RU2388854C2 - Installation for production of fibre material out of thermo-plastic - Google Patents

Installation for production of fibre material out of thermo-plastic Download PDF

Info

Publication number
RU2388854C2
RU2388854C2 RU2008126350/12A RU2008126350A RU2388854C2 RU 2388854 C2 RU2388854 C2 RU 2388854C2 RU 2008126350/12 A RU2008126350/12 A RU 2008126350/12A RU 2008126350 A RU2008126350 A RU 2008126350A RU 2388854 C2 RU2388854 C2 RU 2388854C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fiber
fiberisator
melt
inductor
holes
Prior art date
Application number
RU2008126350/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008126350A (en
Inventor
Сергей Владимирович Бордунов (RU)
Сергей Владимирович Бордунов
Original Assignee
Сергей Владимирович Бордунов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Владимирович Бордунов filed Critical Сергей Владимирович Бордунов
Priority to RU2008126350/12A priority Critical patent/RU2388854C2/en
Publication of RU2008126350A publication Critical patent/RU2008126350A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2388854C2 publication Critical patent/RU2388854C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: installation is designed for production of fibres out of thermo-plastic by means of supplying polymer melt and/or mixtures of polymers inside heated rotating fiberisator, in forming and simultaneous pulling fibres from jets of melt. The installation consists of an extruder, fiberisator, transporter for fibre collection, system for control and adjustment of temperature in the fiberisator; the system includes an optical pyrometre, power source and inductor. Notably, the rotating vertically installed fiberisator heated from the inductor is made in form of a cylinder with internal surface formed with a truncated cone, where angle between a shaft axis and an internal wall of the fiberisator is not less 30° and not more 35°, and with a lower truncated cone of the fiberisator where angle between a vertical axis of the fiberisator and cone generatrix is 45-60°. In a bottom part of the fiberisator and along circumference there are made openings; melt of thermo-plastic material flows via the openings under effect of centrifugal forces at fiberisator rotation. Angle of incline of secant flow of air from the opening of the inductor relative to vertical axis of the fiberisator is not less 10° to facilitate air flow directing formed fibre to a side opposite to the fiberisator. Diametre of produced fibre is adjusted by velocity of rotation and temperature of fiberisator walls, while output is determined with diametre and number of the openings in the fiberisator.
EFFECT: upgraded quality and physical-mechanical properties of produced fibre and reduced losses of source raw material due to destruction.
4 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области производства волокон из различных термопластичных материалов, в том числе и из различных видов бытовых и промышленных отходов термопластов, включая их смеси.The invention relates to the production of fibers from various thermoplastic materials, including from various types of household and industrial waste thermoplastics, including mixtures thereof.

Изобретение с наибольшим эффектом может быть использовано для производства теплоизоляционных материалов, сорбентов для очистки воды от нефти и нефтепродуктов, ионов тяжелых металлов, а также для очистки воздуха от твердых частиц, паров углеводородов, оксидов серы и азота.The invention with the greatest effect can be used for the production of heat-insulating materials, sorbents for water purification from oil and oil products, heavy metal ions, as well as for air purification from solid particles, hydrocarbon vapors, sulfur and nitrogen oxides.

Известен процесс получения волокон из термопластов, который осуществляют согласно (А.с. (SU) №514046, МКИ D01F 7/00, 1973, А.с. (SU) №1236020, МКИ D01D 1/04, 1984, А.с. (SU) №556198, МКИ D01F 1/04, 1977, «Высокоскоростное формование волокон» / Под ред. А.Зябицкого и Х.Каваи: Пер. с англ. / Под ред. К.Е.Перепеокина. - М., Химия, 1988), продавливанием расплава через фильеры в шахты, где расплав охлаждается, вытягивается в нити, которые наматываются на катушки в намоточных устройствах. Оборудование имеет большие габариты, дорого стоит и предназначено для получения нитей текстильного назначения из высококачественного исходного сырья.A known process for producing fibers from thermoplastics, which is carried out according to (A.S. (SU) No. 514046, MKI D01F 7/00, 1973, A.S. (SU) No. 1236020, MKI D01D 1/04, 1984, A.s . (SU) No. 556198, MKI D01F 1/04, 1977, “High-speed spinning of fibers” / Edited by A. Zyabitsky and H. Kawai: Translated from English / Edited by K.E. Perepeokin. - M. , Chemistry, 1988), by forcing the melt through dies into shafts where the melt is cooled, it is drawn into threads that are wound on coils in winding devices. The equipment has large dimensions, is expensive, and is designed to produce textile threads from high-quality feedstock.

