专利名称：十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种中空异形纤维纺丝用喷丝板，具体地说，本实用新型涉及一种其截面呈十六中空形状的十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板。
背景技术：
单孔，或多孔，而特别是多孔的三维卷曲短纤维具有中空度高、羽绒般良好的蓬松性能优异、回弹性能好、保暖性能强及手感滑爽等优点。中空三维卷曲的合成纤维还具有普通纤维来源方便、价格低廉、不发生虫蛀霉变的优点，是一种理想的絮填材料，正在取代人造纤维和天然纤维，制作枕芯、床垫、睡袋、滑雪衫、沙发靠垫、软玩具等。因而，多孔的三维卷曲短纤维特别适用于用作布艺填充材料、装饰布、非织造织物、地毯、仿毛织物及过滤材料等。为此，迄今为止，已有多种单孔、或多孔三维卷曲短纤维问世。
例如，申请号为“92244356”的“高中空度三维立体卷曲纤维喷丝板”的中国专利公开了一种单孔中空的纤维喷丝板，使用该喷丝板可纺制得到一种单孔中空纤维。申请号为“9619836”的“中空聚合物纤维的纺丝设备和方法”的中国专利公开了一种单孔中空聚合物纤维的纺丝设备及其纺丝方法，根据所述纺丝设备及其纺丝方法，可以纺制得到一种孔壁致密的单孔中空纤维。另外，申请号为“95119030”的“中空活性炭纤维的制备方法”的中国专利公开了一种单孔中空活性炭纤维的纺丝方法，由此，纺制得到含碳的、可用于催化、医药、电子液相吸附等领域的单孔中空纤维。但上述方法或喷丝板只能纺制得到单孔中空纤维。
又，申请号为“96220288”的“六孔喷丝头”的中国专利则介绍了一种可纺制得到其圆形截面基本上为六孔的涤纶短纤维。
美国杜邦公司也研制了新一代的絮填纤维，它是将涤纶短纤维做成四孔中空(商品名为Hollofil II，规格为6dtex×51mm)和七孔中空纤维(商品名为Quallofirm，规格为6dtex×51mm)，这些纤维的表面覆盖有机硅薄膜，可减少丝鸣，手感滑爽，有超羽绒和呼吸棉之美称。在国内，仪征化纤及黑龙江涤纶厂已引进日本东洋纺技术形成了一定的生产规模。
又，申请号为“02215538.4”，发明名称为“九孔型三维卷曲合成纤维及其喷丝板”的中国专利则介绍了一种可纺制得到九孔中空状三维卷曲的合成纤维或短纤维及其纺丝用喷丝板，所述纤维在纤维的中空孔数与纤维纤度、三维卷曲度及产品要求之间具有较佳结合点，且具有优异的产品的加工性能及其价格/性能比值。所述实用新型系在喷丝板上围绕其中心的四周部分形成八个缺口环形或T字形的喷丝孔，将高温熔融制得纺丝熔体从十六孔喷丝板挤出，形成熔体射流；当纺丝熔体射流离开喷丝板时，以低温高速的冷风气流骤冷，成为初生纤维；将初生纤维经拉伸浴拉伸、上油、干燥定型等工序后，最终形成该实用新型的九孔中空状三维卷曲的合成纤维。所述合成纤维因其具有的卷曲度和九孔型纤维结构，使其具有更佳的中空度、蓬松性能、回弹性能、保暖性能乃至透湿性能等优点。
然而，上述多孔中空状三维卷曲的合成纤维的中空率仍受到一定的限制，且圆孔为单层排列，受压容易变形。
迄今为止，尚无实用的、九孔以上的中空状三维卷曲的合成纤维及其纺丝用喷丝板问世。不言而喻，纤维的中空多孔数的多少对纤维及其织物的中空度、蓬松性能、回弹性能、保暖性能等影响很大。而出于对具有更为优异的纤维及其织物的蓬松性能、回弹性能、保暖性能、疏水性、手感、比重、卫生的要求，人们要求进一步开发九孔以上的、多孔中空状三维卷曲的合成纤维及其纺丝用喷丝板。另外，污水处理、海水淡化、气体过滤、制药等领域也要求九孔以上的、多孔中空状三维卷曲的合成纤维及其纺丝用喷丝板。同时，纤维中空孔数的增多也导致其制造愈加困难。另一方面，纤维的中空孔数与纤维的纤度、三维卷曲度及产品要求有着密不可分的联系。再有，还须考虑产品的加工性能及其价格/性能比值。
