一种纺丝组件的清洗方法

技术领域

本申请涉及纺丝组件清洗的技术领域，尤其是涉及一种纺丝组件的清洗方法。

背景技术

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维，又称为高强高模聚乙烯纤维，是1970年发展起来的一种高性能纤维，外观为白色，与芳香族纤维、碳纤维被视作目前能够实现工业化生产的三大高性能纤维。由于超高分子量聚乙烯纤维具有高强度、高模量、密度小、抗冲击、抗化学腐蚀性能好等优异性能，超高分子量聚乙烯纤维被广泛应用于轻质防弹头盔、软质防弹服等领域。

相关技术中，超高分子量聚乙烯纤维的制备工艺包括如下工艺步骤：配置纺丝溶液-添加抗氧剂-双螺杆挤出机挤出纺丝-冷水浴骤冷形成冻胶原丝-萃取溶剂-干燥-热拉伸得到超高分子量聚乙烯纤维。超高分子量聚乙烯纤维在纺丝过程中通常需要用到纺丝组件，纺丝组件一般包括开设有进料口的进料盖、导流板、分配板和喷丝板等。

在纺丝生产过程中，熔体中存在的机械杂质、凝胶、热裂等微粒，往往会堵塞喷丝板等纺丝组件上的微孔，从而造成原丝纤度不匀和产生注头、丝细、丝毛等瑕疵，因此需要定期对喷丝板等纺丝组件进行清洗。目前清洗喷丝板等纺丝组件的方法通常有煅烧法，煅烧法利用高温使得覆盖在金属表面上的有机物在燃烧前熔融并碳化，进而实现对喷丝板等纺丝组件的纺丝工作。

针对上述中的相关技术，发明人认为采用煅烧法来对喷丝板等纺丝组件进行清洗的方式，其清洗周期较长、耗费能源较多，且当局部煅烧温度高于金属氧化温度时，就会破坏喷丝板等纺丝组件的金属表面精度，降低了喷丝板等纺丝组件的耐腐蚀性。

发明内容

为了改善采用煅烧法来清洗喷丝板等纺丝组件的方式清洗周期较长、耗费能源较多的问题，本申请提供一种纺丝组件的清洗方法。

本申请提供的一种纺丝组件的清洗方法采用如下的技术方案：

一种纺丝组件的清洗方法，包括以下工艺步骤：

S1，对纺丝组件依次进行拆卸并冷却，冷却至室温后对进料盖、导流板、分配板和喷丝板采用清洗液进行超声波清洗；

S2，清洗完毕后将进料盖、导流板、分配板和喷丝板进行烘干；

S3，对烘干后的进料盖、导流板、分配板和喷丝板进行气体的吹扫，吹扫结束后将进料盖、导流板、分配板和喷丝板进行组装，完成清洗。

通过采用上述技术方案，相较于煅烧法而言，大大缩短了清洗的周期，降低了清洗纺丝组件所需的能源消耗，同时避免了采用煅烧法对纺丝组件可能产生的破坏性损伤；其次采用煅烧法而言，残留在纺丝组件表面的聚乙烯纤维、白油等都会被高温煅烧去除，而采用本申请中的清洗方法，利用清洗液来对纺丝组件进行超声清洗的同时，能够将残留在纺丝组件表面的聚乙烯纤维和白油等进行充分的溶解，后续对清洗液来进行后处理可达到回收利用白油的目的。

采用冷却至室温后再进行超声波清洗的方式，尽可能避免了纺丝组件因温度骤降而产生的温度应力破坏，烘干后对纺丝组件进行气体的吹扫，尽可能降低了纺丝组件表面残留的杂质，进而尽可能减小对超高分子量聚乙烯纤维纺丝成型过程中的干扰。

可选的，所述清洗液选自氯代烷烃、短链烷烃、碳氢清洗剂、四氯乙烯、煤油、汽油、乙二醇中的至少一种。

可选的，所述清洗液为二氯甲烷、三氯乙烯、二甲苯中的至少一种。

通过采用上述技术方案，选用氯代烷烃和短链烷烃来对纺丝组件进行清洗，一方面氯代烷烃和短链烷烃能够较好地对聚乙烯和白油进行良好的溶解，使得残留在纺丝组件上的聚乙烯和白油能够被充分地溶解去除；另一方面二氯甲烷、三氯乙烯、二甲苯等氯代烷烃和短链烷烃的成本较低，相较于其他有机溶剂而言，能够有效降低清洗纺丝组件的成本。

