一種聚四氟乙烯膜裂短纖維再開纖方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聚四氟乙烯膜裂短纖維制造方法及其裝置，尤其是涉及一種聚四氟乙烯膜裂短纖維的再開纖方法及其裝置。采用本發(fā)明再開纖方法及其裝置所制得的聚四氟乙烯膜裂短纖維的細(xì)纖維數(shù)量百分比高、纖維分杈率低，用于制備濾料時(shí)，其梳理速度高，成網(wǎng)均勻，所制成的濾料的孔隙小、孔隙均勻度高，則可廣泛用于高除塵效率的耐高溫濾料。
【背景技術(shù)】
[0002]聚四氟乙烯具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，熔點(diǎn)為327°C，分解溫度超過400°C;耐高低溫性能突出，可在_190°C?260°C環(huán)境下連續(xù)工作；具有極好的耐化學(xué)腐蝕性，除了溶于自身氟化物和熔融堿金屬外，不溶于其他任何化學(xué)溶劑;抗氧化性好。另外，聚四氟乙烯具有突出的表面不粘性，過濾過程中，粉塵與聚四氟乙烯過濾材料接觸時(shí)，不會聚集于濾料表面，具備自清潔功能，是耐腐蝕高溫過濾的理想材料。然而，由于聚四氟乙烯材料具有無液化熔融狀態(tài)的特性，因此無法使用常規(guī)的“恪融紡絲法”高效制備該纖維。目前，聚四氟乙烯短纖維通常是采用以專利ZL201010558729.2為代表的“膜裂法”工藝制得。所謂“膜裂法”工藝是將粉末狀的聚四氟乙烯原料，通過注壓，乳膜，燒結(jié)，牽伸等工序形成膜帶，然后將膜帶進(jìn)行機(jī)械分裂開纖后制成纖維束，再經(jīng)過卷曲、定型、切斷工序，得到聚四氟乙烯膜裂短纖維。由于膜裂短纖維是將聚四氟乙烯膜帶先破成漁網(wǎng)狀，再由梳理針輪梳理開纖成束而制成，因此，膜裂短纖維的性狀特點(diǎn)為:①呈扁平形狀，截面為不規(guī)則多邊形;②纖維線密度最大值可以達(dá)到15dtex，最小值為0.5dtex，平均線密度大于3.2dtex，線密度CV值大于50%;③70%以上的纖維是帶有分杈的纖維，即纖維分杈率大于70%。上述聚四氟乙烯膜裂短纖維在用于制備耐高溫濾料時(shí)，由于其平均線密度較大，造成濾料平均孔隙尺寸較大，不利于提高過濾效率；由于其線密度CV值和纖維分杈率大，又致使其梳理困難，造成成網(wǎng)不勻等缺陷，最終影響濾料的過濾效果。
[0003]為了克服上述聚四氟乙烯膜裂短纖維的缺陷，人們又作了大量的研究:如專利ZL201310423233.8公開了一種聚四氟乙烯超細(xì)纖維，其在常規(guī)膜裂法工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，還采用將其膜帶厚度調(diào)薄、梳理針輪梳針加密、梳理速度加快等多種技術(shù)手段，制成1.5dtex以下線密度的聚四氟乙烯纖維。但是，由于梳理針輪上的梳針對膜帶的劃破開纖作用，是一種剛性的機(jī)械作用，在這種情況下，同時(shí)還提高其梳針排列密度，及加快梳理針輪的轉(zhuǎn)速，則只能使其梳針對膜帶的剛性劃破作用更增強(qiáng)，更易將破網(wǎng)后的絲束撕斷，導(dǎo)致斷頭率增加而無法連續(xù)進(jìn)行再開纖。另外，從機(jī)械結(jié)構(gòu)上來講，梳理針輪是一個(gè)回轉(zhuǎn)件，則其梳針對膜帶的劃破作用其長度是有限的，導(dǎo)致膜帶中纖維大部分仍保留了分杈結(jié)構(gòu)，其纖維分杈率仍然大于70%，則使制備耐高溫濾料時(shí)仍存在不利于梳理均勻成網(wǎng)、最終影響其濾料過濾效果的缺陷。
[0004]因此，提高聚四氟乙烯膜裂纖維中細(xì)纖維百分含量、降低纖維分杈率、減少加工過程中絲束撕斷現(xiàn)象，仍是目前聚四氟乙烯纖維行業(yè)需要解決的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種聚四氟乙烯膜裂短纖維絲束再開纖方法，以解決采用現(xiàn)有技術(shù)所制成的聚四氟乙烯膜裂短纖維細(xì)纖維數(shù)量百分比低、纖維分杈率高，以及現(xiàn)有的高密針輪高速梳理開纖技術(shù)，易導(dǎo)致絲束斷裂而無法連續(xù)生產(chǎn)的缺陷。本發(fā)明是采用常規(guī)膜裂法所制成的聚四氟乙烯膜裂纖維絲束為原料，經(jīng)并合后再喂入改進(jìn)的轉(zhuǎn)鼓式水刺裝置，實(shí)現(xiàn)了對聚四氟乙烯膜裂短纖維再開纖細(xì)化的制造方法，即并合絲束先后共兩次連續(xù)喂入轉(zhuǎn)鼓式水刺單元，且使并合絲束呈6?20圈“Z”向的螺旋形式纏繞在轉(zhuǎn)鼓上運(yùn)行，使其絲束從反、正表面兩個(gè)方向共受12?40次水刺沖擊開纖，再經(jīng)卷曲、定型、切斷等常規(guī)工序制成細(xì)纖維數(shù)量百分比高、纖維分杈率低的聚四氟乙烯膜裂短纖維，其梳理成網(wǎng)均勻，廣泛用于制備孔隙小、除塵效率高的耐高溫濾料。
