施加可调控脉冲磁场的熔体纺丝的方法及熔体纺丝装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纺丝方法和装置，特别是涉及一种聚酯熔体纺丝装置及纤维细化方法，应用于合成纤维制备技术领域。
【背景技术】
[0002]聚醋纤维(polyester fiber)由有机二元酸和二元醇缩聚而成的经纺丝所得的合成纤维。具有优良的耐皱性、弹性和尺寸稳定性，有良好的电绝缘性能，耐日光，耐摩擦，不霉不蛀，有较好的耐化学试剂性能，能耐弱酸及弱碱。广泛应用于服装、轮胎帘子线、运输带、消防水管、缆绳、渔网、电绝缘材料、耐酸过滤布和造纸毛毯等民用及工业方面，是当前合成纤维的第一大品种。
[0003]熔体纺丝是将成纤高聚物熔体经纺丝喷丝头流出熔体细流、在周围空气或水中冷却凝固成型的方法。传统熔体纺丝装置主要由螺杆、套筒、加热装置、冷却装置、喷丝板组成。随着日益激烈的市场竞争，及人们对服装、装饰材料等的品种、品质和品位要求的不断提高，对差别化纤维的需求也与日俱增，如多孔中空、高收缩、抗起球、抗静电、阻燃、防水透湿、抗菌、保健等差别化纤维在市场上也有了一定量的需求，各种物理、化学改性的纤维应运而生。近年来关于熔体纺丝装置各部分的研宄改造也成为研宄热点。在熔体纺丝工艺方面，M ?科罗布祖克、K ?屈滕、D ?舒尔茨、K ?舍费尔在专利CN1906335中，介绍了一种用于熔体纺丝多根复丝长丝的方法和设备，专利CN101694015A发明了一种高粘度熔体纺丝专用组件，降低改换成本、方便组装拆卸、喷丝均匀等显著优点。在纺丝纤维功能性方面，专利CN101755081A利用高速旋转分配盘通过纺丝熔体制备纳米纤维，所得纤维收集为均匀的纤维网用于选择性屏障。万倩华、潘志娟(万倩华，潘志娟，柳艳，陈军.含纳米粉体功能性纤维的制备方法[J].纺织学报.2009(30)7)通过熔体纺丝制备具有抗菌型、防紫外线型、远红外型和导电型纳米粉体功能性纤维。胡晓宇，肖长发等(胡晓宇，肖长发，梁海先，安树林.PU/PVDF共混物形貌及其中空纤维膜制备[J].天津工业大学学报.2008 (27) 3)将PU/PVDF共混物经熔融纺丝后制备中空纤维膜，改善多孔膜结构有利于提高透过性能。
[0004]目前研宄人员主要通过两个途径提高纤维的性能:一个是通过纺丝装置的设计，实现纺丝工艺的改进，进而实现纤维聚集态结构的优化，性能的提高；另一途径是对纤维纺丝原料进行改性，实现性能的提高。迄今为止，关于在熔体纺丝装置中引入外场，从而影响纤维尺寸及性能的研宄却鲜有报道。研宄表明脉冲磁场对聚合物的某些结构如结晶性能、热性能、机械性能等能产生一定的影响。Levin M N等人，曾在2001-2003年报道过关于高频脉冲磁场对SKTV、PDMS、PE0三种聚合物结晶行为的影响的研宄工作(LevinM N， Postnikov V V， Matveev N N.Effect of the pulsed magnetic field on thecrystallizat1n and melting of poly (Ethylene Oxide)[J].Russian Journal ofPhysical Chemistry, 2003， 77(4): 675-678 ；Levin M N.Effect of pulsed magneticfields on crystallizat1n of polymers[J].Mat.Res.Soc.Symp.Proc, 2003，734:415-421)。