一种制备高性能纤维的喷丝组件制造技术

本发明专利技术涉及一种制备高性能纤维的喷丝组件，包括：进料区、分配区、喷丝区，所述进料区和分配区之间设置泄压区，所述泄压区通过连接区与所述进料区连接。所述进料区和泄压区为具有空腔的筒体，所述泄压区空腔直径大于所述进料区的空腔直径。泄压区能够使经过计量泵剪切增压的物料进行压力释放，增加物料流动性和均匀性。本发明专利技术解决了目前制备高性能聚乙烯纤维所需的组件安装繁琐，用时较长，容易漏料，使用周期短等问题，大大提高了生产效率，同时，得到的纤维性能稳定，均匀性好，纤维强度不低于45cN/dtex，模量不低于2000cN/dtex，条干不匀率不超过3％。

Spinneret assembly for preparing high-performance fiber

The invention relates to a spinneret assembly, preparation of high performance fiber include: charging area, distribution area, jet area, between the feeding area and the distribution area set pressure relief area, the pressure relief zone are connected through the connection region and the feed zone. The feeding zone and the pressure relief area are a cylinder with a cavity, the cavity diameter of the pressure relief area is larger than the cavity diameter of the feeding area. The pressure relief zone can release the pressure of the material which is measured by the metering pump and increase the fluidity and uniformity of the material. The invention solves the current component for preparing high performance polyethylene fiber required cumbersome installation, with a longer time, easy leakage, the use of short cycle, greatly improving the production efficiency, at the same time, the fiber performance stability, good uniformity, fiber strength is not less than 45cN/dtex, modulus of not less than 2000cN/dtex, evenness the uniform rate of not more than 3%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纺织机械领域，尤其是一种制备高性能纤维的喷丝组件。
技术介绍
超高分子量聚乙烯纤维，由于具有高强、高模、质轻(密度比水小)，化学稳定、耐紫外、耐疲劳、耐磨损、耐低温等优异性能，与碳纤维、芳纶并称为三大高性能纤维。目前生产超高分子量聚乙烯纤维多采用溶液纺丝方法，即超高分子量聚乙烯树脂溶胀在有机溶剂中，在100℃以上的温度条件下，通过双螺杆挤出机溶解挤出进入到纺丝箱体中，计量泵准确计量输送到喷丝组件，保持至少0.1MPa的溶体压力，最后形成纺丝细流。纺丝细流经过喷头拉伸、干燥去溶剂、高倍热牵伸等环节最后形成高性能聚乙烯纤维。高性能聚乙烯纤维制备的各个环节都很重要，特别是喷丝组件挤出成型过程，直接产生纤维的雏形，因此组件的安装方式、形式、内部结构特征等，对整个生产环节和最终的纤维品质产生深远影响，需要本领域内的技术人员更加注意。早期公开的专利CN200820135412.6，提供了一种冻胶纺丝用喷丝组件，需要喷丝头框体，内含有多孔板和喷丝头，介绍的多孔板的流通孔壁具有螺旋沟槽，增加物料与孔内壁的摩擦力，减少流出不匀的问题。但是，该技术方案中多孔板会增加物料流通阻力，造成物料分配前压力升高，物料容易在板前堆积，流通性较差，组件更换周期较短，并且不容易清洗，影响生产效率，不利于规模化应用和推广。专利技术专利CN00104380.3，公开了一种熔融纺丝用喷丝组件及其组装方法，将喷丝板、过滤器、顶插入件装入到圆筒状喷丝组件内部，再用压力机从上推压顶插入件使过滤器变形产生强制性密封力，安装在纺丝箱体上比较方便。该技术方案中首先需要配备一个能够放置喷丝板，过滤器等喷丝组件的圆筒，其次需要配备装组件的压力器，为了达到密封效果，最后还需要单独制作密封垫、锁紧环等附件，安装和使用成本较高。专利CN201020574174.6介绍了一种高性能聚乙烯纤维干法纺丝用喷丝板，喷丝板的喷丝区域为圆环形式，喷丝板中心为实心，排布有若干相同喷丝孔，每个喷丝孔均由泄压区、收缩区和恒流区三段区域组成，并且限定了恒流区截面为一矩形。