专利名称：熔喷和冷却多条合成丝的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1的前序中所述的用于熔喷和冷却多条合成丝的方法，以及权利要求6的前序中所述的用于实施该方法的装置。
背景技术：
例如，DE 36 29 731 A1公开了用于此的普通方法和普通装置。
在制造短纤维时，首先要用具有多个喷丝孔的纺丝头从聚合物熔液挤出作为股状的丝的纤维。根据喷丝孔的通过量/通过能力和纺丝头的拉曳速度，区分为所谓的短喷丝工艺与长喷丝工艺。在短喷丝工艺中，将拉曳速度和孔通过量调低，以使新挤出的丝股能在较短的距离内被冷却。但是，在这类工艺中，要采用具有大量的喷丝孔的纺丝头，以便能产生较密的丝帘并必须被冷却。为此，采用了例如US 5,178,814公开的冷却装置。在这些冷却装置中，在纺丝头的下方产生冷却气流，冷却气流在非常短的长度中起作用并沿径向从内向外穿过丝帘。
然而，在所谓的长喷丝工艺中，通过纺丝头的通过量大得多，因此拉曳速度也大得多。为了最佳地冷却新挤出的丝，需要有一长而均匀的吹风段。为此，发现所谓的吹风塔特别合适，吹风塔在一均匀的吹风段上在其外壳上形成一沿径向出来的气流。DE 36 29 731 A1公开了这类方法以及这类装置，本发明以此为基础。
在已知的方法和装置中，丝通过纺丝头中的以环形布置的喷丝孔挤出。在纺丝头的下方布置吹风塔。吹风塔具有一例如由烧结材料组成的多孔外壳，以便通过空气供应管路进入吹风塔内部的冷却空气沿径向从吹风塔的外壳出来，并作为吹风塔外壳气流冷却沿吹风塔前进的丝股。在该已知的装置中，吹风塔的自由端有一可关闭的环形间隙，可以打开该环形间隙，以用于转动和移动吹风塔，以便吹风塔移动到工作位置时，防止丝股粘到吹风塔上。一旦吹风塔到达其在纺丝头的下方的工作位置，环形间隙就关闭。丝的冷却只通过吹风塔外壳气流进行。
在已知的方法和装置中，我们发现，特别在熔喷和冷却具有细纤度的丝时，位于外面的丝常常断裂。由于在生产细纤度时使用纺丝头的喷丝孔和挤出的丝的覆盖率比生产粗的纤度的挤出丝时要大(单位数量多)，因此吹风塔的外壳气流不能对所有丝线充分冷却。
通过调节如DE 37 08 168 A1所公开的吹风塔上的气流曲线也不能解决此问题。
发明内容
因此，本发明的一个目的是对前述的方法和装置进一步发展而提出一种方法和装置，使很多具有较细纤度的以环形布置引导的挤出丝得以均匀冷却。
根据本发明，此目的通过具有权利要求1的步骤的方法和具有权利要求6的特征的装置来实现。
本发明的有利的改进通过各从属权利要求的特征和特征组合来限定。
本发明有这样的优点，即在丝从纺丝头出来以后，直接对丝进行冷却。为此，通过附加冷却装置在纺丝头与吹风塔之间产生一预冷却气流，对丝预冷却。由此，在丝的冷却时得到大的灵活性。特别是在制造短纤维时，对丝进行强烈的预冷却可能制造出特别细纤度的丝。
该作用还可这样得到改善，即在根据本发明的方法中，预冷却气流和吹风塔外壳气流沿同一方向对着丝冲击，且预冷却气流的流速大于吹风塔外壳气流的流速。由此，一方面使丝帘的均匀扩开，另一方面，强烈的预冷却气流使丝帘中的所有丝得到均匀且彻底的预冷却。接着，沿吹风塔由吹风塔外壳气流进一步对丝冷却，使得即使在高的拉曳速度下也能使丝得到均匀固化。
