CN1265035C - 溶剂法纤维素纤维纺丝的复合喷丝板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学纤维制造业中，用于溶剂法纤维素纤维的喷丝板，其特征是在未打过喷丝孔的通用熔纺喷丝板的板面上镶嵌了若干个有喷丝孔的湿纺喷丝帽，它是一种结构简单、制造容易且兼熔纺与湿纺喷丝板优点于一体的复合喷丝板。本发明提供了能适应较高的纺丝粘度、较广的纤度范围、较高的纺丝速度的溶剂法纤维素纤维生产专用喷丝板。

Description

溶剂法纤维素纤维纺丝的复合喷丝板

技术领域：

本发明涉及化学纤维制造业中，用于纺丝的专用部件一喷丝板，特别是指应用于溶剂法纤维素纤维的纺丝工序中所采用的专用喷丝板。

背景技术：

任何一种化学纤维的制造都是采用将聚合物加工成为流动性的流体(即为熔融状的熔体或溶解后的溶液)，经挤压通过小孔形成细流，该细流再经凝固制成纤维。其流体被挤压流入的这种带小孔的部件，即为化学纤维纺丝时不可缺少的部件一喷丝板。

由于聚合物的性质及其纤维品种各不相同，因此必须采用不同纺丝方式。一般有熔融纺丝、湿法纺丝及干-湿法纺丝等几种，例如涤纶等是采用熔融纺丝方式生产的。该方式是在高于聚合物熔点的某温度下，将聚合物熔体挤压流过喷丝板的小孔，以形成细流纺丝的。此时熔体粘度一般高达1000Pa·s以上，工作压力达4~10MPa，因此必须选用符合耐高温、耐高压要求的喷丝板，该板通常称为熔纺喷丝板。相反，如粘胶或晴纶等是采用湿法纺丝方式生产的，它是将聚合物按一定百分比(如8％~20％重量百分比)溶解在溶剂中形成溶液，再由喷丝板的小孔挤压出细流经凝固后进行纺丝加工的。此时该溶液粘度一般为100Pa·s左右，工作压力不大于0.8MPa。故在湿法纺丝时可选用耐压要求不高，但必须是耐腐蚀、孔径细而光洁度高的湿法喷丝帽。众所周知，溶剂法纤维素纤维是采用干-湿法纺丝的。在纺丝时，其溶解后的溶液粘度通常在300~1000Pa·s，工作压力为0.8~4Mpa，由此表明适用于该纺丝方法的喷丝板的特征要求应介于熔纺与湿纺之间。近年来根据该特点，国内外专家对“溶剂法纤维素纤维纺丝应采用何种喷丝板”的课题进行了大量研究工作，申请了不少专利，归纳如下：

A)选用湿纺喷丝板进行溶剂法纤维素纤维纺丝的机构以英国考陶沃兹纤维有限公司为代表，该公司在1994年与1997年先后申请了N1124041A及CN1124509号专利，上述两专利均涉及采用专门设计的湿纺喷丝板组件。为达到适用于产量大、以短纤维为主的生产品种的目的，这两个发明选用了湿纺喷丝板，同时为改善原湿纺喷丝板存在的承压不高的缺点，对其做了如下专门设计：(1)湿纺喷丝板为长方形。(2)该板由6个长方形小孔板构成。(3)每长方形小孔板的中心区均直接打入若干个喷丝孔。总孔数为1000~15000孔，孔径为0.02~0.2mm。(4)围绕6个长方形小孔板的外围装有凸缘框架。(5)最外层再由多个机械夹紧装置来固定凸缘框架。由于该喷丝组件比常规喷丝组件结构要复杂得多，加工制造困难、价格昂贵。

B)选用熔纺喷丝板进行溶剂法纤维素纤维纺丝的有四川宜宾化纤厂，其于1997年申请了CN1209473号专利。该专利提出采用熔融纺丝机和常规熔纺喷丝板进行纺丝，具体选用直径为160mm、总孔数为400~600孔、孔径为0.1~0.23mm的圆形喷丝板，该种喷丝板能耐较大的熔体压力，但其孔径较大，是湿纺板孔径的2~3倍，纺制的纤维比湿纺纤维要粗得多。按常规理论，纺丝流体从喷丝孔喷出的速度V₀＝4Q/πD²nρ，公式中Q为泵供量(单位时间供入喷丝板的纺丝液重量)，D为喷丝孔直径，n为孔数，ρ为流体密度。从式中可看出，在其他参数不变下，喷出速度和孔径的平方成反比，孔径愈小，纺丝液的喷出速度愈大，纺丝细流经凝固浴后被卷绕的速度可相应提高。反之，孔径愈大，喷出速度就小，卷绕速度的提高受到限制。由此看出，选用熔纺喷丝板的卷绕速度无法提高，这不仅使纺丝的生产率降低，而且使纤维的强度与伸长等质量指标的稳定得不到保证。

发明内容：

本发明的目的是设计一种结构简单、制造容易且兼熔纺、湿纺喷丝板于一体的干-湿法纺丝专用复合喷丝板。它是能适应较高纺丝液粘度、较广纤度范围的溶剂法纤维素纤维生产专用喷丝板。

为达到上述要求，采用如下设计结构方案：

1.在若干个圆面直径为10~50mm带有帽沿的直帽型湿纺喷丝帽的帽底面打上若干个喷丝孔；

在一块φ100~300mm未打有喷丝孔的通用熔纺喷丝板的板面上，开设若干个结构相同、尺寸相等的上述湿纺喷丝帽的支承孔，该支承孔由该板面上下表面设有的两个直径不同的沉孔与两沉孔之间的一个通孔所组成。上沉孔的直径与前述湿纺喷丝帽的帽沿外径相一致，下沉孔的直径大于湿纺喷丝帽帽沿的直径，其通孔的直径则等于湿纺喷丝帽的外径，通孔上表面与下沉孔的下表面之间的距离为前述湿纺喷丝帽的高度。

