專利名稱：熔融紡絲用噴絲板及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于熔融紡絲設備技術(shù)領域，具體涉及一種熔融紡絲用噴絲板及其制備方法。
背景技術(shù)：
在聚合物熔融紡絲設備中所用的噴絲板都是用價值低廉且具有良好的機械性能、 耐腐蝕性能和不錯的抗卸載能力的不銹鋼材料制造的。用不銹鋼材料制造的噴絲板雖 然有種種優(yōu)點，目前要想使用其他原材料來代替它是很困難的，但用它來進行紡絲又 確實存在一些問題，如公開的日本專利第Sho-53-29732號中就敘述了與不銹鋼相接觸 的熔融聚合物，通常會出現(xiàn)聚合物晶體降解和退化；并敘述了在聚酯和聚酰胺66熔融 紡絲時，在通過熔融紡絲的不銹鋼組件時會使熔融聚合物產(chǎn)生結(jié)晶，從而使熔融的聚 合物降解和退化，進而導致各種問題產(chǎn)生，如纖維斷絲，或在紡絲和牽伸過程中起 毛，這不僅影響纖維的質(zhì)量，而且還會因此影響纖維的合格率和銷售價格。
為了解決熔融紡絲中與不銹鋼紡絲組件相接觸的熔融聚合物出現(xiàn)的聚合物產(chǎn)生結(jié) 晶、降解和退化所帶來的問題，公開的美國專利NO: 5997789中敘述了用于熔融紡絲 的紡絲組件和附件的表面處理方法，同時t還對紡絲組件內(nèi)表面涂敷處理后，紡絲的效 果及纖維是否出現(xiàn)不良現(xiàn)象作了一定敘述。所涂敷形成的Si02、 Ti02、 Zr02、 A1203、 SiC、 TiN、 TiCN、 TiC薄膜是采用有機硅聚合物，金屬鈦、鋯、鋁的金屬醇化物的甲苯、異 .丙醇溶液經(jīng)過浸潤或噴涂、干燥、熱處理得到的。用該方法處理的紡絲組件內(nèi)表面雖 然在一定程度上解決熔融紡絲中與不銹鋼紡絲組件相接觸的熔融聚合物出現(xiàn)的聚合物 產(chǎn)生結(jié)晶、降解和退化所帶來的問題，但由于其涂敷溶液所用的溶劑是甲苯等有機溶 劑，其不僅有毒、價格高，且在千燥、熱處理時，其揮發(fā)還會造成一定的環(huán)境污染。
經(jīng)上述方法處理得到的紡絲組件主要用于聚脂、聚酰胺等樹脂的熔融紡絲。
本發(fā)明人在進行諸如聚酯、聚酰胺、聚醚醚酮樹脂等聚合物，尤其是聚苯硫醚熔 融紡絲過程中發(fā)現(xiàn)，由于這些聚合物中含有少量低分物及雜質(zhì)，在紡絲過程中會產(chǎn)生 一定量的腐蝕性氣體，如二氧化硫，還會對噴絲孔表面造成損傷，從而導致噴絲孔變 形，使紡制出來的聚合物纖維絲條的形體發(fā)生變化，這也要影響纖維質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的首先是針對現(xiàn)有的熔融紡絲組件中的噴絲板存在的問題，提供一種 新的熔融紡絲用噴絲板，該噴絲板不僅適用一般的熔融聚合物的紡絲，尤其還能適用 一些特種纖維，如聚苯硫醚、聚醚醚酮樹脂等。
本發(fā)明的另一目的是提供制備上述熔融紡絲用噴絲板的方法。
本發(fā)明提供的熔融紡絲用噴絲板，該噴絲板的表面或內(nèi)表面上覆蓋有一層厚度為 0.8~28um的納米級或次納米級的氧化金屬膜，或在噴絲板的噴絲孔內(nèi)鑲嵌有 0. 1 0.25mm的金屬薄層。
該噴絲板的內(nèi)表面上覆蓋的納米級或次納米級氧化金屬膜為Si02、 Ti02 、 Zr02 、 A1203、 W02中的任一種。
噴涂的膜的厚度可以沒有特殊的限定，但膜厚度在0.8~28um之間較好，最好在 1 18um之間，膜厚低于0.8um是不適宜的，可能會導致成膜困難，并與整個不銹鋼基 體分離，膜的厚度超過28um也是不適宜的，因不銹鋼基體和膜之間存在不同的熱膨脹 系數(shù)，太厚可能會產(chǎn)生裂縫或剝離。
該噴絲板的噴絲孔內(nèi)鑲嵌的金屬薄層為金屬鉑或鈦薄層。
