用於冷卻合成長絲的冷卻裝置的製作方法
2024-01-21 18:47:15
專利名稱：用於冷卻合成長絲的冷卻裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於冷卻合成長絲、尤其是用於復絲紡絲的冷卻裝置，這種裝置包括一帶有至少一個冷卻介質入口和至少一個冷卻介質出口的殼體、一用於待冷卻長絲的入口以及一用於已冷卻長絲的出口，在長絲入口和出口之間設置有至少一根供長絲通過的冷卻軸，該冷卻軸具有供冷卻介質通過的開口。
這種冷卻裝置在現有技術中是眾所周知的。可用三種不同的基本方法來生產纖維或長絲，它們是熔體紡絲、幹法紡絲和溼法紡絲，但這些基本方法還有許多變型和組合。這裡須順便提一下，在本說明書中，術語「紡絲」是作廣義理解的，即指長絲的生產，而並不局限於由短纖維來生產長絲。
在熔體紡絲過程中，將一聚合物加熱至其熔點以上的溫度，並通過一噴絲頭擠出熔融的聚合物。噴絲頭是具有大量毛細管的模具，其直徑和形狀可以有所不同。從毛細管排出的熔融聚合物射流通過一冷卻區域，聚合物射流在該區域中固化，從而形成連續的長絲。在幹法紡絲過程中，將聚合物溶解於一合適的溶劑中，並將得到的溶液在壓力下通過一噴絲頭擠出。聚合物溶液的射流送入一加熱區域，在該區域中，溶劑從聚合物蒸發掉，長絲固化。在溼法紡絲過程中，同樣將聚合物溶劑於一合適的溶劑中，並將得到的溶液通過一噴絲頭擠出，該噴絲頭浸沒於一所謂的凝固槽中。在該凝固浴中，聚合物以長絲形式產生沉澱或化學再生。這樣所得到的長絲通常必須進行進一步處理，諸如熱或冷拉伸、扭絞以及織構，以獲得具有預期最終用途所需特性的(復)絲。
在單絲或復絲的熔體紡絲場合，擠出工序後的冷卻相當重要，這是因為冷卻的均勻性可直接影響長絲的物理參數，諸如長絲的粗細均勻度或可染性。通常認為，這些特性在長絲縱向方向上的差異以及在不同長絲之間的差異是由冷卻介質(通常是冷卻空氣)的非層狀流動或紊流所造成的。在冷卻區域中，必須在長絲能夠彼此接觸或與生產裝置的構件(諸如導絲器)相接觸之前將熔融長絲冷卻到熔點以下。
為了使擠出的熔融長絲受到儘可能均勻的冷卻空氣處理，己設計出了各種昂貴的冷卻系統和方法，它們要求複雜的空氣分配、控制和均質化裝置，以引導紊亂的冷卻空氣並將其以層狀形式輸送。
在一種公知的系統中，利用一冷卻軸，至少其一部分具有供冷卻介質通過的開口。這種冷卻軸(可直接)設置在紡絲裝置的一或多個噴絲頭下面，並可選擇地與強制供給和/或排出的冷卻空氣一起工作。DE-A-4220915、DE-A-4223198和WO-A-93/19229中描述了這種系統的幾個例子。
在這些出版物所公開的(復)絲冷卻系統中，採用一通常由篩布或穿有孔和縫的管子構成的冷卻軸。更具體地說，作為這種冷卻軸的例子，WO-A-93/19229提到一種金屬篩網，在其整個表面上靠近地設置有相對較大的孔，並提到一種在其整個表面上具有通孔的穿孔軸。這些孔的直徑為1-5毫米，最大通過度為50％。在該文獻的實例1中，採用一種網眼密度為600/釐米2的篩網筒。在DE-A-4220915的冷卻系統中，採用一種由篩布構成的冷卻軸或軸壁上穿有小孔或小縫的冷卻軸。DE-A-4223198的設計方式與DE-A-4220915所描述的相同。冷卻軸的橫截面形狀與噴絲頭的配置形式相適應。在復絲紡絲的場合，每根長絲束最好由一冷卻軸圍繞。
