专利名称：纺制矩形截面中空纤维的喷丝板的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及纺丝装置上的关键核心部件——喷丝板，尤其是一种纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，属于合成纤维生产技术领域。
技术背景喷丝板是纺丝装置上纺制短纤或者长丝的关键核心部件。现有技术中，长丝装置使用的异型喷丝板的孔形有C形、变形的正三角形、几个L形成的组合图形等等，纺制出的纤维的截面呈圆形单孔、圆形多孔，三角形、四叶形、多叶形等形状。这些喷丝板在使用过程中，因出口膨化效应，或多或少存在纤维截面圆形化的趋势，制得的异形纤维或中空纤维，其功能性、蓬松性能和保暖性能并不理想，不能满足一些场合的应用要求，需要进一步研究开发新型喷丝板。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种可以纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，用此喷丝板纺制的纤维能够结合异型纤维与中空纤维的优点，使纤维拥有优异的综合性能，可广泛应用在服装业、居室装饰业、工业用织物、膜分离和绳、网、缝纫线及絮填等产业领域，而且用这种纤维制成的织物具有优异的功能性、舒适性、保温性和视觉、触觉感性。
本实用新型的目的通过以下技术解决方案来实现纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，上面有规律地排布有若干个喷丝孔，每个喷丝孔包括导孔和喷丝毛细孔两部分，其特征在于所述喷丝毛细孔是一个间断的矩形体，其四个角是由两条相互垂直的长狭缝以及一条伸向角的外侧的短狭缝构成，短狭缝的中心线与两条长狭缝的中心线之间分别构成135°夹角，使得所述矩形体四个角的截面呈“ ”形状。
本实用新型的目的还可通过以下技术措施来进一步实现上述的纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，其中，所述矩形体的四个角的长狭缝之间互不通连或部分通连，使得矩形体具有1个、2个或者4个狭缝缺口。
更进一步地，上述的纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，其中，所述长狭缝和短狭缝是楔形穴槽狭缝。
更进一步地，上述的纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，其中，所述矩形体的横向或者纵向相对的两条长狭缝的外边缘之间的距离L1或L2之间的关系为L1＝(1.0-2.0)L2＝0.3-3.6mm、L2＝0.3-1.8mm，短狭缝的长度L3和宽度L4之间的关系为L3＝L4＝0.05-0.25mm，长狭缝的狭缝宽度L6＝0.05-0.25mm，在矩形体间断位置，长狭缝的末端间距L5＝0.05-0.25mm，长狭缝和短狭缝的角部内圆角半径R＝0.1-0.5)L6＝0.005-0.125mm。
再进一步地，上述的纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，其中，所述导孔的导孔直径D＝2.0-4.0mm、导孔底径d＝1.0-4.0mm，喷丝毛细孔的外接圆直是导孔底径d的0.2-0.9倍，喷丝毛细孔的深度h＝0.3-1.5mm。