為了使鑲嵌的金屬薄層更為穩(wěn)固，該噴絲板中的每個噴絲孔膨化段的內(nèi)壁沿軸向 開有2~4條截面形狀呈梯形或矩形的鑲嵌槽，鑲嵌在噴絲孔內(nèi)的金屬薄層的外壁上有 2 4條與噴絲孔內(nèi)的鑲嵌槽形狀匹配的凸起。
鑲嵌金屬鉑或鈦金屬薄層的噴絲板的方法是已有的鑲嵌方法，即先采用模具工藝 流程將鉑、鈦制造成與不銹鋼噴絲板孔數(shù)和噴絲孔內(nèi)徑匹配的0. 1 0.25rnrn薄殼層， 然后通過不銹鋼噴絲板的每個噴絲孔內(nèi)表面均布的鑲嵌槽，和薄殼層噴絲孔外壁上相 應部位匹配的突起將其嵌入不銹鋼噴絲板上即可。
本發(fā)明提供的一種熔融紡絲用噴絲板的制造方法，該方法是先依次將分散劑和納 米級或次納米級的氧化物粉末加入濃度為1~10%聚乙烯醇水溶液中，攪拌混合均勻，使 之形成均一穩(wěn)定的納米懸浮液，然后將噴絲板浸入所配制的納米懸浮液中，提出后依 次經(jīng)干燥、熱處理即可，或?qū)⒓{米懸浮液噴涂在噴絲板的內(nèi)表面，依次經(jīng)干燥、熱 處理即可，其中氧化物粉末的加入量為0.8~8%，分散劑的加入量為3~5%，加入量均 為相對于聚乙烯醇水溶液的重量百分比。
上述方法中所用的納米級或次納米級的氧化物粉末為Si02、 Ti02 、 Zr02 、 A1A、W02粉末中的任一種。
上述方法中所用的分散劑為非離子型分散劑，具體為聚乙氧基月桂酸清涼茶醇、 聚環(huán)氧乙垸山梨糖醇單月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酑單月桂酸酯、聚乙氧基棕櫚酸 清涼茶醇、聚環(huán)氧乙烷山梨糖醇單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、聚乙 氧基單硬脂酸清涼茶醇、聚環(huán)氧乙烷山梨糖醇單硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬 脂酸酯中的任一種。優(yōu)選聚乙氧基單硬脂酸清涼茶醇、聚環(huán)氧乙垸山梨糖醇單硬脂酸 酯或聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯。
上述方法中噴絲板的干燥是在室溫下自然干燥；熱處理是先將噴絲板在200~300 °C的高溫爐中處理30 60min，然后再將其置于1700~2800°C的高溫爐中處理5~30秒鐘。
本發(fā)明與己有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點 _ 1、由于本發(fā)明提供的噴絲板的表面或內(nèi)表面上覆蓋的氧化物膜中的氧化物顆粒是 納米級或次納米級，顆粒界面大，界面的原子排列不具備長程有序，容易在外力變形 的條件下遷移，因而制得的膜層內(nèi)應力小、分布均勻，呈現(xiàn)良好的韌性與一定的延展 性，大大了提高膜層與金屬基底材料的結(jié)合強度及抗裂紋擴展能力，使噴絲板的使用 壽命延長，由原來使用的7天時間延長為70-350天，或更長的使用時間，甚至直到噴 絲板無法再繼續(xù)使用。
2、 由于本發(fā)明提供的噴絲板的表面或內(nèi)表面上覆蓋的氧化物膜中的氧化物顆粒是 納米級或次納米級，其晶粒非常細小，因而使得所獲膜層表面光滑，既不會對熔體產(chǎn) 生任何阻力，也不出現(xiàn)使熔融的聚合物降解和退化，進而導致纖維斷絲，或在紡絲和 牽伸過程中起毛的現(xiàn)象，降低了纖維的報廢率，提高了聚合物樹脂的利用率。
3、 由于本發(fā)明提供的噴絲板的噴絲孔內(nèi)也覆蓋有氧化物膜，因而可保護噴絲孔表 面，使之不受聚合物中低分物及雜質(zhì)，和在聚苯硫醚紡絲過程中產(chǎn)生的如二氧化硫腐 蝕性氣體對噴絲孔表面帶來的損傷，避免了噴絲孔變形，影響纖維質(zhì)量的問題。
4、 本發(fā)明提供的噴絲孔內(nèi)鑲嵌金屬鉑、鈦的金屬薄層后，也同時具有覆蓋的氧化 物膜所帶來的相應技術(shù)效果。
