一種閃蒸紡制超細纖維的設備和方法
2023-07-05 03:15:11
專利名稱：一種閃蒸紡制超細纖維的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種纖維製造技術，具體為一種利用閃蒸法紡制超細纖維的設
備和方法，國際專利主分類號擬為Int.Cl.D06M 13/00 (2006.01)。
背景技術：
超細纖維是指單絲纖度極細小的纖維，世界各國對超細纖維的標準目前尚 無規範定義，但通常是指單絲纖度小於O. 3dtex的纖維。超細纖維是一種高品 質、高技術含量和高附加值的新型紡織原料，用其製成的紡織品具有質地輕 薄、手感柔軟舒適、懸垂性好，以及具有比表面積大、吸附性強、保暖性、防 水透氣性能優異等特點，在衣著、家居、皮革和裝飾材料等方面均有廣泛應 用。新型超細纖維及其新技術的開發已成為國內外研究的一個熱點，其製備方 法大致有複合紡絲剝離法、溶解法、超拉伸法、熔噴法以及閃蒸法等。
閃蒸紡超細纖維的方法是將成纖聚合物在高溫高壓條件下溶於適當的溶劑 中，該溶劑等於或低於其正常沸點時不能溶解該聚合物，紡絲時經擠壓機通過 噴絲孔而降為常壓，由於壓力突然降低，溶劑急劇蒸發，引起聚合物高度原纖 化而成為超細纖維叢絲的方法。閃蒸紡制超細纖維的一種公開方法(參見美國 專利3， 081， 519和美國專利3， 227， 794)是將紡絲溶液在高溫高壓下配製 好以後送至供料管，然後經減壓節流孔送入減壓室，此時由於壓力降低，聚合 物和溶劑產生相分離，但為了使溶劑不氣化，必須嚴格控制減壓室的壓力。相 分離後的紡絲溶液再經過減壓，在低溫低壓的梯形紡絲頭噴出，此時溶劑劇烈 膨脹閃蒸氣化，溫度降低，聚合物被蒸汽流高倍拉伸固化，形成具有三維網狀 的超細纖維網狀叢絲。但該設備及方法不容易控制聚合物溶液在低壓釜裡的壓
力和溫度，也不容易控制聚合物溶液在低壓釜裡的停留時間，因此不容易控制 工藝流程，影響超細纖維的質量。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種閃蒸紡絲超 細纖維的設備和方法。該閃蒸紡絲設備具有結構簡單，運轉穩定，清洗方便， 容易控制等特點。該紡絲方法具有原料適應性好，工藝容易控制，工業化便於 操作，產品質量好等特點。
本發明解決所述設備技術問題的技術方案是設計一種閃蒸紡制超細纖維 的設備，其特徵在於該設備包括高壓釜及其加熱套、低壓釜及其加熱套，所述 高壓釜與低壓釜之間連通並安裝有高壓控制閥；高壓釜安裝有攪拌器；低壓釜 輸出管道經過低壓控制閥與噴絲頭連接，所述的噴絲頭出口處安裝有分絲擋 板；所述的加熱套、控制閥以及攪拌器分別與控制裝置相連接。
本發明解決所述方法技術問題的技術方案是設計一種閃蒸紡制超細纖維 的方法，該方法適用於本發明所述閃蒸紡制超細纖維的設備和如下工藝先把 聚合物及其溶劑放入高壓釜內，在溫度150 —35(TC、壓力5—25MPa的條件 下，攪拌20 — 30min，充分溶解後，打開高壓釜與低壓釜兩室之間的高壓控制 閥，使溶液流入低壓釜裡，低壓釜壓力為5 — 15MPa，、溫度為150 — 350。C，溶 液在低壓釜內停留時間為15 — 30min，充分溶解後，打開低壓控制閥，降低壓 力，使溶液從噴絲口噴出，此時溶劑由於壓力急劇下降而瞬間蒸發，形成的高 速氣流對聚合物進行拉伸，並經過分絲擋板分絲處理後，聚合物溫度驟然降 低，固化成三維網絡狀超細纖維絲條；所述的聚合物為聚烯烴，聚酯或聚偏氟 乙烯中的一種，所述的溶劑為與所述聚合物對應的l， 2 — 二氯乙垸、氯仿或環 己垸中的一種。
