CN211897195U - 一种异形熔喷纺丝喷头结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种异形熔喷纺丝喷头结构，包括中间块模组和边块模组，边块模组设于中间块模组的周身外侧，边块模组与中间块模组之间形成气流通道；中间块模组包括第一基体，第一基体中心设有熔体输送通道，熔体输送通道下方设有异形喷丝嘴，异形喷丝嘴包括直线排列的至少二个异形喷丝孔，且相邻异形喷丝孔的形状不同；边块模组包括第二基体，第二基体靠近气流通道出气口的内侧表面分布有间隔排列的内凹部和内凸部。本实用新型通过在喷丝嘴上设置不同孔径形状的异形喷丝孔，使得纺丝所得异形纤维具有特殊几何形状，从而通过异形纤维之间的缠结提高非织造布的蓬松度、孔隙率和拉伸强度。
Description
技术领域
本实用新型涉及熔喷非织造设备技术领域，特别涉及一种异形熔喷纺丝喷头结构。
背景技术
熔喷纺织技术是通过熔喷纺丝装置将聚合物颗粒或切片制备成熔喷非织造材料的技术。熔喷纺织技术的流程通常如下：采用熔喷法将聚合物的颗粒状切片从熔喷纺丝装置的料斗中加入，然后经过高温螺杆的挤压与加热作用，颗粒切片融化为聚合物熔体，聚合物熔体经过计量泵的定量输出作用从熔喷纺丝喷头的喷丝孔挤出，挤出的聚合物熔体经过高温高速的气流吹喷而拉细成超细纤维，并由接收面接收冷却定型，形成熔喷非织造材料。
其中，由于熔喷技术生产纤维很细，同时熔喷布具有很大的比表面积、空隙小而间隙率大，故其过滤性、屏蔽性、绝热性和吸油性等性能优良。所以熔喷法非织造布广泛应用于医用和工业用口罩、保暖材料、医疗卫生材料、擦拭布、电池隔板以及隔音材料等领域。
熔喷纺丝喷头是熔喷生产线中最关键的机械，熔喷纺丝喷头的模头系统通常由底板、喷丝头、气板、加热元件等组成，且熔喷法非织造布的均匀度与熔喷纺丝喷头结构的设计、制造有密切关系。目前，常用的熔喷模头有两种，一种是狭槽型熔喷模头，如美国专利USP3849040和USP3825380，另一种是圆环形熔喷喷嘴模头，如美国专利USP3954361和USP4380570，其中狭槽熔喷模头应该广泛。美国专利USP6013223，USP6074597和USP6146580显示，外国熔喷非织造设备所采用的熔喷模头大多数为狭槽型模头。传统的熔喷模头主要是利用槽型喷成一定角度分布在喷丝孔两侧。高速高温气流从这两条槽型喷口中喷出，聚合物熔体从模头挤出，通过这两股气流所形成的气流场迅速拉伸变细，最终形成纤维或纤维网，熔喷纤维在牵伸成网过程中通过自身粘合后制备成熔喷非织造布。
在实现本实用新型的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：
现有熔喷纺丝技术中，熔喷纤维一直处于高温气流场中，纤维直径小且纤维之间粘合程度高，结构变得致密，导致制备所得熔喷非织造布的纤网蓬松度低，空隙率小，造成过滤阻力增大，过滤效果下降；此外，现有熔喷纺丝喷头得到的纤维直径截面都为圆形，导致制备得到的熔喷非织造布中各个纤维之间的摩擦系数低，在缠结过程中容易滑移，导致熔喷非织造布的拉伸强度较低。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种异形熔喷纺丝喷头结构。
根据本实用新型实施例的一个方面，提供一种异形熔喷纺丝喷头结构，包括中间块模组和边块模组，其特征在于：
所述边块模组设于所述中间块模组的周身外侧，所述边块模组与所述中间块模组之间形成对称的一组气流通道（1）；
