一种具有非对称模头的纤维制备装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有非对称模头的纤维制备装置，涉及熔喷纺丝技术领域。该装置通过气流发生器产生的气流经过非对称模头时，由非对称模头内由高至低，左右交替设置的多个喷气孔对喷丝孔喷出的聚合物熔体进行交替垂直吹喷，使得聚合物熔体在下落至接收组件的过程中受到多次压差阻力的牵伸作用，避免了聚合物熔体被牵伸为纤维的过程中，纤维直径在降低后容易反弹的问题，使得纤维在牵伸的过程中直径持续降低，从而制备得到更细的纤维。本发明专利技术提供的具有非对称模头的纤维制备装置可解决熔喷纺丝工艺制备过程中纤维直径容易反弹，无法制备较细纤维的技术问题，达到纤维制备过程中纤维直径持续降低不易反弹，从而制备得到直径较细的纤维的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种具有非对称模头的纤维制备装置
本专利技术涉及熔喷纺丝
，特别涉及一种具有非对称模头的纤维制备装置。
技术介绍
超细纤维非法制造布的用途有很多，主要包括空调过滤器，口罩、净化器滤芯等。其中，熔喷法是目前已商业化制备超细纤维的技术方法，其相关技术文献主要包括美国专利（US3959421，US5075068），该方法是将聚合物熔体经喷丝板挤出后，经两股高速高温的热空气进行牵伸而细化成超细纤维。在该纺丝过程中需要熔融的聚合物流体，高速高温的热空气，其耗能较大，且纺出的纤维直径在1微米以上。现有超细纤维的制备装置采用熔喷法制备超细纤维具体过程中，工作人员将聚合物的颗粒状切片从料斗A中加入，然后经过高温螺杆B的挤压与加热作用，颗粒切片融化为聚合物熔体。聚合物熔体经过分配腔体C的定量输出作用从喷丝孔D挤出，挤出的聚合物熔体经过风机E产生的高温高速的气流吹喷而拉细成超细纤维，该超细纤维的制备装置如图1所示。需要说明的是，已有的熔喷技术的气流吹喷方式是连续均匀气流的吹喷，纤维直径的极限为1微米。传统熔喷中，两股气流是对称的，在中心线气流具有向下的合速度，纤维从喷丝孔挤出后会垂直下落。也就是说，纤维会受到气流向下的牵伸力。如图2所示，如果纤维L方向（纤维轴向）与气流方向平行，纤维受到气流的牵伸力称为摩擦阻力Fp，即传统熔喷工艺中纤维的牵伸是依靠纤维受到气流的摩擦阻力进行牵伸的。另外，若气流的速度与纤维轴向垂直，那么纤维受到的气流作用力称为压差阻力FN，在图2中，ϕ为摩擦阻力Fp与合力Ft的夹角。专利技术人发现，压差阻力对纤维的牵伸作用比摩擦阻力的牵伸作用明显大很多，而传统熔喷工艺中纤维明显未能有效利用压差阻力的牵伸作用，从而导致工业化生产中传统熔喷技术很难突破1微米的极限，而熔喷超细纤维非织造布材料的应用很大取决于纤维直径，纤维直径越细，应用范围越广。且，在传统熔喷工艺中，纤维的直径在牵伸的过程中会逐渐反弹，使得制备得到的纤维直径无法满足制备需求。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供了一种具有非对称模头的纤维制备装置，所述纤维制备装置利用聚合物熔体受到的压差阻力进行牵伸，而尽量少用摩擦阻力进行牵伸，通过非对称模头内由高至低，左右交替设置的多个喷气孔对喷丝孔喷出的聚合物熔体进行交替垂直吹喷，利用多次压差阻力对聚合物熔体进行牵伸，从而获得更细的纤维。