CN115595675A - 闪纺溶液混合装置及闪纺设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及无纺布制造技术领域，特别涉及一种闪纺溶液混合装置及纺设备。其中，一种闪纺溶液混合装置，溶胀通道，溶胀通道至少设置2个；分流模块，与溶胀通道相联通，用于将外部来料分流至各溶胀通道；溶剂输送模块，用于将溶剂输送至溶胀通道内部；其中，溶胀通道使外部来料在溶胀通道内溶胀后输出闪纺溶液混合装置。本申请通过闪纺溶液混合装置使聚合物和溶剂能够充分溶胀，溶胀后浓溶液与溶剂再进入静态混合装置充分溶解。既保证了生产的连续性，又能节省生产时间，提高生产效率。

Description

闪纺溶液混合装置及闪纺设备

技术领域

本申请涉及无纺布制造技术领域，特别涉及一种闪纺溶液混合装置及纺设备。

背景技术

闪蒸纺丝的原理：闪蒸纺丝是一种在高温高压条件下的高聚物溶液通过喷丝孔释放到常温常压的环境中，低沸点的溶剂迅速汽化，瞬间蒸发，而高聚物从液态迅速固化并被高速溶剂气体牵伸后形成纤维的纺丝方法。这就要求高聚物在常温常压下不会被溶剂溶解，而在高温高压下，高聚物能够被溶剂溶解；且溶剂的沸点要低，在温度较低及压力较低时能够汽化，而在高温高压下能够保持成液态。

高聚物在溶剂中的溶解过程是，在高温条件下，聚合物熔融形成熔体，熔体需要先在高温高压的溶剂液体中充分溶胀，然后通过剪切力的作用使溶胀后的高聚物分散到溶剂中，形成粘度很高的溶液。而溶胀的快慢取决于聚合物熔体的粒径大小，粒径越大越不容易溶胀。而且，高温高压下的均匀溶液很容易发生返聚现象：即当温度或压力发生变化时，或外部剪切力不足时，溶解后的高聚物又团聚在一起，形成不均匀的溶液。

在现有闪蒸纺丝技术中，聚合物与溶剂的混合一般通过反应釜混合装置进行，即将定量的聚合物与其配套的溶剂一起加入到反应釜中，密封后向反应釜内注入惰性气体，以使反应釜达到一定的压力，再对反应釜进行加热使反应釜内混合物达到一定的温度，在通过设置于反应釜内的搅拌装置，对反应釜内的混合物进行搅拌，使其达到均匀溶解的状态。但这类技术方案因溶胀与溶解的要求差异难以做到连续性生产。

发明内容

为解决上述现有闪纺设备的聚合物与溶剂在溶解阶段耗费时间过长且难以连续性生产的不足，本申请提供一种闪纺溶液混合装置，包括：

溶胀通道，溶胀通道至少设置2个。分流模块与溶胀通道相联通，用于将外部来料分流至各溶胀通道。溶剂输送模块用于将溶剂输送至溶胀通道内部。

其中，溶胀通道使外部来料在溶胀通道内溶胀后输出闪纺溶液混合装置。

在一实施例中，分流模块包括分流入口、分流腔及分流通道。分流腔通过分流入口与外部输送装置联通，承接外部来料。分流通道设置于分流腔的四周，分流通道与溶胀通道一一对应。

在一实施例中，还包括单向阀，分流模块内物料经单向阀流向溶胀通道。

在一实施例中，溶胀通道内部设有螺旋单元。

在一实施例中，溶胀通道上还设有溶剂进料口，溶剂进料口设置于螺旋单元及单向阀之间，溶剂进料口与溶剂输送模块联通。

在一实施例中，溶胀通道设置于壳体内部，壳体为耐压容器，壳体远离分流模块的一端设有连接通道，溶胀通道均与连接通道联通。

在一实施例中，溶胀通道设置于壳体内部，壳体为耐压容器。溶剂输送模块设置在壳体侧面，溶剂由侧方输送至溶胀通道内部。

本申请还提供一种闪纺设备，包括螺杆搅拌装置、计量装置、静态混合装置、闪纺溶液混合装置及喷丝装置。

螺杆搅拌装置、计量装置、闪纺溶液混合装置、静态混合装置及喷丝装置依次连接。

闪纺溶液混合装置为如上任意所述的闪纺溶液混合装置。

在一实施例中，螺杆搅拌装置包括供料斗、出料口及机筒。供料斗及出料口中心对称地设置于机筒上。机筒内部设有螺杆。

在一实施例中，出料口处设有压力传感器。

基于上述，与现有技术相比，本申请有益效果如下：

1、本申请采用的闪纺溶液混合装置能够先将聚合物熔体大团块分成多个熔体小团块，使聚合物熔体与溶剂的接触面几何级增大，从而使聚合物熔体快速溶解到溶剂中，提前充分溶胀，以便聚合物能够在后续的工序中充分溶解，使得溶液成分均匀，有助于连续性生产，提高产品的生产效率和质量。

