CN108411496A - 一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，包括料斗，料斗的出口与加热螺杆连通，加热螺杆的出口与定量分配装置连通，定量分配装置与模头连通，模头上连接快换接头，快换接头通过连接管连接空气加热器，空气加热器与风机连通；模头包括上模，上模内设有圆柱扰流装置，上模的正下方设有下模，下模与上模之间通过紧定装置连接。本发明加入圆柱扰流带来的压差阻力后，聚合物熔体的直径更加持续降低，更好的满足了熔喷工艺的需求，工作效率高、节能、实用性好，值得推广。

Description

一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置
技术领域
本发明属于非织造设备技术领域，具体涉及一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置。
背景技术
目前能够制备非织造超细纤维的技术称为“熔喷”，现有超细纤维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中加入，然后经过高温螺杆的挤压与加热作用，颗粒切片融化为聚合物熔体。聚合物熔体经过计量泵的定量输出作用从喷丝孔挤出，挤出的聚合物熔体经过风机产生的高温高速的气流吹喷而拉细成超细纤维，该超细纤维制备装置如图2所示。熔喷纤维细度1-10微米，是以无纺布的形式存在的，熔喷超细纤维非法制造布的用途有：空调过滤器，口罩、净化器滤芯等。传统熔喷过程中两股气流是对称的，气流合速度是垂直向下的，没有横向的速度分量，在熔喷过程中，聚合物熔体从喷丝孔挤出后垂直下落，即聚合物熔体受到气流摩擦阻力的牵伸作用，且几乎没有压差阻力的作用。但是对气流摩擦阻力与压差阻力的作用做了对比的受力分析后发现，同等条件下，压差阻力对纤维的拉伸作用非常显著，其对纤维的的作用力比摩擦阻力大许多倍，而传统的熔喷工艺中，并没有有效利用气流的压差阻力对聚合物熔体的牵伸作用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，以便解决现有技术中的不足。
本发明的技术方案是：一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，包括料斗，所述料斗的出口与加热螺杆连通，所述加热螺杆的出口与定量分配装置连通，所述定量分配装置与模头连通，所述模头上连接快换接头，所述快换接头通过连接管连接空气加热器，所述空气加热器与风机连通；
所述模头包括上模，所述上模内设有圆柱扰流装置，所述上模的正下方设置有下模，所述下模与上模之间通过紧定装置连接。
优选的，所述上模包括第一圆柱体，所述第一圆柱体的下表面设置有第一圆柱凸台，所述第一圆柱凸台的下表面设置有第二圆柱凸台，所述第一圆柱体的上表面设置有第三圆柱凸台，所述第一圆柱体、第一圆柱凸台和第二圆柱凸台同轴，所述第三圆柱凸台的中间开设有贯穿整个上模、方便融化的聚合物通过的流通通道，所述流通通道包括上段圆柱通道和下段圆柱通道，所述上段圆柱通道和下段圆柱通道之间设置有直径逐渐缩小的圆锥过渡段。
优选的，所述下模包括第二圆柱体，所述第二圆柱体与第一圆柱体的直径相同，所述第二圆柱体的上表面开设有容纳凹槽，所述容纳凹槽包括从上至下依次排列的第一圆柱凹槽和第二圆柱凹槽，所述第一圆柱凹槽、第二圆柱凹槽和第二圆柱体同轴，所述第一圆柱凹槽的侧壁上开设有方便加热气体通过的通道，所述通道的出口连接快换接头。
优选的，所述定量分配装置是定量泵。
优选的，所述紧定装置是螺钉或者螺栓。
优选的，所述圆柱扰流装置包括设置在第二圆柱凸台的下端面且与第二圆柱凸台固定连接的球体，所述球体被下段圆柱通道贯穿。
优选的，所述圆柱扰流装置包括设置在第二圆柱凸台的下端面且与第二圆柱凸台固定连接的圆柱体，所述圆柱体的中心轴线与第二圆柱凸台的中心轴线垂直，所述圆柱体被下段圆柱通道贯穿。
与现有技术相比，本发明提供的一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，其有益效果是：
1、本发明的加入圆柱扰流的压差阻力后，聚合物熔体的直径持续降低，更好的满足了熔喷工艺的需求。
2、本发明的气流场具有湍流特征，利用气流湍流的运动特征，将压差阻力施加给聚合物熔体，使得纤维产生较为明显的左右鞭动效应，使得聚合物熔体具有更高的牵伸效率。
3、本发明在同等入口速度条件下，牵伸效率高。
4、本发明在同等牵伸效率条件下，需要的入口气流速度小，节能，实用性好，值得推广。
附图说明
图1为本发明的模头的结构示意图；
图2为本发明的熔喷设备的结构示意图；
图3为本发明的上模的剖视图；
图4为本发明的上模的俯视图；
图5为本发明的上模的仰视图；
图6为本发明的下模的剖视图；
图7为本发明的下模的仰视图；
图8为本发明的下模的俯视图；
图9为本发明经力学模拟得到的纤维直径的变化。
具体实施方式
本发明提供了一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，下面结合附图的结构示意图，对本发明进行说明。
如图1至图2所示，本发明提供的一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，包括料斗，所述料斗的出口与加热螺杆连通，所述加热螺杆的出口与定量分配装置连通，所述定量分配装置与模头连通，所述模头上连接快换接头，所述快换接头通过连接管连接空气加热器，所述空气加热器与风机连通；
所述模头包括上模1，所述上模1内设有圆柱扰流装置，所述上模1的正下方设置有下模2，所述下模2与上模1之间通过紧定装置连接。
