用于聚合物纖維擠出的冷卻管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在聚合物纖維或聚合物絲擠出中使用的冷卻管領(lǐng)域，并涉及一種制造這樣的冷卻管的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在聚合物纖維擠出中使用冷卻管是已知的，例如在用于制造POY (局部定向的紗線)或FDY(完全拉制的紗線)聚酯多絲紗線的擠出工藝中。在擠出后，纖維或絲通過冷卻區(qū)域，該冷卻區(qū)域包括一個或多個冷卻管?？諝獗灰龑ㄟ^冷卻管的壁(從內(nèi)向外或從外向內(nèi))，該空氣冷卻并(有時也)拉拔所述纖維或絲。
[0003]存在并已經(jīng)公開了不同類型的冷卻管。
[0004]GB1382499提出了由多孔材料(例如陶瓷或燒結(jié)的金屬粉末)制造的冷卻管。用燒結(jié)的青銅粉末作為用于冷卻管的具體實例。
[0005]EP1491663列舉了由多層纖維素、多層線網(wǎng)、燒結(jié)的金屬粉末或陶瓷以及多層穿孔板制造的冷卻管。
[0006]CN2861195介紹了一種冷卻管，該冷卻管包括由穿孔金屬管構(gòu)成的外層和由斜紋編織金屬線網(wǎng)構(gòu)成的內(nèi)層。
[0007]CN2528783Y介紹了一種冷卻管，該冷卻管包括孔隙度為12_15 %的穿孔不銹鋼板的內(nèi)層、孔隙度為25-35%的多層紡織不銹鋼線網(wǎng)以及孔隙度為22-30%的穿孔不銹鋼板的外層。
[0008]市場上可獲得的冷卻管的一個實例由浸漬有酚醛樹脂的螺旋纏繞的纖維素紙或無紡帶來制造，該酚醛樹脂熱固化以便形成紙張冷卻管。通過在螺旋纏繞帶的層之間形成的無數(shù)細小間隙而產(chǎn)生空氣的分配。大量的分配孔直線地從冷卻管的外周延伸至內(nèi)部芯。
[0009]冷卻管必須能夠使得空氣均勻地分配在它們的整個表面上?，F(xiàn)有技術(shù)的冷卻管的問題是該冷卻管在空氣分配的均勻性方面并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的主要目的是提供一種改進的冷卻管。其特定目的是提供一種冷卻管，該冷卻管提供了在它的整個流出表面上的、改進的優(yōu)良的流量分配均勻性。
[0011]本發(fā)明的一個方面是一種用于在纖維擠出中對聚合物纖維進行冷卻的冷卻管。這樣的聚合物纖維能夠是絲或人造纖維。冷卻管包括柱形壁，當冷卻管在使用時，冷卻空氣流過該柱形壁。柱形壁能夠有圓形截面或者另外的截面形狀，例如橢圓形。柱形壁包括成無紡纖維結(jié)構(gòu)的金屬纖維。金屬纖維通過冶金粘接而在接觸點處相互粘接，從而形成三維粘接的纖維結(jié)構(gòu)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的冷卻管具有的優(yōu)點是，它們有在冷卻管的整個流出表面上的、優(yōu)良的冷卻流量均勻性，并與低壓力降組合。能夠制造比現(xiàn)有技術(shù)的冷卻管更短的冷卻管。具有金屬線網(wǎng)和/或穿孔金屬板的冷卻管具有更少的孔，且孔的尺寸更大。這樣的冷卻管還有在金屬線網(wǎng)和/或穿孔金屬板的連接邊緣處的明顯不連續(xù)性；這兩方面導致不均勻的冷卻流量(與本發(fā)明的冷卻管相比)。
[0013]另一優(yōu)點是，能夠?qū)Ρ景l(fā)明的冷卻管進行清潔，同時在清潔后保持優(yōu)良的冷卻流量分配均勻性。具有金屬線網(wǎng)和/或穿孔金屬板的冷卻管也能夠清潔，不過，在清潔后，冷卻流量甚至比清潔前更不均勻。這是由于在現(xiàn)有技術(shù)的冷卻管中的多個孔的不同尺寸(與本發(fā)明的冷卻管相比)。本發(fā)明的冷卻管有大量的小孔，因此，在清潔后殘留的臟顆粒對流量分配的影響更小，因為冷卻空氣流能夠更容易找到在有殘留臟顆粒的孔周圍的通路。
[0014]本發(fā)明的冷卻管的另一優(yōu)點是它們不可燃。由浸漬有酚醛樹脂(該酚醛樹脂熱固化)的螺旋纏繞的纖維素紙或無紡帶制造的冷卻管是可燃的。
[0015]對于本發(fā)明，冶金粘接技術(shù)是優(yōu)選的，其中，不添加附加的粘接材料或粘接劑，而是只利用金屬纖維來產(chǎn)生粘接。這種冶金粘接的實例是燒結(jié)粘接(其中，通過在燒結(jié)處理中在接觸的纖維之間的擴散來產(chǎn)生粘接)或者焊接粘接(其中，接觸的纖維通過局部熔化和重新固化而粘接)。合適的焊接技術(shù)的實例是電容放電焊接(CDW)。