2、本申请提供的闪纺设备，在工艺生产流程上，实现连续性生产，大大提高了生产效率，节省生产时间。本申请提供的闪纺设备解决了聚合物与溶剂在溶解阶段耗费时间过长的问题，将溶解阶段分成溶胀过程和溶解过程，通过设置溶液混合装置使聚合物能够在溶剂中充分溶胀，溶胀后浓溶液与溶剂再进入静态混合装置，能充分发挥静态混合装置的作用，使聚合物与溶剂充分溶解。既保证了生产的连续性，又能节省生产时间，提高生产效率。

本申请的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。

图1为本申请一实施例中闪纺溶液混合装置的结构示意图。

图2为本申请一实施例中分流模块的立体图。

图3为本申请一实施例中闪纺设备的整体结构示意图。

图4为本申请一实施例中螺杆搅拌装置的结构示意图。

图5为本申请一实施例中闪纺溶液混合装置与静态混合装置的结构示意图。

图6为本申请闪纺设备的工艺流程图。

附图标记：

100闪纺溶液混合装置 11分流模块 111分流腔

112分流通道 113分流入口 12溶胀通道

121螺旋单元 122溶剂进料口 13单向阀

14溶剂输送模块 15连接通道 16壳体

200螺杆搅拌装置 21供料斗 22出料口

23机筒 231螺杆 24压力传感器

300计量装置 31计量进料区 32计量出料区

400静态混合装置 41溶质进料口 42溶剂进料口

500喷丝装置

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本申请不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，本申请所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本申请的限制；应进一步理解，本申请所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本申请中明确如此定义之外。

本申请提供一种闪纺溶液混合装置100，包括：

溶胀通道12，溶胀通道12至少设置2个。分流模块11与溶胀通道12相联通，用于将外部来料分流至各溶胀通道12。溶剂输送模块14，用于将溶剂由侧方输送至溶胀通道12内部。

其中，溶胀通道12贯穿壳体16，使外部来料在溶胀通道12内溶胀后输出闪纺溶液混合装置100。

具体实施时，如图1所示，闪纺溶液混合装置100的基本结构包括溶胀通道12、分流模块11及溶剂输送模块14。

在现有的闪纺技术中，闪纺原液的整体溶解过程分为溶胀及溶解两阶段，通常二者在同一装置内进行，而同时进行时，溶胀阶段聚合物熔体的粒径过大，使得整体的溶解过程耗时长，效率降低。

因此本申请通过分流模块11及溶胀通道12，在不影响单位时间输送量的情况下尽可能降低溶胀阶段聚合物熔体的粒径。

闪纺溶液混合装置100内溶胀通道12至少设置2个。

分流模块11与溶胀通道12相联通，分流模块11将外部来料分流至各溶胀通道12。

溶剂输送模块14将溶剂由侧方输送至溶胀通道12内部。

实际工作时，外来聚合物熔体由分流模块11进入闪纺溶液混合装置100，聚合物熔体在分流模块11内被分流为若干个熔体小团块并进入若干个溶胀通道12。同时溶剂输送模块14将预设定量的溶剂输送至溶胀通道12，在溶胀通道12内熔体小团块与溶剂混合，在此阶段中，溶剂分子渗透进入聚合物分子内部，使其体积增大，熔体小团块在溶剂中开始溶胀。

优选的，分流模块11包括分流入口113、分流腔111及分流通道112。分流腔111通过分流入口113与外部输送装置联通，承接外部来料。分流通道112设置于分流腔111的四周，分流通道112与溶胀通道12一一对应。

具体实施时，如图2所示，分流模块11包括分流入口113、分流腔111及分流通道112。分流腔111通过分流入口113与外部输送装置联通，外部输送装置来料经分流入口113进入分流腔111内，再由分流通道112进入溶胀通道12中。分流通道112位于分流腔111的四周，分流通道112需与溶胀通道12一一对应，因此分流通道112的具体位置可根据实际情况进行调整。

