專利名稱：用來制造高取向長絲的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由熱塑性材料制造高取向長絲(HOY)的方法和一種按權(quán)利要求12前序部分的用于高取向長絲熔融紡絲的紡絲裝置。
在在一個處理階段中由熱塑性熔液制造合成復(fù)絲長絲時基本上分為部分拉伸長絲和全拉伸長絲。部分拉伸長絲具有預(yù)取向分子結(jié)構(gòu)，它在第二處理階段中需要后拉伸，它稱為預(yù)取向絲(POY)。相反全拉伸絲線(FDY)不需要后拉伸適合于直接進(jìn)行后續(xù)處理。這里FDY絲線在紡絲過程中借助于拉伸裝置高度拉伸，使得在聚合物內(nèi)出現(xiàn)對齊的分子結(jié)構(gòu)。
為了制造具有盡可能高度取向的聚合物分子的長絲，已知一種方法，用這種方法時長絲在固化期間聚合物即將硬化前便已經(jīng)高度拉伸。在這種稱為高取向絲(HOY)的絲線中應(yīng)力感應(yīng)晶化(Spannungsinduzierte Kristallisation)導(dǎo)致聚合物內(nèi)的分子取向。與FDY絲線不同已知的HOY絲線具有較小的彈性極限，這根據(jù)后續(xù)處理方法的不同由于力對這種絲線的作用可能導(dǎo)致保持不變的變形，并從而導(dǎo)致不均勻的著色。對于在這些絲線上作用較大的尖峰張力的后續(xù)處理方法，已知HOY絲線完全不適合。
現(xiàn)在理論上雖然可以通過加大抽絲速度提高HOY絲線的彈性極限，但是這個過程受到物理的限制，因為在HOY絲線的熔融紡絲時構(gòu)成長絲的單絲在拉伸時只允許具有有限的結(jié)晶度，以保證可靠地抽絲而不損傷絲線。過高預(yù)結(jié)晶的單絲在其結(jié)構(gòu)中過分強(qiáng)烈地凍結(jié)，超過了可靠地承受在拉伸點出現(xiàn)的力而不過載的程度。
在現(xiàn)有技術(shù)水平中例如在EP0530652中公開了一種用來制造合成長絲的裝置和方法，用這種方法時單絲在硬化前經(jīng)受一延遲的冷卻處理。由此單絲的晶化進(jìn)一步推遲，這導(dǎo)致絲線彈性極限的提高。但是這種已知裝置和已知方法有這樣的缺點，延遲的冷卻處理的長度只能是非常有限的，因為缺少定型處理的單絲通過在這一區(qū)域內(nèi)的吹氣呈現(xiàn)出單絲粘結(jié)危險性越來越增大。
在EP244217(=US 5,141,700)和US 5,034,182中建議，單絲在穿過處于高壓下的冷卻甬道后借助于氣流從冷卻甬道中送出。由此同樣達(dá)到單絲結(jié)晶的延遲。按照EP0682720同樣達(dá)到聚合物結(jié)晶的延遲，其中單絲在硬化前用伴隨氣流加載。在現(xiàn)有技術(shù)水平中已知的方法和裝置都追求這樣的目標(biāo)，即以盡可能高的卷繞速度制造合成長絲，而基本上不改變物理性能。例如在這種已知方法時在高的抽絲速度時延伸率的下降通過在紡絲生產(chǎn)線中聚合物結(jié)晶的延遲來補(bǔ)償。但是這些方法對于制造具有高彈性極限和高強(qiáng)度的HOY絲線不適用。
在制造高取向長絲時存在這樣的問題，已知長絲具有過高的延伸值和過低的強(qiáng)度。絲線的延伸值可以通過提高抽絲速度加以改善。例如在由EP0530652已知的裝置中抽絲速度的提高強(qiáng)制地導(dǎo)致抽絲張力的提高，但是這樣由于單絲的強(qiáng)度低引起拉伸時單絲的過載。