本专利技术的技术方案如下：本专利技术实施例提供了一种具有非对称模头的纤维制备装置，所述纤维制备装置包括料斗、高温螺杆、分配腔体、气流发生器、气流加热器、非对称模头和接收组件；所述高温螺杆的一端上方设置有所述料斗，所述高温螺杆的另一端与所述分配腔体相连；所述非对称模头设置于所述分配腔体下端，所述非对称模头的中轴线位置处垂直设有喷丝孔，所述非对称模头的下半部分具有锥形中空结构，且所述锥形中空结构的中轴线与所述非对称模头的中轴线重合；所述喷丝孔上端的入口与所述分配腔体相连通，所述喷丝孔下端的出口与所述锥形中空结构的顶端相连通；所述锥形中空结构的左右侧壁由高至低，左右交替依次设有第一喷气孔、第二喷气孔、第三喷气孔和第四喷气孔，且各个喷气孔在出口处的角度朝向为倾斜向下；所述气流发生器设置有所述气流加热器，所述气流发生器通过通气管分别与所述非对称模头上的各个喷气孔相连通；所述接收组件设于所述非对称模头的下方，用于接收并输送所述非对称模头上所述喷丝孔喷出的超细纤维。在一个优选的实施例中，所述第一喷气孔在出口处的延长线与所述非对称模头的中轴线之间的夹角在0~45°之间。在一个优选的实施例中，所述第一喷气孔在出口处的延长线与所述锥形中空结构侧壁形成的交点位于所述第二喷气孔出口处的下端，且所述第一喷气孔在出口处的延长线垂直于所述第二喷气孔在出口处的延长线。在一个优选的实施例中，所述锥形中空结构的顶端锥角角度大于所述第一喷气孔在出口处的延长线与所述非对称模头的中轴线之间的夹角。在一个优选的实施例中，对于每个喷气孔，所述喷气孔与所述通气管之间的连接处依次设有限流阀和气流流量计。在一个优选的实施例中，所述第三喷气孔和所述第四喷气孔相互之间的位置关系如同所述第一喷气孔和所述第二喷气孔相互之间的位置关系。在一个优选的实施例中，所述锥形中空结构的左右侧壁由高至低，左右交替还依次设有第五喷气孔和第六喷气孔，所述第五喷气孔的高度低于所述第四喷气孔的高度。与现有技术相比，本专利技术提供的弹力纱线的制备装置具有以下优点：本专利技术提供的一种具有非对称模头的纤维制备装置，通过气流发生器产生的高温高速气流经过非对称模头时，由非对称模头内由高至低，左右交替设置的多个喷气孔对喷丝孔喷出的聚合物熔体进行交替垂直吹喷，使得聚合物熔体在下落至接收组件的过程中受到多次压差阻力的牵伸作用，避免了聚合物熔体被牵伸为纤维的过程中，纤维直径在降低后容易反弹的问题，使得纤维在牵伸的过程中直径持续降低，从而制备得到更细的纤维。本专利技术提供的具有非对称模头的纤维制备装置，通过对传统熔喷纺丝装置进行改进，使用具有由高至低，左右交替设置的多个喷气孔结构的非对称模头代替传统熔喷气流喷嘴，可解决熔喷纺丝工艺制备过程中纤维直径容易反弹，无法制备较细纤维的技术问题，达到纤维制备过程中纤维直径持续降低不易反弹，从而制备得到直径较细的纤维的技术效果。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并于说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1是一种现有超细纤维的制备装置的装置示意图。图2是一种纤维在气流场中的受力示意图。图3是同等条件下纤维受到压差阻力和摩擦阻力的受力关系示意图。图4是根据一示例性实施例示出的具有非对称模头的纤维制备装置。图5是根据一示例性实施例示出的非对称模头的结构示意图。图6是根据一示例性实施例示出的一种聚合物熔体拉伸的轨迹力学模拟图。图7是根据一示例性实施例示出的一种模拟纤维直径变化对比图。具体实施方式以下结合具体实施例（但不限于所举实施例)与附图详细描述本专利技术，本实施例的具体方法仅供说明本专利技术，本专利技术的范围不受实施例的限制，本专利技术在应用中可以作各种形态与结构的修改与变动，这些基于本专利技术基础上的等价形式同样处于本专利技术申请权利要求保护范围。