该类型喷丝板虽然能够提高纤维的结晶度和取向度，增强纤维强度，但是截面为矩形的恒流区造成物料在此区间流动受到的孔壁摩擦力不等，影响原液喷出，容易产生毛丝等问题，还不容易实现高倍喷头拉伸，造成纤维的不匀。综上所述，在现有的纺丝技术方案当中，有的方案造成组件内部压力高，容易堵板，更换周期短；有的设计复杂，使用成本高；有的安装在纺丝箱体上时需要靠螺栓连接，费时费力，至少需要两个操作人员协作，人工成本高，而且对操作人员专业素质要求较高，否则安装不当容易产生漏料问题。现阶段，生产高性能聚乙烯纤维所需要的喷丝组件，喷丝板面虽多为圆形或者椭圆形，但是组件形式上多为方形，并采用螺栓形式与纺丝箱体连接固定，再加上组件内部结构没有针对超高分子量聚乙烯溶液特性进行研究和设计，只有简单的传统意义上的过滤、分配、喷出等功能，得到的纤维不匀率高、品质低，很难真正意义上实现高强、高模、高性能的特性。鉴于此提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的为克服现有技术的不足，提供一种制备高性能纤维的喷丝组件，简单可靠、安装方便，能够提高生产效率，降低生产成本。同时得到的高性能聚乙烯纤维均匀性好，强度高、模量高。为了实现该目的，本专利技术采用如下技术方案：一种制备高性能纤维的喷丝组件，包括：进料区、分配区、喷丝区，其特征在于：所述进料区和分配区之间设置泄压区，所述泄压区通过连接区与所述进料区连接。所述进料区和泄压区为具有空腔的筒体，所述泄压区空腔直径大于所述进料区的空腔直径。所述喷丝区为具有喷丝孔的喷丝板，所述泄压区的进口到出口之间的高度为喷丝板孔长的1-3倍，优选1.5-2.5倍，优选2倍。所述喷丝组件还包括过滤区，所述过滤区为过滤网结构，所述过滤区至少包括设置在泄压区和分配区之间的杂质过滤区，优选杂质过滤区的过滤网目数在60-1250目，优选75-600目，优选125-400目，优选所述过滤区还包括设置在分配区和喷丝区之间的稳压过滤区，优选所述稳压过滤区过滤网孔径大于所述杂质过滤区过滤网孔径，优选稳压过滤区过滤网目数为杂质过滤区过滤网的0.1-1倍，更优选为0.3-0.6倍。所述分配区包括具有空腔的筒体和设置在筒体内的具有通孔的分配板，优选筒体内间隔设有多层具有通孔的分配板。所述进料区连接至纺丝箱体上，所述泄压区、分配区和喷丝板连接成一体后通过连接区连接至进料区，优选所述进料区的筒体连接至纺丝箱体上，所述泄压区、分配区和喷丝板的筒体连接成一体后通过连接区连接至进料区，优选所述进料区的筒体通过螺栓连接至纺丝箱体上，所述泄压区、分配区和喷丝板的筒体通过螺栓连接成一体后通过连接区连接至进料区。所述泄压区的筒体和分配区筒体之间设有密封，所述分配区筒体和喷丝板之间设有密封，优选所述泄压区和分配区之间的过滤网边缘与泄压区和分配区的筒体挤压接触形成密封，所述分配区和喷丝板之间的过滤网边缘与分配区和喷丝板的筒体挤压接触形成密封。所述连接区包括进料区的下部和泄压区的上部，所述进料区下部设有第一螺纹，所述泄压区的上部设有与进料区第一螺纹相配合的第二螺纹，进料区和泄压区螺纹连接形成连接区。所述喷丝区为具有喷丝孔的喷丝板，优选喷丝孔直径为0.28-5mm，优选为0.4-1mm，优选为0.5-0.8mm。优选喷丝孔长度与直径的比为20:1-2:1，优选为10:1-5:1，优选为8:1-5:1。所述喷丝板的外周设有至少两个沿轴线方向向出料方向敞口的凹槽。采用本专利技术所述的技术方案后，带来以下有益效果：泄压区能够使经过计量泵剪切增压的物料进行压力释放，增加分子链的舒展和解缠，提高物料流动性和均匀性，保证物料在泄压区内进一步混合均化，保证下一步进入分配区的物料均匀，降低物料的压力，避免压力过大对分配区造成冲击；一般的进料区是不容易出现故障的，在以后的拆卸更换喷丝组件的时候，进料区不需要拆卸下来，只需要将连接成一体的泄压区、分配区和喷丝板通过连接区反向拧开即可，拆卸方便，提高生产效率，节约成本，解决了目前制备高性能聚乙烯纤维所需的组件安装繁琐，用时较长，容易漏料，使用周期短等问题；得到的高性能聚乙烯纤维均匀性好，强度高、模量高。得到的纤维性能稳定，纤维强度不低于45cN/dtex，模量不低于2000cN/dtex，条干不匀率不超过3％。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。附图说明图1：本专利技术所述喷丝组件立体图图2：本专利技术所述喷丝组件主视图图3：本专利技术所述喷丝组件仰视图图4：本专利技术所述喷丝组件俯视图图5：本专利技术所述喷丝组件安装图其中：1、进料区，2、连接区，3、泄压区，4、分配区，5、喷丝区，6、杂质过滤区，7、稳压过滤区，8、第一螺栓，9、第二螺栓，10、凹槽。具体实施方式如图1-4所示，本专利技术所述一种制备高性能纤维的喷丝组件，包括：进料区1、分配区4、喷丝区5，所述进料区1和分配区4之间设置泄压区3，所述泄压区3通过连接区与所述进料区1连接。所述的泄压区3能够使经过计量泵剪切增压的物料进行压力释放，增加分子链的舒展和解缠，提高物料流动性和均匀性，保证物料在泄压区3内进一步混合均化，保证下一步进入分配区4的物料均匀，降低物料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高性能纤维的喷丝组件，包括：进料区、分配区、喷丝区，其特征在于：所述进料区和分配区之间设置泄压区，所述泄压区通过连接区与所述进料区连接。

