CN115386990B - 一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，该系统包括：溶液稳定自动化配制子系统(1)，包括溶液配制装置(11)，以及分别与溶液配制装置(11)连接的配料回收装置(12)、溶液回收装置(13)和溶液传送装置(14)；纱线控制子系统(2)；皮层多孔膜制备子系统(3)，包括多功能溶液浸渍发泡一体化装置(31)、循环型复合烘燥装置(32)、相分离溶液浸渍装置(33)、非溶剂蒸汽处理装置(34)和纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置(35)；多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置(4)。与现有技术相比，本发明适用于不同种类和不同功能的纱线，可实现力学性能优异、结合牢度强、卷曲程度可控且表面多孔的皮芯结构纱线的规模化制备。

Description

一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统

技术领域

本发明属于多孔材料制备技术领域，涉及一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统。

背景技术

多孔材料因其具有孔隙率高、比表面积大、体积密度小等优势，在防寒保暖、吸音降噪、浮油吸附等领域具有广阔的应用前景。现有的多孔材料主要以发泡海绵、气凝胶和纤维块状体的形式存在，在阻隔声音或热量，吸附气体或液体时因其独有的结构优势而被广泛应用，但都存在力学强度较差、穿着舒适性较差和厚度较大等缺点，这些缺点限制了多孔材料的发展。纱线是由多根纤维沿轴向加工成一定细度的产品，具有较高的力学性能，但其孔隙率较低，限制了纱线在防寒保暖、吸音降噪、浮油吸附等领域的应用。多孔材料的制备方法主要有模板法、相分离法、发泡发、微乳法及腐蚀法，以它们为核心技术可以得到孔结构具有一定可调性的材料，但大都存在力学性质较差、原料限制较大、生产不连续等问题。

目前，已有相关技术人员在本领域做了一些研究。专利CN201820543318.8公开了一种制备具有取向孔结构的多孔纤维的装置，该发明利用定向冷冻和溶液纺丝的方法获得具有一定取向多孔结构的纤维，但该方法过程复杂、耗能较高、生产效率较低且连续化较困难。专利CN202011432211.4公开了一种多孔纤维制备装置及制备方法，该装置包括储液箱、溶液泵、喷头、气泵、高压电源和收集板，该方法利用纺丝溶液在流经喉部时产生的负压，将引射流道的气体吸入喉部并与纺丝溶液充分混合，最后进行电纺，利用气体在电纺过程中破裂并形成纤维表面孔隙，该方法具有环保的有点，但形成的多孔结构不可控，实用性有限。专利CN202020031872.5公开了一种制备三角形中空多孔纤维的湿法纺丝装置，该装置包括同轴纺丝针头、内液注射器、内液注射泵、外液注射器、外液注射泵以及凝固浴装置，该装置利用同轴静电纺丝的纺丝可获得具有特殊三角形截面形貌结构的中空多孔纤维，但该方法成纤率低、纺丝速度慢、装置占地面积大，不适合规模化连续生产。专利CN201310597327.7公开了一种用于制备纳米多孔纤维的静电纺丝装置，该装置包括料桶、活塞、喷丝头、高压供电装置、接收板以及接地电源线，设备设计较为简单，由该装置制备的多孔纤维其结构具有一定可调性，但力学性质较差，限制了其实际应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，本发明实现了力学强度高和孔结构可调性强的多孔皮芯结构纱线的规模化和连续化稳定制备。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，该系统包括：

溶液稳定自动化配制子系统，包括溶液配制装置，以及分别与溶液配制装置连接的配料回收装置、溶液回收装置和溶液传送装置；

纱线控制子系统，包括纱线退卷装置、纱线轻度加捻装置、纱线传送装置、纱线适度加捻装置和纱线卷绕装置；

皮层多孔膜制备子系统，包括多功能溶液浸渍发泡一体化装置、循环型复合烘燥装置、相分离溶液浸渍装置、非溶剂蒸汽处理装置和纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置；

多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置；

经溶液配制装置制备的溶液通过溶液传送装置分别加入至多功能溶液浸渍发泡一体化装置、相分离溶液浸渍装置和非溶剂蒸汽控制装置，纱线从纱线退卷装置引出后，经纱线轻度加捻装置加捻，通过纱线传送装置喂入至多功能溶液浸渍发泡一体化装置浸渍发泡溶液，并发泡处理后，经循环型复合烘燥装置烘干，经纱线适度加捻装置二次加捻，进入相分离溶液浸渍装置二次浸渍相分离溶液，通过纱线传送装置喂入至非溶剂蒸汽处理装置进行多孔纱线表面孔结构相分离成型，通过纱线传送装置喂入至纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置进行均匀化和强化处理，经循环型复合烘燥装置二次烘干，然后送入纱线卷绕装置进行卷绕成筒或通过多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置边卷曲热定型边切断收集。

进一步地，所述的溶液配置装置包括储料投料组件和反应组件，其中储料投料组件包括多个储料仓，反应组件包括反应釜，该反应釜内部设有反应搅拌设备和反应感应设备，外部设有反应超声设备和反应调温设备，各储料仓连接反应釜，储存仓通过底部的配料投放口开合板将物料投入反应釜；

所述的配料回收装置连接各储料仓；

所述的溶液回收装置连接反应釜；

所述的溶液传送装置包括出液管，该出液管外部设有出料保温设备，所述的出液管一端连接反应釜底部，另一端分为两条支路，分别连接多功能溶液浸渍发泡一体化装置和相分离溶液浸渍装置。

进一步地，所述的纱线传送装置包括环形旋转齿轮、传送滚轮、高度调节架和控速设备，其中环形旋转齿轮与传送滚轮接触连接，高度调节架为圆柱形，与传送滚轮固定连接，控速设备与高度调节架下方固定连接。

进一步地，所述的多功能溶液浸渍发泡一体化装置包括纱线控制组件、溶液浸渍组件、纱线发泡组件和纱线表面多孔膜均匀化平滑组件；

纱线通过纱线控制组件喂入至溶液浸渍组件进行浸渍，然后进入纱线发泡组件发泡，再进入纱线表面多孔膜均匀化平滑组件平滑后进入循环型复合烘燥装置。

进一步地，所述的纱线控制组件包括依次设置的退卷器和捻度控制器；

所述的溶液浸渍组件包括依次设置的溶液浸渍槽和溶液过渡槽，其中溶液浸渍槽为密封的梯形，内部设有浸渍搅拌设备，外部设有浸渍超声设备和浸渍加热设备，溶液浸渍槽的斜面底部连接设有溶剂回收箱，溶液过渡槽侧面设有溶液拦截片；

所述的纱线发泡组件包括梯度变温仓以及设于梯度变温仓内部的发泡设备。

进一步地，所述的循环型复合烘燥装置包括至少两组依次设置的烘筒烘燥组件、微波加热组件和热风烘燥组件。

进一步地，所述的非溶剂蒸汽处理装置包括若干个非溶剂蒸汽控制装置和纱线传送装置，纱线通过纱线传送装置喂入至组合的非溶剂蒸汽控制装置，再通过纱线传送装置送出。

进一步地，所述的非溶剂蒸汽控制装置包括蒸汽罩、孔眼板、网眼、溶剂存储槽和加热台，其中蒸汽罩为可拆卸且透明的，孔眼板为可更换的，设于蒸汽罩两侧，网眼材料为金属，设于蒸汽罩内部，溶剂存储槽设于网眼下方，加热台设于溶剂储存槽下方，蒸汽罩内部设有纱线传送装置。

