RU2008375C1

RU2008375C1 - Spinning head for making fibers from polymer melt

Info

Publication number: RU2008375C1
Authority: RU
Inventors: М.Я. Алферов; О.В. Телятников
Original assignee: Алферов Михаил Ярославович; Телятников Олег Викторович
Priority date: 1991-08-29
Filing date: 1991-08-29
Publication date: 1994-02-28

Abstract

FIELD: equipment for production of synthetic fibers. SUBSTANCE: spinning head comprises working member made up of two separable elements 1 and 2 which, when joined, form wedge-like end piece 3, and two covers 5 and 6 adjoining said end piece. Separable elements have mounting slots while adjoining covers have answering projections which prevent formation of clearance between separable elements 1 and 2. EFFECT: improved functional and operating characteristics. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для производства синтетических волокон из расплава полимера аэродинамическим способом, в частности к прядильным головкам для формования нетканых фильтровальных материалов, и может быть использовано в производстве нетканых материалов, а также в процессе изготовления волокнистых глубинных фильтровальных элементов, используемых для очистки нейтральных и агрессивных жидкостей в электронной, химической, медицинской, пищевой и других отраслях промышленности. The invention relates to a device for the production of synthetic fibers from a polymer melt in an aerodynamic manner, in particular to spinning heads for forming non-woven filter materials, and can be used in the manufacture of non-woven materials, as well as in the manufacturing process of fiber deep filter elements used for cleaning neutral and aggressive liquids in electronic, chemical, medical, food and other industries.

Известны и широко применяются за рубежом прядильные головки для производства волокон из расплавов полимеров, содержащие рабочий орган с каналами для экструзии расплава полимера и верхние и нижние крышки, образующие при смыкании воздушную щель, через которую истекает нагретый газ, под воздействием которого происходит вытягивание и утонение синтетической нити (патент США N 3755527, кл. D 01 D 5/12). Эффективность прядильных головок данного класса оценивается удельным расходом сжатого воздуха на единичную производительность, приходящуюся на одно отверстие. Spinning heads are known and widely used abroad for the production of fibers from polymer melts, containing a working body with channels for extrusion of the polymer melt and upper and lower covers, which, when closed, form an air gap through which heated gas flows, under the influence of which the synthetic stretches and thins filaments (US patent N 3755527, CL D 01 D 5/12). The efficiency of spinning heads of this class is estimated by the specific consumption of compressed air per unit capacity per hole.

Основное направление по усоверешенствованию головок было сосредоточено на разработке таких конструкций головок, которые бы приводили к снижению удельного расхода воздуха и таким образом повышали бы эффективность прядильных головок (Narasimhan, K. M. Shambaugh, R. L. "Melt Blowing: Ceneral Egnation Development and Experiment Verification of Simplified Model". AIChE I, 1988, s. 284). The main direction for improving heads was focused on the development of head designs that would reduce specific air consumption and thus increase the efficiency of spinning heads (Narasimhan, KM Shambaugh, RL "Melt Blowing: Ceneral Egnation Development and Experiment Verification of Simplified Model" AIChE I, 1988, s. 284).

Известна конструкция прядильной головки, содержащая разъемный рабочий орган с вытянутыми капиллярами для экструзии расплава полимеров и плоский экранный элемент с множеством отверстий квадратной или треугольной формы, количество которых равно количеству капилляров, размещенных в квадратных или треугольных отверстиях, предназначенных для истечения сжатого воздуха (патент США N 4380570, кл. D 04 H 1/04). A known design of a spinning head, comprising a detachable working body with elongated capillaries for extrusion of a polymer melt and a flat screen element with many square or triangular holes, the number of which is equal to the number of capillaries placed in square or triangular holes intended for the expiration of compressed air (US patent N 4380570, CL D 04 H 1/04).

Недостатком этой конструкции является снижение эффективности при работе с полиолефинами, возникающее вследствие того, что капилляры являются неразборными и подвержены в процессе эксплуатации образованию "нагара", в результате очистка их сопряжена с определенными затратами времени, что и снижает эффективность прядильной головки и повышает удельный расход воздуха. The disadvantage of this design is the decrease in efficiency when working with polyolefins, due to the fact that the capillaries are non-separable and are subject to the formation of "soot" during operation, as a result of cleaning them involves a certain amount of time, which reduces the efficiency of the spinning head and increases the specific air consumption .

