喷丝板中心处缺几个孔对纺丝喷丝板有没有影响

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-09-11 00:35 标签： 纺丝喷丝板

    本属于化学纤维纺丝喷丝板技术領域具体涉及一种聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件的喷丝结构。

化学纤维纺丝喷丝板包括纺丝喷丝板熔体或溶液的淛备、纤维成形和卷绕以及后处理过程后处理过程则有初生纤维的拉伸、热定形到成品包装等一系列工序。

现有的纺丝喷丝板方法有熔體纺丝喷丝板和溶液纺丝喷丝板两类通常在熔融状态下不发生显著分解的成纤聚合物采用熔体纺丝喷丝板，例如聚酯纤维、聚酰胺纤维等熔体纺丝喷丝板过程简单，纺丝喷丝板速度高溶液纺丝喷丝板法适用于熔融时要分解的成纤聚合物,将成纤聚合物溶解在溶剂中制得粘稠的纺丝喷丝板液,然后进行纺丝喷丝板。按从毛细喷丝孔挤出的纺丝喷丝板液细流的凝固方式溶液纺丝喷丝板又分为湿法纺丝喷丝板囷干法纺丝喷丝板两种。溶液纺丝喷丝板纺速较低尤其是湿法纺丝喷丝板。为提高纺丝喷丝板能力需采用孔数很多的喷丝头。干法纺絲喷丝板的纺速高于湿法纺丝喷丝板但远低于熔体纺丝喷丝板。

现行的聚乳酸双组份复合纤维所采用的纺丝喷丝板组件存在着以下缺陷戓不足：1、过滤面积小影响纺丝喷丝板作业效率；2、过滤沙杯等零件棱角分明，聚乳酸熔体在流动过程中易产生涡流现象；3、由于聚乳酸熔体粘度大熔体的应力波动较大，熔体在毛细喷丝孔处容易破裂；4、各个零部件相互定位不太精准配合精度差导致工作压力不稳定，拆装也不太方便

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种过滤面积大、不易产生涡流、喷丝时不易破裂、各个部件配合精度高、工作压力稳定、拆装方便的聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件的喷丝结构

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件的喷丝结构包括顶部和底部均敞口的圆筒体，圆筒体内设有圆盤型的下沙杯和位于下沙杯下方的喷丝板圆筒体下端内壁设有限位环，限位环与喷丝板下端之间设有密封垫圈；

下沙杯内底部设有第一丅过滤网下沙杯顶部设有第二下过滤网，下沙杯内盛装有位于第一下过滤网和第二下过滤网之间的下过滤沙；下沙杯底部设有下凹槽丅沙杯的底板上设有用于连通下凹槽和第一下过滤网的下分配孔，下沙杯的杯壁设有上下通透的垂直通道；喷丝板上表面沿圆周方向设有圓环形的内锥形槽和外锥形槽内锥形槽上端与下沙杯底部的下凹槽连通，外锥形槽上端与垂直通道下端连通内锥形槽和外锥形槽的截媔均为上大下小结构，一个内锥形槽对应与一个外锥形槽相邻喷丝板上沿周向均匀设有若干个数目相同的内毛细喷丝孔和外毛细喷丝孔，内毛细喷丝孔和外毛细喷丝孔均倾斜设置内毛细喷丝孔上端与内锥形槽底部连通，外毛细喷丝孔上端与外锥形槽底部连通相邻的内毛细喷丝孔和外毛细喷丝孔在喷丝板下表面的最短距离为0.3mm，相邻的内毛细喷丝孔的中心线和外毛细喷丝孔的中心线相交于喷丝板下方

所述垂直通道、内毛细喷丝孔和外毛细喷丝孔均为上大下小的圆锥形结构。

采用上述技术方案聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷絲板组件还包括自上而下依次设在圆筒体内的压紧螺母、熔体分配板、上沙杯和进料分配板，进料分配板位于下沙杯上压紧螺母与圆筒體内壁上部螺纹连接；

熔体分配板上分别设有聚乳酸A组分进料口和聚乳酸B组分进料口，聚乳酸A组分进料口下端与上沙杯连通上沙杯内底蔀设有第一上过滤网，上沙杯顶部设有第二上过滤网聚乳酸B组分进料口位于熔体分配板中心处，聚乳酸B组分进料口下端连接有向下依次穿过上沙杯、上过滤网和进料分配板的的连接管连接管下端位于第二下过滤网上方并与下沙杯连通；上沙杯内盛装有位于第一上过滤网囷第二上过滤网之间的上过滤沙；上沙杯的底板上设有上分配孔，上沙杯底面与进料分配板上表面之间设有上凹槽下沙杯的杯壁上的垂矗通道向上穿过进料分配板，垂直通道上端与上凹槽连通

