一种熔喷纺丝喷头结构的制作方法

本发明涉及熔喷纺织技术领域，特别涉及一种熔喷纺丝喷头结构。

背景技术：

熔喷纺织技术是通过熔喷纺丝装置将聚合物颗粒或切片制备成熔喷非织造材料的技术。熔喷纺织技术的流程通常如下：采用熔喷法将聚合物的颗粒状切片从熔喷纺丝装置的料斗中加入，然后经过高温螺杆的挤压与加热作用，颗粒切片融化为聚合物熔体，聚合物熔体经过计量泵的定量输出作用从熔喷纺丝喷头的喷丝孔挤出，挤出的聚合物熔体经过高温高速的气流吹喷而拉细成超细纤维，并由接收面接收冷却定型，形成熔喷非织造材料。

其中，熔喷纺丝喷头作为熔喷纺丝装置的重要组件，其设计和制备参数对生产得到的熔喷非织造材料性能结构具有很大影响。相关技术提供的熔喷纺丝装置中，所采用的熔喷纺丝喷头通常是双槽型结构的熔喷纺丝喷头，其特征是纺丝组件包括一个有单排喷丝孔的鼻尖型组件，里面组成30°~150°角，还有两个喷气孔分布在鼻尖型组件两边，喷气孔中的两股高温高速气流通过狭缝按照一定角度汇合对单排喷丝孔挤出的聚合物熔体进行牵伸细化，并由接收装置接收后形成熔喷非织造材料。在熔喷纺丝喷头的安装过程中，熔喷纺丝喷头的各个组件通常为一体化固定安装，即，熔喷纺丝喷头在安装完成后，各个组件的连接方式和分布方式固定无法变动，纺丝组件中喷气孔和喷丝孔之间的相对位置也固定无法更改。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：

现有熔喷纺丝装置中，熔喷纺丝喷头的各个组件在安装后即形成一体化整体无法进行结构上的更改，导致熔喷纺丝装置在实际的生产作业中所能够生产的熔喷非织造材料的性能和结构较为单一，极大制约了熔喷非织造材料的生产效率和生产多样化。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种熔喷纺丝喷头结构。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种熔喷纺丝喷头结构，包括输送模组和喷头模组，其特征在于：

所述输送模组包括第一基体（1）、熔体输送通道（2）、以及对称设于所述熔体输送通道(2)两侧的气流输送通道（3）；

所述喷头模组连接于所述输送模组的下端，所述喷头模组包括第二基体（4）、喷丝孔（5）、以及对称设于所述喷丝孔（5）两侧的缓冲气腔（6）和喷气孔（7），所述缓冲气腔（6）一侧下端与所述喷气孔（7）的进气口连通，所述喷气孔（7）相对所述喷丝孔（5）呈预设角度倾斜设置；

所述熔体输送通道(2)与所述喷丝孔（5）对应连通，所述气流输送通道（3）与所述缓冲气腔（6）对应连通，所述第一基体（1）的下表面与所述第二基体（4）的上表面紧密贴合。

在一个优选的实施例中，所述缓冲气腔（6）的宽度x和长度y均大于所述气流输送通道（3）的直径d。

在一个优选的实施例中，所述第一基体（1）下表面所述熔体输送通道（2）出口处的周侧设有环状突起，所述第二基体（4）上表面所述喷丝孔（5）入口处的周侧设有环状凹槽，所述环状突起与所述环状凹槽对应设置。

在一个优选的实施例中，所述熔喷纺丝喷头结构还包括加固壳体，所述加固壳体同时包覆于所述喷头模组的外表面及所述输送模组下部的外表面周侧，所述加固壳体的底端中心处设有通孔，所述通孔用于使得所述喷头模组的喷丝孔（5）和喷气孔（7）与外界连通。

在一个优选的实施例中，所述输送模组和所述喷头模组之间可拆卸连接。

在一个优选的实施例中，所述喷丝孔（5）的直径d、所述喷头模组的高度h、所述喷丝孔（5）的出气口直径f、所述喷气孔（7）的角度α、两个喷气孔（7）的出气口之间间距e的各个参数满足：0.15mm≤d≤1mm，3mm≤h≤20mm，0.1mm≤f≤3mm，0＜α≤75°，0＜e≤2.6mm。

在一个优选的实施例中，所述气流输送通道（3）的直径d、两个气流输送通道（3）之间的间距l、所述缓冲气腔（6）的宽度x、所述缓冲气腔（6）的长度y、所述缓冲气腔（6）的深度h的各个参数满足：0mm≤d≤8mm，20mm≤l≤35mm，d≤x≤17mm，d≤y≤4d，0＜h＜h。

