CN104246028A - 用于提升纺丝生产率的喷丝头 - Google Patents

Abstract

根据本申请的一种方案，公开了一种喷丝头，用于从中挤出熔融的塑料聚合物以形成纤维。该喷丝头包括沿多条周线分布的多个小孔，旨在通过增加孔密度提升纺丝生产率，与此同时，通过保持适当的孔间距，消除长丝融合的风险。

Description

用于提升纺丝生产率的喷丝头

技术领域

本申请涉及一种熔融纺丝工艺，具体而言，本申请涉及一种在熔融纺丝工艺中使用的喷丝头。

定义：

微旦纤维/超细纤维是指细度小于1或1.3旦或分特/线的合成纤维。

超微旦聚酯长丝是指外径为0.37dpf(旦每丝)的合成纤维

背景技术

聚合物纤维一般是通过熔融纺丝工艺制造。在熔融纺丝工艺中，将聚合物熔化，由此形成的聚合物融液被泵压通过一种其上分布有多个孔的喷丝头/模具。聚合物融液受压穿过喷丝头/模具上分布的多个孔，导致形成熔融纤维。从喷丝头/模具上分布的孔中挤出的熔融纤维被冷却或骤冷、固化并收集于卷绕轮/线轴上。在熔融和固态时，纤维的拉伸为聚合物链提供了沿纤维轴的取向。聚对苯二甲酸乙二醇酯和尼龙6,6等聚合物能够大量熔融纺出纤维。

熔融的聚合物从喷丝头/模具上分布的多个孔中挤出，以便形成熔融纤维。喷丝头上分布的孔数越多，形成的熔融纤维数越多，纺丝生产率因此会更高。纺丝生产率与喷丝头的孔密度成正比，具体而言，与喷丝头每单位面积的孔数成正比，尤其是，增加喷丝头的孔数增加了纺丝生产率。然而，传统的喷丝头受限于结构，其孔密度不能超过一定极限。如果要增加孔数，就可能在纺丝时有长丝融合的风险，从而降低产品品质和纤维制造过程中的工艺性能。由于传统的喷丝头未能增加其孔密度，采用传统的喷丝头可能无法增加超细和超微旦纤维的产量。由此可见，传统的喷丝头情况下，纺丝生产率受限。

诸多现有技术文件都公开了喷丝头，塑料聚合物从中穿过以形成纤维。

例如，美国授予的专利US6926854(以下简称‘854美国授予专利)公开了一种制造聚酯细旦复丝的方法。在制造精细空心聚酯长丝的熔融纺丝工艺中使用的径向外侧流动骤冷系统延时保护罩的长度表示为(2～8060x通量/长丝截面积)，骤冷空气管的长度为15至40厘米。骤冷空气的速率为0.2米/秒至0.6米/秒。为了分布喷丝孔，最外层的孔与最内层孔的直径差设定小于20毫米；最内层孔分布圆周直径与骤冷空气管直径之间的距离至少为12且小于33毫米。喷丝头上分布的孔密度设定为7～15孔每平方厘米，其密度非常小。采用在‘854美国授予专利中公开的喷丝头，纺丝生产率较小，因为孔密度较低。在‘854美国授予专利中所公开用于制造聚酯细旦复丝的喷丝头复杂且无效。

类似地，日本公布的专利申请JP4300319(以下简称‘319日本公布的专利申请)公开了一种生产聚酯纤维的方法及其所使用的一种喷丝头。在>＝5000米/分的高速下聚酯纤维为熔融纺丝。在该工艺中，使用一种喷丝头从长丝组的周围均匀地吹入空气，这些长丝刚经过纺丝和骤冷，在该喷丝头中，纺丝孔分布于多个由多个圆组成的同心圆周上，分布于内圆周的纺丝孔直径大于分布于外圆周的纺丝孔直径。据此，纺出具有许多根长丝的聚酯纤维复丝线。然而，在‘319日本公布的专利申请中公开的该喷丝头和生产聚酯纤维的方法复杂且低效。