Второй промышленный способ получения волокон - вытягивание нитей из растворов полимеров с последующим испарением растворителя и намоткой получаемых нитей на катушки (А.с. (SU) №2061129, МКИ D04H 3/16, 1991). Способ также предназначен для получения нитей для использования преимущественно в текстильном производстве и основан на использовании высококачественного исходного сырья. Этим способом нельзя получать волокна из, например, полиэтилена и полипропилена, которые не растворяются во всех известных растворителях, а оборудование для производства волокон по этому способу достаточно сложное из-за необходимости в системе улавливания и конденсации паров токсичных и пожароопасных растворителей, а также с неизбежностью частичных потерь растворителя при загрузке сырья и выводе продукции. Кроме того, эти способы неприменимы при использовании вторичного сырья - бытовых и промышленных отходов, которые неоднородны по химическому составу, содержат механические примеси, отличаются от стандартного сырья меньшей молекулярной массой и, как следствие, более низкой вязкостью расплава, температурой плавления и механической прочностью получаемых волокон.The second industrial method for producing fibers is to draw strands from polymer solutions followed by evaporation of the solvent and winding the resulting strands onto coils (A.S. (SU) No. 2061129, MKI D04H 3/16, 1991). The method is also intended for producing threads for use mainly in the textile industry and is based on the use of high-quality feedstock. In this way, it is impossible to obtain fibers from, for example, polyethylene and polypropylene, which are not soluble in all known solvents, and the equipment for the production of fibers by this method is quite complicated due to the need for a system for collecting and condensing vapors of toxic and flammable solvents, as well as inevitability partial losses of solvent during loading of raw materials and output of products. In addition, these methods are not applicable when using secondary raw materials - domestic and industrial wastes that are heterogeneous in chemical composition, contain mechanical impurities, differ from standard raw materials in their lower molecular weight and, as a consequence, lower melt viscosity, melting temperature and mechanical strength of the resulting fibers .

Близким к предлагаемому техническому решению является устройство по патенту РФ №2117719 «Способ получения волокнистого материала из термопластов и установка для его осуществления», МКИ D01D 5/08, D04H 3/16, опубл. В БИ №23, 1998 г. и патенту Германии Регистрационный №19800297.1. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserstoffen aus thrmoplastischen Kunststoffen, 1998). По этим патентам плавление полимера и образование пленки расплава осуществляется внутри вращающегося реактора, выполненного в виде цилиндра. Открытая часть реактора выполнена в виде расходящегося конуса, подача расплава полимера производится в чашу. Формирование на ребрах вращающегося реактора и вытягивание волокон из образованных струй производят за счет кинетической энергии, которая создается вращающимся реактором с линейной скоростью на его кромке не менее 10 м/с. Формирующееся у кромки реактора волокно подвергают воздействию воздушного потока, который направляют поперек направления движения формирующихся волокон, т.е. перпендикулярно к вектору направления потока образующегося волокна. Способ также характеризуется высокими потерями сырья за счет его деструкции в вращающемся цилиндре. Из-за высокой температуры на стенках чаши и высокой площади контакта пленки расплава с воздухом до 10% термопластов подвергаются частичной и полной деструкции. В результате требуется система улавливания летучих продуктов деструкции, а в массе получаемых волокон в процессе их охлаждения и затвердевания конденсируется вторая часть продуктов деструкции, вследствие чего область применения получаемых волокон резко сужается.Close to the proposed technical solution is the device according to the patent of the Russian Federation No. 2117719 "Method for producing fibrous material from thermoplastics and installation for its implementation", MKI D01D 5/08, D04H 3/16, publ. In BI No. 23, 1998 and the German patent Registration No. 19800297.1. Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faserstoffen aus thrmoplastischen Kunststoffen, 1998). According to these patents, the polymer is melted and a melt film is formed inside a rotating reactor made in the form of a cylinder. The open part of the reactor is made in the form of a diverging cone, the polymer melt is fed into the bowl. The formation on the ribs of a rotating reactor and the drawing of fibers from the formed jets is carried out due to kinetic energy, which is created by the rotating reactor with a linear velocity at its edge of at least 10 m / s. The fiber formed at the edge of the reactor is exposed to an air stream that is directed across the direction of motion of the forming fibers, i.e. perpendicular to the flow direction vector of the resulting fiber. The method is also characterized by high losses of raw materials due to its destruction in a rotating cylinder. Due to the high temperature on the walls of the bowl and the high contact area of the melt film with air, up to 10% of thermoplastics undergo partial and complete destruction. As a result, a system for collecting volatile degradation products is required, and the second part of the degradation products condenses in the mass of the obtained fibers during their cooling and solidification, as a result of which the field of application of the resulting fibers narrows sharply.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению (прототип) является установка по патенту (РФ) №2179600 «Установка для получения волокнистого материала из термопластов» МКИ 7 D01D 5/08, опубл. БИ №5, 2002 г. Из экструдера расплав полимеров подается на распределительный диск вращающегося волокнообразователя. Расплав с помощью распределительного диска равномерно распределяется по нижней части внутренней поверхности вращающегося реактора, что уменьшает площадь поверхности расплава и соответственно деструкцию полимера. Под действием центробежных сил расплав продвигается между ребрами к открытому концу реактора. По мере продвижения слой расплава термопласта, контактирующий с внутренней поверхностью реактора, дополнительно прогревается, вязкость расплава уменьшается и происходит формирование тонкой пленки волокнообразующего расплава. По мере движения по внутренней поверхности вращающегося реактора, выполненного в виде расширяющихся конусов, происходит утонение пленки расплава. На выходе из реактора пленка расплава растекается по внутренней поверхности расходящегося конуса, где происходит дополнительное уменьшение ее толщины. Под действием вращения реактора за счет центробежных сил пленка расплава разбивается на струйки и, отрываясь от кромки конуса, вытягивается в волокно, которое под действием воздушного потока, выходящего из отверстий кольцевого воздуховода, охлаждается и отбрасывается на поверхность ленточного транспортера, выполненного из сетки. Волокно уплотняется на поверхности сетки за счет разрежения под сеткой, создаваемого с помощью вентилятора, который отсасывает загрязненный газообразными продуктами деструкции воздух из-под транспортера на очистку в фильтр с волокнистым сорбентом.Closest to the proposed technical solution (prototype) is the installation according to the patent (RF) No. 2179600 "Installation for producing fibrous material from thermoplastics" MKI 7 D01D 5/08, publ. BI No. 5, 2002. From the extruder, the polymer melt is fed to the distribution disk of a rotating fiber former. The melt by means of a distribution disk is evenly distributed on the lower part of the inner surface of the rotating reactor, which reduces the surface area of the melt and, accordingly, the destruction of the polymer. Under the action of centrifugal forces, the melt moves between the ribs to the open end of the reactor. As the melt layer of the thermoplastic melt in contact with the inner surface of the reactor warms up further, the viscosity of the melt decreases and a thin film of fiber-forming melt forms. As you move along the inner surface of the rotating reactor, made in the form of expanding cones, the melt film is thinned. At the outlet of the reactor, the melt film spreads over the inner surface of the diverging cone, where there is an additional decrease in its thickness. Under the action of the rotation of the reactor due to centrifugal forces, the melt film breaks into streams and, breaking away from the edge of the cone, is pulled into a fiber, which, under the action of the air flow coming out of the openings of the annular duct, is cooled and thrown onto the surface of the conveyor belt made of mesh. The fiber is compacted on the surface of the mesh due to the rarefaction under the mesh created by a fan, which sucks air contaminated by gaseous degradation products from under the conveyor for cleaning into a filter with a fibrous sorbent.

