CN114293270B - 用于海岛纤维的湿法纺丝设备及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于海岛纤维的湿法纺丝设备及制备工艺，该纺丝设备包括：注射单元，其包括注射器、及针头组件；凝固单元，其包括凝固浴；收集单元，其包括收集辊，注射器包括第一腔体和第二腔体，海相纺丝液和岛相纺丝液分别填充在第一腔体和第二腔体内，针头组件包括连通第一腔体的第一针头、及连通第二腔体的第二针头，其中第二针头有多个并间隔分布在第一针头的内部，自第一针头和第二针头同步挤出的海相纺丝液将多股岛相纺丝液包裹并注入凝固浴。本发明采用湿法纺丝制备海岛纤维，设备结构简单、可靠，操作方便，这样一来，制备过程安全性高，成本低；同时，能够稳定把控纺丝液在凝固浴中的凝固过程，保证生成的海岛纤维满足制备要求。

Description

用于海岛纤维的湿法纺丝设备及制备工艺

技术领域

本发明属于海岛纤维制备技术领域，具体涉及一种用于海岛纤维的湿法纺丝设备，同时本发明还涉及一种用于海岛纤维的制备工艺。

背景技术

海岛纤维是指两种或两种以上组分的高聚物进行复合纺丝后，在纤维截面上以海岛的形式分布，其中，当将"海"的组分溶解后，“岛"组分就可从被包裹的"海"组分中显现出来，得到集束状的纤维；相反地，当溶解掉"岛"组分后，剩下的"海"组分则可形成多孔中空纤维。海岛纤维有其他普通纤维所达不到的优异性能，如纤维柔软、吸湿性好、防水透气性好、及隔热保暖等。

目前，海岛纤维的制备多采用熔融纺丝，但是熔融纺丝所需要的操作温度高，所需电压较高，纺丝过程繁琐复杂，且制备成本高；同时，该制备方式对人工操作规范性要求高，稍有疏忽，很容易造成安全事故，因此，有必要提出一种安全简单制备海岛纤维的纺丝设备和制备工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的用于海岛纤维的湿法纺丝设备。

同时，本发明还提供一种用于海岛纤维的制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：

一种用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其包括：

注射单元，其包括注射器、及与注射器相连通的针头组件；

凝固单元，其包括与注射单元相衔接的凝固浴，其中凝固浴用于纺丝液的凝固；

收集单元，其与凝固浴相衔接设置，并包括用于收集海岛纤维的收集辊，

注射器包括互不连通的第一腔体和第二腔体，海相纺丝液和岛相纺丝液分别填充在第一腔体和第二腔体内，针头组件包括连通第一腔体的第一针头、及连通第二腔体的第二针头，其中第二针头有多个并间隔分布在第一针头的内部，自第一针头和第二针头同步挤出的海相纺丝液将多股岛相纺丝液包裹并注入凝固浴。

优选地，第二腔体位于第一腔体的内部，且第一腔体和第二腔体的出口齐平设置。这样设置，便于实现海相纺丝液和岛相纺丝液同步挤入第一针头和第二针头。

具体的，第一腔体和第二腔体均呈圆筒状，且第一腔体的中心线与第二腔体的中心线重合设置。这样设置，结构简单，便于安装和实施。

优选地，注射器还包括沿着纺丝液喷射方向活动设置的活塞，其中活塞具有与第一腔体相匹配的第一顶推端部、及与第二腔体相匹配的第二顶推端部。

进一步的，注射器还包括与活塞相连接的注射泵，注射泵推动活塞沿着纺丝液喷射方向运动。这样设置，能够实现海相纺丝液和岛相纺丝液的稳定注射，便于控制海岛纤维的成型，提高成型质量。

优选地，第一针头自第一腔体的出口水平向外延伸，多个第二针头自第二腔体的出口水平向外延伸，其中每个第二针头的出液端部与第一针头的出液端部对齐且插入凝固浴中。

具体的，多个第二针头的进液端部之间自侧壁相互密封联结设置，且多个第二针头的出液端部之间隔开设置，海相纺丝液进入第一腔体并包裹在每个第二针头的外周。这样设置，保证岛相纺丝液进入每个第二针头，以便于海岛纤维的形成；同时，能够有效防止海相纺丝液回流至第二腔体。

优选地，凝固单元还包括设置在凝固浴中的多个张力辊，其中相邻两个张力辊上下错开设置。这样设置，有效增加海岛纤维的张力，便于收集。

优选地，收集单元还包括风干部件，其中风干部件靠近收集辊设置并向收集辊方向吹送气流。这样设置，使纤维进行初干燥，防止收集纤维粘连，可实现连续湿法制备海岛纤维。

本发明的另一技术方案是：一种用于海岛纤维的制备工艺，其采用上述的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，且所形成的制备步骤如下：