可选的，所述纺丝组件通过清洗装置进行清洗，所述清洗装置包括清洗箱体、用于喷洒所述清洗液的喷淋机构、用于安装固定所述纺丝组件的固定机构和用于回收萃取白油的回收机构，所述清洗箱体内开设有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室通过连接管与所述第二腔室连通，所述喷淋机构和所述固定机构位于所述第一腔室内，所述回收机构位于所述第二腔室内。

通过采用上述技术方案，利用清洗箱体来对冷却后的进料盖、导流板、分配板和喷丝板进行清洗工作，喷淋机构的设置，使得清洗液能够对进料盖、导流板、分配板和喷丝板进行充分的清洗工作，尽可能减小残留在纺丝组件上未充分溶解的量；固定机构的设置，用以使得在清洗过程中对进料盖、导流板、分配板和喷丝板进行固定安装工作，尽可能避免在喷淋冲洗过程中各纺丝组件因清洗液冲击而发生位移；回收机构的设置，用以对清洗后的废液进行回收再利用，废液中的白油可再用作纺丝时的溶剂。

可选的，所述喷淋机构包括滑移安装于所述清洗箱体的滑块、安装于所述滑块的喷淋头、安装于所述清洗箱体的伺服电机和键连接于所述伺服电机的丝杠，所述喷淋箱体开设有滑移孔，所述喷淋头穿过所述滑移孔并与所述滑块相连，所述滑块开设有与所述丝杠配合的丝杠螺纹孔。

通过采用上述技术方案，当需要对纺丝组件进行清洗时，启动伺服电机，伺服电机的输出轴带动丝杠发生转动，丝杠通过与丝杠螺纹孔的配合带动滑块在滑移孔的限制下进行位移，滑块带动喷淋头进行往复位移，喷淋头实现对纺丝组件的往复喷淋清洗工作，尽可能减少残留在纺丝组件上聚乙烯和白油的量。

可选的，所述喷淋头包括转动安装于所述滑块的转动轴、安装于所述转动轴的壳体、安装于所述壳体的喷头、安装于所述转动轴外周壁的挡片和安装于所述滑块的扭簧，所述壳体内形成有供清洗液穿过的通道，所述挡片位于所述转动轴伸入所述通道的外周壁，所述挡片在所述扭簧的作用力下呈倾斜设置并与所述通道内壁形成供清洗液穿过的开口。

通过采用上述技术方案，当清洗液在外界驱动力的作用下进入壳体内的通道时，进入通道的清洗液会对转动轴上的挡片产生冲击，挡片在冲击力的作用下发生翻转，挡片带动转动轴发生转动并改变挡片与通道内壁间形成的开口，从而调节清洗液的喷淋量。通过扭簧来对转动轴上的挡片的初始位置进行矫正，当清洗液的流速增大时，清洗液对挡片产生的冲击力增大，进而驱使挡片发生翻转调整与通道间形成的开口大小，实现对清洗液喷洗量的自动调整。

可选的，所述固定机构包括安装于所述第一腔室内的多个固定座和安装于各所述固定座的抵紧件，所述固定座包括安装于所述第一腔室内壁的侧板和安装于所述侧板的底板，所述抵紧件包括抵紧弹簧和抵紧杆，所述侧板开设有安装槽，所述抵紧弹簧安装于所述安装槽内，所述抵紧杆滑移安装于所述安装槽内，所述抵紧杆一端与所述抵紧弹簧相连，所述抵紧杆的另一端呈圆锥形并伸出所述侧板用于与纺丝组件相抵。

通过采用上述技术方案，固定座的设置用于对纺丝组件进行支撑，抵紧件的设置用于对纺丝组件在固定座上的位置进行固定；抵紧杆端部呈圆锥形的设置，使得纺丝组件在放置到固定座上的过程中，纺丝组件的侧壁会与抵紧杆的圆锥形弧面抵接并推动抵紧杆向安装槽内运动，此时抵紧弹簧处于压缩的状态，当纺丝组件运动至固定座上后，抵紧弹簧复位时产生的作用力推动抵紧杆的圆锥形端抵紧在纺丝组件侧壁上，实现对纺丝组件清洗时的定位安装。同时抵紧杆端部呈圆锥形的设置，减小了抵紧杆与纺丝组件固定时的接触面积，从而减小因抵紧固定纺丝组件的清洗位置而造成纺丝组件侧壁上清洗不充分的情况的几率。

