專利名稱:用于冷卻和調(diào)節(jié)熔融紡絲材料的裝置的制作方法
本發(fā)明涉及冷卻和調(diào)節(jié)熔融拉絲材料的裝置。
在熔融拉絲過程中，長絲和纖維的制造是將給定的熔液經(jīng)拉絲頭拉成許多根的可熔長絲。用吹冷空氣的方法，在凝固點(diǎn)以下，最好低于玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)，冷卻長絲，長絲在恒定的速度下拉式，而后涂上調(diào)節(jié)劑，纏繞或制成纖維繩存放在桶中。獲得均勻優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品最基本的要求是熔液應(yīng)盡量純一和均勻冷卻。
熱分解影響溶液的純一性。熔液應(yīng)盡量均勻，噴絲口不應(yīng)有任何減少熔液流量的區(qū)域或任何滯止的材料。這些要求可用徑向?qū)ΨQ圓形噴絲孔極簡單而有效地解決。該噴絲孔在熔融拉絲過程中一直是非常重要的。
圓形噴絲孔的缺點(diǎn)是，在用普通鼓風(fēng)筒側(cè)向吹風(fēng)冷卻長絲時(shí)，每個(gè)拉絲板上噴絲孔的直經(jīng)和數(shù)目必須多于所需的數(shù)目，以滿足均勻冷卻的要求。采用側(cè)向吹風(fēng)，使從噴嘴吹風(fēng)隔板端拉出的長絲更堅(jiān)固，且從偏離吹風(fēng)隔板端拉出的長絲冷卻快。增加噴絲孔數(shù)目和表面密度，使這一差別擴(kuò)大，且這一差別將影響纖維主要性能，如拉伸特性;斷裂延伸率;收縮值和著色特性。
在保持側(cè)向吹風(fēng)方法的同時(shí)，如使用有2000到3000個(gè)孔的矩形噴嘴來代替約有600個(gè)，也許最多達(dá)到800個(gè)孔的圓形噴嘴就會(huì)大大增加每個(gè)拉絲板上拉絲孔的數(shù)目，相對地，亦會(huì)增加每個(gè)紡絲部位(spinning position)的流率。只要噴嘴的結(jié)構(gòu)合理，即使噴咀是矩形的也可得到充分均勻的熔流。然而，矩形噴嘴比圓形的更易阻塞，在拉絲中使用時(shí)必須經(jīng)常更換。
如果使用有多孔的徑向?qū)ΨQ圓形或環(huán)形噴嘴，可基本避免上述缺點(diǎn)，并且不是側(cè)向吹風(fēng)冷卻長絲而是均勻地、徑向?qū)ΨQ地引入以冷卻長絲。如美國專利US-A-3299469號(hào)所述，徑向?qū)ΨQ空氣從外向里噴吹。
對于拉絲過程，采用相反的吹風(fēng)方向，即從里向外吹風(fēng)更合適，盡管制造這樣的裝置不太容易，這至少有以下兩個(gè)理由首先，如果從外向內(nèi)吹風(fēng)，在氣流作用下，長絲束會(huì)被壓縮，結(jié)果單根長絲的間距縮小。如果再增加氣流的強(qiáng)度，將有兩根或多根未完全凝固的單根長絲相互接觸并粘聯(lián)或不均勻地熔接在一起的危險(xiǎn)。相反，如果從里向外吹風(fēng)，使長絲束膨脹，單根長絲的間距就會(huì)增大。
其次如果從外向內(nèi)吹風(fēng)，長絲束在它快速運(yùn)動(dòng)中夾帶外部空氣的作用很弱，僅有部分冷空氣起冷卻作用。如果從里向外吹風(fēng)，外部空氣起補(bǔ)償作用，氣流的作用是加強(qiáng)最弱處的冷卻。在同樣意義上，加強(qiáng)了長絲外部/內(nèi)部冷卻作用。
