通过分裂法生产细纱线的纺丝装置的制作方法

专利名称：通过分裂法生产细纱线的纺丝装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过按照主权利要求的前序部分所述的分裂法生产细纱线的纺丝装置。
背景技术：
通过将作为熔体，溶液或一般作为液体的成纤流体流分裂，可以生产在低于1微米(μπι)范围内的细纱线，上述液体基本上形成固化，如在DE 199 29 709和DE 100 65 859中所述。纱线形成的机制基本上与所有目前已知的纺丝法不同，所述已知的纺丝方法是通过卷绕装置从纺丝喷嘴将纺丝材料卷取，以便形成纱线，或者在纺粘法情况下，通过伴随的气流施加力在纱线上，及在一特殊实施例中，在所谓的熔喷法中，此处吸取纱线的空气在加热到接近纺丝材料温度的纺丝喷嘴开口的旁边排出。因此纱线速度达到卷绕的速度，但低于吸取它的空气或气体流的速度。这适用于纱线直径的平均值，然而，在熔喷法期间发现了若干单个的“异常观测值”，此处可以比由产量和最大可能的卷取速度、最大空气速度产生更细的直径，但仍不处于目标的方式，如上述新方法中所发生的，所述新方法也叫做Nanoval法。此处按照新的机制使用下述作用，只是最近从流体基本法则阐明，见 L. Gerking在化纤国际54(2004)pp. 261-262和56 (2006)pp. 57-59中所述如果在外部冲击在熔体纱线或者一般流体纱线或流体膜上，则造成在其内部形成压力，如果流体喷射的外皮上的速度大于其内部的速度，且情况是这样甚至更多，则在从喷丝开口排出之后其加速作用越大。可以说，这是在管道或通道中的反向流动(Hagen-Poiseuille)，此处利用压力能来克服通道壁上的磨擦作用，而在新纺丝法的情况下，能量是通过从外部作用于其上的剪切应力传送到纱线上。上述纱线试图通过内部的压力增加来抵消这种情况。如果不仅是外皮被包围它的气流冷却，则结果可能使纱线固化。在聚合物和具有它们基本上是低热导率的聚合物溶液的情况下，然而，首先只有形成不断增加粘度的外皮，且动态效应可以在纱线的内部起作用。因而结果是具有良好规整性和重现性的顶破(Bursting)，所述顶破可与管道在其与惊人地基本上是连续纱线的纵向接合上的顶破相比，及按照不确定分裂的特点，在纱线直径上具有低的分布宽度。从一个液体喷射中这样生产的单根纱线总数在生产特别细的纱线(约为或小于Iym)时超过高达数百根。Nanoval法在它的工业应用中是在若干行喷嘴中实施，一连串的喷丝孔位于间隙上方。气体，一般是空气，在于风扇或压缩机中产生之后没有特别调节的情况下(能量要求基本上比熔喷法低)，在各行喷嘴的两侧处以恒定的加速度流向间隙的最窄的横断面，所述间隙然后一般再快速变宽，然而基本上具有一 Laval喷嘴的构形。另外各单个圆喷嘴描述成被环形间隙围绕，所述环形间隙朝最窄横断面方向一直减小。
现已证明，通过旋转对称的气流作用在纱线所有侧边上的剪切力导致基本上连续的纱线的更小平均直径，所述连续的纱线通过分裂法产生，可以分布成更均勻的冲击纱线， 而与空气是否另外加热或不加热无关。另外，冷却相互作用地用液压力产生顶破作用，所述冷却比仅在具有线性Laval喷嘴构形的若干行喷嘴中侧向冲击的情况下所发生的更均勻地分布在纱线的周围和消耗较少的空气。在若干行喷嘴的情况下，在纱线之间的空间中的一部分空气使用较差。