为了能均匀且强烈地穿过丝帘以使在外部区域前进的丝也能得到均匀冷却，证明这样的调节是有利的，即预冷却气流的出口流速至少为吹风塔外壳气流的出口流速的两倍。
在此，特别是通过环形间隙喷嘴产生的预冷却气流表明具有最好的作用。为此，环形间隙喷嘴具有与丝隔开一段距离形成的环形喷嘴孔。由此，可以做到完全排除在丝帘中被携带的热空气，这就可以提高丝通过吹风塔外壳气流进一步冷却的效果。
为了保证能用优化的气流进行丝的预冷却和进一步冷却，有利的进一步改进是相互独立地调节吹风塔外壳气流和预冷却气流。
为了实施本方法，根据本发明的装置在纺丝头与吹风塔之间设置一附加冷却装置，通过它产生一用于预冷却丝的附加预冷却气流。
在此，附加冷却装置和吹风塔可以一起连接在一空气供应装置上，或分别由分开的空气供应装置供应。为了使预冷却气流的速度尽可能比吹风塔外壳气流高，该冷却装置优选地设计成环形间隙喷嘴，预冷却气流从与丝隔开一段距离布置的环形喷嘴孔出来。
在该过程中，特别是通过将环形间隙喷嘴的喷嘴孔与丝之间的距离保持成比吹风塔的外壳与丝之间的距离小，可以实现挤出的丝的强烈的预冷却。
此外，还可以使喷嘴孔的间隙高度可调节而改变预冷却空气的流速。
附加冷却装置可直接在纺丝头的下方或直接与吹风塔固定相连。
下面参考附图通过根据本发明的装置的实施例更详细地描述根据本发明的方法。
图1示意性地示出根据本发明的装置的第一实施例的剖视图。
图2示意性地示出根据本发明的装置的另一实施例的剖视图。
图3和4示意性地示出根据本发明的其它实施例的剖视图。
具体实施例方式
图1示意性地示出根据本发明的装置的第一实施例的剖视图。该装置具有一纺丝头1，它布置在一加热的纺丝箱体2中。纺丝头1做成环形的，优选做成圆形或矩形的，并布置在纺丝箱体2的下侧。纺丝头1通过熔液分配管路3与一纺丝泵4连接。纺丝泵4例如通过一挤出机经由一熔液供应管路5供应聚合物熔液。纺丝头1在其下侧有多个喷丝孔(此处未示出)，从孔中挤出股状丝。
在纺丝箱体2的下侧布置一其形式为吹风装置的冷却装置6。为此，吹风装置6有一环形的吹风室8和一在外部盖住吹风室8的吹风壁10。该冷却装置6的尺寸要如此确定，即使从纺丝头1挤出的丝束18和吹风壁10之间有一间隙。冷却装置6连接到一穿过纺丝箱体2和纺丝头1的第一空气供应管路7上。空气供应管路7通过空气分配管路9与吹风室8连接。
在冷却装置6的下方，布置一吹风塔12，该吹风塔12的上端通过一对中挡销11靠在冷却装置6上。在相反的一端，吹风塔12与一保持装置13连接。吹风塔12具有一例如由无纺布/纤维网、泡沫材料、筛网或烧结材料做成的多孔外壳15。保持装置13与第二空气供应管路14连接，吹风塔12的内部空间通过保持装置13与空气供应管路14连通。保持装置13优选做成可移动的，以便可以进出喷丝甬道，以进行吹风塔12的维护或清理或更换。
保持装置13在吹风塔12的下方有一上油环/浸渍剂环17，它与丝束18接触，以便在丝上涂布上油剂/助剂。
在图1所示的装置中，在运行时，通过纺丝泵4用压力向纺丝头1供应聚合物熔液。在此过程，从纺丝头1的喷丝孔的下部出来形成丝束18的股状的丝。丝束18以环形前进并一起通过此处未示出的牵拉机构从纺丝头1被拉曳。