然而中心鼓風(fēng)(即鼓風(fēng)方向從里向外)如美國專利US-A-3858386、US-A-3969462和US-A-4285646，歐洲專利EP-A-04082號(hào)和EP-A-0050483號(hào)所述，其氣流引入困難，盡管它有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但到目前還未真正采用這種方法。
如果氣流從下向上引入，則引入的空氣橫過長絲運(yùn)動(dòng)方向。只有使從拉絲板中拉出的一組長絲分成兩束平行運(yùn)動(dòng)，才能保證剛拉出的長絲不受進(jìn)氣管的干擾。然而，同美國專利US-A 4285646(第二段第6～68行)中所敘述的一樣，這種方法有很多缺點(diǎn)。使用這樣的吹風(fēng)裝置僅對拉絲中斷后再次拉絲的工藝進(jìn)行嘗試就遇到了許多難題，而斷絲，噴嘴的更換和清洗等還未考慮。而且強(qiáng)度不夠和未凝固的纖維頭容易粘附在鼓風(fēng)桶上并與其它斷裂的纖維粘在一起，因此拉絲過程甚至不能由熟練的人來控制。
為了避免上述問題，美國專利US-A-4285646，歐洲專利EP-A-0040482和EP-A-0050483敘述了從拔絲板中心的一組孔從上面輸入氣流的方法。這種方法帶來了新問題，如有關(guān)隔熱問題。拔絲孔的熔化物不能被氣流冷卻，而氣流不能被已加熱的拔絲孔組所加熱，這一問題只能通過適當(dāng)增加孔經(jīng)來解決。此外，從孔環(huán)圓拉絲孔中流出的熔流不再徑向?qū)ΨQ。
本發(fā)明的目的是，設(shè)計(jì)對熔化長絲進(jìn)行中心鼓風(fēng)，鼓風(fēng)方向從里向外的裝置，它可克服上述的缺點(diǎn)。
按照本發(fā)明，用于冷卻和調(diào)節(jié)熔融拉絲的裝置包括一個(gè)過濾筒，通過它可向外噴吹冷空氣，此筒可在與拉絲方向平行或垂直的方向上移動(dòng)，并且在其上端有一個(gè)可封閉的圓形小孔，可使向外噴出的強(qiáng)氣流通過。接在鼓風(fēng)筒下面的有一個(gè)環(huán)形噴嘴頭，具有輸入調(diào)節(jié)劑和排出多余調(diào)節(jié)劑的裝置。
本發(fā)明使用下列五個(gè)特征1.冷卻主要是空氣流從下面輸入。因此使用圓形拉絲孔且熔流徑向?qū)ΨQ是可能的。在一組拉絲孔中無隔熱問題。改造舊有設(shè)備時(shí)，可不更換卷軸(Spinning beam)。
2.鼓風(fēng)裝置不固定，而是可動(dòng)地裝配，可用旋轉(zhuǎn)變向或直線推拉移動(dòng)的方法，垂直下降并水平移出長絲運(yùn)動(dòng)區(qū)域。例如，用在拉絲中反向移動(dòng)來完成。
3.拉絲中，在輸入氣流的同時(shí)，強(qiáng)氣流從鼓風(fēng)裝置即鼓風(fēng)筒上端的環(huán)形槽噴出。在鼓風(fēng)筒被掛上/收回和上升的時(shí)候，氣流使長絲不能接觸鼓風(fēng)筒以防止長絲懸融、粘接和斷裂。鼓風(fēng)筒上升時(shí)，彈性中心銷釘被穿過蓋在鼓風(fēng)筒上端的平蓋，壓入拉絲板中心的凹槽里，并支撐在那里。銷釘克服槽蓋的彈性，并當(dāng)鼓風(fēng)筒達(dá)到它的最高位置時(shí)，用它開啟一個(gè)向環(huán)形孔輸送空氣的關(guān)閉閥門。
4.一組長絲不再分成兩束，輸入的空氣不經(jīng)過裝在鼓風(fēng)筒下端的圓形管輸送到與長絲運(yùn)動(dòng)軌跡相交的區(qū)域，而是通過可轉(zhuǎn)動(dòng)的平槽輸入，可獲得小的橫向伸展和很高的垂直伸展。槽的上表面涂有陶瓷層?；驇в刑沾沙煞莸牟牧?長棒、半殼體)，作為長絲擋板，不影響氣流對稱，沒有因長絲束的排列而引起的渦流。
