一種制備微納米纖維的模頭裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)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(gè)靜態(tài)氣槽和一個(gè)動(dòng)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(dòng)態(tài)氣槽與模頭本體活動(dòng)連接；且在動(dòng)態(tài)氣槽的入口端連接有機(jī)械振動(dòng)發(fā)生器。本實(shí)用新型提供的模頭裝置采用機(jī)械振動(dòng)和連續(xù)性射流相結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)了對熔體細(xì)化過程中的擾動(dòng)，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(shí)用價(jià)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(shí)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(dòng)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(gè)氣槽通道的通斷情況，來控制雙槽射流的交變脈動(dòng)規(guī)律。即在電磁閥控制下，開始時(shí)，一個(gè)氣槽關(guān)閉，一個(gè)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(shí)纖維細(xì)流單側(cè)受力，故其運(yùn)動(dòng)軌跡將偏離紡絲中心線的一側(cè)；經(jīng)過一定時(shí)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(shí)纖維細(xì)流單側(cè)受力，故其運(yùn)動(dòng)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(dòng)軌跡將以紡絲中心線為基準(zhǔn)線左右擺動(dòng)(或振動(dòng))，因此，在脈動(dòng)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(shí)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(shí)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(gè)靜態(tài)氣槽和一個(gè)動(dòng)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(dòng)態(tài)氣槽與模頭本體活動(dòng)連接，且在動(dòng)態(tài)氣槽的入口端連接有機(jī)械振動(dòng)發(fā)生器。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，所述動(dòng)態(tài)氣槽的入口端為活動(dòng)端，所述動(dòng)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(dòng)發(fā)生器與動(dòng)態(tài)氣槽的入口端鉸接。
[0009]作為一種優(yōu)選方案，動(dòng)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(dòng)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(dòng)發(fā)生器的振動(dòng)頻率< 60Hz。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的模頭裝置采用機(jī)械振動(dòng)和連續(xù)性射流相結(jié)合方式實(shí)現(xiàn)了對熔體細(xì)化過程中的擾動(dòng)，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(shí)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)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(shí)用新型所述裝置在工作時(shí)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(dòng)態(tài)氣槽；2、機(jī)械振動(dòng)發(fā)生器。【具體實(shí)施方式】
[0015]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖和使用實(shí)例對本實(shí)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(shí)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(gè)靜態(tài)氣槽12和一個(gè)動(dòng)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(dòng)態(tài)氣槽13與模頭本體I活動(dòng)連接，且在動(dòng)態(tài)氣槽13的入口端連接有機(jī)械振動(dòng)發(fā)生器2。
[0017]作為優(yōu)選方案,所述動(dòng)態(tài)氣槽13的入口端為活動(dòng)端,所述動(dòng)態(tài)氣槽13的出口端與模頭本體I鉸接；所述動(dòng)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(dòng)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(dòng)發(fā)生器2與動(dòng)態(tài)氣槽13的入口端鉸接，所述機(jī)械振動(dòng)發(fā)生器2的振動(dòng)頻率< 60Hz。
[0019]本實(shí)用新型所述模頭裝置的工作過程如下:
[0020]當(dāng)機(jī)械振動(dòng)發(fā)生器2不工作時(shí)，本實(shí)用新型裝置的動(dòng)態(tài)氣槽13處于中間平衡位置(0B軸線)，這時(shí)，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(dòng)發(fā)生器2工作時(shí)，本實(shí)用新型裝置的動(dòng)態(tài)氣槽13在機(jī)械振動(dòng)發(fā)生器2的帶動(dòng)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(dòng)(如圖2所示)。由圖2可以看出，當(dāng)入口端(B端)運(yùn)動(dòng)到最左F端時(shí)，此時(shí)動(dòng)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(diǎn)，相反，當(dāng)入口端(B端)運(yùn)動(dòng)到最右E端時(shí)，此時(shí)動(dòng)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(diǎn)。如果將兩股射流的交匯點(diǎn)看成氣流作用力平衡點(diǎn)，則本實(shí)用新型裝置的動(dòng)態(tài)氣槽13的振動(dòng)作用將直接導(dǎo)致氣流作用平衡點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)，該振動(dòng)分布在O點(diǎn)的左右兩側(cè)。因此，平衡點(diǎn)的振動(dòng)將引起高聚物熔體細(xì)流受力平衡點(diǎn)發(fā)生相應(yīng)的振動(dòng)，也稱為擾動(dòng)。此時(shí)，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(dòng)，而是在一定微小左右振動(dòng)(或擾動(dòng))的情況下呈“蛇形”向下運(yùn)動(dòng)，從而有利于纖維的細(xì)化。
[0021]實(shí)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(dòng)態(tài)氣槽13的夾角為60°，且動(dòng)態(tài)氣槽13的振動(dòng)角度為-4.5°?+4.5°，機(jī)械振動(dòng)發(fā)生器2的振動(dòng)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(shí)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(shí)用新型所述模頭裝置可采用機(jī)械振動(dòng)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(dòng)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(dòng)規(guī)律合成射流。當(dāng)運(yùn)用該裝置制備纖維時(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)靜態(tài)氣槽和一個(gè)動(dòng)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(dòng)態(tài)氣槽與模頭本體活動(dòng)連接；且在動(dòng)態(tài)氣槽的入口端連接有機(jī)械振動(dòng)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(dòng)態(tài)氣槽的入口端為活動(dòng)端，所述動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)發(fā)生器與動(dòng)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(dòng)發(fā)生器的振動(dòng)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)