CN107794581A - 复合喷丝板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合喷丝板，喷丝板上同时设有两种不同的喷丝孔A和B，喷丝孔A与B的微孔长度比值等于喷丝孔A与B的当量直径之比与系数K以及流经喷丝孔B与A的材料的稠度系数之比的乘积，当量直径为喷丝孔的横截面面积与横截面周长的比值，系数K为0.97～1.03，其中喷丝孔A或B的微孔长度为0.30～2.08mm，当量直径为0.15～0.52mm。本发明的一种复合喷丝板，通过设置两种喷丝孔的微孔长度、横截面积和横截面周长并将二者的尺寸以及流经两种喷丝孔的材料稠度系数建立一定的联系，保证了聚合物熔体在经过同一喷丝板不同喷丝孔的过程中的压力降基本相同，使得熔体从喷丝孔中的挤出速度基本一致，纺丝能够顺利进行。

Description

复合喷丝板
技术领域
本发明属于纺丝器械领域，涉及一种复合喷丝板。
背景技术
由于普通纤维大多存在一定程度的性能方面的缺陷，而纤维异形化技术能够提高纤维的附加值，从而起到改善纤维性能的作用，因此，近年来，纤维的异形化技术一直是研究人员的研究热点。纤维异形化技术主要包括纤维截面异形化、纤维三维卷曲和纤维收缩异形化等。纤维的材料与形状特征影响纤维的性能，纤维及纤维在纱线中的排列影响纱线的性能，纱线及纱线在织物中的排列影响织物的性能，因而纤维的形状特征是影响纱线及织物性能的本质，具有不同截面形状的纤维对于纱线及织物所起到的改善效果各不相同，例如具有三角形截面的纤维可以达到改变面料光泽的效果，而具有中空异形截面的纤维可以大大提高纤维集合体的保暖效果等。
然而异形纤维类纺织品研究方面还存在一些困难和不足，一方面具有单一截面形状的异形纤维的功能比较单一，主要是吸湿排汗、保暖或蓬松等，因此由其织造而成的纺织品的功能也较为单一，另一方面由于异形纤维的截面形状较为特殊，因此制约了异形纤维的细旦化，其单丝纤度往往较大，也进一步影响了异形纤维类纺织品品质的提升。为了解决现有的异形纤维存在的不足，研究人员进行了大量的研究，通过采取不同的手段使得这一情况得到改善。
近年来，同板双异形纤维或同板多双异形纤维是解决现有异形纤维不足的重要手段，其能够综合两种异形纤维的优点，满足人们对异形纤维类纺织品高质量和功能多样化的需求。例如将具有双十字截面的纤维与具有圆形截面的超细旦纤维进行组合，具有双十字截面的纤维具有更大的弯曲模量，能够赋予纺织品更佳的挺括性和尺寸稳定性，而具有圆形截面的超细旦纤维在其中则能够起到柔软和丝滑的作用，解决了由截面形状单一的纤维织造而成的纺织品手感较差或纤维易倒伏的问题；将具有中空截面的纤维与具有圆形截面的细旦纤维进行组合，具有中空截面的纤维无法细旦化，纤度大，纤维之间的空隙较大，因此其纺织品面料厚实，手感差，而具有圆形截面的细旦纤维镶嵌在具有中空截面的纤维的空隙之间，在提升了其保暖效果的同时，还增加了吸湿排汗的功能，可以使其纺织品面料轻量化；将具有王字截面的纤维与具有圆形截面的细旦纤维进行组合，由于纤维之间的毛细效应的增加，在提升了吸湿排汗的功能的同时，也可使其纺织品面料轻量化。
虽然有文献和专利对同板双异形纤维或同板多双异形纤维进行了相关研究，但纤维在实际生产中却困难重重。由于聚合物熔体为非牛顿流体，是黏弹性流体，其在喷丝孔中作黏性流动的同时，将发生弹性形变，形成一定的压力，因此，聚合物熔体出喷丝孔后会产生一定的压力降，喷丝孔的形状、大小、长度以及相互之间的关系对其压力降都会产生很大的影响，现有的研究一般只考虑到喷丝孔的形状相同或横截面面积相等，而形状、大小和长度相互之间的影响却没有涉及，这样就会造成聚合物熔体从同一喷丝板的不同形状的喷丝孔流出时的压力降不一致，使得截面不同的纤维之间的挤出速度出现差异，因此无论是POY丝或FDY丝都会出现纤度不匀、强度不匀和染色不匀等现象，影响纤维纺丝加工的顺利进行。
因此，研究一种能够保证同板双异形纤维或同板多双异形纤维顺利纺丝的纺丝器械具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的同板双异形纤维和同板多双异形纤维不能顺利纺丝加工的问题，提供一种能够保证同板双异形纤维和同板多双异形纤维顺利纺丝加工的复合喷丝板。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