所述中间块模组包括第一基体（2），所述第一基体（2）的中心设有熔体输送通道（3），所述熔体输送通道（3）下方设有异形喷丝嘴（4），所述异形喷丝嘴（4）包括直线排列的至少二个异形喷丝孔，且相邻异形喷丝孔的形状不同，各个异形喷丝孔的上部分别与所述熔体输送通道（3）相连通，各个异形喷丝孔的下端与所述气流通道（1）出气口相平齐；
所述边块模组包括第二基体（5），所述第二基体（5）靠近所述气流通道（1）出气口的内侧表面分布有间隔排列的内凹部（6）和内凸部（7），使得进入所述气流通道（1）的气流依次经过各个内凹部（6）和内凸部（7）后形成稳定的不均匀气流。
在一个优选的实施例中，所述异形喷丝嘴（4）上的各个异形喷丝孔种类包括圆形喷丝孔、菱形喷丝孔和三角形喷丝孔，且三角形喷丝孔位于相邻的圆形喷丝孔和菱形喷丝孔之间。
在一个优选的实施例中，所述异形喷丝嘴（4）可拆卸安装于所述第一基体（2）的下端，所述异形熔喷纺丝喷头结构还包括至少一个备用异形喷丝嘴，且各个备用异形喷丝嘴上各个异形喷丝孔的排列状态与所述异形喷丝嘴（4）上各个异形喷丝孔的排列状态不同。
在一个优选的实施例中，所述熔体输送通道（3）由上至下依次包括导孔（8）和微孔（9），所述导孔（8）包括导孔上倒角（80）、导孔本体（81）和导孔下倒角（82），所述导孔下倒角（82）与所述微孔（9）相连通，所述导孔（8）、所述微孔（9）与所述异形喷丝嘴（4）相连通。
在一个优选的实施例中，所述微孔（9）的直径由上至下呈逐减分布，所述微孔（9）的上端直径与所述导孔下倒角（82）的直径相同，所述微孔（9）的下端直径与所述异形喷丝嘴（4）的直径相同。
在一个优选的实施例中，所述导孔（8）、所述微孔（9）与所述异形喷丝嘴（4）的长度比为 1：2：3。
在一个优选的实施例中，所述气流通道（1）的气流夹角的取值范围为60°±20°。
在一个优选的实施例中，两个气流通道（1）出气口的间距取值范围为0.6mm±0.2mm。
在一个优选的实施例中，对于每个异形喷丝孔，所述异形喷丝孔的长径比为25：1-50:1，有效直径为0.3mm±0.1mm。
与现有技术相比，本实用新型提供的一种异形熔喷纺丝喷头结构具有以下优点：
本实用新型提供的一种熔喷纺丝喷头结构包括中间块模组和边块模组，边块模组设于中间块模组的周身外侧，边块模组与中间块模组之间形成对称的一组气流通道（1）；中间块模组包括第一基体（2），第一基体（2）的中心设有熔体输送通道（3），熔体输送通道（3）下方设有异形喷丝嘴（4），异形喷丝嘴（4）包括直线排列的至少二个异形喷丝孔，且相邻异形喷丝孔的形状不同，各个异形喷丝孔的上部分别与熔体输送通道（3）相连通，各个异形喷丝孔的下端与气流通道（1）出气口相平齐；边块模组包括第二基体（5），第二基体（5）靠近气流通道（1）出气口的内侧表面分布有间隔排列的内凹部（6）和内凸部（7），使得进入气流通道（1）的气流依次经过各个内凹部（6）和内凸部（7）后形成稳定的不均匀气流。本实用新型创新性地将熔喷纺丝喷头结构设计为具备多个按预设排列顺序分布，且具备相互配合关系的不同孔径形状的异形喷丝孔，使得纺丝得到的各个异形纤维具有特殊几何形状，使得各个异形纤维在缠结过程中提高了纤网的蓬松度和孔隙率，从而提高熔喷非织造布的过滤性能；此外，不同截面的异形纤维之间有一定的嵌锁作用，使得熔喷非织造布中各纤维之间的摩擦系数增加，进一步提高熔喷非织造布的拉伸强度。