进一步的，分流通道112与溶胀通道12联通方式可采用平齐的法兰连接、分流通道112嵌套在溶胀通道12内或者分流通道112包覆溶胀通道12的形式，同时，分流通道112可采用圆管或方管等不同规格，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择保证整体的密封性即可。

在一实施例中，还包括单向阀13，分流模块112内物料经单向阀13流向溶胀通道12。具体实施时，单向阀13使外部来料仅能由分流模块11流向溶胀通道12，防止溶剂流向分流模块11，保证溶胀通道12内溶剂与熔体小团块的比例的精确，确保溶胀效果。

进一步的，单向阀13可设置于分流通道112的末端、或设置于溶胀通道12靠接分流通道112的一端、或在分流通道112与溶胀通道12之间设置单向阀13的安装区域，将单向阀13设置在分流模块11与溶胀通道12之间。具体设置方式本领域技术人员可根据分流通道112的规格、溶胀通道12的规格以及装置整体的规格进行调整，以提高装置的空间利用率。

需要说明的是，其它实施例中，也可以不设置单向阀13，而是例如利用溶胀通道12具有一定倾斜角度，而使得溶剂在重力及输送过程中前道压力的作用下，也基本无法流向分流模块11，而只能向溶胀通道12出口方向流动。

其它实施例中，也可以采用其它能够起到相应作用的装置取代单向阀13。

在一实施例中，溶胀通道12内部设有螺旋单元121。

具体实施时，如图1所示，溶胀通道12内部设有螺旋单元121。螺旋单元121使溶胀通道12内的溶剂及熔体小团块在流动时能够在溶胀通道12中变换位置，起搅拌的效果。进一步的，螺旋单元121可根据聚合物与溶剂的具体成分采用不同规格的螺旋元件的组合，使溶剂分子更好地渗透进入聚合物分子内部，进一步提高溶胀的效率。

优选的，螺旋单元121设置于溶胀通道12远离分离模块的一端，防止聚合物与溶剂在未开始溶胀的情况下即在螺旋单元121作用下变换位置，确保溶胀的效率。

在一实施例中，溶胀通道12上还设有溶剂进料口122，溶剂进料口122设置于螺旋单元121及单向阀13之间，溶剂进料口122与溶剂输送模块14联通。

具体实施时，如图1所示，各个溶胀通道12上均设有溶剂进料口122，溶剂进料口122设置于螺旋单元121及单向阀13之间，溶剂进料口122与溶剂输送模块14联通。溶剂输送模块14分别将溶剂送入各溶胀通道12，确保溶胀的效果。

优选的，溶胀通道12设置于壳体16内部，壳体16为耐压容器。壳体16远离分流模块11的一端设有连接通道15，溶胀通道12均与连接通道15联通。

具体实施时，如图1所示，溶胀通道12设置于壳体16内部，壳体16为耐压容器，提供基本的装置框架。其具体形状不作限制，本领域技术人员可根据预计的物料流量选择具体的规格与形状，以提高空间利用率。壳体16远离分流模块11的一端设有连接通道15，溶胀通道12均与连接通道15联通。即在壳体16的末端，设置连接通道15作为与其他工序的过渡，连接通道15汇总各个溶胀通道12内的经溶胀的闪纺溶液，保证进入后续工序的闪纺溶液的均匀性，提高最终产品的质量。具体的，连接通道15的长度及规格本领域技术人员可根据实际情况进行设置。

优选的，溶胀通道12可贯穿整个壳体16，即壳体16内部的空腔均为溶胀通道12，采用这种设计时，可采用平齐的法兰将分流模块11的密封连接在壳体16上，装置整体安装简便，同时单向阀13可设置于分流通道112的末端、或设置于溶胀通道12靠接分流通道112的一端，可以提高空间利用率。

优选的，溶胀通道12距离壳体16的两端预留有空闲区域，可作为单向阀13或其他配件的安装位置，亦可作为分流通道112延伸入壳体16时与溶胀通道12连接的工作区域，空闲区域具体大小本领域技术人员可根据实际情况进行调整或选择设置与否，在保证装置的空间利用率的同时，使其具备扩展性，方便后续配件的安装。

进一步的，分流通道112延伸入壳体16内部，然后再与溶胀通道12连接，可有效防止分流模块11内物料及压力泄漏。具体的，如图2所示，分流通道112整体构造可采用“L”型，本领域技术人员可根据实际情况对分流通道112与分流腔111连接部分的角度、长度进行调整。

