专利名称：一种闪蒸纺制超细纤维的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维制造技术，具体为一种利用闪蒸法纺制超细纤维的设
备和方法，国际专利主分类号拟为Int.Cl.D06M 13/00 (2006.01)。
背景技术：
超细纤维是指单丝纤度极细小的纤维，世界各国对超细纤维的标准目前尚 无规范定义，但通常是指单丝纤度小于O. 3dtex的纤维。超细纤维是一种高品 质、高技术含量和高附加值的新型纺织原料，用其制成的纺织品具有质地轻 薄、手感柔软舒适、悬垂性好，以及具有比表面积大、吸附性强、保暖性、防 水透气性能优异等特点，在衣着、家居、皮革和装饰材料等方面均有广泛应 用。新型超细纤维及其新技术的开发已成为国内外研究的一个热点，其制备方 法大致有复合纺丝剥离法、溶解法、超拉伸法、熔喷法以及闪蒸法等。
闪蒸纺超细纤维的方法是将成纤聚合物在高温高压条件下溶于适当的溶剂 中，该溶剂等于或低于其正常沸点时不能溶解该聚合物，纺丝时经挤压机通过 喷丝孔而降为常压，由于压力突然降低，溶剂急剧蒸发，引起聚合物高度原纤 化而成为超细纤维丛丝的方法。闪蒸纺制超细纤维的一种公开方法(参见美国 专利3， 081， 519和美国专利3， 227， 794)是将纺丝溶液在高温高压下配制 好以后送至供料管，然后经减压节流孔送入减压室，此时由于压力降低，聚合 物和溶剂产生相分离，但为了使溶剂不气化，必须严格控制减压室的压力。相 分离后的纺丝溶液再经过减压，在低温低压的梯形纺丝头喷出，此时溶剂剧烈 膨胀闪蒸气化，温度降低，聚合物被蒸汽流高倍拉伸固化，形成具有三维网状 的超细纤维网状丛丝。但该设备及方法不容易控制聚合物溶液在低压釜里的压
力和温度，也不容易控制聚合物溶液在低压釜里的停留时间，因此不容易控制 工艺流程，影响超细纤维的质量。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种闪蒸纺丝超 细纤维的设备和方法。该闪蒸纺丝设备具有结构简单，运转稳定，清洗方便， 容易控制等特点。该纺丝方法具有原料适应性好，工艺容易控制，工业化便于 操作，产品质量好等特点。
本发明解决所述设备技术问题的技术方案是设计一种闪蒸纺制超细纤维 的设备，其特征在于该设备包括高压釜及其加热套、低压釜及其加热套，所述 高压釜与低压釜之间连通并安装有高压控制阀；高压釜安装有搅拌器；低压釜 输出管道经过低压控制阀与喷丝头连接，所述的喷丝头出口处安装有分丝挡 板；所述的加热套、控制阀以及搅拌器分别与控制装置相连接。
本发明解决所述方法技术问题的技术方案是设计一种闪蒸纺制超细纤维 的方法，该方法适用于本发明所述闪蒸纺制超细纤维的设备和如下工艺先把 聚合物及其溶剂放入高压釜内，在温度150 —35(TC、压力5—25MPa的条件 下，搅拌20 — 30min，充分溶解后，打开高压釜与低压釜两室之间的高压控制 阀，使溶液流入低压釜里，低压釜压力为5 — 15MPa，、温度为150 — 350。C，溶 液在低压釜内停留时间为15 — 30min，充分溶解后，打开低压控制阀，降低压 力，使溶液从喷丝口喷出，此时溶剂由于压力急剧下降而瞬间蒸发，形成的高 速气流对聚合物进行拉伸，并经过分丝挡板分丝处理后，聚合物温度骤然降 低，固化成三维网络状超细纤维丝条；所述的聚合物为聚烯烃，聚酯或聚偏氟 乙烯中的一种，所述的溶剂为与所述聚合物对应的l， 2 — 二氯乙垸、氯仿或环 己垸中的一种。
本发明纺制超细纤维设备和方法的特征是把高压釜和低压釜分开，分别进 行控制调节，并在喷丝头出口处设计有分丝挡板，使纺丝液被分丝挡板分散， 得到均匀的网络状超细纤维丝条。与现有技术相比，本发明设备具有结构简 单，使用方便，运转稳定，清洗方便等特点；本发明方法具有适应性好，可纺 原料多，工艺容易控制，工业化便于操作，产品质量好等特点。
图l为本发明闪蒸纺制超细纤维设备一种实施例的结构示意图. 图2为本发明闪蒸纺制超细纤维设备一种实施例的低压釜控制阀门下安装的
喷丝头结构示意图
图3为本发明闪蒸纺制超细纤维设备一种实施例的喷丝头下安装的分丝挡
板结构示意图4为本发明闪蒸纺制超细纤维设备一种实施例的电器控制装置结构示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明，但本发明权利要求不受实施 例的限制。