[0016]優(yōu)選是，金屬纖維具有在2和40微米之間的等效纖維直徑，更優(yōu)選是，金屬纖維具有在12和40微米之間的等效纖維直徑，甚至更優(yōu)選是，金屬纖維具有在18和25微米之間的等效纖維直徑。在冷卻空氣的分配方面，這樣的冷卻管具有甚至更好的冷卻效果。
[0017]纖維的等效直徑的意思是指具有與纖維的截面相同面積的圓的直徑。
[0018]在優(yōu)選實施例中，大部分的金屬纖維至少局部環(huán)繞冷卻管的軸線，優(yōu)選是至少百分之50，更優(yōu)選是至少百分之85的纖維至少局部環(huán)繞該軸線。
[0019]金屬纖維至少局部環(huán)繞冷卻管的軸線的意思是指它局部環(huán)繞所述軸線而通過。通過產(chǎn)生與截面軸線垂直的截面并觀察所述纖維在與冷卻管軸線垂直的平面上的投影線而看出并測量上述情況。當纖維在與截面軸線垂直的平面上的投影線朝著上述軸線成凹形時、當投影線是360°環(huán)繞上述軸線時和/或當投影線比纖維長度的一半更長(在人造纖維的情況下)時，金屬纖維至少局部環(huán)繞該軸線。
[0020]優(yōu)選是不銹鋼纖維。甚至更優(yōu)選是根據(jù)AISI 304或AISI 316的不銹鋼纖維。
[0021]金屬纖維例如能夠有圓形或多邊形截面，例如矩形或六邊形截面。
[0022]金屬纖維例如能夠通過單端拉制、通過捆束拉制(例如見US-A-2050298、US-A-3277564和US-A-3394213中)(特別用于生產(chǎn)不銹鋼纖維)、通過刮削(例如見US-A-4930199中)、通過機械加工或者通過由熔融物擠出來生產(chǎn)。纖維的六邊形截面是優(yōu)選的。具有六邊形截面的金屬纖維(特別是不銹鋼纖維)能夠通過捆束拉制生產(chǎn)技術(shù)來獲得。
[0023]在優(yōu)選實施例中，金屬纖維是盤繞冷卻管的中心軸線的纖維結(jié)構(gòu)的一部分。
[0024]該纖維結(jié)構(gòu)能夠是人造纖維結(jié)構(gòu)。
[0025]該纖維結(jié)構(gòu)也能夠是無紡纖維網(wǎng)，包括人造纖維或絲(實際上無限長度的纖維)。當該纖維結(jié)構(gòu)是無紡纖維網(wǎng)時，優(yōu)選是它在冷卻管中有該冷卻管的寬度。盤繞的層數(shù)例如能夠是10至100，優(yōu)選是20至45，更優(yōu)選是20至40。
[0026]該纖維結(jié)構(gòu)也能夠包括至少一個纖維束，優(yōu)選是有環(huán)形金屬纖維，或者有平均長度在4和30cm之間的金屬纖維，且優(yōu)選是有卷曲的金屬纖維。
[0027]優(yōu)選是，該纖維束是金屬纖維的組合，這些金屬纖維都基本定向成沿纖維束的長度方向。實例是卷曲的金屬絲(實際上無限長度的纖維)的束。優(yōu)選是進行盤繞，從而在冷卻管的壁厚上建立多個層，例如10至100層，優(yōu)選是20至45層，更優(yōu)選是20至40層。
[0028]這樣的盤繞有助于提高冷卻空氣在冷卻管的流出表面上分配的均勻性。
[0029]當對于本發(fā)明的不同實施例使用人造纖維時，優(yōu)選的人造纖維具有從0.6cm至6cm范圍內(nèi)的平均長度。
[0030]為了獲得具有優(yōu)良的冷卻空氣分配的冷卻管，本發(fā)明的冷卻管的優(yōu)選孔隙度范圍是在60%至95%的范圍內(nèi)，更優(yōu)選是85至95%。
[0031]在甚至更優(yōu)選的實施例中，冷卻管的柱形壁在它的整個壁厚上由成無紡纖維結(jié)構(gòu)的金屬纖維來構(gòu)成。這樣的冷卻管表現(xiàn)為在冷卻空氣分配的均勻性方面提供了最佳效果。
[0032]冷卻管的優(yōu)選壁厚范圍是5至25mm，更優(yōu)選是5至10mm。
[0033]本發(fā)明的第二方面是一種制造如本發(fā)明第一方面的冷卻管的方法。該方法包括以下步驟:
[0034]提供細長金屬纖維結(jié)構(gòu)；
[0035]環(huán)繞芯(例如環(huán)繞卷軸)來盤繞所述細長金屬纖維結(jié)構(gòu)，以便獲得柱形形狀的盤繞的細長金屬纖維結(jié)構(gòu)。優(yōu)選是進行盤繞，從而在冷卻管的壁厚上建立多個層。
[0036]對這樣獲得的柱形形狀進行冶金粘接，以便在金屬纖維之間的接觸點處產(chǎn)生冶金粘接(例如通過燒結(jié)的燒結(jié)粘接；或者通過焊接的焊接粘接，例如通過電容器放電焊接)；以及
[0037]取出所述芯。
[0038]該方法是制造具有良好的冷卻流量均勻性的冷卻管的一種經(jīng)濟方法。這種盤繞有助于提高冷卻空氣在冷卻管的流出表面上分配的均勻性。
[0039]在所述方法的特定實施例中，該方法包括以下步驟:
[0040]提供網(wǎng)，該網(wǎng)具有至少一個網(wǎng)前