进一步的，本实用新型提供的异形熔喷纺丝喷头结构的可拆卸设计使得工作人员可根据实际生产需要进行异形喷丝嘴的更换，从而根据熔喷非织造布的不同过滤性能需求选择不同异形空思考排列状态的异形喷丝嘴进行使用，使得熔喷非织造布的制备更具灵活性。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并于说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1是一种现有熔喷纺丝装置中喷丝头的结构示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种异形熔喷纺丝喷头结构的结构示意图。
图3是根据一示例性实施例示出的一种边块模组的结构示意图。
图4是根据一示例性实施例示出的一种异形喷丝嘴的结构示意图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种熔体输送通道与异形喷丝嘴的连接结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例（但不限于所举实施例)与附图详细描述本实用新型，本实施例的具体方法仅供说明本实用新型，本实用新型的范围不受实施例的限制，本实用新型在应用中可以作各种形态与结构的修改与变动，这些基于本实用新型基础上的等价形式同样处于本实用新型申请权利要求保护范围。
为了更好地说明本实用新型实施例提供的异形熔喷纺丝喷头结构，首先示出现有熔喷纺丝装置中喷丝头的结构示意图进行对比说明，如图1所示，喷丝头上包括的各个喷丝孔为直线排列，且尺寸一致的圆形喷丝孔A，该种喷丝头结构使得聚合物熔体纺丝得到的各个熔喷纤维直径截面均为圆形，进一步导致各个熔喷纤维在缠结过程中容易滑移，得到的熔喷非织造布中各纤维之间的摩擦系数低，使得熔喷非织造布的拉伸强度较低。
为了避免上述情况的发生，发明人通过对熔喷纺丝装置的实际工作过程进行观察和思考，经过大量创造性的实验研究，克服一系列技术问题，最终提出本实用新型实施例示出的一种异形熔喷纺丝喷头结构，该异形熔喷纺丝喷头结构的各个示意图如图2、3、4、5所示。
其中，图2是根据一示例性实施例示出的结构示意图，如图2所示，提供提供一种异形熔喷纺丝喷头结构，包括中间块模组和边块模组，其特征在于：
所述边块模组设于所述中间块模组的周身外侧，所述边块模组与所述中间块模组之间形成对称的一组气流通道（1）；
所述中间块模组包括第一基体（2），所述第一基体（2）的中心设有熔体输送通道（3），所述熔体输送通道（3）下方设有异形喷丝嘴（4），所述异形喷丝嘴（4）包括直线排列的至少二个异形喷丝孔，且相邻异形喷丝孔的形状不同，各个异形喷丝孔的上部分别与所述熔体输送通道（3）相连通，各个异形喷丝孔的下端与所述气流通道（1）出气口相平齐；
所述边块模组包括第二基体（5），所述第二基体（5）靠近所述气流通道（1）出气口的内侧表面分布有间隔排列的内凹部（6）和内凸部（7），使得进入所述气流通道（1）的气流依次经过各个内凹部（6）和内凸部（7）后形成稳定的不均匀气流。
在一种可能的实施方式中，边块模组的结构示意图可以如图3所示。
本实用新型所提供异形熔喷纺丝喷头结构的气流通道设计为凹凸形状，可使得流经气流通道的气流速度大小发生变化：内凸部（7）的气流通道间隙小，气流在内凸部（7）的气流速度变高；内凹部（6）的气流通道间隙小，气流在内凹部（6）的气流速度变小，从而使熔喷纤维在气流牵伸过程中受到的牵伸力不同，使得熔喷纤维直径发生变化，配合异形喷丝孔的形状差异设计，进一步增加了熔喷纤维的差异性。
需要说明的是，本实用新型实施例提供的异形熔喷纺丝喷头结构中，两个气流通道（1）出气口之间的间距大小可以通过第一基体（2）与第二基体（5）之间的距离进行调整，从而控制气流通道（1）中气流的大小。