在一个优选的实施例中，所述缓冲气腔（6）的另一侧下端具有光滑倒角。

与现有技术相比，本发明提供的一种熔喷纺丝喷头结构具有以下优点：

本发明提供的一种熔喷纺丝喷头结构包括输送模组和喷头模组，输送模组包括第一基体、熔体输送通道、以及对称设于熔体输送通道两侧的气流输送通道；喷头模组连接于输送模组的下端，喷头模组包括第二基体、喷丝孔、以及对称设于喷丝孔两侧的缓冲气腔和喷气孔，缓冲气腔一侧下端与喷气孔的进气口连通，喷气孔相对喷丝孔呈预设角度倾斜设置；熔体输送通道与喷丝孔对应连通，气流输送通道与缓冲气腔对应连通，第一基体的下表面与第二基体的上表面紧密贴合。本发明创新性地将熔喷纺丝喷头结构设计为输送模组和喷头模组二部份，并通过在输送模组和喷头模组结合处设计缓冲气腔，使得高温高压气流从气流输送通道输送入喷气孔的过程中充分缓冲，进而提高喷气孔喷出气流的稳定性，避免因气流不稳定导致的熔喷非织造材料生产质量参差不齐现象。

进一步的，熔喷纺丝喷头结构的可拆卸设计使得工作人员可根据实际生产需要进行喷头模组的更换，提高了熔喷非织造材料的生产灵活性，且整个更换过程方便快捷，可适应流水线生产的高效精准需求。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并于说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是一种现有熔喷纺丝装置中熔喷纺丝喷头的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种熔喷纺丝喷头结构的结构示意图。

图3是一种现有熔喷纺丝喷头结构中喷丝孔与喷气孔之间的角度和高度关系示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的熔喷纺丝喷头结构中喷丝孔与喷气孔之间的角度和高度关系示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种环状突起与环状凹槽的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例（但不限于所举实施例)与附图详细描述本发明，本实施例的具体方法仅供说明本发明，本发明的范围不受实施例的限制，本发明在应用中可以作各种形态与结构的修改与变动，这些基于本发明基础上的等价形式同样处于本发明申请权利要求保护范围。

为了更好地说明本发明实施例提供的熔喷纺丝喷头结构，首先示出现有熔喷纺丝装置中熔喷纺丝喷头的结构示意图进行对比说明，如图1所示，在图1示出的熔喷纺丝喷头中，熔喷纺丝喷头为整体结构，熔体输送通道a与喷丝孔a之间一体化连通，气流输送通道b与喷气孔b之间一体化连通，该种设计结构使得熔喷纺丝喷头在安装完成后，熔喷纺丝喷头的喷气孔相对喷丝孔之间的角度等相关参数即被固定，若发生喷气孔或者喷丝孔堵塞现象，工作人员很难进行及时的高效处理，进而影响熔喷纺丝装置的实际工作效率和熔喷非织造材料的生产质量。

为了避免上述情况的发生，发明人通过对熔喷纺丝装置的实际工作过程进行观察和思考，经过大量创造性的实验研究，克服一系列技术问题，最终提出本发明实施例示出的一种熔喷纺丝喷头结构，如下所述。

图2是根据一示例性实施例示出的结构示意图，如图2所示，提供一种熔喷纺丝喷头结构，包括输送模组和喷头模组，其特征在于：

所述输送模组包括第一基体（1）、熔体输送通道（2）、以及对称设于所述熔体输送通道(2)两侧的气流输送通道（3）；所述喷头模组连接于所述输送模组的下端，所述喷头模组包括第二基体（4）、喷丝孔（5）、以及对称设于所述喷丝孔（5）两侧的缓冲气腔（6）和喷气孔（7），所述缓冲气腔（6）一侧下端与所述喷气孔（7）的进气口连通，所述喷气孔（7）相对所述喷丝孔（5）呈预设角度倾斜设置；所述熔体输送通道(2)与所述喷丝孔（5）对应连通，所述气流输送通道（3）与所述缓冲气腔（6）对应连通，所述第一基体（1）的下表面与所述第二基体（4）的上表面紧密贴合。

需要说明的是，在一种可能的实施方式中，对称设于所述熔体输送通道(2)两侧的气流输送通道（3）的进气口端分别与两个独立的气流发生装置相连通，使得每个气流输送通道（3）内的气流能够单独控制，从而实现气流的不均匀分配。

