CN114775070B - 超高分子量聚乙烯纤维制备方法及其使用的喷丝板组件、得到的多丝纱 - Google Patents

超高分子量聚乙烯纤维制备方法及其使用的喷丝板组件、得到的多丝纱 Download PDF

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Abstract

本申请涉及纤维纺丝成型的技术领域，尤其是超高分子量聚乙烯纤维制备方法及其使用的喷丝板组件、得到的多丝纱，主要是喷丝板组件，包括壳体，包括板体和开设于所述板体的喷丝孔，所述喷丝孔包括加压进料段和连接于加压进料段一端的出料段，所述加压进料段的内径自远离出料段的一端至另一端逐渐减小，所述出料段的内径不变。本申请具有以下效果：足量的熔体进入至加压进料段中，由于熔体进料的压力充足，随着加压进料段的缩径设置，压力逐渐加大，这样能够尽可能的保证在进入出料端的熔体足够，并且在加压的情况下，保持充满喷丝孔，提高化纤挤出的均匀性。

Description

超高分子量聚乙烯纤维制备方法及其使用的喷丝板组件、得 到的多丝纱
技术领域
本申请涉及纤维纺丝成型的技术领域，尤其是超高分子量聚乙烯纤维制备方法及其使用的喷丝板组件、得到的多丝纱。
背景技术
在制备聚乙烯纤维的过程中，需要将原料按照一定的比例进行混合，通过高温螺杆挤出机熔融，使得聚合物熔体加压进入至喷丝组件内，喷丝组件一般包括壳体和位于壳体内的喷丝板，在喷丝板上的喷丝孔，将熔体加压至喷丝孔内，通过喷丝孔挤出化纤丝，再对化纤丝做冷却操作，最终成型。
在喷丝的过程中，熔体进入至喷丝孔内，由于在挤入的过程中存在挤入量无法同时进入喷丝孔内的可能性，存在纺丝成型出丝时丝体不均匀的情况，影响成型质量。
发明内容
为了提高化纤丝挤出的均匀性，本申请提供一种喷丝板组件、超高分子量聚乙烯纤维制备方法、多丝纱。
第一方面，本申请提供一种喷丝板组件，采用如下的技术方案：喷丝板组件，包括壳体，包括板体和开设于所述板体的喷丝孔，所述喷丝孔包括加压进料段和连接于加压进料段一端的出料段，所述加压进料段的内径自远离出料段的一端至另一端逐渐减小，所述出料段的内径不变。
通过采用上述技术方案，在进料时，将会先进入至较大的加压进料段的一端上，足量的熔体进入至加压进料段中，由于熔体进料的压力充足，随着加压进料段的缩径设置，压力逐渐加大，这样能够尽可能的保证在进入出料端的熔体足够，并且在加压的情况下，保持充满喷丝孔，提高化纤挤出的均匀性。
优选的，所述加压进料段为倒置锥形状。
通过采用上述技术方案，熔体将会呈线性加压进入至出料段内，均匀增加的压力，能够较为均匀地实现挤出。
优选的，所述壳体内设置有分配块，所述分配块上具有与喷丝孔对应的分配腔，所述分配腔内设置有位于喷丝孔上方的滤板，所述滤板沿垂直于所述壳体中心轴线的方向上滑移连接，用于替换。
通过采用上述技术方案，在分配块将熔体较为均匀地分配至滤板上，进行过滤，能够将绝大部分的杂质做阻挡，在滤板上堆积过多的杂质时，能够使得滤板进行滑移，从而将其进行更换。
优选的，所述壳体具有沿径向设置的滑移替换道，所述滑移替换道滑移设置有若干滤板，相邻两个滤板之间通过连接件连接，所述滑移替换道包括穿设在壳体内的工作段、设置在工作段一端的备用段、设置在工作段另一端的废弃段，所述废弃段远离工作段的一端具有出料口。
通过采用上述技术方案，备用段内存放着可进行替换的滤板，当滤板需要做更换时，使得滤板沿着滑移替换道进行滑移，使得原先在工作段内的滤板进入至废弃段内，而备用段内的滤板进入至工作段内，从而进行替换。
优选的，所述连接件包括连接杆、设置在连接杆两端且嵌设在滤板上的弹性片，所述滤板的两端开设有供所述弹性片嵌入的连接槽，所述弹性片呈V型，所述弹性片形变的两端朝向垂直于所述滤板运动方向，所述壳体上且位于所述工作段与所述废弃段之间具有用于承接连接件的容置槽，所述壳体上设置有用于将连接件击打至容置槽内的击打件。
通过采用上述技术方案，在进行连接时，使得两个弹性片分别嵌入至相邻两个滤板上，在嵌入时，弹性片将会外扩抵紧在连接槽的内壁上，通过抵紧力在竖直方向上保持不动，而当其中一个滤板进行滑动时，能够通过连接件做联动，而当连接件运动至容置槽上方时，击打件将会从上方击打连接件，使得连接件脱离连接槽并进入至容置槽内，此时两个滤板将会脱离，便于更换。
