一種纖維制備用熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于熔噴非織造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種纖維制備用熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]非織造布是指不經(jīng)通常的紡紗織布工序,由纖維直接制成的片狀制品,俗稱無(wú)紡布。非織造的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程短、生產(chǎn)速度高、產(chǎn)品用途廣。熔噴法是一種主要用于制備超細(xì)纖維非織造布的方法。它利用高速高溫氣流將聚合物熔體拉伸成超細(xì)纖維。超細(xì)纖維的直徑在IMi至5μπι之間。熔噴非織造布由于纖維超細(xì)、孔隙多、孔徑小,具有樹(shù)根狀通道體系,過(guò)濾效率達(dá)99.9%以上,廣泛用于醫(yī)藥、冶金、電子、化工、食品、機(jī)械、核工業(yè)、汽車等領(lǐng)域,還可用作環(huán)境凈化和生物潔凈的高級(jí)過(guò)濾材料。
[0003]熔噴非織造技術(shù)的重要發(fā)展趨勢(shì)是在基本不增加能耗的前提下制備出更細(xì)的纖維,甚至是納米纖維。如果纖維能細(xì)至納米級(jí),那么其制品的過(guò)濾性能和吸附性能將大大提高,在生物、醫(yī)藥、國(guó)防、電子等領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣泛。
[0004]纖維的進(jìn)一步變細(xì)主要通過(guò)改進(jìn)原料、工藝和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。在原料方面,主要是通過(guò)提高聚合物的熔融流動(dòng)速率(Melt Flow Rate,簡(jiǎn)稱MFR)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但熔融流動(dòng)速率越高,原料的價(jià)格越貴,則生產(chǎn)成本越高。在工藝方面,主要是通過(guò)降低聚合物流量和提高氣體初始速度來(lái)實(shí)現(xiàn)。但聚合物流量過(guò)低,非織造布的產(chǎn)量也過(guò)低。而氣體初始速度過(guò)高,則能耗會(huì)急劇增加,生產(chǎn)成本相應(yīng)提高。
[0005]聚合物熔體本身具有的彈性導(dǎo)致其從噴絲孔擠出后體積會(huì)迅速膨脹,即出現(xiàn)擠出脹大現(xiàn)象。在成型時(shí),氣流從氣流通道噴出后,對(duì)從噴絲孔擠出的聚合物熔體進(jìn)行拉伸,但噴絲孔附近的熔體擠出脹大會(huì)使氣流在脹大的熔體與噴嘴之間形成回流,即氣流方向與聚合物熔體拉伸方向相反,從而不利于聚合物拉伸。為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題,通常是對(duì)設(shè)備方面做出改進(jìn),由于熔噴噴嘴是制備纖維的核心部件,因此許多改進(jìn)都是圍繞噴嘴展開(kāi)的。例如,美國(guó)專利USP3825380采用尖頭噴嘴制備更細(xì)的熔噴纖維,尖頭噴嘴大大減小了氣體流場(chǎng)在噴絲孔出口附近的“回流區(qū)”(該區(qū)域明顯存在于鈍頭噴嘴氣體流場(chǎng)中,不利于聚合物熔體拉伸變細(xì)),增大了氣流對(duì)聚合物熔體的拉伸作用,從而制得了更細(xì)的纖維。其缺點(diǎn)是尖頭噴嘴的加工精度要求很高,噴絲孔的加工難度大,且不能改善聚合物熔體因擠出脹大而導(dǎo)致的最終纖維變粗問(wèn)題。減小噴絲孔直徑和增加噴絲孔長(zhǎng)徑比也可以減小纖維直徑,但均會(huì)導(dǎo)致噴絲孔的加工難度增加,過(guò)小的噴絲孔直徑也使熔噴技術(shù)的原料適應(yīng)性變差。