所述的纱线传送装置采用如上所述的纱线传送装置结构。

进一步地，所述的纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置包括依次设置的纱线表面多孔膜检测组件、抗静电组件、多孔膜均匀化组件和多孔膜强化组件。

进一步地，所述的多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置包括依次设置的啮齿式热风热定型组件、纤维连续切断组件和卷曲短纤连续收集组件。

作为优选的技术方案：

纱线为天然纤维纱线或合成纤维纱线中的一种或两种，其中，天然纤维纱线为棉、木棉、麻、木浆、竹浆、羊毛、蚕丝、木材、甲壳素、胶原蛋白或丝素蛋白纱线的一种或几种组合；合成纤维纱线为聚乳酸-己内酯、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、酚醛树脂、聚丙烯酸、聚偏氟乙烯酸、聚吡咯烷酮、聚乳酸、聚乳酸乙醇酸、聚砜、聚乙二炔、聚二氧环己酮、聚三羟基丁酸酯、聚羟基丁酸酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯乙烯共聚马来酸酐、聚甲基三乙氧基硅烷、聚谷氨酸、聚己内酯、聚对苯乙炔、聚对苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚乙丙交酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯并恶嗪、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醚醚酮、聚偏氟乙酸、聚环氧乙烷、聚乙烯咔唑、聚偏氟乙烯、聚酰胺、聚苯胺、聚芳酰胺、聚丁二酸丁二醇酯或聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯纱线的一种或几种组合。

如上所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，在其溶液稳定自动化配制子系统中，单个储料仓形状为长方体，容量为1-10L；反应组件下部分的形状为四棱台，上部分形状为立方体，反应组件的容量为3-30L；反应搅拌设备中，一级搅拌辊上连接有3-8个搅拌叶轮，搅拌叶轮从上到下直径逐渐减小，二级搅拌辊上连接有1个搅拌叶轮，反应组件中共有两个二级搅拌辊，对称分布在四棱台的两个侧面，叶轮可根据溶液性质进行更换，叶轮的种类为开启旋涡式、浆式、框式、推进式、锚式或螺杆式，叶轮的内孔径范围为8-30mm，外径范围为60-400mm；搅拌辊上的搅拌轴的直径范围为8-30mm，转速范围为100-2000rpm；反应超声设备的功率范围为35-600W，频率范围为20-50kHz，厚度范围为2-5cm；出料保温设备中，保温空心壁的厚度范围为2-8cm，加热浴锅与气体加热器的温度范围为1-200℃；进气空心壁的壁厚范围为0.5-3cm；储料仓和反应组件的材质为铝合金、钛合金、镍合金、不锈钢、氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、莫来石或硅酸盐材料；搅拌叶轮和搅拌轴的材质为不锈钢、铝合金或塑胶。

如上所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，在其多功能溶液浸渍发泡一体化装置中，纱线控制组件中，退卷器上卷绕有纱线/纱条，退卷器的直径范围为5-10cm；在纱线传送轮的传动作用下纱线/纱条从退卷器上退卷，进入浸渍槽中，纱线传送轮的外径范围为5-10cm，转速范围为1-1000r/min，传送速度范围为0-1m/s；捻度控制器对处于传送过程中的纱线/纱条进行加捻，捻度控制器的转速范围为1-2000r/min，捻度范围为5-120捻/10cm；溶液浸渍组件中，浸渍搅拌设备上连接有1个搅拌叶轮，叶轮可根据聚合物发泡溶液的性质进行更换，叶轮的种类为开启旋涡式、浆式、框式、推进式、锚式或螺杆式，叶轮的直径范围为60-400mm，转速范围为100-2000rpm；浸渍超声设备的功率范围为35-600W，频率范围为20-50kHz，厚度范围为2-5cm；浸渍加热设备的加热范围为1-200℃；浸压辊加压的压力范围为10-220N；根据纱线的直径以及所要求的多孔膜厚，溶液拦截片的长度可调节，长度范围为2-10cm；溶液过渡槽中液体的液面高度范围为1-10cm，液面高度能够初步控制多孔膜厚；发泡设备采用辐射加热的方式，能够形成温度梯度，精确控制变温过程，两个发泡装置并列垂直放置，两个发泡装置的结合，能够抵消掉因重力造成的溶液在纱线下方的积累，在表面形成厚度均匀的多孔膜结构，发泡装置的温度范围为1-400℃；根据纱线直径以及所要求的的膜厚，刮膜孔的孔径范围为0.05-1cm，传热管的温度范围为1-200℃。

如上所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，在其循环型复合烘燥装置中，其特征在于，循环型复合烘燥装置主体为二层结构，每一层都可使五根纱线同时进入循环型复合烘燥装置中进行烘燥，纱线进入每一层结构都依次经过烘筒烘燥组件、微波加热组件和热风烘燥组件；纱线在循环型复合干燥装置中的路径可变，通过调节传送辊的数量和间距改变纱线在循环型复合烘燥装置中的路径，纱线在循环型复合烘燥装置中的路径为3-40m；进风管的流量范围为1-300m³/h，风速范围为0.1-3m/s；出风管的流量范围为1-200m³/h，风速范围为0.1-2m/s；热风烘燥组件中热风的温度范围为50-350℃；烘筒烘燥组件中烘筒的温度范围为50-180℃；热风器配有气体干燥器，抽风器配有活性炭吸附器，热风器配置一个主管和与其连接的12个支管，抽风器配置一个主管和与其连接的1-3个支管；可拆卸孔板的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚砜；仓门上的可拆卸孔板可依照需求替换，根据纱线直径的不同选择拥有不同直径光滑圆孔的可拆卸孔板，其直径范围为0.3-2mm。

如上所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，在其非溶剂蒸汽处理装置中，纱线传送装置中，传送滑轮与环形旋转齿轮互相啮合实现机械传动，环形旋转齿轮齿数范围为30-70齿，内径范围为0.5-3mm，传动滑轮外径范围为8-15cm，高度调节范围为10-30cm；针对各种纱线的表面粗糙程度以及力学弹性压缩特征，在环形旋转齿轮表面安装不同粗糙程度的加弹丁腈橡胶圈，橡胶圈的宽度范围为4-6cm，厚度范围为0.1-0.5mm，在齿轮上方加压，控制纱线表面摩擦力分布，压力范围为10-220N；传送滑轮控制纱线沿轴向移动，转速为1-1000r/min，传动速度为0-3m/s；环形旋转齿轮控制纱线沿轴向转动，角速度调节范围为0.1-1rad/s；采用透明塑料蒸汽罩，以便随时观察纱线与溶剂蒸汽的作用情况，蒸汽罩的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚砜，材质会根据所装溶剂改变，不会被其溶解，耐溶剂、透明度高、不透气、耐高温；网眼的材质为铝合金、钛合金、镍合金或不锈钢；溶剂储存槽的材质为铝合金、钛合金、镍合金、不锈钢、氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、莫来石或硅酸盐材料；金属网眼为正方形金属板，可拆卸，大小与蒸汽罩底面相同，所述金属网眼的网眼半径为0.5-2cm，垂直纱线传送方向共4-8排网眼，每排10-20个；蒸汽罩为空心结构，形状为立方体，边长为20-50cm，整个蒸汽罩边缘的送纱用孔眼板上装有耐腐蚀封条，防止内部蒸汽泄露；孔眼板形状为长方形，长度范围为5-8cm，宽度范围为3-5cm，孔眼板上的孔眼为圆形，半径范围为0.5-5mm；加热台的控温范围为1-400℃；溶剂存储槽的最大容量可达1-5L；进风与抽风管道的流量控制范围为1-300m³/h，风速调节范围为0.1-3m/s；进风设备与抽风设备上都连有一个主管，主管上可连接1-4个支管，主管的半径范围为5-8cm，支管的半径范围为3-5cm，进风设备的支管贴近溶液存储槽，抽风设备的支管位于每个蒸汽罩的中心位置。

