[发明专利]一种聚合物熔体混合器

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物熔融技术领域，具体涉及一种聚合物熔体混合器。

背景技术

熔体纺丝工序最早的记载出自1845年的英国专利。1939年熔体纺丝作为制造尼龙66纤维的生产工艺获工业化应用。熔体纺丝基本过程包括物料熔融、从喷丝板微孔中挤出、熔体细流冷却固化成形。制成的长丝可使用筒子卷绕成型或进行其他加工。在熔融纺丝的过程中，聚合物喂入挤出机，经过螺杆输送、塑化、熔融后再向前送到计量累:计量聚通过精确计量确保聚合物的熔体能够稳定均匀地流入到关键部件纺丝组件中，在纺丝组件中熔体经过过滤介质的过滤，除去了杂质和气泡后被高压压入开有多孔的喷丝板中成为细流；细流在被横吹风快速冷却(骤冷)的同时，由于下面卷绕轴的作用还产生高倍拉伸，使得直径变细；初生纤维被卷绕成一定的卷装。

通常情况下纺丝组件主要是由上层过流盖、金属网和过滤砂组成的过滤层、分配板及多孔喷丝板构成。纺丝熔体从上层入口流入纺丝组件后，经由砂腔上的倒锥形卿趴型的过流盖扩散地进入组件的内腔中，在上层压力的作用下巧入过滤组合层。过滤层通常有多层过滤网和金属过滤砂组成。在过滤层的最上层常安放一片不诱钢丝编成的粗网，成为盖网或罩网，目的是阻挡大块的杂物和防止下部的砂层移动。当使用滤砂过滤时，原则上按砂粒粒度由粗而细顺序布置。放置多层滤网时，也是按网孔尺寸由大到小的原则。在过滤组合层的最底层安放了一层支撑网，它通常是由一片或者两片粗网组成，目的是支撑上层过滤层，增加总刚性，达到不被压陷的作用，有时它也能防止破碎的滤砂下漏到喷丝孔的作用。经过精细过滤后的熔体流进分配板的孔中。分配板的作用一方面是起着支撑上层过滤层，另一方面是将聚合物熔体尽可能均匀地分配到喷丝板板前，使得每孔的流量均匀，还替喷丝板分担了部分的熔体压力，使得喷丝板面不至于超压而发生变形。聚合物熔体被挤入喷丝板的导孔之后，微孔赋于熔体一定的形状挤出成为丝条，就这样结束了炫体在纺丝组件内部流动的纺丝组件的设计主要需确定它的结构和尺寸。其中组件外部结构和尺寸主要需要考虑自身的强度和抗腐蚀性等问题，也涉及到安装拆卸和密封性的问题。纺丝组件的内部元件才真正承担着主要的纺丝功能，应该怎么选择过滤组合元件、混合元件、分配元件和喷丝板元件等，必须综合性的从流体力学、熔体流变学和热传导学等多角度去充分计算和考虑。当然设计的同时也不能忽略各元件的内部密封和强刚度的问题。熔融纺丝是在高温下进行的，聚合物熔体如果长期处于高湿状态，会发生降解影响原丝的品质，所W在设计组件内部通道时，应尽可能使熔体均匀地分配到喷丝板各微孔中，通道阻力应相等，组件内不能存在死角，以免熔体停留时间过长而发生分解。与熔体接触的王件表面应加工得光滑，不能使物料由于壁面阻力而滞留。纺丝组件中流体运动均匀性主要包括流体运动速度、压力、停留时间、出料分配等内容。理想的纺丝组件应该能够同时保证上述参数都相同，送样才能确保聚合物熔体以相同的质均匀分配到喷丝板每个喷丝孔中，最终纺制出结构性能均匀的高质量纤维。然而，影响纺丝组件中流场均匀性的因素众多，其中主要有物料性质、工艺条件、设备结构参数等。在前两者控制相同时，设备结构又是其最主要的影响因素。

聚合物熔体的流动行为比起小分子溶液来说要复杂得多。在外力作用下，熔体不仅表现出不可逆的粘性变形，而且还表现出可逆的弹性变形。这是因为聚合物的流动并不是高分子链之间简单的相对滑移，而是运动单元依次跃迁的总结果。在外力作用下，高分子链不可避免地要顺着外力方向伸展，除去外力，高分子链又将自发地卷曲起来。这种构象变化所致的弹性形变的发展和回复过程均为松弛过程，该过程取决于聚合物分子量、外力作用时间、温度等。在成型加工过程中，弹性变形及其随后的松弛对纤维的外观、尺寸稳定性、内应力等有密切关系。

高聚物熔体粘性切流动主要特点为:切粘度非常高；切粘度强烈依赖切边速率，绝大多数高聚物熔体都属于假塑性流体；假塑性高聚物熔体在圆管内的流速分布不呈抛物线线形，而是接近于柱塞流动，速度梯度集中在管壁附近，在有些情况下可能有管壁滑动移，在流动中还可能有分子量分级效应，使低分子量级分在管壁附近多于管轴。