中国公布的专利申请CN1752301(以下简称‘301中国公布的专利申请)公开了一种通过细旦干法和纺丝喷嘴制作丙烯酸纤维的方法。该方法涉及调节原杜邦丙烯酸纤维干法纺丝的工艺条件，如提升物料内侧与外侧的温差、控制氮气的温度和流率、水洗温度、牵伸倍数和速度以及使用棉型油剂加油等。‘301中国公布的专利申请还公开了具有高密度孔嘴的喷丝头设计，其孔径为0.09-0.13毫米，孔分布于15-21个同心圆周上，使其能够实施细旦干法丙烯酸纤维的工业化生产。然而，在‘301中国公布的专利申请中公开的喷丝头和通过细旦干法制作丙烯酸纤维的方法复杂且低效。

由此可见，需要通过增加喷丝头的孔密度来提升纺丝生产率。而且，需要在提升纺丝生产率的同时，保持产品品质和纤维制造过程中的工艺性能。而且，需要通过增加孔密度来提升纺丝生产率，而在纺丝过程中没有任何长丝融合的风险。

发明内容

以下是本申请的部分目的，本文至少一种方案与其相符：

本申请的一个目的是，部分解决现有技术中的一个或多个问题，或至少提供一种有用的选择。

本申请的一个目的是，提供一种提升纺丝生产率的喷丝头。

本申请的另一个目的是，提供一种孔密度增加的喷丝头。

本申请还有一个目的就是，提供一种采用层层分布小孔的喷丝头，以增加其上分布的孔数。

本申请的另外一个目的是提供一种喷丝头，能够提升纤维制造过程中的工艺性能。

本申请的另外一个目的是提供一种喷丝头，能够消除在较高孔密度纺丝时长丝融合的风险。

本申请再有一个目的就是，提供一种在熔融纺丝工艺中使用的喷丝头，用于制造超细和超微旦纤维。

本申请的其他目的和优点将从以下结合附图的描述中更明显地反映，但其用意并非是要限定本发明的范围。

根据本申请的一种方案，公开了一种喷丝头，用于从中挤出塑料聚合物融液以形成纤维。该喷丝头包括沿多条周线分布的多个小孔，旨在通过增加孔密度，提升纺丝生产率，与此同时，通过保持适当的孔间距消除长丝融合的风险。

通常，孔密度的范围是20-45孔每平方厘米喷丝头表面积，孔间距范围是1毫米至5毫米。

根据一种方案，喷丝头的孔密度范围是20-60孔每平方厘米喷丝头表面积，孔间距范围是1毫米至5毫米。

根据另一种方案，喷丝头的孔密度范围是20-45孔每平方厘米喷丝头表面积，孔间距范围是1.5毫米至2.2毫米。

一般而言，周线是多条同心布置的圆周。

根据一种方案，小孔沿十六条同心布置的圆周分布。

一般而言，熔融聚合物是熔融的聚酯。

通常，喷丝头是一种直径229毫米的喷丝头，其上分布有3900个孔。

根据另一种方案，喷丝头是一种直径229毫米的喷丝头，其上分布有4208个孔。

优选地，喷丝头用在聚酯短纤维(PSF)纺丝机上。

一般而言，喷丝头沿其周边分布有多个安装孔，以便将其安装。

优选地，沿径向彼此相对分布的至少两个安装孔是沉头孔。

通常，喷丝头沿其周缘还分布有钻孔。

附图说明

现解释相关的非限定性附图，其中：

图1a示出根据本申请一种方案的喷丝头的主视图，这是一种直径229毫米的喷丝头，其上分布有3900个孔；

图1b示出图1a中喷丝头沿剖切线X-X的剖面图；

图2a示出根据本发明的一种改进喷丝头的主视图，这是一种直径229毫米的喷丝头，其上分布有4208个孔；以及

图2b示出图2a中喷丝头沿剖切线X-X’的剖面图。

具体实施方式

现参阅附图描述本申请，附图并未限定本申请的范围和范畴。所做描述纯属举例和说明。

参阅以下描述中的非限定性方案，解释本文方案及其各种特征和优点。在本文方案中省略了对公知部件和加工工艺的描述，以免喧宾夺主。本文举例只图方便理解可以实施本文方案的方式，进而使本领域技术人员能够实施本文方案。由此可见，这些例子不应诠释为限定本文方案的范围。