如上所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，在其纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置中，纱线表面多孔膜检测组件中，纱线多孔膜均匀性检测设备由支撑器、光电感应器和张力检测器组成；纱线断纱自停设备由经停片和断纱检测器组成，具有信号检测、控制和执行自停的功能；抗静电组件中，上下两排抗静电剂喷洒设备均配备多排均匀出液的输送管及金属圆孔，以确保抗静电剂可以不受气流影响，均匀稳定负载在纱线皮层多孔膜表面；抗静电剂为烷基磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、烷基硫酸酯、烷基苯酚、聚氧乙烯醚硫酸酯、烷基磷酸酯、多元醇类、聚氧乙烯醚类、聚胺类、聚酯聚醚类、聚丙烯酸酯类或聚氨酯型抗静电剂的一种或几种组合；抗静电剂喷洒设备的喷射速度为每排0.1-50mL/h；多孔膜均匀化组件中，热风预热设备可设置的气体温度为50-300℃，气体流速为0.1-5m/s；冷风冷却设备可设置的气体温度为0-60℃，气体流速为0.1-5m/s；进风设备与抽风设备中的进风管和抽风管的流量范围为1-300m³/h，风速范围为0.1-3m/s；进风与抽风管的流量范围为1-300m³/h，风速范围为0.1-3m/s；多孔膜平滑设备的材质为铝合金、钛合金、镍合金或不锈钢，内径在0.5-1.5mm内可调；多孔膜强化组件中，微波辐射设备功率为100-3000W。

如上所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，在其多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置中，啮齿式热风热定型组件中，啮齿型热风管上安装架和下安装架可拆卸，上安装管的啮齿型热风管与下安装管的啮齿型热风管交错排列，且上安装管的啮齿型热风管数量为下安装管的啮齿型热风管数量加1；热定型时纤维的长度由啮齿型通风管的总长和排列密度决定，通过减少移动式夹具一侧安装架的长度，增加横向移动滑轨向热定型仓方向移动的距离，从而控制所制备短纤的长度；针对各种纤维的表面粗糙程度以及力学弹性压缩特征，在移动式夹具和握持式夹具边缘加弹丁腈橡胶圈，橡胶圈的宽度范围为4-6cm，厚度范围为0.1-0.5mm；纱线传送轮控制纤维沿轴向移动，转速为1-120r/min，传动速度为0-3m/s；当热定型时，啮齿型热风管上安装架随着时间缓慢下降、啮齿型热风管的热风温度逐步提升且移动式夹具向热定型仓方向横向移动，啮齿型热风管上安装架的下降速度为0-2cm/s、热风的升温速度为0-3℃/s，纵向移动滑轨和横向移动滑轨的移动速度为0-1cm/s；热风的控温范围为1-400℃，热风管的流量控制范围为1-300m³/h，热风风速调节范围为0.1-3m/s；进风设备连有一个主管，主管上可连接1-4个支管，主管的半径范围为5-8cm，支管的半径范围为3-5cm；纤维连续切断组件中，使用金属刀片切断纤维，金属刀片的材质为铝合金、钛合金、镍合金、不锈钢的一种或几种；挡板的安装角度可以根据收集箱的大小而改变，其角度为0-90°。

本发明的工作原理是首先通过溶液稳定自动化配制子系统制备得到均匀稳定的发泡溶液和相分离溶液并将其运输至对应的浸渍槽中，随后将纱线或纱条进行退卷、轻度加捻、发泡溶液浸渍、发泡膜稳定化、头道干燥、完全加捻、相分离溶液浸渍、非溶剂梯度处理、相分离膜稳定化、二道干燥、纱线卷绕成筒或进行卷曲定向和切断工序，最终获得皮层具有多孔结构的纱线或卷曲短纤。

本发明要解决的技术问题是在多孔皮芯结构纱线的制备和织造过程中，要受到各种纺织机械组件的反复摩擦，还要经受由于各种机构运动而产生的反复拉伸、屈曲及磨损作用。未经均匀化和强化处理的皮芯结构多孔纱线，其表面多孔膜均匀性差，皮层与芯层间的结合牢度差，在织机机械力或水洗外力的作用下，纱身表面的多孔膜会破损甚至脱落，此外还易造成经纱间相互粘连，导致开口不清，经纱断头，产生织疵等问题，大大限制了皮芯结构多孔纱线的实际应用。本发明针对上述问题，开发出溶液稳定自动化配制子系统、皮层多孔膜制备子系统和多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置，通过以上子系统和装置的配合使用可实现多孔皮芯结构纱线的规模化连续制造，并且提升了多孔皮芯结构纱线的生产效率和力学性能，拓展了纤维材料及其制品的应用范围。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明溶液稳定自动化配制子系统中，通过储料投料组件实现投料自动精确控制，利用反应搅拌设备解决传统颗粒物在大体积反应装置中易在底部沉积、易团聚的缺陷，通过出料保温设备解决长路径运输高粘度流体的堵塞问题；

(2)本发明多功能溶液浸渍发泡一体化装置中，利用溶液浸渍组件和纱线发泡组件实现浸渍和发泡功能的一体化，减小了设备占地面积，并通过调节溶液过渡槽中液体的液面高度与垂直发泡的方法实现了对纱线发泡膜厚度的精确调控；

(3)本发明循环型复合烘燥装置中，通过使用烘筒对多孔膜整体的均匀加热、微波对多孔膜内部快速加热以及多通道热风对多孔膜外侧快速加热，实现纱线多孔膜的均匀快速干燥，并能通过调整装置箱体结构与纱线出入路径实现一台装置的多流程使用，在减少能耗的同时可以降低设备占地面积与体积，实现多孔纱线的均匀低成本连续化干燥；

(4)本发明非溶剂蒸汽处理装置中，通过多个非溶剂蒸汽控制装置的组合实现对环境溶剂蒸汽环境的梯度控制，能够通过独立控制单个纱线传送装置，使每个纱线传送装置之间形成一定的速度差，确保纱线在行进过程中具有合适的张力，防止纱线在蒸汽罩内的热作用以及气流的冲击下产生变形，对进气、排气通量和加热温度精确调控，在保证溶剂蒸汽浓度保持稳定可控的同时，确保加工环境安全，有效避免有机溶剂泄露造成的人员健康损害和环境污染等问题；

(5)本发明纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置中，通过热风预热设备、多孔膜平滑设备和冷风冷却设备的协调配合实现多孔膜厚度的控制与均匀化，并利用微波辐射作用使纱线表面多孔膜内测的温度急剧上升，交联剂迅速反应，在增强多孔膜本体结构的同时使多孔膜与芯层纱线结合牢度提高，实现多孔膜的增强，此外还通过抗静电组件将抗静电剂均匀喷洒在纱线多孔膜表面，经过热风加热区域后抗静电剂固化，使抗静电剂均匀稳定负载在纱线表面，可显著降低纱线携带的电荷量；