S1、将海相纺丝液和岛相纺丝液对应导入第一腔体和第二腔体内；

S2、将海相纺丝液和岛相纺丝液分别自第一针头和第二针头同步挤入凝固浴，使得海相纺丝液包裹在岛相纺丝液的外周并在凝固浴中凝固形成海岛纤维；

S3、将形成的海岛纤维牵引至收集辊并进行卷收。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明采用湿法纺丝制备海岛纤维，设备结构简单、可靠，操作方便，这样一来，制备过程安全性高，成本低；同时，能够稳定把控纺丝液在凝固浴中的凝固过程，保证生成的海岛纤维满足制备要求。

附图说明

图1为本发明用于海岛纤维的湿法纺丝设备的结构示意图；

图2为图1中针头组件的放大示意图；

图3为图2的右视示意图；

其中：1、注射单元；10、注射器；101、第一腔体；102、第二腔体；103、活塞；a1、第一顶推端部；a2、第二顶推端部；104、注射泵；11、针头组件；111、第一针头；112、第二针头；

2、凝固单元；20、凝固浴；21、张力辊；

3、收集单元；30、收集辊；31、风干部件。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，本实施例的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其包括注射单元1、凝固单元2、及收集单元3。

具体的，注射单元1包括注射器10、及与注射器10相连通的针头组件11。

注射器10包括第一腔体101、第二腔体102、活塞103、及注射泵104。

第一腔体101和第二腔体102均呈圆筒状，其中第二腔体102设置在第一腔体101内并与第一腔体101互不连通设置，且第一腔体101和第二腔体102的中心线重合，海相纺丝液和岛相纺丝液分别填充在第一腔体101和第二腔体102内。这样设置，结构简单，便于安装和实施。

同时，第一腔体101和第二腔体102的出口齐平设置。这样设置，便于实现海相纺丝液和岛相纺丝液同步挤入针头组件。

具体的，活塞103沿着纺丝液喷射方向活动设置，且具有贴合在第一腔体101内壁与第二腔体102外壁之间的第一顶推端部a1、及贴合在第二腔体102内壁的第二顶推端部a2。

注射泵104连接在活塞103的外端部，并推动活塞103沿着水平方向运动，其中注射泵104的推进速度设置为0 ~ 15 mL/h。这样设置，能够实现海相纺丝液和岛相纺丝液的稳定注射，便于控制海岛纤维的成型，提高成型质量。

结合图2和图3所示，针头组件11包括连通第一腔体101的第一针头111、及连通第二腔体102的第二针头112，其中第二针头112有多个并间隔分布在第一针头111的内部，自第一针头111和第二针头112同步挤出的海相纺丝液将多股岛相纺丝液包裹并注入凝固单元2。

具体的，第一针头111自自第一腔体101的出口水平向外延伸，多个第二针头112自第二腔体102的出口水平向外延伸，其中多个第二针头112的进液端部之间自侧壁相互密封联结设置，且多个第二针头112的出液端部之间隔开设置，海相纺丝液进入第一腔体101并包裹在每个第二针头112的外周。这样设置，保证岛相纺丝液进入每个第二针头，以便于海岛纤维的形成；同时，能够有效防止海相纺丝液回流至第二腔体。

同时，每个第二针头112的出液端部与第一针头111的出液端部对齐且插入凝固单元2中，其中，第一针头111的直径为d1，其中1mm≤d1≤5mm；第二针头112的直径为d2，其中0.2mm≤d2≤1mm。

本例中，凝固单元2包括与注射单元1相衔接的凝固浴20、及分布在凝固浴20内部和上方的四个张力辊21，其中第一针头111和第二针头112分别自出液端部插入凝固浴20中。

具体的，四个张力辊21中，相邻两个张力辊21上下错开设置。这样设置，有效增加海岛纤维的张力，便于收集。

同时，四个张力辊21自左向右速度依次递增设置。

本例中，收集单元3包括用于收集海岛纤维的收集辊30、及风干部件31。

具体的，收集辊30设置在凝固浴20的右上方，且收集辊30能够左右移动。这样设置，便于收集纤维。

具体的，风干部件31有两个，且分别沿着竖直方向和水平方向向缠绕在收集辊30上的海岛纤维吹送气流。这样设置，使纤维进行初干燥，防止收集纤维粘连，可实现连续湿法制备海岛纤维。

综上，本实施例的实施过程如下：

S1、将海相纺丝液和岛相纺丝液对应导入第一腔体101和第二腔体102内；

S2、开启注射泵104，在注射泵104的驱动下，活塞103将海相纺丝液和岛相纺丝液分别自第一针头111和第二针头112同步挤入凝固浴20，使得海相纺丝液包裹在岛相纺丝液的外周并在凝固浴20中凝固形成海岛纤维；

