CN208562607U - 一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件，包括壳体、上盖、隔片、分配杯、熔体均压板和喷丝板，上盖位于壳体内上部，分配杯下部依次设有熔体均压板和喷丝板，隔片位于上盖和分配杯之间，喷丝板上设有由喷丝和喷丝毛细孔组成的喷丝孔，分配杯内从上到下依次设有第一过滤网、导流板、过滤砂层、第二过滤网。通过设置带有上锥形孔下细孔的均压板，保证了进入到喷丝板导孔的熔体压力的均匀性和热量分散的均匀性，使得喷出的初生丝在进一步的牵伸、取向和结晶过程中达到均匀的表现，提高纤维的条干均匀性和染色均匀性。

Description

一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件

技术领域

本实用新型涉及化学纤维纺丝技术领域，更具体地说，它涉及一种分纤母丝熔融熔体主动分配的纺丝组件。

背景技术

随着化学纤维单丝如涤纶单丝、锦纶单丝所生产的装饰用纺织品、婚纱、窗帘、鞋帽、服饰等越来越广泛地应用到我们的日常生活中，单丝的需求量在不断的增长。其中20D-50D的涤纶单丝，环保性能高，是生产鞋类、箱包等网眼面料的基本原材料，市场前景十分广阔。但随着这类产品更多地向日常用民用领域拓展应用，对产品质量的要求也越来越高，特别是条干均匀度和染色均匀度的要求越来越高。

在化学纤维单丝生产中，化学纤维熔融纺丝工艺是主要工艺，但冷却、牵伸的方法有风冷+热辊牵伸及水冷+蒸汽和七辊牵伸的方法。而熔融纺丝工艺主要包括成纤聚合物在螺杆挤出机中加热熔融，熔体通过计量泵精确计量，经过纺丝组件，最后从喷丝头上的细孔中喷出熔体细流，经侧吹风冷却固化、上油，并经热辊热牵伸和卷绕，被均匀拉伸变细而得纤维。较之于水冷+蒸汽和七辊牵伸的方法，熔融纺丝单靠空气冷却，由于从喷丝板中出来的丝条本身不含有溶剂，在生产中不会产生溶剂的污染和浪费，此外，熔融纺丝的卷绕速度(2500～ 6000m/min)远高于水冷+蒸汽和七辊牵伸纺丝法(100～400m/min)卷绕速度。

但是，在高速纺丝过程中，存在一些技术难点。由于在熔融纺丝过程中，纤维的成型过程和冷却拉伸过程是同时进行的，从喷丝头挤出的丝束温度相当高，及时冷却可防止丝条之间的粘连和缠绕，配合着拉伸操作，使粘流态的熔体细流逐渐变成稳定的固态纤维，冷却的过程伴随着结晶过程，出口处由于温度高，分子的热运动过于剧烈，晶核不易生成或生成的晶核不稳定，随着温度降低，均相成核的速度逐渐加快，熔体粘度增大，晶体生长速度下降，而这一过程中最终决定了结晶度，对纤维的结构和性能具有十分重要的影响。成品纤维的结晶度和取向度及它们的均匀性直接影响产品条干、染色均匀度。

分纤母丝的单纤维旦数都在20D或以上，有的甚至达到50D，粗旦高速纺丝最大的困难在于温度的不一致性引起的结晶不一致，导致牵伸过程中结晶和取向不匀，直接的后果是染色不匀，产生花斑。过去往往注重于冷却阶段的均匀性和热辊牵伸温度的一致性，而忽略纺丝组件的结构对纤维均匀度上影响。

现有的分纤母丝熔融纺丝法，为了提高纤维的条干均匀度，大多采用二步纺丝法，即经过螺杆挤出机得到的熔融状态的高聚物经过纺丝和第一步的拉伸冷却之后，再进行进一步的拉伸、上油等操作，在纤维已经冷却成型的状态下再度对纤维进行加热并拉伸，以提升纤维的品质。但是二步法的成本以及加工效率均不如一步法，就质量而言，现有的纺丝技术，一步法所能达到的纤维条干均匀度在CV1.5％左右，而二步法所能达到的纤维线密度可降低至0.8％左右，如果能够采用一步法实现二步法所能达到的条干均匀度，则可有效地降低生产成本，提升生产效率。

在纺丝组件中处于熔融状态的高聚物，一旦存在杂质，在拉伸成型过程中往往会出现纺丝断裂，影响纤维线密度的进一步降低；其次，也是最主要的原因，处于纺丝组件中的熔融状态的高聚物，温度分布不均匀，导致高聚物中的高分子在一些温度较低的地方产生结晶，使得熔融状态的高聚物晶粒分布不均匀，使得纤维的条干和染色性能不能达到要求；最后，由于纺丝组件的外部温度与纺丝组件的内部温度相差巨大，往往熔融状态的高聚物在被挤出喷丝头接触到外部低温时其结晶状态就已经开始分布不均，直接影响了后续结晶过程及拉升状态。

