3为本实用新型所提供进水通道一种
的轴测示意
图4为图3所示进水通道另一角度的轴测示意图。


本实用新型核心是提供一种用于高强高模聚乙烯纤维骤冷凝固 的凝固浴水槽，能够显著减小溶液循环过程中液面的波动。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合 附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
请参考图1，图1为本实用新型所提供的凝固浴水槽一种具体实 施方式的轴测示意图。
在一种
中，本实用新型所提供的凝固浴水槽1具有
大体为方形的结构，并可以由金属板材焊接或者压接而成；当然，选 择其他材料也是可以的。
凝固浴水槽1的结构当然不应限于图l所示的方形，理论上说， 将其设置为圆形、椭圆形都是可以的。当然，最好还是将其设置为如 图1所示的方形。
图1所示的
中，凝固浴水槽1的侧壁包括左侧壁11 和右侧壁12,两者相对应地i殳于左、右两侧；左侧壁11和右侧壁12 之间还分别设置有前侧壁13以及后侧壁14。
上述四个侧壁均液密封地固定连接，具体地说，上述四个侧壁可 以由同一块板材弯折压合而成，也可以是由多块板材焊接而成。凝固 浴水槽l还包括底壁15,底壁15可以分别与上述各侧壁焊接于一体， 并确保连接部位的液密封。
凝固浴水槽i的顶部敞开，因此其可以被设置于高强高模聚乙烯
纤维生产设备中喷丝板的正下方，并使自所述喷丝板中挤出的纺丝原 液进入凝固浴水槽1中的溶液中，并进而被骤冷凝固为初生纤维(冻 胶丝)。
显然，凝固浴水槽1中溶液的水位应当适当。图l中的虚线表示 出了正常工作状态下凝固浴水槽1中溶面的位置。
由于自所述喷丝板中挤出的纺丝原液的温度较高(通常为XX 度)，因此，当其不断地进入凝固浴中并被冷却凝固后，凝固浴水槽l 中溶液的温度将显著升高。而所述溶液的温度恒定在预定的范围内是 纺丝顺利成形以及纤维质量提高的必要条件，因此，需要用温度符合 要求的溶液不断地将凝固浴水槽1中温度已升高的溶液置换，也即需 要建立凝固浴水槽1中溶液的连续循环。
所以，凝固浴水槽1应当进一步设置进水通道16，以便向其中连 续地注入各参数均符合要求的溶液。
请同时参考图2，图2为图1所示凝固浴水槽的侧视示意图。
进水通道16具有一出水口 161以及一进水口 162。本实用新型所 提供的凝固浴水槽1,在其中溶液的液面处于正常高度(图中虚线所示位置)时，其出水口 161应当没入所述液面以下。
如前所述，出水口 161中的溶液注入凝固浴水槽1中时必然会引 起溶液的扰动，而在将出水口 161没入液面以下的情况下，注入凝固 浴水槽1的溶液将大体按照图2中空心箭头所示的路线运动，因此， 发生扰动的是下层溶液；而对纺丝成形以及纤维质量有较大影响的上 层溶液(特别是其液面部分)则会保持较为平稳的状态，因而可以避 免液面出现较大的波动，不仅不会影响初生纤维拉伸形变速率的变化， 更不会使溶液波及喷丝板面、导致纺丝中断。
请同时参考图3以及图4，图3为本实用新型所提供进水通道一 种
的轴测示意图；图4为图3所示进水通道另一角度的 轴测示意图。
本
中，进水通道16可以由金属板材折叠形成，并 焊接于凝固浴水槽1的侧壁。
进水通道16大体具有筒形结构，其一端开口为出水口 161;与出 水口 161相对的一端i殳有进水口 162。
如前所述，进水通道16可以以其底壁163焊接于凝固浴水槽1 的侧壁；可以将其远离出水口 161的一端封闭，并在底壁163上开设 一开口，作为所述进水口 162。当然，这需要在凝固浴水槽1侧壁的 相应位置开设一通孔，以i^更进水口 162连4妄溶液补给装置。
需要指出的是，进水通道16的具体结构并非本实用新型所要求 保护的重点，本领域的技术人员通过其他常规的替代手段也可以实现 其技术效果。
无论具体如何设置进水通道16的结构，其进水口 162都应当比 较方便地连接溶液补给装置，比如溶液补给泵。
为了取得进一步的技术效果，如图2所示，可以提高进水口 162 所处的位置，使其高于正常工作时所述溶液的液面。
工作过程中难免需要将所述补给装置与进水口 162相分离，两者 分离之后通常需要采取适当的措施，以避免凝固浴水槽1中的溶液从 进水口 162泄露；而在进水口 162所处的位置高于正常工作时溶液液
