專利名稱：十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種中空異形纖維紡絲用噴絲板，具體地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種其截面呈十六中空形狀的十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板。
背景技術(shù)：
單孔，或多孔，而特別是多孔的三維卷曲短纖維具有中空度高、羽絨般良好的蓬松性能優(yōu)異、回彈性能好、保暖性能強(qiáng)及手感滑爽等優(yōu)點(diǎn)。中空三維卷曲的合成纖維還具有普通纖維來(lái)源方便、價(jià)格低廉、不發(fā)生蟲(chóng)蛀霉變的優(yōu)點(diǎn)，是一種理想的絮填材料，正在取代人造纖維和天然纖維，制作枕芯、床墊、睡袋、滑雪衫、沙發(fā)靠墊、軟玩具等。因而，多孔的三維卷曲短纖維特別適用于用作布藝填充材料、裝飾布、非織造織物、地毯、仿毛織物及過(guò)濾材料等。為此，迄今為止，已有多種單孔、或多孔三維卷曲短纖維問(wèn)世。
例如，申請(qǐng)?zhí)枮椤?2244356”的“高中空度三維立體卷曲纖維噴絲板”的中國(guó)專利公開(kāi)了一種單孔中空的纖維噴絲板，使用該噴絲板可紡制得到一種單孔中空纖維。申請(qǐng)?zhí)枮椤?619836”的“中空聚合物纖維的紡絲設(shè)備和方法”的中國(guó)專利公開(kāi)了一種單孔中空聚合物纖維的紡絲設(shè)備及其紡絲方法，根據(jù)所述紡絲設(shè)備及其紡絲方法，可以紡制得到一種孔壁致密的單孔中空纖維。另外，申請(qǐng)?zhí)枮椤?5119030”的“中空活性炭纖維的制備方法”的中國(guó)專利公開(kāi)了一種單孔中空活性炭纖維的紡絲方法，由此，紡制得到含碳的、可用于催化、醫(yī)藥、電子液相吸附等領(lǐng)域的單孔中空纖維。但上述方法或噴絲板只能紡制得到單孔中空纖維。
又，申請(qǐng)?zhí)枮椤?6220288”的“六孔噴絲頭”的中國(guó)專利則介紹了一種可紡制得到其圓形截面基本上為六孔的滌綸短纖維。
美國(guó)杜邦公司也研制了新一代的絮填纖維，它是將滌綸短纖維做成四孔中空(商品名為Hollofil II，規(guī)格為6dtex×51mm)和七孔中空纖維(商品名為Quallofirm，規(guī)格為6dtex×51mm)，這些纖維的表面覆蓋有機(jī)硅薄膜，可減少絲鳴，手感滑爽，有超羽絨和呼吸棉之美稱。在國(guó)內(nèi)，儀征化纖及黑龍江滌綸廠已引進(jìn)日本東洋紡技術(shù)形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模。
又，申請(qǐng)?zhí)枮椤?2215538.4”，發(fā)明名稱為“九孔型三維卷曲合成纖維及其噴絲板”的中國(guó)專利則介紹了一種可紡制得到九孔中空狀三維卷曲的合成纖維或短纖維及其紡絲用噴絲板，所述纖維在纖維的中空孔數(shù)與纖維纖度、三維卷曲度及產(chǎn)品要求之間具有較佳結(jié)合點(diǎn)，且具有優(yōu)異的產(chǎn)品的加工性能及其價(jià)格/性能比值。所述實(shí)用新型系在噴絲板上圍繞其中心的四周部分形成八個(gè)缺口環(huán)形或T字形的噴絲孔，將高溫熔融制得紡絲熔體從十六孔噴絲板擠出，形成熔體射流；當(dāng)紡絲熔體射流離開(kāi)噴絲板時(shí)，以低溫高速的冷風(fēng)氣流驟冷，成為初生纖維；將初生纖維經(jīng)拉伸浴拉伸、上油、干燥定型等工序后，最終形成該實(shí)用新型的九孔中空狀三維卷曲的合成纖維。所述合成纖維因其具有的卷曲度和九孔型纖維結(jié)構(gòu)，使其具有更佳的中空度、蓬松性能、回彈性能、保暖性能乃至透濕性能等優(yōu)點(diǎn)。
然而，上述多孔中空狀三維卷曲的合成纖維的中空率仍受到一定的限制，且圓孔為單層排列，受壓容易變形。