进一步的，如图3到图5所示，所述上模1包括第一圆柱体13，所述第一圆柱体13的下表面设置有第一圆柱凸台14，所述第一圆柱凸台14的下表面设置有第二圆柱凸台17，所述第一圆柱体13的上表面设置有第三圆柱凸台11，所述第一圆柱体13、第一圆柱凸台14和第二圆柱凸台17同轴，所述第三圆柱凸台11的中间开设有贯穿整个上模1、方便融化的聚合物通过的流通通道，所述流通通道包括上段圆柱通道12和下段圆柱通道16，所述上段圆柱通道12和下段圆柱通道16之间设置有直径逐渐缩小的圆锥过渡段。
进一步的，如图6到图8所示，所述下模2包括第二圆柱体21，所述第二圆柱体21与第一圆柱体13的直径相同，所述第二圆柱体21的上表面开设有容纳凹槽，所述容纳凹槽包括从上至下依次排列的第一圆柱凹槽22和第二圆柱凹槽24，所述第一圆柱凹槽22、第二圆柱凹槽24和第二圆柱体21同轴，所述第一圆柱凹槽22的侧壁上开设有方便加热气体通过的通道23，所述通道23的出口连接快换接头。
进一步的，所述定量分配装置是定量泵。
进一步的，所述紧定装置是螺钉或者螺栓。
进一步的，所述圆柱扰流装置包括设置在第二圆柱凸台17的下端面且与第二圆柱凸台17固定连接的球体15，所述球体15被下段圆柱通道16贯穿。
进一步的，所述圆柱扰流装置包括设置在第二圆柱凸台17的下端面且与第二圆柱凸台17固定连接的圆柱体，所述圆柱体的中心轴线与第二圆柱凸台17的中心轴线垂直，所述圆柱体被下段圆柱通道16贯穿。
其中，力学模拟结果分析见图9所示，图中“无扰动”指的是模拟了聚合物熔体只受摩擦阻力作用得到的纤维直径变化，即传统熔喷牵伸方式。“有扰动”指的是在拉伸过程中，加入了圆柱扰流的压差阻力的作用，图9的数值结果验证了在熔喷过程中，若没有压差阻力的作用，得到的纤维直径会有一个重新增大的过程，这对于熔喷产品是不利的，但是加入圆柱扰流的压差阻力后，聚合物熔体的直径持续降低，这正是熔喷工艺所需要的。
在本发明中，圆柱扰流装置使得气流向下喷射之后遵循圆柱扰流运动方式，气流是湍流，而湍流更能得到更细的熔喷纤维，极大的满足了熔喷工艺需要，提高了熔喷的工艺效率。
本发明的一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，与现有技术相比，加入圆柱扰流的压差阻力后，聚合物熔体的直径持续降低，更好的满足了熔喷工艺的需求，且气流场具有湍流特征，利用气流湍流的运动特征，将压差阻力施加给聚合物熔体，使得纤维产生较为明显的左右鞭动效应，使得聚合物熔体具有更高的牵伸效率，本发明在同等入口速度条件下，牵伸效率高，在同等牵伸效率条件下，需要的入口气流速度小，节能，实用性好，值得推广。
以上公开的仅为本发明的较佳的具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，其特征在于，包括料斗，所述料斗的出口与加热螺杆连通，所述加热螺杆的出口与定量分配装置连通，所述定量分配装置与模头连通，所述模头上连接快换接头，所述快换接头通过连接管连接空气加热器，所述空气加热器与风机连通；
所述模头包括上模(1)，所述上模(1)内设有圆柱扰流装置，所述上模(1)的正下方设置有下模(2)，所述下模(2)与上模(1)之间通过紧定装置连接。
2.如权利要求1所述的一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，其特征在于，所述上模(1)包括第一圆柱体(13)，所述第一圆柱体(13)的下表面设置有第一圆柱凸台(14)，所述第一圆柱凸台(14)的下表面设置有第二圆柱凸台(17)，所述第一圆柱体(13)的上表面设置有第三圆柱凸台(11)，所述第一圆柱体(13)、第一圆柱凸台(14)和第二圆柱凸台(17)同轴，所述第三圆柱凸台(11)的中间开设有贯穿整个上模(1)、方便融化的聚合物通过的流通通道，所述流通通道包括上段圆柱通道(12)和下段圆柱通道(16)，所述上段圆柱通道(12)和下段圆柱通道(16)之间设置有直径逐渐缩小的圆锥过渡段。
3.如权利要求1所述的一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，其特征在于，所述下模(2)包括第二圆柱体(21)，所述第二圆柱体(21)与第一圆柱体(13)的直径相同，所述第二圆柱体(21)的上表面开设有容纳凹槽，所述容纳凹槽包括从上至下依次排列的第一圆柱凹槽(22)和第二圆柱凹槽(24)，所述第一圆柱凹槽(22)、第二圆柱凹槽(24)和第二圆柱体(21)同轴，所述第一圆柱凹槽(22)的侧壁上开设有方便加热气体通过的通道(23)，所述通道(23)的出口连接快换接头。
4.如权利要求1所述的一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，其特征在于，所述定量分配装置是定量泵。
5.如权利要求1所述的一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，其特征在于，所述紧定装置是螺钉或者螺栓。
6.如权利要求2所述的一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，其特征在于，所述圆柱扰流装置包括设置在第二圆柱凸台(17)的下端面且与第二圆柱凸台(17)固定连接的球体(15)，所述球体(15)被下段圆柱通道(16)贯穿。
7.如权利要求2所述的一种利用湍流制备超细纤维非织造布的装置，其特征在于，所述圆柱扰流装置包括设置在第二圆柱凸台(17)的下端面且与第二圆柱凸台(17)固定连接的圆柱体，所述圆柱体的中心轴线与第二圆柱凸台(17)的中心轴线垂直，所述圆柱体被下段圆柱通道(16)贯穿。
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