(6)本发明多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置中，通过一端握持，一端可移动的方式，确保纤维在热定型时具有合适的张力，实现纤维边卷曲热定型边切断收集，能够利用啮合式热风组件实现纤维的连续化热定型，并通过控制啮齿型热风管数量实现纤维卷曲程度的差异性，此外，还可以对热气进入速度、热气通量和加热温度精确调控，在保证纤维热定性的同时，确保加工环境安全，有效避免有机溶剂泄露造成的人员健康损害和环境污染等问题。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一同用于解释本发明，并不构成对发明的限制，在附图中：

图1为本发明实施例中多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统整体结构示意图；

图2为本发明实施例中溶液稳定自动化配制子系统结构示意图；

图3为本发明实施例中纱线传送装置结构左视图；

图4为本发明实施例中多功能溶液浸渍发泡一体化装置结构示意图；

图5为本发明实施例中循环型复合烘燥装置结构示意图；

图6为本发明实施例中循环型复合烘燥装置结构左视图；

图7为本发明实施例中循环型复合烘燥装置结构右视图；

图8为本发明实施例中非溶剂蒸汽处理装置结构示意图；

图9为本发明实施例中纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置结构示意图；

图10为本发明实施例中多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置结构示意图；

图11为本发明实施例中纤维连续切断组件结构示意图。

图中标记说明：

1—溶液稳定自动化配制子系统、11—溶液配制装置、111—储料投料组件、1111—储料仓、112—反应组件、1121—反应釜、1122—反应搅拌设备、1123—反应感应设备、1124—反应超声设备、1125—反应调温设备、12—配料回收装置、13—溶液回收装置、14—溶液传送装置、141—出液管、142—出料保温设备；

2—纱线控制子系统、21—纱线退卷装置、22—纱线轻度加捻装置、23—纱线传送装置、231—环形旋转齿轮、232—传送滚轮、233—高度调节架、234—控速设备、24—纱线适度加捻装置、25—纱线卷绕装置；

3—皮层多孔膜制备子系统、31—多功能溶液浸渍发泡一体化装置、311—纱线控制组件、3111—退卷器、3112—捻度控制器、312—溶液浸渍组件、3121—溶液浸渍槽、3122—溶液过渡槽、3123—浸渍搅拌设备、3124—浸渍超声设备、3125—浸渍加热设备、3126—溶剂回收箱、3127—溶液拦截片、313—纱线发泡组件、3131—梯度变温仓、3132—发泡设备、314—纱线表面多孔膜均匀化平滑组件、32—循环型复合烘燥装置、32—循环型复合烘燥装置、321—烘筒烘燥组件、322—微波加热组件、333—热风烘燥组件、34—非溶剂蒸汽处理装置、341—非溶剂蒸汽控制装置、3411—蒸汽罩、3412—孔眼板、3413—网眼、3414—溶剂存储槽、3415—加热台、342—纱线传送装置、35—纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置、351—纱线表面多孔膜检测组件、352—抗静电组件、353—多孔膜均匀化组件、354—多孔膜强化组件；

4—多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置、41—啮齿式热风热定型组件、42—纤维连续切断组件、43—卷曲短纤连续收集组件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

下述各实施例中所采用的设备如无特别说明，则表示均为本领域的常规设备；所采用的试剂如无特别说明，则表示均为市售产品或采用本领域的常规方法制备而成，以下实施例中没有做详细说明的均是采用本领域常规实验手段就能实现。

实施例：

如图1所示，本实施例的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，该系统包括：

溶液稳定自动化配制子系统1，包括溶液配制装置11，以及分别与溶液配制装置11连接的配料回收装置12、溶液回收装置13和溶液传送装置14；

纱线控制子系统2，包括纱线退卷装置21、纱线轻度加捻装置22、纱线传送装置23、纱线适度加捻装置24和纱线卷绕装置25；

皮层多孔膜制备子系统3，包括多功能溶液浸渍发泡一体化装置31、循环型复合烘燥装置32、相分离溶液浸渍装置33、非溶剂蒸汽处理装置34和纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置35；

多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置4；

经溶液配制装置11制备的溶液通过溶液传送装置14分别加入至多功能溶液浸渍发泡一体化装置31、相分离溶液浸渍装置33和非溶剂蒸汽控制装置34，纱线从纱线退卷装置21引出后，经纱线轻度加捻装置22加捻，通过纱线传送装置23喂入至多功能溶液浸渍发泡一体化装置31浸渍发泡溶液，并发泡处理后，经循环型复合烘燥装置32烘干，经纱线适度加捻装置24二次加捻，进入相分离溶液浸渍装置33二次浸渍相分离溶液，通过纱线传送装置23喂入至非溶剂蒸汽处理装置34进行多孔纱线表面孔结构相分离成型，通过纱线传送装置23喂入至纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置35进行均匀化和强化处理，经循环型复合烘燥装置32二次烘干，然后送入纱线卷绕装置25进行卷绕成筒或通过多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置4边卷曲热定型边切断收集。

如图2所示，本实施例的用于制备多孔纱线的溶液稳定自动化配制子系统，包括溶液配制装置11，以及分别与溶液配制装置11连接的配料回收装置12、溶液回收装置13和溶液传送装置14。溶液配制装置11包括储料投料组件111和反应组件112；包括储料投料组件111主要由密封盖、储料仓1111、余量显示器、配料称量感应器、配料投放口开合板和配料投放口组成，储料仓1111为4-8个仓(2排×4个)，在本实施例中优选为8个；密封盖位于储料仓1111的顶部，为开合式仓门，形状大小与储料仓1111顶部相同，方便溶剂的放置与取出；余量显示器位于储料仓1111的上方，配料称重感应器位于储料仓1111的底部；配料投放口开合板位于储存仓1111的底部，为耐溶剂腐蚀的材料制成；反应组件112包括反应釜1121，该反应釜1121内部设有反应搅拌设备1122和反应感应设备1123，外部设有反应超声设备1124和反应调温设备1125，各储料仓1111连接反应釜1121；反应搅拌设备1122主要由一级搅拌辊、二级搅拌辊和超声装置组成，一级搅拌辊位于反应组件112内部的中心位置，其上连接有3-8个搅拌叶轮，在本实施例中优选为3个，搅拌叶轮从上到下直径逐渐减小，二级搅拌辊位于反应组件112二级斜面的两侧，其上连接有1个搅拌叶轮，反应组件112中共有两个二级搅拌辊，对称分布在四棱台的两个侧面，叶轮可根据溶液性质进行更换，叶轮的种类为开启旋涡式、桨式、框式、推进式、锚式或螺杆式，在本实施例中优选为桨式，叶轮的内孔径范围为8-30mm，在本实施例中优选为8mm，外径范围为60-400mm，在本实施例中优选为60mm。搅拌辊上的搅拌轴的直径范围为8-30mm，在本实施例中优选为8mm，转速范围为100-2000rpm，在本实施例中优选为600rpm，搅拌叶轮和搅拌轴的材质为不锈钢、铝合金或塑胶，在本实施例中优选为不锈钢，反应超声设备1124与反应组件112内壁贴合，包围整个反应组件112，反应超声设备1124的功率范围为35-600W，在本实施例中优选为35W，频率范围为20-50kHz，在本实施例中优选为20kHz，厚度范围为2-5cm，在本实施例中优选为2cm；反应感应设备1123主要由温度感应器和粘度感应器组成，温度感应器放置在反应组件112内壁的左侧，粘度感应器放置在反应组件112内壁的右侧；反应调温设备1125主要由保温空心壁和热液供给系统组成，热液选自水或油，在本实施例中优选为水，保温空心壁与反应组件112外壁贴合，包围整个反应组件112，保温空心壁的厚度范围为2-8cm，在本实施例中优选为2cm，热液供给系统位于整个反应装置的左侧，由加热浴锅、进液管和排液管组成，进液管和排液管一端与加热浴锅相连，另一端与保温空心壁相连，加热浴锅的温度范围为1-200℃，在本实施例中优选为30℃；配料回收装置12主要由配料回收箱、配料回收管和配料回收口组成，配料回收箱位于整个储料仓1111的左侧，起到回收多余溶剂的作用；配料回收管的一端连接在配料回收箱上，另一端连接在每个配料回收口上；配料回收口位于储料仓1111的底部，口径大小与配料回收管相同；溶液回收装置13主要由溶液回收管、吸风装置和溶液回收箱组成，溶液回收管位于反应组件112的底部，一端连接反应组件112，另一端连接吸风设备和溶液回收箱；溶液传送装置14主要由出液管141和出料保温设备142组成；出料保温设备142主要由进气空心壁、气体干燥器、气体加热器和进风设备组成，进气空心壁包裹在出液管141的外围，气体干燥器、气体加热器与进风设备通过管道连接，位于出液管的左侧，气体加热器的温度范围为1-200℃，在本实施例中优选为30℃，进气空心壁的壁厚范围为0.5-3cm，在本实施例中优选为0.5cm。

