一种可提高纤维强度的改性钽喷丝头的制作方法

本发明属于纺丝
技术领域：
，具体为一种可提高纤维强度的改性钽喷丝头。
背景技术：
化纤行业用喷丝头是化学纤维纺丝机上的关键零件，纺丝原液经喷丝头上的微孔喷出后,在凝固液中凝固成丝。纺丝原液是兼具粘性和弹性的弹粘体。原液从喷丝孔压出时，有孔口胀大效应（巴勒斯效应），使挤出细流的直径大于喷丝孔孔径。湿纺过程中，胀大比一般为1～2。从喷丝孔眼中压出的原液细流进入凝固浴，原液细流中的溶剂向凝固浴扩散，凝固剂向细流渗透，从而使原液细流达到临界浓度，在凝固浴中析出而形成纤维。湿纺中的扩散和凝固是物理化学过程，但某些化学纤维在湿纺过程中还同时发生化学变化。例如粘胶纤维，纤维素黄酸钠分解成为纤维素再生纤维。传统的纺丝用喷丝头的喷丝孔为圆柱形孔，喷出的纤维丝在与凝固液发生反应后纤维丝的截面一般为非圆形状，且由于采用圆柱形孔，导致纺丝原液经过喷丝孔时原液成分分布不均，喷出的纤维丝内部结构较为混乱，因此导致纤维丝的抗拉强度受到限制，为了提高纤维丝的抗拉强度，一般可以将喷丝孔的孔径增大，但是由于孔径增大后会进一步导致纺丝原液经过喷丝孔时成分分布不均，因此也进一步导致喷出的纤维丝内部结构混乱，抗拉强度相对又降低。且由于喷丝头的工况十分恶劣,一面是碱性的原液,另一面则是含稀硫酸等介质的凝固液,因而要求喷丝头同时耐酸、碱腐蚀。此外,由于喷丝头工作时承受较大的压力,且经常要拆下清洗,故要求喷丝头具有较高的抗变形和表面划伤能力。长久以来，国内外化纤行业多使用金铂合金喷丝头,这一类喷丝头纺丝性能和耐腐蚀性能较好,但硬度偏低,抗变形和表面划伤能力较差,且价格极其昂贵。近十多年来,钽喷丝头开始走向市场，钽喷丝头硬度高，抗变形、划伤能力强，平均使用寿命为金铂合金的两倍以上，而成本远低于金铂合金。但是渗氮的钽喷丝头在纺丝时，靠碱的一侧在使用一段时间后因腐蚀而变成蓝色，影响外观和使用，增加更换喷丝头的频率。已有相关报道在钽表面注入一定剂量的n+可获得良好的氮化钽，但在naoh的碱液中呈现不均匀腐蚀，影响喷丝头的寿命。技术实现要素：本发明的目的是针对以上问题，提供一种可提高纤维强度的改性钽喷丝头，它特别适用于大纤维丝的生产，采用的喷丝孔结构可以使得喷出的纤维丝成分呈螺旋形状分布，且在纤维丝外壁形成缠绕型的加强丝，极大的提高纤维丝的抗拉强度。为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种可提高纤维强度的改性钽喷丝头，它包括帽体，帽体上端口设置有帽檐，帽体的底面上分布有喷丝孔，所述喷丝孔顶端设置有上圆锥沉孔；所述喷丝孔内壁上呈环形阵列设置有螺旋槽；所述上圆锥沉孔内壁上设置有与螺旋槽对应数量的切线槽；所述切线槽的下端口与对应螺旋槽的上端口连通；所述喷丝孔底端口设置下圆锥沉孔。进一步的，所述切线槽的底面为斜面，位于上圆锥沉孔下方的底面低。进一步的，所述螺旋槽的槽面为半圆形，槽面直径为喷丝孔直径的15%-40%。进一步的，所述下下圆锥沉孔的大径端直径小于螺旋槽环形阵列形成的最大直径。进一步的，所述螺旋槽呈环形阵列设置有两个。进一步的，所述底面厚度为0.2-0.5mm，所述喷丝孔直径为0.03-0.08mm。进一步的，所述上圆锥沉孔的锥度为30°-60°，深度为帽体底面壁厚的2/3。进一步的，所述帽体表面进行阳极氧化、渗氮、镀模处理。进一步的，阳极氧化是在电解质中进行阳极氧化，电解质为硫酸或磷酸或草酸。进一步的，渗氮是在离子氮化炉对喷丝头表面进行渗氮处理。进一步的，镀膜是在硝酸锂的熔盐中在钽表面形成均匀的钽酸锂膜。进一步的，所述底面厚度为1.0-2.5mm，所述喷丝孔直径为0.15-1.5mm。本发明的有益效果：1、本发明中的喷丝孔内部呈环形阵列设置螺旋槽，与切线槽相配合可以使得进入喷丝孔内的纺丝原液形成螺旋形的旋转流动，促使从喷丝孔出来进入凝固液中的纤维丝内部成分呈螺旋形分布，提高纤维丝的弹性和抗拉强度。2、本发明中的螺旋槽可以使得从喷丝孔出来的纤维丝表面形成缠绕的加强丝，进一步提高纤维丝的抗拉强度和弹性。3、本发明中的喷丝孔底面设置了下圆锥沉孔，下圆锥孔可以对从喷丝孔出来的纤维丝产生限膨胀效果，提高纤维丝的截面定型圆度，同时由于下圆锥沉孔大径端直径小于螺旋槽环形阵列形成的最大直径，因此使得从螺旋槽出来的加强丝膨胀效果大于纤维丝本体，因此使得加强丝与凝固液反应更加快速，凝固度先于纤维丝本体，进一步提高纤维丝整体的截面圆度，保证纤维丝各个段的抗拉强度均匀性。