如果冷卻軸是由篩網材料製成的話，該篩網材料必須在不同的位置得到支承，端部必須彼此相連(例如通過焊縫)。這種對支承措施和接點的需求意味著在冷卻軸中會形成「死」區，這種死區中的實際上靜止的冷卻空氣的局部加熱會干擾冷卻空氣的所需的穩定(層狀)流動，這是因為熱量從熱的長絲傳遞至冷卻空氣。因此，長絲無法得到均勻的冷卻處理，這會引起產品物理特性的差異。對於具有大通孔的冷卻軸，所需的層狀流動剖面受到破壞的危險也依然存在，這部分地是因為長絲的運動速度會對冷卻空氣產生吸引作用。
本發明的目的在於至少部分地消除上述缺點，更具體地說是在於提供一種可進一步降低產生死區危險的冷卻軸。
在本發明的上述類型的冷卻裝置中，冷卻軸包括一電成形的無縫支承件，它具有由圍堤分隔的通孔。按照本發明，該冷卻軸通過電成形法以無縫的形式生產。在工作中，這種冷卻軸不易於形成死區，因此可以更均勻地進行冷卻處理，進而在長絲中可以獲得更均勻的特性分布。而且，這種電成形冷卻軸具有足夠的強度並且抗彎，因而不需要進一步支承措施。
為了對冷卻軸進行電成形，採用一種模具，其中設置一個界定絕緣島的導電體系統。這些導電體限定需要成形的圍堤，絕緣島限定需要成形的通孔。在一電解槽中，在導電體上電鍍所需厚度的金屬，之後將所得到的產品從模具中取出。另一方面，先可以以相同的方式在模具上沉積一冷卻軸的基本構架，在將其取出後允許它進一步長大。通常，採用橫截面為圓形的模具，因而電成形的冷卻軸的橫截面也為圓形。但是，也可以採用其它的形狀，諸如橢圓形或矩形。單位表面積上的開口數量可以根據所需的應用場合來選擇，聚合物的類型也是較為重要的。冷卻軸的長度要儘可能地短，因而可以使本發明的冷卻裝置所構成的總的紡絲裝置保持相對較為緊湊。業已發現，對於許多應用場合，長度大小為20毫米到50毫米、網眼數量為50到100(具體說，對10或16％的通過度分別為60或70)的冷卻軸實際上可發揮較佳的效用。這種電成形的冷卻軸的通常尺寸為100微米，但也可以使用較薄和較厚的冷卻軸。冷卻軸的橫截面的形狀和尺寸與噴絲頭的形狀和尺寸相適應。
最好，電成形的無縫支承件由鎳製成，因而可獲得較長使用壽命的冷卻軸。
在本發明的冷卻軸的一優選實施例中，由圍堤所分隔的通孔按規則圖案布置。根據具體的應用場合，電成形的無縫支承件可包括一第一區域和一第二區域，在第一區域中有由圍堤分隔的通孔，在第二區域中沒有通孔，並且第二區域與第一區域相鄰，這在現有技術中本來就已公知。
在另一實施例中，電成形的無縫支承件內可移動地設置有一連續的套筒。該沒有開口的套筒用來封住電成形支承件上的某些通孔，使得可以通過套筒在電成形無縫支承件中的移動來調節冷卻空氣的量以及冷卻空氣進入的位置。
本發明還涉及一種電成形的無縫支承件，它具有由圍堤分隔的通孔，該支承件適合用於本發明的冷卻裝置中。
本發明還涉及一種用於生產合成長絲的裝置，其中採用本發明的冷卻裝置，如權利要求7及其從屬權利要求中所限定的。按照本發明的一優選實施例，所使用的擠出裝置的擠出頭連接於冷卻裝置的入口，更好的是，排出單絲而結合成長絲束的每個噴絲頭連接於冷卻裝置的一冷卻軸。按照本發明的用於生產合成長絲的裝置的另一優選實施例中，所使用的冷卻裝置具有兩個冷卻介質出口，一個設置在冷卻軸的入口端附近，另一個設置在其出口端附近。以這種方式，一部分冷卻空氣與長絲的路線同向地輸送，一部分冷卻空氣與長絲的路線反向地輸送。氣流的這種引導方式可提高冷卻處理的均勻性。
下面參照附圖來說明本發明，附圖中
圖1示意性地表示熔體紡絲；以及圖2示意性地表示本發明的冷卻裝置的一個實施例。