本發明紡制超細纖維設備和方法的特徵是把高壓釜和低壓釜分開，分別進 行控制調節，並在噴絲頭出口處設計有分絲擋板，使紡絲液被分絲擋板分散， 得到均勻的網絡狀超細纖維絲條。與現有技術相比，本發明設備具有結構簡 單，使用方便，運轉穩定，清洗方便等特點；本發明方法具有適應性好，可紡 原料多，工藝容易控制，工業化便於操作，產品質量好等特點。
圖l為本發明閃蒸紡制超細纖維設備一種實施例的結構示意圖. 圖2為本發明閃蒸紡制超細纖維設備一種實施例的低壓釜控制閥門下安裝的
噴絲頭結構示意圖
圖3為本發明閃蒸紡制超細纖維設備一種實施例的噴絲頭下安裝的分絲擋
板結構示意圖4為本發明閃蒸紡制超細纖維設備一種實施例的電器控制裝置結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及其附圖進一步敘述本發明，但本發明權利要求不受實施 例的限制。
本發明所述的閃蒸紡制超細纖維的設備(以下簡稱設備，參見圖l)，其
特徵在於該設備包括高壓釜1及其加熱套7、低壓釜2及其加熱套8，所述高壓釜 l與低壓釜2之間連通並安裝有高壓控制閥5;高壓釜1安裝有攪拌器9;低壓釜2 輸出管道經過低壓控制閥6與噴絲頭3連接，所述的噴絲頭3出口處安裝有分絲 擋板4;所述的加熱套(包括高壓釜加熱套7和低壓釜加熱套8)、控制閥(包 括高壓控制閥門5和低壓控制閥門6)以及攪拌器9分別與控制裝置10相連接。
5本發明所述的高壓釜1外壁用高壓釜加熱套7進行加熱，以適應紡絲工藝對 溫度的要求，高壓釜1內安裝有攪拌器9，可對聚合物溶液充分進行攪拌。所述
的攪拌器9與控制裝置10連接，可以根據需要調速；所述的高壓釜加熱套7與控 制裝置10連接，也可以根據工藝需要調溫；所述的調速和調溫為現有技術。本 發明所述的低壓釜2外壁有低壓釜加熱套8進行加熱，低壓釜加熱套8也與控制 裝置10連接，同樣可以根據工藝需要調溫。高壓釜1和低壓釜2之間連通並安裝 有用高壓控制閥門5，當打開高壓釜控制閥門5時，高壓釜l裡的溶液可由高壓 釜1流入低壓釜2內，流量及流速可由所述的高壓控制閥門5控制。所述低壓釜2 輸出管道連接有低壓控制閥門6，低壓控制閥門6連接噴絲頭3，分絲擋板4用螺 絲固定在噴絲頭3上。當打開低壓控制閥門6時，溶液可通過噴絲頭3及分絲擋 板4從低壓釜2內噴出，流量及流速可由所述的低壓控制閥門6控制。
本發明所述噴絲頭3為小直徑和大直徑同心斷面為階梯形的圓柱體，或者 說是兩個不同直徑圓柱體同心組成的斷面為階梯形的圓柱體(參見圖2)。其 小直徑部分31 (實施例的尺寸為外徑16mm、高度8mm)有外螺紋，與低壓控 制閥門6配套，可直接連接到所述低壓控制閥門6上；圖示的34為小直徑部分的 倒角，方便與所述的閥門6接入；大直徑部分35 (實施例的尺寸為直徑26mm， 高度為16mm);所述小直徑部分31和大直徑部分35的中心開有噴絲孔道，噴 絲孔道分為平滑連接的兩部分 一部分是圓柱體孔道32 (截面為矩形，實施例 的孔道直徑為6mm，長度為16mm)，另一部分是為圓錐臺體孔道33 (截面為 梯形，實施例的孔道長度為8mm，底面直徑為10mm)。在所述噴絲頭大直徑 部分35底面噴絲孔道外圈的圓環形底面42上均布有螺紋孔(參見圖3，實施例 為6個直徑4mm的螺紋孔)，用以將分絲擋板4固定在噴絲頭3上。