[0006]鑒于以上問(wèn)題,有必要提出一種新型的噴嘴結(jié)構(gòu),能夠顯著減小噴絲孔附近因熔體擠出脹大造成的氣體回流區(qū),使噴絲孔附近的氣體流場(chǎng)更有利于聚合物拉伸,從而在不增加能耗的前提下減小熔噴非織造布的纖維直徑,實(shí)現(xiàn)在不改變噴絲孔徑的基礎(chǔ)上,得到更細(xì)的纖維,設(shè)備其他部件不必做任何改變,因而有利于節(jié)約成本?!緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0007]有鑒于此,本實(shí)用新型提供了一種纖維制備用熔噴噴嘴結(jié)構(gòu),通過(guò)設(shè)置氣流輔道,能夠顯著減小噴絲孔附近因熔體擠出脹大造成的氣體回流區(qū),使噴絲孔附近的氣體流場(chǎng)更有利于聚合物拉伸,從而在不增加能耗的前提下減小熔噴非織造布的纖維直徑,實(shí)現(xiàn)在不改變噴絲孔徑的基礎(chǔ)上,得到更細(xì)的纖維,設(shè)備其他部件不必做任何改變,因而有利于節(jié)約成本。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的目的提出的一種纖維制備用熔噴噴嘴結(jié)構(gòu),所述熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)包括噴絲孔,對(duì)稱設(shè)置于所述噴絲孔兩側(cè)的供高溫氣體通過(guò)的氣流通道,所述氣流通道為傾斜設(shè)置,所述氣流通道的出口向所述噴絲孔的出口一側(cè)聚攏;其特征在于,所述熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)上還設(shè)置有防止氣體回流的氣流輔道,所述氣流輔道設(shè)置于所述氣流通道與噴絲孔之間,并靠近所述噴絲孔設(shè)置,所述氣流輔道的出氣端與噴絲孔相平行。
[0009]優(yōu)選的,所述氣流輔道的入口處與所述氣流通道連通。
[0010]優(yōu)選的,所述氣流輔道對(duì)稱設(shè)置于噴絲孔的兩側(cè)。
[0011]優(yōu)選的,所述氣流輔道分為兩段,分別為與氣流通道連通的連接段,以及平行于噴絲孔設(shè)置的直線段,所述氣流輔道的出口處與噴絲孔出口處相平齊。
[0012]優(yōu)選的,所述連接段為下凹的弧形結(jié)構(gòu),所述連接段與直線段間為曲面過(guò)渡。
[0013]優(yōu)選的,所述熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置于氣流通道與噴絲孔間的噴嘴中間塊與輔道塊,所述輔道塊的上部與噴嘴中間塊配合形成所述連接段,所述輔道塊的下部與噴絲孔的外壁配合形成所述直線段,所述輔道塊的上部與下部間為曲面過(guò)渡。
[0014]優(yōu)選的,所述氣流輔道出口處寬度為0.1mm-0.2mm。
[00?5]優(yōu)選的,所述氣流輔道直線段高為40mm-50mm。
[0016]優(yōu)選的,所述氣流輔道連接段弧形結(jié)構(gòu)的半徑為35mm-45mm。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實(shí)用新型公開(kāi)的纖維制備用熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:
[0018]通過(guò)在噴絲孔的附近設(shè)置氣流輔道,氣流進(jìn)入噴嘴部件后分成兩部分,一部分氣流仍然進(jìn)入氣流通道,另一部分氣流則進(jìn)入氣流輔道。由于氣流輔道的出氣端與噴絲孔相平行,且氣流輔道出口與噴絲孔出口平齊。因此,聚合物熔體一從噴絲孔擠出就會(huì)受到從氣流輔道噴出的氣流的夾持作用,聚合物熔體雖然仍出現(xiàn)擠出脹大現(xiàn)象,但脹大的熔體與噴嘴之間的氣體回流區(qū)比不帶氣流輔道的熔噴噴嘴顯著減小,該區(qū)域內(nèi)氣流的方向與聚合物熔體拉伸方向基本一致,而且氣流速度也相當(dāng)高,從而有利于聚合物拉伸,從而在不增加能耗的前提下減小熔噴非織造布的纖維直徑,所制備纖維的直徑比不帶氣流輔道的熔噴噴嘴所制備纖維的直徑減少56%以上,達(dá)到納米級(jí)尺度。
[0019]同時(shí),只需在常規(guī)熔噴噴嘴內(nèi)開(kāi)辟出氣流輔道即可,設(shè)備其他部件不必做任何改變,因而有利于節(jié)約成本。
【附圖說(shuō)明】