他的研宄都有着相似的实验现象，即这三种聚合物经脉冲磁场的处理后再结晶，晶体的成核点增多，晶体的尺寸减小，出现了晶体细化，他将磁场作用归结为“磁结晶效应”。专利102030911A对聚砜酰胺薄膜施加脉冲磁场，发现其结晶度提高了 10~35%。这些实验结果是脉冲磁场对高分子链和链段在空间排布及构象行为影响的明显特征。将脉冲磁场引入熔融纺丝工艺过程中对于调控纤维的尺寸和性能是非常有意义，但目前尚未见到将脉冲磁场应用于调控聚酯纤维尺寸和性能领域的有关报道。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种施加可调控脉冲磁场的熔体纺丝的方法及熔体纺丝装置，在现有的纤维纺丝装置上增加辅助脉冲磁场，通过调节脉冲磁场的磁场强度和磁场频率，实现对纤维的尺寸和性能的调控，采用本发明装置进行熔体纺丝，使聚酯在熔体纺丝过程中受到脉冲磁场的作用，聚酯链段运动活性提高，熔体的流动性得以改善，制得纤维的直径细化，力学性能提高。
[0006]为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案:
一种施加可调控脉冲磁场的熔体纺丝的方法，步骤如下:首先将聚酯切片加热熔融后经可调的脉冲磁场处理，然后由送料装置推至喷丝头喷出，在纤维收集板上进行在室温下的纺丝接收，在聚酯熔体纺丝工艺的聚酯凝固过程中，使聚酯受到脉冲磁场的作用，脉冲磁场的强度调节范围为0~2T，脉冲磁场的频率控制范围为0~60次/min。
[0007]一种本发明施加可调控脉冲磁场的熔体纺丝的方法的熔体纺丝装置，包括熔融加热装置、盛料装置、送料装置、喷丝头和纤维收集板，熔融加热装置加热温度范围0~60(TC，送料装置提供恒定推力，熔融加热装置设置于盛料装置的外围，对进入盛料装置中的聚酯材料进行加热，使聚酯材料加热至熔融形成聚酯熔体，喷丝头安装于盛料装置底部，送料装置将盛料装置内的液态材料下压推送至喷丝头中喷出，在室温下形成的纺丝在纤维收集板上进行接收，在盛料装置外围和喷丝头的外部还设置可调控脉冲磁场装置，通过冷却循环水套对脉冲磁场装置进行降温，开启脉冲磁场装置，向盛料装置内部和喷丝头内部的聚酯熔体和施加脉冲磁场，并通过调节脉冲磁场的磁场强度和磁场频率，将脉冲磁场向喷丝头下方喷射出的尚未完全凝固的初生纤维施加，从而在盛料装置内部和下方形成脉冲磁场有效区域，经脉冲磁场处理的聚酯熔体经喷丝头喷出，并保持聚酯纤维丝再其整个凝固过程都处在脉冲磁场的作用下，控制脉冲磁场的强度和频率分别为0~2T和0~60次/min。
[0008]作为本发明优选的技术方案，将脉冲磁场装置的脉冲线圈设置于盛料装置外围和喷丝头的外部。
[0009]本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点: 本发明纤维细化方法用于聚酯的熔融纺丝，在聚酯熔融过程中引入了一个磁场强度和频率均可调节的脉冲磁场，使聚酯在熔体纺丝过程中受到磁场的作用，高分子链段因脉冲磁场的引入运动活性提高，熔体的流动性得以改善，提高了纤维强度并使的纤维直径细化。
【附图说明】
[0010]图1是本发明优选实施例熔体纺丝装置的结构示意图。
[0011]图2是本发明优选实施例熔体纺丝装置的脉冲磁场系统结构示意图。
[0012]图3是对比例中制备的PET纤维扫描电子显微镜照片。
[0013]图4是本发明优选实施例中制备的PET纤维扫描电子显微镜照片。
[0014]图5是在对比例中和本发明优选实施例中所制备的PET纤维的应力-应变曲线对比图。
【具体实施方式】
[0015]本发明的优选实施例详述如下:
在本实施例中，