用于纺丝聚合物纤维的喷丝头组件制造技术

一种用于纺丝聚合物纤维的喷丝头组件，该喷丝头组件包括：(a)帽，该帽配备有入口和扩张开的下表面，该下表面在流动方向上从该入口向外扩张开；(b)喷丝头，该喷丝头具有穿过其厚度的许多纺丝流动通道；(c)自由地安置在该喷丝头上的过滤器；和(d)具有锥形几何形状的导流件，该导流件安装在由该帽和该喷丝头限定的腔体内。该导流件具有面向该入口的顶点、面向该过滤器的底部、以及一个或多个锥形化直到该顶点的侧表面。由该导流件的该一个或多个锥形化侧表面和该帽的扩张开的下表面限定了分流流动通路。该导流件的底部是与该喷丝头的上表面间隔开的，产生与该分流流动通路呈流体连通的空间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于纺丝聚合物纤维的喷丝头组件附图说明图1展示了根据本披露的实施例的喷丝头组件。图2A和2B分别示出了根据本披露的实施例的圆锥形导流件的透视图和截面视图。图3示出了可以可拆卸地附接到图2A所示的导流件上的相应的帽。图4示出了图2A所示圆锥形导流件附接到图3所示的相应的帽上的部分组件。图5示出了根据本披露的实施例的喷丝头、过滤器、以及O形环。图6示出了根据本披露的实施例的喷丝头中的纺丝流动通道的部分截面视图。图7示出了根据本披露的另一个实施例的喷丝头组件。图8展示了原料通过本披露的喷丝头组件的流动通路。图9展示了原料通过没有导流件的相同喷丝头组件的流动通路，作为比较。具体实施方式在纤维纺丝中，将液体聚合物溶液或熔融聚合物通过喷丝头的小孔挤出以形成细长丝。这些长丝在离开喷丝头时固化。固化后，可以将这些长丝拉制或拉伸以改变这些长丝的特性。典型地，气隙纺丝模头设计结合了多孔板(breakerplate)和分配过滤器用于跨越喷丝头润湿区域分配聚合物原液。没有考虑按以下方式分配聚合物原液：允许操作者快速并且容易地判断离开模头的原液的品质，使得提供足够的时间来清除聚合物输送系统的气泡和聚合物凝胶。此外，典型的模头设计允许将原液引入到喷丝头腔体中，使得存在如下高风险：空气被截留在该喷丝头腔体中，使得将花费更长得多的时间使气泡破裂并且这将导致在启动后几小时并且甚至几天的纺丝缺陷。在此披露了一种用于纺丝聚合物纤维的装置，并且更具体地，披露了一种喷丝头组件。在一些实施例中，该喷丝头能够将聚合物原液以环形膜形式呈现，该环形膜适用于在喷丝头安装之前目视检查凝胶或气泡以及在安装之后以避免在喷丝头上方的腔体中有任何空气的这样的方式将原液输送到喷丝头，使得可以更快地实现良好的纺丝。在此披露的喷丝头组件可用于常规纤维纺丝法，包括熔纺、湿纺、干纺和干-喷湿纺。在干纺中，将聚合物溶液(称为“原液”)通过喷丝头挤出到经加热的区(溶剂在该经加热的区中蒸发)。这是比熔纺纤维的冷却更慢的过程，并且其结果是倾向于产生具有不均匀特性和较不圆形横截面的纤维。干-喷湿纺与干纺相同，除了将聚合物原液通过喷丝头挤出到含有溶剂/非溶剂混合物(称为凝固剂)的液体凝固浴中。该溶剂几乎总是与在原液中使用的相同并且该非溶剂通常是水。总体上，本披露的喷丝头组件包括：(a)帽，该帽配备有入口和扩张开的下表面，该下表面在流动方向上从该入口向外扩张开；(b)喷丝头，该喷丝头具有穿过其厚度的许多纺丝流动通道；和(c)具有锥形几何形状的导流件，该导流件安装在由该帽和该喷丝头限定的腔体内。该导流件具有面向该入口的顶点、面向该喷丝头的底部、以及一个或多个锥形化直到该顶点的侧表面。由该导流件的该一个或多个锥形化侧表面和该帽的扩张开的下表面限定了分流流动通路。该导流件的底部是与该喷丝头的上表面间隔开的，产生与该分流流动通路呈流体连通的空间。图1展示了本披露的喷丝头组件的实施例。该喷丝头组件的主要部件包括：具有入口11的帽10、壳体12(可拆卸地固定到帽10上)、具有多个纺丝流动通道的喷丝头13、安置在该喷丝头上的过滤器14、以及具有锥形几何形状的导流件15。入口11延伸穿过帽10的厚度，并且在一些实施例中，该入口位于中心。