本实用新型的目的在于提供一种十六中空三维卷曲纤维或短纤维的纺丝用喷丝板。本实用新型的十六中空三维卷曲的合成纤维或短纤维的纺丝用喷丝板可获得优异的产品加工性能。所述纤维在纤维的中空孔数与纤维纤度、三维卷曲度及产品要求之间具有最佳结合点，并具有优异的蓬松性能、回弹性能、保暖性能、疏水性，且具有优异的产品的加工性能及其价格/性能比值。本实用新型的十六孔中空状三维卷曲的合成纤维或短纤维尤其适用于气体过滤、药学等领域。
发明内容
本实用新型的十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板的特征在于其中心有二个喷丝孔，围绕其中心的环状四周部分形成十二个喷丝孔。
又，在本发明的十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板中，所述喷丝板的喷丝孔为C字状，由导孔和微孔构成，所述微孔中心由二个开口方向相背的圆弧状孔形成。
又，在本发明的十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板中，所述喷丝板的喷丝孔由导孔和微孔构成，所述微孔中心由二个十字形状的孔形成。
在所述微孔中心由二个开口方向相背的圆弧状孔形成的场合，所述圆弧的尺寸范围为内径0.4-2.0mm，外径0.8-2.2mm，开口弧度π/4-π，两圆弧间距离h＝0.04-0.5mm。
在所述喷丝板的喷丝孔内层由狭缝构成的十字形构成的场合，狭缝的宽度t与圆弧厚度(φb-φa)/2保持一致，直线顶端与圆弧顶端的距离及一狭缝顶端与另一狭缝间距离h＝0.04-0.3mm。
优选的是，本发明的十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板中，所述喷丝板的直径在260-300mm。
优选的是，本发明的十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板中，所述喷丝板孔数为64-1200。
本实用新型的十六中空三维卷曲纤维的特征在于，所述纤维的横截面呈十六个中空孔状。
为获得特别是中空度高、蓬松性能优异等的产品优点，较好的是，本实用新型的十六中空三维卷曲纤维的截面为中心二孔、其外围十二个空孔作等径环状分布。
本实用新型的十六中空三维卷曲纤维中的空孔横截面通常为圆形，也可以形成其它异形形状，例如，扁圆形、多边形等。
本实用新型的十六中空三维卷曲纤维中的空孔(以圆形计)直径为0.008-0.3mm范围，较好的是0.02-0.08mm的范围。
本实用新型的十六中空三维卷曲纤维中的空孔面积之和占纤维截面积之比，即，中空率为20-40％，较好的是，所述中空率为25-30％的范围。
本实用新型的十六中空三维卷曲纤维的原料以涤纶及其改性涤纶为宜，但也可以使用如丙纶等其他纤维。
本实用新型的十六中空三维卷曲纤维的纤度在3.3-55分特(dtex)，较好的是，3.3-33分特，更好的是，在3.3-15分特，最好的是在6-10分特(dtex)。
本实用新型的十六中空三维卷曲纤维既可以是长丝，也可以是短(丝)纤维。所述短纤维的长度可包括通常所有的短纤维长度，即，32-90mm。较好的是，本实用新型的十六中空三维卷曲纤维的长度在55-80mm。
本实用新型的十六中空三维卷曲纤维的卷曲数在6-14个/25mm的范围。从而，本实用新型的十六中空三维卷曲纤维的卷曲率在15-27％的范围，较好的是，在17-23％的范围。
本实用新型的十六中空三维卷曲纤维按如下的纺丝方法(以涤纶为例)实现筛选具一定特性粘度(分子量)的纤维原料切片，经高温或预结晶，真空干燥，通过高温熔融后，从螺杆挤出机挤出，经过特制的十六孔纺丝喷丝板，再经低温高速的冷风气流骤冷之后，使熔融体的细流冷却成丝条。在所述冷却过程中，空气的热交换加速了丝条外侧部分的冷却成形。从而，则又使得每一根单丝横截面方向出现一定的结构异差。这种结构差异导致纤维热收缩性能也随之出现差异。这样，经拉伸定型后，所述热收缩差异形成了一定程度的三维立体卷曲。最终形成十六孔、三维立体卷曲的合成纤维。
