[發明專利]一種連續功能纖維束氣流分散和成型方法及其設備

有效

• 申請號: 201310521410.6
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103614833A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 趙曉明;楊朝坤
• 申請（專利權）人: 蘇州多維特種纖維制品科技有限公司
• 主分類號: D02G3/24
• 分類號: D02G3/24;D02J1/18
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• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一種功能纖維束分散和成型方法及其設備，具體地說是一種利用高速氣流通過膨化器連續吹噴功能纖維束而形成膨體紗的方法。

背景技術：

連續功能纖維長紗束、短切紗及其纖維制品為國防、民用建設發揮了巨大的作用。但是，連續功能纖維長紗束及其制品在很多工程應用中存在一定的缺陷，沒能發揮出每一根單紗的特性優勢。一般地，在成紗工藝中需要通過浸潤劑或上漿劑把各單紗集合成束紗，束紗表面含有一定的浸潤劑，在復合過程中，樹脂或其它基體僅大部分包覆在束紗外面，樹脂或其它基體不能與每根纖維形成包覆界面，在材料的內部容易形成孔洞性缺陷；在松散型纖維網或纖維絮大量應用的隔熱、過濾、吸附、隔音、吸波、耐腐蝕等柔性材料領域，需要將纖維進行充分開松，以發揮每根單紗纖維的功能特性；成型厚度受限制。只需要進行簡單地開松和梳理，即可制成單紗分散狀的短切纖維網或纖維絮。

杭州蕭山天成機械有限公司生產提供玻璃纖維膨體紗機設備，用于膨體紗的生產。高速氣流膨化器為設備中的一個關鍵部件。該設備用于玻璃纖維膨體紗生產的，市場有售，但不能直接用于碳纖維膨體紗的生產。在通用產品中，玻璃纖維絲較脆硬，絲束中斷頭較多，浸潤劑用量較多。碳纖維絲相對較細較軟，絲束中斷頭較少，浸潤劑用量較少。由于玻璃纖維和碳纖維性質的不同，氣流過小，達不到膨體紗的效果，而氣流過大，又會損傷纖維。原裝置結構中氣流與絲束同時進入一個圓柱形膨化器中。沒有設定專門的氣流通道，也沒有對氣流吹噴纖維絲束的角度、方向進行設計，因此經常會出現堵塞輸出口、紗線局部膨大的現象。

連續功能纖維束氣流分散方法是一種物理分散方法，不會像化學方法處理纖維法造成對纖維的表面損傷和性能下降。這種膨體紗每根單紗呈松式分離狀態，連續功能纖維束分散具有較高的氣孔率，通過不同角度的編織、疊層等成型設計，可有效控制氣孔的形狀和尺寸大小，這對柔性過濾材料、吸附材料等非常有效；連續功能纖維束分散還是很好的填充材料，比短纖維或晶須的填充性能更好，可廣泛應用于夾芯結構；連續功能纖維束分散還可應用于功能性目的如隔熱、吸附、吸收等。與短切纖維氈工藝相比，連續功能纖維束分散的可成型性能較好，其纖維預制胚體具有一定的力學承載能力，是膨松功能纖維毯及各種結構纖維預制體成型的基礎原材料之一。在柔性功能材料中可有效發揮功能纖維的性能特點，可在隔熱材料、密封材料、過濾材料、吸附材料、隔音材料、吸波材料、耐腐蝕材料等領域有效發揮功能性作用。

由于連續功能纖維束分散具有一定的力學承載能力，對于像過濾材料、吸附材料等行業，通過清洗可進行重復使用；利用連續功能纖維束分散制作出的纖維預制體，構件的尺寸更大，成型更簡單；利用連續功能纖維束分散制作二維和三維編預制體的成型效率更高；利用連續功能纖維束分散可織造成膨松式毯，可用作保溫隔熱材料或纖維預制體片材。可用于柔性過濾材料、吸附材料等。

發明內容：

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種功能纖維束分散和成型方法，即通過膨化器中高速氣流吹噴法直接由連續功能纖維制成膨體紗的方法。

一種連續功能纖維束氣流分散方法,包括以下幾個步驟：

（1）通過高速氣流膨化器讓高速氣流通過膨化器噴嘴連續吹噴功能纖維長紗束，將每根單紗充分分離成單絲狀態。

（2）調整吹噴速度為20-50米/秒，吹噴角度為15°-75°，可制成兩種基本類型的膨體紗，即膨松型和螺旋型。

所述高速氣流膨化器由膨化器外殼和設置在內部的通道組成，膨化器外殼上設置導氣孔。所述導氣孔角度為15°-75°。通道的直徑在8mm～15mm，導氣孔直徑范圍在2mm～5mm。

為了解決上述問題，并且保證盡量不損傷纖維，本裝置通過膨化器的結構優化設計，專門設計出了氣流通道，并預留出了吹噴角度（15°-75°），如圖2中的6和7，使得氣流吹入方向、角度最佳，能實現膨體紗連續化順暢輸出。不會出現堵塞輸出口的現象。通過調節氣流吹噴流量大小，使之產生一定頻率波動，本膨化器可實現螺旋式膨體紗輸出。本裝置是在原有技術上的改進，研制出了既適用于碳纖維又適用于玻璃纖維的膨體紗膨化器。

高速氣流膨化器生產膨體紗的控制參數為：

膨體紗細度：60-5000Tex；

膨體紗形狀：毛條型或螺旋型；

紗線常規喂入比例：30%；

花式紗線喂入比例：50%；

紗筒內徑：80mm-100mm指空筒管的內徑；

最大滿筒直徑：420mm；指紗線卷繞滿筒時的直徑。這兩種直徑都可直接測量；