将上述直径为10~50mm带有帽沿的直帽型湿纺喷丝帽分别嵌入一块熔纺喷丝板板面上已打好相同数量的湿纺喷丝帽的支承孔中，使支承孔中上沉孔与喷丝帽的帽沿之间及喷丝帽外侧面与通孔之间成紧配合，二者组装后合成一个整体组件一复合喷丝板。

2.上述(1)所述熔纺喷丝板板面上均匀分布有6~50个湿纺喷丝帽的支承孔；该熔纺喷丝板的形状可根据品种和工艺要求制成圆形，亦可以是矩形或长条形。

3.上述(1)所述湿纺喷丝帽在熔纺喷丝板上的排列方式以均匀分布为原则，可排列为平行交叉、同心圆形或放射状。

该湿纺喷丝帽帽底平面上开有10~600个φ0.03～0.10mm的喷丝孔，使复合喷丝板的总孔数达60～30000孔，适用纤维纤度范围增大。

4.上述复合喷丝板在使用时，将组装成整体的组件预热，再放入熔纺纺丝机座上，溶剂法纤维素纤维的纺丝即可进行。

5.直帽型湿纺喷丝帽的材质为钽铌合金或铂金合金。

本发明优点是采用了常规熔纺生产用的喷丝板为受压主体，在该喷丝板上镶嵌了若干带帽沿的湿纺喷丝帽，它是一种结构简单、制造容易且兼熔纺、湿纺喷丝板于一体的复合喷丝板。由于每个带有帽沿的湿纺喷丝帽与熔纺板上支承孔之间是尺寸一致的紧配合，因此在溶剂法纤维素纤维纺丝时，它能承受因流体粘度较高所引起的纺丝压力(0.8~4MPa)而不漏浆。同时，由于采用了喷丝孔径较小的湿纺喷丝帽，使总孔径数达60~30000孔，纺制的纤维纤度适应范围广，又因喷丝孔径小(0.03~0.10mm)，可以相应地提高纺丝速度，从而提高单个喷丝板的产量，使生产率提高。与此同时，纺丝速度的适当提高还有利于纤维质量的改善。复合喷丝板的加工工艺和制造精度要求如同常规喷丝板。

附图说明

图1为复合喷丝板的俯视结构示意图

图2为附图1的A~A剖视图。图中：

1.熔纺喷丝板；2.直帽型湿纺喷丝帽；3.湿纺喷丝帽的支承孔；4.喷丝孔；5.湿纺喷丝帽的帽沿；6.支承孔的上沉孔；7.支承孔的下沉孔；8.支承孔的通孔。

具体实施方式：

复合喷丝板的加工工艺和制造精度要求如同常规喷丝板。

将聚合度(DP)为600的浆粕溶解在NMMO水溶液中，纤维素含量为10％，制成的纤维素纺丝溶液折光指数为1.4860，粘度为1000Pa.·s，呈淡棕色透明状，经增压泵增压，再经预过滤器过滤后进入熔纺纺丝箱体。复合喷丝板镶嵌有10个喷丝帽，每个喷丝帽开有600个喷丝孔，孔径φ＝0.07mm。整个复合喷丝板的总孔数为6000。纺丝时采用纺丝液温度90℃，用10％的NMMO水溶液作凝固剂，凝固浴温度为20℃，卷绕速度为90m/min，丝条经水洗→卷曲→切断→喷淋→干燥后得到纤度为1.67dtex、单纤维干态强度为4.24cN/dtex、断裂伸长为10％的优质纤维素纤维。

Claims (5)

1.溶剂法纤维素纤维纺丝的复合喷丝板，其特征在于由一个熔纺喷丝板1和6～50个湿纺喷丝帽2组装成的干—湿纺丝专用的复合喷丝板。具体为：

A)所述湿纺喷丝帽2为直径10～50mm带帽沿直帽型，其帽底面打有Φ0.03～0.10mm的10～600个喷丝孔4；

B)所述熔纺喷丝板(1)的直径为100～300mm，并打有与湿纺喷丝帽2数量相同、结构相同、尺寸相等的湿纺喷丝帽(2)的支承孔3，该支承孔3由该板的上表面设有的沉孔(6)和一个与沉孔6相连的通孔7所组成，沉孔6的直径与所述湿纺喷丝帽帽沿5的直径相等，其通孔7的直径则是等于湿纺喷丝帽2的外径，通孔7的上表面与下表面之间距离为湿纺喷丝帽2的高度。

C)将上述湿纺喷丝帽2分别嵌压入同一块熔纺喷丝板1、板面上已打好的支承孔3中，使其沉孔6与喷丝帽沿5之间及喷丝帽2外侧面与通孔7之间成紧配合组装成一个整体组件—复合喷丝板。

2.如权利要求1所述的复合喷丝板，其特征在于所述湿纺喷丝帽2的材质为钽铌合金或铂金合金。

3.如权利要求1、2所述的复合喷丝板，其特征在于所述湿纺喷丝帽2在熔纺喷丝板上均匀分布，可分别为平行交叉、同心圆形或放射状排列。

4.如权利要求1所述的复合喷丝板，其特征在于所述复合熔纺喷丝板的形状可为圆形、矩形或长条形，其复合喷丝板总孔数达60～30000孔。

5.如权利要求1、2、4所述的复合喷丝板，其特征在于所述复合喷丝板耐压为0.8～4MPa、耐温达90℃以上，使用纺丝速度为90米/分以上。