5.在鼓風(fēng)筒的下端可轉(zhuǎn)動(dòng)的平槽上面對長絲涂以調(diào)節(jié)劑。含水的調(diào)節(jié)劑溶液(水通常為99%)，至少用一臺(tái)在兩個(gè)有陶瓷涂層的法蘭盤之間的環(huán)形裝置配制，法蘭盤與一組通過鼓風(fēng)區(qū)后的長絲接觸，這樣使長絲運(yùn)動(dòng)軌跡穩(wěn)定，調(diào)節(jié)后的長絲被聚集在一起并改變方向(如轉(zhuǎn)到側(cè)向氣流槽的上面)。調(diào)節(jié)后的長絲成為一組散開的纖維，而不用傳統(tǒng)方法制成纖維來收集。部分調(diào)節(jié)液可從長絲束上蒸發(fā)，這有助于長絲冷卻。用于輸入調(diào)節(jié)劑和排出多余調(diào)節(jié)劑的導(dǎo)管(在較低的法蘭盤下面組合成一個(gè)環(huán)形槽)在氣流槽里面和可轉(zhuǎn)動(dòng)的平槽內(nèi)。在已知方法中，(2)和(3)使拉絲無事故。方法(3)過去設(shè)敘述過。有和特征(5)有關(guān)的相同長絲冷卻和浸濕分布方式的調(diào)節(jié)裝置，見美國專利US-A-4038357號(hào)。然而該裝置適用于很不同的目的，即用薄液膜在同一面對稱地冷卻長絲，具有予卷曲長絲的目的。代替法蘭盤和環(huán)形孔，這樣，中心金屬成形件有較寬的接觸表面。摩擦必然出現(xiàn)在該表面，在傳統(tǒng)拉絲過程中增加長絲的張力至不能接收的程度，尤其是假如拉絲速度大致大于在實(shí)例中給出的最大拉絲速度(約900米/分)時(shí)。
然而，帶有一個(gè)圓形小孔的圓形法蘭盤僅是本發(fā)明調(diào)節(jié)裝置的最佳實(shí)施例，例如如果增大圓形小孔并被象油繩一樣的材料塞滿，或者用一個(gè)狹窄的燒結(jié)金屬環(huán)代替法蘭盤周邊接觸面。裝置的原理和操作不受影響。
現(xiàn)通過實(shí)例并參照本發(fā)明長絲冷卻裝置的側(cè)視圖來敘述本發(fā)明。如圖所示，拉絲孔10在拉絲板1中。聚合物熔液從拉絲孔10中流出，開始，在冷空氣作用下凝凝的易熔長絲6被鼓風(fēng)筒5吹開。隨后，通過由環(huán)形槽和環(huán)形管道組成的調(diào)節(jié)裝置7，在長絲導(dǎo)板9中聚集成纖維繩，被輸送到出口裝置。
拉絲孔10最好在多圈環(huán)形中布置，而不在單圈孔環(huán)中，如圖所示，以獲得最佳結(jié)構(gòu)，用薄錐形罩3遮蓋鼓風(fēng)筒5的上端，在錐形罩3的下面緊接著一個(gè)圓形孔4。鼓風(fēng)筒5與進(jìn)氣管8連接，進(jìn)氣管從水平橫向管道的形式接在鼓風(fēng)筒的下端。鼓風(fēng)筒5用支撐在拉絲板1的中心凹槽中的定心銷釘2固定在圖示位置。
鼓風(fēng)筒5包括一個(gè)多孔的，機(jī)械性能好的材料，例如燒結(jié)金屬制成的多層過濾網(wǎng)或加強(qiáng)的過濾纖維網(wǎng)。它包括大部分可更換的筒體或其它用于鼓風(fēng)長度方向上予先確定氣流軌跡的部件。
拉絲時(shí)，當(dāng)剛拉出的長絲通過長絲導(dǎo)板9并穩(wěn)定拉出時(shí)(用吸氣噴槍或拉絲裝置)，首先移動(dòng)鼓風(fēng)裝置，僅轉(zhuǎn)動(dòng)并上升。在旋轉(zhuǎn)和上升時(shí)，強(qiáng)氣流單向通過，從設(shè)在罩3下面的環(huán)形孔口4噴出，以使長絲不停留在鼓風(fēng)裝置上發(fā)生斷裂。在達(dá)到終端時(shí)，由于安裝在拉絲板1上的中心銷釘?shù)南拗?，氣流自?dòng)切斷。