5、 由于本發(fā)明提供的制備噴絲板的方法中所用的懸浮液沒有使用價格高，且有毒 的有機溶劑，因而不僅可降低制造成本，還避免了環(huán)境污染。
6、 本發(fā)明提供的制備噴絲板的方法簡單，成熟，操作容易，處理時間短，效率高， 可隨時根據(jù)不同的需要處理噴絲板的內(nèi)表面。


圖1為本發(fā)明噴絲板縱向剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明噴絲板鑲嵌以后一個噴 絲孔膨化段截面的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明噴絲板鑲嵌以后一個噴絲孔膨化段 截面的第二種仰視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明噴絲板鑲嵌以后一個噴絲孔膨化段截面 的第三種仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖給出實施例以對本實用新型進行具體的描述，但有必要在此指出的 是以下實施例只用于對本實用新型作進一步說明，不能理解為對本實用新型保護范圍 的限制，本領域的技術(shù)人員根據(jù)上述本實用新型內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整， 仍屬本實用新型的保護范圍。
另需說明的是，以下實施例中聚乙烯醇水溶液的濃度為重量百分比濃度，所加氧 化物和分散劑的量均為相對于聚乙烯醇水溶液的重量百分比。
實施例1
在配置的濃度為1%的聚乙烯醇水溶液中先將3%的聚乙氧基單硬脂酸清涼茶醇加 入，并攪拌均勻，然后再加入0.8。/。的粒徑為6nm的Si02粉末攪拌混合均勻，使之形成 均一穩(wěn)定的納米懸浮液；將噴絲板浸入所配制的納米懸浮液中30s后取出，在室溫下 自然干燥，然后將覆有混合膜的噴絲板置于30(TC的高溫爐中處理30min后，再置于 1800'C的加熱爐中加熱15秒鐘，取出使噴絲板慢慢冷卻。這樣就在噴絲板l，包括噴 絲孔2的表面涂敷了一層厚度大約為0.8um的Si02膜3，見圖1。
實施例2
在配置的濃度為10%的聚乙烯醇水溶液中先將5%的聚乙氧基單硬脂酸清涼茶醇 加入，并攪拌均勻，然后再加入8。/。的粒徑為60nm的Si02粉末攪拌混合均勻，使之形 成均一穩(wěn)定的次納米懸浮液；將噴絲板浸入所配制的次納米懸浮液中10s后取出，在 室溫下自然干燥，然后將覆有混合膜的噴絲板置于240。C的高溫爐中處理60min后， 再置于180(TC的加熱爐中加熱30秒鐘，取出使噴絲板慢慢冷卻。這樣就在噴絲板l， 包括噴絲孔2的表面涂敷了一層厚度大約為28um的Si02膜3，見圖1。
實施例3
在配置的濃度為5%的聚乙烯醇水溶液中先將4%的聚環(huán)氧乙烷山梨糖醇單硬脂酸 酯加入，并攪拌均勻，然后再加入0.8。/。的粒徑為9nra的Ti02粉末攪拌混合均勻，使之
形成均一穩(wěn)定的納米懸浮液；將噴絲板浸入所配制的納米懸浮液中30s后取出，在室 溫下自然干燥，然后將覆有混合膜的噴絲板置于220'C的高溫爐中處理50min后，再 置于1800'C的加熱爐中加熱23秒鐘，取出使噴絲板慢慢冷卻。這樣就在噴絲板l，包 括噴絲孔2的表面涂敷了一層厚度大約為12um的Ti02膜3，見圖1。 實施例4
在配置的濃度為8%的聚乙烯醇水溶液中先將3.5%的聚環(huán)氧乙垸山梨糖醇單硬脂 酸酯加入，并攪拌均勻，然后再加入8。/o的粒徑為30nra的Ti02粉末攪拌混合均勻，使 之形成均一穩(wěn)定的次納米懸浮液；將噴絲板浸入所配制的次納米懸浮液中15s后取出， 在室溫下自然干燥，然后將覆有混合膜的噴絲板置于260'C的高溫爐中處理40min后， 再置于1800'C的加熱爐中加熱30秒鐘，取出使噴絲板慢慢冷卻。這樣就在噴絲板l， 包括噴絲孔2的表面涂敷了一層厚度大約為28um的Ti02膜3，見圖1。
實施例5
在配置的濃度為6%的聚乙烯醇水溶液中先將4.5%的聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂 酸酯加入，并攪拌均勻，然后再加入6。/。的粒徑為7nm的Zr02粉末攪拌混合均勻，使之 形成均一穩(wěn)定的納米懸浮液；將噴絲板浸入所配制的納米懸浮液中30s后取出，在室 溫下自然干燥，然后將覆有混合膜的噴絲板置于30(TC的高溫爐中處理60min后，再 置于2800。C的加熱爐中加熱10秒鐘，取出使噴絲板慢慢冷卻。這樣就在噴絲板l,包 括噴絲孔2的表面涂敷了一層厚度大約為18um的Zr02膜3，見圖1。
實施例6
在配置的濃度為4%的聚乙烯醇水溶液中先將5%的聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸 酯加入，并攪拌均勻，然后再加入3。/。的粒徑為8nm的Zr02粉末攪拌混合均勻，使之形 成均一穩(wěn)定的納米懸浮液；將噴絲板浸入所配制的納米懸浮液中20s后取出，在室溫 下自然干燥，然后將覆有混合膜的噴絲板置于30(TC的高溫爐中處理60min后，再置 于2800。C的加熱爐中加熱15秒鐘，取出使噴絲板慢慢冷卻。這樣就在噴絲板l，包括 噴絲孔2的表面涂敷了一層厚度大約為13um的Zr02膜3，見圖1。
實施例7
首先按已有的不銹鋼噴絲板制備工藝制備不銹鋼噴絲板1，并將該噴絲板1中的每 個噴絲孔2膨化段的內(nèi)壁沿軸向開4條截面形狀呈梯形的鑲嵌槽5，見圖2，然后再采 用模具工藝流程將金屬鉬沖壓出與不銹鋼噴絲板孔數(shù)和噴絲孔內(nèi)徑匹配的O. lmm薄殼 層4，每個薄殼層4的外壁上有4條與噴絲孔2內(nèi)的鑲嵌槽5形狀匹配的凸起6，以保 證薄殼層4能牢固地鑲嵌在噴絲板1的噴絲孔2內(nèi)。最后將沖壓出的薄殼層4 一個一 個地鑲嵌于噴絲板1中的每個噴絲孔2內(nèi)即可。 實施例8
首先按已有的不銹'鋼噴絲板制備工藝制備不銹鋼噴絲板1，并將該噴絲板1中的每 個噴絲孔2膨化段的內(nèi)壁沿軸向開2條截面形狀呈梯形的鑲嵌槽5，見圖3，然后再采 用模具工藝流程將金屬鉑沖壓出與不銹鋼噴絲板孔數(shù)和噴絲孔內(nèi)徑匹配的0.2mm薄殼 層4，每個薄殼層4的外壁上有2條與噴絲孔2內(nèi)的鑲嵌槽5形狀匹配的凸起6，以保 證薄殼層4能牢固地鑲嵌在噴絲板1的噴絲孔2內(nèi)。最后將沖壓出的薄殼層4 一個一 個地鑲嵌于噴絲板1中的每個噴絲孔2內(nèi)即可。
實施例9
首先按已有的不銹鋼噴絲板制備工藝制備不銹鋼噴絲板1，并將該噴絲板1中的每 個噴絲孔2膨化段的內(nèi)壁沿軸向開2條截面形狀呈矩形的鑲嵌槽5，見圖4，然后再采 用模具工藝流程將金屬鉑沖壓出與不銹鋼噴絲板孔數(shù)和噴絲孔內(nèi)徑匹配的o. 25mm薄 殼層4，每個薄殼層4的外壁上有2條與噴絲孔2內(nèi)的鑲嵌槽5形狀匹配的凸起6，以 保證薄殼層4能牢固地鑲嵌在噴絲板1的噴絲孔2內(nèi)。最后將沖壓出的薄殼層4一個 一個地鑲嵌于噴絲板1中的每個噴絲孔2內(nèi)即可。
權(quán)利要求
1、一種熔融紡絲用噴絲板，該噴絲板(1)的表面或內(nèi)表面上覆蓋有一層厚度為0.8～28um的納米級或次納米級的氧化物膜(3)，或在噴絲板(1)的噴絲孔(2)內(nèi)鑲嵌有0.1～0.25mm的金屬薄層(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融紡絲用噴絲板，該噴絲板(1)的內(nèi)表面上覆蓋的 納米級或次納米級氧化物膜(3)為Si02、 Ti02 、 Zr02 、 A1203、 W02中的任一種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔融紡絲用噴絲板，該噴絲板(1)的噴絲孔(2)內(nèi)鑲 嵌的金屬薄層(4)為金屬鉑或鈦薄層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的熔融紡絲用噴絲板，該噴絲板(1)中的每個噴絲 孔(2)膨化段的內(nèi)壁沿軸向開有2 4條截面形狀呈梯形或矩形的鑲嵌槽(5)，鑲嵌在 噴絲孔(2)內(nèi)的金屬薄層(4)的外壁上有2~4條與噴絲孔(2)內(nèi)的鑲嵌槽(5)形 狀匹配的凸起(6)。