对生产细的和甚至更细的纱线的另一个影响因素是每个纺丝喷嘴开口的产量，而与纺丝材料是否具有圆形或槽孔无关，上述影响因素如仅用静电纺丝法可能另外产生，然而很小产量和由于需要高电压而具有高的空间和安全费用。在Laval喷嘴的最窄横断面中的气体速度可以达到声速，此后可以达到声速，此后在变宽的部分甚至转变成超声波，然后在这种流动装满纱线的情况下，一般通过压缩冲击快速导致次声。然而，在仍可变形的纱线材料的规定的运行表面的情况下，只能通过剪切应力实施特定的形状改变操作。因此，当生产在大约和低于Ιμπι范围内的很细纱线时，产量基本上较低。这导致实际上对规定的总产量来说，当按照用于更细纱线的Nanoval法生产非织造布时，在宽度上使用更多的纺丝喷嘴。这相应地适用于纱线的生产。

发明内容
本发明的目的是生产一种装置，所述装置用于生产细纱线，该细纱线紧凑、结构简单、良好的开始纺丝预定是可行的。这个目的按照本发明通过主权利要求的特征特点与前序的特点相结合达到。由于子权利要求中所表示的特点的结果，有利的发展和改进是可行的。由于实际上用于生产细纱线的装置具有至少一个纺丝喷嘴部分和至少一个部分是板形的气体喷嘴部分，上述纺丝喷嘴部分装备有若干纺丝喷嘴，而上述气体喷嘴部分具有至少一个供气室，结果，至少一部分是板形气体喷嘴部分具有多个漏斗形凹入部分作为加速喷嘴，纺丝喷嘴这样接合到加速喷嘴中，以致形成纺丝喷嘴/加速喷嘴的组合，尤其是 Laval喷嘴，上述组合具有旋转式对称的气流通道，装置可以紧凑地制造成具有大量紧密相邻的组合，同时气体喷嘴部分和纺丝喷嘴部分可彼此相对位移，以便在气体喷嘴部分和纺丝喷嘴部分的纺丝喷嘴之间形成的气流通道可以具有不同的流动横断面，其结果是可以把纺丝开口的高度调节到加速喷嘴尤其是Laval喷嘴的最窄横断面。结果，便于开始纺丝，并使得有可能首次使用多个喷嘴，所述多个喷嘴相邻并连续地，其中气体喷嘴部分相对于纺丝喷嘴部分朝所述纺丝喷嘴部分方向卷绕，以便不损伤到达的纱线运行。同时，由于可替换性的结果，所以便于维护和清洁纺丝喷嘴。如果在纺丝喷嘴部分的下侧和气体喷嘴部分的板形区的上侧之间形成气体室，则提供一种特别简单的构造，纺丝喷嘴或者纺丝喷嘴管接头伸出到上述纺丝喷嘴部分的外面，气体，通常是空气通过上述气体室供应到加速喷嘴。特别有利的是在纺丝喷嘴部分和气体喷嘴部分之间设置一自动调节式密封件，当在纺丝期间加入气体时，通过然后产生的压力压缩密封件。一个有利的实施例尽管稍微更复杂和尤其是当供应“冷”空气时，存在将气体喷嘴部分成形为空心体，所述空心体通过凹入部分接合，且空心体在凹入部分之间的腔体形成
4气体室，空心体具有朝向纺丝喷嘴部分的开口，所述开口优选的是旋转对称式围绕凹入部分，空气或气体通过凹入部分朝向加速喷嘴。可以相邻地设置多个喷嘴部分和气体喷嘴部分，不同的纺丝材料也能单丝并捻。有利的是，在气体喷嘴部分的板形区的下方可以设置另一个带若干开口的板，同时形成用于另一种流体的分配室。这种流体可以是用于使溶解纤维材料凝固的水，用于将在分裂期间得到的分子取向冻结的冷却剂，用于加热的机构，比如用于二次拉伸的蒸汽或类似物。


本发明在附图中示出，并在随后的说明书中更详细阐明。示出了 图1是穿过按照本发明所述的纺丝装置的第一实施例与按照图2的剖面线D-D相对应的纵向剖视图，图2是按照本发明所述的装置沿着图1的剖面线C-C所作的剖视图，图3是穿过按照本发明第二实施例的装置的与图4中的剖面线A-A相对应的一部分装置的剖视图，和图4是穿过按照本发明所述的装置与图3的剖面线B-B相对应的剖视图。