导流件15安装在由帽10和喷丝头13限定的腔体中。导流件15通过间隔件15a可拆卸地附接到帽10上，但不机械地附着或连接到喷丝头13上。仍然参照图1，导流件15具有锥形几何形状，该锥形几何形状具有指向入口11的出口端的顶点(或最高点)、面向过滤器14的底部、以及一个或多个锥形化直到该顶点的侧表面。该导流件的锥形化几何形状可以是圆锥或角锥的形状。帽10具有扩张开的下表面10a，该下表面在流动方向上从入口11向外扩张开并且与导流件15的该一个或多个锥形化的表面间隔开，产生环形间隙。该环形间隙可以是沿着导流件15的该一个或多个锥形化的表面的大部分基本恒定的。在一些实施例中，此间隙可以是在0.5mm至10.0mm的范围内。帽10的扩张开的下表面10a和导流件15一起限定了与入口11呈流体连通的分流流动通路。导流件15的底部是与喷丝头13间隔开的，限定了与该分流流动通路呈流体连通的空间。在实施例中，导流件15的底部是平坦的或基本上平坦的并且被定向成平行于喷丝头13的入口表面，该入口表面也是平坦的或基本上平坦的。如在此使用的，“基本上平坦的”包括不完美平坦的表面。导流件的底部与喷丝头的入口表面之间的空间可以具有1mm至20mm的间隙高度。在替代实施例中，该导流件的底部可以具有弯曲的表面，例如凸表面。在一个实施例中，帽10的扩张开的下表面10a与导流件15的形状对应。例如，导流件15可以是圆锥形状的并且扩张开的下表面10a可以具有截顶圆锥形状，像漏斗。图2A和2B(分别为透视图和截面视图)展示了示例性的圆锥形导流件，并且图3中示出了相应的帽。参照图2A和2B，导流件15具有在其圆锥表面15a上的多个间隔件15a，以提供在扩张开的下表面10a与导流件15之间的必要的间隙。在此实施例中，这些间隔件是短的管状结构(图2A)，这些结构与该导流件中的螺孔轴向对齐(图2B)。这些螺孔从该导流件的底部延伸至这些间隔件。尽管示出了四个间隔件，但是间隔件的数量不限于此。在帽10中设置盲孔(图3)用于与导流件15上的间隔件对应并且接纳从导流件延伸的螺钉。为了将导流件15附接到帽10上，将这些螺钉从导流件15的底部拧入、穿过这些管状间隔件并且进入到帽10中的盲孔中。参照图2B，导流件15的圆锥表面15b相对于底部形成锐角(小于90度)。该锐角可以是10度-90度，并且在一些实施例中，为15度-45度。在替代实施例中，导流件15可以具有角锥形状，该角锥形状具有一个多边形底表面和三个或更多个三角形倾斜表面，每个倾斜表面与底部形成锐角，并且帽10的扩张开的下表面10a可以具有截顶角锥形状，该截顶角锥形状具有多个与导流件15的倾斜表面对应的连接多边形表面。尽管图3中的帽10显示为具有圆形形状，该圆形形状具有圆形周边(或外周边缘)，但应当理解，其他形状和外部几何形状也是可能的。例如，帽10可以具有方形或其他多边形周边。并且壳体12的形状也可以变化，只要它适应帽10和喷丝头13的形状和外部几何形状。再次参照图1，壳体12可拆卸地固定到帽10上，使得可以相对容易地将这两个部件彼此分开。提供此种可拆卸附接的一种方法是为分配帽10和壳体12提供互补的螺纹表面，在这些螺纹表面处它们彼此接合。以这种方式，壳体12可以像螺母和螺栓紧固件一样拧到帽10上或从该帽上拧下。可替代地，可以使用常规紧固件如夹具、布置埋头螺栓、以及其他常规紧固手段将环形壳体12可拆卸地固定到该分配帽上。帽10和壳体12可以由金属、陶瓷或复合材料(例如，用短切纤维或连续纤维增强的树脂或塑料)制成。该喷丝头可以由金属或陶瓷制成。图4示出了图2A所示的圆锥形导流件15联接到图3所示的相应的帽10上的部分组件。