针对上述问题，则需要对纺丝组件加以改进，使得处于纺丝组件中的熔融状高聚物热量分布更加均匀，熔体在组件中的压力更加均匀，从喷丝头流出的丝束才能保持一致，在其后的冷却和牵伸过程中结晶才会趋于均匀，这样就可优化纺丝的工艺流程，提高产品质量，提升纺丝的效率，降低纺丝成本。

发明内容

针对现有纺丝组件存在的不足，本实用新型人研究了熔体纺丝中熔体的流变特性是如何影响纺丝参数的，分析了复合纺丝过程中熔体在组件中流动过程、温度、压力及速度等变化因素，发现复合组分复合前出料口的几何尺寸对纺丝参数影响很大，进而影响到纺丝的可纺性和纤维的质量，在分配板和喷丝板之间增加一块调节板，调节纺丝过程的纺丝参数，完成了本实用新型。

具体为，提供一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件，其特征在于，包括壳体、上盖、隔片、分配杯、熔体均压板和喷丝板，

上盖位于壳体内上部，分配杯下部依次设有熔体均压板和喷丝板，隔片位于上盖和分配杯之间；

所述喷丝板上设有由喷丝导孔和喷丝毛细孔组成的喷丝孔，

所述分配杯内从上到下依次设有导流板、过滤砂层、第一过滤网、第二过滤网；

在分配杯和喷丝板之间设置有熔体均压板，熔体均压板内的熔体通道是与喷丝板喷丝孔数一致的锥形导孔，锥形导孔下端连接有与喷丝孔相对应的细孔。

对上述技术方案的改进，所述喷丝导孔包括第一锥孔，竖直圆柱孔和第二锥孔，所述竖直圆柱孔两端分别连接第一锥孔和第二锥孔，所述第一锥孔与喷丝毛细孔相连通；所述喷丝毛细孔为直径相同的圆柱孔。

对上述技术方案的改进，均压板的锥形导孔最小直径处的直径为D1，它与喷丝毛细孔直径D2的关系为：D1大于D2，且D1/D2在1-5之间。

对上述技术方案的改进，均压板内锥形导孔的锥度是沿水平方向呈10-25度。

对上述技术方案的改进，喷丝板的喷丝孔为圆形排布且沿侧吹风方向的投影为等分排列。

对上述技术方案的改进，喷丝孔个数为5-6个。

发明的优点在于：

本实用新型通过在纺丝组件的流体分配室设置锥形收集结构，在分配杯和喷丝板之间设置可以改变小孔孔径的均压板，以提高熔体分配的压力喷丝板上喷丝孔为投影方向的均分设计，使得侧吹风均衡吹过，使得流体的热量损失更加地均匀，防止出现高聚物内局部结晶，使得丝束结晶更加均匀，提升纺丝的品质。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图。

图2为本实用新型熔体均压板孔的示意图。

图3喷丝孔及喷丝毛细孔的结构示意图。

图4喷丝孔在侧吹风方向的投影图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1-4所示，本实用新型提供一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件，其特征在于，包括壳体1、上盖2、隔片3、分配杯4、熔体均压板5和喷丝板6，

上盖2位于壳体1内上部，分配杯4下部依次设有熔体均压板5和喷丝板6，隔片3位于上盖2和分配杯4之间；

所述喷丝板6上设有由喷丝导孔13和喷丝毛细孔14组成的喷丝孔，

所述分配杯4内从上到下依次设有导流板7、过滤砂层8、第一过滤网9、第二过滤网10；

在分配杯和喷丝板之间设置有熔体均压板5，熔体均压板内的熔体通道是与喷丝板喷丝孔数一致的锥形导孔11，锥形导孔下端连接有与喷丝孔相对应的细孔12。

由螺杆挤出机得到的熔融状态高聚物由计量泵(一进6出)计量后由熔体通道中进入到各个纺丝组件中，经过分流通道进入到分配室中，而后在分配室经过滤网和过滤砂过滤后进入锥形收集槽，通过其底部的圆孔进入熔体均压板，通过其圆形分布且与喷丝孔对应的小孔流入喷丝孔的导孔中，最后从喷丝口喷出初生纤维。由于熔体均压板的出口孔径是有限制的，通过均压板可以将熔体的压力提高10公斤以上，从而增加了熔体压力的均匀性。

同时由于纺丝组件本身不具有加热功能，其中的温度比上一道工序的温度要低一些，熔融状态的高聚物在其中会发生自然的冷却。通过设置均压板的孔径受限圆孔增加压力的同时也自然生热的作用，可以抵消熔体的自然冷却。使得处于纺丝组件中的熔融状高聚物热量分布更加均匀，丝束流出喷丝头的过程中结晶更加均匀，提升纺丝品质。

对上述技术方案的改进，所述喷丝导孔13包括第一锥孔13.1，竖直圆柱孔 13.2和第二锥孔13.3，所述竖直圆柱孔两端分别连接第一锥孔和第二锥孔，所述第一锥孔与喷丝毛细孔相连通；所述喷丝毛细孔为直径相同的圆柱孔。

对上述技术方案的改进，均压板的锥形导孔最小直径处的直径为D1，它与喷丝毛细孔直径D2的关系为：D1大于D2，且D1/D2在1-5之间。D₁/D₂的值越小，则增压作用走越强，均压作用也越强，但能量损失也越大。

