專利名稱：多中空異形噴絲板的制造技術(shù)
本發(fā)明是關(guān)于多中空異形噴絲板的制造，適用于多種聚合體(PET、PP、PA等)熔融紡制備9孔、9孔以上的多中空異形長絲或短纖維，由此制得的多孔纖維具有蓬松，柔軟，回彈性好等優(yōu)點(diǎn)。
JP 79-112242制備四中空纖維是采用兩個交叉的工字形狹縫(

圖1-a)的噴絲板，熔體經(jīng)上述狹縫擠出后先膨化，之后收縮導(dǎo)致交叉工字形狹縫的開口處熔體互相粘連形成中空，從而制得四中空纖維(圖1-b)。由于交叉工字形狹縫構(gòu)成正方形的空域和交叉工字形狹縫熔體冷卻應(yīng)力的作用，導(dǎo)致形成中空趨向長方形，且四孔彼此連接，由此引起該中空纖維的蓬松性和回彈性的不足。
為改善上述缺陷，JP 94-67122對噴絲板的孔形進(jìn)行了改進(jìn)，采用了一個主導(dǎo)孔連接幾個次導(dǎo)孔，次導(dǎo)孔又與狹縫相連接，熔體經(jīng)主導(dǎo)孔、次導(dǎo)孔流入噴絲孔狹縫(圖2-a)并擠出。熔體從狹縫口擠出后收縮，致使狹縫的兩端相互粘連，閉環(huán)形成中空，熔體在側(cè)吹風(fēng)的作用下，由于通風(fēng)面與背風(fēng)面冷卻程度的不同，使之產(chǎn)生多向異性，最終成為三維卷曲的多中空纖維(圖2-b)。該噴絲板孔形解決了先前多中空纖維存在的四孔連為一體和成孔非圓形化問題，但該種環(huán)形狹縫的分布數(shù)量受到空間位置的限制，對制備更多形狀的中空纖維是有著很大困難，同時其復(fù)雜的狹縫在其電極制造上既困難又價高。
本發(fā)明是為設(shè)計、制造9孔、9孔以上的多中空異形噴絲板而采用的新穎狹縫形式排列。由此可根據(jù)纖維的不同用途，制備不同孔數(shù)、不同孔形的多中空異形纖維(可以是圓形，也可以是三葉形、五星形、六角形等)。
本發(fā)明解決的關(guān)鍵在于采用了獨(dú)特的狹縫形狀，解決了熔體閉環(huán)，制得多中空異形纖維，又使狹縫的形狀大大的簡化降低了制造成本和提高了狹縫的制造精度。
根據(jù)纖維對中空的需要，對制備9孔、9孔以上的多中空異形纖維可采納兩類基本形式(1)纖維中空孔數(shù)在9孔左右，采用了弧形狹縫，此弧形狹縫圍繞一中心對稱分布?？梢苑植荚谝粋€圓周上，也可以分布在幾個圓周上(圖3-a)。
上述弧形狹縫分布在一個圓周上時，弧形狹縫的開口沿圓周順時針或逆時針一個方向排列，即弧形狹縫的開口與相鄰的弧形弓面相緊挨，考慮到粘體的閉環(huán)，其間距應(yīng)小于0.3mm；弧形狹縫的形狀可根據(jù)纖維對異形和孔形的狀態(tài)大小的要求，分別設(shè)計不同的弧形狹縫和狹縫的分布，其狹縫形狀可以是圓形、橢圓形或任意曲線?？紤]到孔形以圓形的力學(xué)性能為佳和加工電極的制造方便、成本低等原因，故弧形狹縫宜采用圓形。弧形狹縫的寬度可根據(jù)纖維旦數(shù)的高低進(jìn)行選擇。為保證中空的孔形和熔體順利地閉環(huán)，不致產(chǎn)生中空破裂，狹縫寬度宜在0.04mm--0.20mm之間；對制備低旦中空纖維，狹縫寬度更宜在0.04mm--0.075mm之間。
上述狹縫與小導(dǎo)孔相連，數(shù)個小導(dǎo)孔又與主導(dǎo)孔相連，熔融的聚合體經(jīng)大導(dǎo)孔、小導(dǎo)孔和狹縫擠出，熔體在狹縫的兩端膨化后收縮，使之與相鄰的弧形狹縫弓面的熔體粘連完成閉環(huán)，在側(cè)吹風(fēng)的冷卻下形成了9孔、9孔以上的多中空異形纖維(圖3-b)。
上述弧形狹縫的形狀和排列解決以往狹縫排列所面臨的困難，而且克服了多中空閉環(huán)、成形時易出現(xiàn)的中空破裂或環(huán)形狹縫之間的間隙過小引起噴絲板機(jī)械強(qiáng)度下降；過大引起中空破裂。由于弧形狹縫形狀簡單、排列規(guī)整，由此大大的簡化了噴絲板的制造工藝和降低了生產(chǎn)成本。
