CN101967693A - 一种新型纤维 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型纤维，属于新型纤维材料领域，这种纤维为采用离心力和风力的合力作用下形成的横切面异形且三维卷曲的纤维，所述纤维的长度为10-800mm，所述纤维的直径为0.1-0.4mm，所述纤维的制造原料尤其可以采用聚苯硫醚，由于本发明的纤维具有三维卷曲的特点，因此有很强的抗拉伸能力、缠绕在基布上的附着能力、抗弯曲能力；具有横截面异型的特点，因此有很强的对微细灰尘的捕捉能力；由离心机甩出风力牵引成纤，因此抗拉伸性、抗弯曲性等受到的影响较小；整体生产工艺流程短，成本低，设备投入小。采用本发明的纤维制得的滤袋使用寿命大大延长，收尘效果明显提高，生产成本有所降低。

Description

一种新型纤维

技术领域

本发明涉及一种纤维材料，特别涉及一种三维卷曲的异形纤维。

背景技术

目前，环保方面非常重视锅炉收尘系统的创新，锅炉收尘常用的袋式收尘系统其关键技术在于滤袋的制造。锅炉收尘滤袋是由纤维纺织而成，聚苯硫醚纤维性能优异，是其中一种首选材料。通过在滤袋基布(如：聚苯硫醚基布或聚四氟乙烯基布等)上采用水刺或针刺等方法将聚苯硫醚短纤固定在上面形成过滤毡作为过滤介质，并由过滤毡制成过滤袋，聚苯硫醚短纤的性能对滤袋的收尘效果起到决定性的影响。过滤袋所需聚苯硫醚短纤的性能主要有：抗拉伸能力、缠绕在基布上的附着能力、抗弯曲能力、对微小尘埃的扑捉能力(或称截获能力)等。

目前，聚苯硫醚短纤一般采用拉丝机在聚苯硫醚树脂熔融状态下，经机械力多次强制拉伸成长丝，而后切成短纤得到的。未经特殊工艺处理的聚苯硫醚短纤一般是呈直线型或抛物线型等二维结构，不呈三维卷曲的形态，并且，纤维横切面一般是呈规则圆形，不呈三角形、X形、Y形、五角星形或银杏叶形等异型。这种纤维应用于过滤袋制造的缺点是：

1、在袋式收尘系统中，滤袋需承受频繁的震荡或鼓气来防止滤布被灰尘阻塞，所用短纤的抗拉伸能力、缠绕在基布上的附着能力、抗弯曲能力是影响滤袋使用寿命的关键。二维结构的纤维抗拉伸能力、缠绕在基布上的附着能力、抗弯曲能力不如三维卷曲纤维，这是本领域技术人员所公知的。

2、用经多次机械力强制拉伸得到的纤维制成的滤袋，纤维在连续拉伸过程中易断裂，次品率高；纤维经强制拉伸后的抗拉伸性、抗弯曲性、抗冲击性等受到的影响较大大，这是本领域技术人员公知的。

3、滤袋收尘效果取决于所用纤维对微细灰尘的扑捉能力，在横切面长径相等的条件下，圆形横切面与三角形、X形、Y形、五角星形或银杏叶形等横切面相比，其表面积大，边缘规则，对超细微粒的扑捉能力(或称截获能力)稍差，这也是本领域技术人员所公知的。

4、滤袋所用短纤如经拉丝工艺得到长丝后，再经切纤工艺得到短纤，设备投资更大、存在二次加工的缺点，成本较高。

为解决上述纤维的缺点，人们进行了很多探索。

申请号为200710062938.6的专利名称为《一种三维卷曲纤维》的中国专利介绍了两类制造具有三维空间的立体卷曲结构的纤维的方法，一类是纺丝后用高温高压热气流送入变形喷嘴或卷曲器内定型，得到三维卷曲效果，这类方法是纤维成型后强加给纤维卷曲的方法；另一类是通过不同组分或其他不对称因素或条件，在纤维挤出成型过程中，早就存在不对称因素的内部结构，并在后加工过程中使不对称因素显现出作用，从而形成三维卷曲纤维；同时，该专利申请还公开了一种可控制卷曲度的三维卷曲纤维，但是，诚如该专利申请中所述，该纤维的横切面为圆形，不具备横截面异型的特征，并经二次成型为三维卷曲，加工成本较高。