本發明所述的分絲擋板4的結構、形狀和尺寸與所述的噴絲頭大直徑部分 35的底面相匹配(參見圖3，實施例分絲擋板4的厚度為2mm，直徑和噴絲頭大
直徑部分底面直徑相同，為26mm)。分絲擋板4的中間打孔部分43的直徑與所 述圓錐臺體孔道33的底面開口直徑相同(實施例為10mm)，但中間打孔部分 43不是1個大孔而是由均布的若干個分絲小孔41構成，或者說中間打孔部分43 是篩網狀結構，網孔為分絲小孔41。所述中間打孔部分43外的圓環形部分42上 均布有與噴絲頭圓環形底面配合的螺紋孔(實施例為6個直徑為4mm螺紋孔 的。所述的分絲擋板4可由螺絲固定在所述的噴絲頭3上。
本發明所述的控制裝置10為一個控制箱(參見圖4)。其中包括高壓釜溫 度設定及檢測表101，高壓釜加熱用電壓調節裝置103;低壓釜溫度設定及檢測 表102，低壓釜加熱用電壓控制裝置104以及攪拌器電機調速裝置105。所述的 控制裝置10內的儀器、儀表和裝置均為現有技術。
本發明同時設計了閃蒸紡制超細纖維的方法(簡稱方法)。該方法適用於 本發明所述的閃蒸紡制超細纖維的設備，其工藝過程是
先把聚合物及其溶劑放入高壓釜內，在溫度150 — 35(TC、壓力5 —25MPa 的條件下，攪拌20 — 30min，充分溶解後，打開高壓釜與低壓釜兩室之間的高 壓控制閥，使溶液流入低壓釜裡，低壓釜壓力為5 — 15MPa,、溫度為150 — 350 °C，溶液在低壓釜內停留時間為15 — 30min，充分溶解後，打開低壓控制閥， 降低壓力，使溶液從噴絲頭的噴絲口噴出，此時溶劑由於壓力急劇下降而瞬間 蒸發，形成的高速氣流對聚合物進行拉伸，並經過所述分絲擋板分絲處理後， 聚合物溫度驟然降低，即可固化成三維網絡狀超細纖維絲條。本發明方法所述 的聚合物為聚烯烴，聚酯或聚偏氟乙烯中的一種，所述的溶劑為與所述聚合物 對應的l， 2 — 二氯乙烷、氯仿或環己垸中的一種。 實施例l
使用本發明所述的設備和方法，紡制聚乙烯超細纖維。
先把聚乙烯單體和溶劑l、 2 — 二氯乙烷放入高壓釜1內，在溫度20(TC、壓
力15MPa下，攪拌20min，使聚乙烯充分溶解；然後打開高壓釜1和低壓釜2之 間的高壓控制閥門5，使溶液流入低壓釜2內，低壓釜2溫度18(TC、壓力 5MPa，停留穩定15min後，待完全溶解後，打開低壓釜2的低壓控制閥門6，使 溶液經噴絲頭3和分絲擋板4迅速噴出和均勻分散，即可得到三維網狀聚乙烯超 細纖維叢絲。 實施例2
使用本發明所述的設備和方法，紡制聚酯超細纖維。
先把聚酯單體和溶劑氯仿放入高壓釜l內，在溫度350。C，壓力20MPa下， 攪拌30min後，使聚酯充分溶解；然後打開高壓釜1和低壓釜2之間的高壓控制 閥門5，使溶液流入低壓釜2內，低壓釜2的溫度32(TC，壓力10MPa，停留穩定 10min後，待完全溶解後，打開低壓控制閥門6，使溶液經噴絲頭3和分絲擋板4 迅速噴出和均勻分散，即可得到三維網狀聚酯超細纖維叢絲。 實施例3
