CN203593813U - 一种制备微纳米纤维的模头装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种制备微纳米纤维的模头装置，其包括模头本体，所述模头本体的轴中心设有喷丝孔，其特征在于：所述模头本体上还设有一个静态气槽和一个动态气槽，所述的静态气槽与模头本体固定连接，所述的动态气槽与模头本体活动连接；且在动态气槽的入口端连接有机械振动发生器。本实用新型提供的模头装置采用机械振动和连续性射流相结合方式实现了对熔体细化过程中的扰动，达到了细化最终纤维直径的目的，且所述装置的机构相对简单，形成纤维的直径可以比现有技术减小约13%左右，能用于制备微纳米级纤维，具有实用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种制备微纳米纤维的模头装置，属于材料制备技术领域。
背景技术
采用双槽空气射流纺制微纳米纤维是一种比较常见方法。如双槽熔喷非织造纺丝方法和双槽液喷非织造纺丝方法。其主要纺丝原理过程是：双槽高速空气射流对高聚物流体（熔体或浓溶液）进行撞击，该撞击作用快速拉伸细化聚合物流体成为超细纤维，逐渐凝聚到接受装置上形成纤维。采用熔喷和液喷工艺所制备的纤维直径一般为1～5μm。
在双槽射流非织造纺丝工艺领域，模头是生产纤维的核心部件，许多研究和改进围绕模头展开。如在熔喷工艺方面，美国熔喷模头专利USP5523033，该专利主要采用脉动气流（非连续气流）拉伸高聚物熔体成更细熔喷纤维。其细化纤维机理是，在双槽熔喷工艺中，通过运用空气电磁阀设置两个气槽通道的通断情况，来控制双槽射流的交变脉动规律。即在电磁阀控制下，开始时，一个气槽关闭，一个气槽开通，空气从开通的气槽中通过，冲击纤维细流一侧，并拉伸纤维细流。由于此时纤维细流单侧受力，故其运动轨迹将偏离纺丝中心线的一侧；经过一定时间后，在电磁阀作用下，原来开通的气槽关闭，空气射流在该气槽中停止通过，原来关闭的气槽开通，空气射流从该气槽中通过冲击纤维细流另一侧，并拉伸纤维细流。由于此时纤维细流单侧受力，故其运动轨迹将偏离纺丝中心线的另一侧。在电磁阀的控制下，这样的双槽通断情况重复进行，纤维细流的运动轨迹将以纺丝中心线为基准线左右摆动（或振动），因此，在脉动气流作用下双槽熔喷工艺中纤维细化历程是以一定的振幅和频率条件下被拉伸细化，而不是在直线状态下被拉伸细化（理论上），以致所制备的纤维直径不能达到更细（微纳米级）要求。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述缺陷，提供一种制备微纳米纤维的模头装置，使所制备的纤维直径达到微纳米级。
为了解决以上技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种制备微纳米纤维的模头装置，包括模头本体，所述模头本体的轴中心设有喷丝孔，其特征在于：所述模头本体上还设有一个静态气槽和一个动态气槽，所述的静态气槽与模头本体固定连接，所述的动态气槽与模头本体活动连接，且在动态气槽的入口端连接有机械振动发生器。
作为一种优选方案，所述动态气槽的入口端为活动端，所述动态气槽的出口端与模头本体铰接。
作为一种优选方案，所述的机械振动发生器与动态气槽的入口端铰接。
作为一种优选方案，动态气槽的入口端绕出口端以自身轴线为平衡位置左右来回振动的角度范围为－5°～＋5°。
作为一种优选方案，所述机械振动发生器的振动频率≤60Hz。
与现有技术相比，本实用新型提供的模头装置采用机械振动和连续性射流相结合方式实现了对熔体细化过程中的扰动，达到了细化最终纤维直径的目的，且所述装置的机构相对简单，形成纤维的直径可以比现有技术减小约13%左右，能用于制备微纳米级纤维，具有实用价值。
附图说明
图1是本实用新型提供的一种制备微纳米纤维的模头装置的剖面结构示意图。
图2是本实用新型所述装置在工作时的原理示意图。