[0006]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于聚四氟乙烯膜裂短纖維再開纖方法的裝置，即一種改進(jìn)的轉(zhuǎn)鼓式水刺裝置。由于本裝置是采用水射流連續(xù)沖擊的柔性開纖技術(shù)，替代了現(xiàn)有高速梳針梳理的剛性開纖技術(shù)，因此，所制成的絲束不易撕斷，能高速、持續(xù)地進(jìn)行再開纖。本裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡單、工藝調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)。
[0007 ]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:
一種聚四氟乙烯膜裂短纖維再開纖的方法，是采用按常規(guī)膜裂法所制得的聚四氟乙烯膜裂纖維絲束為初生絲束，再將其10?35束初生絲束并合成一股絲束，通過喂入改進(jìn)的轉(zhuǎn)鼓式水刺裝置進(jìn)行再開纖，即并合后的絲束先喂入僅設(shè)有一個(gè)水刺頭部件的第一道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元，使絲束以6?20圈“Z”向的螺旋狀、反表面在外的形式，纏繞在其轉(zhuǎn)鼓部件上運(yùn)行;然后經(jīng)導(dǎo)輥部件再將絲束喂入僅設(shè)有一個(gè)水刺頭部件的第二道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元，絲束以6?20圈“Z”向的螺旋狀、正表面在外的形式，纏繞在其轉(zhuǎn)鼓部件上運(yùn)行，則使其絲束從正、反表面兩個(gè)方向共受12?40次水射流沖擊再開纖，絲束中纖維得到進(jìn)一步細(xì)化;經(jīng)再開纖的并和絲束輸出后，再經(jīng)卷曲、定型、切斷等常規(guī)工序制成細(xì)纖維數(shù)量百分比高、纖維分杈率低的聚四氟乙烯膜裂短纖維，具體工藝步驟如下:
(A)并合
先將聚四氟乙烯分散樹脂，按常規(guī)膜裂法的工藝制備出的聚四氟乙烯膜裂纖維絲束為初生絲束，再將其10?35束并合，形成一束寬度為15?50毫米、厚度為1.5?5毫米的聚四氟乙烯膜裂纖維并合初生絲束;經(jīng)檢測，其絲束中寬度小于10微米的纖維數(shù)量百分比為18.6?21.6%，寬度為10?30微米的纖維數(shù)量百分比為36.6?38.6%，寬度大于30微米的纖維數(shù)量百分比為41.8?42.8%，纖維分杈率為72?78%;
(B)第一道轉(zhuǎn)鼓水刺沖擊開纖
將步驟(A)所得的聚四氟乙烯膜裂纖維并合初生絲束，經(jīng)一對橡膠喂入輥部件夾持，從第一道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元的驅(qū)動側(cè)即機(jī)架側(cè)喂入，且使絲束以6?20圈“Z”向的螺旋狀、反表面在外的形式，纏繞在僅設(shè)有一個(gè)水刺頭部件的第一道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元的轉(zhuǎn)鼓部件上運(yùn)行，使其絲束的反表面方向受6?20次水射流沖擊，絲束中扁平纖維在水射流沖擊作用下分裂、開纖;另通過在第一道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元中所增設(shè)的橡膠壓輥的擠壓，與所設(shè)有的轉(zhuǎn)鼓部件的內(nèi)部抽吸的共同作用下，消除絲束中所含有的水份，使絲束更好地吸收水射流的沖擊能量，從而提高開纖的細(xì)化效果； (C)第二道轉(zhuǎn)鼓水刺沖擊開纖
