[发明专利]一种微量熔融纺丝方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种人造纤维的纺丝技术，具体涉及一种适用于实验室的微量熔融纺丝设备及其纺丝工艺。

背景技术

实验室用熔融纺长丝设备的应用范围越来越广泛，市场上能买到的大部分是小型纺丝设备，如公开号为CN 202499939U的中国实用新型专利所提供的一种智能型多功能新纤维试验纺丝机，所述的试验纺丝机包括：由纺丝物料料斗、熔融螺杆挤出机、计量泵、内有熔体管道的纺丝箱体以及纺丝组件组成纺丝部分；由侧吹风系统、油嘴、导丝钩、导丝盘组成的纺丝成型部分；由第一热辊、热板、第二热辊、网络器以及卷绕头组成的卷绕部分；其特征在于所述的螺杆挤出机、纺丝箱体、侧吹风系统、第一热辊、第二热辊、卷绕头都布置在同一层面；该设备可模拟熔纺长丝的整个生产过程，单次试机所需的树脂原料的用量一般在1kg以上。然而，实验室更需要原料使用量更小的微量纺丝设备，而它们一般为静电纺丝或湿法纺丝设备，无法形成规则长丝，如公开号为CN 102071484 A的中国发明专利“一种高压静电梭纳米纺丝装置”和公开号为CN 2685358Y的中国实用新型专利“一种再生蜘蛛丝微型纺丝机”等。

目前，可纺制连续长丝的微量熔融纺丝设备，如荷兰DSM Explore公司的Micro fiber spin device 微型纺丝机，采用微型双螺杆挤出机输出树脂熔体，并通过附带的拉伸单元对纺制的纤维进行拉伸、卷绕，单次试机所需的物料最少为2ml。又如美国 DACA Instruments公司的SpinLink微型纺丝设备采用柱塞输料的方式对树脂熔体进行挤出，单次纺丝所需的树脂用量为5cc，并附带组合式拉伸组件，可采用熔融纺丝法制备连续长丝。但这些设备结构复杂，且价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、价格低廉，适用于实验的微量熔融纺丝装置及其纺丝方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是提供一种微量熔融纺装置，包括加压系统、纺丝系统、加料系统、冷却系统、拉伸系统和组合支架；纺丝系统由组合支架悬空固定，加压系统置于纺丝系统的上方，加料系统置于纺丝系统的侧边，冷却系统置于纺丝系统与拉伸系统中间，由组合支架固定；所述的纺丝系统，料筒的直径为5～6mm，底部出口处设有一环形侧边，直径为4mm；喷丝头的外径为5mm，内径为0.5～1.2mm，置于料筒的底部；纺丝柱塞置于料筒中，纺丝柱塞的顶部与加压系统连接；料筒的外部设有铸铝均热块，石棉保温层包覆于铸铝均热块的外侧，隔热板分别设置在铸铝均热块的上、下方；所述的加料系统，加料柱塞与料斗相连通，置于纺丝系统的侧边，加料柱塞与料筒的轴向呈30～60°的夹角。

本发明所述的冷却系统包括环形镂空铝管和两个风扇；风扇置于环形镂空铝管的外侧，呈对称排列。所述的拉伸系统，导丝辊置于喷丝头的下方，卷绕锟与导丝锟平行排列，加热筒置于导丝锟与卷绕锟之间。

本发明技术方案还包括一种采用如上所述的装置进行微量熔融纺丝的方法，包括如下步骤：

1、将铸铝均热块和加热筒的温度分别加热至220℃～280℃，待温度稳定后，自料斗中加入纺丝树脂切片，用加料柱塞压入到料筒中；

2、待树脂切片熔融后，通过加压系统加压于纺丝柱塞，将树脂熔体自喷丝头中挤出；

3、挤出的熔体细流经风扇风冷凝固后，手动牵引至导丝辊与卷绕锟上进行拉伸、纺丝，拉伸温度为110℃～160℃；得到的长丝直径为30um～100um。

在纺丝工艺中，导丝锟的转速为40m/min～80m/min；卷绕锟的转速为90m/min～140m/min。

与已有技术相比，本发明提供的微量熔融纺丝机的有益效果在于：纺丝机结构紧凑，便于拆装，占地面积小，操作便捷，单人即可完成整个流程。完成单次纺丝实验所需的树脂仅为3～5g，除可纺制如聚酯、尼龙、聚丙烯等常规合成树脂的纤维外，还可选择不同形状的喷丝头来制备异形纤维，适合于新型合成树脂的纺丝试验，为进一步试验提供可靠依据；同时，该种纺丝设备直观，贴近生产实际，适合作为课堂演示装置，以满足教学需要。

附图说明

图1是本发明实施例提供的微量熔融纺丝机的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的微量熔融纺丝机的纺丝系统的结构示意图；

图3是采用本发明实施例提供的微量熔融纺丝机制备的纤维的电镜照片图；