(2)纖維中空孔數(shù)需更多時，噴絲板可采用三組，三組以上(每組為二個各具有二個間隙的環(huán)形狹縫，彼此重疊排列)的形狹縫，上述三組，三組以上的
形狹縫圍繞一中心對稱分布構(gòu)成的多中空異形噴絲板(圖4-a)。
該板特征之一是纖維的異形決定于
形狹縫的組數(shù)，三組狹縫制得Y形9孔纖維，四組
狹縫制得四星形12孔纖維；五組形狹縫制得五星形16孔纖維；六組
狹縫制得六星形19孔纖維。
為達(dá)到熔體良好的閉環(huán)作用，
形狹縫的環(huán)形四個間隙處于一直線上，該直線為
形狹縫圍繞中心的射線，其原因是能使冷空氣迅速地達(dá)到中心起到良好的冷卻作用，形成多中空纖維(圖4-b)。間隙的大小又直接影響成孔和閉環(huán)，故宜小于0.3mm，在制備低旦多中空纖維，更宜小于0.25mm；根據(jù)纖維對中空形態(tài)和中空度的不同要求，選擇不同的環(huán)形狹縫，它們可以是圓形、橢圓形或任意曲線?？紤]到四個間隙冷卻速度不同而引起收縮的差異，導(dǎo)致成孔的變化，對于圓形或接近圓形中空纖維的要求，其狹縫環(huán)形宜采用橢圓形；為使成形后的中孔的孔形保持均勻，形狹縫的二個環(huán)形狹縫的重疊部分面積等于或稍大于非重疊部分面積。為了使幾組
狹縫所圍繞中心孔的順利閉環(huán)，組間的最小距離應(yīng)嚴(yán)格控制，宜小于0.06mm，環(huán)形狹縫的寬度視多中空纖維的旦數(shù)而定，一般控制在0.04mm-0.20mm之間，更為可取的狹縫的寬度為0.06mm-0.10mm。
本發(fā)明采用了獨(dú)特的狹縫形式和狹縫排列，解決了制備9孔、9孔以上多中空纖維所面臨的噴絲板加工困難，纖維的中空率達(dá)到25-38％。纖維的中空成形良好，疵點(diǎn)保持在40-60mg/100g，纖維的回彈率可達(dá)88-92.5％。
圖1. 4中空噴絲板與中空纖維截面示意圖1-a 4中空噴絲板；1-b 4中空纖維截面示意2. 5中空噴絲板與中空纖維截面示意圖2-a 5中空噴絲板；2-b 5中空纖維截面示意3. 9中空噴絲板與中空纖維截面照片3-a 9中空噴絲板；3-b 9中空纖維截面照片圖4. 16、19孔噴絲板與中空纖維截面照片4-a 16、19孔噴絲板；4-b 16、19孔中空纖維截面照片圖5. 4中空噴絲板與中空纖維截面照片5-a 4孔噴絲板；5-b 4中空纖維截面照片實例一用粘度為0.65的PET(以苯酚-四氯乙烷為溶劑，在25℃溫度下進(jìn)行測定)，采用單螺桿(φ＝80mm，L/D＝25)和圖3所示的噴絲孔板(噴絲板直徑φ160mm，噴絲孔數(shù)90f，弧形狹縫為圓形，狹縫寬度為0.18mm)在275-285℃下進(jìn)行熔融紡絲；在噴絲板下8cm處以16℃風(fēng)速為0.6m/s繞，制得單絲為7旦，總旦數(shù)為65萬旦的集束絲。其后在油浴為65℃和過熱蒸氣的環(huán)吹風(fēng)對熔融紡絲進(jìn)行冷卻；以600m/min速度進(jìn)行卷為120℃條件下進(jìn)行4倍拉伸，干燥后在110-120℃的蒸氣下進(jìn)行松弛處理，之后切斷成51-65mm的短纖維(截面詳見圖3-b)。所得的纖維成空良好，中空率為32.5％，纖維的回彈率為91.4％。疵點(diǎn)僅為30mg/100g，短纖維的強(qiáng)度為4.1cN/dtex。實例二采用實例一相同的PET、單螺桿和圖4所示的16孔、19孔噴絲板(噴絲板直徑為φ90mm，噴絲孔數(shù)為60f，分別由4組和5組每組為二個各具有二個間隙的環(huán)形狹縫，彼此重疊排列的
形狹縫，環(huán)形狹縫形狀為橢圓形，狹縫寬度為0.16mm)，以相同的紡絲、拉伸、干燥條件制得長為51mm的16孔、19孔短纖維(截面詳見圖4-b1、4-b2)，所得纖維成空良好，未見開空情況。
