本發(fā)明屬于非織造加工，涉及一種熔噴紡絲模頭與用其制備的中空卷曲纖維基絮片及制備方法。

背景技術(shù)：

1、中空卷曲纖維作為一種重要的保暖材料，因其內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)和卷曲形態(tài)能夠有效鎖住空氣、形成保溫層，從而減少熱量流失，在保暖領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，盡管其制備工藝已取得一定進展，現(xiàn)有技術(shù)在中空卷曲纖維的保暖性能方面仍存在亟待解決的關(guān)鍵問題。

2、現(xiàn)有技術(shù)無法在纖維表面有效構(gòu)建多層次隔熱屏障，導(dǎo)致熱量通過對流和輻射的散失率較高，嚴(yán)重制約了中空卷曲纖維制品在低溫環(huán)境下的保暖性能。例如，公開號為cn115807271a的專利申請公開了噴絲板、非對稱雙中空卷曲滌綸及其制備方法，該方法制備非對稱雙中空卷曲滌綸所用噴絲板包括噴絲板本體、及形成在所述噴絲板本體上的若干噴絲孔，所述噴絲孔為類“9”字形結(jié)構(gòu)，所述噴絲孔包括互相不連接且依次排布的第一弧形長孔、第二弧形長孔和第三弧形長孔，所述第一弧形長孔、第二弧形長孔和第三弧形長均為類“c”字形結(jié)構(gòu)，使用該噴絲板且利用出孔膨化效應(yīng)和剪切速率的差異制備了具有竹節(jié)形態(tài)的非對稱雙中空卷曲滌綸，也就是集異形、中空、卷曲特征于一體的仿麻滌綸。然而，非對稱結(jié)構(gòu)纖維雖能提升纖維纏結(jié)效果，但生產(chǎn)過程中也會因噴絲孔堵塞造成的異形度偏差超過10%時，纖維排列取向度下降，致使絮片導(dǎo)熱系數(shù)增加0.02~0.03?w/(m·k)，保暖性能明顯下降。

3、因此，研究一種熔噴紡絲模頭與用其制備的中空卷曲纖維基絮片及制備方法，以解決上述問題，具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種熔噴紡絲模頭與用其制備的中空卷曲纖維基絮片及制備方法。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種熔噴紡絲模頭，包括噴絲板和氣板，噴絲板上設(shè)置有多個噴絲孔，氣板的數(shù)量為兩個，且分別設(shè)置在噴絲板下方的兩側(cè)，兩個氣板的內(nèi)側(cè)分別與噴絲板之間形成夾縫槽，即風(fēng)道；記一個氣板為氣板ⅰ，氣板ⅰ的內(nèi)側(cè)所在平面與相對的噴絲板面之間的夾角為α，且氣板ⅰ出口端與噴絲孔中心之間的水平距離為a；記另一個氣板為氣板ⅱ，氣板ⅱ的內(nèi)側(cè)所在平面與相對的噴絲板面之間的夾角為β，且氣板ⅱ出口端與噴絲孔中心之間的水平距離為b；α=10°~45°，β=45°~89°，且α≠β；b=1.1a~3a。

4、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

5、如上所述的一種熔噴紡絲模頭，噴絲孔為c型孔，多個噴絲孔呈單排排列；由于熔體的出口膨脹效應(yīng)是影響纖維閉合成孔能力的主要因素之一。使用c形噴絲板進行熔紡時，可以通過調(diào)整噴絲板的形狀和尺寸來控制熔體的流動和膨脹。適當(dāng)?shù)膰娊z板設(shè)計可以優(yōu)化熔體的流動狀態(tài)，減少不必要的膨脹，從而提高纖維的閉合成孔能力和整體質(zhì)量。

6、如上所述的一種熔噴紡絲模頭，噴絲孔的直徑為0.2~0.4mm，長徑比大于10，孔距為0.6~1.0mm。

7、本發(fā)明還提供一種中空卷曲纖維基絮片的制備方法，熔噴原料經(jīng)螺桿擠出機熔融混合后被送入熔噴計量泵，計量后的熔體經(jīng)熔噴紡絲模頭均勻噴出，在受到兩側(cè)非對稱分布?xì)饬鞯睦煲约袄鋮s固化后被接收裝置收集，層層累積后得到中空卷曲纖維基絮片；

8、熔噴紡絲模頭采用的是如上任一項所述的熔噴紡絲模頭；

9、a至少為0.5mm；

10、氣板ⅰ的內(nèi)側(cè)與噴絲板之間所形成的風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)壓為0.25~0.43mpa，氣板ⅱ的內(nèi)側(cè)與噴絲板之間所形成的風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)壓為0.05~0.25mpa；由于兩個風(fēng)道為同一供風(fēng)裝置（熱風(fēng)機）供風(fēng)，當(dāng)出口角度太小，則會產(chǎn)生壓縮和速度增加，從而會增加風(fēng)壓；如果出口角度太大，則會減少壓縮和速度，從而減少風(fēng)壓；

11、由于風(fēng)壓和風(fēng)量成反比，隨著α、β角度變小風(fēng)壓會逐漸變大，則風(fēng)量越小，反之角度變大風(fēng)壓變小，則風(fēng)量越大。當(dāng)同時通過控制風(fēng)道的風(fēng)向、風(fēng)的角度，使得一邊風(fēng)道的風(fēng)向是小角度（10°~45°）且風(fēng)量小，而另一邊風(fēng)道的風(fēng)向是大角度（45°~89°）且風(fēng)量大，這種非對稱的風(fēng)向和風(fēng)量配置實際上是在為渦流的形成創(chuàng)造條件；在熔噴工藝中，渦流的形成主要是由氣流的剪切和碰撞所產(chǎn)生的。如圖4所示，本發(fā)明先以較小的角度和風(fēng)量吹向熔體細(xì)流，起一個引導(dǎo)的作用，以使熔體細(xì)流開始發(fā)生輕微的偏轉(zhuǎn)和形變，隨后再以較大的角度和更大的風(fēng)量吹向熔體細(xì)流，由于角度較大且風(fēng)量充足，它會對熔體細(xì)流產(chǎn)生強烈的剪切和碰撞作用，這種強烈的剪切力會使熔體細(xì)流發(fā)生劇烈的形變和旋轉(zhuǎn)，從而形成渦流5。當(dāng)這兩股氣流在熔體細(xì)流處相遇時，它們之間的相互作用和碰撞會進一步增強渦流5的形成。此外，在非對稱渦流與熔噴的協(xié)同作用下，使得熔體在噴射過程中遭受到特定的力學(xué)影響，促使纖維在凝固之前即形成中空且卷曲的獨特結(jié)構(gòu)。

12、由于渦流中的氣流速度和方向不斷變化，也會對纖維產(chǎn)生交替的拉伸和壓縮作用，這種作用使得纖維在不同方向上發(fā)生形變，形成卷曲，并且隨著渦流的持續(xù)作用，纖維的中空卷曲形態(tài)逐漸形成并得以固定，同時纖維內(nèi)部的分子鏈也會發(fā)生重新排列，以適應(yīng)這種中空卷曲形態(tài)。

13、由于最終制得的中空卷曲纖維具有三維空間的立體卷曲結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使得纖維在形態(tài)上呈現(xiàn)出三維特性，而非簡單的二維平面形態(tài)。當(dāng)它們相互堆砌時，能夠形成更為蓬松和立體的結(jié)構(gòu)。蓬松的絮片意味著纖維之間的空隙更大，這些空隙為空氣提供了更多的儲存空間，使得絮片能夠容納更多的空氣。蓬松的絮片中的大量空氣層形成了有效的保溫屏障，提高了絮片的保暖性。