具体的，分流模块11与壳体16采用法兰连接，进一步保证整体的密封性。

在一实施例中，如图1所示，溶胀通道12设置于壳体16内部，壳体16为耐压容器。溶剂输送模块14设置在壳体16侧面，溶剂由侧方输送至溶胀通道12内部。

优选的，溶剂输送模块14为计量泵与输送管道的组合。进一步的，溶剂输送模块14根据分流模块11来料的流量调整注入溶剂的流量。

优选的，分流模块11接收的聚合物与溶剂输送模块14输送的溶剂质量配比为1～2：1。

本申请还提供一种闪纺设备，包括螺杆搅拌装置200、计量装置300、静态混合装置400、闪纺溶液混合装置100及喷丝装置500。

螺杆搅拌装置200、计量装置300、闪纺溶液混合装置100、静态混合装置400及喷丝装置500依次密封连接。

螺杆搅拌装置200用于将物料混合熔融成聚合物熔体并输送至计量装置300。计量装置300用于接受螺杆搅拌装置200输送来的聚合物熔体，对聚合物熔体进行计量后输送至闪纺溶液混合装置100。计量装置300计量后的聚合物熔体在闪纺溶液混合装置100内与溶剂溶胀为混合浓溶液。混合浓溶液输送至静态混合装置400内与溶剂溶解为纺丝溶液。喷丝装置500将纺丝溶液喷出。

闪纺溶液混合装置100为如上任意所述的闪纺溶液混合装置100。

具体实施时，如图3所示，闪纺设备整体包括依次密封连接的杆搅拌装置、计量装置300、闪纺溶液混合装置100、静态混合装置400和喷丝装置500。

闪纺溶液混合装置100的基本结构包括壳体16，溶胀通道12、分流模块11、单向阀13及溶剂输送模块14。

壳体16为耐压容器，提供基本的装置框架。溶胀通道12设置于壳体16内部，同时溶胀通道12至少设置2个。

分流模块11固定于壳体16的一端，与溶胀通道12相联通。分流模块11与溶胀通道12之间设置有单向阀13，溶剂输送模块14设置在壳体16侧面，溶剂输送模块14将溶剂由侧方输送至溶胀通道12内部。闪纺溶液混合装置100为如上任意所述的闪纺溶液混合装置100

优选的，螺杆搅拌装置200用于将物料混合熔融成聚合物熔体并输送至计量装置300。计量装置300用于接受螺杆搅拌装置200输送来的聚合物熔体，对聚合物熔体进行计量后输送至闪纺溶液混合装置100。计量装置300计量后的聚合物熔体在闪纺溶液混合装置100内与溶剂溶胀为混合浓溶液。混合浓溶液输送至静态混合装置400内与溶剂溶解为纺丝溶液。喷丝装置500将纺丝溶液喷出。具体的，螺杆搅拌装置200可为螺杆231挤出机，计量装置300可为计量泵。

实际工作时，螺杆搅拌装置200将不同种类聚合物快速加热熔融，并混合成聚合物熔体，再将聚合物熔体输送至计量装置300。计量装置300计量聚合物熔体的总量后将其输送至闪纺溶液混合装置100，闪纺溶液混合装置100将聚合物熔体大团块分流成多个熔体小团块，再添加与聚合物熔体小团块相应配比的溶剂，使聚合物熔体小团块与溶剂充分溶胀，形成浓溶液，并将浓溶液输送至静态混合装置400中进一步混合。在静态混合装置400内浓溶液与溶剂进一步混合为能够纺丝的纺丝液，最后从静态混合装置400将纺丝液输送至喷丝装置500进行喷丝。

在一实施例中，螺杆搅拌装置200包括供料斗21、出料口22及机筒23。，供料斗21及出料口22中心对称地设置于机筒23上。，机筒23内部设有螺杆231。

具体实施时，如图4所示，螺杆搅拌装置200包括供料斗21、出料口22和用于加热和熔融聚合物的机筒23，聚合物粒料由供料斗21进入机筒23内部，机筒23中设有螺杆231，加热的螺杆231提供剪切力使聚合物粒料熔融成聚合物熔体，并将聚合物熔体挤出至出料口22，出料口22与计量装置300连接。具体的，本领域技术人员可根据不同聚合物的熔点、熔融指数，以及具体挤出机的工段数量，设置各工段的温度，确保熔融的效果。优选的，可通过控制螺杆231的长度，改变聚合物熔体在该部分中的停留时间，以适应不同聚合物的熔融需求。