在長絲通過長絲導(dǎo)板9時(shí)，長絲得到充分冷卻。長絲可立即改變運(yùn)動(dòng)方向，從橫向拉出，即可在較短的長絲運(yùn)動(dòng)軌跡范圍內(nèi)進(jìn)行加工(無下降軸)。
為使拉絲材料具有較高的聚合物含量(如PA-6)，在錐形罩和鼓風(fēng)筒上端裝有防止聚合物在鼓風(fēng)筒上冷凝的加熱裝置。
上述鼓風(fēng)裝置非常有效。從以下例子可了解到，在常規(guī)移送速度下，每一拉絲機(jī)可達(dá)到日產(chǎn)2.5噸的生產(chǎn)率，所得到的長絲和纖維質(zhì)量好。
用以下例子來說明本發(fā)明。
用圖示裝置實(shí)施上述過程。
例1
聚乙烯對酞酸酯軋碎后得到一種相對粘度為1.60(計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)為一種濃度為1.0%的溶液在20℃的m-cresol中)的溶液，在一臺(tái)90mm/248的旋轉(zhuǎn)擠壓機(jī)中熔化并在293℃的熔化溫度下以966g/min的擠出率通過一個(gè)圓形拉絲板，拉絲板上有9圈環(huán)形分布的1295個(gè)直徑為0.4mm的拉絲孔。
用位于拉絲板中心的鼓風(fēng)筒吹出溫度為30℃相對濕度為65%的空氣，以450kg/h的流量冷卻長絲。用燒結(jié)金屬制成的鼓風(fēng)筒，其內(nèi)徑為70mm，外徑為76mm，長530mm，錐形罩高30mm(空氣與熔液流量比為7.5∶1.0)。
在鼓風(fēng)區(qū)的末端，細(xì)絲通過一個(gè)直徑為180mm的調(diào)節(jié)環(huán)，同時(shí)以400ml/min速度被涂上一種0.5%的拉絲調(diào)節(jié)劑，隨后長絲在導(dǎo)向器中聚集，長絲在導(dǎo)絲盤上以1500m/min的速度被拉出，并纏繞在拉絲箱中的卷軸上。
在纖維運(yùn)動(dòng)線路上，拉出的絲束以1∶3.5的拉伸率拉伸、固定、壓卷、干燥并切成38mm長的常用纖維絲。
通過檢驗(yàn)纖維絲，得到下列結(jié)果，纖度為1.53dtex，斷裂強(qiáng)度為6.4CN/dtex，延伸率在7%時(shí)的強(qiáng)度為2.2CN/dtex，斷裂延伸率為20.4%。
在整個(gè)生產(chǎn)過程中纖維無損傷。可移動(dòng)、帶有支撐的鼓風(fēng)裝置，在其錐形罩的底面有輔助氣流，操作很便到，
例2-5操作情況與例1相同，其變量及結(jié)果如下表所示實(shí)例 2 3 4 5顆?；? PETP PETP PETP PA-6拉絲孔的數(shù)量， 2158/0.4 1661/0.4 710/0.4 710/0.3熔液的流量，g/min 1812.2 1693 1792 305空氣流量，kg/h 770 750 600 390空氣/熔液流量比值， 7.08 7.5 5.6 21.3鼓風(fēng)筒直徑，mm 90/96 90/96 90/96 70/74＊拉絲速度m/min 1750 770 1100 1000拉伸率。1∶ 3.0 4.3 4.05 2.5纖度。dtex 1.72 2.90 5.03 1.62斷裂強(qiáng)度，CN/dtes 5.8 5.4 5.7 5.7延伸率。% 24.2 31.4 20.6 53.6＊錐形罩被加熱到310℃，防止PA-6的聚合物在其上沉積。