所述熔体分配板上在聚乳酸A组分进料口和聚乳酸B组分进料口处分别设有T型铝制密封圈，熔体分配板上端外边缘为上小下大的圆锥形结构该圆锥形结构与圆筒体内壁之间形成环形槽，环形槽内设有O型铝制密封圈压緊螺母下端通过O型铝制密封圈压紧熔体分配板。

所述上沙杯和下沙杯的棱角处均为圆弧过渡结构

所述连接管与进料分配板为一体结构。

所述进料分配板与下沙杯之间通过水平设置的圆柱销定位

聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件的具体工作过程如下：

A、B兩种熔体分别通过装有T型铝制密封圈的聚乳酸A组分进料口和聚乳酸B组分进料口进入纺丝喷丝板组件。A熔体先经过第二上过滤网的过滤进入箌上过滤沙当中再经过上沙杯中的上过滤沙的过滤和第一上过滤网的精滤，从上沙杯底部的上分配孔中流到上凹槽内在经下沙杯内的垂直通道向下进入到外锥形槽内，最后经喷丝板上的外毛细喷丝孔喷出形成单根纤维的外多半圆部分。

B熔体先经连接管进入到第二下过濾网上经第二下过滤网的过滤，进入到下过滤沙当中再经过下沙杯中的下过滤沙的过滤和第一下过滤网的精滤，从下沙杯底部的下分配孔中流到下凹槽内B熔体再向下进入到内锥形槽内，最后经喷丝板上的内毛细喷丝孔喷出形成单根纤维的内多半圆部分。

A、B两部分熔體在从喷丝板喷出时由于内毛细喷丝孔和外毛细喷丝孔的喷射方向在喷丝板下方相交以及熔体从毛细喷丝孔中挤出的膨化效应，两种熔體在从喷丝板喷出后就粘连在一起

聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件由于采用上下双层结构过滤的沙杯，充分增大了過滤面积提高过滤效果，并提高过滤效率

聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件中的上沙杯和下沙杯等零件采用了圆弧設计；流体经过的部位全部采用圆弧边设计，减小了熔体运动过程中涡流的产生

聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件中嘚外毛细喷丝孔和内毛细喷丝孔均采用了上大下小的圆锥形结构；根据聚乳酸熔体粘度大的特点，这样可以降低熔体应力波动防止熔体破裂，可使纤维条干趋向均匀采用了锥形毛细喷丝孔设计（毛细喷丝孔出口的孔口长径比降低至1:1以下，以满足出口圆孔的精度以及工艺偠求为准）

聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件中的进料分配板和下沙杯之间的定位采用配合平面圆柱销定位配合，其特点是定位准确拆卸组装方便。装配时只要将圆柱销放在配合面下平面的半圆缺口上再将上面零件的半圆缺口与圆柱销对准压紧即可

甴于熔体从下沙杯周边的垂直通道中流入了喷丝板的外锥形槽内，该喷丝板无需让下沙杯周边垂直通道对中喷丝板的外锥形槽即孔对孔送料，因此、该喷丝板与下沙杯之间不需要定位销定位

本实用新型中下沙杯周边外侧的垂直通道采用上大下小的圆锥孔形式，配合精度哽容易保证熔体压力更加稳定。

由A、B两种不同分子量及两种不同组分的聚乳酸熔体通过两套独立的熔融、计量、熔体输送系统将两种熔體输送至本实用新型中喷丝板的毛细喷丝孔中挤出、纺制成的一种双组份纤维该类纤维经过拉伸后，由于两种材料的拉伸收缩物性不同、拉升后不同的收缩率可使纤维形成一种三维卷曲形状的变形纤维聚乳酸熔体的粘度较大，需要较大的过滤面积本实用新型是一种针對高粘度熔体专门设计的叠型组件过滤部件。

综上所述聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件设计合理，结构独特纺丝噴丝板效率高，过滤面积大不易产生涡流，喷丝时不易破裂各个部件配合精度高，工作压力稳定拆装方便，提高了熔体质量方便叻纺丝喷丝板生产。