具体实施例方式图1和2所表示的纺丝装置具有一纺丝喷嘴部分观，在所述纺丝喷嘴28中设置多个熔体通道14，上述熔体通道通过过滤器25和多孔板沈设置，用于在熔体或溶液的情况下净化所供应的熔体或溶液。熔体通道延续到纺丝喷嘴或者纺丝喷嘴管接头23中，此处仅示出三排纺丝喷嘴管接头23。多个纺丝喷嘴管接头23可以按照箭头50的行进方向十分完美地依次设置。纺丝喷嘴部分的下面板形区容纳在气体喷嘴部分27中，所述气体喷嘴部分27包括框状滚边34和板状部分35，在板状部分35中设置三排分别偏置的Laval喷嘴36，所述三排Laval喷嘴36与各排纺丝喷嘴管接头23相对应。滚边部分34具有一直立边缘，密封件33设置在这个直立的边缘和纺丝喷嘴部分观的下面区域的表面32之间，所述表面32 位于上述直立的边缘的对面。纺丝喷嘴和气体喷嘴部分28，27彼此相对对准，以使纺丝喷嘴管接头23的尖头伸入Laval喷嘴36中，一气体室22在纺丝喷嘴部分28的下表面和气体喷嘴部分的板形区域 35的上表面之间形成，纺丝喷嘴管接头23穿过上述板形区35接合气体室，且所述板形区 35连接到设置在滚边部分中的气体或空气供应管线20上。尤其是，如果所供应的空气是冷空气，则纺丝喷嘴管接头23优选的是装备一加热机构M，有利的是装备一带式加热机构，如从塑料机械构造中注射成型工具所已知的。按照本发明所述的装置具有用于使纺丝喷嘴和气体喷嘴部分观，27彼此相对位移的机构，在本实施例中，将一螺钉四导入开缝螺母30中，所述开缝螺母30牢固地连接到纺丝喷嘴部分上，并在气体喷嘴部分27的框边34内的固定器31中连接到固定器31上，同时固定器31能按照螺钉四的旋转方向施加压力或张力，其结果是使气体喷嘴部分位移。当然，其它类型移位机构也是可行的。
为了开始纺丝，将气体喷嘴部分27升起，亦即在图1中向上位移，其结果是使密封件33解除压力。如果在达到解除压力之后，气体21通过供气管线20供应，则除了气体喷嘴部分27向下位移之外，通过气室22中的压力使密封件33上的压力增加。因此，在熔体或溶液到达，且朝各个纺丝喷嘴松开Laval喷嘴横断面时，产生密封件的特定自动调节。为了净化纺丝喷嘴管接头23，切断气体供应21，升起气体喷嘴部分27，直至板部分35用Laval喷嘴35的壁紧贴着纺丝喷嘴管接头23。因而吹出在密封件33和表面32的区域中所存在的空气。喷嘴管接头23伸出Laval喷嘴并可以净化。图3所示的装置具有一纺丝喷嘴部分1，所述纺丝喷嘴部分1带有一系列的隆起部分或伸出部分，所述伸出部分优选的是取锥形形式，接收或形成纺丝喷嘴13。例如，纺丝喷嘴部分可以成形为一板，纺丝喷嘴13 (与图1的相同)插入所述板中。纺丝喷嘴具有熔体或溶液通道14，所述通道14端部是纺丝喷嘴开口 3。此外，设置一气体喷嘴部分2，所述气体喷嘴部分2例如成形为一空心体，该空心体由装备有漏斗形凹入部分形成的两个板形成。在两个板之间，形成一腔体9，所述腔体9被漏斗形凹入部分中断。腔体9用作气室，所述气室又连接到气体供应源上。围绕每个漏斗形凹入部分，插入一环形开口 4，图3中用剖视图示出的开口 4预定与图4对应共同用于相邻的漏斗形凹入部分，亦即，在这个实施例中，各漏斗形凹入部分紧密相邻地设置。形成纺丝喷嘴13的锥形隆起部分这样接合在气体喷嘴部分2的凹入部分中，以便产生旋转式对称的气流通道5。