將經(jīng)上述步驟(B)的第一道轉(zhuǎn)鼓水刺沖擊開纖所得到的并合絲束，經(jīng)導(dǎo)輥部件，從第二道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元的操作側(cè)喂入，且使絲束以6?20圈“Z”向的螺旋狀、正表面在外的形式，纏繞在僅設(shè)有一個(gè)水刺頭部件的第二道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元的轉(zhuǎn)鼓部件上運(yùn)行，使其絲束的正表面方向受6?20次水射流沖擊，絲束中扁平纖維在水射流沖擊作用下進(jìn)一步分裂、開纖；另通過在第二道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元中所增設(shè)的橡膠壓輥的擠壓，與所設(shè)有的轉(zhuǎn)鼓部件的內(nèi)部抽吸的共同作用下，消除絲束中所含有的水份，從而進(jìn)一步提高開纖的細(xì)化效果;然后，經(jīng)再開纖的并和絲束由一對橡膠輸出輥部件夾持輸出，再經(jīng)卷曲、定型、切斷等常規(guī)工序制得聚四氟乙烯膜裂短纖維，經(jīng)檢測，其短纖維中寬度小于10微米的纖維數(shù)量百分比增加為38?42%，寬度為10?30微米的纖維數(shù)量百分比增加為51?54%，寬度大于30微米的纖維數(shù)量百分比降低至7?8%，纖維分杈率降低至40?50%。
[0008]所述的一對橡膠喂入輥部件由上橡膠喂入輥和下橡膠喂入輥組成，上橡膠喂入輥和下橡膠喂入輥的表面線速度均為3?10米/分鐘，上橡膠喂入輥按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，下橡膠喂入棍按順時(shí)針轉(zhuǎn)動。
[0009]所述的第一道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元中，其水刺頭部件與其轉(zhuǎn)鼓部件之間的距離為10?20毫米，其水刺頭部件的水壓為2.5?20兆帕，由上而下噴射出的水射流的直徑為0.08?
0.13毫米，其排列密度為14?16個(gè)/厘米;其轉(zhuǎn)鼓部件內(nèi)部的真空度為13?37千帕;其轉(zhuǎn)鼓部件的轉(zhuǎn)鼓的表面線速度為3.3?11米/分鐘，其按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動;其所增設(shè)的橡膠壓輥按順時(shí)針轉(zhuǎn)動，并與其轉(zhuǎn)鼓部件的轉(zhuǎn)鼓之間的線壓力為10?30牛頓/厘米。
[0010]所述的導(dǎo)輥部件是由絲束帶動，其按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。
[0011]所述的第二道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元中，其水刺頭部件與其轉(zhuǎn)鼓部件之間的距離為10?20毫米，其水刺頭部件的水壓為2.8?22兆帕，由下而上噴射出的水射流的直徑為0.08?
0.13毫米，其排列密度為14?16個(gè)/厘米;其轉(zhuǎn)鼓部件內(nèi)部的真空度為15?39千帕；其轉(zhuǎn)鼓部件的轉(zhuǎn)鼓的表面線速度為3.5?12.1米/分鐘，其按順時(shí)針轉(zhuǎn)動;其所增設(shè)的橡膠壓輥按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，并與其轉(zhuǎn)鼓部件的轉(zhuǎn)鼓之間的線壓力為10?30牛頓/厘米。
[0012 ]所述的一對橡膠輸出輥部件由上橡膠輸出輥和下橡膠輸出輥組成，上橡膠輸出輥和下橡膠輸出輥的表面線速度均為3.8?13.2米/分鐘，上橡膠輸出輥按逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，下橡膠輸出輥按順時(shí)針轉(zhuǎn)動。
[0013]一種用于聚四氟乙烯膜裂短纖維再開纖方法的裝置，即改進(jìn)的轉(zhuǎn)鼓式水刺裝置，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)的機(jī)架、傳動、控制和給排水的部件，還包括一對橡膠喂入輥部件、第一道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元、導(dǎo)輥部件、第二道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元、一對橡膠輸出輥部件；
A.所述的一對橡膠喂入輥部件是由表面均包覆橡膠的上橡膠喂入輥和下橡膠喂入輥所組成；
B.所述的第一道轉(zhuǎn)鼓式水刺單元是由一個(gè)水刺頭部件、一個(gè)轉(zhuǎn)鼓部件及增設(shè)的一根橡膠壓輥所組成，其中，所述的水刺頭部件和