一種紡絲組件及其紡絲方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紡絲技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種紡絲組件及其紡絲方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在紡絲工藝中，主要分為熔融紡絲、濕法紡絲以及干法紡絲，干法紡絲和濕法紡絲都是將某些高分子化合物制成膠體溶液，由噴絲頭的細孔壓入凝固浴中凝固或同時起化學變化而形成纖維，而熔融紡絲工藝主要包括成纖聚合物在螺桿擠出機中加熱熔融，熔體通過計量栗從噴絲頭上的細孔中擠出形成細流，熔體細流冷卻固化，絲條經(jīng)上油和卷繞，被拉伸變細而得纖維。較之于濕法紡絲以及干法紡絲，熔融紡絲單靠空氣冷卻，由于從噴絲板中出來的絲條本身不含有溶劑，在生產(chǎn)中不會產(chǎn)生溶劑的污染和浪費，此外，熔融紡絲的卷曲速度(20?7000m/min)遠高于濕法紡絲(100?1500 m/min)以及干法紡絲(18?380 m/min)的卷曲速度。但是，在高速紡絲過程中，存在一些技術(shù)難點，由于在熔融紡絲過程中，纖維的成型過程和冷卻拉伸過程是同時進行的，從噴絲頭擠出的絲束溫度相當高，冷卻可防止絲條之間的粘連和纏繞，配合著拉伸操作，使粘流態(tài)的熔體細流逐漸變成穩(wěn)定的固態(tài)纖維，冷卻的過程伴隨著結(jié)晶過程，出氣由于溫度過高，分子的熱運動過于劇烈，晶核不易生成或生成的晶核不穩(wěn)定，隨著溫度降低，均相成核的速度逐漸加快，熔體粘度增大，晶體生長速度下降，而這一過程中最終決定了結(jié)晶度，對纖維的結(jié)構(gòu)和性能具有十分重要的影響。
[0003]現(xiàn)有的熔融紡絲法，為了降低纖維的線密度(符號:tex，即長度為1000m時纖維的重量，單位:g/km，二者的比值越小，加工難度越高)大多采用二步紡絲法，即熔融狀態(tài)的高聚物經(jīng)過第一步的拉伸冷卻之后，再進行拉伸加捻上油等操作，在纖維已經(jīng)冷卻成型的狀態(tài)下再度對纖維進行拉伸，以提升纖維的品質(zhì)，但是二步法的成本以及加工效率均不如一步法，就質(zhì)量而言，現(xiàn)有的紡絲技術(shù)，一步法所能達到的纖維線密度最小為50d左右，而二步法所能達到的纖維線密度可降低至30d左右，如果能夠采用一步法實現(xiàn)二步法所能達到的線密度，則可有效地降低生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)效率。
[0004]在紡絲組件中處于熔融狀態(tài)的高聚物，一旦存在雜質(zhì)，在拉伸成型過程中往往會出現(xiàn)紡絲斷裂，影響纖維線密度的進一步降低；其次，也是最主要的原因，處于紡絲組件中的熔融狀態(tài)的高聚物，溫度分布不均勻，導致高聚物中的高分子在一些溫度較低的地方產(chǎn)生結(jié)晶，使得熔融狀態(tài)下的高聚物晶粒分布不均勻，最終導致纖維成型過程中絲束出現(xiàn)斷裂，使得纖維的線密度不能夠進一步降低；最后，由于紡絲組件的外部溫度與紡絲組件的內(nèi)部溫度相差巨大，往往熔融狀態(tài)的高聚物在被擠出噴絲頭接觸到外部低溫時其結(jié)晶狀態(tài)就已經(jīng)開始分布不均，直接影響了后續(xù)結(jié)晶過程及拉升狀態(tài)。
[0005]針對上述問題，則需要對紡絲組件加以改進，使得處于紡絲組件中的熔融狀高聚物熱量分布更加均勻，絲束流出噴絲頭的過程中結(jié)晶更加均勻，并且優(yōu)化紡絲的工藝流程，提升紡絲的效率，降低紡絲成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對實際運用中的問題，本發(fā)明提出了一種紡絲組件及其紡絲方法，具體方案如下:
一種紡絲組件，包括罐筒以及設(shè)置于罐筒底部的噴絲板，所述噴絲板設(shè)有至少一個噴絲區(qū)且噴絲區(qū)均勻設(shè)置有多個噴絲孔，所述噴絲板的上側(cè)密封連接有用于容置流體的容置室，所述容置室內(nèi)均勻分隔為至少一個分配室，所述分配室與所述噴絲區(qū)一一對應(yīng)，所述容置室內(nèi)設(shè)置有濾板，所述容置室的上方設(shè)有供流體進入到分配室中的過流塊，所述過流塊內(nèi)部設(shè)有主流通道以及多個分流通道，多個所述分流通道的流體出口與所述分配室相對應(yīng)，所述分配室與噴絲區(qū)的水平截面均呈圓形；所述分流通道的流體出口處設(shè)有倒角并以流體出口為中心形成錐臺形的分流凹槽，所述分流凹槽遠離分流出口一端的開口面積大小與分配室的開口大小相同；所述分流凹槽與分配室之間嵌設(shè)有用于恒定流體進入到分配室中所用時間的均流板，所述均流板自其圓心向外依次等間距設(shè)置有多個通道長度逐漸減小的過流通道，多個所述過流通道繞均流板中心呈環(huán)形設(shè)置。
[0007]通過上述技術(shù)方案，熔融狀的高聚物由過流塊的主流通道中進入到各個分流通道中，而后經(jīng)過分流通道進入到其對應(yīng)的分配室中，而后在分配室經(jīng)過過濾后從噴絲板的噴絲孔處流出，由于紡絲組件的容置室中不具有加熱功能，其中的溫度比上一道工序的溫度要低一些，熔融狀態(tài)的高聚物在其中會發(fā)生自然的冷卻，而冷卻的溫度往往和時間呈正比關(guān)系，正常情況下，位于分流通道的流體出口處的熔融狀的高聚物，其位于流體出口正下方的部分流速要快一些，而其周圍的高聚物流速則相對較慢，因此其進入到分配室中所花的時間存在一些差異，這樣就使得熔融狀態(tài)的高聚物在分配室中所暫存的時間存在差異，導致冷卻不均勻，使得結(jié)晶不均勻，影響了纖維的成型質(zhì)量。通過設(shè)置均流板，均流板位于流體出口處最下方的過流通道，其通道長度最長，而后以均流板的圓心作為中心，均流板上過流通道的長度越來越小，以此來減小熔融狀的高聚物進入到分配室中所花的時間差，使得處于紡絲組件中的熔融狀高聚物熱量分布更加均勻，絲束流出噴絲頭的過程中結(jié)晶更加均勻，提升紡絲品質(zhì)。
[0008]進一步的，多個所述過流通道呈弧形或螺旋形設(shè)置。
[0009]通過上述技術(shù)方案，使得過流通道設(shè)置得更加的平滑，防止其中出現(xiàn)較大的彎折點影響熔融狀高聚物的流動速度。
[0010]進一步的，所述過流通道的長度L= (1/cos a _l)*v*t,
其中，a為分流凹槽錐面與豎直面的角度大小，V為流體沿分流通道運動的速度，t為流體運動的時間；
所述分流凹槽的錐面與豎直面的角度a為65?80°。
[0011]通過上述設(shè)置，當流體沿分流通道運動的速度V以及流體運動的時間t為定值時(實際上可以認為處于分流通道同一層面的流體由分流通道進入到分流凹槽的時間是相同的)，過流通道的長度L只和分流凹槽錐面與豎直面的角度大小a有關(guān)，且隨著a的增大，L的值越大，可以理解為:均流板上的過流通道距離流體出口越遠，流體傾斜向下運動，若要運動相同的豎直距離，則其實際位移距離會遠大于豎直距離，而實際位移的距離減去豎直距離，則是多運動的距離，則只需要將這部分距離L補充到距離流體出口較近的過流通道上即可，如此便使得位于均流板正中央的過流通道距離最長，而處于均流板最邊緣的過流通道的距離最短。
[0012]進一步的，所述分流通道包括與主流通道相連通的彎曲部以及與分流凹槽連通的直線部，所述直線部的高度h=(R3-r3)*cot a / (3*r2),
其中，a為分流凹槽錐面與豎直面的角度大小，R為分流凹槽遠離分流通道一端開口的半徑大小，r為分流通道流出口的開口半徑大??；
所述分流凹槽的錐面與豎直面的角度a為65?80°。
[0013]上述技術(shù)方案中給出了分流通道直線部的高度h、R、r、a的數(shù)值關(guān)系，其中當R、r、a的數(shù)值一定時，即分流凹槽的形狀一定時，h的高度滿足上述關(guān)系，該設(shè)定的主要技術(shù)效果是使得處于分流凹槽中的流體體積與長度為h的分流通道內(nèi)所容納的體積相等，使得單位時間內(nèi)通入到分流凹槽中的流體體積與分流凹槽的容積相等，這樣便可將流體流入到分流凹槽中的時間視作相同。
