CN110079873B - 一种适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置 - Google Patents

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Abstract

一种适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置，包括喷丝板本体，喷丝板本体的进料侧均布有导孔，喷丝板本体的出料侧均布有喷丝孔，导孔的下端与喷丝孔的上端连通。导孔在喷丝板本体的进料侧呈同心圆状排列，每两圈或一圈导孔为一组，同组中的导孔的直径相同；从喷丝板本体外圈至喷丝板本体中心，各组导孔中的导孔直径依次增大；喷丝孔在喷丝板本体的出料侧亦呈同心圆状排列，每两圈或一圈喷丝孔为一组，同组中的喷丝孔直径相同；从喷丝板本体外圈至喷丝板本体中心，各组喷丝孔中的喷丝孔直径依次增大。本发明能有效解决大面积喷丝板板面温度梯度大而造成的粘温敏感材料纺丝时易出现纤维直径不一致、直径CV值大等问题，可有效提高纤维品质。

Description

一种适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置
技术领域
本发明属于纤维制备领域，具体涉及一种适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置。
背景技术
熔融纺丝又称为熔体纺丝，简称熔纺，是将聚合物加热熔融后通过喷丝板中的喷丝孔挤出，在空气或其它气氛中冷却固化形成纤维的一种纺丝方法。
熔体经过计量泵送往喷丝头组件，喷丝头组件由过滤网、分配板和喷丝板等组成。熔体通过喷丝板上的小孔形成熔体细流。现有喷丝板面上的小孔按一定规律排布，其孔径常为0.2-0.5毫米。但喷丝板上的所有小孔直径都是一样大。对于一般粘温敏感性不高的聚合物来说，这是没问题的。但对于粘温敏感性较高的陶瓷先驱体聚合物（如沥青、聚碳硅烷等），由于加热介媒或电加热圈在喷丝板的外周，热通常是由喷丝板的外圈向中心传递的。所以，一般情况下，喷丝板中心的温度低，而外圈的温度偏高。在纺聚碳硅烷等这类陶瓷先驱体纤维时，由于纤维较脆，固化长度短，通常还不能有侧吹风，而是靠丝条在空气中（或其它气氛中）自然冷却固化。由于聚碳硅烷等这类粘温敏感型材料，其粘度对温度变化十分敏感。温度高则粘度低，相反则粘度高。于是，喷丝板中心的聚合物的粘度就会偏高，其流速就会慢，而外侧小孔中的流体粘度就会相对较小，流速就会变快。这就会导致一束纤维中，偏外侧纤维的直径较大，靠中心的纤维直径较小。这对于孔数较多、喷丝板直径较大时，纺制的大丝束纤维中，由这种原因导致的纤维直径分散就更明显。有时，甚至造成纤维断头。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能有效解决大面积喷丝板板面温度梯度大而造成的粘温敏感材料纺丝时易出现纤维直径不一致问题的适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置，包括喷丝板本体，喷丝板本体的截面为圆形，喷丝板本体的进料侧均布有导孔，喷丝板本体的出料侧均布有喷丝孔，导孔的下端与喷丝孔的上端连通，导孔与喷丝孔一一对应，连通的导孔与喷丝孔的整体贯穿喷丝板本体。
进一步，所述导孔在喷丝板本体的进料侧呈同心圆状排列，每两圈导孔或每一圈导孔为一组，同一组中的所有导孔的直径相同；从喷丝板本体外圈至喷丝板本体中心，各组导孔中的导孔直径依次增大；任意相邻两组导孔中，靠内的一组导孔的导孔直径比靠外的一组导孔的导孔的直径大5-20%；
喷丝孔在喷丝板本体的出料侧亦呈同心圆状排列，每两圈喷丝孔或每一圈喷丝孔为一组，同一组中的所有喷丝孔直径相同；从喷丝板本体外圈至喷丝板本体中心，各组喷丝孔中的喷丝孔直径依次增大；任意相邻两组喷丝孔中，靠内的一组喷丝的喷丝直径比靠外的一组喷丝的喷丝的直径大5-20%。
若每两圈导孔为一组时，则每两圈喷丝孔亦为一组；若每一圈导孔为一组时，则每一圈喷丝孔亦为一组。
任意相邻两圈导孔的边缘间距宜大于3mm。
以上增大幅度依照纺丝聚合物的粘温特性不同而不同。纺丝聚合物的粘度对温度依赖性越强，喷丝孔直径和导孔直径增大的幅度就越大，反之则越小。例如，聚合物A，在某个温度点附近，温度增加1℃时，粘度降低0.1pa.s，聚合物B，在某个温度点附近，温度增加1℃时，粘度降低0.3pa.s，那么，对于聚合物B纺丝时，采用的喷丝孔直径和导孔直径增大的幅度就要更大一些。
进一步，所述导孔的直径宜为2-3mm，导孔长度宜为喷丝板本体总厚度的60-80%，喷丝孔的长径比宜为3︰1～5︰1。
进一步，喷丝板本体的直径φ80-φ800mm，喷丝孔孔数为100-10000个。
进一步，所述高粘温敏感的聚合物包括：聚碳硅烷、含铝聚碳硅烷、含铍聚碳硅烷、中间相沥青、各项同性沥青、聚硼硅烷、聚硼硅碳烷或M-C-Si-B（M=Hf, Zr）多元超高温陶瓷先驱体聚合物等。
进一步，所述导孔的截面形状与喷丝孔的截面形状相同；导孔的截面为圆形时，喷丝孔的截面亦为圆形；导孔的截面为异形时，喷丝孔的截面也为相同的异形，异形包括三叶形、C形、多叶形、十字形或条形，多叶形是指叶片数量在四片以上的形状。如：导孔的截面为三叶形时，喷丝孔的截面也为三叶形。导孔的截面为C型时，喷丝孔的截面也为C型。导孔的截面为十字形时，喷丝孔的截面也为十字形。导孔的截面为条形时，喷丝孔的截面也为条形。
当导孔的截面为异形时，文中所述导孔的直径是导孔的当量直径。当喷丝孔的截面为异形时，文中所述喷丝孔的直径是喷丝孔的当量直径。
使用本发明。能够有效避免由于喷丝板内外温度不一致导致的大丝束纤维中纤维直径分散较大，甚至造成纤维断头等问题的出现。本发明之喷丝板中，呈同心圆排布的喷丝孔做成大小不一，靠外的喷丝孔直径小，靠内的喷丝孔直径大，即使在喷丝板外圈温度高、粘度小，内圈温度低、粘度大的情况下，每个喷丝孔的挤出量也保持一致，有效解决了大面积喷丝板板面温度梯度大而造成的粘温敏感材料纺丝时易出现纤维直径不一致、直径CV值大等问题，可有效提高纤维品质。
附图说明
图1为本发明喷丝板装置的结构示意图；
图2为本发明喷丝板装置的断面图。
图中：1——喷丝板本体；2——导孔；3——喷丝孔。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
如图1、图2所示，本实施例之适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置，包括喷丝板本体1，喷丝板本体1的截面为圆形，喷丝板本体1的直径为250mm，所述喷丝板本体1的进料侧均布导孔2，喷丝板本体1的出料侧均布有喷丝孔3，导孔2的下端与喷丝孔3的上端连通，喷丝孔3的总数为1000孔。导孔的截面为圆形，喷丝孔的截面亦为圆形。喷丝孔3的圈数为20圈，每两圈喷丝孔3为一组，最外两圈喷丝孔3的直径d1为0.25mm，最内两圈喷丝孔3的直径为0.3mm，从喷丝板本体1外圈至喷丝板本体1中心，各组喷丝孔3中的喷丝孔直径依次增大。与喷丝孔3一一对应的导孔2的圈数亦为20圈，每两圈导孔2为一组（如图2中，示出了两组导孔A、B），最外两圈导孔2的直径d2为2.0mm，最内两圈导孔2的直径为2.5mm，从喷丝板本体1外圈至喷丝板本体1中心，各组导孔2中的导孔直径依次增大。任意相邻两圈导孔的边缘间距大于3mm。
本实施例中，导孔长度s2为喷丝板本体总厚度的70%，最外两圈喷丝孔的长径比（最外两圈喷丝孔的长度为s1、直径为d1，长径比为s1/ d1）为5︰1，最内两圈喷丝孔的长径比为3︰1。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于：
导孔的截面为异形，具体为三叶形。喷丝孔的截面亦为异形，具体为三叶形。最外两圈喷丝孔3的当量直径为0.36mm，最内两圈喷丝孔的当量直径为0.4mm。当导孔的截面为其它异形时，喷丝孔的截面为相同的异形。
其余同实施例1。
实施例3：
本实施例与实施例1的不同之处在于：
每一圈导孔为一组，同一组中的所有导孔的直径相同；每一圈喷丝孔为一组，同一组中的所有喷丝孔直径相同。
其余同实施例1。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段，还包括由以上技术特征等同替换所组成的技术方案。本发明的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (5)