權(quán)利要求
1.用于冷卻，穩(wěn)定和調(diào)節(jié)熔融拉絲的裝置，其特征是包括一個(gè)其噴絲孔環(huán)形布置的拉絲板，適用于向下定向排列長絲，一個(gè)冷卻劑入口，氣體冷卻介質(zhì)經(jīng)冷卻劑入口與長絲接觸，還有調(diào)節(jié)裝置，在該裝置中，冷卻劑入口是垂直過濾筒的型式，其上端封閉，可動(dòng)地安裝在橫向延長臂上(因而過濾筒可在拉絲板下面的中心轉(zhuǎn)動(dòng))，并且它還可平行于拉絲的方向移動(dòng)，橫向延長臂包括一個(gè)與過濾筒相通的導(dǎo)管，而且調(diào)節(jié)裝置包括在過濾筒下面的環(huán)形長絲接觸區(qū)，一個(gè)調(diào)節(jié)劑的入口和一個(gè)多余調(diào)節(jié)劑的出口。
2.按照權(quán)利要求
1所要求的裝置，其特征是橫向延長臂包括用于輸送冷卻劑和調(diào)節(jié)劑的導(dǎo)管和在它上面的長絲擋板。
3.按照權(quán)利要求
1或2所要求的裝置，其特征是，過濾筒包括一個(gè)在它上端的可封閉環(huán)形孔。
4.按照權(quán)利要求
3所要求的裝置，其特征是可封環(huán)形孔的小孔沿經(jīng)向或向下傾斜布置。
5.按照權(quán)利要求
1到4的任一個(gè)所要求裝置，其特征是，環(huán)形長絲接觸區(qū)包括至少一個(gè)環(huán)形孔，并且位于一個(gè)環(huán)形槽的下面。
6.按照權(quán)利要求
1至5中任一個(gè)所要求的裝置，其特征是在過濾筒上端有一個(gè)錐形罩，錐形罩包括一臺(tái)加熱裝置。
7.按照權(quán)利要求
1至6中任一個(gè)權(quán)利要求
所要求的裝置，其特征是在過濾筒的帶槽的錐形罩上有一個(gè)中心銷釘，拉絲板的下邊包括一個(gè)用于中心銷釘?shù)陌疾邸?br>8.按照權(quán)利要求
1至7中任一個(gè)權(quán)利要求
所要求的裝置，其特征是鼓風(fēng)筒包括燒結(jié)金屬的多層過濾網(wǎng)或有加強(qiáng)物的過濾纖維網(wǎng)。
9.按照權(quán)利要求
1至8中任一個(gè)權(quán)利要求
所要求的裝置，其特征是冷卻介質(zhì)是空氣。
專利摘要
該發(fā)明包括一個(gè)可調(diào)節(jié)的把冷空氣從中心引入長絲束的裝置，它的方向可在與拉絲方向平行和垂直；還有一個(gè)正好在鼓風(fēng)筒下邊的環(huán)形噴嘴頭，用作中心鼓風(fēng)裝置，用來輸入或清除調(diào)節(jié)劑。中心鼓風(fēng)裝置的上端有一個(gè)被加熱的錐形罩和一個(gè)可封閉的環(huán)形孔，強(qiáng)氣流從中向外流出，紡絲過程中它幫助加工。冷卻劑和全部介質(zhì)可在調(diào)節(jié)環(huán)下面的一個(gè)平面上的窄槽中輸入，因此，盡管橫過長絲通道，長絲束不會(huì)隔斷。
文檔編號(hào)D01D5/092GK86106442SQ86106442
公開日1987年3月18日 申請日期1986年9月18日
發(fā)明者沃納·斯蒂巴爾, 艾伯特·布盧姆 申請人:埃姆斯-英維塔公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan