一种纳米纤维纺丝喷嘴制造技术

本申请公开了一种纳米纤维纺丝喷嘴，包括：喷丝板、基板和气流加速板；基板以及气流加速板均对称设置于喷丝板两侧，喷丝板的中心设有熔融体流道；气流加速板位于喷丝板和基板下方且内部设有气流加速通道；其中，喷丝板外侧的第一倾斜壁面和基板内侧的第二倾斜壁面之间形成气流通道，气流通道与供气腔相连通。本申请通过将喷丝板与气板之间气流通道的壁面形状设置成拉瓦尔喷嘴结构，从而增加气流通道上的气流速度；同时气流加速通道的平行喉道将喉道延长，能够减少射流的动量损失，能够维持较长距离较高的气流速度和气流温度，能够使气流更加平稳，从而使纤维能够更加稳定地更大程度地牵伸，最终有利于得到均匀超细的纳米纤维。维。维。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维纺丝喷嘴


[0001]本申请属于非织造熔喷设备
，具体涉及一种纳米纤维纺丝喷嘴。

技术介绍

[0002]非织造布又称无纺布，作为近几十年出现的新型纺纺织布料，凭借着其良好的透气性和舒适性，熔喷无纺布的应用前景非常广阔，占据了纺织品市场的大部分份额。而非织造纺织布生产所采用的熔喷技术是纺织工业中重要的领域，熔喷法是制备超细纤维非织造布的重要方法。熔喷工艺中，高速高温气流吹喷熔融聚合物，并使其快速拉伸，形成超细纤维，将熔融的聚合物沉积在离模具有段距离的筛网成粘结成非织造材料。
[0003]熔喷喷嘴是熔喷非织造设备中核心的部件，高速高温气体通过熔喷喷嘴气流通道对聚合物熔体产生强烈的牵伸力，将其拉伸成微米级甚至纳米级熔喷纤维。喷嘴下方的流场不仅决定最终熔喷纤维的直径，而且对熔喷纤维的分子链取向度和结晶度等内部结构有很大影响，进而影响纤维强度。不同结构的喷嘴会产生不同的气流场，进而影响纤维的成丝过程。而喷嘴内部气流通道结构形式及尺寸也是影响流场与能耗的重要因素。
[0004]新型的熔喷喷嘴可以让聚合物熔体被喷出的高速气流实现拉伸细化，替代传统具有内壁面为平行结构的熔喷喷嘴，如图5所示。在熔喷非织造加工中，聚合物熔体是被高速高温气流拉伸成超细纤维的，喷射喷嘴的结构形式、流场的速度、温度分布和气流稳定性等对聚合物拉伸和最终纤维直径有重要影响。
[0005]有关学者将拉瓦尔喷嘴(如图1)运用到了熔喷工艺中，比如，中国专利CN104947208B公开了制备纳米纤维的喷丝装置及纺丝装置，其结构如图2所示，喷丝装置包括一喷管，在该喷管内设置有拉法尔管形内孔，在该拉法尔管形内孔的喉部连通有进液口，拉法尔管形内孔的一端为喷丝口，在法尔管形内孔的另一端为进气口，这种结构使得纺丝熔体或纺丝溶液触碰拉瓦尔喷嘴结构并部分粘于窄喉部或扩张段，导致纺丝过程无法连续，从而影响纺丝质量；中国专利CN113355753B公开了一种超音速纺丝喷头结构，其结构如图3所示，拉瓦尔气流加速通道由上至下包括通道宽度由大至小逐渐减缩的减缩段通道、喉部通道、和通道宽度由小至大逐渐扩张的扩张段通道，对于每个超音速气流发生组件，扩张段通道的高度不低于喷丝孔的高度。在喉部通道附近，气流速度能达到超音速，然而在出丝孔正下方中心线上的气流速度很难得到有效提高，其扩张段通道的高度不低于喷丝孔的高度时，拉瓦尔气流喉部通道中出来的气体急速地衰弱减小，到达出丝孔正下方中心线上的气流速度增长不明显，需要消耗较高的能量才可达到理想效果。如图4所示为相关学者的现有的熔喷结构，亚音速的高温高速气流从喷气孔喷出后汇合加速在喷丝孔下方形成超音速牵伸气流。然而，高温高速气流汇合进入扩张段的超音速牵伸气流，其气流压强变化较大且极度不稳定，使得气流牵伸作用力极度不稳定，纺丝纤维很容易粘连至喉部及扩张段内壁处，这些缺陷致使纺丝过程无法连续，粘连的纤维堆积进一步加剧气流的不稳定性，如此循环往复极大地影响纺丝效率及其产品质量。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种纳米纤维纺丝喷嘴，以解决纺丝过程无法连续生产，同时纤维粘连的技术问题。
[0007]为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：一种纳米纤维纺丝喷嘴，包括：喷丝板、基板和气流加速板；基板以及气流加速板均对称设置于喷丝板两侧，喷丝板的中心设有熔融体流道；气流加速板位于喷丝板和基板下方且内部设有气流加速通道；其中，喷丝板外侧的第一倾斜壁面和基板内侧的第二倾斜壁面之间形成气流通道，气流通道与供气腔相连通。