在一个优选的实施例中，异形喷丝嘴（4）上的异形喷丝孔种类包括圆形喷丝孔、菱形喷丝孔和三角形喷丝孔，且三角形喷丝孔位于相邻的圆形喷丝孔和菱形喷丝孔之间。
三角形喷丝孔位于相邻的圆形喷丝孔和菱形喷丝孔之间，使得异形喷丝嘴（4）纺丝得到的异形纤维排布依次为相邻排布的圆形纤维、三角形纤维、菱形纤维、圆形纤维、三角形纤维、……，以此类推，这三种纤维之间具备一定的嵌锁关系，使得纤维之间的摩擦系数增加，从而增强纤网的拉伸强度，且不同形状的异形纤维缠结后，纤维之间因菱角交错导致形成的纤网具备一定的蓬松度和孔隙率，可提高熔喷非织造布的过滤性能。
为了更好地进行说明，示出图4所示的一种异形喷丝嘴的结构示意图，在图3中，异形喷丝嘴（4）为狭长结构，异形喷丝嘴（4）上按照圆形喷丝孔B、菱形喷丝孔C和三角形喷丝孔D的顺序依次直线排布。
需要说明的是，各个异形喷丝孔的孔径形状还可以是正五边形、正六边形、正七边形等相互间能够具备一定嵌锁关系的形状，本实用新型并不对异形喷丝孔的具体孔径形状以及异形喷丝孔的数量进行限定。
在一个优选的实施例中，异形喷丝嘴（4）可拆卸安装于第一基体（2）的下端，异形熔喷纺丝喷头结构还包括至少一个备用异形喷丝嘴，且各个备用异形喷丝嘴上各个异形喷丝孔的排列状态与异形喷丝嘴（4）上各个异形喷丝孔的排列状态不同。
比如，异形熔喷纺丝喷结构上安装的异形喷丝嘴（4）的各个异形喷丝孔的排列状态为相邻排布的圆形喷丝孔、三角形喷丝孔、菱形喷丝孔，备用异形喷丝嘴上各个异形喷丝孔的排列状态可以为相邻排布的正方形喷丝孔、三角形喷丝孔、五边形喷丝孔、花边形喷丝孔。
进一步的，异形喷丝嘴（4）的可拆卸更换设计，也使得工作人员能够对熔体输送通道以及异形喷丝嘴进行周期性的检查和维护，从而确保熔喷纺丝的效率和质量。
需要说明的是，本实用新型中所述的异形喷丝孔形状均指喷丝孔的横截面形状。
在一个优选的实施例中，熔体输送通道（3）由上至下依次包括导孔（8）和微孔（9），导孔（8）包括导孔上倒角（80）、导孔本体（81）和导孔下倒角（82），导孔下倒角（82）与微孔（9）相连通，导孔（8）、微孔（9）与异形喷丝嘴（4）相连通。
在一种可能的实施方式中，异形喷丝嘴（4）的上端设有单个圆形通孔，该圆形通孔用于与熔体输送通道（3）的微孔（9）下端相连通，该圆形通孔通过各个支管道分别与异形喷丝嘴（4）上的各个异形喷丝孔相连通。
在一个优选的实施例中，微孔（9）的直径由上至下呈逐减分布，微孔（9）的上端直径与导孔下倒角（82）的直径相同，微孔（9）的下端直径与异形喷丝嘴（4）的直径相同。
在一种可能的实施方式中，熔体输送通道与异形喷丝嘴的连接结构示意图可以如图5所示。
在一个优选的实施例中，导孔（8）、微孔（9）与异形喷丝嘴（4）的长度比为 1：2：3。
需要说明的是，现有熔体输送通道的直径小且流道长，不利于具有粘弹性聚合物熔体的流动，本实用新型实施例中导孔（8）和微孔（9）的设计可使得熔体输送通道（3）中粘弹性聚合物熔体的流动性能稳定性增加，减少聚合物熔体内部的内应力，进一步避免了聚合物熔体挤出后的熔体破裂现象。显然，熔体输送通道（3）中导孔与微孔的形状和尺寸设计，可使得聚合物熔体更加稳定的进入异形喷丝嘴（4），并由各个异形喷丝孔喷出。
在一个优选的实施例中，气流通道（1）的气流夹角的取值范围为60°±20°。
在一个优选的实施例中，两个气流通道（1）出气口的间距取值范围为0.6mm±0.2mm。
在一个优选的实施例中，对于每个异形喷丝孔，异形喷丝孔的长径比为25：1-50:1，有效直径为0.3mm±0.1mm。