Твердые частицы и токсичные газообразные продукты деструкции термопластов, образующиеся при получении волокнистого материала, из защитной камеры подаются в систему газовой очистки, основой которой является фильтр с волокнистым сорбентом на основе термопластов, в объеме которых задерживаются как твердые частицы процесса переработки термопластов, так и газообразные продукты деструкции термопластов. Один циркулирующий очищенный воздушный поток с помощью нагнетающего вентилятора подается в кольцевой воздуховод для формирования и охлаждения волокна, а второй после очистки в фильтре с волокнистым сорбентом удаляется в систему вентиляции с помощью вытяжного вентилятора.Particulate matter and toxic gaseous products of thermoplastics degradation resulting from the production of fibrous material are fed from the protective chamber to the gas cleaning system, which is based on a filter with a fibrous sorbent based on thermoplastics, in the volume of which both solid particles of the process of processing thermoplastics and gaseous products are retained destruction of thermoplastics. One circulating cleaned air stream is pumped into an annular duct using an injection fan to form and cool the fiber, and the second after cleaning in a filter with a fibrous sorbent is removed into the ventilation system using an exhaust fan.

Недостатком данной конструкции является высокая площадь пленки расплава на стенках реактора. В результате чего происходит частичная деструкция и окисление полимера, а получаемое волокно обладает низкой механической прочностью и неоднородностью по его длине, так как пленка расплава, отрываясь от кромки реактора, разбивается на неравномерные по сечению струйки и вытягивается в волокна с разным диаметром по длине. Этот недостаток в значительной мере ограничивает область применения волокна.The disadvantage of this design is the high area of the melt film on the walls of the reactor. As a result, partial destruction and oxidation of the polymer takes place, and the resulting fiber has low mechanical strength and heterogeneity along its length, since the melt film, breaking away from the edge of the reactor, breaks up into streams that are uneven in cross section and are pulled into fibers with different diameters in length. This disadvantage greatly limits the scope of the fiber.

Задачей настоящего изобретения является повышение качества и физико-механических характеристик получаемого волокна за счет выхода волокон одного, заданного технологическими режимами диаметра, а также снижение потерь исходного сырья за счет деструкции.The objective of the present invention is to improve the quality and physico-mechanical characteristics of the resulting fiber due to the release of fibers of one specified by the technological regimes of the diameter, as well as reducing the loss of feedstock due to destruction.

Поставленная задача решается путем подачи расплава полимера из экструдера или дозатором твердых гранулированных полимеров вовнутрь вращающегося волокнообразователя, нагреваемого до необходимой температуры от индуктора, формирования и одновременного вытягивания волокон из однородных струй расплава, вытекающих из отверстий в донной части волокнообразователя под действием центробежных сил. Охлаждение и формирование из расплава волокон осуществляется секущим потоком воздуха. Внутренняя полость волокнообразователя выполнена в виде конуса для уменьшения времени контакта расплава с внутренней поверхностью волокнообразователя. Установка в целом включает экструдер, дозатор сыпучих материалов, волокнообразователь, транспортер для сбора волокна, систему контроля и регулирования температуры в волокнообразователе, состоящую из оптического пирометра, источника питания индуктора.The problem is solved by supplying a polymer melt from an extruder or a granular solid polymer batcher inside a rotating fiber former, heated to the required temperature from an inductor, forming and simultaneously pulling fibers from homogeneous melt jets emerging from holes in the bottom of the fiber former under the action of centrifugal forces. The cooling and formation of the fibers from the melt is carried out by a cutting air stream. The inner cavity of the fiber former is made in the form of a cone to reduce the contact time of the melt with the inner surface of the fiber former. The installation as a whole includes an extruder, a dispenser of bulk materials, a fiber former, a conveyor for collecting fiber, a temperature control and regulation system in the fiber former, consisting of an optical pyrometer, an inductor power source.