本实用新型技术方案具有以下优点(1)根据本实用新型提供的孔形和技术参数，喷丝板的制造工艺易于实现，加工制作的喷丝板其可纺性能优异；(2)使用本实用新型技术方案加工制作的喷丝板，纺制的纤维由四个相互成直角的细长平面组成，沿纤维中心有一连续细孔，纤维与纤维之间是平面接触，可制作防风透气、防水性能优的织物和蓬帆布；而且平面之间的间隙符合两平行板毛细原理，更可制作出吸湿排汗效果好的服用面料；(3)使用本实用新型技术方案加工制作的喷丝板，纺制的纤维不易滚动，每根纤维的外表面都是矩形平面，制得的织物堆叠非常致密，具有纸质感(paper-like)，并拥有天然宝石般亮丽柔和的光泽；(4)使用本实用新型技术方案加工制作的喷丝板，纺制的纤维质轻保暖，性能优于普通圆形和异形纤维；纤维弯曲刚度至少是同样纤度圆形纤维的1.2倍，用这种纤维做的织物具有身骨；(5)使用本实用新型技术方案加工制作的喷丝板，纺制的纤维的单丝纤度可以是0.9-50dtex，伸长为10-30％，强度为2.0-10.0cn/dtex，模量为40.0-100.0cn/dtex，沸水收缩率为2.0-10.0％，纤维的中空度范围可以是8-30％；(6)本实用新型技术方案具有良好的应用前景，它可以用于纺制长丝、短丝或单丝，喷丝板孔数可以是1-3000孔。这种喷丝板适合熔纺原料，如涤纶、锦纶、丙纶等，所纺纤维综合性能优异，用途广泛，最大限度满足用户需求。
以下结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明。其中，
图1是喷丝板上喷丝孔的分布示意图；图2是
图1中沿A-A方向单个喷丝孔的剖面结构示意图；图3是图2从方向B观察到的喷丝毛细孔的一种截面图；图4是图2从方向B观察到的喷丝毛细孔的又一种截面图；图5是图2从方向B观察到的喷丝毛细孔的再一种截面图；图6、图7是应用本实用新型喷丝板纺出的纤维的截面形状的电镜图。
图中1-喷丝孔，2-导孔，3-喷丝毛细孔；D-导孔直径，d-导孔底径，h-喷丝毛细孔深度，R-狭缝角部的内圆角半径；L1-相对的两条狭缝的外边缘之间的横向距离，L2-相对的两条狭缝的外边缘之间的纵向距离，L3-短狭缝的长度，L4-短狭缝的宽度，L5-长狭缝的末端间距，L6-长狭缝的宽度。
具体实施方式
本实用新型将喷丝板的异形孔形与中空孔形巧妙结合，设计出可纺制矩形中空纤维的喷丝板。如
图1和图2所示，与现有喷丝板相类似，这种喷丝板上面喷丝孔1也包括导孔2和喷丝毛细孔3两个部分，喷丝孔1的分布可以是同心圆、菱形、满天星或者其它分布形式，它们在喷丝板上的排列的圈数依据喷丝孔1的总数和产品的纤度而定。制造喷丝板的材料使用1Cr18Ni9Ti或综合性能指标更高的不锈钢，加工后的喷丝板质量应当符合FJ/JQ60-86的标准要求。
本实用新型喷丝板的特征是，喷丝毛细孔3是一个间断的矩形体，其四个角是由两条相互垂直的长狭缝4a、4b以及一条伸向角的外侧的短狭缝5构成，短狭缝5的中心线与两条长狭缝4a、4b的中心线之间分别构成135°夹角，使得所述矩形体四个角的截面呈“ ”形状。四个角的长狭缝4a、4b不能全部通连，使得矩形体具有1个、2个或者4个狭缝缺口，如图3、图4和图5所示，每种孔形均可纺制矩形截面中空纤维。这里，长狭缝4a、4b和短狭缝5可以设计成图5所示的楔形穴槽狭缝。
具体加工时，导孔直径D＝2.0-4.0mm、导孔底径d＝1.0-4.0mm，喷丝毛细孔3的外接圆直径是导孔底径d的0.2-0.9倍，喷丝毛细孔的深度h＝0.3-1.5mm。矩形体的横向或者纵向相对的两条长狭缝4a或者4b的外边缘之间的距离L1或L2的几何尺寸为L1＝(1.0-2.0)L2＝0.3-3.6mm、L2＝0.3-1.8mm，短狭缝[5]的长度L3和宽度L4为L3＝L4＝0.05-0.25mm，长狭缝4a、4b的狭缝宽度L6＝0.05-0.25mm。在矩形体间断位置，长狭缝4a、4b的末端间距L5＝0.05-0.25mm，长狭缝4a、4b和短狭缝5角部的内圆角半径R＝(0.1-0.5)L6＝0.005-0.125mm。喷丝板直径可以是64-4100mm，孔数可以是1-3000孔，适用于涤纶、锦纶、丙纶等熔纺工艺。