制造本实用新型的十六中空三维卷曲的合成纤维的步骤包括1.筛选特性粘度[η]在0.64-0.68的纤维原料切片，经预结晶干燥，(或高温真空干燥)，同时控制含水率、预结晶温度、时间及出风口温度等；2.将上述原料通过高温熔融，制得纺丝熔体；3.将所述纺丝熔体从十六孔喷丝板挤出，形成熔体射流，此时，螺杆压力在5-10MPa，纺丝温度在283-293℃，纺丝速度在400-1500米/分；4.当纺丝熔体射流离开喷丝板时，以低温高速的冷风气流骤冷，形成纤维截面不对称冷却，形成潜在三微卷曲，环吹风速度为3-6m/s，温度21-28℃，吹风高度在100-350mm，风压在200-1275Pa，进行剧烈的不对称冷却，成为初生纤维；5.将初生纤维经拉伸浴拉伸、获得20％左右的结晶度，上油、干燥定型、(或在制造短纤维侧场合进行切断)、打包等工序，最终形成所述十六中空三维卷曲合成纤维或短纤维。
在本实用新型的十六中空三维卷曲纤维的纺丝方法的上述步骤(1)中，纤维原料切片的特性粘度[η]在0.64-0.68的范围，较好的是在0.64-0.66的范围。预结晶器进风温度在160℃-180℃，出风口温度在130-150℃。预结晶时间在8-20分钟。切片重量和风量之比为1∶2.8。干燥时间为3小时左右。
在本实用新型的十六中空三维卷曲合成纤维的纺丝方法的上述步骤(3)中，螺杆压力在5-10MPa，纺丝温度在283-293℃，纺丝速度在400-1500米/分。较好的是，纺丝速度在800-1200米/分的范围。又，采用喷丝板孔数为600-1200，所述丝孔由导孔和微孔构成，微孔中心由二个开口方向相背的圆弧或十字形孔构成。
在本实用新型的十六中空三维卷曲合成纤维的纺丝方法的上述步骤(4)中，吹风速度为3-6m/s，温度21-28℃，吹风高度在100-350mm，风压在200-1275Pa。较好的是，吹风速度为3-6m/s，温度21-28℃，吹风高度在100-350mm，风压在200-1275Pa。
在本实用新型的十六中空三维卷曲合成纤维的纺丝方法的上述步骤(5)中，牵伸温度60-70℃，牵伸速度50-300m/分，定形温度在145-160℃，定形时间3分钟。
附图1为本实用新型的十六中空三维卷曲合成纤维的实施例中纤维横截面示意图。图中，纤维中心有四个空孔，其外周围形成有环状的十二个空孔。
附图2为本实用新型的十六中空三维卷曲合成纤维纺丝用喷丝板一例的示意图。图中，在喷丝板中央部位有二个开口方向相背的C字状圆弧开口构成喷丝孔，其外周围形成有成环状的十二个C字状圆弧开口构成喷丝孔。
附图3为本实用新型的十六中空三维卷曲合成纤维纺丝用喷丝板又一个实施例的示意图。图中，在喷丝板中央部位所述喷丝孔由导孔和微孔构成，所述微孔中心由一个由三狭缝组成的十字形状的孔形成，其中，一狭缝较长，另二狭缝较短，垂直设置于长狭缝二侧。
附图4为本实用新型的十六中空三维卷曲合成纤维纺丝用喷丝板又一个实施例的示意图。图中，在喷丝板中央部位所述喷丝孔由导孔和微孔构成，所述微孔中心由一个由四狭缝组成的十字形状的孔形成，该四狭缝互为垂直组成十字形状。
图中，φa为圆弧内径，φb为圆弧外径，内径0.4~2.0mm，外径0.8~2.2mm，α为圆弧的开口弧度，为π/4~π，β为圆弧放置的起始角度，为0~π/2。h为圆弧间隙的周向距离，即，二圆弧间距离，约为0.04~0.5mm。t为狭缝宽度。
具体实施方式
以下，参照附图，结合实施例，更详细地说明本实用新型。
实施例1采用常规涤纶切片材料，切片粘度η＝0.63-0.65，干燥后的切片含水为50-80ppm，将纺丝原料的高温熔融合成树脂熔体从螺杆挤出机挤出后，提供给如图3所示的十六孔纺丝喷丝板，再经低温高速的冷风气流骤冷成初生纤维；将初生纤维经拉伸浴拉伸、上油、干燥定型、(或在制造短纤维侧场合进行切断)、打包等工序，最终形成其中心为四个空孔，周围十二个空孔的圆心截面的十六中空三维卷曲涤纶纤维或短纤维。