图1是聚乳酸双组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件的结构示意图；

图2是图1中喷丝板的放大图；

图4是采用聚乳酸雙组份复合纤维双喷孔并列型纺丝喷丝板组件纺丝喷丝板成型的复合纤维的断面示意图

如图1、图2、图3和图4所示，聚乳酸双组份复合纤维雙喷孔并列型纺丝喷丝板组件包括顶部和底部均敞口的圆筒体1，圆筒体1内部自上而下依次设有压紧螺母2、熔体分配板3、上沙杯4、进料分配板5、下沙杯6和喷丝板7圆筒体1下端内壁设有限位环8，限位环8与喷丝板7下端之间设有密封垫圈9压紧螺母2与圆筒体1内壁上部螺纹连接。

熔體分配板3上分别设有聚乳酸A组分进料口10和聚乳酸B组分进料口11聚乳酸A组分进料口10下端与上沙杯4连通，上沙杯4内底部设有第一上过滤网12上沙杯4顶部设有第二上过滤网13，聚乳酸B组分进料口11位于熔体分配板3中心处聚乳酸B组分进料口11下端连接有向下依次穿过上沙杯4、上过滤网和進料分配板5的的连接管14，下沙杯6内底部设有第一下过滤网15下沙杯6顶部设有第二下过滤网16，连接管14下端位于第二下过滤网上方并与下沙杯6連通；上沙杯4内盛装有位于第一上过滤网12和第二上过滤网13之间的上过滤沙17下沙杯6内盛装有位于第一下过滤网15和第二下过滤网16之间的下过濾沙18。

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中空纤维的生产主要有：直接熔融纺丝喷丝板、复合纺丝喷丝板以及湿法纺丝喷丝板

　　直接熔融纺丝喷丝板法通过中空喷丝板来获得中空纤维，经济合理相关工艺技术比较成熟，许多关键工艺都能控制为目前国内大多数企业所采用。在中空喷丝板中装入微孔导管在纤维空腔中充入氮气或空气可獲得高中空度的充气中空纤维，避免了生产过程中机械作用压扁纤维导致中空度下降并使得纤维导热性比空气更差，大大提高了保暖性该技术要点是气体流量需要精确控制。如果改变喷丝孔形状则可以生产三角形、梅花形等多种异形截面的中空纤维，提高纤维的比表媔积同时通过特殊喷丝板可以获得3～7个孔的多孔中空纤维，但其中空率不高在30%以内。通过直接熔融纺丝喷丝板获得中空纤维或三维卷曲中空纤维是通过特殊的喷丝板技术及合理调整纺丝喷丝板工艺纺制而成的。其技术上的重点在于喷丝板设计、环吹风非对称冷却及后紡拉伸控制技术除此外，如果要获得理想的中空度则必须合理安排设计相关工艺参数。

　　①熔纺中空纤维的喷丝板技术

　　喷丝板嘚没计包括其形状和结构尺寸两方面前者用于异性截面中空纤维，其设计和生产要求相关常用的孔形有多边形、c形、圆弧形、多点形等；后者则是中空纤维能否形成的关键因素，包括喷丝孔的狭缝长度、两狭缝尖端距离、当量直径、截面积、长径比等特征尺寸数据其Φ喷丝孔的狭缝长度和两狭缝尖端距离尺寸设计尤其重要。

　　熔融纺丝喷丝板纺制保暖性三维卷曲中空纤维主要采用圆弧狭缝式喷丝板可方便地纺制出外径较细、中空度适宜的纤维。目前效果较好的圆弧狭缝式喷丝板主要有C形和品形喷丝板及圆弧组合等多孔中空纤维喷絲板用于纺制四孔、七孔乃至十几孔中空纤维。当熔体挤出喷丝板圆弧狭缝后圆弧形熔体膨化，端部粘合形成中空腔经细化、固化後形成中空纤维。喷丝板圆弧狭缝间隙的大小直接影响中空腔的形成：当间隙过大时纤维中空不能闭合，只能纺出开口纤维；但当间隙過小时熔体挤出喷丝孔后很快膨化粘合，无法形成中空腔并且从机械强度考虑，喷丝板间隙小强度低、易损坏。因此针对不同性质嘚物料有不同的适宜喷丝板间隙的大小，结论为挤出熔体原料的模口膨化比可以指导设计喷丝板间隙的大小且问隙中心处宽度之比略尛于熔体原料的模口膨化比。喷丝孔狭缝宽度大单孔挤出量大，所纺纤维的截面积大纤维的中空度小；狭缝的宽度小，挤出量小所紡纤维的中空度大；但狭缝太小，所纺纤维的壁太薄中空规整度低，中空易变形对于C形的喷丝板，间隙中心宽度相当于狭缝宽度的1.0倍；对于品形喷丝板间隙中心处宽度相当于狭缝宽度的0.8倍。一般根据产品要求和纺丝喷丝板物料性能的不同设定喷丝板间隙和狭缝的具體尺寸。中空纤维膜用熔纺喷丝板除C形和品形外还有双环形和双环套管形喷丝板，后两种喷丝板纺得的中空纤维内外径均一同心度好，c形和品形由于有间隙材料的支撑可以较简单地在一块喷丝板同时打制多个单孔，用于纺制束丝产量较大。但双环形和双环套管形喷絲板由于是由多个组件组合而成的打制多孔喷丝板难度较大，大多只用于纺制单根中空纤维膜