如图1和图3所示，本实施例的纱线传送装置23，包括环形旋转齿轮231、传送滚轮232、高度调节架233和控速设备234；环形旋转齿轮231与传送滚轮232接触连接，高度调节架233为圆柱形，与传送滚轮232固定连接，控速设备234与高度调节架233下方固定连接；其中传送滚轮232的转速范围为1-1000r/min，在本实施例中优选为100r/min，传动速度为0-3m/s，在本实施例中优选为0.3m/s，环形旋转齿轮231转速范围为1-120r/min，在本实施例中优选为12r/min，齿数范围为15-20齿，在本实施例中优选为15齿，带宽范围为5-8cm，在本实施例中优选为6cm，表面安装不同粗糙程度的加弹丁腈橡胶圈，橡胶圈的带宽范围为4-6cm，在本实施例中优选为4cm，厚度范围为0.1-0.5mm，在本实施例中优选为0.1mm，在齿轮上方加压，压力范围为100-220N，传动滚轮232带宽范围为5-8cm，在本实施例中优选为5cm，高度调节架233直径范围为5-8cm，在本实施例中优选为5cm，高度调节范围为10-30cm。

如图4所示，本实施例的用于制备多孔纱线的多功能溶液浸渍发泡一体化装置31，包括纱线控制组件311、溶液浸渍组件312、纱线发泡组件313和纱线表面多孔膜均匀化平滑组件314。纱线控制组件311主要由退卷器3111、捻度控制器3112、纱线传送轮、浸压辊和纱线稳定装置组成，退卷器3111与捻度控制器3112位于整个一体化装置的外部，处在装置的左上方，纱线卷绕在退卷器3111上，退卷器3111的直径范围为5-10cm，在本实施例中优选为5cm，捻度控制器3112与退卷器3111相邻，位于退卷器3111的右侧，起到控制纱线捻度的作用，捻度控制器3112的转速范围为1-2000r/min，在本实施例中优选为200r/min，捻度范围为5-120捻/10cm，在本实施例中优选为10捻/10cm；纱线传送轮分布在一体化装置的内部的各个区域，控制纱线在装置内部传动，纱线传送轮的外径范围为5-10cm，在本实施例中优选为5cm，转速范围为1-1000r/min，在本实施例中优选为100r/min，传送速度范围为0-1m/s，在本实施例中优选为0.4m/s，浸压辊上配有纱线传送轮，与传送轮共同作用加压，邻进梯形浸渍槽的斜面，浸压辊加压的压力范围为10-220N，在本实施例中优选为100N，纱线稳定设备位于梯度变温仓3131的纱线入口处；溶液浸渍组件312包括依次设置的溶液浸渍槽3121和溶液过渡槽3122；溶液浸渍槽3121为梯形，主要由进液口、密封盖、浸渍搅拌设备3123、浸渍超声设备3124、浸渍加热设备3125、出液口和溶液回收箱3126组成，进液口位于一体化装置的右上方；密封盖构成装置的顶部，形状大小与装置的顶部相同；浸渍搅拌设备3123位于溶液浸渍槽3121的底部，浸渍搅拌设备3123上连接有1个搅拌叶轮，叶轮可根据聚合物发泡溶液的性质进行更换，叶轮的种类为开启旋涡式、桨式、框式、推进式、锚式或螺杆式，在本实施例中优选为桨式，叶轮的直径范围为60-400mm，在本实施例中优选为60mm，转速范围为100-2000rpm，在本实施例中优选为100rpm；浸渍超声设备3124包围整个溶液浸渍槽3121的外部，与浸渍加热设备3125连接，构成溶液浸渍槽3121的外壁，浸渍超声设备3124的功率范围为35-600W，在本实施例中优选为120W，频率范围为20-50kHz，在本实施例中优选为50kHz，厚度范围为2-5cm，在本实施例中优选为2cm，浸渍加热设备3125的加热范围为1-200℃，在本实施例中优选为30℃，出液口的一端与溶液浸渍槽3121的斜面底部连接，另一端与溶剂回收箱3126连接，位于溶液浸渍槽3121的右侧；溶液过渡槽3122位于整个一体化装置的右上方，左侧与溶液浸渍槽3121斜面的延伸处相连接，右侧临近进液口，溶液过渡槽3122中液体的液面高度范围为1-10cm，在本实施例中优选为5cm，液面高度能够初步控制多孔膜厚；溶液拦截片3124安装在溶液过渡槽3122的左斜面上，溶液拦截片3127的长度可调节，长度范围为2-10cm，在本实施例中优选为5cm；纱线发泡组件313主要由刮涂设备、发泡设备3132和梯度变温仓3131组成，刮涂设备与纱线稳定设备相连接，位于梯度变温仓3131的顶部；发泡设备3132位于梯度变温仓3131的内部，两个发泡设备3132并列垂直放置，发泡设备3132的温度范围为1-400℃，在本实施例中优选为200℃；梯度变温仓3131位于一体化装置的右侧；纱线表面多孔膜均匀化平滑组件314主要由刮膜孔和传热管组成，纱线表面多孔膜均匀化平滑组件314安装在纱线出口末端，里面安装有整齐排列的刮膜孔，在刮膜孔的下方配有传热管，传热管的数量与刮膜孔相等，根据纱线直径以及所要求的的膜厚，刮膜孔的孔径范围为0.05-1cm，在本实施例中优选为0.05cm，传热管的温度范围为1-200℃，在本实施例中优选为100℃。