本發(fā)明的目的是，創(chuàng)造一種制造高取向長絲(HOY)的方法和紡絲裝置，這種絲線具有全拉伸絲(FDY)典型的延伸率和強(qiáng)度，并且可以用高的紡絲可靠性制造。
按照本發(fā)明這個目的通過具有權(quán)利要求1特征的方法以及通過具有權(quán)利要求12特征的紡絲裝置來實現(xiàn)。
本發(fā)明出于這樣的認(rèn)識，單絲過載的原因在于長絲形成過程。在高速紡絲時人們觀察不到噴絲嘴的長絲出口與單絲硬化點之間長絲速度的均勻增加。在單絲從噴絲嘴中出來以后首先進(jìn)入較慢的加速，直至開始應(yīng)力感應(yīng)結(jié)晶。應(yīng)力感應(yīng)結(jié)晶在幾厘米之內(nèi)導(dǎo)致單絲加速到抽絲速度。這時單絲的強(qiáng)度必須大于使長絲加速所需要的力，以避免單絲斷裂。按照本發(fā)明單絲在硬化前在其前進(jìn)運動中這樣地加以支持，使得在硬化前在單絲上不產(chǎn)生明顯的由空氣摩擦力引起的附加拉應(yīng)力。由此使單絲在硬化前卸荷，使得在硬化期間在拉伸時在單絲上作用一減小的抽絲張力(Abzugsspannung)。因此一方面在拉伸時達(dá)到分子的高取向性，另一方面可以達(dá)到具有相應(yīng)地較高的抽絲張力的高抽絲速度。這里抽絲張力由至少6500米/分的抽絲速度產(chǎn)生。事實表明，由此可以制造具有大于4cN/dtex的強(qiáng)度和在30％范圍內(nèi)的延伸率的高取向長絲。
為了在單絲硬化前支持單絲的運動或者說為了造成在硬化前作用在單絲上的力的卸荷，按照本發(fā)明基本上可以有兩種方案。在第一種方案中單絲在拉伸前的運行速度通過在單絲擠出時較高的注射速度(Spritzgeschwindigkeit)來提高。實際上由于通過噴嘴板時大的壓降這種可能性只在一定的程度上可用。
在另一種方案中對作用在單絲上的空氣摩擦力施加影響。為此單絲在擠出后通過一冷卻介質(zhì)。這里在單絲硬化前不久產(chǎn)生一股支持單絲運動的冷卻介質(zhì)流。由此減小起制動作用地作用在單絲上的空氣摩擦力。這里最好采用空氣作為冷卻介質(zhì)。
在按權(quán)利要求4的一種特別優(yōu)良的方案中冷卻介質(zhì)流具有基本上等于在硬化前單絲運行速度這么大的流動速度。因此在單絲上不作用起制動作用的流動力，使得進(jìn)一步提高單絲的運行速度。
為了進(jìn)一步減小在硬化時所產(chǎn)生的拉力按權(quán)利要求5可以產(chǎn)生具有比單絲在硬化前的運行速度更大的流動速度的冷卻液流。因此可以在更高的處理速度的情況下制造具有高強(qiáng)度的高取向長絲。
在按權(quán)利要求6的一種特別優(yōu)良的方案中單絲在硬化前穿過一壓縮器(Konfusor)和一擴(kuò)散器(Diffusor)以產(chǎn)生冷卻介質(zhì)流。由此可以有目的地在某個部位或紡絲路線的某個很短的線段內(nèi)產(chǎn)生冷卻介質(zhì)流。壓縮器的最窄橫截面在紡絲路線內(nèi)的位置最好這樣來確定，使它位于單絲硬化點前很近的地方。通過這一措施可以減小單絲內(nèi)的應(yīng)力感應(yīng)預(yù)取向。長絲的固化在一非常短的路程內(nèi)進(jìn)行，這導(dǎo)致在聚合物內(nèi)分子鏈特別高的取向性。
在按權(quán)利要求7的本方法的一種特別優(yōu)良的改進(jìn)中單絲在擠出后硬化前穿過一冷卻甬道，它通過透氣的圓柱形壁與外界空氣連通。由此達(dá)到單絲延遲的冷卻，由此對流動力產(chǎn)生有利影響，并導(dǎo)致抽絲張力的進(jìn)一步卸荷，這個措施具有兩方面的優(yōu)點，因為一方面在單絲拉伸時可以承受更大的拉伸張力，另一方面通過延遲的冷卻基本上防止還處于熔液狀的單絲的預(yù)取向。