圖1是用諸如PET之類的聚合物的熔體紡絲的示意圖，在該工藝中，PET顆粒以及添加劑(如果需要的話)通過給料鬥1供給到拉杆擠出機2，聚合物在該擠出機中熔化並進而被擠出。擠出的聚合物通過一計量泵3被輸送至一噴絲頭6、混合裝置4和過濾器5。噴絲頭6具有許多毛細管，從它們壓出分離的熔融聚合物射流7。熔融聚合物射流7用冷卻空氣(箭頭所示)來冷卻，其冷卻方式在下面詳細描述；如果需要的話，可在冷卻操作的末尾處供給諸如潤滑劑之類的添加劑，之後，以這種方式經分開冷卻的長絲相結合而形成復絲，並卷繞起來供進一步處理。此等進一步處理例如可包括拉紗，用以獲得所需的紗線方向，還可包括織構。
圖2表示本發明冷卻裝置的一個實施例的一部分。這種冷卻裝置包括一封閉的殼體(未圖示)，以儘可能地減少環境因素的變化對冷卻過程的幹擾。該殼體具有一冷卻介質入口和一冷卻介質出口，並具有一長絲入口和一長絲出口。殼體中設置有一冷卻軸21，它包括一圓筒形的薄壁支承件22，該支承件具有規則圖案的通孔23。該具有通孔23的支承件22通過電成形法來生產，如上面已說明的。在圖示的狀態下，冷卻軸21的頂側抵靠於一具有毛細管24的噴絲頭6，但如果需要的話，它可以與該噴絲頭相隔一定距離，使相對較大量的冷卻空氣可冷卻直接位於噴絲頭6下方的長絲。圓筒形支承件22內可移動地設置有一緊密配合的薄壁圓筒形套筒25。該圓筒形套筒25在其壁上沒有任何開口，而在其底部具有一供冷卻的長絲通過的通道27。
權利要求
1.用於冷卻合成長絲(7)、尤其是用於復絲紡絲的冷卻裝置，該裝置包括一帶有至少一個冷卻介質入口和至少一個冷卻介質出口的殼體、一用於待冷卻長絲的入口以及一用於已冷卻長絲的出口，在長絲入口和出口之間設置有至少一根供長絲(7)通過的冷卻軸(21)，該冷卻軸(21)具有供冷卻介質通過的開口，其特徵在於，該冷卻軸(21)包括一電成形的無縫支承件(22)，該支承件具有由圍堤分隔的通孔(23)。
2.如權利要求1所述的冷卻裝置，其特徵在於，該電成形的無縫支承件(22)由鎳製成。
3.如前述任一項權利要求所述的冷卻裝置，其特徵在於，由圍堤分隔的通孔(23)按規則圖案布置。
4.如前述任一項權利要求所述的冷卻裝置，其特徵在於，該電成形的無縫支承件包括一第一區域和一第二、連續的區域，在第一區域中有由圍堤分隔的通孔，第二區域與第一區域相鄰。
5.如權利要求1-3的任一項所述的冷卻裝置，其特徵在於，電成形的無縫支承件(22)內設置有一可移動的套筒(25)。
6.適合在前述任一項權利要求所述的冷卻裝置中用作冷卻軸(21)的、具有通孔(23)的電成形無縫支承件(22)。
7.用於生產合成長絲、尤其用於復絲紡絲的裝置，該裝置包括一用於將聚合物熔融體通過一擠出頭中的開口擠出的擠出裝置以及一用於冷卻擠出的長絲的冷卻裝置，其特徵在於，該冷卻裝置是如權利要求1-5的任一項所述的冷卻裝置。
8.如權利要求7所述的裝置，其特徵在於，該擠出頭連接於冷卻裝置的入口。
9.如權利要求6或7所述的裝置，其特徵在於，該擠出頭包括一或多個噴絲頭(6)，每個噴絲頭連接於冷卻裝置的一冷卻軸(21)。
10.如前述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，冷卻裝置包括兩個冷卻介質出口，一個設置在冷卻軸的入口端附近，另一個設置在冷卻軸的出口端附近。
全文摘要
在用冷卻介質冷卻合成長絲、尤其用於復絲紡絲的冷卻裝置中,在長絲入口與出口之間設置有至少一個供長絲通過的冷卻軸(21)。按照本發明,冷卻軸(21)包括一電成形的無縫支承件(22),該支承件具有由圍堤分隔的通孔(23),結果在冷卻軸(21)中可獲得均勻的冷卻介質流動剖面,長絲可受均勻的冷卻處理。
文檔編號D01D5/092GK1353780SQ00808169
公開日2002年6月12日 申請日期2000年5月22日 優先權日1999年5月28日
發明者M·M·T·納伊坦 申請人:斯託克·斯格瑞姆股份有限公司