可选的，所述回收机构包括安装于所述清洗箱体的驱动电机、固定安装于所述驱动电机的输出轴的萃取管、安装于所述萃取管外周的回收环和与所述萃取管尾端相连的出液管，所述连接管固定安装于所述第二腔室内且连通所述第一腔室和所述回收环，所述回收环的内径与所述萃取管的外径相等，所述萃取管与所述回收环转动相连，所述萃取管沿周向开设有与所述回收环连通的进液通道，所述回收环内形成有向所述萃取管尾端倾斜的引导弧面。

通过采用上述技术方案，当第一腔室内完成对纺丝组件的清洗工作后，清洗后的废液通过连接管向回收环内运动，废液进入回收环后通过引导弧面向进液通道内运动，废液在进液通道的作用下向萃取管内运动，废液在萃取管内与萃取液进行萃取过程，萃取完静置分液后通过出液管进行收集和再利用。当需要对废液中的白油进行萃取工作时，驱动电机驱动萃取管发生转动，萃取管内的萃取液和进行充分接触，进而完成萃取工作。

可选的，所述萃取管尾端外周壁安装有集液环，所述萃取管尾端外周壁开设有与所述集液环相连通的集液口，所述集液口铰接有用以根据转速来调整所述集液口开口大小的调节组件，所述集液环底端沿周向间隔安装有集液管，各所述集液管的底端与所述出液管相连。

通过采用上述技术方案，当萃取液和废液在萃取管中充分接触后，萃取管发生旋转并进行萃取过程，萃取至一定程度后，增大萃取管转动的速率，使得萃取管内的混合液具有更大的离心趋势，调节组件根据转速的增大来调节集液口的大小，进而使得萃取后的液体通过集液口进入集液管内进行静置收集，静置后的混合液由于溶解度的差异会分层，将分层后的液体通过出液管进行分部收集，进而达到回收利用白油的目的。

可选的，所述出液管包括用于回收清洗液的第一出液管、用于回收萃取液及白油的第二出液管和出液头，所述出液头与所述集液管的底端相连，所述出液头转动安装有调节杆，所述调节杆外周壁安装有用于关闭所述第一出液管或所述第二出液管的调节板。

通过采用上述技术方案，将萃取后静置分层的液体通过第一出液管和第二出液管来进行分区收集，相较于利用一根管道来进行收集液体而言，尽可能提高了收集的两组分层液体的质量；采用一根管道来进行收集萃取后静置分层的液体，当收集完底层液体后，底层液体难免会在管道内发生残留的情况，此时再通过同样的管道来对顶层液体进行收集，可能会使得顶层液体中掺杂一部分底层液体，进而降低两组分层液体的纯度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过清洗液来对纺丝组件进行超声清洗的方式，能够将残留在纺丝组件表面的聚乙烯纤维和白油等进行充分的溶解，后续对清洗液来进行后处理可达到回收利用白油的目的；相较于煅烧法而言，大大缩短了清洗的周期，降低了清洗纺丝组件所需的能源消耗，同时避免了采用煅烧法对纺丝组件可能产生的破坏性损伤；

2.本申请通过选用二氯甲烷、三氯乙烯、二甲苯等氯代烷烃和短链烷烃来作为清洗液，一方面能够较好地对聚乙烯和白油进行良好的溶解，使得残留在纺丝组件上的聚乙烯和白油能够被充分地溶解去除；另一方面二氯甲烷、三氯乙烯、二甲苯等氯代烷烃和短链烷烃的成本较低，相较于其他有机溶剂而言，能够有效降低清洗纺丝组件的成本。

附图说明

图1是本申请实施例清洗装置的立体结构示意图；

图2是图1所示的清洗装置沿竖直方向的剖视结构示意图一，示出了第一腔室和第二腔室内的具体结构；

图3是图2所示的喷淋头处的剖视结构示意图；

图4是图2所示的喷头处的部分结构示意图；

图5是图2所示的第一腔室内的部分结构示意图；

图6是图1所示的清洗装置沿竖直方向的剖视结构示意图二，示出了第二腔室内的具体结构；

图7是图6所示的第二腔室内的剖视结构示意图。

附图标记说明：100、清洗箱体；110、第一腔室；120、第二腔室；130、滑块；140、喷淋头；150、丝杠；160、伺服电机；170、滑移孔；180、转动轴；190、壳体；200、喷头；210、挡片；220、扭簧；230、通道；240、固定座；241、侧板；242、底板；250、抵紧件；251、抵紧弹簧；252、抵紧杆；253、安装槽；260、驱动电机；270、萃取管；280、回收环；290、出液管；291、第一出液管；292、第二出液管；300、进液通道；310、引导弧面；320、集液环；330、集液口；340、集液管；350、出液头；360、调节杆；370、调节板；380、密封条；390、安装板；400、扰流风机；410、连接管；420、进料管；430、加料管。

