一种用于维纶高强高模纤维的超声波清洗装置及清洗方法

技术领域

本发明涉及维纶纤维清洗技术领域，具体为一种用于维纶高强高模纤维的超声波清洗装置及清洗方法。

背景技术

维纶是将聚乙烯醇纤维经甲醛处理所得的聚乙烯醇缩甲醛纤维，聚乙烯醇纤维(简称PVA纤维)是将聚醋酸乙烯醇解制得聚乙烯醇，并以其水溶液经纺丝工艺制成的纤维。维纶性能接近棉花，有“合成棉花”之称，是现有合成纤维中吸湿性最大的品种，化学稳定性好，耐碱，耐日光性与耐气候性也很好，但不耐强酸。

现阶段，维纶通常采用硼交联湿法纺丝工艺制备而成，聚乙烯醇在纺丝过程中与硼酸发生交联化学反应，聚乙烯醇大分子与硼离子发生不同程度的络合反应，凝固成均匀的初生纤维，然后在中和浴中解除交联，在水洗浴中洗除硼酸，最后经高倍干热拉伸和热处理制得维纶高强高模纤维。维纶高强高模纤维的关键工艺是实现高倍牵伸，牵伸前丝束中的硼含量是影响纤维牵伸性能的主要因素之一，合适的硼含量，才更有利于纤维高倍牵伸，因此牵伸前的水洗工艺是影响纤维高倍牵伸性能的关键工艺，纤维交联结构中的硼离子应尽量洗除到0.5％以下。

目前生产线中使用的维纶丝束的清洗工艺是，在丝束生产线上设置水洗槽，高速运行的丝束在运行过程中通过水洗槽，水洗槽内的水洗液与丝束接触，实现丝束的清洗。此种清洗工艺清洗效果不好，清洗后的丝束中硼含量较高，在0.5％以上，丝束粘性高导致扩散性、牵引性能不好。

发明内容

本发明意在提供一种用于维纶高强高模纤维的超声波清洗装置及清洗方法，以解决现有的清洗工艺清洗后丝束的硼含量较高的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于维纶高强高模纤维的超声波清洗装置，包括水洗槽，水洗槽内均布有若干超声波震板，还包括将丝束引导至水洗槽内的导辊组件，丝束的运行速度是12-15m/min。

本方案的原理和有益效果为：

本方案采用超声波对丝束进行清洗，同时将丝束的运行速度控制在12-15m/min，两者结合，相比原有直接用水洗液进行清洗的方式而言，能够达到更加理想的清洗效果。

通过对原有清洗工艺的研究，发现其清洗效果不好的主要原因在于丝束是以运行的状态进入水洗槽的，导致丝束与水洗液接触时间短，故而清洗效果不好。于是发明人多次尝试降低丝束的运行速度来延长与水洗液的接触时间，但即使运行速度降至很低，也无法达到理想的清洗效果，同时还制约了整个生产线的效率，并对后续工序造成了影响。故而发明人尝试对水洗液的清洁性能进行调节，选用清洁能力更强的水洗液进行清洗，但是此种方式或多或少会对丝束造成损坏，影响产品质量。发明人另辟蹊径，通过超声波的方式来清洗丝束，同时将丝束的运行速度控制在12-15m/min，最终达到了理想的清洗效果，丝束的硼含量降至了0.5％以下，同时也不会对丝束的品质造成影响，丝束的运行速度控制在12-15m/min也不会因速度过低而影响生产线效率，以便后续工序顺利进行。

进一步，超声波震板的宽度大于丝束的宽度且是水洗槽宽度的0.5-0.6倍，相邻两个超声波震板之间的距离为3.5-5.5m，每个超声波震板的功率为1500-2000W。

有益效果：经研究，丝束保持12-15m/min的运行速度时，控制超声波震板的功率在1500-2000W，且超声波震板按照本方案的设置方式设置时，能够达到更理想的清洗效果。

进一步，超声波震板的功率为1800W。

有益效果：超声波震板的功率在1800W时，相比选用其他功率而言清洗效果更好。

进一步，水洗槽一端连通有进水管、另一端连通有出水管，清洗时水洗槽内的水洗液从进水管进入、出水管排出，水洗液的流动方向与丝束的运行方向相反，水洗液的流动速度为1-3m/min。

有益效果：当丝束的运行速度保持在12-15m/min，且超声波震板按照本发明的方式设置时，再结合本方案，即采用活水进行清洗，能够达到理想的清洗效果，清洗的同时还能排污。

在实际的运用过程中，发明人偶然发现水洗液以与丝束相反的方向流动起来时，不仅排污效果更好，且丝束的清洗效果更好，于是发明人猜想水洗液的流动速度是否也能影响丝束的清洗效果，经过无数次试验和研究，证实了上述猜想，于是发明人在此基础上对水洗液的流速进行了进一步优化，发现将水洗液的流速保持在1-3m/min时，能够达到理想的清洗效果，丝束中的硼含量能够降至理想范围。

进一步，水洗槽长60m，宽50cm，超声波震板的数量为8-12个。

有益效果：经研究，采用本方案的水洗槽时，超声波震板的数量为8-12个时清洗效果理想，且纤维的强度和伸度没有影响。

进一步，超声波震板的数量为10个。

有益效果：经研究，采用本方案时，清洗效果最佳，丝束中的硼含量能够降到0.4％以下，丝束色相好，分散性好，且丝束的强度和伸度没有影响。

本发明还提供一种用于维纶高强高模纤维的超声波清洗方法，将运行速度为12-15m/min的丝束引入设置有超声波震板的水洗槽内进行清洗。

有益效果：采用超声波对丝束进行清洗，同时将丝束的运行速度控制在12-15m/min，两者结合，相比原有直接用水洗液进行清洗的方式而言，能够达到更加理想的清洗效果。

