复合结构的超细异形喷丝头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种复合结构的超细异形喷丝头，其包括：支撑壳体，具有帽式管壳状结构，至少用以在湿法纺丝时对纺丝原液进行束流；喷丝面板，设置于所述支撑壳体的顶部，至少用以进行湿法纺丝的出丝成型；呈倒锥形结构的喷丝导孔，设置于所述喷丝面板内侧；以及，出丝孔，设于所述喷丝导孔的前部并与喷丝导孔连通，至少用以控制出丝的形状和尺寸。藉由本实用新型专利技术可实现超细异型喷丝头的高精度加工成型，效率高、成本低、寿命长，制备的喷丝孔可实现不同的异型结构、精度高、均一性好，易于批量化生产。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种异形孔喷丝头及其制造方法，特别涉及一种复合结构的超细异形喷丝头及其制造方法，属于电化学微细加工

技术介绍
化纤生产的核心工序是纺丝组件，而纺丝组件中的核心是喷丝头。喷丝头是将精确计量过的纺丝溶液通过其上设置的无数喷丝孔喷挤出具有一定粗细和质地细密的纤维束，因此，喷丝头的质量是保证纤维成品质量和良好纺丝工艺的重要条件，并且喷嘴的直径尺寸是实现细旦化、决定化学纤维产品品质的关键。随着对合成纤维品质提升的不断追求，超细旦异型纤维和功能化纤维终将成为合成纤维的主流，而传统方法加工的圆形喷嘴喷丝头已难以满足超细旦纤维发展的要求。目前传统的喷丝头加工方式主要包括精密机械钻孔、冲针挤压法、微细电火花、线切割和激光微加工等加工技术。但是这些加工技术一方面存在加工的特征尺寸很难降低到微米级别的缺陷，另一个方面，加工表面的粗糙度也不容易控制，所以很难做到超细旦的同时异型化，而且随着喷嘴特征尺寸的不断降低，批量加工复杂造型和精细尺寸控制的微喷嘴难度越来越高。纤维的各种特性不但与材质有关外，而且还取决于它们的截面形状和纤细程度。如天然棉纤维的截面积是不规则的腰圆形，且断面中心有一空腔，具有良好的吸汗性和保温性；羊毛纤维的截面积近似圆形或椭圆形，外层覆盖有鱼鳞般的鳞片，具有保暖性好，抗起球性高等特点。因此，改变纤维的截面形状可以使纤维获得许多特殊功能。另外，在截面形状微细化的基础上，如果进一步细化，纤维的轻柔性、手感、颜色和尺寸的稳定性等将会有明显的改善，某些性能甚至超过天然纤维，这就是倍受青睐的细旦化微细纤维，其具有以下优点：1)纤维质轻，织物轻薄：细旦化异型纤维比重仅为1.0-1.15g/cm3，比棉、毛、丝等天然纤维及常规涤纶、锦纶、腈纶等合成纤维小；2)保暖性好：微细纤维具备隔离式保暖的功能，能包住空气，保持体温；3)导湿性好：细旦微细纤维因比表面积大和毛细效应，能快速自然地排出体表的湿气，更加提高穿着的舒适性；4)纤维滑爽：一些特殊设计的异型纤维手感滑爽，织物手感细腻；5)织物挺括：悬垂性好；6)易染色：细旦微细纤维比表面积增大，纤维上染率提高。而且纤维截面异形化可以改善织物的光泽性、弹性、手感等；纤维截面相同的情况下，异形截面纤维比圆形截面纤维具有更大的抗弯强度，故纤维的抗起球性能优良，弹性好；截面微细化使织物具有吸湿排汗、手感柔软等优良性能。所以，喷嘴的形状及特征尺寸是实现细旦化和异型化，决定化学纤维产品品质的关键。但是传统的喷丝头受限于加工技术，其异形孔的形状、尺寸及精度都有局限性。如喷丝头加工中常用的机械钻孔法，不能加工出具有异型结构的喷丝孔，而且喷丝孔的一致性也难以保证，加工效率也比较低。激光加工法虽然具有一定的加工精度，但是也难以加工异型结构的喷丝孔，而且喷丝孔的内壁结构也会有烧蚀的影响。针对上述技术缺陷，CN101033561B采用光刻、电铸的方式对异型孔的喷丝头进行加工，在一定程度上可以实现异型喷丝孔的结构，但是电铸几百微米甚至毫米级别的喷丝头，成本和效率方面难以控制，而且应力也比较大。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种复合结构的超细异形喷丝头及其制造方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本技术采用的技术方案包括：本技术实施例提供了一种复合结构的超细异形喷丝头，其包括：支撑壳体，具有帽式管壳状结构，至少用以在湿法纺丝时对纺丝原液进行束流；喷丝面板，设置于所述支撑壳体的顶部，至少用以进行湿法纺丝的出丝成型；呈倒锥形结构的喷丝导孔，设置于所述喷丝面板内侧，以及，出丝孔，设于所述喷丝导孔的前部并与喷丝导孔连通，至少用以控制出丝的形状和尺寸。作为较佳优选实施方案之一，所述超细异形喷丝头还包括：强化层，至少覆设于所述支撑壳体和喷丝面板的内表面以及所述喷丝导孔内壁和出丝孔内壁。本技术实施例还提供了所述复合结构的超细异形喷丝头的制造方法，其包括：(1)采用机械冲压方式制备形成具有帽式管壳状结构的支撑壳体；(2)通过机械和/或化学抛光方式对基材表面进行处理，制备形成表面具有良好平整度的喷丝面板基材；(3)采用精密机械加工方式在喷丝面板基材上加工出喷丝导孔；(4)通过UV-LIGA技术在喷丝面板基材上加工形成出丝孔；(5)至少通过激光焊接、电子束焊接或离子束焊接技术中的任意一种方式将支撑壳体和喷丝面板一体化成型，制得所述超细异形喷丝头。作为较佳优选实施方案之一，所述制造方法还可包括：在步骤(4)完成后，至少通过电镀、溅射或喷涂中的任意一种方式在支撑壳体和喷丝面板的内表面以及所述喷丝导孔的内壁和出丝孔的内壁形成作为强化层的保护薄膜，之后进行步骤(5)。与现有技术相比，本技术的有益效果包括：(1)本技术的制造方法采用了机械加工的冲压方式在镍、钛、钽、铜、不锈钢等金属/合金材质上，形成帽式结构的喷丝头支撑壳体，一方面可以降低喷丝头的加工成本，另一方面可以适用于不同环境的纺丝；(2)本技术的制造方法利用UV-LIGA技术在喷丝导孔顶部加工出具有不同形状的喷丝孔，包括Y型、十字型、C型、米字型等异型结构，此种精密机械加工结合微纳米加工的复合制造技术，一方面可以克服电铸几百微米甚至毫米级别的喷丝头所带来的较大的应力问题，另一方面提高生产效率，降低成本，可以满足现代化、高质量纤维的纺丝需求；(3)本技术的制造方法通过电镀或溅射的方式在喷丝面板和喷丝导孔内壁形成一层钽合金、黄白金和金刚石薄膜作为保护薄膜，在保持喷丝头具有良好的使用寿命的同时，可以节约钽或黄白金材料的用量，大大降低喷丝头的生产成本；(4)本技术的制造方法通过激光焊接、电子束或离子束焊接等技术实现支撑壳体和喷丝面板的一体化成型，在保证喷丝头强度的同时，可以在喷丝面板加工的时候保证其具有较高的加工精度，效率高、成本低、寿命长，可适应于目前市场上超细纺丝的需要；(5)本技术制备的超细异形喷丝头，具有不同的异型结构，精度高、均一性好，易于批量化生产。附图说明图1是本技术一典型实施方案之中一种复合结构的超细异形喷丝头的整体结构示意图；图2是本技术一典型实施方案之中一种复合结构的超细异型喷丝头的喷丝导孔和出丝孔的剖视图。附图标记说明：1-支撑壳体，2-喷丝面板，3-喷丝导孔，4-出丝孔，5-强化层。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本技术的技术方案，如下将予以详细解释说明。本技术实施例的一个方面提供了一种复合结构的超细异形喷丝头，其主要包括支撑壳体、喷丝面板、喷丝导孔、出丝孔和强化层等几个部分。请参阅图1及图2所示，其中所述支撑壳体1具有在湿法纺丝时液体容易进入的帽式管壳状结构，用于湿法纺丝时对纺丝原液进行束流。其中，所述喷丝面板2置于支撑壳体的顶部，用于进行湿法纺丝的出丝成型；所述喷丝导孔3位于喷丝面板的内部，优选呈倒锥形结构。其中，所述出丝孔4位于喷丝导孔的顶部，用于控制出丝的形状和尺寸，并且与喷丝导孔相互连通，且优选具有同一中轴线。其中，所述强化层5可覆设于整个支撑壳体和喷丝面板的内表面以及喷丝导孔和出丝孔的内壁。在一些实施例中，所述支撑壳体由镍、钛、钽、铜、不锈钢等金属/合金材质通过机械冲压而成。较为优选的，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合结构的超细异形喷丝头，其特征在于包括：支撑壳体，具有帽式管壳状结构，至少用以在湿法纺丝时对纺丝原液进行束流；喷丝面板，设置于所述支撑壳体的顶部，至少用以进行湿法纺丝的出丝成型；呈倒锥形结构的喷丝导孔，设置于所述喷丝面板内侧；以及，出丝孔，设于所述喷丝导孔的前部并与喷丝导孔连通，至少用以控制出丝的形状和尺寸。

【技术特征摘要】
1.一种复合结构的超细异形喷丝头，其特征在于包括：支撑壳体，具有帽式管壳状结构，至少用以在湿法纺丝时对纺丝原液进行束流；喷丝面板，设置于所述支撑壳体的顶部，至少用以进行湿法纺丝的出丝成型；呈倒锥形结构的喷丝导孔，设置于所述喷丝面板内侧；以及，出丝孔，设于所述喷丝导孔的前部并与喷丝导孔连通，至少用以控制出丝的形状和尺寸。2.根据权利要求1所述的复合结构的超细异形喷丝头，其特征在于还包括：强化层，至少覆设于所述支撑壳体和喷丝面板的内表面以及所述喷丝导孔内壁和出丝孔内壁。3.根据权利要求1所述的复合结构的超细异形喷丝头，其特征在于：所述支撑壳体的厚度为0.2-5mm，底部孔径为5-500mm，高度为10-100mm。4.根据权利要求1所述的复合结构的超细异形喷丝头，其特征在于：所述喷丝面板的厚度为0.2-5mm。5.根据权利要求1所述的复合结构的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞，邓敏，李晓波，张方兴，
申请(专利权)人：苏州甫一电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32