具体实施方式

以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种纺丝组件的清洗方法，包括以下工艺步骤：

S1，对纺丝组件中的进料盖、导流板、分配板和喷丝板依次进行拆卸并将各纺丝组件进行冷却，待各纺丝组件冷却至室温后，将进料盖、导流板、分配板和喷丝板装载到清洗装置中并利用清洗液进行超声波清洗，控制超声波清洗的次数为1～3次（可根据对各纺丝组件的清洗效果进行调整），超声波清洗温度控制为50～65℃，每次超声波清洗的时间控制为15～25分钟，超声波频率控制为35～130Hz；

其中清洗液可以为二氯甲烷、三氯乙烯、二甲苯等氯代烷烃、短链烷烃、碳氢清洗剂、四氯乙烯、煤油、汽油、乙二醇中的一种或多种。

S2，超声波清洗完毕后将进料盖、导流板、分配板和喷丝板进行烘干过程；

S3，对烘干后的进料盖、导流板、分配板和喷丝板进行惰性气体的吹扫，吹扫结束后将进料盖、导流板、分配板和喷丝板进行组装，完成对纺丝组件的清洗工作。

参照图1和图2，清洗装置包括清洗箱体100、用于喷洒清洗液的喷淋机构、用于安装固定各纺丝组件的固定机构和用于回收萃取废液中白油的回收机构。清洗箱体100内开设有第一腔室110和第二腔室120，第一腔室110内壁底端与清洗箱体100底面形成有高度差，第一腔室110侧壁连通有连接管410，连接管410用于将第一腔室110和第二腔室120连通。喷淋机构和固定机构均安装于第一腔室110内，回收机构安装于第二腔室120内。

参照图1和图2，喷淋机构包括滑块130、喷淋头140、伺服电机160和丝杠150，伺服电机160固定安装于清洗箱体100的顶面，清洗箱体100顶面还固定安装有安装板390，丝杠150一端与伺服电机160键连接，丝杠150另一端转动连接于安装板390，滑块130开设有与丝杠150配合的丝杠螺纹孔并在伺服电机160的作用下进行往复位移。清洗箱体100顶面开设有两组与第一腔室110相连通的滑移孔170，滑块130底面形成有两个凸块，两个凸块均分别穿过对应的滑移孔170并伸入第一腔室110内，每个凸块均分别与一个喷淋头140对应。每个滑移孔170相对的两个侧壁固定安装有密封条380，密封条380为橡胶材质且具有一定弹性形变能力，当滑块130位于滑移孔170的某处时用以覆盖滑移孔170的其余部分，进而减少清洗时清洗液溅出清洗箱体100的量。

参照图3和图4，每个喷淋头140均分别安装于每个凸块，喷淋头140包括转动轴180、壳体190、喷头200、挡片210和扭簧220，转动轴180转动安装于凸块，扭簧220套设于转动轴180的两端端部，扭簧220的其中一个扭臂与凸块固定相连，扭簧220的另一个扭臂与转动轴180垂直相抵。壳体190转动安装于转动轴180外周壁，壳体190内形成有供清洗液穿过的通道230，转动轴180部分位于通道230内，挡片210固定安装于转动轴180位于通道230内的外周壁，挡片210在扭簧220的作用力下呈倾斜设置，使得挡片210与通道230内壁间形成供清洗液穿过的开口。滑块130的顶端连接有与壳体190内通道230相连通的进料管420，喷头200固定安装于壳体190底端并与通道230相连通。

参照图2和图5，固定机构包括六个固定座240和安装于每个固定座240的抵紧件250，固定座240两两为一组，每组中的两个固定座240位于第一腔室110相对的两侧，三组固定座240呈间隔排列设置。每个固定座240包括固定安装于第一腔室110内壁的侧板241和固定安装于侧板241的底板242，底板242与侧板241呈垂直设置，且底板242与第一腔室110的底面间形成有高度差。相邻两组固定座240之间安装有扰流风机400，用以搅动清洗液在第一腔室110内进行流动，使得清洗液在第一腔室110内对纺丝组件进行一定的冲洗。