进一步，采用功率为1500-2000W的超声波震板，超声波震板以间隔3.5-5.5m的方式设置在水洗槽内，超声波震板的宽度大于丝束的宽度且是水洗槽宽度的0.5-0.6倍。

有益效果：清洗时将超声波震板按照本方案设置，结合丝束的运行速度，能够达到更理想的清洗效果。

进一步，清洗时水洗槽内的水洗液匀速流动且流动方向与丝束的运行方向相反，水洗液的流动速度为1-3m/min。

有益效果：保持丝束运行速度为12-15m/min、且超声波震板按照上述设置方式设置时，控制水洗液以与丝束运行方向相反流动并保持流速为1-3m/min时，丝束的清洗效果更好，丝束中的硼含量能够降至理想范围，丝束色相好，分散性好，且强度和伸度没有影响。

进一步，清洗时丝束的宽度为19-21cm，丝束的厚度为0.2-0.5cm。

有益效果：经研究，丝束的宽度和厚度保持在本方案的范围内时，更加有助于清洗，能够达到理想的清洗效果。

附图说明

图1为本发明中清洗装置的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：导辊组件1、丝束2、超声波震板3、水洗槽4。

实施例1：

一种用于维纶高强高模纤维的超声波清洗装置，包括导辊组件1和矩形的水洗槽4，导辊组件1用于将丝束2送入水洗槽4内，丝束2的运行速度是12-15m/min，本实施例中丝束2的运行速度具体是12m/min。水洗槽4长60m，宽50cm，水洗槽4内沿其长度均布有若干超声波震板3，相邻两个超声波震板3之间的距离为3.5-5.5m，本实施例中超声波震板3的数量为10个，每个超声波震板3的功率分别为1500-2000W，本实施例每个超声波震板3的功率均为1800W。超声波震板3的长度为0.8-1.5m，本实施例中为1m，宽度为25-30cm，本实施例中优选宽度为25cm，丝束2的宽度为19-21cm，本实施例中优选20cm，丝束2的厚度为0.2-0.5cm，本实施例中优选0.3cm。

水洗槽4一端连通有进水管、另一端连通有出水管(图中未示出)，清洗时水洗槽4内的水洗液从进水管进入、出水管排出，水洗液的流动方向与丝束2的运行方向相反，水洗液的流动速度为1-3m/min，本实施例中水洗液的流动速度具体为3m/min。

水洗槽4侧壁上开有若干插槽，插槽内插设有玻璃导杆(图中未示出)，玻璃导杆用于将丝束2压入水洗液中，即丝束2从玻璃导杆的下方通过，通过玻璃导杆阻止丝束2漂浮到水面，相邻两个玻璃导杆的距离为1.3-1.75m。

一种用于维纶高强高模纤维的超声波清洗方法，包括如下步骤：

(1)关闭出水管、打开进水管，通过进水管往水洗槽4内加入水洗液，水洗液液位高度达到预定高度后，打开出水管，使得水洗液流动起来，且流速保持在3m/min；

(2)将丝束2牵引到导辊组件1上，丝束2进入水洗槽4，插入玻璃导杆将丝束2压入水洗液中；

(3)启动超声波震板3，水洗槽4内产生超声波；

(4)启动导辊组件1带动丝束2以12m/min的速度运行，丝束2通过水洗槽4，与水洗液接触，实现清洗。

实施例1-8为本发明的实施例，对比例1-8为本发明的对比例，实施例2-8，对比例1-8与实施例1的区别在于部分参数的不同，详见表1，丝束的硼含量、伸度和强度如表1所示：

由上表可知：

1、实施例1的清洗效果最佳，即在丝束运行速度在12m/min、震板功率为1800W、震板数量为10个、水洗液的水流速度为3m/min时，清洗后的丝束中硼含量降至0.4％以下，丝束色相高，分散性好，且伸度和强度没有降低。

2、通过实施例2、3分别与实施例1的对比，可以看出，震板数量为12和8个时，硼含量能降至0.4％以下，且丝束的伸度和强度几乎没有影响。通过对比例1、对比例2分别与实施例1的对比，可以看出，震板数量小于8个时，清洗效果不突出，硼含量无法降至0.4％以下；震板数量大于12个时，虽然水洗效果很好，但是丝束的强度和伸度有所下降。

3、通过实施例4、5分别与实施例1对比，可以看出，丝束的运行速度在15m/min和14m/min时，均能达到较好的清洗效果，硼含量均能降至0.4％以下。通过对比例3与实施例1对比，可以看出，丝束的运行速度为11m/min时，清洗效果理想，但是丝束的伸度和强度有所下降；通过对比例4与实施例1对比，可以看出，丝束的运行速度为16m/min时，清洗效果不理想。

4、通过实施例6、7分别与实施例1对比，可以看出，震板的功率在1500W和2000W时，均能达到较好的清洗效果，硼含量均能降至0.4％以下。通过对比例5、6分别与实施例1对比，可以看出，震板的功率为1300W时，清洗效果不理想，震板的功率在2200W时，虽然清洗效果很好，但是丝束的伸度下降严重。

5、通过实施例8与实施例1对比，可以看出，水洗液的流动速度在1m/min时，能达到较好的清洗效果，硼含量能降至0.4％以下。通过对比例7、8分别与实施例1对比，可以看出，水洗液的流动速度在0.5m/min时，硼含量降低效果不理想，且还会沉淀其他杂质；而水洗液的流动速度在4m/min时，虽然能够达到理想的清洗效果，但是对丝束的冲击较大，丝束的伸度和强度有所下降。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。