在纺丝头1的下方不远处，通过设计为吹风装置的冷却装置6导引预冷却气流19沿径向从内向外经过丝束18。该预冷却气流19的强度可直接通过空气供应管路7调节。该预冷却风流19要如此调节，即使在丝束中的每根丝都得到均匀的冷却。此外，使丝束扩开，以便丝束中的每根丝都能被后续的从吹风塔外壳出来的气流包围冲击。
为了使丝固化，还要用从吹风塔12的外壳出来的气流16进行进一步的冷却。因此，可以在超过800m/min的高喷丝速度时，达到丝的均匀且充分的冷却。为了使丝得到强烈且均匀的冷却，要将预冷却气流的流速设定为高于吹风塔外壳气流的流速。为此，吹风壁10与丝束18之间的距离要调节成远小于吹风塔外壳15与丝束18之间的距离。
但是，优选使用如图2中所示的装置实施本发明的方法。在该实施例中，预冷却气流通过设计为环形间隙喷嘴20的冷却装置产生。从喷嘴孔21出来的预冷却气流形成较强的吹风，以便在丝束中产生一预冷却。在下面的图2的实施例的描述中，具有相同功能的构件用同一参考符号标识。在图2中所示的根据本发明的装置的实施例中，一环形纺丝头1通过熔液分配器30与纺丝泵4连接。纺丝泵4、熔液分配器30和纺丝头1布置在一加热的纺丝箱体2中。
在纺丝头1的下方布置一形式为环形间隙喷嘴20的附加冷却装置。该环形间隙喷嘴20与吹风塔12固定相连。为此，吹风塔12在自由端有一顶板25。环形间隙喷嘴20在吹风塔12的自由端设计成凸缘并与顶板25固定相连。在一孔板23与盖板24之间沿周向形成环形间隙喷嘴20的环形喷嘴孔21，孔板23和盖板24通过一密封环22相互夹紧。喷嘴孔21的间隙高度由密封环22的厚度确定。由此，通过更换或改变密封环22，可以任意调节环形间隙喷嘴20的喷嘴孔21的间隙高度。喷嘴孔21通过孔板23和顶板25中的孔与吹风塔12的内部连接。由此，环形间隙喷嘴20与吹风塔12通过同一空气供应管路14供应空气。环形间隙喷嘴20与吹风塔12通过一保持装置13用对中挡销11保持在纺丝箱体2的下侧。
吹风塔12设计成可沿轴向相对于保持装置13移动，吹风塔12通过沿轴向运动的偏压装置27保持在工作位置。EP 1 231 302 A1公开了此类型的可轴向移动的吹风塔，此处将其结合进来作为参考。在该布置中，吹风塔12的下端保持在一连接件26上，该连接件可在保持装置13的对中孔28中移动。在该实施例中，偏压装置27是一压缩弹簧，它能使吹风塔沿轴向移动，以便更换吹风塔。
图2的装置的其它结构与图1的装置的结构相同，因而可以将前面的实施例结合在此处作为参考。
为了冷却丝束，吹风塔12通过空气供应管路14和保持装置13接收冷却气流。在该过程中，一部分冷却气流在自由端通过顶板25的孔直接进入环形间隙喷嘴20。然后，较强的预冷却气流从距丝束18不远的喷嘴孔21出来并穿过丝束18。与此同时，吹风塔外壳气流从吹风塔12的多孔外壳15沿径向出来。试验发现，在用同一空气供应管路时，预冷却气流的出口速度约为10m/s，吹风塔外壳气流的出口速度约为3m/s。由此，可以生产出最终纤度为0.6dtex的短纤维。采用无附加冷却装置的吹风塔的标准设计，并且在相同的空气供应条件下，只能生产出最终纤度大于0.9dtex的纤维。由于经常发生丝断裂，因此不能可靠地生产出较细纤度的纤维。只有通过根据本发明的方法才能可靠地生产出具有较细纤度的纤维，而不产生丝断裂。丝的预冷却的进一步优化还可通过改变环形间隙喷嘴20的喷嘴孔21的间隙高度达到。在本例中，间隙高度在0.1至0.9mm的范围内。