参照图5，每块侧板241安装有两个抵紧件250，两个抵紧件250位于同一水平面内，抵紧件250包括抵紧弹簧251和抵紧杆252，每组固定座240中的侧板241相互靠近的一侧开设有两个安装槽253，每个抵紧弹簧251均位于每个安装槽253内，每根抵紧杆252均分别滑移安装于每个安装槽253内，每个抵紧弹簧251的一端与对应的安装槽253的槽底固定连接，每个抵紧弹簧251的另一端与对应的抵紧杆252固定连接。每根抵紧杆252远离抵紧弹簧251的一端伸出安装槽253外，且每根抵紧杆252伸出安装槽253外的一端呈圆锥形并用于与进料盖、喷丝板等纺丝组件相抵。

参照图6和图7，回收机构包括驱动电机260、萃取管270、回收环280和出液管290，连接管410伸入第二腔室120内的部分呈L型设置，且较长的一端的呈竖直设置，连接管410呈竖直设置的顶端与回收环280连通，回收环280内沿回收环280半径方向开设有向第二腔室120底面倾斜的引导弧面310，用以引导从连接管410运输的废液向回收环280中心处运动，清洗箱体100固定安装有用于添加萃取液的加料管430，加料管430的底端伸入第二腔室120内并与引导弧面310连通。

参照图7，驱动电机260固定安装于清洗箱体100的顶面，驱动电机260的输出轴键连接有萃取管270，萃取管270穿过清洗箱体100并伸入第二腔室120内，萃取管270包括混合腔和萃取腔，混合腔所在部分的萃取管270的外径与回收环280的内径相等，萃取管270与回收环280间转动相连。混合腔所在内壁沿周向开设有与回收环280连通的进液通道300，萃取腔位于混合腔的底端，且萃取腔所在部分的萃取管270的直径小于混合腔所在部分的萃取管270的直径，萃取腔用于对混合后的废液和萃取液进行萃取。

参照图7，萃取腔所在部分的萃取管270外周壁转动设置有集液环320，萃取腔所在部分的萃取管270外周壁开设有与集液环320相连通的集液口330，集液环320的厚度沿集液环320半径方向，从靠近萃取腔一端至远离萃取腔一端呈逐渐增大设置。集液口330处铰接有用以根据转速来调整集液口330开口大小的调节组件，调节组件包括转动连接于集液口330处的铰接轴和用于遮挡集液口330的橡胶片，橡胶片固定安装于铰接轴处，当萃取管270转速低于阈值时，此时萃取管270内的废液和萃取液进行混合萃取过程，橡胶片处于遮挡集液口330的状态；当萃取管270转速高于阈值后，橡胶片因液体的冲击力远离集液口330，使得萃取管270内的萃取腔与集液环320相连通。

参照图7，集液环320的顶端沿集液环320的周向间隔固定安装有多根集液管340，各集液管340与集液环320相连通。出液管290包括用于回收清洗液的第一出液管291、用于回收萃取液及白油的第二出液管292和出液头350，第一出液管291和第二出液管292分别与出液头350连通，出液头350与各集液管340的底端相连通用于收集萃取分层后的液体，出液头350处转动安装有一根调节杆360，调节杆360位于出液头350内的一端固定连接有调节板370，调节板370用于在调节杆360的控制下改变第一出液管291和第二出液管292与出液头350的连通关系。

本申请实施例一种纺丝组件的清洗方法的实施原理为：

当需要对纺丝组件进行清洗过程时，将各纺丝组件置于第一腔室110内并通过抵紧弹簧251和抵紧杆252来对各纺丝组件进行初步的定位安装，启动伺服电机160，伺服电机160的输出轴带动丝杠150发生转动，丝杠150通过与丝杠150螺纹孔的配合带动滑块130在滑移孔170的限制下进行位移，滑块130带动喷淋头140进行往复位移，喷淋头140实现对纺丝组件的往复喷淋清洗工作。

清洗完毕后，废液通过连接管410向回收环280内运动，萃取液通过加料管进入回收环280内并与废液在萃取管270的混合腔内进行混合，启动驱动电机260，驱动电机260带动萃取管270发生转动，废液和萃取液在萃取管270的萃取腔内进行充分接触和萃取，萃取至一定程度后，增大驱动电机260的转速，萃取腔内的液体对于橡胶片的压力增大并使得橡胶片与集液口330脱离，萃取完毕的混合液从集液口330进入集液环320内并通过集液环320进入各集液管340内进行静置收集，静置分层后的液体分阶段和分批次进入出液头350内，并分别通过第一出液管291和第二出液管292进行收集，白油所在相通过进一步的分离提纯进行回收利用，达到清洗纺丝组件的同时回收利用白油的目的。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。