CN112680804A - 一种制备聚苯硫醚粘结纤维的喷丝板、设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备聚苯硫醚粘结纤维的喷丝板，包括喷丝板本体，喷丝板本体上设有若干个喷丝孔，喷丝孔均匀分布于喷丝板本体，喷丝孔为由一点向至少三个方向放射延申形成的孔。一种制备聚苯硫醚粘结纤维的设备，包括纺丝箱和侧吹风装置，纺丝箱内设有喷丝板，侧吹风装置里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网。一种制备聚苯硫醚粘结纤维的方法，包括如下步骤，切片混合‑输送‑预结晶‑干燥‑螺杆挤出‑预过滤‑熔融纺丝‑侧吹风‑水浴‑风干‑切断。在纺丝时采用高温侧吹风让PPS熔体在细化时还处于熔融状态，分子链的松弛时间较短，减少PPS大分子的取向度，从而减少了PPS粘结纤维在使用过程时的热收缩率。

Description

一种制备聚苯硫醚粘结纤维的喷丝板、设备及方法

技术领域

本发明涉及纤维生产领域，特别是涉及一种制备聚苯硫醚粘结纤维的喷丝板、设备及方法。

背景技术

聚苯硫醚(polyphenylene sulfide)简称PPS，是一种新型的高性能热塑性树脂。它是以苯环在对位上连接硫原子而形成大分子主链的线性、结晶聚合物，熔点285℃，分解温度﹥400℃，长期使用温度可达160℃，阻燃性可达到UL94-0级，具有耐高温、耐酸碱、耐腐蚀、阻燃性能好等特点。

粘结纤维是指在较低温度下和一定压力下产生软化或熔化现象，将需要粘结的成份粘在一起的特殊纤维。常见的粘结纤维一般是低熔点纤维，如采用共聚酯、共聚聚酰胺等原料生产的纤维。

目前，国内外暂时没有聚苯硫醚粘结纤维生产的相关报道。这是由于PPS熔点高，结晶速度快,在常规的纺丝工艺条件难以得到低结晶度的PPS纤维。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种制备聚苯硫醚粘结纤维的喷丝板，其能够用于制备聚苯硫醚粘结纤维的设备，是其中的关键部件。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种制备聚苯硫醚粘结纤维的设备，其能够用于制备聚苯硫醚粘结纤维。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之三是：提供一种制备聚苯硫醚粘结纤维的方法，其能够克服聚苯硫醚熔点高，结晶速度快的缺点，得到低结晶度的聚苯硫醚粘结纤维。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种制备聚苯硫醚粘结纤维的喷丝板，包括喷丝板本体，喷丝板本体上设有若干个喷丝孔，喷丝孔均匀分布于喷丝板本体，喷丝孔为由一点向至少三个方向放射延申形成的孔。

进一步，喷丝孔为由一点向三个方向放射延申形成的孔。

进一步，任意两个相邻方向的夹角为120°。

一种制备聚苯硫醚粘结纤维的设备，包括纺丝箱和侧吹风装置，纺丝箱内设有喷丝板，侧吹风装置里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网。

进一步，包括依次连接的料仓、结晶器、干燥塔、螺杆挤出机、预过滤器、纺丝箱、侧吹风装置、水浴装置、风干机和切断机。

一种制备聚苯硫醚粘结纤维的方法，包括如下步骤，切片混合----输送----预结晶----干燥----螺杆挤出----预过滤----熔融纺丝---侧吹风----水浴----风干----切断。

进一步，具体步骤如下，将融熔指数为20～150g/10min的纤维级聚苯硫醚切片输送到料仓；在料仓的切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器里；切片在预结晶器里被加热，结晶度升高、含水率降低；结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔里，切片从干燥塔的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔底部通入的已经除湿的热空气相遇，切片里的水分被热空气带走，在干燥塔里停留足够长时间后，切片的含水率达到了50ppm以下的纺丝要求，干燥温度105-135℃；含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到螺杆挤出机里，螺杆挤出机分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在205-320℃之间，切片在螺杆挤出机剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀，到了螺杆的末端，切片熔融完全；熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器所过滤；过滤后的熔体被输送到纺丝箱体内，纺丝箱体内配备一定数量的计量泵，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件上，纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中；从小孔挤出的丝束细流在较高温度的侧吹风的作用下，保持着熔融态，在牵伸力的作用下细化，侧吹风的温度由电加热器控制，对风的温度进行精确控制；细化后的丝束细流进入水浴装置内，经过转向罗拉的作用由垂直运动变为水平运动，在水浴装置内不断冷却固化，水浴装置里的水的温度为15～25℃，固化后的纤维经过一个常温的吹风装置去除纤维表面的水分,然后被切断机切断为超短纤维。