在上述本实用新型的十六中空三维卷曲合成纤维的纺丝方法中，所述低温冷却吹风温度为22-24℃，风速为2米/秒。纺丝速度为700-9900米/秒，喷丝板孔数210孔。拉伸速率为150-160米/分钟。拉伸温度为60-75℃。热定型条件为温度145℃，时间10分钟以上。
在本实施例中纺制得到的十六中空三维卷曲短纤维的纤度为6分特，三维立体卷曲数在10-14个/25mm的范围，如图1所示，纤维中心有四个空孔，周围十二个空孔。本实施例的十六孔合成纤维或短纤维中空度高、蓬松性能优异。
实施例2以如同实施例1所述的方法纺制得到圆形截面的十六中空三维卷曲涤纶纤维或短纤维。不同之处在于，所用涤纶原料为改性涤纶切片，风速为2.5米/秒。纺丝转速为660-670米/秒，拉伸速率为160-170米/分钟。拉伸温度为70-75℃。热定型条件为温度145℃，时间20分钟以上，所述喷丝板采用附图3及4所示在喷丝板中央部位所述喷丝孔由导孔和微孔构成，所述微孔中心由三及四个狭缝组成的十字形状孔构成，形成十六孔三维卷曲合成纤维纺丝用喷丝板。
在本实施例中纺制得到的十六中空三维卷曲短纤维的纤度为12分特，三维立体卷曲数在10-14个/25mm的范围，其圆形截面如图1所示，纤维中心有四个空孔，周围十二个空孔。本实施例的十六孔合成纤维或短纤维中空度高、蓬松性能优异。
综上所述，本实用新型提供了一种十六中空三维卷曲纤维。所述十六中空三维卷曲纤维为其截面呈十六孔状的三维卷曲涤纶纤维或短纤维。本实用新型的十六中空三维卷曲的涤纶纤维具有中空度更高、蓬松性能优异、回弹性能更好、保暖性能更强及手感滑爽等优点。
权利要求1.一种十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板，其特征在于其中心有二个喷丝孔，围绕其中心的环状四周部分形成十二个喷丝孔。
2.如权利要求1所述的十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板，其特征在于所述喷丝板的喷丝孔为圆弧形状，并由导孔和微孔构成，所述微孔中心由二个开口方向相背的圆弧形状孔形成。
3.如权利要求1所述的十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板，其特征在于所述喷丝板的喷丝孔由导孔和微孔构成，所述微孔中心由一个十字形状的孔形成。
4.如权利要求1所述的十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板，其特征在于所述圆弧的尺寸范围内径0.4～2.0mm，外径0.8～2.2mm，开口弧度π/4～π，两圆弧间距离h＝0.04～0.5mm。
5.如权利要求3所述的十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板，其特征在于所述喷丝板的喷丝孔内层由3-4个狭缝组成的十字形构成，狭缝的宽度t与圆弧厚度(φb-φa)/2保持一致，狭缝顶端与圆弧顶端的距离及一直线顶端与另一直线间距离h＝0.04-0.3mm。
专利摘要本实用新型提供了一种十六中空三维卷曲纤维纺丝用喷丝板，十六中空三维卷曲纤维或短纤维纤度在3.3－55分特(dtex)其中心有二个喷丝孔，围绕其中心的环状四周部分形成十二个喷丝孔。本实用新型的十六中空三维卷曲纤维具有中空度高、蓬松性能更优异、回弹性能更好、保暖性能更强及手感滑爽等优点。
文档编号D01D5/24GK2752278SQ20042000155
公开日2006年1月18日 申请日期2003年1月17日 优先权日2003年1月17日
发明者杨崇倡, 苏泉声, 朱方亮, 王觉鸣, 张玉梅, 王华平, 卢运刚, 佐歧 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油辽阳石油化纤公司