图3示出用于实施根据本发明的方法的本发明装置的另一实施例。图3中的实施例基本与前面的图2中的实施例相同。就此而言，可以参考前面的描述，在此处只指出其不同之处。
在图3所示的实施例中，附加冷却装置同样设计成环形间隙喷嘴20，以凸缘状在吹风塔12的自由端延伸。环形间隙喷嘴20的结构与图2中的在吹风塔12内布置一空气供应管路29，管路29的一端与顶板25中的孔连接，另一端与空气供应管路7连接。由此，环形间隙喷嘴20可以独立于吹风塔的冷却空气供应而单独地供以冷却气流。吹风塔12通过保持装置13与空气供应管路14连接。由此，用于冷却丝束的预冷却气流和吹风塔外壳气流可彼此独立地调节。此外，还可以使用不同的冷却介质或不同的冷却气体成份使丝束固化。
图4示意性地示出根据本发明的装置的另一实施例。本实施例的不同之处主要在于一吹风塔12安装在纺丝箱体2的下侧-例如如EP 1 247 883A2所公开的那样。至于这类装置的结构和功能，在此处明确地将所引用的文献的内容结合进来作为参考。在下面的图4的实施例的描述中，具有相同功能的构件用与前面的实施例相同的参考符号标识。
在图4所示的根据本发明的装置的实施例中，环形纺丝头1通过熔液分配管路31与一纺丝泵4连接。该纺丝泵4由驱动轴33驱动。纺丝泵4、分配管路31和纺丝头1布置在一加热的纺丝箱体2中。在纺丝头1的下方布置一作为附加冷却装置的环形间隙喷嘴20。该环形间隙喷嘴20的下侧与吹风塔12固定相连。环形间隙喷嘴20和吹风塔12都在其朝向纺丝箱体2的端部侧连接到空气供应管路上。由一穿过纺丝箱体2并伸入吹风塔12的内空气供应管路29形成一第一空气供应管路7。该内空气供应管路29被一连接到环形间隙喷嘴20的外空气供应管路32环绕，由此形成一向环形间隙喷嘴20提供空气的第二空气供应管路14。
环形间隙喷嘴20由一孔板23和一布置在孔板下方的顶板25形成。孔板23有一连接到孔板23和顶板25之间的喷嘴孔21的入口。顶板25的下方是吹风塔12。
在吹风塔12的下方是一形式为上油环17的上油装置，该上油环17环绕通过纺丝头1挤出的丝束18。丝束18沿上油环17的内接触表面前进。
在图4所示的实施例中，通过纺丝头1新挤出的丝束18的丝在从纺丝头1出来以后，首先通过由形间隙喷嘴20产生的预冷气流19冷却。在强烈的预冷却之后，接着通过由吹风塔12的外壳15产生的吹风塔外壳气流16对丝束18进一步冷却。如前所述，可以通过改变环形间隙喷嘴20的喷嘴孔21的间隙高度，将丝束18的预冷却强度调节至预定的情况。
在图1至图4所示的装置的实施例中，它们的结构都是示例性的，允许有选择地组合。因而，例如，形式为环形间隙喷嘴的冷却装置可直接布置在纺丝箱体的下方，如图1所示。不过，也可以设计成具有多个以短距离依次布置的环形喷嘴孔的冷却装置。对于本发明，重要的是，在纺丝头下方不远处可产生一用于预冷却丝束的强烈的预冷却气流，并且随后由吹风塔对丝束进行更长时间的进一步冷却。
参考标号表1纺丝头；2纺丝箱体；3熔液分配管路；4纺丝泵；5熔液供应管路；6冷却装置；7第一空气供应管路；8吹风室；9空气分配管路；10吹风壁；11对中挡销；12吹风塔；13保持装置；14第二空气供应管路；15吹风塔外壳；16吹风塔外壳气流；17上油环；18丝束；19预冷却气流；20环形间隙喷嘴；21喷嘴孔；22密封环；23孔板；24盖板；25顶板；26连接件；27偏压装置；28对中孔；29空气供应管路；30熔液分配器；31分配管路；32外空气供应管路；33驱动轴。