复合喷丝板，喷丝板上同时设有两种不同的喷丝孔A和喷丝孔B；
所述喷丝孔A与喷丝孔B的微孔长度比值等于喷丝孔A与喷丝孔B的当量直径之比与系数K以及流经喷丝孔B的材料与流经喷丝孔A的材料的稠度系数之比的乘积；
所述当量直径为喷丝孔的横截面面积与横截面周长的比值，所述系数K的取值范围为0.97～1.03。
作为优选的技术方案：
如上所述的复合喷丝板，所述喷丝孔A或喷丝孔B的微孔长度为0.30～2.08mm，所述喷丝孔A或喷丝孔B的当量直径为0.15～0.52mm。
如上所述的复合喷丝板，所述喷丝孔A或喷丝孔B各自独立地选自于双十字形、圆形、三角形、一字形、王字形、十字形、中空形、五叶形和三叶形喷丝孔。本发明中喷丝孔的形状包括但不限于此，能够满足两种不同的喷丝孔的微孔长度比值等于其当量直径与K以及流经喷丝孔B的材料与流经喷丝孔A的材料的稠度系数之比的乘积的喷丝孔都可作为本发明的喷丝孔。
如上所述的复合喷丝板，所有的喷丝孔在喷丝板上同心圆排列，其他排列方式同样适用于本发明，本发明的关键点在于两种喷丝孔尺寸之间的关系，具体的喷丝孔形状和喷丝孔排列方式等都可参考现有技术。
如上所述的复合喷丝板，所有的喷丝孔的圆心或外接圆圆心位于同心圆上，所述同心圆为等间距同心圆。
如上所述的复合喷丝板，同一圆环上的喷丝孔等间距排列，即同一圆环上相邻两个喷丝孔的圆心或外接圆圆心之间的距离相等。
如上所述的复合喷丝板，同一圆环上的喷丝孔都为喷丝孔A或喷丝孔B，相邻两个圆环上的喷丝孔的形状不相同。喷丝孔的排列方式也可以根据实际需求进行调整，例如可以是连续两个圆环上的喷丝孔都为喷丝孔A，与之相邻的连续两个圆环上的喷丝孔都为喷丝孔B，也可以是一个圆环上的喷丝孔都为喷丝孔A，与之相邻的连续三个圆环上的喷丝孔都为喷丝孔B，还可以是其他无规律的排列方式。
如上所述的复合喷丝板，同一圆环上同时含有喷丝孔A和喷丝孔B。
如上所述的复合喷丝板，同一圆环上喷丝孔A与喷丝孔B的数量比为1:1。
如上所述的复合喷丝板，同一圆环上喷丝孔A与喷丝孔B的数量比或喷丝孔B与喷丝孔A的数量比为3～10:1。同一圆环上两种喷丝孔的数量比可以根据最终制得的纤维的性能进行调整，例如最终制得的纤维需要更突出喷丝孔A对应的纤维的性能时，则增大喷丝孔A的数量，需要更突出喷丝孔B对应的纤维的性能时，则增大喷丝孔B的数量。
发明机理：
聚合物熔体为非牛顿流体，是黏弹性流体，其在喷丝孔中作黏性流动的同时，将发生弹性形变，而弹性形变的存在是纺丝不稳定的关键因素之一。喷丝孔的微孔长度与横截面的周长和喷丝孔的横截面面积等对熔体内弹性能的贮存及松弛程度有很大影响，本发明通过设置同一喷丝板上两种喷丝孔的微孔长度、横截面面积和横截面周长并将两种喷丝孔的尺寸以及流经两种喷丝孔的材料稠度系数建立一定的联系，实现了熔体弹性能的松弛，使得其在经过不同喷丝孔的过程中的压力降相同，减小了熔体在出口处的压力降和膨化，从而保证了熔体纺丝顺利稳定地进行。
熔体经过喷丝板的喷丝孔时，熔体压力降的计算公式如下所示：
式中，ΔP为熔体的压强降，S内为喷丝孔内壁面积，其值等于喷丝孔的微孔长度与喷丝孔的横截面周长的乘积，S截为喷丝孔的横截面面积，τ为材料的粘性流体剪切应力，其中τ＝λ·γ，λ为材料的稠度系数，γ为剪切速率。
对于经过同一喷丝板上不同的喷丝孔A和喷丝孔B的聚合物熔体，要使熔体从不同喷丝孔中挤出的速度一致或相差较小，必须保证其在经过不同喷丝孔的过程中的压力降相同或相差在一定范围内，即ΔPA＝KΔPB，其中系数K＝0.97～1.03，因此，可推导出不同喷丝孔的微孔长度与其喷丝孔横截面的周长和喷丝孔横截面面积以及流经两种喷丝孔的材料稠度系数的关系，即：
式中，D为喷丝孔的微孔长度，S为喷丝孔的横截面面积，L为喷丝孔的横截面的周长，λA为流经喷丝孔A的材料的稠度系数，λB为流经喷丝孔B的材料的稠度系数。
有益效果：
本发明的一种复合喷丝板，通过设置同一喷丝板上两种喷丝孔的微孔长度、横截面面积和横截面周长并将两种喷丝孔的尺寸以及流经两种喷丝孔的材料稠度系数建立一定的联系，保证了聚合物熔体在经过不同喷丝孔的过程中的压力降基本相同，进而使得熔体从喷丝孔中的挤出速度基本一致，从而保证了其纺丝顺利稳定地进行。