专利技术人对图1所示的现有超细纤维的制备装置采用熔喷法制备纤维的过程进行研究发现，现有熔喷工艺中的两股气流是由一个风机统一供气，即左右两股气流连续并对称，纤维受到的是摩擦阻力Fp作用，通过受力分析发现，同等条件下，压差阻力FN对纤维的牵伸效率是摩擦阻力Fp的很多倍，如图3所示，其示出了现有超细纤维的制备装置采用熔喷法制备纤维的过程中，同等条件下纤维受到压差阻力FN和摩擦阻力Fp的受力关系示意图。本专利技术对传统熔喷纺丝装置进行改进，使用具有由高至低，左右交替设置的多个喷气孔结构的非对称模头代替传统熔喷气流喷嘴，从而使得聚合物熔体在下落至接收组件的过程中受到多次压差阻力的牵伸作用，避免了聚合物熔体被牵伸为纤维的过程中，纤维直径在降低后容易反弹的问题，使得纤维在牵伸的过程中直径持续降低不反弹，从而制备得到更细的纤维。如图4所示，图4是根据一示例性实施例示出的具有非对称模头的纤维制备装置，所述纤维制备装置包括料斗100、高温螺杆200、分配腔体300、气流发生器400、气流加热器50本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有非对称模头的纤维制备装置，其特征在于，所述纤维制备装置包括料斗、高温螺杆、分配腔体、气流发生器、气流加热器、非对称模头和接收组件；所述高温螺杆的一端上方设置有所述料斗，所述高温螺杆的另一端与所述分配腔体相连；所述非对称模头设置于所述分配腔体下端，所述非对称模头的中轴线位置处垂直设有喷丝孔，所述非对称模头的下半部分具有锥形中空结构，且所述锥形中空结构的中轴线与所述非对称模头的中轴线重合；所述喷丝孔上端的入口与所述分配腔体相连通，所述喷丝孔下端的出口与所述锥形中空结构的顶端相连通；所述锥形中空结构的左右侧壁由高至低，左右交替依次设有第一喷气孔、第二喷气孔、第三喷气孔和第四喷气孔，且各个喷气孔在出口处的角度朝向为倾斜向下；所述气流发生器设置有所述气流加热器，所述气流发生器通过通气管分别与所述非对称模头上的各个喷气孔相连通；所述接收组件设于所述非对称模头的下方，用于接收并输送所述非对称模头上所述喷丝孔喷出的超细纤维。

【技术特征摘要】
1.一种具有非对称模头的纤维制备装置，其特征在于，所述纤维制备装置包括料斗、高温螺杆、分配腔体、气流发生器、气流加热器、非对称模头和接收组件；所述高温螺杆的一端上方设置有所述料斗，所述高温螺杆的另一端与所述分配腔体相连；所述非对称模头设置于所述分配腔体下端，所述非对称模头的中轴线位置处垂直设有喷丝孔，所述非对称模头的下半部分具有锥形中空结构，且所述锥形中空结构的中轴线与所述非对称模头的中轴线重合；所述喷丝孔上端的入口与所述分配腔体相连通，所述喷丝孔下端的出口与所述锥形中空结构的顶端相连通；所述锥形中空结构的左右侧壁由高至低，左右交替依次设有第一喷气孔、第二喷气孔、第三喷气孔和第四喷气孔，且各个喷气孔在出口处的角度朝向为倾斜向下；所述气流发生器设置有所述气流加热器，所述气流发生器通过通气管分别与所述非对称模头上的各个喷气孔相连通；所述接收组件设于所述非对称模头的下方，用于接收并输送所述非对称模头上所述喷丝孔喷出的超细纤维。2.根据权利要求1所述的纤维制备装置，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢胜，易洪雷，韩万里，徐旭凡，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33