一種制備微納米纖維的模頭裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種制備微納米纖維的模頭裝置，其包括模頭本體，所述模頭本體的軸中心設(shè)有噴絲孔，其特征在于：所述模頭本體上還設(shè)有一個靜態(tài)氣槽和一個動態(tài)氣槽，所述的靜態(tài)氣槽與模頭本體固定連接，所述的動態(tài)氣槽與模頭本體活動連接；且在動態(tài)氣槽的入口端連接有機(jī)械振動發(fā)生器。本實用新型提供的模頭裝置采用機(jī)械振動和連續(xù)性射流相結(jié)合方式實現(xiàn)了對熔體細(xì)化過程中的擾動，達(dá)到了細(xì)化最終纖維直徑的目的，且所述裝置的機(jī)構(gòu)相對簡單，形成纖維的直徑可以比現(xiàn)有技術(shù)減小約13%左右，能用于制備微納米級纖維，具有實用價值。
【專利說明】一種制備微納米纖維的模頭裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種制備微納米纖維的模頭裝置，屬于材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]采用雙槽空氣射流紡制微納米纖維是一種比較常見方法。如雙槽熔噴非織造紡絲方法和雙槽液噴非織造紡絲方法。其主要紡絲原理過程是:雙槽高速空氣射流對高聚物流體(熔體或濃溶液)進(jìn)行撞擊，該撞擊作用快速拉伸細(xì)化聚合物流體成為超細(xì)纖維，逐漸凝聚到接受裝置上形成纖維。采用熔噴和液噴工藝所制備的纖維直徑一般為I?5μπι。
[0003]在雙槽射流非織造紡絲工藝領(lǐng)域，模頭是生產(chǎn)纖維的核心部件，許多研究和改進(jìn)圍繞模頭展開。如在熔噴工藝方面，美國熔噴模頭專利USP5523033，該專利主要采用脈動氣流(非連續(xù)氣流)拉伸高聚物熔體成更細(xì)熔噴纖維。其細(xì)化纖維機(jī)理是，在雙槽熔噴工藝中，通過運(yùn)用空氣電磁閥設(shè)置兩個氣槽通道的通斷情況，來控制雙槽射流的交變脈動規(guī)律。即在電磁閥控制下，開始時，一個氣槽關(guān)閉，一個氣槽開通，空氣從開通的氣槽中通過，沖擊纖維細(xì)流一側(cè)，并拉伸纖維細(xì)流。由于此時纖維細(xì)流單側(cè)受力，故其運(yùn)動軌跡將偏離紡絲中心線的一側(cè)；經(jīng)過一定時間后，在電磁閥作用下，原來開通的氣槽關(guān)閉，空氣射流在該氣槽中停止通過，原來關(guān)閉的氣槽開通，空氣射流從該氣槽中通過沖擊纖維細(xì)流另一側(cè)，并拉伸纖維細(xì)流。由于此時纖維細(xì)流單側(cè)受力，故其運(yùn)動軌跡將偏離紡絲中心線的另一側(cè)。在電磁閥的控制下,這樣的雙槽通斷情況重復(fù)進(jìn)行,纖維細(xì)流的運(yùn)動軌跡將以紡絲中心線為基準(zhǔn)線左右擺動(或振動)，因此，在脈動氣流作用下雙槽熔噴工藝中纖維細(xì)化歷程是以一定的振幅和頻率條件下被拉伸細(xì)化，而不是在直線狀態(tài)下被拉伸細(xì)化(理論上)，以致所制備的纖維直徑不能達(dá)到更細(xì)(微納米級)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種制備微納米纖維的模頭裝置，使所制備的纖維直徑達(dá)到微納米級。
[0005]為了解決以上技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種制備微納米纖維的模頭裝置，包括模頭本體，所述模頭本體的軸中心設(shè)有噴絲孔，其特征在于:所述模頭本體上還設(shè)有一個靜態(tài)氣槽和一個動態(tài)氣槽，所述的靜態(tài)氣槽與模頭本體固定連接，所述的動態(tài)氣槽與模頭本體活動連接，且在動態(tài)氣槽的入口端連接有機(jī)械振動發(fā)生器。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，所述動態(tài)氣槽的入口端為活動端，所述動態(tài)氣槽的出口端與模頭本體鉸接。
[0008]作為一種優(yōu)選方案，所述的機(jī)械振動發(fā)生器與動態(tài)氣槽的入口端鉸接。
[0009]作為一種優(yōu)選方案，動態(tài)氣槽的入口端繞出口端以自身軸線為平衡位置左右來回振動的角度范圍為一 5°?+5°。
[0010]作為一種優(yōu)選方案，所述機(jī)械振動發(fā)生器的振動頻率< 60Hz。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供的模頭裝置采用機(jī)械振動和連續(xù)性射流相結(jié)合方式實現(xiàn)了對熔體細(xì)化過程中的擾動，達(dá)到了細(xì)化最終纖維直徑的目的，且所述裝置的機(jī)構(gòu)相對簡單，形成纖維的直徑可以比現(xiàn)有技術(shù)減小約13%左右，能用于制備微納米級纖維，具有實用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型提供的一種制備微納米纖維的模頭裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本實用新型所述裝置在工作時的原理示意圖。
[0014]圖中:1、模頭本體；11、噴絲孔；12、靜態(tài)氣槽；13、動態(tài)氣槽；2、機(jī)械振動發(fā)生器?！揪唧w實施方式】