4、在表面渗氮前进行钽表面进行阳级氧化，在钽表面形成均匀的五氧化二钽膜，增加钽喷丝头的耐碱性，大幅提高钽喷丝头的使用寿命，减少生产过程中的换头率，可为化纤纺丝节约成本。经过试验与测试，该钽喷丝头与表面未进行阳极氧化的喷丝头的平均寿命增加24%，可为厂家节约10%成本。附图说明图1为本发明的剖视结构示意图；图2为图1中局部a放大结构示意图；图3为本发明的俯视结构示意图；图4为喷丝孔的上端面结构示意图；图5为本发明的底面结构示意图；图6为喷丝孔的下端面结构示意图。图中：1、帽体；2、帽檐；3、底面；4、喷丝孔；5、上圆锥沉孔；6、切线槽；7、螺旋槽；8、下圆锥沉孔。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。如图1-图6所示，本发明的具体结构为：一种可提高纤维强度的改性钽喷丝头，它包括帽体1，帽体1上端口设置有帽檐2，帽体1的底面3上分布有喷丝孔4；所述喷丝孔4顶端设置有上圆锥沉孔5；所述喷丝孔4内壁上呈环形阵列设置有螺旋槽7；所述上圆锥沉孔5内壁上设置有与螺旋槽7对应数量的切线槽6；所述切线槽6的下端口与对应螺旋槽7的上端口连通；所述喷丝孔4底端口设置下圆锥沉孔8。为了提高进入切线槽6中的纺织原液流动速度，促进旋转效果，所述切线槽6的底面为斜面，位于上圆锥沉孔5下方的底面低。为了提高生成的纤维丝强度，同时为了保证纤维丝的直线度，所述螺旋槽7的槽面为半圆形，槽面直径为喷丝孔4直径的15%-40%。为了保证纤维丝各个段的抗拉强度均匀性，所述下下圆锥沉孔8的大径端直径小于螺旋槽7环形阵列形成的最大直径。为了保证纤维丝的形成最佳稳定性，所述螺旋槽7呈环形阵列设置有两个。优选的，所述底面厚度为0.2-0.5mm，所述喷丝孔直径为0.03-0.08mm。为了提高纺丝原液的流动和积聚速度，，所述上圆锥沉孔5的锥度为30°-60°，深度为帽体1底面壁厚的2/3。为了提高本产品的使用寿命，所述帽体1表面进行阳极氧化、渗氮、镀模处理。优选的，阳极氧化是在电解质中进行阳极氧化，电解质可以是硫酸、磷酸、草酸，施加的电流密度在0.5×10-6a/cm2~5×10-3a/cm2。优选的，渗氮是在离子氮化炉对喷丝头表面进行渗氮处理，所用气体为99.99%氮气。优选的，镀膜是在硝酸锂的熔盐中在钽表面形成均匀的钽酸锂膜，熔盐温度为500℃，电流5~15a，电压为10~30。为了提高大纤维丝的形成稳定性，所述底面厚度为1.0-2.5mm，所述喷丝孔4直径为0.15-1.5mm。本发明具体使用原理：纺丝原液通过上圆锥沉孔5的聚集后进入喷丝孔4内，切线槽6下端出口沿喷丝孔4内壁相切设置，纺丝原液从切线槽6进入喷丝孔4内，使得喷丝孔内的纺丝原液形成螺旋形的旋转了流动，促使纺丝原液成分呈漩涡状分布后进入凝固液，使得凝固形成的纤维丝内部成分也成螺旋形分布。喷丝孔内壁呈环形阵列设置螺旋槽7，与切线槽6相配合可以使得进入喷丝孔内的纺丝原液形成螺旋形的旋转流动，促使从喷丝孔出来进入凝固液中的纤维丝表面产生缠绕的加强丝，进一步提高纤维丝的抗拉强度和弹性。喷丝孔底面设置了下圆锥沉孔8，下圆锥沉孔8可以对从喷丝孔出来的纤维丝产生限膨胀整形效果，提高纤维丝的截面定型圆度，同时由于下圆锥沉孔大径端直径小于螺旋槽7环形阵列形成的最大直径，因此使得从螺旋槽6出来的加强丝膨胀不受限制，膨胀效果大于纤维丝本体，加强丝与凝固液反应更加快速，凝固度会快于纤维丝本体，形成一种刚性缠绕线条围绕在纤维丝上，使得纤维丝表面变形量降低，保证纤维丝各个段的抗拉强度均匀性。在表面渗氮前进行钽表面进行阳级氧化，在钽表面形成均匀的五氧化二钽膜，增加钽喷丝头的耐碱性，大幅提高钽喷丝头的使用寿命，减少生产过程中的换头率，可为化纤纺丝节约成本。经过试验与测试，该钽喷丝头与表面未进行阳极氧化的喷丝头的平均寿命增加24%，可为厂家节约10%成本。采用普通的喷丝头生产聚丙烯腈纤维和利用本发明中的改性厚钽喷丝头生产聚丙烯腈纤维的性能参数对比如下：聚丙烯腈纤维性能参数普通喷丝头加工改性厚钽喷丝头加工伸长20%时的回弹率55-65%70-75%抗拉强度22.1-48.5cn/tex35.2-64.5cn/tex需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。当前第1页12