优选的，如图4所示，出料口22处设有压力传感器24，螺杆搅拌装置200根据压力传感器24检测到的压力值来控制螺杆搅拌装置200的转速。

优选的，如图5所示，计量装置300上设有计量进料区31和计量出料区32，计量进料区31与出料口22连接，计量出料区32与分流模块11连接。具体的，计量出料区32与分流模块11的分流入口113密封连接，使计量后的熔体直接进入分流模块11。优选的，连接方式可采用法兰连接，保证设备整体的密封性。计量装置300的设置既分隔了进料区域和计量区域，也能够自由地确定进料和计量的压力大小，减少了设备整体的密封问题。

优选的，计量装置300选用的计量泵至少可以应用于高温(≥300℃)、高压(≥30MPa)、高粘度(≥20,000Pa·s)的工况下。

优选的，如图5所示，静态混合装置400为聚合物提供溶解区域，设有溶质进料口41与溶剂进料口122，溶胀通道12输出的混合浓溶液通过溶质进料口41进入溶解区域，并通过溶剂进料口122输入溶剂，使聚合物和溶剂的总量达到预设配比，并在静态混合装置400内快速混合和溶解。

优选地，静态混合装置400为静态混合器，静态混合器利用固定在静态混合器内的混合单元体改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的。由于进入静态混合器前的浓溶液已经充分溶胀，根据溶解原理，充分溶胀的浓溶液和溶剂进入静态混合器后，在静态混合器的作用下，浓溶液均匀地分散于溶剂中，从而使聚合物的大分子充分分散于溶液中，形成稳定的均匀溶液。

具体的，闪纺溶液混合装置100及静态混合装置400均在前段工序的压力进行，无需内部增设动力元件，提高了设备的稳定性。

另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本申请的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。

尽管本文中较多的使用了诸如闪纺溶液混合装置、分流模块、分流腔、分流通道、分流入口、溶胀通道等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本申请的本质。把它们解释成任何一种附加的限制都是与本申请精神相违背的。本申请实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种闪纺溶液混合装置，其特征在于：包括

溶胀通道，所述溶胀通道至少设置2个；

分流模块，与所述溶胀通道相联通，用于将外部来料分流至各所述溶胀通道；

溶剂输送模块，用于将溶剂输送至所述溶胀通道内部；

其中，所述溶胀通道使外部来料在所述溶胀通道内溶胀后输出所述闪纺溶液混合装置。

2.根据权利要求1所述的闪纺溶液混合装置，其特征在于：所述分流模块包括分流入口、分流腔及分流通道；所述分流腔通过所述分流入口与外部输送装置联通，承接外部来料；所述分流通道设置于所述分流腔的四周，所述分流通道与所述溶胀通道一一对应。

3.根据权利要求1所述的闪纺溶液混合装置，其特征在于：还包括单向阀，所述分流模块内物料经所述单向阀流向所述溶胀通道。

4.根据权利要求3所述的闪纺溶液混合装置，其特征在于：所述溶胀通道内部设有螺旋单元。

5.根据权利要求4所述的闪纺溶液混合装置，其特征在于：所述溶胀通道上还设有溶剂进料口，所述溶剂进料口设置于所述螺旋单元及所述单向阀之间，所述溶剂进料口与所述溶剂输送模块联通。

6.根据权利要求1所述的闪纺溶液混合装置，其特征在于：所述溶胀通道设置于壳体内部，所述壳体为耐压容器，所述壳体远离所述分流模块的一端设有连接通道，所述溶胀通道均与所述连接通道联通。

7.根据权利要求1所述的闪纺溶液混合装置，其特征在于：所述溶胀通道设置于壳体内部，所述壳体为耐压容器；所述溶剂输送模块设置在所述壳体侧面，所述溶剂由侧方输送至所述溶胀通道内部。

8.一种闪纺设备，其特征在于：

包括螺杆搅拌装置、计量装置、静态混合装置、闪纺溶液混合装置及喷丝装置；

所述螺杆搅拌装置、所述计量装置、所述闪纺溶液混合装置、所述静态混合装置及所述喷丝装置依次连接；

所述闪纺溶液混合装置为权利要求1-7任意一项所述的闪纺溶液混合装置。

9.根据权利要求8所述的闪纺设备，其特征在于：所述螺杆搅拌装置包括供料斗、出料口及机筒；所述供料斗及所述出料口中心对称地设置于所述机筒上；所述机筒内部设有螺杆。

10.根据权利要求9所述的闪纺设备，其特征在于：所述出料口处设有压力传感器。

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