С целью повышения надежности работы установки и получения однородного волокна вертикально расположенный вращающийся волокнообразователь выполнен в виде цилиндра с внутренней полостью, образованной двумя усеченными конусами, расширяющимися сверху вниз. Эта конструкция внутренней полости волокнообразователя под действием центробежных сил обеспечивает направленное движение расплава полимера, подаваемого в волокнообразователь из экструдера, или расплава, образующегося из твердых гранулированных и/или измельченных полимеров, и/или их смесей, подаваемых дозатором, которые под действием центробежных сил отбрасываются к внутренним, нагретым от индуктора стенкам волокнообразователя, на которых расплавляются, а расплав, истекая из отверстий волокнообразователя под действием центробежных сил, формуется в волокно. При этом производительность меньше, чем при подаче в волокнообразователь расплава, но при этом уменьшается время нахождения полимера в состоянии расплава (что практически исключает возможность деструкции полимера), а стоимость установки снижается за счет исключения из ее состава экструдера. Дозатор сыпучих материалов может использоваться и для ввода различных активизирующих добавок и наполнителей в волокнообразователь, где происходит перемешивание расплава полимеров с вводимой дозатором добавкой.In order to increase the reliability of the installation and to obtain a homogeneous fiber, a vertically located rotating fiber former is made in the form of a cylinder with an internal cavity formed by two truncated cones expanding from top to bottom. This design of the inner cavity of the fiber former under the action of centrifugal forces provides directional movement of the polymer melt supplied to the fiber former from the extruder, or the melt formed from solid granular and / or ground polymers and / or their mixtures supplied by the dispenser, which are discarded by centrifugal forces to the walls of the fiber former heated from the inductor, on which they are melted, and the melt flowing out of the holes of the fiber former under the action of centrifugal forces, formed in the fiber. In this case, the productivity is lower than when a melt is fed into the fiber former, but the time spent by the polymer in the melt state is reduced (which virtually eliminates the possibility of polymer degradation), and the cost of the installation is reduced by eliminating the extruder from its composition. The bulk material dispenser can also be used to introduce various activating additives and fillers into the fiber former, where the polymer melt is mixed with the additive introduced by the dispenser.

Угол между осью вала и внутренней стенкой волокнообразователя, образованной верхним усеченным конусом, должен составлять 30-35°. Угол при вершине нижнего усеченного конуса, который является дном волокнообразователя и в котором крепится вал волокнообразователя, должен составлять 90-120°. В нижней части полости, образованной этими двумя конусами, в стенке цилиндра, перпендикулярно вертикальной оси волокнообразователя высверлены по окружности в 1-3 ряда отверстия. Центры отверстий в соседних рядах по вертикали расположены в вершинах равносторонних треугольников с расстоянием между вершинами 1,5-2 диаметра отверстий. Под действием центробежных сил расплав термопластичного материала через отверстия волокнообразователя, нагреваемого индуктором, формируется и вытягивается в волокна секущим потоком сжатого воздуха, подаваемого из отверстий, выполненных в нижнем витке индуктора, угол наклона секущего потока воздуха из отверстий индуктора по отношению к вертикальной оси волокнообразователя должен составлять не меньше 10°, чтобы поток воздуха отклонял образующееся волокно в сторону, противоположную от волокнообразователя.The angle between the shaft axis and the inner wall of the fiber former formed by the upper truncated cone should be 30-35 °. The angle at the top of the lower truncated cone, which is the bottom of the fiber former and in which the fiber shaft is attached, should be 90-120 °. In the lower part of the cavity formed by these two cones, in the cylinder wall, perpendicular to the vertical axis of the fiber former, 1-3 holes are drilled around the circumference. The centers of the holes in adjacent rows are vertically located at the vertices of equilateral triangles with a distance between the vertices of 1.5-2 diameter holes. Under the action of centrifugal forces, the melt of the thermoplastic material through the holes of the fiber former heated by the inductor is formed and pulled into the fibers by a secant stream of compressed air supplied from the holes made in the lower coil of the inductor, the angle of inclination of the cutting air stream from the inductor holes with respect to the vertical axis of the fiber former not less than 10 °, so that the air flow deflects the resulting fiber in the direction opposite to the fiber former.

Производительность установки и диаметр получаемого волокна регулируются скоростью вращения и температурой стенок волокнообразователя, диаметром и количеством отверстий в волокнообразователе, массовой скоростью подачи расплава из экструдера в волокнообразователь.The performance of the installation and the diameter of the obtained fiber are controlled by the rotation speed and the temperature of the walls of the fiber former, the diameter and number of holes in the fiber former, the mass feed rate of the melt from the extruder into the fiber former.

Для улучшения физико-химических характеристик получаемых волокон в установке реализованы следующие технические решения. Нижний виток индуктора с отверстиями для выхода воздуха должен быть выше верхней кромки верхнего ряда отверстий для истечения расплава из волокнообразователя на расстояние, равное 2 диаметрам отверстий для истечния расплава, расстояние между центрами отверстий для истечения воздуха из индуктора и наружной стенкой волокнообразователя не должно быть меньше 4 диаметров отверстий для истечения расплава из волокнообразователя.To improve the physicochemical characteristics of the obtained fibers, the following technical solutions are implemented in the installation. The lower coil of the inductor with openings for air outlet must be higher than the upper edge of the top row of holes for melt flow from the fiber former to a distance equal to 2 diameters of the holes for melt flow, the distance between the centers of the holes for air flow from the inductor and the outer wall of the fiber former must not be less than 4 the diameters of the holes for the flow of the melt from the fiber former.