从图3、图4、图5可以看出，每种孔形的四个角都交会着三条狭缝，喷丝板孔形分布是中心对称或者轴对称，在纺制该纤维时，由于巴拉斯效应，具有粘弹性的高聚物熔体在流出喷丝板孔口后，在高聚物熔体内聚力和表面张力共同作用下发生尺寸增大现象，使得狭缝缺口位置的高聚物熔体在固化前胀大而正常地粘连再一起。其中，从短狭缝5流出的融体细流，在整个过程中起着平衡和防止收缩的作用。这样，在纺丝条件下经进一步细化、吹风冷却、固化成形，便可制成矩形截面中空纤维。
上述三种孔形都吸收保留了异形孔形、中孔孔形的优点，去除了异形孔形、中孔孔形的不足，最大限度满足喷丝孔孔形的制造工艺，满足纤维的可纺性要求。选择合适的参数，可以纺制单丝纤度为0.9dtex-50dtex，伸长为10％-30％，强度为2.0(cn/dtex)-10.0(cn/dtex)，模量为40.0-100.0(cn/dtex)，沸水收缩率为2.0％-10.0％，中空度为8％-30％的纤维。选择UDY-DT，或者POY-DTY、POY-DT、POY-ATY、FDY等工艺路线，用该喷丝板在长丝纺丝机上生产，可以纺制各种规格长丝品种；在短丝纺丝机上生产，可纺制短丝，生产各种短纤品种；选用较大的喷丝孔尺寸，还可纺制各种规格单丝(鬃丝)品种。因此，本实用新型喷丝板大大拓展了喷丝板异形孔形、中孔孔形所纺纤维的应用范围，是异形、中空喷丝孔孔形的完美结合，是对异形、中空喷丝孔孔形的补充和发展。大大拓展纤维的应用领域，为企业提供了宽广的选择范围。
实际试用表明，使用这种喷丝板纺丝时熔体流变性能优良、喷丝孔出口处熔体膨化现象正常，可纺性好。从制成的纤维角度分析，传统纤维多为圆形，纤维与纤维之间是线接触，易滚动，高密度织物必须使用超细纤维，才能使纤维间空隙减少，增加织物密度。而本实用新型则不同，图6和图7是应用本实用新型喷丝板纺出的纤维的截面形状的电镜图(其中图7反映的是L1＝L2时纺制获得的正方形纤维截面情况，它是本实用新型的一个特例)，从图中可以看出，矩形(长方形或正方形)截面中空纤维，其外表面是由四个互成直角的细长平面组成，沿纤维中心有一连续细孔，由于自身几何形状的特点，纤维与纤维之间是面接触。所以，在同一织造密度下，矩形中空纤维做的织物要比圆形纤维做出的织物更为致密。
进一步研究发现，矩形截面中空纤维的截面形状与喷丝毛细孔的截面形状相似度高，矩形截面中空纤维无论用作经线或纬线制作致密织物，纤维外表面平面之间形成的间隙完全符合两平行板毛细原理，可制作出吸湿排汗效果好的面料。该纤维制作的织物拥有纸质感(paper-like)和天然宝石般亮丽柔和的光泽，它折射率高、光泽强、颜色美丽多样，具闪射光泽感，易保养，可称之为“宝石纤维”。
矩形截面纤维的弯曲刚度至少是同样面积圆形纤维的1.2倍，用该纤维做的织物具有身骨，广泛应用在时尚衣物如风衣、运动夹克上，其表面平滑柔顺，兼具防风(wind proof)、透气、防湿(rain proof)的功能。通常，雨滴的直径在10-3000μm左右，人体表面水蒸汽尺寸大约为0.0004μm，由于矩形纤维堆叠致密，通过控制织物间空隙，可以制作防风、透气、防湿的服装织物及工业用蓬盖布等，产品用途非常广泛。不仅如此，这种纤维兼具中空纤维的性能，具有悬垂好、蓬松柔软、质轻保暖、挤压后立即回弹、对人体无过敏反应、易洗快干等性能，属于前卫型、高感性、智能型功能纤维，还可制成被絮、睡袋、枕芯、防寒用品等。它用于制造填充料，保暖性能和蓬松性能好，回弹高；在非织造布领域，可以制造纤维网，性能突出；在绳网工业领域，可以制造单丝(鬃丝)，性能优、用途广；在膜分离技术领域，用它还可以制造性能优异的纤维膜。