申请号为02260867.2的专利名称为《抗菌异型七孔三维卷曲纤维》的中国专利申请，公开了一种异形三维卷曲纤维，这种纤维是经过高温熔融后，从螺杆机挤出，经过特制的气孔纺丝喷丝板，再经低温高速的冷风气流骤冷得到的，通过在冷却过程中的加速丝条外侧部分的冷却，来使其横切面方向出现结构差异，这种纤维适用于纤维抗菌，其横截面虽呈七个通孔，但未实现三角形、X形、Y形、五角星形或银杏叶形等异型，对滤袋制造所需的纤维无针对性。

申请号为200910096552.6的专利名称为《一种异形复合纤维》的中国专利公开了一种仿天然纤维效果的异形纤维，这种纤维是采用将两组纺丝熔体经过并列的异形孔喷丝板喷丝挤出固化成纤，再经牵伸卷绕成一种并列异形复合纤维，所述异形为非圆形，可为椭圆形、矩形、梯形、三角形、三叶形、十字形、T形等，这种纤维不具有三维卷曲的特点。这种纤维虽然达到了横截面异型，但没有三维卷曲的特征。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，本发明提供了一种以离心机为主要生产设备，在聚苯硫醚熔融状态下，在离心力与风力的合力牵引下得到既具有异型横切面，又具有三维卷曲特点，并且生产成本低的新型聚苯硫醚纤维材料。

本发明采用的技术方案是这样的：一种新型纤维，所述纤维为采用离心力和风力的合力作用下形成的横切面异形且三维卷曲的纤维。

其中，所述的三维卷曲，其含义为：经过由xyz构成的三维空间内的ABC三点的所述新型纤维，至少有一个点落在xy平面上，至少有一个点落在yz平面上，至少有一个点落在xz平面上，如图1所示。其卷曲可以是呈规则的螺旋形或反螺旋形或部分为螺旋形部分为反螺旋形或者为不规则的海藻形。

所述异形，是针对现有技术中的规则圆形来定义的，其形状包括但不限于三角形、X形、Y形、五角星形或银杏叶形。

作为优选：所述自然卷曲为海藻形或螺旋形卷曲与反螺旋形卷曲相间或螺旋形。

作为优选：所述横切面为三角形。

作为优选：所述横切面为五角星形。

作为优选：所述横切面为X形。

作为优选：所述横切面为Y形。

作为优选：所述横切面为银杏叶形

作为优选：所述纤维的长度为10-800mm。

作为优选：所述纤维的直径为0.1-0.4mm。

作为优选：所述纤维的制造原料为聚苯硫醚。

本发明所公开的三维卷曲且横切面异形的纤维的制得，是因为采用了特殊的生产工艺，其生产工艺步骤为：

1、取市售的可用于生产纤维的聚苯硫醚(PPS)。

2、将上述树脂在混炼机内均匀混合并加热达到熔融状态，得到熔融体，熔融体经导管并加压导管内压力用市购空压机向其内鼓入空气来控制压力＝0.5-5kgf/cm2，在离心机作用下，通过包括但不限于三角形、X形、Y形、五角星形或银杏叶形的喷嘴喷出；

设r＝离心机转轴中心与离心管中心的距离，离心机rcf服从：rcf＝1.119×10^-5×r×(rpm)²，其中：rmp＝2000-4000，r＝50-150mm；

3、上述熔融体喷出时，用高速鼓风机对喷嘴鼓风，鼓风量10-120m³/min，鼓风压力0.1-1kgf/cm²，鼓出风的温度5-25℃，垂直方向鼓风从图3之A到B点移动，其中：∠θ1＝0°-30°，∠θ2＝0°-60°，移动速率5-30mm/min；水平方向如图4所示围绕喷嘴作360°随机移动；

4、熔体经离心机作用成纤维抛出，在鼓风作用下牵引并断裂，得到约占树脂质量80％以上的三维卷曲异形聚苯硫醚纤维。

上述生产方法实质为离心机通过离心力甩出同时在鼓风机风力作用牵引得到的短纤维。

聚苯硫醚熔体在离心力与风力的合力作用下会实现牵引，这种牵引应区别于现有拉丝或者喷丝工艺的机械力强制拉伸。众所周知，聚苯硫醚纤维是由若干聚苯硫醚分子链缠绕在一起形成的，纤维中已断裂分子链的数量和未伸展的分子链的数量越少，则纤维抗拉伸性、抗弯曲性就越好。事实上，由于机械力拉伸聚苯硫醚熔体比离心力与风力的合力牵引熔体的强制性大得多，因此，所得到的纤维中随机分布的已被拉断的分子链和处于未伸展状态的分子链也会更多。