Установка так же содержит систему контроля и регулирования заданной температуры в волокнообразователе, состоящую из оптического пирометра и блока автоматического управления температуры совмещенного с источником питания индуктора.The installation also contains a system for monitoring and controlling the set temperature in the fiber former, consisting of an optical pyrometer and an automatic temperature control unit combined with an inductor power source.

Техническим результатом изобретения является конструкция установки для получения волокнистого материала из полимерных термопластичных материалов, в том числе и из различных видов бытовых и промышленных отходов термопластов. Конструкция предлагаемой установки приведена на фиг.1.The technical result of the invention is the design of the installation for producing fibrous material from polymer thermoplastic materials, including from various types of household and industrial waste thermoplastics. The design of the proposed installation is shown in figure 1.

Установка состоит из:The installation consists of:

1 - оптический пирометр; 2 - дозатор сыпучих материалов; 3 - электродвигатель; 4 - подшипниковый узел; 5 - вал; 6 - обогреваемый трубопровод; 7 - экструдер; 8 - источник питания индуктора; 9 - линия подачи сжатого воздуха к индуктору; 10 - транспортер; 11 - отверстия для истечения расплава из волокнообразователя; 12 - индуктор; 13 - волокнообразователь.1 - optical pyrometer; 2 - dispenser of bulk materials; 3 - electric motor; 4 - bearing assembly; 5 - shaft; 6 - heated pipeline; 7 - an extruder; 8 - power source of the inductor; 9 - line for supplying compressed air to the inductor; 10 - conveyor; 11 - holes for the flow of the melt from the fiber former; 12 - inductor; 13 - fiber former.

Установка работает следующим образом:Installation works as follows:

В экструдер 7 загружают измельченное или гранулированное полимерное сырье и устанавливают температурный режим экструзии, соответствующий типу полимера по температуре плавления, вязкости расплава и температуре начала деструкции. Включают источник питания 8, соединенный с индуктором 12, в сеть переменного тока и происходит нагревание волокнообразователя 13 до температуры, необходимой для формирования волокон. Контроль и регулирование температуры осуществляют оптическим пирометром 1, который связан с блоком автоматического управления температурой источника питания 8 индуктора 12. Волокнообразователь выполнен в виде цилиндра, внутренняя полость которого выполнена в виде двух усеченных конусов, как показано на фиг.2, и с отверстиями для истечения расплава, как показано на фиг.3. Электродвигателем 3 через закрепленный на неподвижной опоре подшипниковый узел 4 обеспечивают скорость вращения волокнообразователя 13, необходимую для получения волокон требуемого диаметра. Внутри подшипникового узла 4 расположен вал 5, конец которого неподвижно соединен с вращающимся волокнообразователем 13. Включают подачу воздуха по линии 9 для охлаждения индуктора 12 и формирования из расплава вытекающего из отверстий 11 волокнообразователя 13 волокон секущим потоком воздуха, выходящим из отверстий, расположенных в нижнем витке индуктора 12. Включают транспортер 10. Включают подачу расплава по обогреваемому трубопроводу 6 из экструдера 7 в волокнообразователь 13. При вращении волокнообразователя 13 расплав под действием центробежных сил течет через отверстия 11 наружу, вытягивается в нити и секущим потоком воздуха из отверстий в нижнем витке индуктора 12 формируется в волокно, которое осаждается на поверхности транспортера 10 и выводится из установки, например, на транспортер иглопробивной машины для формования нетканого волокнистого полотна.The crushed or granular polymer raw material is loaded into the extruder 7 and the extrusion temperature is set corresponding to the type of polymer according to the melting temperature, melt viscosity and the temperature of the beginning of destruction. The power source 8, connected to the inductor 12, is included in the alternating current network, and the fiber former 13 is heated to the temperature necessary for the formation of the fibers. Temperature control and regulation is carried out by an optical pyrometer 1, which is connected to the automatic temperature control unit of the power source 8 of the inductor 12. The fiber former is made in the form of a cylinder, the internal cavity of which is made in the form of two truncated cones, as shown in figure 2, and with holes for the expiration melt, as shown in Fig.3. An electric motor 3 through a bearing assembly 4 mounted on a fixed support provides the rotation speed of the fiber former 13, which is necessary to obtain fibers of the desired diameter. A shaft 5 is located inside the bearing assembly 4, the end of which is fixedly connected to the rotating fiber former 13. The air supply is turned on via line 9 to cool the inductor 12 and to form from the melt the fiber arising from the holes 11 of the fiber former 13 with a cutting air flow coming out of the holes located in the lower turn inductor 12. Turn on the conveyor 10. Turn on the melt supply through the heated pipe 6 from the extruder 7 to the fiber former 13. When the fiber former 13 rotates, the melt under the action of the center tachometric forces flows through the opening 11 outwardly extends in a secant filament and air flow from the openings in the bottom inductor coil 12 is formed in the fiber, which is deposited on the surface of the conveyor 10 and removed from the installation, for example on a conveyor needling machines for forming nonwoven fibrous webs.

