用于被动的延迟冷却纺制中的长丝的装置和方法

专利名称：用于被动的延迟冷却纺制中的长丝的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种利用周围空气来被动的，延迟冷却热塑性聚合物的熔纺长丝的装置。该装置在每一个喷丝板上都有一个冷却部件，该部件可被冷却介质渗透，它设置在长丝的运行方向上，并同心地包围着一个长丝束。本发明还涉及实现这个过程的一种方法。
聚合物纱线和长丝是根据各种各样非常不同的熔纺条件生产的。从由一台挤压机，或直接由一台缩聚装置提供的熔融激流开始，聚合物被分开，并由纺丝泵输送至单独的喷丝头。在细长丝形式的熔融物，从喷丝头的狭窄的毛细孔中出来之后，这些细的长丝要用冷却介质冷却，扎成束，进行纺丝整理，并缠绕起来。
长丝的冷却是一个重要的处理工序。特别是均匀性，以及织物性质(例如染色亲和性，长丝强度和伸长)都由冷却来决定。根据所要生产的长丝纱线的所希望的性质和对处理的要求，存在着完全不同的冷却装置。
在先前的纺丝装置中，采用了主要考虑横向流动急冷系统的主动冷却系统。
例如，德国申请DE-AS1410427和德国申请DE-2644996A1，涉及了一些装置，利用这些装置可以冷却合成聚合物的垂直挤压熔纺的长丝，并通过水平吹风的装置使该长丝凝固。这些“横向流急冷”一般称为“急冷系统”，它主动地从一侧，将冷却介质和空气吹在最好是在喷丝头孔的圆形装置中纺出的纱线和长丝束上。被纺材料冷却的不规则性，可能满足对较大的合成长丝和纤维先前提出的要求，这种不规则性是这种结构特点的一部分。该长丝和纤维是在大约1000米/分的牵拉速度下生产的。但这些不规则性对于近来根据所谓高速纺丝过程生产的长丝是不适合的，在这种高速纺丝过程中，牵拉速度可大于3000米/分，特殊情况下，还可大于5000米/分，而长丝的纤度约为2分特(dtex)，最好是在1分特以下，因为这种长丝要求特别高的均匀性。
另一方面，还已知一些延迟冷却长丝的方法。这些方法包括使用一些精巧的，主动电热装置，长丝可从这些装置中通过。
在过去几年中，纺丝领域的发展已取得成果，一方面是使生产速度更高，另一方面是生产纤度小于1分特的更细的长丝。这些方法要求特殊的冷却装置。需要避免的是冷却介质的紊流和长丝的太快冷却，因为，否则的话，长丝折断率明显升高。
例如，在德国实用新型DE9306510 U1中，提出了一种穿孔或多孔的冷却管，它们放在带有可调节的气源(没有鼓风机)的空气盒中，并在管子的下端，带有筛网状的金属端板，最好，在该管子的内部，带有漏斗形的金属导向板。所有这些精巧的内藏式元件可用于改善被纱线吸入的空气的流动和冷却作用，并减少空气涡流和压力波动的影响。
例如，从瑞士专利CH467348或欧洲专利EP0530652B1中，还知道有助于解决上述问题的另一些装置。长丝由这些装置引导，通过一个开放的多孔管。该管的形状与喷丝头孔组件形状相适应。利用周围空气冷却该管中的长丝完全是由于管中的长丝的自我吸入抽吸作用的结果。两个文件中提出的装置由网眼密度为60目/平方厘米的筛网构成，其空白表面大约占40％。在德国专利DE1914556中描述了一种圆锥形的类似的装置，其直径向着底部呈一定锥度。也可能有其他形状，它们对装置的功能和操作没有影响。
然而，上述自行吸入式冷却装置工作的一个非常重要之点是没有冷却介质的主动供应。装置是利用室温下的周围空气工作的。
虽然，这种系统的优点是能够达到较高的生产速度，但也有相当严重的缺点，这将在下面详细说明。
这种装置的一个明显的缺点是，因为单个的长丝束或纺丝位置之间的距离短(在工业设备上通常都是这样)，因此不可能保证在生产机器的长度上温度均匀。纺丝位置最外面的冷却管的温度比机器中心处的管子的温度低。这样减少的冷却速度会导致在边缘处生产的卷筒长丝，与在中心处生产的卷筒长丝产品性能上有差别。
冷却管圆周上沿半径方向温度分布不均匀对长丝束内部的均匀性有特别不利的影响。温度的峰值出现在相邻的纺丝位置的管的连接处，这会导致长丝束内冷却不均匀。