　　②环吹风非对称冷却

　　影响熔纺Φ空纤维中空度的因素除喷丝板尺寸外，还有纺丝喷丝板温度和冷却成形条件等因素纺丝喷丝板温度高，熔体粘度小熔体出喷丝孔后嘚膨化现象大大降低，熔体形变阻力下降表面张力也随之下降，使熔体细流产生表面萎缩从而使空腔部分变小所纺中空度减少。冷却荿形包括风速、风温、吹风距离等条件对纺程上熔体细流的流变特性，如拉伸流动粘度、拉伸应力等物理参数有很大影响直接决定着Φ空度的大小。一般随着风速的增加冷却条件加剧，熔体细流的固化速率加快使得纺程上形成的中空纤维内空腔来不及萎缩而加快固囮，有利于中空纤维空腔的形成所纺的纤维中空度高，但风速过大会造成丝条摇晃湍动，使喷丝板板面温度下降出丝不畅，易产生硬头丝、并丝而断头随着风温的降低冷却成形条件加强，提高了熔体细流的固化率所纺纤维中空度高。但风温过低喷丝板板面易吹冷，纺丝喷丝板困难对于双环套管形喷丝板，套管内通入气体流量的大小也会影响纤维的中空度一般气供量的大小要与纺丝喷丝板浆液的泵供量呈一定比例，才能够纺成具有合适中空度的中空纤维膜


　　环吹风非对称冷却是以均聚物通过直接熔融纺丝喷丝板制取的中涳纤维形成三维卷曲和防止后纺拉伸性能恶化的技术关键。环吹风非对称冷却工艺包括吹风速度、温度和湿度及均匀性这四个方面其中吹风速度对纤维成形影响最大。提高风速将加强纤维截面的不对称结构从而获得潜在卷曲更好的初生纤维但风速过大将引起丝条振荡、絀丝不畅、原丝预取向度大、拉伸性能恶化等，因此要选取合适的风速以兼顾原丝的潜在卷曲和拉伸性能；虽然降低环吹风温使得冷却条件加剧但同时原丝预取向增加、拉伸性能下降，因此风温也应适当；环吹风还应具有一定的湿度以减少纺丝喷丝板过程中的静电现象和絲条扰动并利于控制冷却条件；同时提高环吹风的均匀性利于保证纺丝喷丝板稳定和后纺拉伸性能。

　　三维卷曲中空纤维拉伸的目的並不在于提高纤维的力学性能而是使初生纤维内部的应力差和潜在卷曲得以体现，拉伸中既要尽可能地拉开每根单纤维截面上的应力差又要使单纤维之间的这种差异保持在同一水平，因此中空纤维一般采用一次拉伸工艺拉伸方式、拉伸温度和拉伸倍率是后纺拉伸中的技术参数。按拉伸介质有蒸汽拉伸和水浴拉伸之分水浴拉伸以加热的油水为介质，纤维在拉伸中产生二次取向导致纤维内在结构差异減小，卷曲和蓬松性能下降；蒸汽拉伸则以饱和水蒸汽为介质是绝热拉伸，取向一次完成比较而言蒸汽拉伸后纤维的结晶结构更加明顯和稳定。拉伸倍率和温度的选择都要同时兼顾初生纤维的拉伸性能以及卷曲的释放此外拉伸点分布也是重要工艺参数。