在所示实施例中，分别在图3中示出为凹入部分的纺丝喷嘴 13之间的环形空间中，加入另外的隔离成形部分11，所述隔离部分11形成气隙12，并延伸到纺丝开口 3，围绕空间9形成在形成部分11的表面和部分2中凹入部分的表面之间的气流通道5。因而各个气流通道5这样成形，以致它朝各个纺丝开口 3的方向逐渐变细，围绕所述开口 3旋转对称式接合相应的凹入部分。因此相应地产生Laval喷嘴，所述Laval喷嘴的横断面在图3中下板的凹入部分和外表面之间的边缘处突然变宽，然而，所述横断面变宽也可以逐渐进行。纺丝喷嘴部分1和气体喷嘴部分2按照图3的视图在垂直方向上可彼此相对位移，这可以通过未示出的滑杆实现。因此，Laval喷嘴的最佳部分6的高度可相对于纺丝开口 3调节，其结果是也可以促进纺丝的开始。这些滑杆可以在纺丝喷嘴1和气体喷嘴2的不同膨胀的情况下同时吸收所产生的力，其结果是保持两个部件之间彼此相对的定位。在图4中，示出两排纺丝喷嘴13和Laval喷嘴的组合，一排的纺丝喷嘴13相对于其它排的纺丝喷嘴偏置。尤其是在更大的纺丝梁宽度的情况下，还可以在相邻排之间设置专用的气体分配通道，以便将所需的气体量供应给Laval喷嘴。操作模式安排如下。在图3中，熔体在部分1中供应并在纺丝喷嘴开口 3中排出，而气体，接下来叫做空气，在通过环形开口 4朝向通道5排放之后流出部分2中的空间9，其相对于纺丝喷嘴开口 3旋转式对称，在部分1和2之间朝向最窄的横断面6，并预先在纺丝开口 3处夹紧排出的纱线7，使其加速，亦即减小它直径，并按照Nanoval效应，使它已经在Laval喷嘴中或者在其后不久裂开成象刷子一样的线束。
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尽管用一行喷嘴开始纺丝是简单地通过将形成Laval喷嘴的两个通道瓣推在一起进行，但在多排喷嘴的组合的情况下这是不可能的。然而部分2可以朝纱线排出轴线的方向位移。结果，当朝成形部分11的方向开始纺丝时，可以整个地将所述成形部分11收回， 通过开口 4排出空气可以开始停止或者允许达到一很小程度。然后降下部分2，开始纺丝， 将纱线拉动并使其按照方法中已知的设定数据裂开，上述方法用于部分2的空间9中所加压力的空气速度、用于使纺丝材料从开口 3流动和在用于分裂所需的纺丝材料的温度下。 上述材料有利的是另外在从纺丝开口 3刚要排出之前加热，所述加热用加热机构10表示， 为了图纸清楚起见，上述加热机构的引入和安装已省去。为了使流动空气不在比纺丝材料温度低的温度下冷却，成形部分11这样成形，以使它一方面形成旋转式对称的通道5的内壁，用于一直加速空气直到接近纺丝喷嘴开口 3，而且还通过气隙12隔离纺丝喷嘴13防止将流动通道5中气流加热。然而成形部分11也可以包含纺丝喷嘴的加热机构代替纺丝喷嘴部分1。活动部分2的两个基本位置在图3中用虚线表示，用于开始纺丝过程。图4将图3中的水平剖面线B-B示出为穿过两排喷嘴的多排喷嘴装置的剖视图， 以便示出空气从外部供应到各个纺丝喷嘴13，用于通过开口 4将空气从空间9供应到通道 5中，所述各通道5分别收尾在最小横断面6处。在更大空气要求的情况下，亦即在更大非织造布并因此纺丝梁宽度的情况下，各主分配器通道可以装配在喷嘴开口之间，同时只有各排单个喷嘴稍微朝非织造布运行方向上移动分开，因为按照本发明所述的纺丝喷嘴装置具有像喷丝梁一样的优点，同时纺丝喷嘴装置形成多个在非织造布方向上所看到的连续的喷丝梁。