一种熔喷喷丝板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种熔喷喷丝板及其制备方法，涉及喷丝板技术领域。本发明专利技术所述熔喷喷丝板具有双面异质一体化结构，其中一面为进料口所在端面，另一面为出料口所在端面；进料口所在部分的成分为4Cr13、316L、SUS304中的至少一种；出料口所在部分的成分为进料口所在部分的成分和陶瓷粉末的混合物；所述陶瓷粉末包含Al2O3、ZrO2、TiB2中的至少一种。本发明专利技术通过对熔喷喷丝板的进料口和出料口的成分进行选择，可以减小出料口表面与液滴间的表面张力，还可以降低出料口端面的热导率，从而能够促进液滴在进料口端面的顺畅流动及在出料口端面的凝固及顺利分离。及顺利分离。

【技术实现步骤摘要】
一种熔喷喷丝板及其制备方法


[0001]本专利技术涉及喷丝板
，尤其涉及一种熔喷喷丝板及其制备方法。

技术介绍

[0002]熔喷模头是生产熔喷布及其他化纤产品等的熔喷生产设备主机的核心零部件，模头一般包括模头主体、喷丝板和气板，喷丝板的作用是将黏流态的高聚物熔体或溶液，通过具有特定形状的微孔将熔体或溶液转变成有特定截面形状的细流，经过如空气或凝固浴等凝固介质固化后而得到丝条。喷丝板是化学纤维纺丝机上的一个精密零件，它的材质、形状及体征尺寸都是保证纤维产品具有优质品质的重要条件。喷丝板在工作状态下的两面接触介质不同，其出料口所在的一面温度较低，而进料口一面温度较高，出料口一面的相对低温环境会使进料口一面的温度降低，这对液流在微孔中的流动不利，因此还可能造成冷凝而堵孔。另一方面，喷丝板出料口所在的表面与生产材料液滴之间存在表面张力，两者间的表面张力是影响两者顺利分离的重要因素，直接影响纤维的可纺性。它们之间的表面张力越小，两者的分离就越顺畅，因此喷丝板出料口表面材质对于初生纤维的成形具有重大的影响，尤其是对于先进的干湿法纺丝，这一因素尤为重要。如果两者之间的表面张力较大，液料将在喷丝板表面形成漫流，不但无法形成新的丝条，还会粘贴在喷丝头表面，殃及周围其它喷丝孔的正常喷丝，导致全部断头。因此喷丝板的材质选择尤为重要。目前国内外的喷丝板大都是均一的不锈钢材质，单一材质的喷丝板或多或少都会存在上述不足。
[0003]喷丝板制造最核心的问题是密集的微孔加工问题，根据孔径及微孔的形状不同，其纤维直径与截面形状也不同，因而品质和应用也不同。随着对熔喷布及化纤产品的质量要求越来越高，这些微孔的形状也变得越来越复杂，已从简单的圆形孔发展为较复杂的异形孔。这些细孔的生产及加工至关重要，其几何形状及表面光滑度直接影响熔体的流动特性，与熔喷布及化纤产品等的生产效率及品质息息相关。这些微孔不仅形状异形，还具有一定深度，在现有技术基础上，喷丝板加工微孔常用的方案有电火花加工、激光加工、微钻加工，其加工难度大，加工时间往往需要数月之久。随着人们对生活环境及卫生条件的重视程度增加，人们对熔喷布及化纤产品的需求越来越大，尤其是对用来生产防护口罩的熔喷布的需求。因此，具有高品质的熔喷喷丝板的生产制备尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有双面异质一体化结构的熔喷喷丝板及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种熔喷喷丝板，具有双面异质一体化结构，其中一面为进料口所在端面，另一面为出料口所在端面；进料口所在部分的成分为4Cr13、316L、SUS304中的至少一种；出料口所在部分的成分为进料口所在部分的成分和陶瓷粉末的混合物；所述陶瓷粉末包含Al2O3、ZrO2、TiB2中的至少一种。
[0006]本专利技术申请人通过对进料口和出料口的成分进行选择，既可以保证料液不会堵
孔，又能保证具有较高的喷丝速率。
[0007]优选地，所述出料口所在部分的成分中，陶瓷粉末的质量分数为5～10％。
[0008]控制陶瓷粉末的质量分数为5～10％的目的是为了确保制备的熔喷喷丝板具有良好的力学性能，不会因为进料口和出料口部分的成分不同而导致喷丝板崩裂，同时，还能保证喷丝板可以与喷丝液料快速分离，提高喷丝效率。
[0009]优选地，所述进料口处设置有导流孔，所述出料口处设置有一组微细喷丝孔。
[0010]优选地，所述导流孔由上至下分别由圆锥形导流孔和圆柱形导流孔组成，圆柱形导流孔下接微细喷丝孔，所述微细喷丝孔包含圆形孔和至少一种非圆形异形孔中的至少一种，所述异形孔的截面包含三角形、正五边形、正六边形、正八边形中的至少一种。
[0011]优选地，所述圆锥形导流孔的倾斜角度为25～35
°
，深度为1.5～2.5mm。
[0012]圆锥形导流孔的设置可以增加进料面积，加快进料速率，在本专利技术所述结构中，将圆锥形导流孔的倾斜角度和深度作上述限定可以在保证喷丝质量不变、不断丝的情况下提高喷丝速率。