如图5至图7所示，本实施例的用于制备多孔纱线的循环型复合烘燥装置32，包括两组烘筒烘燥组件321、微波加热组件322和热风烘燥组件323。烘筒烘燥组件321主要由烘筒以及传送辊、液体加热设备、烘筒多孔壁、进液口、进液管和水浴锅组成；传送辊均匀分布在循环型复合烘燥装置32的上下两层中，传动速度为0-3m/s，在本实施例中优选为0.3m/s；液体加热设备位于烘筒的上部或下部，在本实施例中优选为一个靠上、一个靠下；烘筒多孔壁与液体加热设备相连接，壁上平行于地面方向共10-20排孔，每排4-8个，在本实施例中优选为15排，每排6个；生成的水蒸气通过筒壁上的洞进入烘筒中，烘筒中温度约为50-180℃，在本实施例中优选为150℃；水浴锅位于烘筒主体的外部，水从水浴锅流出，通过进液管并通过进液口进入热体加热设备中，流量控制范围约为1-200m³/h，在本实施例中优选为160m³/h；微波加热组件322主要由微波发射设备和冷却设备组成；微波发射设备平均分布在微波加热组件322上，数量约为10-20个，在本实施例中优选为10个，通过微波的方式对多孔膜内部快速加热，频率为1000-4000Hz，在本实施例中优选为2600Hz；冷却设备位于微波加热组件322的中央，对微波加热设备进行冷却，冷却温度保持在20-100℃，在本实施例中优选为60℃。热风烘燥组件323主要由热风器、气体干燥器、进风管、进风口、干燥箱体、抽风口、抽风管、活性炭吸附箱、抽风设备、仓门把手、仓门、可拆卸孔板和温度传感器组成；热风器位于干燥箱体的外部，起到向干燥箱体内部吹入热风的作用，热风的温度范围为50-350℃，在本实施例中优选为140℃；气体干燥器与热风器相连，负责干燥吹入干燥箱体的空气；进风管分布于干燥箱体的上部和下部，负责运送干燥后的空气进风管的流量范围为1-300m³/h，在本实施例中优选为160m³/h，风速范围为0.1-3m/s，在本实施例中优选为1m/s；抽风口位于干燥箱体的顶部，出风管的流量范围为1-200m³/h，在本实施例中优选为120m³/h，风速范围为0.1-2m/s，在本实施例中优选为0.8m/s；活性炭吸附箱连接在抽风管上，达到吸附残留溶剂的作用；热风器与活性炭吸附箱相连，配置一个主管和与其连接的12个支管；抽风器与活性炭吸附箱相连，负责抽出空气并稳定干燥箱体内的气压，抽风器配置一个主管和与其连接的2-4个支管，在本实施例中优选为2个；仓门位于循环型复合烘燥装置32的前部与后部，仓门把手位于仓门的下部，通过打开仓门可以对循环型复合烘燥装置32进行维修和清洗；可拆卸孔板分布在仓门上，根据纱线直径的不同选择拥有不同直径光滑圆孔的可拆卸孔板，其直径范围为0.3-2mm，在本实施例中优选为0.6mm；温度传感器位于干燥箱体的中央，实时监测箱体中的温度，可检测的温度范围为20-500℃。

如图8所示，本实施例的一种用于多孔纱线表面孔结构相分离成型的非溶剂蒸汽处理装置34，包括若干个非溶剂蒸汽控制装置341和纱线传送装置342，非溶剂蒸汽控制装置341主要由蒸汽罩3411、孔眼板3412、网眼3413、溶剂储存槽3414、加热台3415、数显器、控制按钮和通风组件组成；孔眼板3412分布在每个蒸汽罩3411两侧，分别位于相对于蒸汽罩3411的同一位置，网眼3413位于蒸汽罩3411的底部，形状大小与蒸汽罩3411底面相同，溶剂储存槽3414位于网眼3413的下方，外部配有开合式仓门；其中每个蒸汽罩3411的边长范围为20-50cm，在本实施例中优选为20cm，网眼3413的网眼为圆形，半径范围为0.5-1cm，在本实施例中优选为0.5cm，垂直纱线传送方向共4-8排网眼3413，每排10-20个，在本实施例中优选为6排，每排15个，孔眼板3412形状为长方形，长度范围为5-8cm，在本实施例中优选为5cm，宽度范围为3-5cm，在本实施例中优选为3cm，孔眼板3412上的孔眼为圆形，半径范围为0.5-5mm，在本实施例中优选为0.5mm，单个溶剂存储槽3414的容量为1-5L，在本实施例中优选为5L；其中蒸汽罩3411的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚砜，材质会根据所装溶剂改变，不会被其溶解，蒸汽罩3411材质耐溶剂、透明度高、不透气、耐高温，在本实施例中优选为聚丙烯，网眼3413和溶剂储存槽3414的材质为铝合金、钛合金、镍合金或不锈钢，在本实施例中优选为铝合金；加热台3415位于整个装置的最底部，形状为长方体，长宽与整个蒸汽罩3411对齐，数显器位于加热台3415的上方，并配有控制按钮，位于数显器的下方，数显器与控制按钮紧密连接，控制按钮配有数字键盘，能够调节温度参数；其中加热台3415高度范围为8-15cm，在本实施例中优选为8cm，温度范围为1-400℃，在本实施例中优选为100℃。通风组件由进风设备与抽风设备组成；进风设备位于整个装置的下方，主要由进风管、气体干燥器和进风器组成；抽风设备位于整个主要装置的上方，主要由抽风管、活性炭吸附箱和抽风干燥器组成。

如图9所示，本实施例的一种用于制备多孔纱线的纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置24，包括纱线表面多孔膜检测组件351、抗静电组件352、多孔膜强化组件353、多孔膜均匀化组件354和纱线传送装置；多孔膜均匀性检测组件351主要由纱线多孔膜均匀性检测设备和纱线断纱自停设备组成；纱线多孔膜均匀性检测设备位于纱线的入口处，分布在纱线的上下两侧，纱线断纱自停设备位于检测设备与抗静电组件352之间，负责在意外时停经；抗静电组件352主要由抗静电剂喷洒设备、液体加压设备、抗静电剂存储箱和挡风板组成；抗静电剂喷洒设备位于纱线断纱自停设备后端，抗静电剂存储箱安装在抗静电剂喷洒设备的上下两侧，抗静电设备主要负责在纱线表面均匀的喷洒抗静电剂，防止后续加工时纱线间摩擦产生静电带来的不良影响；多孔膜均匀化组件353主要由热风预热设备、冷风冷却设备、进风设备、抽风设备和多孔膜平滑设备组成；热风预热设备主要由气流加热器、第一温度传感器和第一多孔出风口组成，位于抗静电设备后端，热风预热设备可设置的气体温度为50-300℃，在本实施例中优选为100℃，气体流速为0.1-5m/s，在本实施例中优选为0.5m/s；冷风冷却设备主要由气流冷却器、第二温度传感器和第二多孔出风口组成，位于多孔膜平滑设备与纱线出口之间，冷风冷却设备可设置的气体温度为0-60℃，在本实施例中优选为15℃，气体流速为0.1-5m/s，在本实施例中优选为0.7m/s；进风设备主要由进风管、进风机和气体干燥器组成，分布于热风预热设备与冷风冷却设备的两侧；抽风设备主要由吸风口、抽风管、抽风机和活性炭吸附箱组成，分布于热风预热设备与冷风冷却设备的两侧，进风设备与抽风设备中的进风管和抽风管的流量范围为1-300m³/h，在本实施例中优选为30m³/h，风速范围为0.1-3m/s，在本实施例中优选为0.3m/s；多孔膜平滑设备由可更换的高硬度空心圆台与支撑架组成，位于热风预热设备与冷风冷却设备之间；多孔膜强化组件354主要由微波辐射设备组成，通过微波辐射加热的方式使多孔膜内测的温度高于外侧，从而加固多孔膜与芯层纱线间的联系；纱线传送装置主要由环形旋转齿轮、传动滚轮、高度调节架和控速设备组成。