特别是，在实际使用中，先前技术的装置的冷却管的维修和操作不十分便利。长丝束必需通过该管子与冷却管的中心精确地对中，因为否则空气动力学特性会受到扰动，所得出的长丝纱的质量降低。
一个基本的缺点是，在每一次开始纺丝过程之前，必需使长丝束通过冷却管。另外，例如，看看管子是否被单体或折断的长丝(所谓线毛沉积物)弄脏，要检查是很困难。实际上不可能在安装状态下，清洁管子。
为了以高的纺丝速度进行生产，先前技术所述的方法要求纺丝温度非常高。在所述例子中，纺丝温度超过通常值达到20K。这种高温度对方法的可靠性有相当大的不利影响，并且由于纺丝的该动作，会增加间歇的频率。纺丝的该动作可由不同的原因引起a.由于单体沉积物，或孔的边缘上的燃烧的熔化物，造成喷丝头弄脏；b.内热引起的聚合物熔化物的不均匀性；c.冷却过程中的空气动力学紊流。
本发明的目的是要设计由热塑性聚合物制成的长丝纺丝过程的冷却步骤，使长丝纱具有改善的织物机械性质和更均匀的染色亲和力，同时减少纺丝故障，使生产能力提高，并且装置的操作和清洁简单。
该装置和方法，通过利用周围空气，对由热塑性聚合物制成的熔纺长丝进行被动的延迟冷却的装置可以达到这个目的。
具体地说，该目的是利用一种装置和方法来达到的。该装置和方法可以使在每一个冷却装置的横截面上，和生产装备的所有装置中，使温度分布均匀。
根据本发明，该装置的操作重要的是，长丝束所通过的冷却装置应具有足够高，但不过高的温度。该温度在低于聚合物的凝固点，高于装置长度时弯纱。并在冷却过程中，在该装置的横截面上的温度在很大程度上为一常数。
特别是当冷却装置放在离所指定的喷丝板至少20毫米的距离处，并带有热绝缘时，可以使温度均匀。该冷却装置同心地包围着纺纱装置的单独的长丝束，并作成细长的管状的穿孔喷丝头的形式。
热绝缘不但可以在冷却管的圆周上达到非常恒定的温度分布，而且可使相邻的冷却装置彼此热绝缘。因为，通常为了使结构紧凑，相邻纺丝位置之间的距离较小，这种绝缘更是特别必要。这可防止在冷却管圆周上形成不对称的温度分布，并可以防止机器中心处的冷却装置与工业设备外部位置上的冷却装置之间的温度不同。
热绝缘最好由具有明显较低的导热性的材料构成。在特定的实施例中，该绝缘还可包含另外的加热元件。
冷却装置一定不能与喷丝板接触，因为这样，喷丝头有丧失热量的危险。通过喷丝头和冷却装置之间的盖，进行间接加热是有利的，即该盖起导热金属板的作用。这样，该盖可防止喷丝头上热量散失。此外，还提供了充分加热冷却装置的机会。该盖的结构最好是，只需通过简单地旋转它，即可清洁喷丝头。
为了保持该装置清洁和容易操作，在一个优选实施例中，根据本发明的冷却装置由一个开口的二根局部沿纵向的管子组成。这个开口可以精确地检查装置内部的清洁程度，并且可在安装状态下，容易清洁装置的内部，以及，在纺丝一次折断后，使长丝束毫无问题地插入和通过。
冷却装置的另一个实施例可以改变冷却装置内直径的设计，和可适用于各种不同的熔融物的通过量或喷丝头的形状。
冷却装置的穿孔的喷丝头(bospinneret)具存圆柱形，圆锥形，椭圆形或多边形的横截面，其中，优选的是圆柱形横截面。
冷却装置的横截面形状与喷丝头相适应，在优选实施例中，其内直径与从相应的喷丝头出来的长丝束的直径匹配。
对于使用弹簧加载的固定装置的优选实施例，冷却装置的变化的内直径可以调整。
因此，根据本发明的冷却装置可以达到足够高的温度，并使被动延迟冷却所需的温度分布均匀。为了使导热性好，不设计成如先前技术那样的筛网，而是设计成具有相应壁厚的细长管子形的体，体上穿孔。
对于根据本发明的装置的功能，管壁厚度十分重要，主要决定单位时间内，从根据本发明的装置的上部流入下部的热量。原理上，每一个穿孔部会扰动热流。然而，利用自动吸入冷却介质和空气被动地冷却必需不受到阻碍的长丝束是可能的。
假如壁厚小于1mm，因为与周围空气热对流，则管子冷却太强烈，因而长丝显著冷却。从实际和经济的角度考虑，最好，壁厚的上限为10mm。导热性特别显著的材料是优选的结构材料。由于经济和技术生产的理由，根据本发明的装置的管子最好由铝或铜制成。