图中：1、模头本体；11、喷丝孔；12、静态气槽；13、动态气槽；2、机械振动发生器。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和使用实例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示：本实用新型提供的一种制备微纳米纤维的模头装置，包括模头本体1，所述模头本体1的轴中心设有喷丝孔11，其特征在于：所述模头本体1上还设有一个静态气槽12和一个动态气槽13，所述的静态气槽12与模头本体1固定连接，所述的动态气槽13与模头本体1活动连接，且在动态气槽13的入口端连接有机械振动发生器2。
作为优选方案，所述动态气槽13的入口端为活动端，所述动态气槽13的出口端与模头本体1铰接；所述动态气槽的入口端绕出口端以自身轴线为平衡位置左右来回振动的角度范围为－5°～＋5°。
作为优选方案，所述的机械振动发生器2与动态气槽13的入口端铰接，所述机械振动发生器2的振动频率≤60Hz。
本实用新型所述模头装置的工作过程如下：
当机械振动发生器2不工作时，本实用新型装置的动态气槽13处于中间平衡位置（OB轴线），这时，对称的双槽射流冲击拉伸高聚物熔体细流成超细纤维或纤维网。当机械振动发生器2工作时，本实用新型装置的动态气槽13在机械振动发生器2的带动下，绕出口端（A端）以自身轴线AB为平衡位置做左右来回振动（如图2所示）。由图2可以看出，当入口端（B端）运动到最左F端时，此时动态气槽13空气射流的轴线为FA，与静态气槽12气流通道轴线OD相交于N点，相反，当入口端（B端）运动到最右E端时，此时动态气槽13空气射流的轴线为EA，与静态气槽12气流通道轴线OD相交于M点。如果将两股射流的交汇点看成气流作用力平衡点，则本实用新型装置的动态气槽13的振动作用将直接导致气流作用平衡点发生振动，该振动分布在O点的左右两侧。因此，平衡点的振动将引起高聚物熔体细流受力平衡点发生相应的振动，也称为扰动。此时，从理论上讲，熔体将不再在两股射流平衡作用条件下竖直向下运动，而是在一定微小左右振动（或扰动）的情况下呈“蛇形”向下运动，从而有利于纤维的细化。
实施例
原料聚丙烯（熔融指数为1800，加工温度为250℃）；所述模头装置的结构如上所述，其中的喷丝孔直径为0.06mm，静态气槽12与动态气槽13的夹角为60°，且动态气槽13的振动角度为-4.5°～+4.5°，机械振动发生器2的振动频率为25Hz；采用所述模头装置经过熔喷工艺制备纤维，所得纤维的平均直径为0.44μm（采用相同喷丝孔径的现有双槽模头所得纤维直径约为0.5μm）；可见，本实用新型可使所制备纤维直径比现有技术减小了近12.0%。
综上所述可见：本实用新型所述模头装置可采用机械振动方法，将连续的双槽射流中的一股射流变成具有一定振幅和频率的振动射流，该射流和另一股连续稳定射流交汇，形成具有一定振动规律合成射流。当运用该装置制备纤维时，可以通过共振作用将纤维拉伸得更细，从而适用于制备微纳米纤维。
最后有必要在此说明的是：上述内容只用于对本实用新型的技术方案作进一步详细说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，本领域的技术人员根据本实用新型的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种制备微纳米纤维的模头装置，包括模头本体，所述模头本体的轴中心设有喷丝孔，其特征在于：所述模头本体上还设有一个静态气槽和一个动态气槽，所述的静态气槽与模头本体固定连接，所述的动态气槽与模头本体活动连接；且在动态气槽的入口端连接有机械振动发生器。
2.如权利要求1所述的模头装置，其特征在于：所述动态气槽的入口端为活动端，所述动态气槽的出口端与模头本体铰接。
3.如权利要求2所述的模头装置，其特征在于：动态气槽的入口端绕出口端以自身轴线为平衡位置左右来回振动的角度范围为－5°～＋5°。
4.如权利要求1所述的模头装置，其特征在于：所述的机械振动发生器与动态气槽的入口端铰接。
5.如权利要求1所述的模头装置，其特征在于：所述机械振动发生器的振动频率≤60Hz。
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