用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的製作方法

2023-11-30 22:53:11

本發明涉及用於熔紡和冷卻長絲束的裝置。

背景技術：

在合成纖維束或紗線的熔紡中，許多纖細條狀長絲通過紡絲噴嘴的噴絲孔被擠出。為此，紡絲噴嘴在高壓下被供給熔融聚合物。為了形成纖維束或多根絲線，許多條形長絲集合或呈束狀會集。在會集之前，長絲通過冷風流被冷卻，從而長絲的熔體流狀態在離開噴絲孔之後被轉化為固化狀態。所有長絲均勻冷卻對長絲束或紗線質量很有意義。因此，尤其針對短纖維製造知道了將許多剛擠出的長絲送入環形的冷卻甬道，外冷風流在冷卻甬道中作用於長絲束。這樣的裝置例如由DE102010024761A1公開了。

該已知裝置具有紡絲噴嘴，其包括環形布置的多個噴絲孔用於產生許多長絲。在紡絲噴嘴下方形成在徑向上在透風的內吹風壁和透風的外吹風壁之間延伸的環形的冷卻甬道。內吹風壁與內吹風室合作，而外吹風壁與外吹風室合作，它們可與一個或多個冷風源相連。就此而言，在冷卻甬道內產生在徑向上從外向內流動的冷風流和在徑向上從內向外流動的冷風流並對準長絲。流入冷卻甬道的冷風此時遇到由長絲束形成的流動阻力，該流動阻力根據距紡絲噴嘴的距離而變。因此，已知長絲簾在冷卻後會聚成纖維束，因此紡絲噴嘴的所有長絲被供給會聚點。由此，長絲的相互間距隨著距紡絲噴嘴的距離增大而縮小，這導致流動阻力增大。另外，長絲移動速度隨著距紡絲噴嘴的距離增大而過度地增大，結果，產生較強的空氣摩擦。與距紡絲噴嘴的距離的關聯性導致了在冷卻甬道長度上的相同冷卻強度下冷風流在冷卻甬道的上側區域比在下側區域更容易穿過長絲簾。因此，在冷卻甬道下側區域，冷風在強度不夠高的情況下直接被外側長絲帶走，因而沒有顯著的冷風流穿達內部。但是，冷卻甬道內的過高冷風輸送強度在冷卻甬道上側區域導致了因空氣流碰撞而形成紊流，這不利地影響到長絲條的冷卻均勻性。

在該已知裝置中，人們試圖如此解決該問題，即，將其中一個室連接至一個負壓源，因而進行一側輸送冷風至冷卻甬道。但仍存在著在冷卻甬道的上、下區域之間的穿過長絲束的不同流動阻力和輸送冷風隨之不均勻作用。

技術實現要素：

因此，本發明的任務是提供一種根據前言的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置，在此可以通過具有基本分層流動的冷風流實現強冷。

本發明的另一個目的在於改進根據前言的裝置，使得即便冷卻路程較長，也可以均勻冷卻長絲束的所有長絲。

根據本發明如此完成該任務，在紡絲噴嘴下方的冷卻甬道的進口處形成通至吸氣室的外吸氣孔，其中該吸氣室可與負壓源相連。

本發明有以下特殊優點，在冷卻甬道內作用的冷風可附加通過吸氣流被影響。因此，一部分冷風流可在冷卻甬道上側區域通過吸氣流被接收且被排出。因而，在冷卻甬道內出現的冷風流可被如此調節，使得基本上不出現流動紊亂。本發明的另一個重要優點也在於，尤其在長絲進入時可先通過不太強的長絲冷風流產生溫和冷卻。可由此避免長絲急冷，從而可以在長絲中出現聚合物均勻強化。因此，可以在加工過程末尾製造出具有改善性能的纖維。

為了長絲束可在整個環形擠出區均勻冷卻，優選設計下述的本發明改進方案，其中，外吸氣孔與冷卻甬道同心地環繞形成在吸氣室上。為此，可以在冷卻甬道的整個橫截面範圍實現均勻空氣流動。