[0014]進一步的，所述噴絲區(qū)以及分配室的數(shù)量為1個或3個。
[0015]由于分配室的形狀為圓形，為了充分利用噴絲板的面積并考慮到紡絲組件的加工難度，在此，分配室的數(shù)量為1個或者3個，即主流通道流出的流體直接進入到分配室中。
[0016]進一步的，所述噴絲板與容置室相接一面的邊緣設(shè)置有環(huán)形密封槽，所述容置室的側(cè)壁與所述噴絲板相接的一側(cè)設(shè)有與所述環(huán)形密封槽相匹配的環(huán)形凸起。
[0017]通過上述技術(shù)方案，可以有效的密封噴絲板與容置室相接的地方，避免流體從縫隙中流出或者外部的雜質(zhì)或冷量進入到分配室中。
[0018]進一步的，所述環(huán)形密封槽與環(huán)形凸起之間設(shè)置有橡膠密封圈。
[0019]通過設(shè)置橡膠密封圈，可以進一步地密封紡絲組件，避免外部的冷量進入到分配室或者噴絲區(qū)中，也就使得處于紡絲組件中的熔融狀態(tài)的高聚物熱量不會局部散失，使得熱量分布得更加均勻。
[0020]進一步的，基于上述紡絲組件的紡絲方法為，包括以下流程:
切片流程，將塊狀的固態(tài)高聚物切片分成若干碎片，增加高聚物與干燥空氣的接觸面積；烘干流程，將切片后的高聚物碎片通入到干燥環(huán)境中進行干燥除水，降低高聚物含水率；高溫熔融，通過施加高溫，使得高聚物由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)；擠壓紡絲，將熔融狀態(tài)的高聚物擠入到紡絲組件中并從噴絲板的噴絲孔中擠出絲束；拉伸卷繞，將由噴絲板流出的絲束拉伸并對其進行繞卷收納。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在紡絲組件的流體分配室與流體分流通道之間設(shè)置均流板，使得處于分流通道中的流體能夠同時進入到分流凹槽中，減少了流體進入到分配室過程中的時間差，也就使得流體的熱量損失更加地均勻，防止出現(xiàn)高聚物內(nèi)局部結(jié)晶，使得絲束結(jié)晶更加均勻，提升紡絲的品質(zhì)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的整體示意圖；
圖2為本發(fā)明嗔絲板的不意圖；
圖3為本發(fā)明容置室的示意圖；
圖4為本發(fā)明過流塊的示意圖；
圖5為本發(fā)明均流板的截面示意圖；
圖6為本發(fā)明的生產(chǎn)流程示意圖。
[0023]附圖標志:1、罐筒，2、噴絲板，3、噴絲孔，4、分配室，5、噴絲區(qū)，6、濾板，7、過流塊，
8、分流通道，9、流體出口，10、分流凹槽，11、均流板，12、過流通道，13、環(huán)形凸起，14、環(huán)形密封槽，15、橡膠密封圈，16、容置室。
【具體實施方式】
[0024]參照圖1?6對本發(fā)明做進一步說明。
[0025]如圖1?5所示，一種紡絲組件，包括罐筒1以及設(shè)置于罐筒1底部的噴絲板2，噴絲板2設(shè)有至少一個噴絲區(qū)5且噴絲區(qū)5均勻設(shè)置有多個噴絲孔3，噴絲板2的上側(cè)密封連接有用于容置流體的容置室，容置室內(nèi)均勻分隔為至少一個分配室4，分配室4與噴絲區(qū)5 —一對應(yīng)，容置室內(nèi)設(shè)置有濾板6，容置室的上方設(shè)有供流體進入到分配室4中的過流塊7，過流塊7內(nèi)部設(shè)有主流通道以及多個分流通道8，多個分流通道8的流體出口 9與分配室4相對應(yīng)，分配室4與噴絲區(qū)5的水平截面均呈圓形；分流通道8的流體出口 9處設(shè)有倒角并以流體出口 9為中心形成錐臺形的分流凹槽10，分流凹槽10遠離分流出口一端的開口面積大小與分配室4的開口大小相同；分流凹槽10與分配室4之間嵌設(shè)有用于恒定流體進入到分配室4中所用時間的均流板11，均流板11自其圓心向外依次等間距