1.一种适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置，其特征是，包括喷丝板本体，喷丝板本体的截面为圆形，喷丝板本体的进料侧均布有导孔，喷丝板本体的出料侧均布有喷丝孔，导孔的下端与喷丝孔的上端连通，导孔与喷丝孔一一对应，连通的导孔与喷丝孔的整体贯穿喷丝板本体；
所述导孔在喷丝板本体的进料侧呈同心圆状排列，每两圈导孔或每一圈导孔为一组，同一组中的所有导孔的直径相同；从喷丝板本体外圈至喷丝板本体中心，各组导孔中的导孔直径依次增大；任意相邻两组导孔中，靠内的一组导孔的导孔直径比靠外的一组导孔的导孔直径大5-20%；
喷丝孔在喷丝板本体的出料侧亦呈同心圆状排列，每两圈喷丝孔或每一圈喷丝孔为一组，同一组中的所有喷丝孔直径相同；从喷丝板本体外圈至喷丝板本体中心，各组喷丝孔中的喷丝孔直径依次增大；任意相邻两组喷丝孔中，靠内的一组喷丝的喷丝直径比靠外的一组喷丝的喷丝直径大5-20%；
若每两圈导孔为一组时，则每两圈喷丝孔亦为一组；若每一圈导孔为一组时，则每一圈喷丝孔亦为一组。
2.根据权利要求1所述的适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置，其特征是，所述导孔的直径为2-3mm，导孔长度为喷丝板本体总厚度的60-80%，喷丝孔的长径比为3︰1～5︰1。
3.根据权利要求1或2所述的适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置，其特征是，喷丝板本体的直径φ80-φ800mm，喷丝孔孔数为100-10000个。
4.根据权利要求1或2所述的适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置，其特征是，所述高粘温敏感的聚合物包括：聚碳硅烷、含铝聚碳硅烷、含铍聚碳硅烷、中间相沥青、各项同性沥青、聚硼硅烷、聚硼硅碳烷或M-C-Si-B多元超高温陶瓷先驱体聚合物，M=Hf或Zr。
5.根据权利要求1或2所述的适合于高粘温敏感的聚合物纺丝的喷丝板装置，其特征是，所述导孔的截面形状与喷丝孔的截面形状相同；导孔的截面为圆形时，喷丝孔的截面亦为圆形；导孔的截面为异形时，喷丝孔的截面也为相同的异形，异形包括三叶形、C形、多叶形、十字形或条形，多叶形是指叶片数量在四片以上的形状。
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