使用本發明所述的設備和方法，紡制聚偏氟乙烯超細纖維。 先把偏氟乙烯單體和溶劑環己烷放入高壓釜l內，在溫度22(TC，壓力15 MPa下，攪拌20min後，使偏氟乙烯充分溶解；然後打開高壓釜1和低壓釜2之 間的高壓控制閥門5，使溶液流入低壓釜2內，低壓釜2的溫度20(TC，壓力 6MPa，停留穩定10min後，待完全溶解後，打開低壓控制閥門6，使溶液經噴 絲頭3和分絲擋板4迅速噴出和均勻分散，即可得到三維網狀偏氟乙烯超細纖維 叢絲。
權利要求
1.一種閃蒸紡制超細纖維的設備，其特徵在於該設備包括高壓釜及其加熱套、低壓釜及其加熱套，所述高壓釜與低壓釜之間連通並安裝有高壓控制閥；高壓釜安裝有攪拌器；低壓釜輸出管道經過低壓控制閥與噴絲頭連接，所述的噴絲頭出口處安裝有分絲擋板；所述的加熱套、控制閥以及攪拌器分別與控制裝置相連接。
2. 根據權利要求1所述的閃蒸紡制超細纖維的設備，其特徵在於所述 噴絲頭為小直徑和大直徑同心斷面為階梯形的圓柱體，所述小直徑部分有外 螺紋，且所述小直徑部分和大直徑部分的中心開有噴絲孔道，所述噴絲孔道 為平滑連接的兩部分 一部分是圓柱體孔道，另一部分是為圓錐臺體孔道； 在所述噴絲頭大直徑部分底面噴絲孔道外圈的圓環形底面上均布有螺紋孔； 所述的分絲擋板與所述的噴絲頭大直徑部分的底面相匹配，分絲擋板的中間 打孔部分的直徑與所述圓錐臺體孔道的底面開口直徑相同，中間打孔部分有 均布的分絲小孔；中間打孔部分外的圓環形部分上均布有與所述噴絲頭圓環 形底面配合的螺紋孔，可由螺絲把所述的分絲擋板固定在所述的噴絲頭上。
3. —種閃蒸紡制超細纖維的方法，該方法適用於權利要求1或2所述 閃蒸紡制超細纖維的設備和如下工藝先把聚合物及其溶劑放入高壓釜內， 在溫度150 — 350。C、壓力5 — 25MPa的條件下，攪拌20 —30min，充分溶解 後，打開高壓釜與低壓釜兩室之間的高壓控制閥，使溶液流入低壓釜裡，低 壓釜壓力為5 — 15MPa，、溫度為150 — 35(TC，溶液在低壓釜內停留時間為 15 —30min，充分溶解後，打開低壓控制閥，降低壓力，使溶液從噴絲口噴 出，經過分絲擋板分絲處理後，固化成三維網絡狀超細纖維絲條；所述的聚 合物為聚烯烴，聚酯或聚偏氟乙烯中的一種，所述的溶劑為與所述聚合物對 應的l， 2 — 二氯乙垸、氯仿或環己烷中的一種。
全文摘要
本發明涉及一種閃蒸紡制超細纖維的設備和方法。該設備的特徵在於它包括連通並安裝有高壓控制閥的高壓釜及其加熱套和低壓釜及其加熱套，高壓釜安裝有攪拌器；低壓釜輸出管道經低壓控制閥與噴絲頭連接，噴絲頭出口處安裝有分絲擋板；加熱套、控制閥以及攪拌器分別與控制裝置相連。該方法適用於本發明所述的設備和如下工藝把聚合物及其溶劑放入高壓釜內，充分溶解後打開高壓控制閥，使溶液流入低壓釜裡，停留15-30min後，打開低壓控制閥，使溶液從噴絲頭和分絲擋板噴出，即可得到三維網絡狀超細纖維絲條；高壓釜和低壓釜的溫度均為150-350℃、壓力均為5-25MPa；所述聚合物為聚烯烴，聚酯或聚偏氟乙烯中的一種，所述溶劑為與所述聚合物對應的1，2-二氯乙烷、氯仿或環己烷中的一種。
文檔編號D01D5/11GK101173374SQ20071015036
公開日2008年5月7日 申請日期2007年11月26日 優先權日2007年11月26日
發明者任元林, 亞 劉, 磊 夏, 康衛民, 程博聞, 鵬 西 申請人:天津工業大學