S3、将形成的海岛纤维依次经过四个张力辊21后牵引至收集辊30处进行卷收,并在收集辊30卷收的同时，采用风干部件31分别自收集辊30的上方和一侧向海岛纤维吹送干燥气流。

综上，本实施具有以下优势：

1、采用湿法纺丝制备海岛纤维，设备结构简单、可靠，操作方便，这样一来，制备过程安全性高，成本低；

2、能够稳定把控纺丝液在凝固浴中的凝固过程，保证生成的海岛纤维满足制备要求；

3、多个第二针头的进液端部之间密封联结，能够保证岛相纺丝液进入每个第二针头，以便于海岛纤维的形成；同时，能够有效防止海相纺丝液回流至第二腔体；

4、通过风干部件，能够使纤维进行初干燥，防止收集纤维粘连，可实现连续湿法制备海岛纤维。

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其包括：

注射单元，其包括注射器、及与所述注射器相连通的针头组件；

凝固单元，其包括与所述注射单元相衔接的凝固浴，其中所述凝固浴用于纺丝液的凝固；

收集单元，其与所述凝固浴相衔接设置，并包括用于收集海岛纤维的收集辊，

其特征在于：

所述注射器包括互不连通的第一腔体和第二腔体，海相纺丝液和岛相纺丝液分别填充在所述第一腔体和第二腔体内，所述针头组件包括连通所述第一腔体的第一针头、及连通所述第二腔体的第二针头，其中所述第二针头有多个并间隔分布在所述第一针头的内部，自所述第一针头和所述第二针头同步挤出的所述海相纺丝液将多股所述岛相纺丝液包裹并注入所述凝固浴；

所述第一针头和所述第二针头的进液端部位于所述凝固浴外形成外露段；所述第一针头和所述第二针头的出液端部位于所述凝固浴内形成内插段，其中所述外露段的长度小于内插段的长度；

所述第一针头和所述第二针头的进液端部齐平设置；所述第一针头和所述第二针头的出液端部的齐平设置；

多个所述第二针头以一个位于所述第一针头的中心、剩余的所述第二针头绕着中心所述第二针头由内向外依次呈环形阵列分布，其中自内向外依次呈环形阵列分布的各所述第二针头数量递增。

2.根据权利要求1所述的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其特征在于：所述第二腔体位于所述第一腔体的内部，且所述第一腔体和所述第二腔体的出口齐平设置。

3.根据权利要求2所述的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其特征在于：所述第一腔体和所述第二腔体均呈圆筒状，且所述第一腔体的中心线与所述第二腔体的中心线重合设置。

4.根据权利要求3所述的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其特征在于：所述注射器还包括沿着纺丝液喷射方向活动设置的活塞，其中所述活塞具有与所述第一腔体相匹配的第一顶推端部、及与所述第二腔体相匹配的第二顶推端部。

5.根据权利要求4所述的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其特征在于：所述注射器还包括与所述活塞相连接的注射泵，所述注射泵推动所述活塞沿着纺丝液喷射方向运动。

6.根据权利要求3所述的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其特征在于：所述第一针头自所述第一腔体的出口水平向外延伸，多个所述第二针头自所述第二腔体的出口水平向外延伸，其中每个所述第二针头的出液端部与所述第一针头的出液端部对齐且插入所述凝固浴中。

7.根据权利要求6所述的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其特征在于：多个所述第二针头的进液端部之间自侧壁相互密封联结设置，且多个所述第二针头的出液端部之间隔开设置，所述海相纺丝液进入所述第一腔体并包裹在每个所述第二针头的外周。

8.根据权利要求1所述的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其特征在于：所述凝固单元还包括设置在所述凝固浴中的多个张力辊，其中相邻两个所述张力辊上下错开设置。

9.根据权利要求1所述的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，其特征在于：所述收集单元还包括风干部件，其中所述风干部件靠近所述收集辊设置并向所述收集辊方向吹送气流。

10.一种用于海岛纤维的制备工艺，其特征在于：其采用权利要求1-9中任一项权利要求所述的用于海岛纤维的湿法纺丝设备，且所形成的制备步骤如下：

S1、将海相纺丝液和岛相纺丝液对应导入第一腔体和第二腔体内；

S2、将海相纺丝液和岛相纺丝液分别自第一针头和第二针头同步挤入凝固浴，使得海相纺丝液包裹在岛相纺丝液的外周并在凝固浴中凝固形成海岛纤维；

S3、将形成的海岛纤维牵引至收集辊并进行卷收。

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