5、 一種制備權(quán)利要求l所述的熔融紡絲用噴絲板的方法，該方法是先依次將分散 劑和納米級或次納米級的金屬氧化物粉末加入濃度為1~10%聚乙烯醇水溶液中，攪拌混 合均勻，使之形成均一穩(wěn)定的納米懸浮液，然后將噴絲板浸入所配制的納米懸浮液中， 提出后依次經(jīng)干燥、熱處理即可，或?qū)⒓{米懸浮液噴涂在噴絲板的內(nèi)表面，依次經(jīng) 干燥、熱處理即可，其中金屬氧化物粉末的加入量為0.8~8%，分散劑的加入量為3~5%， 加入量均為相對于聚乙烯醇水溶液的重量百分比。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熔融紡絲用噴絲板的制備方法，該方法中所用的納米級 或次納米級的氧化物粉末為Si02、 Ti02 、 Zr02 、 A1A、 W02粉末中的任一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的熔融紡絲用噴絲板的制備方法，該方法中所用的分 散劑為非離子型分散劑，具體為聚乙氧基月桂酸清涼茶醇、聚環(huán)氧乙垸山梨糖醇單月 桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯、聚乙氧基棕櫚酸清涼茶醇、聚環(huán)氧乙烷山 梨糖醇單棕櫚酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單棕櫚酸酯、聚乙氧基單硬脂酸清涼茶醇、 聚環(huán)氧乙烷山梨糖醇單硬臘酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯中的任一種。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的熔融紡絲用噴絲板的制備方法，該方法中噴絲板的 干燥是在室溫下自然干燥；熱處理是先將噴絲板在200 30(TC的高溫爐中處理 30 60min，然后再將其置于1700~2800°C的高溫爐中處理5~30秒鐘。
9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的熔融紡絲用噴絲板的制備方法，該方法中噴絲板的干燥 是在室溫下自然干燥；熱處理是先將噴絲板在200 30(TC的高溫爐中處理30 60min， 然后再將其置于1700 2800。C的高溫爐中處理5~30秒鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種熔融紡絲用噴絲板，該噴絲板的表面或內(nèi)表面上覆蓋有一層厚度為0.8～28nm的納米級或次納米級的氧化物膜，或在噴絲板的噴絲孔內(nèi)鑲嵌有0.1～0.25mm的金屬薄層。本發(fā)明還公開了制備該熔融紡絲用噴絲板的方法。由于本發(fā)明噴絲板的表面或內(nèi)表面上覆蓋有納米級或次納米級的氧化物膜或在噴絲孔內(nèi)鑲嵌有金屬薄層，因而既可避免通過噴絲板的熔融聚合物降解和退化，又可避免熔體的腐蝕性物質(zhì)和雜質(zhì)對噴絲孔內(nèi)表面造成損傷，提高了噴絲板的使用壽命，降低了纖維的報廢率。本發(fā)明方法中所用的懸浮液沒有使用價格高，且有毒的有機溶劑，因而不僅可降低制造成本，還避免了環(huán)境污染。
文檔編號D01D4/02GK101177793SQ200710050650
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者遜 陳 申請人:德陽科吉高新材料有限責任公司