附图说明
图1为本发明实施例1的复合喷丝板的喷丝孔排列方式示意图；
图2为本发明实施例2的复合喷丝板的喷丝孔排列方式示意图；
图3为本发明实施例3的复合喷丝板的喷丝孔排列方式示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种复合喷丝板，喷丝板上同时设有两种不同的喷丝孔A和喷丝孔B，喷丝孔A与喷丝孔B的微孔长度比值等于喷丝孔A与喷丝孔B的当量直径之比与系数K以及流经喷丝孔B的材料与流经喷丝孔A的材料的稠度系数之比的乘积，当量直径为喷丝孔的横截面面积与横截面周长的比值，其中系数K的取值范围为0.97～1.03，喷丝孔A或喷丝孔B的微孔长度为0.30～2.08mm，喷丝孔A或喷丝孔B的当量直径为0.15～0.52mm。喷丝孔A和喷丝孔B在喷丝板上同心圆排列，且喷丝孔A和喷丝孔B的圆心或外接圆圆心位于等间距的同心圆上，同一圆环上的喷丝孔等间距排列，即同一圆环上相邻两个喷丝孔的圆心或外接圆圆心之间的距离相等，其喷丝孔的具体排列方式示意图如图1所示，同一圆环上的喷丝孔形状均相同，即都为喷丝孔A或喷丝孔B，相邻两个圆环上的喷丝孔的形状不相同，其中喷丝孔A的形状为双十字形，喷丝孔B的形状为王字形。
实施例2
一种复合喷丝板，基本结构同实施例1，不同之处在于，其喷丝孔形状和排列方式不同，示意图如图2所示，在喷丝板上同一圆环上同时含有喷丝孔A和喷丝孔B，其中喷丝孔A与喷丝孔B的数量比为1:1，喷丝孔A的形状为三角形，喷丝孔B的形状为一字形。
实施例3
一种复合喷丝板，基本结构同实施例2，不同之处在于，其喷丝孔形状和排列方式不同，示意图如图3所示，在喷丝板上同一圆环上同时含有喷丝孔A和喷丝孔B，其中喷丝孔A与喷丝孔B的数量比为3:1，喷丝孔A的形状为五叶形，喷丝孔B的形状为圆形。
实施例4
一种复合喷丝板，基本结构同实施例2，不同之处在于，其喷丝孔的形状和排列方式不同，在喷丝板上同一圆环上同时含有喷丝孔A和喷丝孔B，其中喷丝孔A与喷丝孔B的数量比为6:1，喷丝孔A的形状为中空形，喷丝孔B的形状为十字形。
实施例5
一种复合喷丝板，基本结构同实施例2，不同之处在于，其喷丝孔的形状和排列方式不同，在喷丝板上同一圆环上同时含有喷丝孔A和喷丝孔B，其中喷丝孔A与喷丝孔B的数量比为10:1，喷丝孔A的形状为三叶形，喷丝孔B的形状为五叶形。

Claims (10)

1.复合喷丝板，其特征是：喷丝板上同时设有两种不同的喷丝孔A和喷丝孔B；
所述喷丝孔A与喷丝孔B的微孔长度比值等于喷丝孔A与喷丝孔B的当量直径之比与系数K以及流经喷丝孔B的材料与流经喷丝孔A的材料的稠度系数之比的乘积；
所述当量直径为喷丝孔的横截面积与横截面周长的比值，所述系数K的取值范围为0.97～1.03。
2.根据权利要求1所述的复合喷丝板，其特征在于，所述喷丝孔A或喷丝孔B的微孔长度为0.30～2.08mm，所述喷丝孔A或喷丝孔B的当量直径为0.15～0.52mm。
3.根据权利要求2所述的复合喷丝板，其特征在于，所述喷丝孔A或喷丝孔B各自独立地选自于双十字形、圆形、三角形、一字形、王字形、十字形、中空形、五叶形和三叶形喷丝孔。
4.根据权利要求1～3任一项所述的复合喷丝板，其特征在于，所有的喷丝孔在喷丝板上同心圆排列。
5.根据权利要求4所述的复合喷丝板，其特征在于，所有的喷丝孔的圆心或外接圆圆心位于同心圆上，所述同心圆为等间距同心圆。
6.根据权利要求5所述的复合喷丝板，其特征在于，同一圆环上的喷丝孔等间距排列。
7.根据权利要求6所述的复合喷丝板，其特征在于，同一圆环上的喷丝孔都为喷丝孔A或喷丝孔B，相邻两个圆环上的喷丝孔的形状不相同。
8.根据权利要求6所述的复合喷丝板，其特征在于，同一圆环上同时含有喷丝孔A和喷丝孔B。
9.根据权利要求8所述的复合喷丝板，其特征在于，同一圆环上喷丝孔A与喷丝孔B的数量比为1:1。
10.根据权利要求8所述的复合喷丝板，其特征在于，同一圆环上喷丝孔A与喷丝孔B的数量比或喷丝孔B与喷丝孔A的数量比为3～10:1。
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