进一步，预结晶温度在120-180℃。

进一步，侧吹风温度控制260～315℃之间，其侧吹风风速控制在0.25～0.50m/s，侧吹风窗里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网，可以保证侧吹风在高风速下依然保持良好的层流状态。

进一步，熔体过滤器和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，以保证精确控温，过滤器和箱体温度控制在280-320℃之间。

总的说来，本发明具有如下优点：

1、在纺丝时采用高温侧吹风让PPS熔体在细化时还处于熔融状态，分子链的松弛时间较短，减少PPS大分子的取向度，从而减少了PPS粘结纤维在使用过程时的热收缩率。

2、采用了水浴急冷的方式对细化后的纤维进行了迅速冷却，使得PPS粘结纤维不能有效结晶，从而实现纤维在较低温度下即可以软化粘合，达到了粘结纤维所需要的性能。同时该纤维热收缩率少，使用效果好。

3、采用了由一点向至少三个方向放射延申形成的喷丝孔，有效地增加了纤维的比表面积，增加了其冷却速率，从而降低了纤维的结晶度。

附图说明

图1为本发明一种制备聚苯硫醚粘结纤维的设备的结构示意图。

图2为喷丝孔的截面结构示意图。

其中图1、图2中包括有：

1——料仓、2——预结晶器、3——干燥塔、4——螺杆挤出机、5——预过滤器、6——计量泵、7——纺丝箱、8——喷丝板、9——侧吹风窗、10——水浴装置、11——风干机、12——切断机。

具体实施方式

下面来对本发明做进一步详细的说明。

如图1、图2所示，一种制备聚苯硫醚粘结纤维的喷丝板8，包括喷丝板8本体，喷丝板8本体上设有若干个喷丝孔，喷丝孔均匀分布于喷丝板8本体，喷丝孔为由一点向三个方向放射延申形成的孔。任意两个相邻方向的夹角为120°。

一种制备聚苯硫醚粘结纤维的设备，包括纺丝箱7和侧吹风装置，纺丝箱7内设有喷丝板8，侧吹风装置里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网。包括依次连接的料仓1、结晶器、干燥塔3、螺杆挤出机4、预过滤器5、纺丝箱7、侧吹风装置、水浴装置10、风干机11和切断机12。

一种制备聚苯硫醚粘结纤维的方法，包括如下步骤，切片混合----输送----预结晶----干燥----螺杆挤出----预过滤----熔融纺丝---侧吹风----水浴----风干----切断。

将融熔指数为20～150g/10min的纤维级聚苯硫醚(PPS)切片输送到料仓1。

在料仓1的切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器2里。在预结晶器2里，切片在热风的吹送下呈沸腾的状态，切片与切片之间相互碰撞，防止粘结。切片在预结晶器2里被加热，结晶度升高、含水率降低，预结晶温度在120-180℃。

结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔3里。本方案采用的是填充式干燥塔3，切片从干燥塔3的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔3底部通入的已经除湿的热空气相遇，切片里的水分被热空气带走，在干燥塔3里停留足够长时间后，切片的含水率达到了50ppm以下的纺丝要求，干燥温度105-135℃。

含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机4上方的干切片料斗，在重力的作用落到螺杆挤出机4里。螺杆挤出机4分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在205-310℃之间，螺杆挤出机4的下料口处设有冷却循环水，以防止切片在下料口处环结。切片在螺杆挤出机4剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀。到了螺杆的末端，切片熔融完全，熔体压力被压力传感器测定，通过压力的反馈去控制螺杆的转速从而保证熔体压力的稳定。

熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器所过滤，过滤器可有效除去熔体中的无机杂质与及凝胶粒子，以减少杂质对纺丝过程造成的不良影响。过滤器为可切换式，当过滤压差较大时，就将旧滤芯切换成新滤芯，以保证过滤效果的稳定性。

过滤后的熔体被输送到纺丝箱7体内，纺丝箱7体内配备一定数量的计量泵6，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵6里。计量泵6为精密的齿轮泵，通过计量泵6的转动，精确体积的熔体被计量泵6输送到每个纺丝组件上。纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板8的每个小孔里，熔体被喷丝板8均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板8的小孔里挤出，暴露在空气中。喷丝板8的孔型为三叶型，有效地增加纤维的冷却面积，降低其结晶的可能，具体如图所示。熔体过滤器和纺丝箱7体由联苯蒸汽加热，以保证精确控温。过滤器和箱体温度控制在260-290℃之间。

从小孔挤出的丝束细流在较高温度的侧吹风的作用下，保持着熔融态，在牵伸力的作用下细化。侧吹风的温度由电加热器控制，对风的温度进行精确控制，侧吹风温度控制260～315℃之间。其侧吹风风速控制在0.25～0.50m/s。侧吹风窗9里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网，可以保证侧吹风在高风速下依然保持良好的层流状态。