這個措施可以通過按權(quán)利要求8的方案進(jìn)一步改善。為此單絲從噴絲嘴中出來以后立即通過一加熱區(qū)，在加熱區(qū)內(nèi)給單絲輸送熱量。
為了用盡可能少的設(shè)備費用推行這種方法，按權(quán)利要求9的方案特別有利。這里抽絲張力直接通過卷繞裝置的卷繞速度產(chǎn)生。
為了盡可能產(chǎn)生特別高質(zhì)量的均勻長絲，優(yōu)先采用按權(quán)利要求10的方案。這里抽絲張力由一輸送輥確定。此輸送輥設(shè)置在卷繞裝置之前，使得由卷繞引起的長絲張力波動優(yōu)良地不在紡絲路線中引起影響。長絲可以用非常均勻的拉絲張力制造。
按照本發(fā)明可以通過在紡絲路線中的影響措施制造具有基本上類似于全拉伸絲特性的高取向長絲。這里按權(quán)利要求12的本發(fā)明的紡絲裝置證明對于實現(xiàn)這一方法特別有利。按本發(fā)明冷卻裝置由一壓縮器和一設(shè)置在壓縮器出口端的擴(kuò)散器組成。通過壓縮器被單絲帶動的空氣劇烈加速，在這里冷卻氣流在最窄橫截面處加速到最大速度。剛通過壓縮器的最窄橫截面后立即通過擴(kuò)散器進(jìn)行冷空氣的擴(kuò)展。因此冷空氣的流動速度放慢。由此在非常短的時間內(nèi)支持單絲運動。避免有利于預(yù)取向的較長的處理路程。
用按權(quán)利要求13的本發(fā)明的紡絲裝置的特別優(yōu)良的改進(jìn)達(dá)到，在進(jìn)入壓縮器時不形成影響長絲運行的空氣渦旋。
在已經(jīng)充分地減少或避免減慢單絲運行的空氣摩擦力的方案中，為了制造高取向長絲，紡絲裝置可以優(yōu)先按權(quán)利要求14制造。
這里在冷卻裝置的出口端可以避免在圍繞單絲的氣流擴(kuò)展時的渦旋，只要紡絲裝置按權(quán)利要求15制造即可。由此帶動的空氣均勻地在單絲集束的整個周邊上排出。
為了在制造長絲時達(dá)到有利的流動圖形，事實證明壓縮器在最窄橫截面處應(yīng)該具有至少10mm至最大40mm的直徑。
為了在紡絲路線內(nèi)和特別是單絲集束的中心提供充分的空氣量以建立氣流以及冷卻單絲，按權(quán)利要求18的紡絲裝置的結(jié)構(gòu)特別有利。由此可以與單絲速度無關(guān)地以及與冷卻甬道和外界之間的壓差無關(guān)地影響流入冷卻甬道的空氣量。由此可以有目的地對單絲性能施加影響。這里進(jìn)入進(jìn)氣圓柱體壁的空氣量正比于壁的透氣性或者該氣孔度。因此在透氣性好時在單位時間內(nèi)比在正常情況下保持恒定的條件時更多的空氣量輸入冷卻甬道。在相反的情況下在壁的透氣性較差時只有較少的空氣量進(jìn)入冷卻甬道。從一個區(qū)域到另一個區(qū)域透氣性的過程最好是做成平滑的，以避免較大的流量差。但是透氣性的分級過渡也是可以的。
在制造長絲時紡絲路線中的每根單絲均勻地加以處理直到合并為止，是特別重要的。通過按權(quán)利要求19的紡絲裝置的結(jié)構(gòu)保證在壓縮器內(nèi)產(chǎn)生的氣流均勻地作用在每根單絲上。
在按權(quán)利要求20的本發(fā)明的紡絲裝置的一種特別優(yōu)選的改進(jìn)中長絲借助于輸送輥從噴絲嘴中抽出。由此抽絲張力和長絲在卷繞時的長絲張力可以相互獨立地調(diào)整。其次可以產(chǎn)生具有高均勻性的抽絲張力。