但或者也存在以下可能，即，多個外吸氣孔與冷卻甬道同心地分布形成在吸氣室周邊。

因為在通過紡絲噴嘴擠出長絲時取決於聚合物地在紡絲噴嘴下方或多或少產生作為廢氣的揮發成分，因此本發明裝置的下述改進方案是很有利的，其中，吸氣室被分為上吸氣室和下吸氣室並且所述上吸氣室和下吸氣室可單獨與一個或多個負壓源相連。因此，可以產生在紗線移動方向上兩個相互作用的吸氣區。上吸氣區用於可直接在紡絲噴嘴下方將在擠出時出現的廢氣排走而不與長絲一起進入相鄰的冷卻甬道。下吸氣區擔負起在冷卻甬道內的冷風的控制調節作用。

此外，為了儘量避免吸氣區互相影響而規定，該吸氣孔具有篩筒，其包括帶有不 同開孔的多個周面區。在此，每個吸氣室最好對應於該篩筒的其中一個所述周面區。因此，吸氣流的強度和取向都可以通過該吸氣孔內的篩筒被影響。

流入冷卻甬道的冷風優選由同一個冷風源產生，該冷風源根據本發明的一個有利改進方案與所述內風室和外風室相連。因此，在冷卻甬道內作用的冷風流可以通過所述冷風源並通過吸氣流的負壓源被調整。

但或者也存在以下可能，所述內風室和外風室都配屬有單獨的冷風源以產生冷風流。

為了將由環形紡絲噴嘴產生的所有長絲均勻匯集至一個會聚點，下述的本發明改進方案是很有利的，在此，該內壁與風室一起形成吹風套管，其封閉端朝向冷卻甬道的出口且其對置端具有穿過紡絲噴嘴的冷風接管。因此，有利地避免了長絲簾分散且冷風從上方經過紡絲箱被供給吹風套管。

為了可以在常見的維修周期內實現紡絲噴嘴底面的清理而還規定，吹風套管被構造成可以在紡絲噴嘴下方的下工作位置和紡絲噴嘴上方的上維修位置之間升降調節。另外，可以如此避免吹風套管在加工過程啟動時被汙染，即吹風套管只在初紡後被移入工作位置。另外，長絲被流出的冷風向下送入冷卻甬道，這甚至使初紡變得容易。

為了在紡絲噴嘴下方的會聚點內形成纖維束，用製備流體潤溼長絲束。為此，下述的本發明改進方案是很有利的，在此，在冷卻甬道下方設有具有潤溼環的潤溼機構，該潤溼環形成引導長絲束的通孔。在此，由吹風套管產生的冷風起到支持作用，因而每根長絲被壓迫到潤溼環的內周面上並保持均勻潤溼。因此，例如可以按照不同的長度形成冷卻甬道的透風壁，結果，例如在冷卻甬道末端只產生沿徑向從內向外作用的冷風。

有利地在外風室和紡絲噴嘴之間設置通至環境的自由連通縫。因此，保證了在紡絲噴嘴下方的區域內存在恆定壓力狀況，其中該靜壓對應於環境壓力。因此，尤其隨著時間推移也獲得很高的紡絲過程一致性。

為了支持在紡絲噴嘴下方的抽吸，吹風套管的內壁相比於對應於外風室的外壁更進一步延伸向紡絲噴嘴。通過非對稱布置所述內壁和外壁而形成預冷區，可藉此尤其小心翼翼地冷卻長絲。

藉助用於多個長絲束的共同吸氣室，在考慮到具有多個紡絲噴嘴的多個紡絲工位的情況下可以總體儘量降低設備成本。代替多個負壓源，只需要唯一的負壓源。這尤 其在所謂的密集分布情況下，即在若干紡絲噴嘴相互間隔近的情況下是有意義的。

附圖說明

以下將結合幾個實施例參照附圖來詳述根據本發明的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的其它優點，其中：

圖1示意性示出根據本發明的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的第一實施例的縱剖視圖，

圖2示意性示出根據本發明的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的另一個實施例的縱剖視圖，

圖3示意性示出根據本發明的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的第三實施例的縱剖視圖，

圖4示意性示出根據本發明的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的第四實施例的縱剖視圖，以及

圖5示出根據本發明的用於熔紡和冷卻多個長絲束的裝置的另一個實施例的橫剖視圖。

具體實施方式

在圖1中以縱剖視圖示意性示出根據本發明的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的第一實施例。在此情況下，只示意性示出對本發明重要的發明部件。

該實施例具有紡絲噴嘴1，該紡絲噴嘴在其底側包括噴嘴板2，噴嘴板具有呈環形布置的多個噴絲孔3。紡絲噴嘴1與紡絲泵4相連，該紡絲泵通過熔體供應機構5與在此未示出的熔體源相連。

紡絲噴嘴1及紡絲泵4通常設置在被加熱的紡絲箱中。在這裡，紡絲噴嘴1被保持在紡絲箱底面上。

在紡絲噴嘴1下方，與紡絲噴嘴1同軸地如此形成環形的冷卻甬道6，即通過噴嘴板2的噴絲孔3被擠出的長絲束能非接觸地穿過冷卻甬道6。

在此實施例中，冷卻甬道6在徑向上在筒形內壁8和筒形外壁9之間延伸。內壁8具有透風地構成且以殼罩形式包圍內風室7。外壁9設置在外風室10內。外壁9可延伸經過具有多個紡絲噴嘴的多個紡絲工位，這尤其在若干紡絲噴嘴1相互間隔小 時是有意義的。

內風室7和外風室10通過兩個單獨的風道11.1、11.2與一個冷風源12相連。在這裡，送風至外風室10通過分配室26來進行，該分配室在冷卻甬道6的出口25下方形成且通過孔板與外風室10相連。或者也可以想到這兩個風道11.1、11.2分別與一個獨立的冷風源相連。

內風室7在冷卻甬道6的出口25處通過冷風接管28與風道11.2相連。在冷卻甬道6的對置的進口24處，內風室7是封閉的。

在冷卻甬道6的進口24和紡絲噴嘴1的底面之間形成通入吸氣室15的外吸氣孔14。吸氣室15通過吸氣道16與負壓源17相連。

吸氣孔14最好被設計成與冷卻甬道6同軸且布置在外壁9平面內。在此實施例中，吸氣孔14徑向環繞構成，其中，吸氣室15最好呈環形構成且與冷卻甬道6同軸布置。

如圖1所示的本發明裝置實施例如圖所示處於工作位置。在此，通過紡絲泵4連續給紡絲噴嘴1供應加壓聚合物熔體流。熔體隨後在紡絲噴嘴1的底側通過噴嘴板2的噴絲孔被擠出形成纖細的長絲條。這些長絲條形成一個長絲束13，其分散在環形橫截面範圍內。長絲束13通過在此未示出的抽出機構從紡絲噴嘴1被抽出並在在此也未示出的會聚點被會聚成纖維束。此時，長絲束13經過環形的冷卻甬道6。在此，通過內風室7和透風的內壁8，第一冷風流沿徑向從內向外被引入冷卻甬道6。沿徑向從外向內流動的第二冷風流通過外風室10和外壁9被引入冷卻甬道6。

此外，在冷卻甬道6的進口24處，一部分變熱的冷風與紗線移動方向相反地通過吸氣孔14和吸氣室15被吸走。通過吸氣孔14離開的吸氣流由負壓源17確定。最好如此選擇吸氣室15內的負壓，即，只有少量冷風在冷卻甬道6的上側區域與紗線移動方向相反地流走。

流入冷卻甬道6內的冷風被長絲束13的運動帶動且在冷卻甬道6的出口25處離開。

給風室7和10輸送冷風通過冷風源12來控制，冷風源例如可通過風扇構成。為了在冷卻甬道6內強力輸送冷風情況下尤其在長絲間距較大區域不獲得在外冷風流和內冷風流之間的太強對流，一部分變熱的冷風由吸氣室15接收並被排出。因此，可以在冷卻甬道6的整個長度範圍實現基本無紊流的分層冷風流。沿徑向從兩側流至 長絲束的冷風具有強冷特殊優點，因此可以在許多長絲情況下實現本身相對短的冷卻路程。

圖2以縱剖視圖示意性示出根據本發明的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的另一個實施例。在此情況下，也只示出了對本發明重要的部件，在此，具有相同功能的部件由相同的附圖標記表示。

在如圖2所示的實施例中，紡絲噴嘴1呈環形構成且包圍安裝口18。紡絲噴嘴1具有包括多個噴絲孔3的環形噴嘴板2。紡絲噴嘴1與紡絲泵4相連，紡絲泵通過熔體供應源5被供應熔體。

紡絲噴嘴1和紡絲泵4通常設置在紡絲箱中，該紡絲箱在底面並排固定有多個紡絲噴嘴。

在紡絲噴嘴1下方基本與紡絲噴嘴1同軸地形成環形的冷卻甬道6。冷卻甬道6在徑向上在內壁8和外壁9之間延伸。在此實施例中，內壁8由吹風套管19的殼套構成。內壁8包圍形成在吹風套管19內的內風室7。吹風套管19以封閉端一直延伸到冷卻甬道6的出口25。在對置端，吹風套管19有冷風接管28，冷風接管穿過紡絲噴嘴1的安裝口18並通過柔性風道30與冷風源相連。吹風套管19被設計成可升降調節且如圖2所示處於工作位置。當中斷處理過程以維修紡絲噴嘴1或更換紡絲噴嘴1時，吹風套管19可進入紡絲噴嘴1上方的上維修位置。圖2用虛線示出吹風套管19的上維修位置。

外壁9透風地形成且界定外風室10。外風室10通過風道11.1與冷風源12相連。在此實施例中，外風室10具有一體式結構。在此，根據紡絲位置的設計，所述風室10可以可選地如此構成，即，多個紡絲工位的多個筒形外壁9同時被供應冷風。

吹風套管19通過冷風接管28和風道30與一個單獨的在此未詳細示出的冷風源相連。就此而言在冷卻甬道6中通過吹風套管19產生沿徑向從內向外流動的冷風流且通過外風室10的外壁9產生沿徑向從外向內流動的冷風流。

在外風室10和紡絲噴嘴1的底面之間的區域內設有兩個單獨的吸氣室15.1、15.2，它們通過吸氣孔與在冷卻甬道6和紡絲噴嘴1之間形成的紡絲室29相連。紡絲室29在徑向上由篩筒20界定，在這裡，篩筒20設置在吸氣孔14中且具有包括不同開孔的多個周面區21.1、21.2。因此，周面區21.1對應於吸氣室15.1，而周面區21.2對應於吸氣室15.2。吸氣室15.1、15.2通過分開的抽吸通道16.1、16.2與兩個單 獨的負壓源17.1、17.2相連。因此，可以在吸氣室15.1、15.2內調節出不同的負壓。

為了能在冷卻後將長絲束會集成纖維束，在所示實施例中在冷卻甬道6下方設有潤溼機構22。潤溼機構22在此實施例中由環繞的潤溼環23構成，該潤滑環具有通孔33。潤溼環23被連接在流體泵32上，在此，在內側環繞的潤溼面31攜帶有潤溼長絲的流體。

如圖2所示的實施例如圖所示處於工作位置。紡絲噴嘴1在此情況下通過紡絲泵4被供應聚合物熔體流，其通過噴絲孔3被擠出形成許多長絲條。

長絲條以長絲束13形式被引導經過冷卻甬道6以便冷卻。此時，首先在紡絲室29區域通過上吸氣室15.1產生吸氣流，吸氣流基本接收在長絲擠出時自紡絲室29出現的廢氣且經過吸氣室15.1和吸氣道16.1被排走。隨著繼續前行，長絲束進入冷卻甬道6，在此，經內壁8和外壁9流入的冷風流衝擊長絲束。一部分變熱的冷風此時在進口24處被下吸氣室15.2收走並被排出。