Наиболее близкой к предлагаемой является прядильная головка для производства волокон, содержащая рабочий орган, образованный из двух элементов с выступами клиновидного сечения и центрально расположенными каналами для течения расплава полимера, причем для упрощения очистки капилляров от "нагара" каналы образованы путем совмещения двух элементов рабочего органа. Кроме того, прядильная головка содержит два разъемных элемента корпуса, повторяющие по форме элементы рабочего органа и образующие при совмещении квадратные отверстия для истечения воздуха, при этом центр окружности выходного отверстия капилляров совмещен с центром воздушного отверстия (патент ФРГ N 2550463, кл. D 01 D 5/12). Closest to the proposed one is a spinning head for the production of fibers, containing a working body formed of two elements with protrusions of a wedge-shaped cross section and centrally located channels for flowing the polymer melt, and to simplify the cleaning of capillaries from "soot", the channels are formed by combining two elements of the working body. In addition, the spinning head contains two detachable housing elements, repeating the shape of the elements of the working body and forming, when combined, square openings for air flow, while the center of the circumference of the outlet of the capillaries is aligned with the center of the air hole (German patent N 2550463, class D 01 D 5/12).

В этом техническом решении, взятом за прототип, путем совмещения центров капилляров для истечения полимера и воздушных отверстий достигается некоторое снижение удельного расхода воздуха и повышается эффективность прядильной головки. Однако и этой конструкции присущи недостатки, которые снижают эффективность прядильных головок данного класса. Одним из недостатков является то, что при увеличении количества отверстий, что соответственно вызывает увеличение ширины рабочего органа по линии совмещения воздушных отверстий истечения расплава, снижается надежность сопряжения двух элементов рабочего органа, часть массы расплава под воздействием давления расплава истекает по промежуткам между отверстиями, что приводит к снижению качества формуемого волокна. В конструкции отсутствуют какие-либо элементы или узлы, которые препятствовали бы вертикальному перемещению элементов рабочего органа в процессе эксплуатации. Кроме того, совмещение контурных линий смежных воздушных отверстий приводит к непроизводительному расходу воздуха, который в этом случае истекает в промежутках между отверстиями для истечения расплава и не производит полезной работы. Отмеченные недостатки снижают эффективность рассматриваемой головки для формования полимерных волокон. In this technical solution, taken as a prototype, by combining the centers of the capillaries for the expiration of the polymer and the air holes, a certain decrease in the specific air flow is achieved and the efficiency of the spinning head is increased. However, this design also has disadvantages that reduce the efficiency of this class of spinning heads. One of the disadvantages is that with an increase in the number of holes, which accordingly causes an increase in the width of the working body along the line of alignment of the air holes of the melt flow, the reliability of pairing of two elements of the working body decreases, part of the mass of the melt under the influence of melt pressure expires in the gaps between the holes, which to reduce the quality of the molded fiber. The design does not have any elements or nodes that would prevent the vertical movement of the elements of the working body during operation. In addition, the combination of the contour lines of adjacent air holes leads to unproductive air flow, which in this case expires in the spaces between the holes for the flow of the melt and does not produce useful work. The noted disadvantages reduce the effectiveness of the considered head for forming polymer fibers.

Цель изобретения - повышение эффективности при формовании волокон из полиолефинов. The purpose of the invention is to increase the efficiency in the formation of fibers from polyolefins.

На фиг. 1 представлен разрез предлагаемой головки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a section of the proposed head; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is a view B in FIG. 1.

Прядильная головка содержит рабочий орган из двух разъемных элементов 1 и 2, образующих при совмещении наконечник 3 клиновидного сечения, в котором расположены прядильные отверстия 4, и две прилегающие к наконечнику крышки 5 и 6 с каналами 7 для истечения воздуха. Разъемные элементы имеют посадочные пазы 8, размещенные в наконечнике 3 клиновидного сечения, а прилегающие крышки 5 и 6 - ответные выступы 9, размещенные параллельно между каналами 10-13. Ответные выступы 9 в посадочных пазах 8 воздействуют на наконечник 3, препятствуя раздвижке при формовании волокон из полиолефинов при повышении давления экструзии. The spinning head contains a working body of two detachable elements 1 and 2, forming, when combined, a tip 3 of a wedge-shaped cross section in which spinning holes 4 are located, and two covers 5 and 6 adjacent to the tip with channels 7 for air outflow. The detachable elements have landing grooves 8 located in the tip 3 of the wedge-shaped cross-section, and the adjacent covers 5 and 6 - mating protrusions 9, placed in parallel between the channels 10-13. The reciprocal protrusions 9 in the landing grooves 8 act on the tip 3, preventing the sliding during the formation of fibers from polyolefins with increasing extrusion pressure.