均压作用对另外不同的熔体的效果也是一样的，通过均压板，只要提高相应的熔体压力，都会实现提高压力均匀性的目的。

对上述技术方案的改进，均压板内锥形导孔的锥度是沿水平方向呈10-25 度。

对上述技术方案的改进，喷丝板的喷丝孔为圆形排布且沿侧吹风方向的投影为等分排列。这样的排列方式，可以保证不同的丝条在侧吹风窗中所受到的侧吹风力基本一致。

对上述技术方案的改进，喷丝孔个数为5-6个。

具体实施例如下：

实施例l：

如图1-4所示，一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件，包括壳体1、上盖2、隔片3、分配杯4、熔体均压板5和喷丝板6，上盖2位于壳体1内上部，分配杯4下部依次设有熔体均压板5和喷丝板6，隔片3位于上盖2和分配杯4之间；所述喷丝板6上设有由喷丝导孔13和喷丝毛细孔14组成的喷丝孔，所述分配杯4内从上到下依次设有导流板7、过滤砂层8、第一过滤网9、第二过滤网 10。在分配杯和喷丝板之间设置有熔体均压板5，均压板内的熔体通道是与喷丝板喷丝孔数一致的锥形导孔11，锥形导孔内有与喷丝孔相对应的细孔12。

且喷丝板的喷丝孔为圆形排布且沿侧吹风方向的投影为等分排列图4。

本例所用组件参数D₁为Φ1.05，D₁/D₂＝1.91。

纺制240D/12f锦纶分纤母丝，原料为真空包装的PA6切片螺杆各区温度为 240℃、269℃、265℃、265℃、265℃、265℃，箱体温度270℃，侧吹风风速 0.7m/s，风温20℃，一辊速度960m/min，温度115℃，二辊速度3800m/min，温度145℃，三辊速度3950m/min,温度150℃，卷绕速度3850m/min。纺丝正常，断头率低。

实施例2：本例所用组件参数D₁为Φ1.35，D₁/D₂＝2.45。

纺制240D/12f锦纶分纤母丝，原料为真空包装的PA6切片螺杆各区温度为240℃、269℃、270℃、270℃、270℃、270℃，箱体温度275℃，侧吹风风速 0.7m/s，风温20℃，一辊速度960m/min，温度115℃，二辊速度3800m/min，温度145℃，三辊速度3950m/min,温度150℃，卷绕速度3850m/min。纺丝基本正常。

实施例3：本例所用组件参数D₁为Φ1.65，D_1/D₂＝3。

纺制240D/12f锦纶分纤母丝，原料为真空包装的PA6切片螺杆各区温度为240℃、269℃、275℃、275℃、275℃、270℃，箱体温度280℃，侧吹风风速 0.7m/s，风温20℃，一辊速度960m/min，温度115℃，二辊速度3800m/min，温度145℃，三辊速度3950m/min，温度150℃，卷绕速度3850m/min。纺丝基本正常，断头率较高。

下面是各实施例采用不同组件参数D₁以及D₁/D₂比，对分纤母丝的纺丝条件和纤维的条干及染色均匀性数据：

其中喷丝毛细孔直径D₂为_Φ0.55，喷丝孔的长径比L/D＝2。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件，其特征在于，包括壳体(1)、上盖(2)、隔片(3)、分配杯(4)、熔体均压板（5）和喷丝板(6)；

上盖(2)位于壳体(1)内上部，分配杯(4)下部依次设有熔体均压板(5)和喷丝板(6)，隔片(3)位于上盖(2)和分配杯(4)之间；

所述喷丝板(6)上设有由喷丝导孔(13)和喷丝毛细孔(14)组成的喷丝孔；

所述分配杯(4)内从上到下依次设有导流板(7)、过滤砂层(8) 、第一过滤网(9)、第二过滤网（10）；

在分配杯和喷丝板之间设置有熔体均压板（5），熔体均压板内的熔体通道是与喷丝板喷丝孔数一致的锥形导孔（11），锥形导孔下端连接有与喷丝孔相对应的细孔（12）。

2.如权利要求1所述的一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件，其特征在于，所述喷丝导孔（13）包括第一锥孔（13.1），竖直圆柱孔（13.2）和第二锥孔（13.3），所述竖直圆柱孔两端分别连接第一锥孔和第二锥孔，所述第一锥孔与喷丝毛细孔相连通；所述喷丝毛细孔为直径相同的圆柱孔。

3.如权利要求1所述的一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件，其特征在于，均压板的锥形导孔最小直径处的直径为D1，它与喷丝毛细孔直径D2的关系为：D1大于D2，且D1/D2在1-5之间。

4.如权利要求1所述的一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件，其特征在于，均压板内锥形导孔的锥度是沿水平方向呈10-25度。

5.如权利要求1所述的一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件，其特征在于，喷丝板的喷丝孔为圆形排布且沿侧吹风方向的投影为等分排列。

6.如权利要求1所述的一种熔体主动分配的分纤母丝纺丝组件，其特征在于，喷丝孔个数为5-6个。