[0015]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖和使用實例對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0016]如圖1所示:本實用新型提供的一種制備微納米纖維的模頭裝置，包括模頭本體1，所述模頭本體I的軸中心設(shè)有噴絲孔11，其特征在于:所述模頭本體I上還設(shè)有一個靜態(tài)氣槽12和一個動態(tài)氣槽13，所述的靜態(tài)氣槽12與模頭本體I固定連接，所述的動態(tài)氣槽13與模頭本體I活動連接，且在動態(tài)氣槽13的入口端連接有機(jī)械振動發(fā)生器2。
[0017]作為優(yōu)選方案,所述動態(tài)氣槽13的入口端為活動端,所述動態(tài)氣槽13的出口端與模頭本體I鉸接；所述動態(tài)氣槽的入口端繞出口端以自身軸線為平衡位置左右來回振動的角度范圍為一 5°?+5°。
[0018]作為優(yōu)選方案，所述的機(jī)械振動發(fā)生器2與動態(tài)氣槽13的入口端鉸接，所述機(jī)械振動發(fā)生器2的振動頻率< 60Hz。
[0019]本實用新型所述模頭裝置的工作過程如下:
[0020]當(dāng)機(jī)械振動發(fā)生器2不工作時，本實用新型裝置的動態(tài)氣槽13處于中間平衡位置(0B軸線)，這時，對稱的雙槽射流沖擊拉伸高聚物熔體細(xì)流成超細(xì)纖維或纖維網(wǎng)。當(dāng)機(jī)械振動發(fā)生器2工作時，本實用新型裝置的動態(tài)氣槽13在機(jī)械振動發(fā)生器2的帶動下，繞出口端(A端)以自身軸線AB為平衡位置做左右來回振動(如圖2所示)。由圖2可以看出，當(dāng)入口端(B端)運(yùn)動到最左F端時，此時動態(tài)氣槽13空氣射流的軸線為FA，與靜態(tài)氣槽12氣流通道軸線OD相交于N點，相反，當(dāng)入口端(B端)運(yùn)動到最右E端時，此時動態(tài)氣槽13空氣射流的軸線為EA，與靜態(tài)氣槽12氣流通道軸線OD相交于M點。如果將兩股射流的交匯點看成氣流作用力平衡點，則本實用新型裝置的動態(tài)氣槽13的振動作用將直接導(dǎo)致氣流作用平衡點發(fā)生振動，該振動分布在O點的左右兩側(cè)。因此，平衡點的振動將引起高聚物熔體細(xì)流受力平衡點發(fā)生相應(yīng)的振動，也稱為擾動。此時，從理論上講，熔體將不再在兩股射流平衡作用條件下豎直向下運(yùn)動，而是在一定微小左右振動(或擾動)的情況下呈“蛇形”向下運(yùn)動，從而有利于纖維的細(xì)化。
[0021]實施例
[0022]原料聚丙烯(熔融指數(shù)為1800，加工溫度為250°C);所述模頭裝置的結(jié)構(gòu)如上所述，其中的噴絲孔直徑為0.06mm,靜態(tài)氣槽12與動態(tài)氣槽13的夾角為60°，且動態(tài)氣槽13的振動角度為-4.5°?+4.5°，機(jī)械振動發(fā)生器2的振動頻率為25Hz ;采用所述模頭裝置經(jīng)過熔噴工藝制備纖維，所得纖維的平均直徑為0.44 μ m(采用相同噴絲孔徑的現(xiàn)有雙槽模頭所得纖維直徑約為0.5μπι);可見，本實用新型可使所制備纖維直徑比現(xiàn)有技術(shù)減小了近12.0%。
[0023]綜上所述可見:本實用新型所述模頭裝置可采用機(jī)械振動方法，將連續(xù)的雙槽射流中的一股射流變成具有一定振幅和頻率的振動射流，該射流和另一股連續(xù)穩(wěn)定射流交匯，形成具有一定振動規(guī)律合成射流。當(dāng)運(yùn)用該裝置制備纖維時，可以通過共振作用將纖維拉伸得更細(xì)，從而適用于制備微納米纖維。
[0024]最后有必要在此說明的是:上述內(nèi)容只用于對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能理解為對本實用新型保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種制備微納米纖維的模頭裝置，包括模頭本體，所述模頭本體的軸中心設(shè)有噴絲孔，其特征在于:所述模頭本體上還設(shè)有一個靜態(tài)氣槽和一個動態(tài)氣槽，所述的靜態(tài)氣槽與模頭本體固定連接，所述的動態(tài)氣槽與模頭本體活動連接；且在動態(tài)氣槽的入口端連接有機(jī)械振動發(fā)生器。
2.如權(quán)利要求1所述的模頭裝置，其特征在于:所述動態(tài)氣槽的入口端為活動端，所述動態(tài)氣槽的出口端與模頭本體鉸接。
3.如權(quán)利要求2所述的模頭裝置，其特征在于:動態(tài)氣槽的入口端繞出口端以自身軸線為平衡位置左右來回振動的角度范圍為一 5°?+5°。
4.如權(quán)利要求1所述的模頭裝置，其特征在于:所述的機(jī)械振動發(fā)生器與動態(tài)氣槽的入口端鉸接。
5.如權(quán)利要求1所述的模頭裝置，其特征在于:所述機(jī)械振動發(fā)生器的振動頻率(60Hz。
【文檔編號】D01D4/02GK203593813SQ201320813080
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】辛三法, 胡守忠 申請人:上海工程技術(shù)大學(xué)