优选的，所述击打件包括沿沿中心轴线方向滑移连接在壳体内的击打棒、设置在壳体内且连接于击打棒的弹性条，所述壳体内设置有用于间歇驱使所述击打棒远离容置槽的联动轮。
通过采用上述技术方案，联动轮转动时，能够使得击打棒远离容置槽一侧，此时弹性条将会拉伸形变，当联动轮脱离击打棒时，弹性条将会驱使击打棒朝向容置槽一侧运动，由于本身的惯性原因，将会击打至连接杆上，从而使得连接件脱离。
第二方面，本申请提供一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，采用如下的技术方案：一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括以下工艺步骤 ：
S1、配料，按照配比，将母粒与溶剂进行混合，得到纺丝液；
S2、纺丝，以上述喷丝板组件对步骤S1中得到的纺丝液进行纺丝，得到流体丝；
S3、冷却，将步骤S2中得到的流体丝放入冷水浴中进行冷却，得到凝胶丝；
S4、萃取，将步骤S3中得到的凝胶丝放入萃取液中进行萃取，即得到超高分子量聚乙烯纤维。
通过采用上述技术方案，能够有通过这样的纺丝组件获得较为均匀的丝体，得到质量较好的超高分子量聚乙烯纤维。
优选的，所述步骤S1中的纺丝液至少具有4dl/g的特性粘度。
优选的，所述步骤S4得到的超高分子量聚乙烯纤维抗张强度大于等于3.0Gpa，抗张模量大于等于100.0Gpa。
第三方面，本申请提供一种多丝纱，采用如下的技术方案：由至少50根超高分子量聚乙烯纤维制成，所述超高分子量聚乙烯纤维由上述超高分子量聚乙烯纤维的制备方法制备得到。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、在进入喷丝孔内时，熔体能够在加压进料段内，通过缩径进行加压，能够尽可能地将喷丝孔填充完整，从而提升整体的纺丝质量；
2、在熔体进入喷丝孔前，将会经过滤板进行过滤，这样减小熔体中的杂质将喷丝孔进行堵塞的可能性；
3、在长时间的纺丝后，能够将杂质留存较多的滤板通过滑移的方式，进行替换，从而保证较好的过滤效果。
附图说明
图1是喷丝板组件的结构示意图；
图2是喷丝板组件的剖视图；
图3是喷丝板的剖视图；
图4是喷丝板组件的局部剖视图；
图5是隐藏了滑移替换道和壳体或的局部示意图；
图6是图5中A部分的放大示意图；
图7是滤板的结构示意图。
附图标记说明：100、板体；110、喷丝孔；111、加压进料段；112、出料段；200、壳体；210、分配块；211、分配腔；220、滤板；230、滑移替换道；231、工作段；232、备用段；233、废弃段；240、连接件；241、连接杆；242、弹性片；243、连接槽；244、容置槽；250、击打件；251、击打棒；252、弹性条；260、联动轮；261、齿槽；262、联动块；270、驱动电机；271、驱动齿轮；280、不完全齿轮；281、凸齿；290、联动槽；291、竖向限位面；300、击打滑道；310、锤钉；311、限位帽；312、限位弹簧。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开了一种喷丝板组件，参照图1、图2、图3，包括壳体200，包括板体100和开设于板体100的喷丝孔110，喷丝孔110包括加压进料段111和连接于加压进料段111一端的出料段112，加压进料段111的内径自远离出料段112的一端至另一端逐渐减小，本实施例中加压进料段111为倒置的锥形，较大一端用于承接进料，而较小的一端用于连接出料段112，同时出料段112的内径不变。
熔体将会从加压进料段111较大端进入，沿着加压进料段111运动的过程中通过缩径将会加压熔体，使得熔体能够较好地挤入至喷丝孔110内，实现挤出，且本实施例中加压进料段111的母线和轴线的夹角为35-45 °。
参照图4,在壳体200内通过螺栓固定有分配块210，分配块210上具有与喷丝孔110对应的分配腔211，分配腔211内设置有位于喷丝孔110上方的滤板220，滤板220沿垂直于壳体200中心轴线的方向上滑移连接，用于替换。