对更大的非织造布均勻度的统计学补偿可以在各排之间进行，因为后面各排的纱线不断盖住前面各排的稀疏位置。如果此外希望用于伴随溶液的气体或空气或液体介质用于在上述溶液的纺丝期间冷却或保温也用于纱线的凝固，则该介质可以很容易作为第三流体流加在纺丝喷嘴和 Laval喷嘴之间并形成流出。这在图1中用板37示出，所述板37设置若干开口 38，所述开口 38分别在纺丝喷嘴管接头23和Laval状开口 36的下方。与空气供应到空间22类似， 可以将第三流体流按照箭头40在标号39处加到板35和37之间所形成的空间41中。第三流体从那儿通过开口 38的上边缘转到纱线气流中。这可以例如通过从Lyocell溶液纱线加到桨粕的凝固作用中。开口 38的大小及它们相对于纺丝喷嘴管接头23的位置可以很容易用周围空气配合到主纱线流上。因而所有三种流体都向下流动(在附图中)。装置还基本上适合于在各个纺丝喷嘴中将不同的纺丝材料进行纺丝，为此熔体或纺丝溶液分布必须作相应安排，亦即相对于行进方向横向上交替安排或者不同排也作不同安排。因此能产生混合式非织造布，以便达到特殊的效果，如作为粘结纱线的聚乙烯和作为提供强度的基体的聚酯，或者利用一部分更大收缩的纱线，以便在非织造布沉积作用之后由于整个狭滚边收缩的结果而得到更大的体积和软度，并且通过两种或多种不同的组分还得到其它的非织造布性能。另外，通过将两种或多种纺丝材料供应到纺丝喷嘴部分中和通道14中，可以毫无困难地生产双组分或多组分纱线。在不同产量的情况下，通过调节不同大小的纺丝喷嘴开口的开口横断面或者通过控制熔体对纺丝喷嘴的供应，可以生产不同类型的混合式非织造布。本装置此外还具有下述优点，即它实际上用多种可替换方式但可靠地相对于更冷的空气喷嘴部分2，27在横向上将熔体导向纺丝喷嘴部分1或观连接到所述喷嘴部分2，27 上。在用加热机构(此处未示出)将部分1加热之后，如果没有特别热的空气从部分2供应，则部分1将相对于部分2膨胀更多，以便纺丝孔3和最窄的横断面6分别显示在宽度和长度上的偏差，部分观和27同样如此。连接可以通过滑杆(未示出)进行，所述滑杆防止这种相对于力的偏差，上述滑杆能设置在纺丝喷嘴部分1和纺丝喷嘴/Laval喷嘴的组合之间的气体喷嘴部分的板中。为了防止不同的膨胀作用，也可以有意地加热流动通道5中的气流。导引纺丝喷嘴部分1必须通过工具构造中已知的导纱器或滑杆进行，上述纺丝喷嘴部分1起初是相对于纺丝孔开口 3后退，而所述开口 3在纱线的运行方向上位移，以便产生分裂作用。加入空气(这里同样未示出)从外部到纺丝梁上的前、后或侧面进行，要求在纺丝喷嘴部分1和气体喷嘴部分2之间存在一密封件，或者由于在部分1和2之间几毫米的导布长度就足够，所以图4所示的室9也可以通过在纺丝梁和外分配室的波纹管进给。现在可以用简单的方式把较大宽度的纺丝梁分成多个喷嘴区，这些喷嘴区又包括许多单独的纺丝喷嘴/Laval喷嘴组合，以便这些包(纺丝组件)的每个单独的包在喷丝开口堵塞或其它中断的情况下可以更换。然后将分开的间隙相对于运行方向成对角式安排纺丝喷嘴开口，如图4中所示，同时分别设置在前一个纺丝喷嘴开口的间隙上。下面例子表明装置在按照Nanoval所述的分裂纺丝法中的使用及例如所达到的纱线值。将聚丙烯熔体分布在19个纺丝喷嘴13上，所述19个纺丝喷嘴13设置成一排，具有用于熔体14的入口孔，但纺丝喷嘴开口具有直径为0. 3mm。在纱线运行方向上，这些开口的每一个的后面都座落一个Laval喷嘴，所述Laval喷嘴具有一最窄横断面直径为3mm， 所述开口在开始喷丝之后导引回到喷丝开口。聚合物生产量在如表1中所列出的区域内改变，同样在纱线上剪切应力的区域内空气压力并因此流动空气速度导致分裂。聚丙烯熔体的温度可以在其从喷丝开口排出之前不久在纺丝喷嘴13中通过电加热元件以约进一步的 20°被加热。对按照图1，2所述的装置来说，用同样方法数据未产生显著不同的结果。