本申请设想了一种改进的喷丝头，用于从中挤出塑料熔融聚合物以形成纤维。该改进的喷丝头上分布有更多孔，尤其是，孔的分布的方式使其能够在有限的面积内容纳更多孔，从而在提升纺丝生产率的同时，通过保持适当的孔间距，消除长丝融合的风险。

图1a示出根据本申请一种方案的喷丝头的主视图，其中喷丝头是一种直径229毫米的喷丝头，其上分布有3900个孔，而传统的喷丝头仅有大约3300个圆孔。图1b示出图1a中喷丝头沿剖切线X-X的剖面图。图1a示出的喷丝头具有一系列标号为(1)的小孔，沿十六个同心圆周分布，其中小孔根据其数目沿各自圆周分布。例如，第一个圆周最靠里边，其上有202个孔，第二个圆周有208个孔等等。这样的构形便于在具体的面积(即对应于直径229毫米喷丝头的面积)中容纳更多孔。而且，在喷丝头上分布孔的形貌适于形成超细和超微旦纤维。喷丝头还包括表明其上分布孔数的标记，旨在避免混淆。例如，图1a所示的喷丝头包括标记3900，旨在注明在喷丝头上分布有3900个小孔。这种标记能够通过蚀刻或任何其他工艺形成。

而且，还有十六个固定/安装用钻孔2，沿喷丝头的外侧周边分布，其也与其他十六个同心圆周同心。十六个固定用钻孔2中的两个固定孔是沉头孔，沿径向彼此相对布置。而且，还有两个钻孔3以及一个钻孔4和5，每个也都分布于喷丝头的周缘。

图2a示出根据本申请一种方案的喷丝头的主视图，其中喷丝头是一种直径229毫米的喷丝头，其上分布有4208个圆孔，而传统的喷丝头仅有大约3300个圆孔。图2a示出的喷丝头具有一系列标号为(11)的孔，沿十六个同心圆周分布，其中孔是根据其数目沿各自圆周分布。而且，还有16个固定/安装用钻孔12，沿喷丝头的外侧周边分布，其也与其他十六个同心圆周同心。十六个固定用钻孔12中的两个固定孔是沉头孔，沿径向彼此相对布置。而且，还有两个钻孔13以及一个钻孔14和15，每个也都分布于喷丝头的周缘。

图2b示出图2a中喷丝头沿剖切线X-X’的剖面图。图2a示出的喷丝头具有一系列标号为(11)的孔，沿十六个同心圆分布，其中孔是根据其数目沿各自圆周分布。例如，第一个圆周最靠里边，其上有218个小孔，第二个圆周有224个小孔等等。这样的构形便于在特定的面积(即对应于直径229毫米喷丝头的面积)中容纳更多孔。而且，在喷丝头上分布孔的形貌适于形成超细和超微旦纤维。图2a所示的喷丝头包括标记4208，旨在注明在喷丝头上分布有4208个孔。这种标记能够通过蚀刻或任何其他工艺形成。

根据本方案的图2a和图2b中所示喷丝头的其余特征完全类似于图1a和图1b中所示喷丝头的特征。

本申请设想了一种喷丝头，其上层层分布多个孔，以增加孔密度，并因此在提升纺丝生产率的同时，仍然保持产品品质和纤维制造过程中的工艺性能。通过保持适当的孔间距，层层分布于喷丝头上的孔消除了纺丝过程中长丝融合的任何风险。

本申请的喷丝头尤其适用于聚酯短纤维(PSF)纺丝机，但能够设想用于其他类型的纺丝机。

根据本申请的喷丝头具有相同于传统喷丝头的面积，然而，孔层层分布(如图1a、图1b、图2a和图2b所示以及上述)，以增加喷丝头中的孔密度。而且，孔间距按这种方式进行调整，使纺丝时长丝融合得以避免。而且，在本申请的喷丝头上分布小孔的形貌适于形成超细和超微旦纤维。

经过测试，确定了根据本申请的喷丝头的效率。根据本申请的喷丝头是在商用纺丝机上进行测试。可以看出，根据本申请的喷丝头展现出较高的生产能力和正常性能。纺丝的缺陷测试发现，其与现有的相应细旦纤维产品相当。采用根据本申请的喷丝头，纺丝生产率增加至少10％。纺丝是在商用拉丝机上加工，观察到的机器性能正常。纤维产品经测试发现无缺陷。