细化后的丝束细流进入水浴装置10内，经过转向罗拉的作用由垂直运动变为水平运动，在水浴装置10内不断冷却固化，水浴装置10里的水的温度为15～25℃，通过水循环冷却装置保持水的温度。

固化后的纤维经过一个常温的吹风装置去除纤维表面的水分,然后被切断机12切断为3--8mm的超短纤维。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制备聚苯硫醚粘结纤维的喷丝板，其特征在于：包括喷丝板本体，喷丝板本体上设有若干个喷丝孔，喷丝孔均匀分布于喷丝板本体，喷丝孔为由一点向至少三个方向放射延申形成的孔。

2.按照权利要求1所述的一种制备聚苯硫醚粘结纤维的喷丝板，其特征在于：喷丝孔为由一点向三个方向放射延申形成的孔。

3.按照权利要求2所述的一种制备聚苯硫醚粘结纤维的喷丝板，其特征在于：任意两个相邻方向的夹角为120°。

4.一种制备聚苯硫醚粘结纤维的设备，其特征在于：包括纺丝箱和侧吹风装置，纺丝箱内设有如权利要求1至3任意一项所述的喷丝板，侧吹风装置里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网。

5.按照权利要求4所述的一种制备聚苯硫醚粘结纤维的设备，其特征在于：包括依次连接的料仓、结晶器、干燥塔、螺杆挤出机、预过滤器、纺丝箱、侧吹风装置、水浴装置、风干机和切断机。

6.一种制备聚苯硫醚粘结纤维的方法，其特征在于：包括如下步骤，切片混合----输送----预结晶----干燥----螺杆挤出----预过滤----熔融纺丝---侧吹风----水浴----风干----切断。

7.按照权利要求1所述的一种制备聚苯硫醚粘结纤维的方法，其特征在于：具体步骤如下，将融熔指数为20～150g/10min的纤维级聚苯硫醚切片输送到料仓；在料仓的切片经过回转阀的输送，下落进到预结晶器里；切片在预结晶器里被加热，结晶度升高、含水率降低；结晶度较高的切片在热空气的吹送下，进入了干燥塔里，切片从干燥塔的上方进入，在下落的过程中与从干燥塔底部通入的已经除湿的热空气相遇，切片里的水分被热空气带走，在干燥塔里停留足够长时间后，切片的含水率达到了50ppm以下的纺丝要求，干燥温度105-135℃；含水率达到纺丝要求的切片被输送到位于螺杆挤出机上方的干切片料斗，在重力的作用落到螺杆挤出机里，螺杆挤出机分为六个区加热，采用的是电阻加热方式，温度设置在205-320℃之间，切片在螺杆挤出机剪切和加热的作用下，边熔融边前进并混合均匀，到了螺杆的末端，切片熔融完全；熔融混合均匀完全，压力稳定的熔体接下来被熔体过滤器所过滤；过滤后的熔体被输送到纺丝箱体内，纺丝箱体内配备一定数量的计量泵，经过熔体分配管的分配，熔体被合理分配到每一个计量泵里，精确体积的熔体被计量泵输送到每个纺丝组件上，纺丝组件里装有过滤砂，可以对熔体进行进一步的过滤，过滤后的熔体经过分配板的作用，均匀里进入到喷丝板的每个小孔里，熔体被喷丝板均匀地分成若干股细流，在压力和重力的作用下，从喷丝板的小孔里挤出，暴露在空气中；喷丝板为权利要求1至3任意一项所述的喷丝板，从小孔挤出的丝束细流在较高温度的侧吹风的作用下，保持着熔融态，在牵伸力的作用下细化，侧吹风的温度由电加热器控制，对风的温度进行精确控制；细化后的丝束细流进入水浴装置内，经过转向罗拉的作用由垂直运动变为水平运动，在水浴装置内不断冷却固化，水浴装置里的水的温度为15～25℃，固化后的纤维经过一个常温的吹风装置去除纤维表面的水分,然后被切断机切断为超短纤维。

8.按照权利要求7所述的一种制备聚苯硫醚粘结纤维的方法，其特征在于：预结晶温度在120-180℃。

9.按照权利要求1所述的一种制备聚苯硫醚粘结纤维的方法，其特征在于：侧吹风温度控制260～315℃之间，其侧吹风风速控制在0.25～0.50m/s，侧吹风窗里装有蜂窝整流板，外加多层金属纱网，可以保证侧吹风在高风速下依然保持良好的层流状态。

10.按照权利要求1所述的一种制备聚苯硫醚粘结纤维的方法，其特征在于：熔体过滤器和纺丝箱体由联苯蒸汽加热，以保证精确控温，过滤器和箱体温度控制在280-320℃之间。

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