权利要求
1.用于从熔体或溶液生产细纱线的纺丝成网非织造布的方法，通过将纺丝喷嘴织造的多个单丝分裂，所述纺丝喷嘴设置在喷嘴部分中且从此突出，其中熔体或溶液均勻分布在所述纺丝喷嘴上且所述单丝分别地被加速直至通过加速喷嘴的旋转对称的气流通道产生的旋转对称的气流所分裂为止，所述加速喷嘴的旋转对称的气流通道设置在至少部地板状的气体喷嘴部分中，并且其中所述纺丝喷嘴位于在非织造布方向上中的多个连续排中，从而通过后面各排的纱线盖住由前面各排的纱线产生的非织造布的稀疏位置，实现统计学补 偿。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，另外流体被加入到在所述气体喷嘴部分与分配装置之间的空间，分配装置包括具有孔的板，设置与所述气体喷嘴部分有间隔，分别在所述纺丝喷嘴的管接头和所述加速喷嘴的旋转对称的气流通道的下方，所述另外流体经由板的开口的边缘渗透纱线的气流和相遇从单丝分裂的纱线。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，水用于使从Iyocell溶液产生的纱线溶凝固或冷却剂用于将得到的分子取向冻结，同时用于实现纱线二次拉伸的分裂或加热介质加入到所述空间中。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，具有在330与352°C之间的熔体温度Ts 时具有少于1 μ m的最小纱线直径dmin、具有每个纺丝喷嘴开口的聚合物生产量m。在1. 5g/ min与3g/min之间和空气在形成为Laval喷嘴的加速喷嘴中加速之前的压力在400与 SOOmbar之间的大体连续不断的纱线被产生。
5.通过权利要求1-4之一所述的方法所生产的纺丝成网非织造布。
6.通过权利要求4所述的方法所生产的聚丙烯的纺丝成网非织造布。
7.通过权利要求2所述的方法从Iyocell溶液的桨粕所生产的纱线的纺丝成网非织造布。
全文摘要
一种用于通过捻接生产细纱线的纺丝设备，所述设备包括多个喷丝头喷嘴，所述喷丝头喷嘴设置在喷丝头喷嘴部分中，并具有喷丝孔，喷丝液滴作为单丝从所述喷丝孔出口，并具有多个加速喷嘴，尤其是Laval喷嘴，其横断面减小，仅达到在最小横断面的下游变宽，上述Laval喷嘴规定设置喷丝孔，以便装备有用于馈送气流的机构，所述气流包围单根单丝，并通过加速喷嘴加速。在至少多个板形气体喷嘴部分中，制成漏斗形凹入部分，喷丝头喷嘴到达上述凹入部分中，以便形成气体流动通道。这样设置用于气体喷嘴部分和喷丝头喷嘴部分彼此相对进行相对位置的机构，以便可改变气体流动通道的流动横断面及可相对于喷丝孔调节加速喷嘴的最小横断面。
文档编号D01D4/02GK102162141SQ20111007948
公开日2011年8月24日 申请日期2006年10月23日 优先权日2006年3月8日
发明者吕德·格金 申请人:吕德·格金