迄今為止，尚無(wú)實(shí)用的、九孔以上的中空狀三維卷曲的合成纖維及其紡絲用噴絲板問(wèn)世。不言而喻，纖維的中空多孔數(shù)的多少對(duì)纖維及其織物的中空度、蓬松性能、回彈性能、保暖性能等影響很大。而出于對(duì)具有更為優(yōu)異的纖維及其織物的蓬松性能、回彈性能、保暖性能、疏水性、手感、比重、衛(wèi)生的要求，人們要求進(jìn)一步開(kāi)發(fā)九孔以上的、多孔中空狀三維卷曲的合成纖維及其紡絲用噴絲板。另外，污水處理、海水淡化、氣體過(guò)濾、制藥等領(lǐng)域也要求九孔以上的、多孔中空狀三維卷曲的合成纖維及其紡絲用噴絲板。同時(shí)，纖維中空孔數(shù)的增多也導(dǎo)致其制造愈加困難。另一方面，纖維的中空孔數(shù)與纖維的纖度、三維卷曲度及產(chǎn)品要求有著密不可分的聯(lián)系。再有，還須考慮產(chǎn)品的加工性能及其價(jià)格/性能比值。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種十六中空三維卷曲纖維或短纖維的紡絲用噴絲板。本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲的合成纖維或短纖維的紡絲用噴絲板可獲得優(yōu)異的產(chǎn)品加工性能。所述纖維在纖維的中空孔數(shù)與纖維纖度、三維卷曲度及產(chǎn)品要求之間具有最佳結(jié)合點(diǎn)，并具有優(yōu)異的蓬松性能、回彈性能、保暖性能、疏水性，且具有優(yōu)異的產(chǎn)品的加工性能及其價(jià)格/性能比值。本實(shí)用新型的十六孔中空狀三維卷曲的合成纖維或短纖維尤其適用于氣體過(guò)濾、藥學(xué)等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板的特征在于其中心有二個(gè)噴絲孔，圍繞其中心的環(huán)狀四周部分形成十二個(gè)噴絲孔。
又，在本發(fā)明的十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板中，所述噴絲板的噴絲孔為C字狀，由導(dǎo)孔和微孔構(gòu)成，所述微孔中心由二個(gè)開(kāi)口方向相背的圓弧狀孔形成。
又，在本發(fā)明的十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板中，所述噴絲板的噴絲孔由導(dǎo)孔和微孔構(gòu)成，所述微孔中心由二個(gè)十字形狀的孔形成。
在所述微孔中心由二個(gè)開(kāi)口方向相背的圓弧狀孔形成的場(chǎng)合，所述圓弧的尺寸范圍為內(nèi)徑0.4-2.0mm，外徑0.8-2.2mm，開(kāi)口弧度π/4-π，兩圓弧間距離h＝0.04-0.5mm。
在所述噴絲板的噴絲孔內(nèi)層由狹縫構(gòu)成的十字形構(gòu)成的場(chǎng)合，狹縫的寬度t與圓弧厚度(φb-φa)/2保持一致，直線頂端與圓弧頂端的距離及一狹縫頂端與另一狹縫間距離h＝0.04-0.3mm。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板中，所述噴絲板的直徑在260-300mm。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板中，所述噴絲板孔數(shù)為64-1200。
本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維的特征在于，所述纖維的橫截面呈十六個(gè)中空孔狀。
為獲得特別是中空度高、蓬松性能優(yōu)異等的產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)，較好的是，本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維的截面為中心二孔、其外圍十二個(gè)空孔作等徑環(huán)狀分布。
本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維中的空孔橫截面通常為圓形，也可以形成其它異形形狀，例如，扁圓形、多邊形等。
本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維中的空孔(以圓形計(jì))直徑為0.008-0.3mm范圍，較好的是0.02-0.08mm的范圍。
本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維中的空孔面積之和占纖維截面積之比，即，中空率為20-40％，較好的是，所述中空率為25-30％的范圍。