面的情况下，即使不采取任何措施，凝固浴水槽1中的溶液也不会泄 膝。
可以对上述本实用新型所提供的凝固浴水槽做出进一 步的改进。
比如，可以将所述进水通道16倾斜地设置，使其沿其中的液流 方向向下倾斜，具体请参照图2。
如前所述，不断地向凝固浴水槽1中注入溶液的目的，是要在凝 固浴水槽1中形成溶液循环；将所述进水通道16倾斜地设置，可以在 凝固浴水槽1中形成较为剧烈的紊流，新注入的溶液可以更为充分地 与原溶液混合，因此凝固浴水槽1中各部分溶液都能够得到置换，溶 液循环得更均匀、更充分。
具体地，可以将凝固浴水槽1的一个侧壁，比如前侧壁13, i殳为 一倾斜面，并将述进水通道16沿着前侧壁13设置，从而即可将进水 通道16倾斜地设于凝固浴水槽1中。
应当恰当地设置进水通道16的倾斜角度(即其液流方向与水平 面的夹角oc )。
倾在+角度oc过大，新注入的溶液难以更为充分地与原:容液混合； 倾斜角度oc过小，则很容易造成液面的剧烈波动，影响纺丝成形以及 纤维质量。
因此，上述倾斜角度a最好处于20度至45度的范围内；作为进 一步的改进，可以将上述倾斜角度a的范围限制在28度至32度的范 围内。
在图2所示的
中，倾斜角度a约为30度。可以将 上述前侧壁13与水平面的夹角设为30度，并沿着前侧壁13的内侧设 置进水通道16。
可以对进水通道16的结构做出进一步的改进。
如图3以及如图4所示，可以将进水通道16出水口位置的侧壁164设为沿液流方向渐扩，并减小出水口 161位置的高度，从而使 进水通道16具有呈扇形的扁口，因此，自其中流出的溶液可以较为均 匀地向两侧发散，并沿侧壁13向下流入凝固浴水槽1的底部。这样可
以避免凝固浴水槽1内部出现紊流，进一步保"i正液面的稳定。
如上所述，凝固浴水槽1中的溶液应当能够形成循环，因此，可
以在其侧壁上开设排液口。如图2中实心箭头所示，凝固浴水槽l中
的溶液可以随着新溶液的不断注入，而从所述排液口排出。
排液口可以仅设置一个，也可以设置多个。最好设置两个排液口，
如图1所示，左侧壁11上i殳有第一排液口 171,右侧壁12上设有第 二排液口 172;两者下边缘的高度应当相等。
显然，上述第一排液口 171以及第二排液口 172下边缘的高度决 定了凝固浴水槽1中溶液液面的高度(即图1、图2中虚线所示位置)， 因此，第一排液口 171以及第二排液口 172的位置不能过低。
如果仅设置一个排液口，比如，仅设置第一排液口 171,溶液将 仅有一个排液通道，这容易导致溶液排出速度过快，进而影响液面的 稳定性。而在所述凝固浴水槽1相对的两侧各设置一个排液口 ，则可 以降低溶液的表面流速，进而保持液面的稳定。
众所周知，在不同的工艺条件下，所述喷丝板的下表面与所述凝 固浴液面的最佳间距是不同的。为了提高凝固浴水槽1的适应性，以 满足不同的工艺条件需求，最好能够方便地改所述变凝固浴液面的高 度。
因此，可以通过常^见的手^殳，在第一排液口 171以及第二排液口 172的下方设置活动挡板(图中未示出)，所述活动挡板与凝固浴水槽 1的侧壁紧密贴合，并可以其在竖直方向上的位置。所述活动挡板的 宽度应当大于第一排液口 171以及第二排液口 172的宽度，因此，随 着其上边缘高出所述排液口的下边缘，凝固浴水槽1中液面的高度随 之改变；显然，所述液面的高度应当等于所述活动挡板上边缘所处的 高度。具体地，可以在所述第一排液口 171以及第二排液口 172的下 方设置卡槽，而将所述活动挡板卡入其中。
为了便于清洗，凝固浴水槽1还可以进一步设有排污口 18。如图 l以及图2所示，排污口 18可以设置于凝固浴水槽1侧壁的底部；当 然，也可以将其设置于底壁15上。
与上述排液口不同，通常排污口18是封闭的，仅在清洗维护时
才打开；而上述排液口通常保持敞开。
应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当 指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原 理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和 修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。