图4中示出的部分组件(没有可拆卸的壳体12和喷丝头13)在预清除步骤期间是“按原样”可操作运行的，在该预清除步骤中将用于纺丝纤维的原料(例如，聚合物溶液或熔融聚合物)在压力下连续地引入到入口11中，使得该原料流过帽10与导流件15之间的分流流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于纺丝聚合物纤维的喷丝头组件，该喷丝头组件包括以下部件：(a)帽，该帽配备有入口和扩张开的下表面，该下表面在流动方向上从该入口向外扩张开；(b)具有中心部分的喷丝头，所述中心部分具有穿过其厚度的许多纺丝流动通道；以及(c)安装在由该帽和该喷丝头限定的腔体内的具有锥形几何形状的导流件，所述导流件具有面向该入口的顶点、面向过滤器的底部、以及一个或多个锥形化直到该顶点的侧表面，所述一个或多个侧表面与该底部形成锐角；其中由该导流件的该一个或多个锥形化侧表面和该帽的扩张开的下表面限定了分流流动通路，所述分流流动通路围绕该导流件的该一个或多个锥形化侧表面并且与该入口呈流体连通，并且该导流件的底部是与该喷丝头的上表面间隔开的，产生与该分流流动通路呈流体连通的空间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.25 US 62/3269781.一种用于纺丝聚合物纤维的喷丝头组件，该喷丝头组件包括以下部件：(a)帽，该帽配备有入口和扩张开的下表面，该下表面在流动方向上从该入口向外扩张开；(b)具有中心部分的喷丝头，所述中心部分具有穿过其厚度的许多纺丝流动通道；以及(c)安装在由该帽和该喷丝头限定的腔体内的具有锥形几何形状的导流件，所述导流件具有面向该入口的顶点、面向过滤器的底部、以及一个或多个锥形化直到该顶点的侧表面，所述一个或多个侧表面与该底部形成锐角；其中由该导流件的该一个或多个锥形化侧表面和该帽的扩张开的下表面限定了分流流动通路，所述分流流动通路围绕该导流件的该一个或多个锥形化侧表面并且与该入口呈流体连通，并且该导流件的底部是与该喷丝头的上表面间隔开的，产生与该分流流动通路呈流体连通的空间。2.如权利要求1所述的喷丝头组件，进一步包括自由安置在该喷丝头的中心部分上的过滤器，所述过滤器是液体可渗透的。3.如权利要求1或2所述的喷丝头组件，其中，该喷丝头的中心部分，即，该许多纺丝流动通道所在之处，具有大于该导流件底部的表面积的上表面积。4.如前述权利要求中任一项所述的喷丝头组件，其中，该导流件具有圆锥形状，该圆锥形状具有圆形底部。5.如权利要求4所述的喷丝头组件，其中，该帽的扩张开的下表面具有截顶圆锥形状。6.如权利要求1至3中任一项所述的喷丝头组件，其中，该导流件具有角锥形状，该角锥形状具有一个多边形底部和多个与该底部形成锐角的多边形侧壁。7.如权利要求6所述的喷丝头组件，其中，该帽的扩张开的下表面具有截顶角锥形状。8.如前述权利要求中任一项所述的喷丝头组件，其中，该喷丝头的上表面区域包含与该许多纺丝流动通道对应的许多入口开口，并且该喷丝头具有下表面区域，该下表面区域包含与该许多纺丝流动通道对应的许多出口开口，并且其中这些入口开口的直径大于这些出口开口的直径。9.如前述权利要求中任一项所述的喷丝头组件，其中，该导流件可拆开地附着到该帽上、同时与该帽的扩张开的下表面间隔开。10.如前述权利要求中任一项所述的喷丝头组件，其中，该导流件在其一个或多个锥形化侧表面上配备有多个间隔开的间隔件，以在该一个或多个锥形化侧表面与该帽的扩张开的下表面之间提供间隔，并且其中，该导流件通过延伸穿过这些间隔件的螺钉可拆开地附着到该帽上。11.如前述权利要求中任一项所述的喷丝头组件，其中，该喷丝头的中心部分的上表面是平坦的或基本上平坦的，并且该导流件的底部是平坦的或基本上平坦的并且被定向成与所述上表面基本上平行。12.如前述权利要求中任一项所述的喷丝头组件，其中，该喷丝头中的纺丝流动通道的数量是在100至100,000的范围内。13.如前述权利要求中任一项所述的喷丝头组件，其中，该喷丝头中的纺丝流动通道的数量是在25至100,000的范围内。14.如前述权利要求中...

【专利技术属性】
技术研发人员：TB泰勒，
申请(专利权)人：塞特工业公司，
类型：发明
国别省市：美国,US