Конструкция волокнообразователя 13 в зависимости от потребности позволяет получать волокнистые материалы как с использованием дозатора 2 совместно с экструдером 7, так и раздельно, независимо друг от друга. При подаче через дозатор 2 гранулированных и/или измельченных термопластичных полимеров в волокнообразователь 13 под действием центробежных сил полимеры отбрасывается на горячие стенки, нагретые индуктором 12, на которых они плавятся, а образовавшийся расплав истекает из отверстий 11 под действием центробежных сил и формируется в волокно за пределами волокнообразователя 13 секущим потоком воздуха из отверстий, расположенных в нижнем витке индуктора 12. Кроме того, дозатор 2 может использоваться для введения в волокнообразователь 13 различных активизирующих добавок и наполнителей. В волокнообразователе 13 происходит перемешивание расплава полимера, поступающего из экструдера 7, с вводимой добавкой из дозатора 2, с последующим формованием волокон через отверстия 11. Важным элементом установки является конструкция волокнообразователя и направление секущего потока воздуха из отверстий индуктора. На фиг.2. показана конструкция волокнообразователя 13. Внутренняя полость которого образована двумя усеченными конусами с основаниями, направленными вниз. В нижнем конусе по центру высверлено отверстие Д2 под вал от подшипникового узла и полость Д3 для крепежа вала. Все углы отмечены от вертикальной оси волокнообразователя. Оптимальные размеры для углов следующие: α1=30-35°, α2=45-60°, α3=45°, α42, α5=10-30°, Угол α5 - направление секущего потока воздуха, определяется шириной ленты транспортера, но не может быть меньше 10°. При α5<10° волокно может скручиваться под волокнообразователем в жгуты. Отверстия для истечения расплава из волокнообразователя высверливаются по окружности в 1-3 ряда, причем центры отверстий нижнего ряда и отверстий верхнего ряда располагаются в вершинах равностороннего треугольника с расстоянием между вершинами, равным 1,5-2 диаметра самих отверстий, как показано на развертке фиг.3, причем Д1=2,5-8 мм, а центры отверстий размечаются как вершины равностороннего треугольника, где R=1,5-2 Д1. Расстояние от центров отверстий для выхода воздуха из нижнего витка индуктора до внешней поверхности волокнообразователя не должно быть меньше 4Д11 - диаметр отверстий в волокнообразователе для истечения расплава полимеров), а расстояние от кромки верхнего ряда отверстий для истечения расплава до нижней поверхности нижнего витка индуктора не должно быть меньше 2Д1. При размерах меньших 4Д1 и 2Д1 соответственно расплав может достигать поверхности нижнего витка индуктора и накапливаться на нем. Величина Д1 оказывает существенное влияние на величину диаметра получаемого волокна и производительность установки. При Д1<2,5 мм возрастает деструкция материала с 5% при Д1=2,5 мм до 10% при Д1=2 мм, а при Д1>5 мм (для приведенного примера) необходимо резко увеличивать расход воздуха и для Д1=8 мм, расход воздуха должен составлять не менее 500 л/мин.The design of the fiber former 13, depending on the need, makes it possible to obtain fibrous materials both using the dispenser 2 together with the extruder 7, and separately, independently of each other. When granulated and / or crushed thermoplastic polymers are fed through the dispenser 2 to the fiber former 13 under the action of centrifugal forces, the polymers are thrown onto the hot walls heated by the inductor 12 on which they melt, and the formed melt flows out of the holes 11 under the action of centrifugal forces and is formed into the fiber for outside the fiber former 13 with a cutting air stream from the openings located in the lower turn of the inductor 12. In addition, the dispenser 2 can be used to introduce various x firing additives and fillers. In the fiber former 13, the polymer melt coming from the extruder 7 is mixed with an added additive from the dispenser 2, followed by spinning the fibers through the openings 11. An important element of the installation is the construction of the fiber former and the direction of the cutting air flow from the inductor openings. In figure 2. the construction of the fiber former 13 is shown. The inner cavity of which is formed by two truncated cones with bases pointing down. In the lower cone, in the center, a hole D 2 was drilled under the shaft from the bearing assembly and a cavity D 3 for mounting the shaft. All angles are marked from the vertical axis of the fiber former. The optimal dimensions for the angles are as follows: α 1 = 30-35 °, α 2 = 45-60 °, α 3 = 45 °, α 4 = α 2 , α 5 = 10-30 °, Angle α 5 - direction of the cutting air flow , is determined by the width of the conveyor belt, but cannot be less than 10 °. At α 5 <10 °, the fiber can be twisted underneath the fiber former into bundles. The holes for the flow of the melt from the fiber former are drilled in a circle in 1-3 rows, with the centers of the holes of the lower row and the holes of the upper row located at the vertices of an equilateral triangle with a distance between the vertices equal to 1.5-2 of the diameter of the holes themselves, as shown in the scan of FIG. 3, with D 1 = 2.5-8 mm, and the centers of the holes are marked as the vertices of an equilateral triangle, where R = 1.5-2 D 1 . The distance from the centers of the openings for air outlet from the lower coil of the inductor to the outer surface of the fiber former should not be less than 4D 1 (D 1 is the diameter of the holes in the fiber former for the flow of the polymer melt), and the distance from the edge of the upper row of holes for the flow of the melt to the lower surface of the lower coil the inductor must not be less than 2D 1 . With sizes smaller than 4D 1 and 2D 1, respectively, the melt can reach the surface of the lower coil of the inductor and accumulate on it. The value of D 1 has a significant impact on the diameter of the resulting fiber and the performance of the installation. At D 1 <2.5 mm, the destruction of the material increases from 5% at D 1 = 2.5 mm to 10% at D 1 = 2 mm, and at D 1 > 5 mm (for the given example) it is necessary to sharply increase the air flow and for D 1 = 8 mm, the air flow should be at least 500 l / min.