為了能夠在一臺紡絲設(shè)備中并排地制造多股長絲，按權(quán)利要求21的紡絲裝置的結(jié)構(gòu)特別有利。這里通過長絲在輥子上包角的大小來調(diào)整長絲張力的減小量。
為了避免單絲的早期預(yù)取向，按權(quán)利要求22的本發(fā)明的紡絲裝置的結(jié)構(gòu)特別有好處。這里在噴絲嘴和冷卻圓柱體之間設(shè)有一加熱裝置以便對單絲進(jìn)行加熱處理。
按本發(fā)明的方法和按本發(fā)明的紡絲裝置適合于由聚酯、聚酰胺或聚丙烯制造高取向紡織長絲。
下面參照附圖借助于一些實施例對按本發(fā)明的方法和按本發(fā)明的紡絲裝置作較詳細(xì)的說明。
它們表示

圖1．按本發(fā)明的紡絲裝置的第一個實施例，圖2．按本發(fā)明的紡絲裝置的另一個實施例，圖3．一噴絲嘴的實施例的頂視圖，圖4．示意表示通過一冷卻圓柱體的實施例的橫截面，圖5．長絲強(qiáng)度隨抽絲速度變化的曲線。
圖1中表示一個用來紡織高取向長絲的按本發(fā)明的紡絲裝置的第一個實施例。這里由一種熱塑性材料紡出長絲12。為此熱塑性材料通過一裝填裝置43在擠出機(jī)40內(nèi)被熔化。擠出機(jī)40通過驅(qū)動裝置41驅(qū)動，它與一控制單元42相連以進(jìn)行控制。這里例如可以按照壓力進(jìn)行控制。為此控制單元42與一壓力傳感器48相連，此壓力傳感器裝在擠出機(jī)40的出口處。熔液從擠出機(jī)40通過一熔液管道47到達(dá)分配泵44。分配泵在其輸送功率方面通過驅(qū)動裝置45和控制裝置46控制。熔液從分配泵44通過熔液管道3輸送到加熱的紡絲頭1。在紡絲頭1的下端設(shè)有噴絲嘴2。噴絲嘴2在下端具有許多噴嘴孔?，F(xiàn)在熔液在壓力作用下通過噴嘴孔擠出，并以細(xì)微的單絲股5從噴絲嘴中噴出。單絲5穿過冷卻甬道6，此冷卻甬道由一冷卻圓筒4構(gòu)成。為此冷卻圓筒4直接安裝在紡絲頭1的下方并包圍單絲5。在冷卻圓筒4的自由端上沿長絲流程方向連接一壓縮器9，壓縮器9在長絲流程方向造成冷卻通道的收縮。在壓縮器9最窄的橫截面內(nèi)設(shè)有一擴(kuò)散器10。壓縮器9和擴(kuò)散器10通過接縫8相互連接。擴(kuò)散器10在長絲流程方向造成冷卻通道6的擴(kuò)展。在擴(kuò)散器10的末端擴(kuò)散器通入一低壓腔11。在低壓腔11內(nèi)擴(kuò)散器10的延長線上裝有一多孔滾筒30。多孔滾筒30具有透氣的壁，并穿過低壓腔11直至其底面。在低壓腔11的底面上在長絲流程平面內(nèi)加工出一低壓腔11的出口13。在低壓腔11的一側(cè)上有一抽吸接管通入低壓腔11。通過抽吸接管14連接在抽吸接管14自由端上的低壓發(fā)生器15與低壓腔11相連。這里低壓發(fā)生器15例如可以是一個低壓泵或者鼓風(fēng)機(jī)，它在低壓腔11內(nèi)從而也在擴(kuò)散器10內(nèi)產(chǎn)生低壓。
在長絲流程平面內(nèi)低壓腔11之下設(shè)有一上油裝置16和一卷繞裝置20。卷繞裝置由一頂導(dǎo)絲器19組成，頂導(dǎo)絲器19顯示由往復(fù)運動機(jī)構(gòu)21的往復(fù)導(dǎo)絲器的往復(fù)運動形成的往復(fù)運動三角形的頂點。在往復(fù)運動機(jī)構(gòu)21之下設(shè)有一加壓輥22。加壓輥22靠在一待卷繞的卷筒23的圓周上。卷筒23在旋轉(zhuǎn)的卷筒錠子24上形成。為此卷筒錠子24通過一錠子電機(jī)25驅(qū)動。這里卷筒錠子24的驅(qū)動裝置根據(jù)加壓輥22的轉(zhuǎn)速這樣來控制，使得卷筒的圓周速度、從而也就是卷繞速度在卷繞期間基本上保持不變。