本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維的原料以滌綸及其改性滌綸為宜，但也可以使用如丙綸等其他纖維。
本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維的纖度在3.3-55分特(dtex)，較好的是，3.3-33分特，更好的是，在3.3-15分特，最好的是在6-10分特(dtex)。
本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維既可以是長(zhǎng)絲，也可以是短(絲)纖維。所述短纖維的長(zhǎng)度可包括通常所有的短纖維長(zhǎng)度，即，32-90mm。較好的是，本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維的長(zhǎng)度在55-80mm。
本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維的卷曲數(shù)在6-14個(gè)/25mm的范圍。從而，本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維的卷曲率在15-27％的范圍，較好的是，在17-23％的范圍。
本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維按如下的紡絲方法(以滌綸為例)實(shí)現(xiàn)篩選具一定特性粘度(分子量)的纖維原料切片，經(jīng)高溫或預(yù)結(jié)晶，真空干燥，通過(guò)高溫熔融后，從螺桿擠出機(jī)擠出，經(jīng)過(guò)特制的十六孔紡絲噴絲板，再經(jīng)低溫高速的冷風(fēng)氣流驟冷之后，使熔融體的細(xì)流冷卻成絲條。在所述冷卻過(guò)程中，空氣的熱交換加速了絲條外側(cè)部分的冷卻成形。從而，則又使得每一根單絲橫截面方向出現(xiàn)一定的結(jié)構(gòu)異差。這種結(jié)構(gòu)差異導(dǎo)致纖維熱收縮性能也隨之出現(xiàn)差異。這樣，經(jīng)拉伸定型后，所述熱收縮差異形成了一定程度的三維立體卷曲。最終形成十六孔、三維立體卷曲的合成纖維。
制造本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲的合成纖維的步驟包括1.篩選特性粘度[η]在0.64-0.68的纖維原料切片，經(jīng)預(yù)結(jié)晶干燥，(或高溫真空干燥)，同時(shí)控制含水率、預(yù)結(jié)晶溫度、時(shí)間及出風(fēng)口溫度等；2.將上述原料通過(guò)高溫熔融，制得紡絲熔體；3.將所述紡絲熔體從十六孔噴絲板擠出，形成熔體射流，此時(shí)，螺桿壓力在5-10MPa，紡絲溫度在283-293℃，紡絲速度在400-1500米/分；4.當(dāng)紡絲熔體射流離開(kāi)噴絲板時(shí)，以低溫高速的冷風(fēng)氣流驟冷，形成纖維截面不對(duì)稱冷卻，形成潛在三微卷曲，環(huán)吹風(fēng)速度為3-6m/s，溫度21-28℃，吹風(fēng)高度在100-350mm，風(fēng)壓在200-1275Pa，進(jìn)行劇烈的不對(duì)稱冷卻，成為初生纖維；5.將初生纖維經(jīng)拉伸浴拉伸、獲得20％左右的結(jié)晶度，上油、干燥定型、(或在制造短纖維側(cè)場(chǎng)合進(jìn)行切斷)、打包等工序，最終形成所述十六中空三維卷曲合成纖維或短纖維。
在本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維的紡絲方法的上述步驟(1)中，纖維原料切片的特性粘度[η]在0.64-0.68的范圍，較好的是在0.64-0.66的范圍。預(yù)結(jié)晶器進(jìn)風(fēng)溫度在160℃-180℃，出風(fēng)口溫度在130-150℃。預(yù)結(jié)晶時(shí)間在8-20分鐘。切片重量和風(fēng)量之比為1∶2.8。干燥時(shí)間為3小時(shí)左右。
在本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲合成纖維的紡絲方法的上述步驟(3)中，螺桿壓力在5-10MPa，紡絲溫度在283-293℃，紡絲速度在400-1500米/分。較好的是，紡絲速度在800-1200米/分的范圍。又，采用噴絲板孔數(shù)為600-1200，所述絲孔由導(dǎo)孔和微孔構(gòu)成，微孔中心由二個(gè)開(kāi)口方向相背的圓弧或十字形孔構(gòu)成。
在本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲合成纖維的紡絲方法的上述步驟(4)中，吹風(fēng)速度為3-6m/s，溫度21-28℃，吹風(fēng)高度在100-350mm，風(fēng)壓在200-1275Pa。較好的是，吹風(fēng)速度為3-6m/s，溫度21-28℃，吹風(fēng)高度在100-350mm，風(fēng)壓在200-1275Pa。
在本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲合成纖維的紡絲方法的上述步驟(5)中，牽伸溫度60-70℃，牽伸速度50-300m/分，定形溫度在145-160℃，定形時(shí)間3分鐘。


附圖1為本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲合成纖維的實(shí)施例中纖維橫截面示意圖。圖中，纖維中心有四個(gè)空孔，其外周?chē)纬捎协h(huán)狀的十二個(gè)空孔。
附圖2為本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲合成纖維紡絲用噴絲板一例的示意圖。圖中，在噴絲板中央部位有二個(gè)開(kāi)口方向相背的C字狀圓弧開(kāi)口構(gòu)成噴絲孔，其外周?chē)纬捎谐森h(huán)狀的十二個(gè)C字狀圓弧開(kāi)口構(gòu)成噴絲孔。
附圖3為本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲合成纖維紡絲用噴絲板又一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖中，在噴絲板中央部位所述噴絲孔由導(dǎo)孔和微孔構(gòu)成，所述微孔中心由一個(gè)由三狹縫組成的十字形狀的孔形成，其中，一狹縫較長(zhǎng)，另二狹縫較短，垂直設(shè)置于長(zhǎng)狹縫二側(cè)。
附圖4為本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲合成纖維紡絲用噴絲板又一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖中，在噴絲板中央部位所述噴絲孔由導(dǎo)孔和微孔構(gòu)成，所述微孔中心由一個(gè)由四狹縫組成的十字形狀的孔形成，該四狹縫互為垂直組成十字形狀。
圖中，φa為圓弧內(nèi)徑，φb為圓弧外徑，內(nèi)徑0.4~2.0mm，外徑0.8~2.2mm，α為圓弧的開(kāi)口弧度，為π/4~π，β為圓弧放置的起始角度，為0~π/2。h為圓弧間隙的周向距離，即，二圓弧間距離，約為0.04~0.5mm。t為狹縫寬度。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖，結(jié)合實(shí)施例，更詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)用新型。
實(shí)施例1采用常規(guī)滌綸切片材料，切片粘度η＝0.63-0.65，干燥后的切片含水為50-80ppm，將紡絲原料的高溫熔融合成樹(shù)脂熔體從螺桿擠出機(jī)擠出后，提供給如圖3所示的十六孔紡絲噴絲板，再經(jīng)低溫高速的冷風(fēng)氣流驟冷成初生纖維；將初生纖維經(jīng)拉伸浴拉伸、上油、干燥定型、(或在制造短纖維側(cè)場(chǎng)合進(jìn)行切斷)、打包等工序，最終形成其中心為四個(gè)空孔，周?chē)€(gè)空孔的圓心截面的十六中空三維卷曲滌綸纖維或短纖維。
在上述本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲合成纖維的紡絲方法中，所述低溫冷卻吹風(fēng)溫度為22-24℃，風(fēng)速為2米/秒。紡絲速度為700-9900米/秒，噴絲板孔數(shù)210孔。拉伸速率為150-160米/分鐘。拉伸溫度為60-75℃。熱定型條件為溫度145℃，時(shí)間10分鐘以上。
在本實(shí)施例中紡制得到的十六中空三維卷曲短纖維的纖度為6分特，三維立體卷曲數(shù)在10-14個(gè)/25mm的范圍，如圖1所示，纖維中心有四個(gè)空孔，周?chē)€(gè)空孔。本實(shí)施例的十六孔合成纖維或短纖維中空度高、蓬松性能優(yōu)異。
實(shí)施例2以如同實(shí)施例1所述的方法紡制得到圓形截面的十六中空三維卷曲滌綸纖維或短纖維。不同之處在于，所用滌綸原料為改性滌綸切片，風(fēng)速為2.5米/秒。紡絲轉(zhuǎn)速為660-670米/秒，拉伸速率為160-170米/分鐘。拉伸溫度為70-75℃。熱定型條件為溫度145℃，時(shí)間20分鐘以上，所述噴絲板采用附圖3及4所示在噴絲板中央部位所述噴絲孔由導(dǎo)孔和微孔構(gòu)成，所述微孔中心由三及四個(gè)狹縫組成的十字形狀孔構(gòu)成，形成十六孔三維卷曲合成纖維紡絲用噴絲板。
在本實(shí)施例中紡制得到的十六中空三維卷曲短纖維的纖度為12分特，三維立體卷曲數(shù)在10-14個(gè)/25mm的范圍，其圓形截面如圖1所示，纖維中心有四個(gè)空孔，周?chē)€(gè)空孔。本實(shí)施例的十六孔合成纖維或短纖維中空度高、蓬松性能優(yōu)異。
綜上所述，本實(shí)用新型提供了一種十六中空三維卷曲纖維。所述十六中空三維卷曲纖維為其截面呈十六孔狀的三維卷曲滌綸纖維或短纖維。本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲的滌綸纖維具有中空度更高、蓬松性能優(yōu)異、回彈性能更好、保暖性能更強(qiáng)及手感滑爽等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板，其特征在于其中心有二個(gè)噴絲孔，圍繞其中心的環(huán)狀四周部分形成十二個(gè)噴絲孔。
2.如權(quán)利要求1所述的十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板，其特征在于所述噴絲板的噴絲孔為圓弧形狀，并由導(dǎo)孔和微孔構(gòu)成，所述微孔中心由二個(gè)開(kāi)口方向相背的圓弧形狀孔形成。
3.如權(quán)利要求1所述的十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板，其特征在于所述噴絲板的噴絲孔由導(dǎo)孔和微孔構(gòu)成，所述微孔中心由一個(gè)十字形狀的孔形成。
4.如權(quán)利要求1所述的十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板，其特征在于所述圓弧的尺寸范圍內(nèi)徑0.4～2.0mm，外徑0.8～2.2mm，開(kāi)口弧度π/4～π，兩圓弧間距離h＝0.04～0.5mm。
5.如權(quán)利要求3所述的十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板，其特征在于所述噴絲板的噴絲孔內(nèi)層由3-4個(gè)狹縫組成的十字形構(gòu)成，狹縫的寬度t與圓弧厚度(φb-φa)/2保持一致，狹縫頂端與圓弧頂端的距離及一直線頂端與另一直線間距離h＝0.04-0.3mm。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種十六中空三維卷曲纖維紡絲用噴絲板，十六中空三維卷曲纖維或短纖維纖度在3.3－55分特(dtex)其中心有二個(gè)噴絲孔，圍繞其中心的環(huán)狀四周部分形成十二個(gè)噴絲孔。本實(shí)用新型的十六中空三維卷曲纖維具有中空度高、蓬松性能更優(yōu)異、回彈性能更好、保暖性能更強(qiáng)及手感滑爽等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)D01D5/24GK2752278SQ20042000155
公開(kāi)日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2003年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者楊崇倡, 蘇泉聲, 朱方亮, 王覺(jué)鳴, 張玉梅, 王華平, 盧運(yùn)剛, 佐歧 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油遼陽(yáng)石油化纖公司