采用本实用新型实施例提供的异形熔喷纺丝喷头结构进行熔喷超细纤维的纺丝作业，得到的各实施例如下：
实施例1
采用熔喷专用聚丙烯切片，熔融指数为1200g/10min，流量为0.03g/s,纺丝温度为150-230℃，聚合物熔体从各个异形喷丝孔中挤出，经气流通道（1）中喷出的高速高温气流牵伸，制备得到熔喷超细纤维。
在本实施例中，异形熔喷纺丝喷头结构各组件的参数包括：气流通道（1）中气流夹角为60°，第二基体（5）靠近气流通道（1）出气口的内侧表面分布的各个内凸部（7）间隔为5mm，各个内凹部（6）间隔为7mm，平滑处出口间隔为6mm，圆形喷丝孔直径、三角形喷丝孔中线和菱形喷丝孔中线的间距为0.4mm，各个异形喷丝孔与气流通道（1）之间的横向距离为0.8mm。
实施例2
采用熔喷专用聚丙烯切片，熔融指数为1200g/10min，流量为0.03g/s,纺丝温度为150-230℃，聚合物熔体从各个异形喷丝孔中挤出，经气流通道（1）中喷出的高速高温气流牵伸，制备得到熔喷超细纤维。
在本实施例中，异形熔喷纺丝喷头结构各组件的参数包括：气流通道（1）中气流夹角为60°，第二基体（5）靠近气流通道（1）出气口的内侧表面分布的各个内凸部（7）间隔为5mm，各个内凹部（6）间隔为7mm，平滑处出口间隔为6mm，圆形喷丝孔直径、三角形喷丝孔中线和菱形喷丝孔中线的间距为0.6mm，各个异形喷丝孔与气流通道（1）之间的横向距离为0.6mm。
实施例1-2制得的熔喷超细纤维的平均值为2.37 um，透气率为181.1 L／(m2·s)，平均孔径为17 um，纤网拉伸强度为 13.42 N。在同等条件下采用现有喷丝孔熔喷纺丝喷头结构制得的纤维的平均直径为4.21um，透气率为134.7 L／(m2·s)，平均孔径为21 um，纤网拉伸强度为8.79 N。由此可知，本实用新型提供的一种熔喷纺丝喷头结构制备的熔喷非织造布相较现有熔喷非织造布，在过滤性能和抗拉伸性能上均得到了显著提高。
综上所述，本实用新型提供的一种熔喷纺丝喷头结构包括中间块模组和边块模组，边块模组设于中间块模组的周身外侧，边块模组与中间块模组之间形成对称的一组气流通道（1）；中间块模组包括第一基体（2），第一基体（2）的中心设有熔体输送通道（3），熔体输送通道（3）下方设有异形喷丝嘴（4），异形喷丝嘴（4）包括直线排列的至少二个异形喷丝孔，且相邻异形喷丝孔的形状不同，各个异形喷丝孔的上部分别与熔体输送通道（3）相连通，各个异形喷丝孔的下端与气流通道（1）出气口相平齐；边块模组包括第二基体（5），第二基体（5）靠近气流通道（1）出气口的内侧表面分布有间隔排列的内凹部（6）和内凸部（7），使得进入气流通道（1）的气流依次经过各个内凹部（6）和内凸部（7）后形成稳定的不均匀气流。本实用新型创新性地将熔喷纺丝喷头结构设计为具备多个按预设排列顺序分布，且具备相互配合关系的不同孔径形状的异形喷丝孔，使得纺丝得到的各个异形纤维具有特殊几何形状，使得各个异形纤维在缠结过程中提高了纤网的蓬松度和孔隙率，从而提高熔喷非织造布的过滤性能；此外，不同截面的异形纤维之间有一定的嵌锁作用，使得熔喷非织造布中各纤维之间的摩擦系数增加，进一步提高熔喷非织造布的拉伸强度。
进一步的，本实用新型提供的异形熔喷纺丝喷头结构的可拆卸设计使得工作人员可根据实际生产需要进行异形喷丝嘴的更换，从而根据熔喷非织造布的不同过滤性能需求选择不同异形空思考排列状态的异形喷丝嘴进行使用，使得熔喷非织造布的制备更具灵活性。