在圖1所示的紡絲裝置中聚合物熔液輸送到紡絲頭1并通過噴絲嘴2擠出成為許多單絲5。單絲集束被卷繞裝置20抽出。這時單絲束以越來越大的速度穿過位于冷卻圓筒4之內(nèi)的冷卻甬道6。接著絲束吸入壓縮器9。壓縮器9通過擴(kuò)散器10與低壓發(fā)生器15連接。因此由于低壓的作用附在冷卻圓筒4外面的外界空氣被吸入冷卻甬道6內(nèi)。這里進(jìn)入冷卻甬道6的空氣量正比于冷卻圓筒4的筒壁7的透氣性。流入的空氣造成單絲的預(yù)冷卻，使得單絲的邊緣層固化。由于在接縫8處的最窄橫截面氣流在低壓發(fā)生器15的作用下這樣地加速，使得減小或避免對單絲運動起反作用的氣流。由此達(dá)到對單絲運動的支持，從而在硬化區(qū)內(nèi)拉伸單絲時只產(chǎn)生較小的抽絲張力。這里抽絲張力的卸荷取決于在多大程度上補(bǔ)償了起制動作用的空氣摩擦力。這里力求使氣流速度盡可能加速到單絲速度的范圍內(nèi)。
在接縫8之下附近單絲硬化。在擴(kuò)散器10內(nèi)的后續(xù)行程中單絲繼續(xù)冷卻。為了在擴(kuò)散器10的出口區(qū)產(chǎn)生盡可能小的渦旋，從而盡可能使流動圖形保持不變，氣流通過擴(kuò)散器引入多孔滾筒30內(nèi)，它安裝在低壓腔11之內(nèi)并與低壓發(fā)生器15相連。這樣空氣通過接管14從低壓腔中抽出和排出。單絲5在低壓腔11的底面上通過出口13輸出并進(jìn)入上油裝置16。通過上油裝置16單絲合并成長絲12。為了提高長絲緊密度長絲在卷繞之前可以通過噴氣變形噴嘴噴氣變形。在卷繞裝置20內(nèi)長絲12卷繞成卷筒23。
圖2中表示按本發(fā)明的紡絲裝置的另一個實施例。圖2中的紡絲裝置的基本結(jié)構(gòu)基本上與圖1中的紡絲裝置的結(jié)構(gòu)相同。這里在這方面參照對圖1的上述說明，僅僅敘述圖2中的紡絲裝置結(jié)構(gòu)的區(qū)別。
在圖2中所示的紡絲裝置中噴絲嘴2和冷卻筒4之間一加熱裝置31直接裝在紡絲頭1上。這里加熱裝置31例如可以做成輻射加熱器或圓柱形電阻加熱器。通過附加的加熱裝置31單絲在通過噴絲嘴口的噴嘴口擠出后進(jìn)行加熱處理，以便出現(xiàn)延遲的冷卻。
其次圖2中所示的紡絲裝置在上油裝置16和卷繞裝置20之間具有一輸送輥17。此輸送輥由兩個受驅(qū)動的輥子18.1和18.2構(gòu)成。受驅(qū)動的輥子被長絲12 S形纏繞。因此長絲12通過輸送輥17和卷繞裝置20從噴絲嘴2中抽出。這里輥子18.1和18.2的圓周速度大于卷繞速度。由此達(dá)到輸送輥17和卷繞裝置20之間長絲內(nèi)張力的減小。因此長絲可以用較小的長絲張力卷繞。在這個實施例中在輥子上的包角是預(yù)先規(guī)定的。但是輥子18.1和18.2也可以做成可調(diào)的，使得可以調(diào)整不同的包角。按圖2的紡絲裝置附加的輸送輥的主要優(yōu)點在于，由于往復(fù)運動出現(xiàn)的長絲張力波動只能傳播到輸送輥為止。在紡絲區(qū)內(nèi)的抽絲張力保持不變，這造成均勻的長絲結(jié)構(gòu)。