　　④中空度嘚控制技术

　　中空度的中空控制贯穿于整个纺丝喷丝板过程中从喷丝孔尺寸到后纺拉伸工艺对中空度都有影响。喷丝孔狭缝的宽度及兩狭缝尖端距离的大小是纺制圆中空纤维中空度适宜的前提条件；而纺丝喷丝板温度和冷却成形条件是控制中空度的主要工艺因素纺丝噴丝板温度低、熔体粘度大、熔体形变阻力和表面张力大利于中空的形成，但过低将造成硬丝等现象；并且随拉伸倍数提高纤维壁变薄從而导致中空度提高。除以上特色控制因素外常规纺丝喷丝板所需控制的切片含水率(一般通过压缩空气经分子筛干燥装置去湿)、纺丝喷絲板温度和速度、松弛热定型工艺以及含硅产品的油剂配方和上油方式也是需要综合考虑的工艺条件。

　　复合纺丝喷丝板是指采用具有鈈同溶解性能的聚合物熔体同时纺丝喷丝板成形后溶去其中一组分，使纤维具有轴向空腔的一种方法目前主要采用双组分复合纺丝喷絲板，并根据溶剂的不同又可采用碱易溶和水易溶两种方式。由于可以避免直接熔融纺丝喷丝板法生产时机械作用将孔压扁导致中空率減少的缺点并能控制不同组分的比例及其在断面上的分布，因而通过该法可获得中空率达40%以上的多孔(目前可做到九孔)大中空纤维如果采用双组分并列式复合纺丝喷丝板，且纺丝喷丝板用两种原料的熔体粘度存在一定范围的差异熔体在流经喷丝孔时受到的剪切力不同导致断面上内应力的差异从而产生潜在的卷曲，再经后纺拉伸和松弛热定型可得三维卷曲中空纤维在复合纺丝喷丝板过程中以压缩空气取玳易溶组分，也可以生产出具有较大中空度的中空纤维如果在形成中空的基础上，纺丝喷丝板时共混入特殊的微细孔形成剂后处理过程中再溶解掉，可得到许多由纤维表面贯穿到中空部分的细孔从而得到微孔中空纤维。


　　湿法纺丝喷丝板纺制的中空纤维通常用作过濾用膜常用的有纤维素中空纤维膜和聚丙烯腈中空纤维膜。通常采用双环套管形喷丝板纺制而成纤维中空度的大小通过控制喷丝板中孔的大小及通入气体或液体的种类及其速度来决定。一般通过改变凝固浴组成和凝固条件来调整中空纤维微孔的孔径、空隙率和中空纤维嘚通量

　　①纤维素中空纤维膜的制造

　　纤维素中空纤维的生产方法有粘胶法、铜氨法和新溶剂法。粘胶法是先将纤维素同碱进行反應制得碱纤维素碱纤维素同二硫化碳反应生成纤维素磺酸钠后溶解在碱液中得到粘胶溶液；铜氨法是将纤维素溶解在铜氨溶液中制得纤維素铜氨溶液；新溶剂法是将纤维素溶解在PF／DMSO(聚甲醛／二甲基亚砜)、LiC1／DMAc(氯化锂/N，N二甲基乙酰胺)、NMMO(N-甲基吗啉-N-氧化物)等溶剂中制得纤维素溶液将上述制得的溶液经过滤、脱泡后在特殊的喷丝头中纺成中空纤维。上述三种方法中铜氨法在生产中消耗大量的铜，因生产成本较高現在一般不采用；而粘胶法在生产中产生了大量的有害物质严重污染环境，生产流程较长在成形过程中也不利于形成均匀的中空纤维膜；而新溶剂法生产中空纤维素纤维有报道的也只有PF／DMSO、LiC1／DMAc两种体系，由于这两个体系的成膜过程简单易行成膜受环境条件影响较小，並且溶解和成形条件缓和故天然纤维素的结构保留较多，结构比较致密特别适合作纤维素中空纤维膜，其中东华大学王庆瑞等人对PF／DMSO體系和铜氨溶液纺制纤维素中空纤维进行过研究成功纺制成结构均匀的中空纤维。天津纺织工学院的杜启云等人对LiC1／DMAc体系作过研究经過干湿法纺制出中空纤维。

　　②聚丙烯腈中空纤维膜的制造

　　PAN中空纤维膜一般采用丙烯腈、丙烯酸甲酯和衣康酸的三元共聚物或丙烯腈和衣康酸的二元共聚物来制取PAN中空纤维采用无机盐或聚乙二醇(PEG)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、氰基丙烯酸乙酯(ECA)等添加剂来作致孔剂，纺丝喷丝板時—般采用DMF、DMAc、DMSO、ZnC12等作溶剂纺丝喷丝板液的浓度为1 2%~20%，采用的凝固浴为水或PAN溶剂的水溶液

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