本发明所述的闪蒸纺制超细纤维的设备(以下简称设备，参见图l)，其
特征在于该设备包括高压釜1及其加热套7、低压釜2及其加热套8，所述高压釜 l与低压釜2之间连通并安装有高压控制阀5;高压釜1安装有搅拌器9;低压釜2 输出管道经过低压控制阀6与喷丝头3连接，所述的喷丝头3出口处安装有分丝 挡板4;所述的加热套(包括高压釜加热套7和低压釜加热套8)、控制阀(包 括高压控制阀门5和低压控制阀门6)以及搅拌器9分别与控制装置10相连接。
5本发明所述的高压釜1外壁用高压釜加热套7进行加热，以适应纺丝工艺对 温度的要求，高压釜1内安装有搅拌器9，可对聚合物溶液充分进行搅拌。所述
的搅拌器9与控制装置10连接，可以根据需要调速；所述的高压釜加热套7与控 制装置10连接，也可以根据工艺需要调温；所述的调速和调温为现有技术。本 发明所述的低压釜2外壁有低压釜加热套8进行加热，低压釜加热套8也与控制 装置10连接，同样可以根据工艺需要调温。高压釜1和低压釜2之间连通并安装 有用高压控制阀门5，当打开高压釜控制阀门5时，高压釜l里的溶液可由高压 釜1流入低压釜2内，流量及流速可由所述的高压控制阀门5控制。所述低压釜2 输出管道连接有低压控制阀门6，低压控制阀门6连接喷丝头3，分丝挡板4用螺 丝固定在喷丝头3上。当打开低压控制阀门6时，溶液可通过喷丝头3及分丝挡 板4从低压釜2内喷出，流量及流速可由所述的低压控制阀门6控制。
本发明所述喷丝头3为小直径和大直径同心断面为阶梯形的圆柱体，或者 说是两个不同直径圆柱体同心组成的断面为阶梯形的圆柱体(参见图2)。其 小直径部分31 (实施例的尺寸为外径16mm、高度8mm)有外螺纹，与低压控 制阀门6配套，可直接连接到所述低压控制阀门6上；图示的34为小直径部分的 倒角，方便与所述的阀门6接入；大直径部分35 (实施例的尺寸为直径26mm， 高度为16mm);所述小直径部分31和大直径部分35的中心开有喷丝孔道，喷 丝孔道分为平滑连接的两部分 一部分是圆柱体孔道32 (截面为矩形，实施例 的孔道直径为6mm，长度为16mm)，另一部分是为圆锥台体孔道33 (截面为 梯形，实施例的孔道长度为8mm，底面直径为10mm)。在所述喷丝头大直径 部分35底面喷丝孔道外圈的圆环形底面42上均布有螺纹孔(参见图3，实施例 为6个直径4mm的螺纹孔)，用以将分丝挡板4固定在喷丝头3上。
本发明所述的分丝挡板4的结构、形状和尺寸与所述的喷丝头大直径部分 35的底面相匹配(参见图3，实施例分丝挡板4的厚度为2mm，直径和喷丝头大
直径部分底面直径相同，为26mm)。分丝挡板4的中间打孔部分43的直径与所 述圆锥台体孔道33的底面开口直径相同(实施例为10mm)，但中间打孔部分 43不是1个大孔而是由均布的若干个分丝小孔41构成，或者说中间打孔部分43 是筛网状结构，网孔为分丝小孔41。所述中间打孔部分43外的圆环形部分42上 均布有与喷丝头圆环形底面配合的螺纹孔(实施例为6个直径为4mm螺纹孔 的。所述的分丝挡板4可由螺丝固定在所述的喷丝头3上。
本发明所述的控制装置10为一个控制箱(参见图4)。其中包括高压釜温 度设定及检测表101，高压釜加热用电压调节装置103;低压釜温度设定及检测 表102，低压釜加热用电压控制装置104以及搅拌器电机调速装置105。所述的 控制装置10内的仪器、仪表和装置均为现有技术。
本发明同时设计了闪蒸纺制超细纤维的方法(简称方法)。该方法适用于 本发明所述的闪蒸纺制超细纤维的设备，其工艺过程是
先把聚合物及其溶剂放入高压釜内，在温度150 — 35(TC、压力5 —25MPa 的条件下，搅拌20 — 30min，充分溶解后，打开高压釜与低压釜两室之间的高 压控制阀，使溶液流入低压釜里，低压釜压力为5 — 15MPa,、温度为150 — 350 °C，溶液在低压釜内停留时间为15 — 30min，充分溶解后，打开低压控制阀， 降低压力，使溶液从喷丝头的喷丝口喷出，此时溶剂由于压力急剧下降而瞬间 蒸发，形成的高速气流对聚合物进行拉伸，并经过所述分丝挡板分丝处理后， 聚合物温度骤然降低，即可固化成三维网络状超细纤维丝条。本发明方法所述 的聚合物为聚烯烃，聚酯或聚偏氟乙烯中的一种，所述的溶剂为与所述聚合物 对应的l， 2 — 二氯乙烷、氯仿或环己垸中的一种。 实施例l
使用本发明所述的设备和方法，纺制聚乙烯超细纤维。
先把聚乙烯单体和溶剂l、 2 — 二氯乙烷放入高压釜1内，在温度20(TC、压