Такими установками могут пользоваться малые предприятия, использующие волокно для собственных нужд при упаковке товаров, изготовления мебели, установок фильтрационной очистки воды и воздуха. Полученные волокнистые материалы обладают более высокими значениями физико-механических характеристик, так относительное удлинение при разрыве полипропиленового волокна увеличивается на 20-30%, а волокон из полиэтилентерефталата на 30-40% по сравнению с прототипом.Such facilities can be used by small enterprises that use fiber for their own needs when packing goods, manufacturing furniture, water and air filtration filtration plants. The obtained fibrous materials have higher values of physical and mechanical characteristics, so the elongation at break of the polypropylene fiber increases by 20-30%, and fibers from polyethylene terephthalate by 30-40% compared with the prototype.

Характеристики полученных волокон из отходов полипропилена марки 21030-16н приведены в таблице 1.Characteristics of the obtained fibers from waste polypropylene brand 21030-16n are shown in table 1.

Таблица 1.Table 1. Характеристики волокон, полученных из отходов полипропилена. Температура расплава 330°С, диаметр отверстий в волокнообразователе 5 мм, суммарное количество отверстий 88, суммарная площадь сечения отверстий - 1727 мм2, расход воздуха 500 л/мин. Опыты №№21-24 выполнены на установке-прототипе.Characteristics of fibers derived from polypropylene waste. The melt temperature is 330 ° C, the diameter of the holes in the fiber former is 5 mm, the total number of holes 88, the total cross-sectional area of the holes is 1727 mm 2 , the air flow is 500 l / min. Experiments No. 21-24 performed on the installation of the prototype. No. Скорость вращения волокнообразователя, об/минFiber former rotation speed, rpm Подача расплава, г/минMelt supply, g / min ⌀ волокна, мкм⌀ fiber, microns Относительное удлинение при разрыве, %.Elongation at break,%. 1one 640640 4545 50fifty 1212 22 890890 4545 2828 20twenty 33 11451145 4545 18eighteen 2828 4four 14001400 4545 1212 30thirty 55 640640 6262 8585 1313 66 890890 6262 5858 15fifteen 77 11451145 6262 4646 2525 88 14001400 6262 3737 2828 99 640640 6868 110110 20twenty 1010 890890 6868 7070 2121 11eleven 11451145 6868 6060 20twenty 1212 14001400 6868 50fifty 3232 1313 640640 7474 178178 1010 14fourteen 890890 7474 120120 1010 15fifteen 11451145 7474 7575 15fifteen 1616 14001400 7474 6464 30thirty 1717 640640 8080 170170 20twenty 18eighteen 890890 8080 140140 15fifteen 1919 11451145 8080 9898 2323 20twenty 14001400 8080 7070 2626 ПрототипPrototype 2121 640640 8080 220220 00 2222 890890 8080 140140 00 2323 11451145 8080 5555 00 2424 14001400 8080 2525 00

Claims (4)