14、作為優(yōu)選的技術(shù)方案：

15、如上所述的一種中空卷曲纖維基絮片的制備方法，熔噴原料包括聚合物，或者進一步地還包括輔助材料；

16、聚合物為聚酯類聚合物和聚烯烴類聚合物中的一種或多種；

17、聚酯類聚合物為pbt（聚對苯二甲酸丁二醇酯）、pc（聚碳酸酯）、ptt（聚對苯二甲酸丙二醇酯）、tpu（熱塑性聚氨酯）、pa6（聚酰胺6）、pea（聚酰胺酯）、pctfe（聚三氟氯乙烯）、pps（聚苯硫醚）、pom（聚甲醛）、pla（聚乳酸）、pha（聚羥基脂肪酸酯）、pcl（聚已內(nèi)酯）、pet（聚對苯二甲酸乙二醇酯）、pmma（聚丙烯酸甲酯）和pbat（聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯）的一種；

18、聚烯烴類聚合物為pp（聚丙烯）、pe（聚乙烯）和ps（聚苯乙烯）的一種；

19、輔助材料為有機成核劑、無機成核劑、納米金屬、金屬氧化物納米粒子和陶瓷微粉中的一種或多種；這些輔助材料可以提高絮片的隔熱性能，從而提高其保暖性能（提高隔熱性能之所以可以提高保暖性能，是因為隔熱與保暖在本質(zhì)上都是阻止熱量的傳遞，保暖和隔熱本質(zhì)上是一樣的，都是為了阻止熱量的傳遞?。保暖主要是防止內(nèi)部熱量散失到外部，而隔熱則是阻止外部熱量傳入內(nèi)部）。

20、如上所述的一種中空卷曲纖維基絮片的制備方法，輔助材料相對于聚合物的添加量小于5wt%。

21、如上所述的一種中空卷曲纖維基絮片的制備方法，螺桿擠出機一至五區(qū)溫度分別為130~240℃、140~250℃、150~260℃、160~270℃、170~280℃，模頭溫度為180~290℃；計量泵頻率為1~20hz；非對稱分布?xì)饬饔赏粺犸L(fēng)機產(chǎn)生，熱風(fēng)機出風(fēng)的風(fēng)溫為130~230℃，風(fēng)壓為0.10~0.28mpa；接收距離為50~110cm，輸網(wǎng)簾頻率為1~8hz。

22、本發(fā)明還提供采用如上任一項所述的制備方法制得的中空卷曲纖維基絮片，中空卷曲纖維基絮片的厚度為2~4mm，熱阻為0.7~2.3?m2·k/w，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0217~0.02377?w/（m·k），克羅值為4.5~5。本發(fā)明在保持絮片輕薄的同時，可以實現(xiàn)優(yōu)異的保暖性能（可通過熱阻、導(dǎo)熱系數(shù)和克羅值進行表征，熱阻和克羅值越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小，則保暖性越好），明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。

23、有益效果：

24、（1）本發(fā)明在熔噴紡絲模頭內(nèi)部采用了非對稱的渦流設(shè)計，在非對稱渦流和熔噴的共同作用下，熔體在噴射過程中會受到特定的力學(xué)作用，使得纖維在凝固前形成中空且卷曲的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅提高了纖維的蓬松度和保暖性，還使得纖維在紡織、填充等領(lǐng)域具有更廣泛的應(yīng)用前景。

25、（2）本發(fā)明采用的熔噴紡絲模頭可實現(xiàn)連續(xù)化、自動化生產(chǎn)中空卷曲纖維，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，使得中空卷曲纖維在市場競爭中具有更強的優(yōu)勢。

26、（3）本發(fā)明的噴絲孔為c型孔，可以通過調(diào)整噴絲板的形狀和尺寸來控制熔體的流動和膨脹。適當(dāng)?shù)膰娊z板設(shè)計可以優(yōu)化熔體的流動狀態(tài)，減少不必要的膨脹，從而提高纖維的閉合成孔能力和整體質(zhì)量；此外，這種特殊的孔形有助于熔體細(xì)流更均勻地通過噴絲板，從而生產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)定、形態(tài)均勻的中空卷曲纖維。

27、（4）本發(fā)明通過采用所設(shè)計的熔噴紡絲模頭，制得的中空卷曲纖維基絮片在保持輕薄特性的同時具有優(yōu)異的保暖性能，應(yīng)用前景廣闊。