本實(shí)用新型涉及一種超細(xì)纖維制造技術(shù)，尤其是涉及一種聚氯乙烯熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造技術(shù)。

背景技術(shù)：

目前超細(xì)纖維的生產(chǎn)技術(shù)與制造工藝主要有直接紡絲改良法、高分子相互并列紡絲法、靜電紡絲法、剝離型復(fù)合紡絲法、多層型復(fù)合紡絲法、共混分割法和海島法等。氯綸纖維的生產(chǎn)制備方法主要是溶液紡絲法，溶液紡絲需用丙酮等有機(jī)溶劑將聚氯乙烯制成溶液，再將溶液經(jīng)噴絲頭噴出制得氯綸纖維。

中國(guó)專(zhuān)利(專(zhuān)利公布號(hào)CN102154725A)公開(kāi)了一種以溶液紡絲生產(chǎn)高阻燃性能氯綸纖維的方法，但是這種方法生產(chǎn)效率不高，且噴射出的纖維微觀結(jié)構(gòu)下分子卷曲強(qiáng)，影響纖維的性能。所以需要一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造技術(shù)。

微流控(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸為數(shù)十到數(shù)百微米)處理或操縱微小流體(體積為納升到阿升)的系統(tǒng)所涉及的科學(xué)和技術(shù)，是一門(mén)涉及化學(xué)、流體物理、微電子、新材料、生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程的新興交叉學(xué)科。微流控的重要特征之一是微尺度環(huán)境下具有獨(dú)特的流體性質(zhì)，如層流和液滴等。借助這些獨(dú)特的流體現(xiàn)象，微流控可以實(shí)現(xiàn)一系列常規(guī)方法所難以完成的微加工和微操作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在提供一種以擠出方式生產(chǎn)氯綸纖維，通過(guò)在片材擠出機(jī)機(jī)頭加裝微流控裝置，使氯綸纖維的生產(chǎn)效率提高；通過(guò)牽引拉伸裝置的拉伸作用，使纖維微觀分子結(jié)構(gòu)發(fā)生取向，提高氯綸纖維產(chǎn)品的強(qiáng)度。本實(shí)用新型將大大簡(jiǎn)化氯綸纖維的生產(chǎn)工藝，顯著提高氯綸纖維的強(qiáng)度。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置，衣架式片材擠出機(jī)頭將熔融PVC物料由中間向兩邊分流，經(jīng)過(guò)機(jī)頭唇口處鑲嵌的刻有沿牽引方向的溝槽的微流控銅條，使薄膜的截面形成厚薄相間的鋸齒狀，進(jìn)入牽引拉伸單元；在牽引拉伸單元中，牽引輥的牽引速度高于機(jī)頭的擠出速度，薄膜被拉伸變薄，微觀分子結(jié)構(gòu)在牽引方向上拉伸取向；橫向拉伸輥對(duì)薄膜橫向拉伸，將薄膜撕裂成大量氯綸纖維。

采用上述成型方法的一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置，由微流控?cái)D出單元和牽引拉伸單元組成；微流控?cái)D出單元包括衣架式片材擠出機(jī)機(jī)頭、微流控銅條；其中衣架式片材擠出機(jī)機(jī)頭可將熔融PVC物料由中間向兩邊分流，通過(guò)調(diào)節(jié)上下口模間隙調(diào)節(jié)螺釘可以調(diào)整擠出薄膜的厚度，實(shí)現(xiàn)纖維粗細(xì)度的調(diào)節(jié)；微流控銅條的成型表面沿?cái)D出方向均勻刻有大量細(xì)小溝槽，使擠出的薄膜橫截面呈鋸齒狀，齒根較薄處在受到橫向拉力時(shí)容易撕裂。

本實(shí)用新型聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置中的牽引拉伸單元包括牽引輥、橫向拉伸輥；牽引輥由一對(duì)輥筒組成，一個(gè)是橡膠輥，另一個(gè)是內(nèi)設(shè)冷卻裝置的金屬輥；牽引輥的牽引速度高于機(jī)頭擠出速度，使薄膜在牽引方向被拉伸，薄膜內(nèi)微觀分子結(jié)構(gòu)在拉伸方向上取向；橫向拉伸輥為兩對(duì)與牽引方向呈45°夾角水平安裝的夾輥，通過(guò)對(duì)薄膜加以橫向拉力，將薄膜自?xún)蓚?cè)邊緣向中間逐根撕裂成氯綸纖維。

本實(shí)用新型聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置，在牽引輥與橫向拉伸輥之間增設(shè)弧形輥或帶左右旋螺槽的螺旋輥，經(jīng)過(guò)縱向牽引拉伸的膜，在旋轉(zhuǎn)的弧形輥或螺旋輥的作用下向?qū)挾确较蜓诱?，有助于在后續(xù)的橫向拉伸輥多薄膜的撕裂，出口為鋸齒形的膜經(jīng)過(guò)縱向拉伸后，溝槽處的薄膜非常薄，經(jīng)過(guò)弧形輥或螺旋輥的橫向預(yù)拉伸變得更薄。

本實(shí)用新型聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置中的微流控?cái)D出單元中的微流控銅條為可拆卸，通過(guò)刻槽密度、溝槽尺寸不同的微流控銅條，以調(diào)節(jié)氯綸的直徑尺寸。

本實(shí)用新型聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置中的微流控?cái)D出單元中的微流控銅條表面均勻覆有一層石墨烯，使微流控銅條表面光滑且具有良好的導(dǎo)熱性，銅條表面覆上石墨烯可以增加機(jī)頭橫向溫度分布均勻性，減少流動(dòng)阻力。

在橫向拉伸輥后可以設(shè)置裁刀，將拉伸后得到的纖維分束收卷，每束中有多根纖維，纖維間可以有極薄的薄膜連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：1.使用本實(shí)用新型一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置，可有效提高氯綸纖維的力學(xué)性能，與傳統(tǒng)溶液紡絲相比，本實(shí)用新型生產(chǎn)氯綸纖維由于經(jīng)過(guò)了拉伸具有更良好的分子微觀結(jié)構(gòu)和更強(qiáng)的力學(xué)性能。2.使用本實(shí)用新型一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置，與傳統(tǒng)溶液紡絲技術(shù)相比，省去了繁瑣的溶液制備環(huán)節(jié)，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程由控制系統(tǒng)控制裝置的協(xié)調(diào)運(yùn)作，成型速度快，工藝簡(jiǎn)單，具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造方法示意圖。

圖2是本實(shí)用新型聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置排布示意圖。

圖3是圖2的A-A薄膜截面示意圖。

圖4是本實(shí)用新型聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置的微流控單元的剖視圖。

圖5是圖4的B-B截面圖。

圖6是本實(shí)用新型聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置微流控銅條示意圖。

圖中：1-牽引輥，2-橫向拉伸夾輥，3-衣架式擠出機(jī)機(jī)頭，4-PVC薄膜，33-上口模，34-下口模，35-上下口模間隙調(diào)節(jié)螺釘，36-微流控銅條,37-側(cè)板。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提供了一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置，由微流控?cái)D出單元和牽引拉伸單元組成；其中微流控?cái)D出單元包括上口模33、下口模34、上下口模間隙調(diào)節(jié)螺釘35、微流控銅條36，如圖4所示；其中牽引拉伸單元包括牽引輥1、橫向拉伸夾輥2，如圖1所示。

本實(shí)用新型一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置，由擠出機(jī)擠入衣架式片材機(jī)頭的熔融PVC物料進(jìn)入上口模33和下口模34之間的流道，熔融PVC物料沿著衣架形流道由中間向兩邊流動(dòng)，經(jīng)過(guò)安裝在擠壓唇口上下兩處的微流控銅條36，擠出橫截面鋸齒狀的PVC薄膜，擠出的PVC薄膜進(jìn)入牽引輥1的間隙中，牽引輥1的牽引速度高于機(jī)頭的擠出速度，PVC薄膜被沿牽引方向拉伸變薄，微觀分子結(jié)構(gòu)在牽引方向上拉伸取向，拉伸后的PVC薄膜進(jìn)入橫向拉伸輥2之間，橫向拉伸輥2對(duì)PVC薄膜由兩側(cè)逐漸向中間進(jìn)行橫向拉伸，將PVC薄膜撕裂成大量氯綸纖維，加工過(guò)程示意圖如圖1所示。

本實(shí)用新型提供了一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置，如圖2所示，在對(duì)PVC薄膜撕裂過(guò)程中，以截面A-A為例，當(dāng)截面A-A沿牽引輥1的牽引速度v方向運(yùn)動(dòng)至點(diǎn)N位置開(kāi)始進(jìn)入拉伸撕裂過(guò)程。在撕裂過(guò)程中截面A-A由兩側(cè)向中心纖維單元不斷受到橫向拉伸夾輥2的橫向拉伸作用而剝離，截面A-A的寬度會(huì)逐漸變小，最終寬度為2L的薄膜被完全撕裂后寬度變?yōu)?L’，顯然2L’的寬度要大于2L，多出的寬度就是撕裂后纖維單元之間的間隙，薄膜與纖維可以看成是無(wú)數(shù)個(gè)截面和纖維單元所疊加形成。每一截面兩側(cè)的纖維單元在被撕裂后立即離開(kāi)撕裂輥并沿v’方向運(yùn)動(dòng)，每一纖維單元與上一單元連接緊密，不易斷裂。當(dāng)速度v’在v方向上的分速度大小與v相等時(shí)，則不會(huì)出現(xiàn)積料現(xiàn)象。

本實(shí)用新型提供了一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置，如圖3所示，在PVC薄膜擠出過(guò)程中，中間入口處流速比兩邊快，因此流道中的衣架形凸臺(tái)高度由中間向兩邊逐漸減小，使沿橫向各處擠出流量相同，使擠出薄膜厚度均勻。

本實(shí)用新型提供了一種聚合物熔體膜內(nèi)微流控超細(xì)纖維制造裝置，如圖4-6所示，微流控銅條安裝擠壓唇口上下兩處，微流控銅條表面覆有光滑且導(dǎo)熱性良好的石墨烯以減小擠出阻力平衡薄膜的橫向溫度分布，微流控銅條的上表面刻有細(xì)小的溝槽，當(dāng)熔體經(jīng)過(guò)安裝在唇口的微流控銅條時(shí)，會(huì)形成橫截面如圖3所示的薄膜。