圖3中表示噴絲嘴2一個實施例的頂視圖，例如它可以用于按圖1或圖2的紡絲裝置中。在噴絲嘴2的這個實施例中噴嘴孔環(huán)形分布成一孔系34。噴嘴孔33在孔系34中各自以相互相同的間距做在噴絲嘴2上。與孔系34同心地加工在第二組孔系36內(nèi)的噴嘴孔。這里兩組孔系34和36的噴嘴孔33相互這樣地錯開設(shè)置，使位于里面的孔系36的噴嘴孔分別設(shè)置在位于外面的孔系34的兩個相鄰的噴嘴孔之間。通過噴嘴孔的這種布局中心入口區(qū)35被封閉，它設(shè)有噴嘴孔。通過這種結(jié)構(gòu)達(dá)到，在使用錐臺形壓縮器和錐臺形擴(kuò)散器時在最窄的橫截面內(nèi)產(chǎn)生這樣的流動圖形，它基本上均勻地作用在每根單獨的單絲上。已知流通的圓形物體的流動圖形在中心具有最大的流速，它直到邊緣區(qū)域逐漸減小。因此通過噴絲嘴2內(nèi)噴嘴孔的環(huán)形布局單絲優(yōu)良地引入這樣一個區(qū)域內(nèi)，在此區(qū)域內(nèi)存在均勻的由壓縮器產(chǎn)生的流動速度。
圖4中表示冷卻筒的一個實施例，例如它可以用在按圖1或圖2的紡織裝置中。冷卻筒4具有一筒壁7，它做成具有兩種不同孔29和26的孔板。在面對噴絲嘴2的冷卻筒的上端區(qū)域內(nèi)加工出具有小直徑的孔29。在上端區(qū)域內(nèi)孔造成示意表示的入流圖28。由箭頭代表的入流圖28反映流入冷卻甬道6的空氣量的大小。在上端區(qū)域內(nèi)孔29是一樣大的。因此由于壓縮器9內(nèi)的低壓作用和由于單絲速度越來越大隨著離噴絲嘴距離的加大空氣量逐漸增加。
在形成面對壓縮器6的末端的下端區(qū)域筒壁7具有開口橫截面較大的孔26。如由用符號表示的入流圖27所示，在下端區(qū)內(nèi)較大的空氣量進(jìn)入冷卻甬道6。這里也可以看出這樣的趨勢，隨著離噴絲嘴距離的加大入流空氣量也不斷增加。
在圖4中所示的關(guān)于冷卻筒筒壁的入流圖特別適合于得到單絲的緩慢和小的預(yù)冷卻。這特別地導(dǎo)致非常均勻的長絲橫截面。由此可以使空氣量與單絲的熱處理相匹配。它可以有利地影響預(yù)冷卻以及冷氣流的形成。
用按本發(fā)明的方法可以制造具有允許直接進(jìn)行后續(xù)處理的物理性能的HOY絲線。由此達(dá)到否則僅僅是FDY絲線才有的性能。FDY絲線典型的延伸率和強(qiáng)度約為30％和＞4CN/dtex。為此作為比較在表1中給出了按本發(fā)明的方法制造的兩種聚酯絲線。這里采用來自圖2中的紡絲裝置結(jié)構(gòu)的方案。抽絲速度調(diào)整到7500米/分。為了支持長絲的前進(jìn)運動在壓縮器內(nèi)產(chǎn)生其速度達(dá)到約2500米/分的氣流。盡管抽絲速度很高強(qiáng)度仍然明顯高于4cN/dtex。在長絲支數(shù)為55dtex和83dtex時延伸率為34％和30％。兩種絲線的特征特別在于非常好的模量比。沸水收縮率令人滿意地為3％至2.8％。圖5中表示一曲線圖表，其中標(biāo)出聚酯長絲的強(qiáng)度隨抽絲速度的變化曲線。畫出了兩條曲線，它們以小寫字母a和b表示。在兩種情況下紡出支線為83dtex的聚酯長絲。這里用a表示的強(qiáng)度曲線反映用由現(xiàn)有技術(shù)水平已知的方法制造的長絲的強(qiáng)度。這里可以看出，抽絲速度快要到達(dá)6500米/分時強(qiáng)度下落，并隨著抽絲速度的增加不斷下降。在這個過程中可以看出斷裂強(qiáng)度下降處絲線的過載。長絲的單絲在拉伸屈服點處過載，因為這里已經(jīng)過高地結(jié)晶化，因而在其結(jié)構(gòu)中已經(jīng)凍結(jié)的絲線還要被拉伸。因此在現(xiàn)有技術(shù)水平已知的方法時從速度＞6500米/分起已經(jīng)出現(xiàn)單根單絲的斷裂。