然而，以上优选方案并未限制本申请的范围和范畴。所做描述纯属举例和说明。

参阅以下描述中的非限制性方案，解释本文方案和各种特征及其优点。在本文方案中省略了对公知部件和加工工艺的描述，以免喧宾夺主。本文举例意图只是方便理解可以实施本文方案的方式，进而使本领域技术人员能够实施本文方案。由此可见，这些例子不应诠释为限定本文方案的范围。

以上对具体方案的描述充分揭示了本文方案的一般性质，使其他人能够应用现有知识，在不脱离一般概念条件下，轻松修改和/或调整此类具体方案以适合各种应用，因此，此类调整和修改应当并试图在等同所公开方案的意思和范围内进行理解。应当理解，本文所用措辞或术语是用于描述而非限定目的。因此，尽管本文方案以术语“优选方案”进行描述，本领域技术人员将会认同，在本文所述方案的精神和范围内，本文方案能够修改并实施。

技术先进性及经济意义

根据本申请的方法，其所具有的技术先进性包括但不限于实现：

·喷丝头提升纺丝生产率；

·喷丝头具有层层分布的小孔，旨在增加其上分布的孔数目；

·喷丝头上的孔密度增加；

·喷丝头提升纤维制造过程中的工艺性能；

·喷丝头消除纺丝时长丝融合的风险；以及

·喷丝头用于熔融纺丝工艺，以制造超细和超微旦纤维。

在本说明书全文，应理解“包括”或“含有”一词的含义是包括所陈述的单个元素、整体或步骤，也可以是包括多个元素、整体或步骤，但并不排除任何其他单个元素、整体或步骤，也不排除其他多个元素、整体或步骤。

使用措辞“至少”或“至少一个”表示使用一个或多个元素、配料或数量，此用法可能出现在本发明的方案中，旨在达成一个或多个理想目的或结果。

本说明书中关于文件、活动、材料、设备、文献等的任何讨论，其唯一目的是为本申请提供一种背景。其不应当作承认任何或所有此类事项形成了现有技术基础的部分，或因其在本专利申请优先日之前已经存在而成为本发明相关领域的一般常识。

所提及各种物理参数、尺寸或数量的数值仅仅是近似值，设想任何一个数值，如果大于/小于分配给此类参数、尺寸或数量的数值，则必须在本公开发明的范围内，除非在具体说明书中有相反的陈述。

尽管本文着重强调本发明的具体特征，仍认可各种修改，认可在不脱离本发明原理的条件下，能够对优选方案进行多种更改。对本领域的技术人员而言，显然可以根据本文的公开说明，对本发明的特征或优选方案进行这样和那样的修改，为此，应当清楚地理解，以上所述事项仅可解释为对本发明的说明，而非一种限定。

Claims (14)

1.一种喷丝头，用于从中挤出塑料聚合物以形成纤维，所述喷丝头包括沿多条周线分布的多个孔，适于通过提升孔密度提升纺丝生产率，与此同时，通过保持适当的孔间距，消除长丝融合的风险。

2.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述孔密度的范围是20-45孔每平方厘米所述喷丝头表面积，所述孔间距范围是1毫米至5毫米。

3.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述孔密度的范围是20-60孔每平方厘米所述喷丝头表面积，所述孔间距范围是1毫米至5毫米。

4.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述孔密度的范围是20-45孔每平方厘米所述喷丝头表面积，所述孔间距范围是1.5毫米至2.2毫米。

5.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述周线是多条同心布置的圆周。

6.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述孔沿十六条同心圆周分布。

7.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述聚合物是聚酯。

8.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述喷丝头是直径229毫米的喷丝头，其上分布有3900个孔。

9.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述喷丝头是直径229毫米的喷丝头，其上分布有4208个孔。

10.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述孔设置在所述喷丝头形貌上，便于形成超细和超微旦纤维。

11.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述喷丝头适用于聚酯短纤维(PSF)纺丝机。

12.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述喷丝头包括沿其外侧周边分布的多个安装孔，以便将其安装。

13.根据权利要求10所述的喷丝头，其中所述安装孔中的至少两个是沉头孔，沿径向彼此相对布置。

14.根据权利要求1所述的喷丝头，其中所述喷丝头还包括分布于所述喷丝头周缘上的钻孔。