力15MPa下，搅拌20min，使聚乙烯充分溶解；然后打开高压釜1和低压釜2之 间的高压控制阀门5，使溶液流入低压釜2内，低压釜2温度18(TC、压力 5MPa，停留稳定15min后，待完全溶解后，打开低压釜2的低压控制阀门6，使 溶液经喷丝头3和分丝挡板4迅速喷出和均匀分散，即可得到三维网状聚乙烯超 细纤维丛丝。 实施例2
使用本发明所述的设备和方法，纺制聚酯超细纤维。
先把聚酯单体和溶剂氯仿放入高压釜l内，在温度350。C，压力20MPa下， 搅拌30min后，使聚酯充分溶解；然后打开高压釜1和低压釜2之间的高压控制 阀门5，使溶液流入低压釜2内，低压釜2的温度32(TC，压力10MPa，停留稳定 10min后，待完全溶解后，打开低压控制阀门6，使溶液经喷丝头3和分丝挡板4 迅速喷出和均匀分散，即可得到三维网状聚酯超细纤维丛丝。 实施例3
使用本发明所述的设备和方法，纺制聚偏氟乙烯超细纤维。 先把偏氟乙烯单体和溶剂环己烷放入高压釜l内，在温度22(TC，压力15 MPa下，搅拌20min后，使偏氟乙烯充分溶解；然后打开高压釜1和低压釜2之 间的高压控制阀门5，使溶液流入低压釜2内，低压釜2的温度20(TC，压力 6MPa，停留稳定10min后，待完全溶解后，打开低压控制阀门6，使溶液经喷 丝头3和分丝挡板4迅速喷出和均匀分散，即可得到三维网状偏氟乙烯超细纤维 丛丝。
权利要求
1.一种闪蒸纺制超细纤维的设备，其特征在于该设备包括高压釜及其加热套、低压釜及其加热套，所述高压釜与低压釜之间连通并安装有高压控制阀；高压釜安装有搅拌器；低压釜输出管道经过低压控制阀与喷丝头连接，所述的喷丝头出口处安装有分丝挡板；所述的加热套、控制阀以及搅拌器分别与控制装置相连接。
2. 根据权利要求1所述的闪蒸纺制超细纤维的设备，其特征在于所述 喷丝头为小直径和大直径同心断面为阶梯形的圆柱体，所述小直径部分有外 螺纹，且所述小直径部分和大直径部分的中心开有喷丝孔道，所述喷丝孔道 为平滑连接的两部分 一部分是圆柱体孔道，另一部分是为圆锥台体孔道； 在所述喷丝头大直径部分底面喷丝孔道外圈的圆环形底面上均布有螺纹孔； 所述的分丝挡板与所述的喷丝头大直径部分的底面相匹配，分丝挡板的中间 打孔部分的直径与所述圆锥台体孔道的底面开口直径相同，中间打孔部分有 均布的分丝小孔；中间打孔部分外的圆环形部分上均布有与所述喷丝头圆环 形底面配合的螺纹孔，可由螺丝把所述的分丝挡板固定在所述的喷丝头上。
3. —种闪蒸纺制超细纤维的方法，该方法适用于权利要求1或2所述 闪蒸纺制超细纤维的设备和如下工艺先把聚合物及其溶剂放入高压釜内， 在温度150 — 350。C、压力5 — 25MPa的条件下，搅拌20 —30min，充分溶解 后，打开高压釜与低压釜两室之间的高压控制阀，使溶液流入低压釜里，低 压釜压力为5 — 15MPa，、温度为150 — 35(TC，溶液在低压釜内停留时间为 15 —30min，充分溶解后，打开低压控制阀，降低压力，使溶液从喷丝口喷 出，经过分丝挡板分丝处理后，固化成三维网络状超细纤维丝条；所述的聚 合物为聚烯烃，聚酯或聚偏氟乙烯中的一种，所述的溶剂为与所述聚合物对 应的l， 2 — 二氯乙垸、氯仿或环己烷中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种闪蒸纺制超细纤维的设备和方法。该设备的特征在于它包括连通并安装有高压控制阀的高压釜及其加热套和低压釜及其加热套，高压釜安装有搅拌器；低压釜输出管道经低压控制阀与喷丝头连接，喷丝头出口处安装有分丝挡板；加热套、控制阀以及搅拌器分别与控制装置相连。该方法适用于本发明所述的设备和如下工艺把聚合物及其溶剂放入高压釜内，充分溶解后打开高压控制阀，使溶液流入低压釜里，停留15-30min后，打开低压控制阀，使溶液从喷丝头和分丝挡板喷出，即可得到三维网络状超细纤维丝条；高压釜和低压釜的温度均为150-350℃、压力均为5-25MPa；所述聚合物为聚烯烃，聚酯或聚偏氟乙烯中的一种，所述溶剂为与所述聚合物对应的1，2-二氯乙烷、氯仿或环己烷中的一种。
文档编号D01D5/11GK101173374SQ20071015036
公开日2008年5月7日 申请日期2007年11月26日 优先权日2007年11月26日
发明者任元林, 亚 刘, 磊 夏, 康卫民, 程博闻, 鹏 西 申请人:天津工业大学