在如圖2所示的實施例中，內壁8和外壁9的軸向延伸尺寸表現為不同長短。因此，由吹風套管19構成的內壁8在冷卻甬道6的進口24處突出並且與在篩筒20上的周面區21.2和吸氣室15.2一起形成預冷區，在預冷區中只有沿徑向從內向外的冷風流作用於長絲束。為此，可以實現小心翼翼的長絲條預冷。

在冷卻甬道6的下面，長絲束被引導經過潤溼環23，其中由吹風套管19產生的沿徑向從內向外的冷風流支持長絲簾地流向潤溼環23的潤溼面31。就此而言，獲得所有長絲的強烈潤溼。為此存在以下可能，吹風套管19的封閉端在出口25處超過冷卻甬道6長度突出。

圖3以縱剖視圖示意性示出根據本發明的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的第三實施例。在以下描述中僅介紹相對於先前附圖的改動。具有相同功能的部件帶有相同的附圖標記。不同於先前的附圖，圖3中的吸氣室具有通向環境的自由連通縫34。自由連通縫34關於紡絲噴嘴1位於負壓源17的對置側。通至環境的自由連通縫34的開口橫截面平行於由負壓源17產生的空氣流的抽吸方向。自由連通縫34延伸經過長絲束13周面的有限角度範圍。可藉助自由連通縫34保證在紡絲室內存在對應於環境壓力的靜壓。或者，自由連通縫34也可設置在紡絲噴嘴1和吸氣室15之間或者在吸氣室15和外風室10之間。如在圖2所示的實施例中那樣，內壁8和外壁9的軸向延伸尺寸在此也表現為不同長短，因而形成預冷區。在圖3中，另一抽吸機構36附 加設置在外風室10下方。抽吸機構36就基本結構而言對應於包含吸氣室15、吸氣道16和負壓源的上抽吸機構，因而在此不詳細介紹下抽吸機構36的結構。下抽吸機構體現在影響長絲束13冷卻時的另一個自由度，由此擴大了產品窗。產品窗是指能在設備上以令人滿意的質量製造的長絲的性能範圍。

圖4以縱剖視圖示出根據本發明的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的另一個第四實施方式。只示出了與在此所示方案相關的部件，其帶有與在先前附圖中一樣的附圖標記。關於已知部件的功能，參見對之前附圖的說明。在此，自由連通縫34設置在吸氣室15和外風室10之間。因此，得到環繞長絲束13的自由連通縫34的環形橫截面。外風室10為了形成連通縫34而與吸氣室15間隔設置並且還在朝向吸氣室的區域內具有斜邊35。通過所述環形橫截面，空氣可尤其均勻地流入紡絲室29，從而長絲束13在整個範圍內遇到相同的條件。

圖5示意性示出根據本發明的用於熔紡和冷卻多個長絲束的裝置的另一個實施例的橫截面。在此，該橫截面穿過吸氣室15，該吸氣室在此實施方式中不同於先前實施方式地被設計用於抽吸多個長絲束13。在設備工作中，長絲束13的若干長絲在此垂直於紙面的視圖中環繞吹風套管19的內壁8。一個篩筒20環繞每個長絲束13位於吸氣室內，藉助篩筒，所述流在長絲束13內被均勻化。經過篩筒20的所述流通過藉助吸氣道16與吸氣室15相連的負壓源17來產生。吸氣室15具有通至環境的自由連通縫34，由此保證吸氣室15內的壓力恆定。

根據本發明的用於熔紡和冷卻長絲束的裝置的如圖1至圖5所示的實施例尤其適於極其均勻一致地生產大量長絲。就此而言，該裝置最好被用於短纖維製造。通過本發明的裝置，就纖度一致性、強度和伸長而言的長絲性能可被改善。因此，在長絲條內有很多長絲的情況下獲得高的均勻一致性，這在考慮到有許多紡絲工位時總體得到較高的生產率和改善的加工性能。

但顯然，本發明的裝置也可被用在製造用於紡織應用或工程應用的部分牽伸絲線或全牽伸絲線的機器中，或者被用在用於製造氈毯行業的捲曲絲線的機器中。