参照图1、图2，本实施例中，壳体200具有沿径向设置的滑移替换道230，滑移替换道230滑移设置有若干滤板220，各个滤板220均位于同一个水平面上。相邻两个滤板220之间通过连接件240连接，滑移替换道230包括穿设在壳体200内的工作段231、设置在工作段231一端的备用段232、设置在工作段231另一端的废弃段233。
本实施例中废弃段233远离工作段231的一端具有出料口，用于将替换的滤板220推出，也可在其他实施例当中设置两个滤板220，一个在进行过滤，另一个在备用段232内备用，当工作段231内的滤板220需要进行替换时，使得滤板220整体滑移，便能进行替换，使得使用过的滤板220从出料口内排出。也可在替换滑移道靠近备用段232的一端设有进料口，不断地从进料口处增加滤板220，这样可以持续做更换，但是值得注意的是，无论是进料口还是出料口都具备相应的密封结构，使得内部压力保持稳定。
参照图5、图6，连接件240包括连接杆241、设置在连接杆241两端且嵌设在滤板220上的弹性片242，滤板220的两端开设有供弹性片242嵌入的连接槽243，弹性片242呈V型，弹性片242与连接杆241的连接点位于V型顶部，弹性片242形变的两端朝向垂直于滤板220运动方向，在嵌入至连接槽243内时，弹性片242将会折叠形变，外扩的趋势能够抵紧在连接槽243的内壁上，且当滤板220在进行滑移的过程中，弹性片242能够拉着两个滤板220一起进行运动。
壳体200上且位于工作段231与废弃段233之间具有用于承接连接件240的容置槽244，壳体200上设置有用于将连接件240击打至容置槽244内的击打件250。击打件250包括沿沿中心轴线方向滑移连接在壳体200内的击打棒251、设置在壳体200内且连接于击打棒251的弹性条252，本实施例中弹性条252为击打弹簧，击打弹簧设置有两根，每根击打弹簧连接于击打棒251的侧壁，壳体200内设置有用于间歇驱使击打棒251远离容置槽244的联动轮260。
参照图5、图7，滤板220的下侧具有齿槽261，在滑移替换道230下侧安装有驱动电机270，且在滑移替换道230上转动有若干用于啮合与齿槽261的驱动齿轮271，驱动电机270通过齿轮或直连的方式使得驱动齿轮271在转动的过程中，配合齿槽261，使得滤板220进行滑动。
参照图5、图6，联动轮260转动连接在壳体200上，且联动轮260同轴设置有一个不完全齿轮280，同时在击打棒251的外壁上沿壳体200的中心轴线上设置有用于和不完全齿轮280啮合的凸齿281。
参照图5、图7，同时在滤板220的边沿上侧沿滤板220的运动方向间隔设置有四个联动槽290，联动轮260转动连接于壳体200，在联动轮260的外壁上沿周向均布有四个联动块262，联动槽290一端供联动块262随联动轮260转动后嵌入，而另一端具有用于抵触于联动块262的竖向限位面291，当滤板220进行运动时，其中两个联动块262呈八字形抵触在滤板220的上侧，随着滤板220的运动，两个联动块262与滤板220做相对滑动，直到其中一个联动块262嵌入至联动槽290内，并通过其中的竖向限位面291，从而驱使联动轮260转动90°。在使用不同规格的滤板220时，只要保证滤板220上均布四个联动槽290，便能实现联动，适用范围广。
在联动轮260转动时，不完全齿轮280将会随之转动，并且此时不完全齿轮280将会带动击打棒251远离承接槽一侧运动，而当四个联动块262全部转动完毕时，正好不完全齿轮280带齿部分脱离凸齿281，此时击打棒251将会朝向连接杆241一侧击打，本实施例中壳体200上开设有击打滑道300，击打棒251滑移连接在击打滑道300内，在滑移槽槽底沿壳体200中心轴线方向滑移连接有锤钉310，锤钉310的端部用于击打连接杆241，且在锤钉310的另一端具有限位帽311，限位帽311与击打滑道300底部之间具有限位弹簧312，用于保持限位帽311的高度，当击打棒251捶打至限位帽311时，将会使得锤钉310打击连接杆241，并且当击打棒251捶打限位帽311时，两个击打弹簧保持水平状，减小来回晃动的可能性。
当连接件240脱离后，废气的滤板220可单独取出，从而替换新的滤板220。
基于上述的喷丝板组件，本申请实施例中一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，包括以下工艺步骤 ：
S1、配料，按照配比，将母粒与溶剂进行混合，得到纺丝液；