При совмещении прилегающих крышек 5 и 6 образуются каналы 10-13 истечения, в которых соосно расположены прядильные отверстия 4, при этом длинная ось эллипса канала 12 расположена перпендикулярно, а длинная ось эллипса канала 13 - параллельно линии совмещения. When the adjacent covers 5 and 6 are combined, the outflow channels 10-13 are formed in which the spinning holes 4 are coaxially located, the long axis of the ellipse of the channel 12 being perpendicular and the long axis of the ellipse of the channel 13 parallel to the alignment line.

Прядильная головка работает следующим образом. The spinning head operates as follows.

Расплав полимера из полиолефина поступает от шнекового экструдера (не показан) в прядильные отверстия 4, образованные при совмещении двух разъемных элементов 1 и 2, экструдируется через наконечник 3 и под давлением истекает через прядильные отверстия 4. Сжатый воздух через каналы 7 воздействует на истекающие из прядильных отверстий 4 струйки расплава и обеспечивает интенсивный отвод тепла и кристаллизацию расплава полимера, обращая их в волокно. При повышении давления расплава в каналах 7 возникает усилие вертикального перемещения, которое компенсируется воздействием на наконечник 3 ответными выступами 9, размещеными в посадочных пазах 8. Так как посадочные пазы и ответные выступы параллельны между собой, повышается точность совмещения прядильных отверстий 4 в квадратных, круглых или эллипсных каналах 10-13 истечения воздуха. Истекающий воздух в этом случае расходуется только на процесс охлаждения волокна и увеличение коэффициента утонения, повышая тем самым эффективность формования. В зависимости от требований к факилу выпрядаемого волокна может быть использована эллипсная форма отверстий истечения воздуха с различным расположением длинной оси относительно линии совмещения прилегающих крышек. The polymer melt from the polyolefin flows from a screw extruder (not shown) into the spinning holes 4, formed by combining two detachable elements 1 and 2, extruded through the tip 3 and flows under pressure through the spinning holes 4. Compressed air through channels 7 acts on flowing from the spinning holes 4 trickles of the melt and provides intensive heat dissipation and crystallization of the polymer melt, turning them into fiber. When the melt pressure increases in the channels 7, a vertical movement force arises, which is compensated by the action on the tip 3 of the reciprocal protrusions 9 located in the landing grooves 8. Since the landing grooves and the reciprocal protrusions are parallel to each other, the accuracy of combining the spinning holes 4 in square, round or ellipse channels 10-13 air outflow. The outflowing air in this case is spent only on the process of cooling the fiber and increasing the coefficient of thinning, thereby increasing the molding efficiency. Depending on the requirements for the spinning fiber torch, the elliptical shape of the air outflow openings with a different arrangement of the long axis relative to the alignment line of adjacent covers can be used.

Опытная проверка предлагаемого изобретения в производственных условиях показала, что возможно снижение при одновременном повышении качества нетканого материала из полиолефиновых волокон, а увеличение давления экструзии позволяет увеличить производительность формования глубинных фильтров в 1,5-2 раза. (56) Заявка ФРГ N 2550463, кл. D 01 D 5/12, 1978. Experimental verification of the invention in production conditions showed that it is possible to decrease while improving the quality of the nonwoven material from polyolefin fibers, and increasing the extrusion pressure can increase the productivity of forming depth filters by 1.5-2 times. (56) Application of Germany N 2550463, cl. D 01 D 5/12, 1978.

Claims

1. SPINNING HEAD FOR PRODUCING FIBERS FROM POLYMER MELT, comprising a detachable working body having a wedge-shaped tip, in which there are two covers adjacent to the tip with channels for air outflow, forming when aligned the outflow openings, the centers of which are aligned with the centers of the spinning openings, characterized the fact that the detachable elements of the working body additionally contain landing grooves made in the tip parallel to each other, and the adjacent covers contain reciprocal protrusions s arranged in parallel between the channels for the expiration air and acting upon the probe when aligned slots in the seat.

2. The head according to claim 1, characterized in that the outflow openings are in the form of a square, circle or ellipse with a different arrangement of the major axis.

3. The head according to claim 2, characterized in that the major axis of the ellipse is perpendicular or parallel to the alignment line of adjacent covers.