1. Установка для получения волокон из термопластов путем подачи расплава полимера и/или смесей полимеров внутрь нагреваемого вращающегося волокнообразователя, формирования и одновременного вытягивания волокон из струй расплава, включающая экструдер, волокнообразователь, транспортер для сбора волокна, систему контроля и регулирования температуры в волокнообразователе, состоящую из оптического пирометра, источника питания и индуктора, отличающаяся тем, что нагреваемый от индуктора вертикально расположенный вращающийся волокнообразователь выполнен в виде цилиндра с внутренней полостью, образованной усеченным конусом с углом между осью вала и внутренней стенкой волокнообразователя не менее 30° и не более 35° и нижним усеченным конусом волокнообразователя с углом между вертикальной осью волокнообразователя и образующей конуса 45-60°, а в донной части волокнообразователя по окружности выполнены отверстия, через которые под действием центробежных сил истекает расплав термопластичного материала при вращении волокнообразователя, причем угол наклона секущего потока воздуха из отверстий индуктора по отношению к вертикальной оси волокнообразователя составляет не менее 10°, чтобы поток воздуха направлял образующееся волокно в сторону, противоположную от волокнообразователя, диаметр получаемого волокна регулируется скоростью вращения и температурой стенок волокнообразователя, а производительность определяется диаметром и количеством отверстий в волокнообразователе.1. Installation for producing fibers from thermoplastics by feeding the polymer melt and / or polymer blends into a heated rotating fiber former, forming and simultaneously drawing fibers from the melt jets, including an extruder, fiber former, a fiber collection conveyor, a temperature control and regulation system in the fiber former, from an optical pyrometer, a power source and an inductor, characterized in that the vertically located rotating fiber-like heater heated from the inductor The machine is made in the form of a cylinder with an internal cavity formed by a truncated cone with an angle between the axis of the shaft and the inner wall of the fiber former of at least 30 ° and not more than 35 ° and a lower truncated cone of the fiber former with an angle between the vertical axis of the fiber former and the generatrix of the cone 45-60 °, and holes are made in the bottom part of the fiber former around which the melt of the thermoplastic material flows out under the action of centrifugal forces during rotation of the fiber former, and the angle of inclination of the cutting flow ear of the inductor openings in relation to the vertical axis voloknoobrazovatelya is not less than 10 °, that the air flow directed the resulting fiber in a direction opposite from voloknoobrazovatelya diameter of the resulting fiber is adjustable rotation speed and temperature voloknoobrazovatelya walls and productivity determined by the diameter and number of holes in voloknoobrazovatele. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между нижним витком индуктора с отверстиями для выхода воздуха и верхней кромкой верхнего ряда отверстий для истечения расплава из волокнообразователя не меньше 2 диаметров этих отверстий, расстояние между центрами отверстий для истечения воздуха из индуктора и наружной стенкой волокнообразователя не меньше 4 диаметров отверстий для истечения расплава из волокнообразователя.2. Installation according to claim 1, characterized in that the distance between the lower coil of the inductor with openings for air outlet and the upper edge of the upper row of openings for the flow of melt from the fiber former is not less than 2 diameters of these holes, the distance between the centers of the openings for the flow of air from the inductor and the outer wall of the fiber former is not less than 4 diameters of the holes for the flow of the melt from the fiber former. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что отверстия для истечения расплава из волокнообразователя высверлены по окружности в 1-3 ряда, причем центры отверстий нижнего ряда и отверстий верхнего ряда расположены в вершинах равностороннего треугольника с расстоянием между вершинами, равным 1,5-2 диаметра самих отверстий.3. Installation according to claim 1, characterized in that the holes for the flow of the melt from the fiber former are drilled around the circumference in 1-3 rows, with the centers of the holes of the lower row and the holes of the upper row located at the vertices of an equilateral triangle with a distance between the vertices of 1.5 -2 diameters of the holes themselves. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что контроль и регулирование заданной температуры в волокнообразователе при его вращении и работе осуществляют с помощью системы, состоящей из оптического пирометра и блока автоматического управления температуры, совмещенного с источником питания индуктора. 4. Installation according to claim 1, characterized in that the control and regulation of the set temperature in the fiber former during its rotation and operation is carried out using a system consisting of an optical pyrometer and an automatic temperature control unit combined with an inductor power source.
RU2008126350/12A 2008-06-27 2008-06-27 Installation for production of fibre material out of thermo-plastic RU2388854C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008126350/12A RU2388854C2 (en) 2008-06-27 2008-06-27 Installation for production of fibre material out of thermo-plastic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008126350/12A RU2388854C2 (en) 2008-06-27 2008-06-27 Installation for production of fibre material out of thermo-plastic

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008126350A RU2008126350A (en) 2010-01-10
RU2388854C2 true RU2388854C2 (en) 2010-05-10

Family

ID=41643648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008126350/12A RU2388854C2 (en) 2008-06-27 2008-06-27 Installation for production of fibre material out of thermo-plastic

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2388854C2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112853518B (en) * 2021-01-05 2022-06-17 中国科学院山西煤炭化学研究所 Pressurizing, melting and high-speed centrifugal spinning device and method for pitch carbon fibers
CN113355803B (en) * 2021-06-11 2022-08-26 广东三水合肥工业大学研究院 Device for preparing nanofiber membrane

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008126350A (en) 2010-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2148683C1 (en) Method and apparatus for forming fiber fabric from melt
EP2129816B1 (en) Production of nanofibers by melt spinning
JP2653651B2 (en) Fiber forming device
EP0562053B1 (en) Apparatus and method for producing organic fibers
CN107012522B (en) Produce the production line and its production technology of the compound short fibre of Three-dimensional crimped hollow type terylene
CN101760903B (en) Method for preparing polyphenylene sulfide spun-bonded needle punched non-woven fabrics
KR20010032354A (en) A method of forming a pack of organic and mineral fibers
WO1995009942A1 (en) Tubular filters and their manufacture
CN112609259B (en) Modified polymer fiber and preparation method and application thereof
US5242633A (en) Method for producing organic fibers
CN212611018U (en) Polyester filament spinning machine
RU2388854C2 (en) Installation for production of fibre material out of thermo-plastic
CN112575397B (en) Spinneret plate, equipment and method for manufacturing high-gram-weight spun-bonded hot-rolled non-woven fabric
CN210596346U (en) Spinning device
DE69730975T2 (en) Process and production of organic fibers
US20170306563A1 (en) Fine fiber pulp from spinning and wet laid filter media
CN100582343C (en) Three-dimensional non-woven media, filter and process
RU2179600C1 (en) Apparatus for producing fibrous materials from thermoplast
US20170268132A1 (en) A centrifugal spinning device used for nanofiber/microfiber production
CN113825865A (en) Method for producing nanofiber aggregate, device for producing nanofiber aggregate, and nanofiber aggregate
CZ2018136A3 (en) Spinning head for producing bulky 3D fibre structures and the equipment
MXPA00005069A (en) Method and apparatus for integrating organic fibers with mineral fibers

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170628