S2、纺丝，以权利要求1-5任一项中的喷丝板对步骤S1中得到的纺丝液进行纺丝，得到流体丝；
S3、冷却，将步骤S2中得到的流体丝放入冷水浴中进行冷却，得到凝胶丝；
S4、萃取，将步骤S3中得到的凝胶丝放入萃取液中进行萃取，即得到超高分子量聚乙烯纤维。
其中，步骤S1中的纺丝液至少具有4dl/g的特性粘度。步骤S4得到的超高分子量聚乙烯纤维抗张强度大于等于3.0Gpa，抗张模量大于等于100.0Gpa。
同时基于上述的制备方法，本申请还公开了一种多丝纱，由至少50根超高分子量聚乙烯纤维制成，超高分子量聚乙烯纤维由上述超高分子量聚乙烯纤维的制备方法制备得到。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.喷丝板组件，包括壳体(200)，其特征在于：包括板体(100)和开设于所述板体(100)的喷丝孔(110)，所述喷丝孔(110)包括加压进料段(111)和连接于加压进料段(111)一端的出料段(112)，所述加压进料段(111)的内径自远离出料段(112)的一端至另一端逐渐减小，所述出料段(112)的内径不变；所述壳体(200)具有沿径向设置的滑移替换道(230)，所述滑移替换道(230)滑移设置有若干滤板(220)，相邻两个滤板(220)之间通过连接件(240)连接，所述滑移替换道(230)包括穿设在壳体(200)内的工作段(231)、设置在工作段(231)一端的备用段(232)、设置在工作段(231)另一端的废弃段(233)，所述废弃段(233)远离工作段(231)的一端具有出料口；所述连接件(240)包括连接杆(241)、设置在连接杆(241)两端且嵌设在滤板(220)上的弹性片(242)，所述滤板(220)的两端开设有供所述弹性片(242)嵌入的连接槽(243)，所述弹性片(242)呈V型，所述弹性片(242)形变的两端朝向垂直于所述滤板(220)运动方向，所述壳体(200)上且位于所述工作段(231)与所述废弃段(233)之间具有用于承接连接件(240)的容置槽(244)，所述壳体(200)上设置有用于将连接件(240)击打至容置槽(244)内的击打件(250)。
2.根据权利要求1所述的喷丝板组件，其特征在于：所述加压进料段(111)为倒置锥形状。
3.根据权利要求2所述的喷丝板组件，其特征在于：所述壳体(200)内设置有分配块(210)，所述分配块(210)上具有与喷丝孔(110)对应的分配腔(211)，所述分配腔(211)内设置有位于喷丝孔(110)上方的滤板(220)，所述滤板(220)沿垂直于所述壳体(200)中心轴线的方向上滑移连接，用于替换。
4.根据权利要求3所述喷丝板组件，其特征在于：所述击打件(250)包括沿中心轴线方向滑移连接在壳体(200)内的击打棒(251)、设置在壳体(200)内且连接于击打棒(251)的弹性条(252)，所述壳体(200)内设置有用于间歇驱使所述击打棒(251)远离容置槽(244)的联动轮(260)。
5.一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
S1、配料，按照配比，将母粒与溶剂进行混合，得到纺丝液；
S2、纺丝，以权利要求1-3任一项中所述的喷丝板组件对步骤S1中得到的纺丝液进行纺丝，得到流体丝；
S3、冷却，将步骤S2中得到的流体丝放入冷水浴中进行冷却，得到凝胶丝；
S4、萃取，将步骤S3中得到的凝胶丝放入萃取液中进行萃取，即得到超高分子量聚乙烯纤维。
6.根据权利要求5所述的一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中的纺丝液至少具有4dl/g的特性粘度。
7.根据权利要求6所述的一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤S4得到的超高分子量聚乙烯纤维抗张强度大于等于3.0Gpa，抗张模量大于等于100.0Gpa。
8.一种多丝纱，其特征在于：由至少50根超高分子量聚乙烯纤维制成，所述超高分子量聚乙烯纤维由权利要求5-7中任一项所述超高分子量聚乙烯纤维的制备方法制备得到。
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