[0013]优选地，所述异形孔的内接圆的直径与圆形孔的直径相同，均为0.2
‑
0.3mm；所述微细喷丝孔分布于与导流孔同轴心的圆周上，且该圆的直径为圆柱形导流孔直径的一半。
[0014]优选地，所述微细喷丝孔的深度为异形孔内接圆或圆形孔直径的20倍。
[0015]优选地，所述圆柱形导流孔的直径为异形孔内接圆或圆形孔直径的20倍；且相邻两个圆柱形导流孔之间的圆心距为圆柱形导流孔的直径加4～5mm。
[0016]优选地，所述圆锥形导流孔和圆柱形导流孔的总深度与圆柱形导流孔的直径比为1:1。
[0017]对喷丝孔的长径比、圆柱形导流孔和异形孔的内接圆或圆形孔的直径比以及导流孔的深度和圆柱形导流孔的直径比进行限定的目的在于进一步提高喷丝速率。
[0018]此外，本专利技术还公开了一种所述熔喷喷丝板的制备方法，包括如下步骤：
[0019](1)采用高能束3D打印工艺打印双面异质一体化结构体；所述高能束3D打印工艺包括：电子束增材制造(EBAM)、激光近净成形(LENS)、激光金属成形(LMF)、选择性激光熔化(SLM)技术中的一种；
[0020](2)采用磨粒流抛光技术对上述双面异质一体化结构体进行抛光，使其表面和内部的平均粗糙度R
a
小于0.4μm，得到所述熔喷喷丝板。
[0021]磨粒流抛光技术又被称为流体抛光技术(AFM)，是一种先进的表面精整加工技术。其主要是采用化学性质不活跃、无腐蚀性柔性磨料，通过挤压具有粘弹性的柔性磨料与加工工件发生流动作用，从而达到去除内腔毛刺、内表面精整抛光和加工圆角的目的，尤其是对于工件的内表面、导槽、长孔、型腔等，使用传统抛光工艺很难加工的部位，对于具有复杂内部形状的工件来说，流体抛光是一种理想高效且精细的抛光和去毛刺进行处理工艺。流体抛光对工件不同区域(包括隐蔽难加工区域)的去毛刺、倒圆角、抛光加工是同时进行，可一次性完成，减少加工工序。在使用磨粒流加工工艺时，需要使用适合的磨料温度、流速和粘度来获得预计的效果。结合喷丝板特点，使用磨粒流抛光工艺对3D打印制备的喷丝板进行后处理，不仅能够去除在打印过程中残留于细孔内的粉末，还可以使细孔内壁更加顺滑，使喷丝更加顺畅，从而延长模具使用寿命。
[0022]优选地，所述步骤(1)中，高能束3D打印工艺如下：
[0023]A、称取原料粉末，筛分，得到粒径为15
‑
53μm的粉末；
[0024]B、将出料口所在部分所需的粉末进行球磨混合；
[0025]C、烘干粉末；
[0026]D、使用选择性激光熔化3D打印机打印：利用SolidWorks软件构建三维模型，将该三维模型导入打印系统，利用Magic软件对其进行加工余量的添加及切片处理；以激光依次熔化出料口和进料口所在部分的粉末，在打印过程中，出料口部分的激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种熔喷喷丝板，其特征在于，具有双面异质一体化结构，其中一面为进料口所在端面，另一面为出料口所在端面；进料口所在部分的成分为4Cr13、316L、SUS304中的至少一种；出料口所在部分的成分为进料口所在部分的成分和陶瓷粉末的混合物；所述陶瓷粉末包含Al2O3、ZrO2、TiB2中的至少一种。2.如权利要求1所述的熔喷喷丝板，其特征在于，所述出料口所在部分的成分中，陶瓷粉末的质量分数为5～10％。3.如权利要求1所述的熔喷喷丝板，其特征在于，所述进料口处设置有导流孔，所述出料口处设置有一组微细喷丝孔。4.如权利要求3所述的熔喷喷丝板，其特征在于，所述导流孔由上至下分别由圆锥形导流孔和圆柱形导流孔组成，圆柱形导流孔下接微细喷丝孔，所述微细喷丝孔包含圆形孔和至少一种非圆形的异形孔，所述异形孔的截面包含三角形、正五边形、正六边形、正八边形中的至少一种。5.如权利要求4所述的熔喷喷丝板，其特征在于，所述圆锥形导流孔的倾斜度为25～35
°
，深度为1.5～2.5mm；所述异形孔的内接圆的直径与圆形孔的直径相同，均为0.2
‑
0.3mm；所述微细喷丝孔分布于与导流孔同轴心的圆周上，且该圆的直径为圆柱形导流孔直径的一半。6.如权利要求5所述的熔喷喷丝板，其特征在于，所述微细喷丝孔的深度为异形孔内接圆或圆形孔直径的20倍。7.如权利要求6所述的熔喷喷丝板，其特征在于，所述圆柱形导流孔的直径为异形孔内接圆或圆形孔直径的20倍；且相邻两个圆柱形导流孔之间的圆心距为圆柱形导流孔的直径加4～5mm。8.如权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫星辰，高硕洪，董东东，常成，刘敏，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：