16、19孔的中空率分別為34.2％、36.7％，纖維回彈分別為92.4％、94.2％；疵點(diǎn)分別為45mg/100g、64mg/100g強(qiáng)度分別為3.9cN/dtex、3.89cN/dtex。對照例采用實例一相同的PET、單螺桿和圖5所示的4孔噴絲板(噴絲板直徑為φ180mm，噴絲孔數(shù)210f，狹縫寬度為0.18mm)以相同實例一的紡絲、拉伸和干燥工藝，制得長度為51mm的4孔短纖維(截面詳見圖5-b)，其中空率為29.8％；纖維回彈率84％，疵點(diǎn)為41.2mg/100g，短纖維強(qiáng)度為4.2cN/dtex。
權(quán)利要求
1.一個由數(shù)個狹縫之間設(shè)有間隙、非連續(xù)排列而成閉合環(huán)形的多中空噴絲板，其特征在于由9個、9個以上的弧形狹縫或三組、三組以上(每組為二個各具有二個間隙的環(huán)形狹縫，彼此重疊排列)的
弧形狹縫，上述弧形狹縫與
形狹縫圍繞一中心對稱分布構(gòu)成的多中空異形噴絲板。
2.按權(quán)利要求1所述的9孔、9孔以上的弧形狹縫，其特征在于弧形是圓形、橢圓形或任意曲線；更為可取的形狀是圓形。
3.按權(quán)利要求1所述的9孔、9孔以上的弧形狹縫，其特征在于弧形的缺口與相鄰的弧形弓面相緊挨，其間距應(yīng)小于0.25mm。
4.按權(quán)利要求1所述的9孔、9孔以上的弧形狹縫，其特征在于弧形的狹縫寬度為0.04mm--0.2mm，更為可取的狹縫寬度為0.06mm--0.10mm。
5.按權(quán)利要求1所述的三組、三組以上(每組為二個各具有二個間隙的環(huán)形狹縫，彼此重疊排列)的
形狹縫，其特征在于環(huán)形是圓形、橢圓形或任意曲線；更為可取的形式是橢圓形。
6.按權(quán)利要求1、5所述的三組、三組以上(每組為二個各具有二個間隙的環(huán)形狹縫，彼此重疊排列)的
形狹縫，其特征在于二個環(huán)形重疊部分面積應(yīng)等于或大于其非重疊部分面積。
7.按權(quán)利要求1、5所述的三組、三組以上(每組為二個各具有二個間隙的環(huán)形狹縫，彼此重疊排列)的
形狹縫，其特征在于二個環(huán)形的四個間隙是分布在通過
形狹縫所圍繞中心的射線上；環(huán)形狹縫的間隙小于0.3mm，更為可取的間隙是小于0.25mm。
8.按權(quán)利要求1、5所述的三組、三組以上(每組為二個各具有二個間隙的環(huán)形狹縫，彼此重疊排列)的
形狹縫，圍繞中心對稱分布，其特征在于組間的最小距離小于0.06mm。
9.按權(quán)利要求1、5所述的三組，三組以上(每組為二個各具有二個間隙的環(huán)形狹縫，彼此重疊排列)的
形狹縫，其特征在于狹縫寬度為0.04mm-0.2mm，更為可取的狹縫寬度為0.06mm-0.10mm。
全文摘要
本發(fā)明是多中空異形噴絲板的制造屬纖維制造類。它是由9孔、9孔以上的弧形狹縫或三組、三組以上(每組為二個各具有二個間隙的環(huán)形狹縫,彼此重疊排列)的形狹縫組成,上述弧形狹縫或形狹縫圍繞一中心對稱分布構(gòu)成的多中空異形噴絲板(見附圖1)。熔融聚合體(PET、PP、PA等)經(jīng)噴絲板大小導(dǎo)孔和狹縫擠出,熔體膨化,閉環(huán)和冷卻形成9孔、9孔以上的多中空異形纖維(見附圖2)。采用該類噴絲板可紡制多種孔形的多中空長絲或三維卷曲短纖維。
文檔編號D01D4/02GK1177022SQ96116638
公開日1998年3月25日 申請日期1996年12月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月26日
發(fā)明者王永亮, 陳凱年, 倪建華, 潘湘慶, 王依民 申請人:上海德全化纖設(shè)備廠, 中國紡織大學(xué)