如图10所示，本实施例的一种用于制备多孔纱线的多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置4，包括啮齿式热风热定型组件41、纤维连续切断组件42和卷曲短纤连续收集组件43。啮齿式热风热定型组件41由短纤握持设备、热定型仓、进风设备、隔板和纱线传送轮组成；短纤握持设备主要由纵向移动滑轨、横向移动滑轨、移动式夹具和握持式夹具组成；纵向移动滑轨位于热定型仓的两侧，横向移动滑轨与一侧的纵向移动滑轨相连接，移动式夹具与纵向移动滑轨和横向移动滑轨相连，握持式夹具与另一侧的纵向移动滑轨相相连；其中纵向移动滑轨和横向移动滑轨的移动速度为0-1cm/s，在本实施例中优选为0.5cm/s，与横向移动滑轨相连的纵向移动滑轨相的移动距离为0-5cm，横向移动滑轨的移动距离为0-10cm，与握持式夹具相连的纵向移动滑轨相的移动距离为0-3cm，与啮齿型热风管上安装架相连的纵向移动滑轨相的移动距离为0-15cm，移动式夹具和握持式夹具主体为金属材质且边缘使用橡胶包裹，在本实施例中优选为铝合金；热定型仓主要由啮齿型热风管、啮齿型热风管上安装架和啮齿型热风管下安装架组成；啮齿型热风管分别安装在啮齿型热风管上安装架和啮齿型热风管下安装架上，啮齿型热风管上安装架和啮齿型热风管下安装架分别位于热定型仓的顶部和底部；其中啮齿型热风管的半径为0.5-5mm，在本实施例中优选为0.5mm，啮齿型热风管的流量范围为1-300m³/h，在本实施例中优选为30m³/h，风速范围为0.1-3m/s，在本实施例中优选为0.3m/s，啮齿型热风管上安装架所能安装的啮齿型热风管数量为3-20个，在本实施例中优选为3个，且啮齿型热风管上安装架的啮齿型热风管数量为啮齿型热风管下安装架的啮齿型热风管数量加1；进风设备由进风管、气体干燥器和进风器组成；进风管位于热定型仓的上方和下方，气体干燥器和进风器依次与通风管相连；其中进风管的半径为3-8cm，在本实施例中优选为6cm，流量范围为1-300m³/h，在本实施例中优选为30m³/h，风速范围为0.1-3m/s，在本实施例中优选为0.3m/s；挡板位于热定型仓的下方，纱线传送轮位于热定型仓的一侧；挡板的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚砜、铝合金、钛合金、镍合金或不锈钢，在本实施例中优选为铝合金，且隔板的安装角度可以根据收集箱的大小而改变，其角度为0-90°，在本实施例中优选为60°，纱线传送轮的转速范围为1-120r/min，在本实施例中优选为100r/min；卷曲短纤连续收集组件43由收集箱、重量感应器和传送履带组成；收集箱位于两个挡板之间，且位于传送履带上，重量感应器位于收集箱正下方；其中收集箱的容积为0.5-2m³，在本实施例中优选为1m³，传送履带的运动速度为0-1m/s，在本实施例中优选为1m/s，重量感应器所感应的重量范围为1-100kg。

如图11所示，本实施例的一种用于制备多孔纱线的多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置4中，纤维连续切断组件42主要由金属刀片和高度调节架组成；金属刀片位于高度调节架的上方；其中金属刀片的材质为铝合金、钛合金、镍合金或不锈钢的一种或几种，在本实施例中优选为铝合金，高度调节架的调节范围为1-5cm，在本实施例中优选为4cm。

利用一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统制备多孔纱线，制备步骤如下：

第一步：将200g氯仿、200g聚碳酸酯和200g偶氮二甲酰胺发泡剂分别加入三个储料仓1111中，设置投料量分别为180g、20g和5g，投料速度分别45g/min、2g/min和2g/min；设置搅拌辊的转速为600rpm、超声振动功率为80W、频率为40kHz、水浴温度为30℃、气体加热器的温度为30℃；待溶液反应完毕，打开出液管141，获得205g发泡溶液；将40g聚砜溶解在160g N,N-二甲基甲酰胺中，在溶液稳定自动化配置子系统1中均匀搅拌后加入6g异氰酸酯交联剂后获得206g相分离溶液。

第二步：将发泡溶液加入到溶液浸渍槽3121和溶液过渡槽3122中，将退卷器3111上的纱线从捻度控制器3112穿入，经纱线传送装置23，喂入到多功能溶液浸渍发泡一体化装置31中，再从刮膜孔中穿出；控制溶液过渡槽3122内液面的高度为3cm，设置纱线传送速度为0.3m/s、超声振动功率为120W、频率为50kHz、溶液过渡槽中液体的液面高度为5cm、发泡温度为200℃，获得表面初级孔孔径为90μm，多孔膜厚度为188μm的皮芯结构纱线。

第三步：设置纱线在循环型复合烘燥装置32内部的路径为25m，将表面覆盖有多孔膜的纱线放入纱线传送装置23上，纱线传送装置23将纱线通过光滑圆孔进入烘筒烘燥组件321，烘筒温度为150℃；纱线随后进入干燥箱体中，纱线首先经过微波加热组件322，微波发射组件322通过发射电磁波将能量传到聚合物中，从而使聚合物内部的分子活跃起来，实现对多孔膜内部快速加热，设定微波频率为2600Hz；纱线最终通过热风烘燥组件323进行加热，多通道热风对多孔膜外侧快速加热，聚合物表面的水分快速气化，达到加热聚合物表面的目的，设定热风温度为140℃，风速为1m/s，烘燥后获得干燥的表面具有初级孔的皮芯结构纱线。

第四步：将覆盖纱线表面相分离溶液中聚合物对应的非溶剂水添加到储液槽仓中，加入5L水作为非溶剂，将加热温度设置为100℃，新风量设置为10m³/h，开启非溶剂蒸汽处理装置34；待溶剂浓度达到设定值时，将表面覆盖有相分离溶液的纱线套上尺寸和数量合适的孔眼板，放置于纱线传送装置342上，并将传动滑轮的速度设置为0.5m/s，环形旋转齿轮转速设置为0.4rad/s，高度调节架设置为20cm，启动纱线传送装置342，纱线缓慢通过非溶剂蒸汽控制装置341，表面的相分离溶液与蒸汽仓内的非溶剂接触，发生相分离，形成孔结构；将经过非溶剂蒸汽处理装置34的纱线进行溶剂置换和干燥处理，溶剂挥发，溶质多孔的形状固化，得到表面次级孔孔径为80nm，相分离膜厚度为132μm的皮芯结构纱线。

第五步：将表面覆盖有聚合物多孔膜的纱线放入纱线传送装置上，设定传送速度后纱线传送装置将纱线送入纱线表面多孔膜检测组件351前；将烷基磺酸钠放入抗静电组件352内的抗静电剂存储箱，设定抗静电剂喷洒设备的喷射速度为5mL/h，多孔膜均匀化组件353内的热风预热设备的气流温度为100℃，热气流速度为0.5m/s，冷风冷却设备的气流温度为15℃，冷气流速度为1m/s，多孔膜平滑设备的内径为0.7mm，多孔膜强化组件354内的微波辐射设备功率为1000W；待装置内的各项指标均达到设定值时，启动纱线传送装置，将表面覆盖有聚合物多孔膜的纱线进行均匀化和强化处理，多孔膜在各装置的协同配合下完成均匀化和强化，最终得到表面均匀且皮层与芯层结合牢度高的多孔纱线。