這里用b表示的強(qiáng)度曲線表示按本發(fā)明的方法制造的聚酯長絲的強(qiáng)度分布?？梢钥闯霰M管抽絲速度很高強(qiáng)度仍不斷增高。因此本發(fā)明使得可以用較大的抽絲速度制造高取向絲。這時即使抽絲速度＞7500米/分，紡絲可靠性仍保持不變。因此通過適當(dāng)?shù)拇胧┻€可以達(dá)到高得多的抽絲速度以制造高取向長絲。
參考符號表1 紡絲頭2 噴絲嘴3 熔液管道4 冷卻筒5 單絲6 冷卻甬道7 筒壁8 接縫9 壓縮器10 擴(kuò)散器11 低壓腔12 長絲13 出口14 抽吸接管15 低壓發(fā)生器16 上油裝置17 輸送輥18 輥子19 頂導(dǎo)絲器20 卷繞裝置21 往復(fù)運動機(jī)構(gòu)22 加壓輥23 卷筒24 卷筒錠子25 錠子驅(qū)動裝置26 孔27 入流圖形28 入流圖形29 孔30 多孔滾筒31 加熱裝置33 噴嘴孔34 孔系35 入口區(qū)36 孔系40 擠出機(jī)41 驅(qū)動裝置42 控制單元43 裝灌裝置44 分配泵45 驅(qū)動裝置46 控制裝置47 熔液管道48 壓力傳感器
權(quán)利要求
1．用于由熱塑性材料制造高取向長絲(HOY)的方法，用這種方法時將熱塑性材料熔化并擠出成許多線狀單絲，單絲在抽絲張力作用下抽出，在硬化時拉伸并冷卻，其中單絲在硬化后合并成長絲，并且將長絲以規(guī)定的抽絲速度抽出以產(chǎn)生抽絲張力，并將長絲卷繞成卷筒，其中抽絲張力通過至少6500米/分的抽絲速度產(chǎn)生，其中單絲在硬化前在其前進(jìn)運動中這樣地得到支持，使得在硬化前在單絲上產(chǎn)生拉應(yīng)力卸荷，并在硬化期間在拉伸時在單絲上作用一減小的抽絲張力。
2．按權(quán)利要求1的方法，其特征在于單絲在拉伸前的運行速度通過在單絲擠出時提高注射速度加以提高。
3．按權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于單絲在擠出后通過冷卻介質(zhì)引導(dǎo)，并在單絲即將硬化前產(chǎn)生一股支持單絲運動的冷卻介質(zhì)流。
4．按權(quán)利要求3的方法，其特征在于冷卻介質(zhì)流具有基本上和單絲在硬化前的運行速度一樣大的流動速度。
5．按權(quán)利要求3的方法，其特征在于冷卻介質(zhì)流具有大于單絲在硬化前的運行速度的流動速度。
6．按權(quán)利要求3至5之任一項的方法，其特征在于單絲在硬化前穿過一壓縮器，其中壓縮器在其出口端具有其最窄的橫截面并連接在一擴(kuò)散器上，在擴(kuò)散器上維持一個低壓以產(chǎn)生冷卻介質(zhì)流。
7．按上述權(quán)利要求之任一項的方法，其特征在于單絲在擠出后硬化前穿過一冷卻甬道，它通過透氣的圓柱形筒壁與外界空氣連通。
8．按上述權(quán)利要求之任一項的方法，其特征在于單絲在擠出后立即穿過一加熱區(qū)，在加熱區(qū)內(nèi)給單絲輸送熱量。
9．按上述權(quán)利要求之任一項的方法，其特征在于抽絲張力由卷繞裝置產(chǎn)生，其中抽絲速度由卷繞速度確定。
10．按權(quán)利要求1至9之任一項的方法，其特征在于抽絲張力由一設(shè)置在長絲流程內(nèi)卷繞裝置之前的輸送輥產(chǎn)生，其中輸送輥的抽絲速度大于卷繞裝置的卷繞速度。
11．按權(quán)利要求10的方法，其特征在于輸送輥由兩個得到驅(qū)動的輥子構(gòu)成，它們被長絲S形或Z形纏繞。