聚苯硫醚熔融体是由若干聚苯硫醚分子链组合在一起形成的，在离心力与风力的合力作用下，聚苯硫醚分子链会逐步伸展开，与其他分子链相互缠绕，形成纤维。在给定离心力和风力的条件下，纤维牵引到一定长度时聚苯硫醚分子链的键能将不能再克服外力，因此断裂，从而可得到聚苯硫醚短纤。

由于聚苯硫醚熔体的流动性一定，熔融体通过三角形、X形、Y形、五角星形或银杏叶形的异型喷嘴喷出后与5-25℃的风相遇而快速冷却，所得纤维的横切面形状仍保持着喷嘴的形状。

随着正对喷嘴鼓风的方向的改变，纤维自喷嘴喷出后一边冷却一边改变伸展的方向，随着鼓风角度的不断改变，熔融体自然地随机伸展，其卷曲方向也是自然随机的，从而得到了三维卷曲的纤维，同时，随着鼓风方向和角度的改变，纤维在纵向上不同部位所受到的风力不一样，角度也不一样，所以在横向会产生粗细、形状不均的形状，即同一纤维上不同点的横切面形状和面积大小也不一样，在鼓风机的作用下，纤维的横切面形状发生微变。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

由于本发明的纤维具有三维卷曲的特点，因此有很强的抗拉伸能力、缠绕在基布上的附着能力、抗弯曲能力；具有横截面异型的特点，因此有很强的对微细灰尘的捕捉能力；由离心机甩出风力牵引成纤，因此抗拉伸性、抗弯曲性等受到的影响较小；整体生产工艺流程短，成本低，设备投入小。基于上述优点，采用本发明的纤维制得的滤袋使用寿命大大延长，收尘效果明显提高，生产成本大大降低。

附图说明

图1是本发明的纤维的结构示意图；

图2是本发明生产方法中离心机与离心管的角度位置示意图；

图3和图4是本发明生产方法中鼓风与喷嘴作用方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：一种具有三维卷曲且横切面异型的纤维，可采用下述方法制备得到：

1、取市购PPS树脂100kg；

2、将上述树脂在市购200L混炼机内均匀混合并熔融，熔融温度260℃，熔体经导管并加压导管内压力用市购空压机向其内鼓入空气来控制压力＝0.5kgf/cm²，在市购离心机作用下，通过三角型喷嘴喷出，如图4；在图2中，r＝离心机转轴中心与离心管中心的距离，离心机rcf服从：rcf＝1.119×10^-5×r×(rpm)²，其中：rmp＝2000，r＝50cm；

3、上述熔融体喷出时，用市购高速鼓风机对喷嘴鼓风，鼓风量120m³/min，鼓风压力0.1kgf/cm²，垂直方向鼓风从图3中D点到E点移动，其中：∠θ1＝30°，∠θ2＝60°，移动速率5mm/min；水平方向围绕喷嘴按顺时针方向移动，移动速率5mm/min；

4、熔体经离心机作用成纤维抛出，在鼓风作用下牵引并断裂，得到84gk长度为10mm-50mm的三维卷曲异型纤维。低于10mm的纤维返回混料机待用。

Claims (10)

1.一种新型纤维，其特征在于：所述纤维为采用离心力和风力的合力作用下形成的横切面异形且三维卷曲的纤维。

2.根据权利要求1所述的新型纤维，其特征在于：所述三维卷曲为海藻形或或螺旋形或螺旋形卷曲与反螺旋形卷曲相间。

3.根据权利要求1所述的新型纤维，其特征在于：所述横切面为三角形。

4.根据权利要求1所述的新型纤维，其特征在于：：所述横切面为五角星形。

5.根据权利要求1所述的新型纤维，其特征在于：所述横切面为X形。

6.根据权利要求1所述的新型纤维，其特征在于：所述横切面为Y形。

7.根据权利要求1所述的新型纤维，其特征在于：所述横切面为银杏叶形。

8.根据权利要求1所述的新型纤维，其特征在于：所述纤维的长度为10-800mm。

9.根据权利要求1所述的新型纤维，其特征在于：所述纤维的直径为0.1-0.4mm。

10.根据权利要求1至11任意一项所述的新型纤维，其特征在于：所述纤维的制造原料为聚苯硫醚。 

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