在一个优选的实施例中，所述缓冲气腔（6）的宽度x和长度y均大于所述气流输送通道（3）的直径d。

本发明通过将熔喷纺丝喷头结构设计为输送模组和喷头模组的组装结构，使得熔喷纺丝装置能够根据实际的生产需求，可选择性地更换喷头模组进行安装，从而实现熔喷非织造材料的多样化生产，也提高了熔喷纺丝喷头结构的清洁效率以及清洁质量。

需要说明的是，若将图1所示的现有熔喷纺丝喷头结构单纯地分割为上下二部分，在实际的安装过程中会面临以下技术问题：

1）气流输送通道与喷气孔的连接处孔径通常较小，在进行熔喷纺丝喷头结构的安装时，气流输送通道与喷气孔很难精准对接，容易导致后续生产过程中气流输送通道内的高温高压气流在经过结合处时受阻，无法顺畅进入喷气孔进行正常喷气，从而影响熔喷非织造材料的生产效率和生产质量；

2)进行熔喷纺丝喷头结构的安装时，熔喷纺丝喷头结构气流输送通道与喷气孔即使在精准对接后，其上部与下部的接触面依然容易存在缝隙，容易导致高温高压气流在经过结合处时被高压压入缝隙内，从而造成喷气孔中气流的不稳定，也容易扩大上部与下部结合处的缝隙，降低上下部结合强度。

针对上述问题，本发明通过在喷头模组中喷气孔（7）的上端设置缓冲气腔，使得喷头模组与输送模组在进行连接安装时，缓冲气腔能够较好地承接输送模组中气流输送通道喷出的高温高压气流，并将高温高压气流在缓冲气腔中进一步缓冲稳定后进入喷头模组的喷气孔，使得最终喷气孔能够喷出较为稳定的高压气流。

此外，现有熔喷纺丝装置中熔体输送通道以及气流输送通道之间的间距通常设计为标准间距，当需要喷气孔与喷丝孔之间的夹角能够尽可能地缩小时，喷丝孔的高度需要设计更高，此时，喷丝孔出口处距离接收面的有效接收距离便会缩短，进一步使得喷丝孔喷出的聚合物熔体无法在空气中得到充分的冷却凝固即被接收面接收，导致最终生产得到的熔喷非织造材料结构不稳定，力学性能较差。

本发明提供的熔喷纺丝喷头结构通过缓冲气腔的设计，使得缓冲气腔的一端上侧与气流输送通道连通，另一端下侧与喷气孔的进气口相连通，使得喷气孔与喷丝孔之间的夹角能够设计地更小的同时，还能够保障喷丝孔具有较小的高度。

为了更好的说明缓冲气腔对喷头模组中喷丝孔与喷气孔之间角度、高度的设计影响，示出图3和图4进行说明。图3为现有熔喷纺丝喷头结构中喷丝孔与喷气孔之间的角度和高度关系示意图，其中，熔体输送通道以及气流输送通道之间的间距m，n为喷丝孔高度，α为喷气孔与喷丝孔之间的夹角；图4为本发明实施例提供的熔喷纺丝喷头结构中喷丝孔与喷气孔之间的角度和高度关系示意图，其中，熔体输送通道以及气流输送通道之间的间距m，o为喷丝孔高度，α为喷气孔与喷丝孔之间的夹角，缓冲气腔的高度为h，长度为l。在图3和图4中，熔体输送通道以及气流输送通道之间的间距m相同，喷气孔与喷丝孔之间的夹角α相同，缓冲气腔的高度h和长度l可调，当缓冲气腔的高度h较小时，图4中喷丝孔高度o显然小于图3中喷丝孔高度n，从而实现节约喷头模组制备成本的同时，缩短喷气孔的设计高度。

在一个优选的实施例中，所述第一基体（1）下表面所述熔体输送通道（2）出口处的周侧设有环状突起，所述第二基体（4）上表面所述喷丝孔（5）入口处的周侧设有环状凹槽，所述环状突起与所述环状凹槽对应设置。

其中，环状突起与环状凹槽的结构示意图可以如图5所示。在图5中，（1）为第一基体，（4）为第二基体，（2）为熔体输送通道，（5）为喷丝孔，（8）为环状凹槽，（9）为环状突起。