总之，矩形截面中空纤维集合普通异形、中空纤维的优点，是一种在外观、触感、质感、风格、功能等方面性能优异的纤维材料，可广泛应用在服装业、居室装饰业、工业用织物、膜分离和绳、网、缝纫线及絮填等产业领域。用本实用新型喷丝板制得的纤维为原料，根据服装业、居室装饰业、工业用织物的特点，可直接进行针织或机织；还可以其为基础，结合天然棉、毛、丝、麻等混纺技术，开发多种性能优异的服用新织物，如以妇女裙子、衬衣为中心的薄型织物，以套装、女裙、女裤、礼服、外套、运动服、便服等为中心的薄型至中厚型织物，等等。
权利要求1.纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，上面有规律地排布有若干个喷丝孔[1]，每个喷丝孔[1]包括导孔[2]和喷丝毛细孔[3]两部分，其特征在于所述喷丝毛细孔[3]是一个间断的矩形体，其四个角是由两条相互垂直的长狭缝[4a、4b]以及一条伸向角的外侧的短狭缝[5]构成，短狭缝[5]的中心线与两条长狭缝[4a、4b]的中心线之间分别构成135°夹角，使得所述矩形体四个角的截面呈“ ”形状。
2.根据权利要求1所述的纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，其特征在于所述矩形体的四个角的长狭缝[4a、4b]之间互不通连或部分通连，使得矩形体具有1个、2个或者4个狭缝缺口。
3.根据权利要求1或2所述的纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，其特征在于所述长狭缝[4a、4b]和短狭缝[5]是楔形穴槽狭缝。
4.根据权利要求1或2所述的纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，其特征在于所述矩形体的横向或者纵向相对的两条长狭缝[4a]或者[4b]的外边缘之间的距离L1或L2之间的关系为L1＝(1.0-2.0)L2＝0.3-3.6mm、L2＝0.3-1.8mm，短狭缝[5]的长度L3和宽度L4之间的关系为L3＝L4＝0.05-0.25mm，长狭缝[4a、4b]的狭缝宽度L6＝0.05-0.25mm，在矩形体间断位置，长狭缝[4a、4b]的末端间距L5＝0.05-0.25mm，长狭缝[4a、4b]和短狭缝[5]的角部内圆角半径R＝(0.1-0.5)L6＝0.005-0.125mm。
5.根据权利要求1或2所述的纺制矩形截面中空纤维的喷丝板，其特征在于所述导孔[2]的导孔直径D＝2.0-4.0mm、导孔底径d＝1.0-4.0mm，喷丝毛细孔[3]的外接圆直径是导孔底径d的0.2-0.9倍，喷丝毛细孔的深度h＝0.3-1.5mm。
专利摘要本实用新型提供了一种纺制矩形截面中空纤维的喷丝板。该喷丝板的喷丝毛细孔是一个以1个、2个或者4个获缝缺口作为间断的矩形体，矩形体的四个角是由两条相互垂直的长狭缝以及一条伸向角的外侧的短狭缝构成，短狭缝的中心线与两条长狭缝的中心线之间分别构成135°夹角。使用这种喷丝板纺制的矩形截面中空纤维，集普通异形、中空纤维的优点于一体，是一种在外观、触感、质感、风格、功能等方面性能优异的纤维材料，可广泛应用在服装业、居室装饰业、工业用织物、膜分离和绳、网、缝纫线及絮填等产业领域。
文档编号D01D5/253GK2883409SQ200620070189
公开日2007年3月28日 申请日期2006年3月16日 优先权日2006年3月16日
发明者徐斌 申请人:徐斌