12．用于由熱塑性材料熔融紡織成高取向長絲(HOY)的紡絲裝置，具有一噴絲嘴(2)，它在底面上具有許多用來擠出許多單絲(5)的噴嘴孔；還具有一冷卻裝置，一用來將單絲合并成長絲的上油裝置(16)和一卷繞裝置(20)，其特征在于冷卻裝置具有一被單絲穿過的壓縮器(9)和一安裝在壓縮器出口面上的擴(kuò)散器，壓縮器和擴(kuò)散器(10)各自具有沿長絲流程方向改變的流通橫截面，使得在壓縮器(9)和擴(kuò)散器(10)之間的連接接縫(8)內(nèi)存在一最窄的流通橫截面。
13．按權(quán)利要求12的紡絲裝置，其特征在于在壓縮器(9)和噴絲嘴(2)之間設(shè)有一具有包圍單絲(5)的透氣筒壁(7)的冷卻筒(4)。
14．按權(quán)利要求12或13的紡絲裝置，其特征在于擴(kuò)散器(10)連接在一低壓發(fā)生器(15)上。
15．按權(quán)利要求14的紡絲裝置，其特征在于擴(kuò)散器(10)在出口端上與一透氣的多孔滾筒(30)連接，它在一低壓腔(11)內(nèi)包圍單絲(5)，低壓腔(11)建立連接在它上面的低壓發(fā)生器(15)和擴(kuò)散器(10)之間的連接。
16．按權(quán)利要求12至15之任一項的紡絲裝置，其特征在于壓縮器(9)在最窄橫截面處具有一最小為10mm至最大為40mm的直徑。
17．按權(quán)利要求12至16之任一項的紡絲裝置，其特征在于壓縮器(9)和擴(kuò)散器(10)各自形成錐臺形，其中壓縮器(9)的錐角大于擴(kuò)散器(10)的錐角。
18．按權(quán)利要求13至17之任一項的紡絲裝置，其特征在于冷卻筒(4)沿長絲流程方向分成許多各自具有不同的筒壁(7)透氣性的區(qū)。
19．按權(quán)利要求12至18之任一項的紡絲裝置，其特征在于，噴絲嘴(2)的噴嘴孔(33)設(shè)置在一個或幾個環(huán)形孔系(34,36)內(nèi)，其中一個孔系的孔(33)相互具有相同的距離。
20．按權(quán)利要求12至19之任一項的紡絲裝置，其特征在于在長絲流程內(nèi)擴(kuò)散器(10)和卷繞裝置(20)之間設(shè)有一輸送輥(17)。
21．按權(quán)利要求20的紡絲裝置，其特征在于輸送輥(17)具有兩個輥子(18.1,18.2)，輥子(18.1,18.2)中至少有一個是可驅(qū)動的，并且輥子(18.1,18.2)相互這樣地設(shè)置在長絲流程內(nèi)，使它們被長絲部分纏繞。
22．按權(quán)利要求12至21之任一項的紡絲裝置，其特征在于在噴絲嘴(2)和冷卻筒(4)之間設(shè)有一用于單絲(5)熱處理的加熱裝置(31)。
全文摘要
介紹一種由熱塑性材料制造高取向長絲(HOY)的方法和紡絲裝置。這里長絲以至少6500米/分的抽絲速度從噴絲嘴中抽出,其中構(gòu)成長絲的單絲在硬化時被拉伸,使得在聚合物內(nèi)形成高取向的分子結(jié)構(gòu)。為了承受由于高的抽絲速度產(chǎn)生的抽絲張力而不使單絲在拉伸時過載,單絲在硬化前在其前進(jìn)運動中得到這樣的支持,使得在硬化前在單絲上產(chǎn)生拉應(yīng)力卸荷,并在硬化過程中在拉伸時在單絲上作用一減小的抽絲張力。
文檔編號D01D5/084GK1288491SQ99802076
公開日2001年3月21日 申請日期1999年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年11月9日
發(fā)明者德特勒夫·舒爾茨, 漢斯約爾格·邁澤, 克勞斯·謝夫 申請人:巴馬格股份公司