进一步的，环状突起与环状凹槽的位置已可以对调，即，所述第一基体（1）下表面所述熔体输送通道（2）出口处的周侧设有环状凹槽，所述第二基体（4）上表面所述喷丝孔（5）入口处的周侧设有环状突起，所述环状突起与所述环状凹槽对应设置。本发明对环状突起与环状凹槽的大小不做限制。

需要说明的是，环状突起与环状凹槽的配合设计除了便于输送模组和喷头模组之间的安装定位外，还用于增强熔体输送通道与喷丝孔之间结合处的气密性，避免熔喷纺丝喷头结构在组装完成后的实际生产作业中，聚合物熔体从结合处的缝隙溢出。

在一个优选的实施例中，所述熔喷纺丝喷头结构还包括加固壳体，所述加固壳体同时包覆于所述喷头模组的外表面及所述输送模组下部的外表面周侧，所述加固壳体的底端中心处设有通孔，所述通孔用于使得所述喷头模组的喷丝孔（5）和喷气孔（7）与外界连通。

由于本发明提供的熔喷纺丝喷头结构中，喷头模组可拆卸安装于输送模组下端，上下部组件的结合处很容易存在缝隙，加固壳体的设计可进一步加强输送模组与喷头模组之间的连接紧密性，同时进一步加强熔喷纺丝喷头结构的整体气密性。

在一个优选的实施例中，所述输送模组和所述喷头模组之间可拆卸连接。

需要说明的是，为了提高熔喷效率及熔喷质量，现有熔喷纺丝喷头在生产过程中，每隔一段时间需要拆下来煅烧清洁。本发明通过输送模组与喷头模组之间的可拆卸连接，仅需将喷头模组进行煅烧即可实现对熔喷纺丝喷头的清洁，且对喷头模组内部的通道部分清洁更加高效彻底。

在一个优选的实施例中，所述喷丝孔（5）的直径d、所述喷头模组的高度h、所述喷丝孔（5）的出气口直径f、所述喷气孔（7）的角度α、两个喷气孔（7）的出气口之间间距e的各个参数满足：0.15mm≤d≤1mm，3mm≤h≤20mm，0.1mm≤f≤3mm，0＜α≤75°，0＜e≤2.6mm。

在一个优选的实施例中，所述气流输送通道（3）的直径d、两个气流输送通道（3）之间的间距l、所述缓冲气腔（6）的宽度x、所述缓冲气腔（6）的长度y、所述缓冲气腔（6）的深度h的各个参数满足：0mm≤d≤8mm，20mm≤l≤35mm，d≤x≤17mm，d≤y≤4d，0＜h＜h。

需要说明的是，发明人经过多次创造性的实验测试研究发现，当输送模组和喷头模组满足上述参数条件时，其工作效率较佳，生产得到的熔喷非织造材料性能也更为优异。

在一个优选的实施例中，所述缓冲气腔（6）的另一侧下端具有光滑倒角。

光滑倒角的设计使得气流输送通道输送的高温高压气流进入缓冲气腔后，能够经由光滑倒角的平滑弧度改变输送方向，然后再输送入喷气孔的进气口，从而避免高温高压气流进入缓冲气腔后径直接触到缓冲气腔侧壁或地面导致的气流反弹现象，进一步保障了气流的稳定。

综上所述，本发明提供的一种熔喷纺丝喷头结构包括输送模组和喷头模组，输送模组包括第一基体、熔体输送通道、以及对称设于熔体输送通道两侧的气流输送通道；喷头模组连接于输送模组的下端，喷头模组包括第二基体、喷丝孔、以及对称设于喷丝孔两侧的缓冲气腔和喷气孔，缓冲气腔一侧下端与喷气孔的进气口连通，喷气孔相对喷丝孔呈预设角度倾斜设置；熔体输送通道与喷丝孔对应连通，气流输送通道与缓冲气腔对应连通，第一基体的下表面与第二基体的上表面紧密贴合。本发明创新性地将熔喷纺丝喷头结构设计为输送模组和喷头模组二部份，并通过在输送模组和喷头模组结合处设计缓冲气腔，使得高温高压气流从气流输送通道输送入喷气孔的过程中充分缓冲，进而提高喷气孔喷出气流的稳定性，避免因气流不稳定导致的熔喷非织造材料生产质量参差不齐现象。

进一步的，熔喷纺丝喷头结构的可拆卸设计使得工作人员可根据实际生产需要进行喷头模组的更换，提高了熔喷非织造材料的生产灵活性。

虽然，前文已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之进行修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明的后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。