第六步：将表面具有次级孔结构的纱线放入循环型复合烘燥装置32中进行二次干次，要求与第三步相同，干燥之后按照客户需要进行卷绕成筒或送入其它机械设备中进行其它后加工处理。

第七步：将多孔纤维或纱线放置在纱线传送轮上，设定传送轮传动速度为0.5m/s后，传送轮将纤维送入啮齿式热风热定型组件41的热定型仓，设定上安装架安装的啮齿型热风口数量为15个，当纤维一端到达移动式夹具时，握持式夹具和移动式夹具同时收紧并固定纤维；设定啮齿型热风管上安装架的长度为30mm，下降速度为1cm/s，啮齿型热风管的热风温度为130℃，同时移动式夹具向热定型仓方向横向移动速度为0.5cm/s，控制热定型时间为3s，当纤维卷曲成设定的形状后，啮齿型热风管下安装架的热风管停止出风，纤维连续切断组件42上的金属刀片对纤维进行剪切使其成为短纤，随后固定式夹具松开，纤维在上部热风的作用下通过挡板之间的空隙掉落到收集箱中；移动式夹具一侧的热风口开始吹风，将纤维一端送到固定式夹具中间，使固定式夹具固定纤维；卷曲短纤连续收集组件43内的收集箱下方的重量感应器对收集箱重量进行称量，当收集箱中多孔短纤的重量达到预设后，传送履带传送走已满的收集箱并运送空收集箱至挡板之间，获得卷曲率为40％、长度为30mm的卷曲纤维。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，其特征在于，该系统包括：

溶液稳定自动化配制子系统（1），包括溶液配制装置（11），以及分别与溶液配制装置（11）连接的配料回收装置（12）、溶液回收装置（13）和溶液传送装置（14）；

纱线控制子系统（2），包括纱线退卷装置（21）、纱线轻度加捻装置（22）、纱线传送装置、纱线适度加捻装置（24）和纱线卷绕装置（25）；

皮层多孔膜制备子系统（3），包括多功能溶液浸渍发泡一体化装置（31）、循环型复合烘燥装置（32）、相分离溶液浸渍装置（33）、非溶剂蒸汽处理装置（34）和纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置（35）；

多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置（4）；

经溶液配制装置（11）制备的溶液通过溶液传送装置（14）分别加入至多功能溶液浸渍发泡一体化装置（31）、相分离溶液浸渍装置（33）和非溶剂蒸汽处理装置（34），纱线从纱线退卷装置（21）引出后，经纱线轻度加捻装置（22）加捻，通过纱线传送装置喂入至多功能溶液浸渍发泡一体化装置（31）浸渍发泡溶液，并发泡处理后，经循环型复合烘燥装置（32）烘干，经纱线适度加捻装置（24）二次加捻，进入相分离溶液浸渍装置（33）二次浸渍相分离溶液，通过纱线传送装置喂入至非溶剂蒸汽处理装置（34）进行多孔纱线表面孔结构相分离成型，通过纱线传送装置喂入至纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置（35）进行均匀化和强化处理，经循环型复合烘燥装置（32）二次烘干，然后送入纱线卷绕装置（25）进行卷绕成筒或通过多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置（4）边卷曲热定型边切断收集；

所述的多功能溶液浸渍发泡一体化装置（31）包括纱线控制组件（311）、溶液浸渍组件（312）、纱线发泡组件（313）和纱线表面多孔膜均匀化平滑组件（314）；

纱线通过纱线控制组件（311）喂入至溶液浸渍组件（312）进行浸渍，然后进入纱线发泡组件（313）发泡，再进入纱线表面多孔膜均匀化平滑组件（314）平滑后进入循环型复合烘燥装置（32）；

所述的纱线控制组件（311）包括依次设置的退卷器（3111）和捻度控制器（3112）；

所述的溶液浸渍组件（312）包括依次设置的溶液浸渍槽（3121）和溶液过渡槽（3122），其中溶液浸渍槽（3121）内部设有浸渍搅拌设备（3123），外部设有浸渍超声设备（3124）和浸渍加热设备（3125），溶液浸渍槽（3121）连接设有溶剂回收箱（3126），溶液过渡槽（3122）侧面设有溶液拦截片（3127），溶液过渡槽（3122）中液体的液面高度范围为1-10 cm；

所述的纱线发泡组件（313）包括梯度变温仓（3131）以及设于梯度变温仓（3131）内部的发泡设备（3132），该发泡设备（3132）采用辐射加热的方式，能够形成温度梯度，精确控制变温过程，两个发泡装置并列垂直放置。

2.根据权利要求1所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，其特征在于，所述的溶液配制装置（11）包括储料投料组件（111）和反应组件（112），其中储料投料组件（111）包括多个储料仓（1111），反应组件（112）包括反应釜（1121），该反应釜（1121）内部设有反应搅拌设备（1122）和反应感应设备（1123），外部设有反应超声设备（1124）和反应调温设备（1125），各储料仓（1111）连接反应釜（1121）；

所述的配料回收装置（12）连接各储料仓（1111）；

所述的溶液回收装置（13）连接反应釜（1121）；

所述的溶液传送装置（14）包括出液管（141），该出液管（141）外部设有出料保温设备（142），所述的出液管（141）一端连接反应釜（1121），另一端分为两条支路，分别连接多功能溶液浸渍发泡一体化装置（31）和相分离溶液浸渍装置（33）。

3.根据权利要求1所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，其特征在于，所述的纱线传送装置包括环形旋转齿轮（231）、传送滚轮（232）、高度调节架（233）和控速设备（234），其中环形旋转齿轮（231）与传送滚轮（232）连接，高度调节架（233）与传送滚轮（232）连接，控速设备（234）与高度调节架（233）连接。

4.根据权利要求1所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，其特征在于，所述的循环型复合烘燥装置（32）包括至少两组依次设置的烘筒烘燥组件（321）、微波加热组件（322）和热风烘燥组件（323）。

5.根据权利要求1所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，其特征在于，所述的非溶剂蒸汽处理装置（34）包括若干个非溶剂蒸汽控制装置（341）和纱线传送装置，纱线通过纱线传送装置喂入至组合的非溶剂蒸汽控制装置（341），再通过纱线传送装置送出。

6.根据权利要求5所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，其特征在于，所述的非溶剂蒸汽控制装置（341）包括蒸汽罩（3411）、孔眼板（3412）、网眼（3413）、溶剂存储槽（3414）和加热台（3415），其中孔眼板（3412）设于蒸汽罩（3411）两侧，网眼（3413）设于蒸汽罩（3411）内部，溶剂存储槽（3414）设于网眼（3413）下方，加热台（3415）设于溶剂存储槽（3414）下方，蒸汽罩（3411）内部设有纱线传送装置。

7.根据权利要求1所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，其特征在于，所述的纱线表面皮层多孔膜自动调匀强化装置（35）包括依次设置的纱线表面多孔膜检测组件（351）、抗静电组件（352）、多孔膜均匀化组件（353）和多孔膜强化组件（354）。

8.根据权利要求1所述的一种多孔皮芯结构纱线的连续化生产系统，其特征在于，所述的多孔纤维卷曲热定型切断一体化装置（4）包括依次设置的啮齿式热风热定型组件（41）、纤维连续切断组件（42）和卷曲短纤连续收集组件（43）。