[0008]进一步，气流通道和气流加速通道均设置为轴对称的拉瓦尔喷嘴结构，气流通道的中轴与熔融体流道的中轴呈固定角度设置。
[0009]进一步，气流通道包括气流稳流区、气道收缩区、气流喉道、气道扩展区和气流缓冲区，气流稳流区和气流缓冲区呈圆柱形；气流稳流区和气流缓冲区之间的横截面两侧呈圆弧形，其中，圆弧收缩的部位为气道收缩区，圆弧扩张的部位为气道扩展区，圆弧之间距离最小的部分为气流喉道。
[0010]进一步，气流加速通道包括气流汇合稳定区、下气道收缩区、平行喉道和下气道扩展区，气流汇合稳定区为圆柱形，且气流汇合稳定区的边缘与第二倾斜壁面下部端点重合，下气道收缩区的横截面两侧为对称且收缩的圆弧线设置，平行喉道的横截面两侧平行设置，下气道扩展区的横截面两侧为对称且扩张的圆弧设置。
[0011]进一步，熔融体流道下方的出丝孔与气流通道连通；其中，第一倾斜壁面与第二倾斜壁面对称设置。
[0012]进一步，出丝孔的高度高于基板的下端。
[0013]进一步，气流加速板通过螺栓固接于基板底端，且出丝孔位于气流加速通道上方，气流加速通道与气流通道连通。
[0014]本申请的有益效果是：本申请通过将喷丝板与气板之间气流通道的壁面形状设置成拉瓦尔喷嘴结构，从而增加气流通道上的气流速度；同时气流加速通道的平行喉道将喉道延长，能够减少射流的动量损失，能够维持较长距离较高的气流速度和气流温度，能够使气流更加平稳，从而使纤维能够更加稳定地更大程度地牵伸，减少粘连，最终有利于得到均匀超细的纳米纤维。
附图说明
[0015]图1为拉瓦尔喷嘴结构示意图；
[0016]图2为现有喷丝装置结构的结构示意图；
[0017]图3为一种现有超音速纺丝喷头结构的结构示意图；
[0018]图4为一种现有拉瓦尔喷嘴熔喷装置的结构示意图；
[0019]图5为现有的传统熔喷模头示意图；
[0020]图6是本申请的纳米纤维纺丝喷嘴一实施例的结构示意图；
[0021]图7是本申请的纳米纤维纺丝喷嘴一实施例的工作结构示意图；
[0022]图8是本申请的纳米纤维纺丝喷嘴另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0024]如图6
‑
7所示，图6是本申请的纳米纤维纺丝喷嘴一实施例的结构示意图；图7是本申请的纳米纤维纺丝喷嘴一实施例的工作结构示意图。该纳米纤维纺丝喷嘴，包括：喷丝板1、基板2和气流加速板3；基板2以及气流加速板3均对称设置于喷丝板1两侧，喷丝板1的中心设有熔融体流道101；气流加速板3位于喷丝板1和基板2下方且内部设有气流加速通道5；其中，喷丝板1外侧的第一倾斜壁面102和基板2内侧的第二倾斜壁面202之间形成气流通道4，气流通道4与供气腔7相连通。上述设计中的气流加速通道5的平行喉道将喉道延长，能够减少射流的动量损失，能够维持较长距离较高的气流速度和气流温度，能够使气流更加平稳，从而使纤维能够更加稳定地更大程度地牵伸。
[0025]气流通道4设置为轴对称的拉瓦尔喷嘴结构，气流通道4的中轴与熔融体流道101的中轴呈固定角度设置。上述设计中的气流通道4可以将通过倾斜的拉瓦尔喷嘴结构，从而提高气流速度。
[0026]气流通道4包括气流稳流区415、气道收缩区414、气流喉道413、气道扩展区412和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维纺丝喷嘴，其特征在于，包括：喷丝板、基板和气流加速板；所述基板以及所述气流加速板均对称设置于所述喷丝板两侧，所述喷丝板的中心设有熔融体流道；所述气流加速板位于所述喷丝板和基板下方且内部设有气流加速通道；其中，所述喷丝板外侧的第一倾斜壁面和所述基板内侧的第二倾斜壁面之间形成气流通道，所述气流通道与供气腔相连通。2.根据权利要求1所述的一种纳米纤维纺丝喷嘴，其特征在于，所述气流通道和所述气流加速通道均设置为轴对称的拉瓦尔喷嘴结构，所述气流通道的中轴与所述熔融体流道的中轴呈固定角度设置。3.根据权利要求2所述的一种纳米纤维纺丝喷嘴，其特征在于，所述气流通道包括气流稳流区、气道收缩区、气流喉道、气道扩展区和气流缓冲区，所述气流稳流区和所述气流缓冲区呈圆柱形；所述气流稳流区和气流缓冲区之间的横截面两侧呈圆弧形，其中，圆弧收缩的部位为所述气道收缩区，圆弧扩张的部位为所述气道扩展区，圆弧之间距离最小的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭东军，肖坤楠，王建波，朱志松，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：