虽然，前文已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本实用新型做了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之进行修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明的后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。
Claims (9)
1.一种异形熔喷纺丝喷头结构，包括中间块模组和边块模组，其特征在于：
所述边块模组设于所述中间块模组的周身外侧，所述边块模组与所述中间块模组之间形成对称的一组气流通道（1）；
所述中间块模组包括第一基体（2），所述第一基体（2）的中心设有熔体输送通道（3），所述熔体输送通道（3）下方设有异形喷丝嘴（4），所述异形喷丝嘴（4）包括直线排列的至少二个异形喷丝孔，且相邻异形喷丝孔的形状不同，各个异形喷丝孔的上部分别与所述熔体输送通道（3）相连通，各个异形喷丝孔的下端与所述气流通道（1）出气口相平齐；
所述边块模组包括第二基体（5），所述第二基体（5）靠近所述气流通道（1）出气口的内侧表面分布有间隔排列的内凹部（6）和内凸部（7），使得进入所述气流通道（1）的气流依次经过各个内凹部（6）和内凸部（7）后形成稳定的不均匀气流。
2.根据权利要求1所述的异形熔喷纺丝喷头结构，其特征在于，所述异形喷丝嘴（4）上的各个异形喷丝孔种类包括圆形喷丝孔、菱形喷丝孔和三角形喷丝孔，且三角形喷丝孔位于相邻的圆形喷丝孔和菱形喷丝孔之间。
3.根据权利要求1所述的异形熔喷纺丝喷头结构，其特征在于，所述异形喷丝嘴（4）可拆卸安装于所述第一基体（2）的下端，所述异形熔喷纺丝喷头结构还包括至少一个备用异形喷丝嘴，且各个备用异形喷丝嘴上各个异形喷丝孔的排列状态与所述异形喷丝嘴（4）上各个异形喷丝孔的排列状态不同。
4.根据权利要求1所述的异形熔喷纺丝喷头结构，其特征在于，所述熔体输送通道（3）由上至下依次包括导孔（8）和微孔（9），所述导孔（8）包括导孔上倒角（80）、导孔本体（81）和导孔下倒角（82），所述导孔下倒角（82）与所述微孔（9）相连通，所述导孔（8）、所述微孔（9）与所述异形喷丝嘴（4）相连通。
5.根据权利要求4所述的异形熔喷纺丝喷头结构，其特征在于，所述微孔（9）的直径由上至下呈逐减分布，所述微孔（9）的上端直径与所述导孔下倒角（82）的直径相同，所述微孔（9）的下端直径与所述异形喷丝嘴（4）的直径相同。
6.根据权利要求4所述的异形熔喷纺丝喷头结构，其特征在于，所述导孔（8）、所述微孔（9）与所述异形喷丝嘴（4）的长度比为 1：2：3。
7.根据权利要求1所述的异形熔喷纺丝喷头结构，其特征在于，所述气流通道（1）的气流夹角的取值范围为60°±20°。
8.根据权利要求1所述的异形熔喷纺丝喷头结构，其特征在于，两个气流通道（1）出气口的间距取值范围为0.6mm±0.2mm。
9.根据权利要求1所述的异形熔喷纺丝喷头结构，其特征在于，对于每个异形喷丝孔，所述异形喷丝孔的长径比为25：1-50:1，有效直径为0.3mm±0.1mm。
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- 2020-01-10 CN CN202020047974.6U patent/CN211897195U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |