一种型膜成丝的方法技术

本发明专利技术涉及一种型膜成丝的方法，属纺织技术领域。本发明专利技术采用在纺纱机上每一个牵伸系统后方设置膜切割装置，置膜切割装置的耐割圈与切割辊之间形成切割区，型膜膜材经退绕辊进入切割区，切割形成带状复丝，改变了长丝纤维常规成形采用喷丝孔呈线性喷射成形的方式，复丝经切割区输出后，进入第一牵伸区受到一次牵伸，由丝条牵伸钳口输出，进入第二牵伸区进行二次热牵伸，复丝中的每根丝条牵伸变细、强度提高，避开静电纺、离心纺等常规纳米纺丝方法，快捷地实现了纳米丝条的生产和加工。本发明专利技术开辟了高效短流程的膜材成丝法，将膜产业与纺织服装产业有机融合，拓展了纺织原料范围和领域。本发明专利技术操作方便，易于推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种型膜成丝的方法
本专利技术涉及一种型膜成丝的方法，属纺织

技术介绍
纺织纤维按来源可分为天然纤维和化学纤维；化学纤维一般包括再生纤维、合成纤维。其中，人造纤维是指自然界中原本存在的天然高分子，因其宏观聚集形态的长度、粗细等无法满足纺织加工的要求，需要重新通过化学方法进行再聚集呈纤维形态，满足纺织加工的要求，如再生纤维素纤维、各种黏胶纤维等；合成纤维是指以石油化工的小分子为原料，经化学合成高分子，再通过纺丝工艺加工成化学长丝。化学长丝的生产，根据高分子材料性能可分为熔融纺丝和溶液纺丝；其中熔融纺丝是针对本身具有明显的热熔点，且融化温度低于分解温度的高分子材料，其工艺为制备纺丝熔体(包括熔体切片、熔体干燥等)---将熔体喂入到双螺杆挤出的高温熔融纺丝机内，加热呈热熔流体状---热熔流体从喷丝孔挤出---熔体细流的拉伸和固化---给湿上油---卷绕；卷绕成形的长丝一般为复丝，含有至少几百根长丝，不能直接用于纺织加工，一般需要再经分丝---二次热牵伸定型---假捻或空气变形等后加工---卷绕；经后加工的长丝一般集聚为类似圆柱形的线性状长丝，可用于各种复合纺纱；可以看出，熔融纺丝加工的长丝，应用到纺织纤维加工过程复杂，所需工序流程长，生产效率低。溶液纺丝是针对本身没有明显的热熔点，或融化温度高于分解温度的高分子材料，其工艺为先将高聚物溶解于适当的溶剂配成的纺丝溶液---将过滤、脱泡、混合处理后纺丝溶液放置在溶液纺丝机的溶液罐内---经高压推射作用，将纺丝液从喷丝孔中压出后射入凝固浴中凝固成丝条(根据凝固浴的不同，分为湿法和干法两种)，得到初生丝---初生丝经拉伸和固化---经水洗，除去附着的凝固浴液和溶剂---给湿上油---卷绕；卷绕成形的长丝一般为复丝，含有至少几百根长丝，不能直接用于纺织加工，一般需要再经分丝---二次湿热牵伸定型---假捻或空气变形等后加工---卷绕；虽然长丝的截面可依据喷丝孔形状，制成各种形状的丝条，但丝条经后加工后一般为多根长丝集聚为类似圆柱形的线性状长丝，可用于各种复合纺纱；可以看出，溶液纺丝加工的长丝，应用到纺织纤维加工过程复杂，所需工序流程长，生产效率低。因此，现有常规长丝纤维成形一般都采用喷丝头的喷丝孔呈线性喷射成形，工序流程长、设备复杂。以上是现有常规纺织纤维的成形方法、过程和性能。随着纤维材料在各领域应用技术的不断发展，纳米纤维材料成为研究和功能应用的热点课题。纳米纤维直径处在1nm-100nm范围内，具有孔隙率高、比表面积大、长径比大、表面能和活性高等性能优势，体现出优异的增强、抗菌、拒水、过滤等功能，应用在分离过滤、生物医疗、能源材料、聚合物增强、光电传感等各领域。随着纳米纤维应用领域的扩展和需求，纳米纤维的成形制备技术也得到了进一步开发与创新；到目前为止，纳米纤维的制备方法主要包括化学法、相分离法、自组装法和纺丝加工法等。而纺丝加工法被认为是规模化制备高聚物纳米纤维最有前景的方法，主要包括静电纺丝法、双组份复合纺丝法、熔喷法和激光拉伸法等。其中激光超声波拉伸法是利用激光照射来加热纤维，同时在超声波条件下对其进行拉伸，产生约为105倍的拉伸比，制备出纳米纤维丝，属于一种常规长丝后加工方法；除此之外，其他的纳米纺丝方法也都直接涉及到喷丝头，共同之处在于：采用喷丝协同牵伸作用，使得纤维直径达到纳米尺度。中国知识产权局2016年11月11日公开的专利技术专利“多重响应性的可控过滤静电纺纳米纤维膜及其制备方法”，专利申请号ZL201611005678.4，该申请公案提供了一种将温敏性和PH响应性聚合物溶液置入静电纺丝仪，经静电纺丝仪喷射铺放形成纳米纤维膜的方法。静电纺的关键问题在于静电纺丝属于非积极握持拉伸纺丝，静电射流在成丝过程中形成泰勒锥，射流纤维很难进行有效的高倍牵伸，牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化；另外泰勒锥形态的成丝过程导致静电纺所得纤维不能进行纵向有序排铺放，难以将所纺纤维进行线性收集和聚拢，主要用于生产纳米纤维膜材料。中国知识产权局2016年08月29日公开的专利技术专利“一种同轴离心纺丝装置及方法”，专利申请号ZL201610753443.7，该申请公案提供了一种通过在同轴离心管上设置内外多层针头，实现高速旋转同轴离心管进行规模化生产超细纤维、甚至纳米纤维的离心纺丝方法；中国知识产权局2016年12月14日公开的专利技术专利“一种二氧化钛/聚偏氟乙烯微/纳纤维膜及其离心纺制备方法”，专利申请号ZL201611154055.3，该申请公案提供了一种将自制的锐钛矿型TiO2与聚偏氟乙烯(PVDF)两者混合制取的离心纺丝溶液，在离心纺丝机上进行离心纺丝，制成微纳纤维膜的方法。离心纺的关键问题在于通过高速旋转离心作用喷丝，所喷射的射流成丝相应地呈圆环式铺放成丝，难以将所纺纤维进行纵向有序排列、线性收集和聚拢，主要用于生产纳米纤维膜材料；离心纺丝纺丝过程中，也属于非积极握持拉伸纺丝，离心射流牵伸力受转速、空气阻力等因素制约，导致纺丝的牵伸不足，牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化。但纳米纤维直径太小，造成纳米纤维绝对强力过低、易磨损，涂覆在织物表面易磨损脱落，存在涂覆纺织制品功能持久性差，导致纳米纤维只能少量进行铺网加工成纳米纤维膜，而无法进行常规的牵伸、加捻成纱，严重制约纳米纤维的工业化应用。如将纳米纤维加工成宏观，将可采用现代纺织手段生产出各类功能医用、功能服装、工业面料等制品，将突破传统纺织产品性能和价值，应用前景广阔。因此，纳米纺丝生产中牵伸不足致使纳米纤维内大分子排列取向度差、纳米纤维细度有待进一步细化，强力过低和尺度有待进一步细化又导致粘附和耐久性差，涂覆在织物表面易磨损脱落、不能常规纺纱加工，导致纳米纤维在纺织工业化生产中，只能少量的加工成无纺布或纳米膜，尚无法进行批量高速纺织加工生产，严重制约纳米纤维的纺织工业化应用。与纺丝工艺不同，薄膜成形是将高分子材料加工成片状，并卷绕呈卷材；塑料薄膜的成形加工方法有多种，例如有压延法、流延法、吹塑法、拉伸法等；其加工过程为物料经上述方法，在玻璃化温度以上、熔点以下的适当温度范围内(高弹态下)，通过外力作用下使高聚物的分子链或结晶面在平行于薄膜平面的方向上进行取向而有序排列，形成薄膜面状型材，然后在拉紧状态下进行热定型使取向的大分子结构固定下来，然后冷却、牵引、卷取。其中在薄膜吹塑成型过程中，根据挤出和牵引方向的不同，可分为平吹、上吹、下吹三种，这是主要成型工艺也有特殊的吹塑法，如上挤上吹法。薄膜材料具有众多特殊性能：1)外观平整是薄膜材料最基本的性能，表面清洁干净，无灰尘、油污等；2)厚度和长度尺度规格可控性强，厚度可低至纳米级，而长度和宽度却可精确控制在宏观毫米尺度，有效保证了纤维膜的力学强度和形状尺寸精确稳定，每一种薄膜材料其规格偏差都非常符合客户要求；3)对于透光度和光泽度需根据客户要求进行不同制作，对其透光率要求较高的保持较高透光率，但光泽度是一定要保持达到亮丽、美观的效果；4)拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、冲击强度等很容易达标；5)薄膜根据用途、应用范围和性能，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种型膜成丝的方法，其特征在于：在纺纱机上由后罗拉(7)、后胶辊(6)和前罗拉(10)、前胶辊(9)组成的每一个牵伸系统后方设置膜切割装置，膜切割装置由承重辊(14)、退绕辊(5)、切割辊(4)组成，退绕辊(5)上设有耐割圈(3)，切割辊(4)圆周上设有平行排列的环形切刀，耐割圈(3)与切割辊(4)上环形切刀的刀口对应，耐割圈(3)与切割辊(4)之间形成切割区，切割区中心与牵伸系统的后胶辊(6)中心、前胶辊(9)中心同平面，牵伸系统的后罗拉(6)和后胶辊(7)啮合形成丝条牵伸钳口，切割区和丝条牵伸钳口之间形成第一牵伸区，牵伸系统的后罗拉(6)和后胶辊(7)啮合形成丝条牵伸钳口，牵伸系统的前罗拉(10)和前胶辊(9)啮合形成前罗拉钳口，丝条牵伸钳口与前罗拉钳口之间形成第二牵伸区，在第二牵伸区内设置加热器(8)，加热器(8)的加热槽平行于丝条牵伸钳口线和前罗拉钳口线，在牵伸系统的前方设置丝线卷绕装置，丝线卷绕装置由槽筒(13)和筒管组成，在丝线卷绕装置与前罗拉钳口之间设置丝条集聚器(11)；成丝时，将型膜膜材卷装(1)放置在承重辊(14)和退绕辊(5)之间，从膜材卷装(1)退绕下来的膜材经退绕辊(5)进入由耐割圈(3)与切割辊(4)之间形成的切割区，切割形成均匀铺展的带状复丝，带状复丝经切割区输出后，进入第一牵伸区，在第一牵伸区内受到一次牵伸，一次牵伸后的带状复丝由丝条牵伸钳口输出，进入第二牵伸区，在加热器(8)的加热槽中受热，同时受到二次牵伸，二次牵伸后的带状复丝由前罗拉钳口输出，经丝条集聚器(11)收集收拢形成束丝，束丝在丝线卷绕装置的槽筒(13)转动引导作用下卷绕在筒管上，形成束丝卷装(12)。...

【技术特征摘要】
1.一种型膜成丝的方法，其特征在于：在纺纱机上由后罗拉(7)、后胶辊(6)和前罗拉(10)、前胶辊(9)组成的每一个牵伸系统后方设置膜切割装置，膜切割装置由承重辊(14)、退绕辊(5)、切割辊(4)组成，退绕辊(5)上设有耐割圈(3)，切割辊(4)圆周上设有平行排列的环形切刀，耐割圈(3)与切割辊(4)上环形切刀的刀口对应，耐割圈(3)与切割辊(4)之间形成切割区，切割区中心与牵伸系统的后胶辊(6)中心、前胶辊(9)中心同平面，牵伸系统的后罗拉(6)和后胶辊(7)啮合形成丝条牵伸钳口，切割区和丝条牵伸钳口之间形成第一牵伸区，牵伸系统的后罗拉(6)和后胶辊(7)啮合形成丝条牵伸钳口，牵伸系统的前罗拉(10)和前胶辊(9)啮合形成前罗拉钳口，丝条牵伸钳口与前罗拉钳口之间形成第二牵伸区，在第二牵伸区内设置加热器(8)，加热器(8)的加热槽平行于丝条牵伸钳口线和前罗拉钳口线，在牵伸系统的前方设置丝线卷绕装置，丝线卷绕装置由槽筒(13)和筒管组成，在丝线卷绕装置与前罗拉钳口之间设置丝条集聚器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏治刚，徐卫林，郭沁生，刘欣，丁彩玲，王运利，叶汶祥，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42