【技术特征摘要】
1.一种制备高性能纤维的喷丝组件，包括：进料区、分配区、喷丝区，其特征在于：所述进料区和分配区之间设置泄压区，所述泄压区通过连接区与所述进料区连接。2.根据权利要求1所述的一种制备高性能纤维的喷丝组件，其特征在于：所述进料区和泄压区为具有空腔的筒体，所述泄压区空腔直径大于所述进料区的空腔直径。3.根据权利要求1或2所述的一种制备高性能纤维的喷丝组件，其特征在于：所述喷丝区为具有喷丝孔的喷丝板，所述泄压区的进口到出口之间的高度为喷丝板孔长的1-3倍，优选1.5-2.5倍，优选2倍。4.根据权利要求1-3任一所述的一种制备高性能纤维的喷丝组件，其特征在于：所述喷丝组件还包括过滤区，所述过滤区为过滤网结构，所述过滤区至少包括设置在泄压区和分配区之间的杂质过滤区，优选杂质过滤区的过滤网目数在60-1250目，优选75-600目，优选125-400目，优选所述过滤区还包括设置在分配区和喷丝区之间的稳压过滤区，优选所述稳压过滤区过滤网孔径大于所述杂质过滤区过滤网孔径，优选稳压过滤区过滤网目数为杂质过滤区过滤网的0.1-1倍，更优选为0.3-0.6倍。5.根据权利要求1-4任一所述的一种制备高性能纤维的喷丝组件，其特征在于：所述分配区包括具有空腔的筒体和设置在筒体内的具有通孔的分配板，优选筒体内间隔设有多层具有通孔的分配板。6.根据权利要求1-5任一所述的一种制备高性能纤维的喷丝组件，其特征在于：所述进料区连接至纺丝箱体上，所述泄压区...

【专利技术属性】
技术研发人员：李方全，孙玉山，孔令熙，王万杰，谢璨，
申请(专利权)人：中国纺织科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11