权利要求
1.一种熔喷和冷却多条合成丝的方法，其中，用一纺丝头挤出按环形布置的丝束，丝束与一吹风塔隔开一段距离引导，并且丝束被一沿径向从吹风塔的外壳流出的气流冷却，其特征为，丝束在被吹风塔外壳气流冷却之前受到一附加预冷却气流的预冷却。
2.如权利要求1的方法，其特征为，预冷却气流和吹风塔外壳气流沿同一方向对着丝冲击，其中，预冷却气流的流速大于吹风塔外壳气流的流速。
3.如权利要求2的方法，其特征为，预冷却气流的出口流速至少为吹风塔外壳气流的出口流速的两倍。
4.如权利要求1至3之一的方法，其特征为，预冷却气流由一环形间隙喷嘴产生，该环形间隙喷嘴具有与丝束隔开一段距离布置的环形喷嘴孔。
5.如权利要求1至4之一的方法，其特征为，预冷却气流和吹风塔外壳气流可彼此独立地调节。
6.一种用于实施权利要求1至5之一的方法的装置，具有一纺丝头(1)和一布置在纺丝头(1)的下方的吹风塔(12)，该吹风塔(12)产生一沿径向从吹风塔外壳(15)流出的用于冷却丝束的吹风塔外壳气流，其特征为，在纺丝头(1)与吹风塔(12)之间布置一附加冷却装置(6、20)，通过它可以产生一用于预冷却丝束的附加预冷却气流。
7.如权利要求6的装置，其特征为，附加冷却装置(20)和吹风塔(12)连接在同一空气供应管路(14)上。
8.如权利要求6的装置，其特征为，附加冷却装置(6、20)与吹风塔(12)连接在可彼此独立地控制的空气供应管路(7、14)上。
9.如权利要求6至8之一的装置，其特征为，所述冷却装置设计成环形间隙喷嘴(20)，该环形间隙喷嘴(20)具有与丝束隔开一段距离布置的环形喷嘴孔(21)。
10.如权利要求9的装置，其特征为，环形间隙喷嘴(20)的喷嘴孔(21)与丝束(18)之间的距离比吹风塔(12)的外壳(15)与丝束(18)之间的距离小得多。
11.如权利要求9或10的装置，其特征为，环形间隙喷嘴(20)的喷嘴孔(21)具有一可变的间隙高度。
12.如权利要求6至11之一的装置，其特征为，附加冷却装置(20)与吹风塔(12)固定相连。
13.如权利要求12的装置，其特征为，环形间隙喷嘴(20)形成在一在吹风塔(12)上方突出的周向凸缘上。
14.如权利要求6至13之一的装置，其特征为，吹风塔(12)如此保持在一保持装置(13)上，以使吹风塔(12)可相对于保持装置(13)在一工作位置和一待用位置之间沿轴向调节，而且在工作位置夹紧地保持在保持装置(13)与冷却装置(6、20)或纺丝头(1)之间。
全文摘要
本发明涉及一种熔喷和冷却多条合成丝的方法和装置。其中，首先用纺丝头(1)挤出按环形布置的丝束，接着丝束沿吹风塔(12)前进并被一沿径向从吹风塔的外壳出来的气流冷却。根据本发明，为了使丝固化，在用吹风塔外壳气流对丝冷却之前，先用一附加预冷却气流(7)对丝预冷却，该预冷却气流由一布置在纺丝头(1)与吹风塔(12)之间的冷却装置(6)产生。
文档编号D01D5/088GK1711375SQ200380102936
公开日2005年12月21日 申请日期2003年10月24日 优先权日2002年11月9日
发明者H·克若帕特 申请人:苏拉有限及两合公司