[0020]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實(shí)用新型公開(kāi)的纖維制備用熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)的示意圖a。
[0022]圖2為本實(shí)用新型公開(kāi)的纖維制備用熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)的示意圖b。
[0023]圖中的數(shù)字或字母所代表的相應(yīng)部件的名稱:
[0024]1、噴絲孔2、氣流通道3、氣流輔道4、輔道塊5、噴嘴中間塊6、噴絲孔外壁31、連接段32、直線段
【具體實(shí)施方式】
[0025]聚合物熔體本身具有的彈性導(dǎo)致其從噴絲孔擠出后體積會(huì)迅速膨脹,即出現(xiàn)擠出脹大現(xiàn)象。在成型時(shí),氣流從氣流通道噴出后,對(duì)從噴絲孔擠出的聚合物熔體進(jìn)行拉伸,但噴絲孔附近的熔體擠出脹大會(huì)使氣流在脹大的熔體與噴嘴之間形成回流,即氣流方向與聚合物熔體拉伸方向相反,從而不利于聚合物拉伸。為解決上述問(wèn)題,美國(guó)專利USP3825380采用尖頭噴嘴制備更細(xì)的熔噴纖維,增大了氣流對(duì)聚合物熔體的拉伸作用,從而制得了更細(xì)的纖維。其缺點(diǎn)是尖頭噴嘴的加工精度要求很高,噴絲孔的加工難度大,且不能改善聚合物熔體因擠出脹大而導(dǎo)致的最終纖維變粗問(wèn)題。減小噴絲孔直徑和增加噴絲孔長(zhǎng)徑比也可以減小纖維直徑,但均會(huì)導(dǎo)致噴絲孔的加工難度增加,過(guò)小的噴絲孔直徑也使熔噴技術(shù)的原料適應(yīng)性變差。
[0026]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足,提供了一種纖維制備用熔噴噴嘴結(jié)構(gòu),通過(guò)設(shè)置氣流輔道,能夠顯著減小噴絲孔附近因熔體擠出脹大造成的氣體回流區(qū),使噴絲孔附近的氣體流場(chǎng)更有利于聚合物拉伸,從而在不增加能耗的前提下減小熔噴非織造布的纖維直徑,實(shí)現(xiàn)在不改變噴絲孔徑的基礎(chǔ)上,得到更細(xì)的纖維,設(shè)備其他部件不必做任何改變,因而有利于節(jié)約成本。
[0027]如圖1所示,為本實(shí)用新型公開(kāi)的熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu),該熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)包括噴絲孔I,對(duì)稱設(shè)置于噴絲孔I兩側(cè)的氣流通道2,氣流通道為傾斜設(shè)置,為狹槽形結(jié)構(gòu),該氣流通道的出口向噴絲孔的出口一側(cè)聚攏。噴絲孔I用于擠出聚合物熔體形成纖維,氣流通道2用于供高溫氣體通過(guò)。
[0028]熔噴噴嘴結(jié)構(gòu)上還設(shè)置有防止氣體回流的氣流輔道3,氣流輔道3設(shè)置于氣流通道2與噴絲孔I之間,并靠近噴絲孔設(shè)置,氣流輔道3的出氣端與噴絲孔相平行。
[0029]聚合物熔體本身具有的彈性導(dǎo)致其從噴絲孔擠出后體積會(huì)迅速膨脹,即出現(xiàn)擠出脹大現(xiàn)象。不帶氣流輔道的熔噴噴嘴中,氣流從兩個(gè)狹槽形氣流通道2噴出后,對(duì)從噴絲孔I擠出的聚合物熔體進(jìn)行拉伸,但噴絲孔I附近的熔體擠出脹大會(huì)使氣流在脹大的熔體與噴嘴之間形成回流,即氣流方向與聚合物熔體拉伸方向相反,從而不利于聚合物拉伸。
[0030]增加氣流輔道3,氣流輔道3的入口處與氣流通道2連通。氣流進(jìn)入上述噴嘴部件后分成兩部分,一部分氣流仍然進(jìn)入狹槽形氣流通道2,另一部分氣流則進(jìn)入氣流輔道3。氣流輔道3下部是與噴絲孔I軸線平行的直線通道,且氣流輔道3出口與噴絲孔I出口平齊。因此,聚合物熔體一從噴絲孔I擠出就會(huì)受到從氣流輔道3噴出的氣流的夾持作用,聚合物熔體雖然仍出現(xiàn)擠出脹大現(xiàn)象,但脹大的熔體與噴嘴之間的氣體回流區(qū)比不帶氣流輔道的熔噴噴嘴顯著減小,該區(qū)域內(nèi)氣流的方向與聚合物熔體拉伸方向基本一致,而且氣流速度也相當(dāng)高,從而有利于聚合物拉伸。[0031 ]氣流輔道為對(duì)稱設(shè)置于噴絲孔的兩側(cè)。<