另外，冷却装置的壁厚与其长度匹配是有利的。还可以在管的长度上改变壁厚，使温度分布均匀。
在这种情况下，管子的优选长度至少应为300mm，最大为1800mm，最好在350mm至1500mm范围内。
改变管长的有盖例子为伸缩式的实施例，风箱式的实施例，可插入式的实施例。
采用所有这些实施例时，各个单独的管子部分之间必需要有畅通无阻的热传导。
在特定的实施方案中，冷却装置的巨大长度最好为涂成黑色，并从外部加热。在这方面，可以利用散热器或加热元件，在纵向方向或在圆周上，设定所要的温度分布。另一个实际比较简单的方案是将冷却装置包装在第二热绝缘的外套(例如，一个盒子或圆筒)中。这样，可以减少冷却装置和环境之间的热交换。这个第二外套一定不要妨碍冷却装置中的长丝束的自行吸入作用。该第二外套也是穿孔的。
在一个简化的实施例中，该绝缘外套简单地设计成冷却装置的一个塑料涂层。当厚度足够时，这种涂层可以代替冷却装置和外套之间的绝缘。
为了将尽可能多的热量，从靠近喷丝头的本发明的冷却装置的上部引导向下，穿孔的密度，特别是穿孔的尺寸，数目和形状最好在冷却装置的长度上是变化的。在这种情况下，作为一条规则，穿孔之间的横向距离6应大于在长丝运行方向上的距离a。对于因为速度低，长丝只吸入少量空气的上部区域，较低的穿孔密度(或“相对的空白表面”)就够了。
所谓“相对的空白表面”也称作相对于该外套的内表面的空白横截面或穿孔的开放面积。作为冷却装置的整个穿孔表面，它应与长丝的数目和纤度相匹配。对于多毛细孔长丝纱，比对于毛细孔较少的产品，需要较大的相对的空白表面。在所有情况下，相对的空白表面为30％至70％的管子已足够，但最好为35％至60％。当长丝数目较少时，所需要的空白表面可减少，而随着纤度的增加，所需的空白表面增加，但总是在上述30％至70％的范围内。
当相对的空白表面确定时，有一些大的穿孔比许多小孔更有利，因为与环境进行热交换的边表面较少。穿孔在管子上排成直行，并且没有对角线倾斜的多排穿孔是较有利的。
一般，使长丝的自行吸入作用不破坏是很重要的，这样可避免紊流。另一方面，如果穿孔不是做得很粗糙，以致使长丝冷却太快也是有利的。在每一种情况下，在冷却装置相应部分中的长丝的凝固是穿孔的空白表面尺寸的函数。
冷却装置的优选的实施例方案为长丝在其中凝固的纵向部分具有足够的空白表面的轧花(embo)喷丝头。其长度最好是在经过长丝凝固点以后，还有100至250mm才到末端。
在优选实施例方案中，壁厚，每一个表面的穿孔的间隔，表面和数目是以适当方式互相匹配的。
穿孔的形状基本上是次要的。然而，为了使冷却作用强烈，采用纵轴线与管子轴线平行的细长穿孔是有利的。
当壁厚/穿孔直径之比大于1时，使穿孔轴线精确地指向管子中心是重要的。该穿孔轴线，为了保持径向对称，最好与长丝束的中心相适应。穿孔的孔角度相对于管子轴线小于90°，并且是在长丝运行方向向下倾斜的，使冷却介质不致在与长丝运行方向相反的方向被吸入，从而可以避免对纱线均匀性有不利影响的紊流。
对于利用周围空气，进行熔纺热塑性聚合物长丝的被动的延迟冷却方法而言，冷却介质和空气可以渗透至同心地包围长丝束的一个冷却装置中，通过热绝缘作用，使长丝的冷却延迟。对于从相应喷丝头出来的每一种长丝，设置了该装置。
利用这种冷却装置，可将纺丝速度在2300米/分以上的微型长丝的纺丝温度，或较高纤度的长丝，在纺丝速度大于5000米/分时的纺丝温度最大降低至290℃。
这时应特别注意下列几点管子壁厚不应小于最小壁厚，以便保证在冷却装置中的长丝的凝固点以下，最优的热传导；对于一种确定的纤度，要选择最小的相对的空白表面，以便不与长丝束的自行吸入作用发生干涉，并且不对纱线的均匀性有不利影响。
例1与例4的比较表明，可以利用冷却装置的形状和纺丝参数，将纺丝温度降低10K。冷却装置的直径基本上是随喷丝头形状而变的，它与喷丝头的毛细孔的圆的直径关系很小。冷却装置直径对乌斯特(Uster)值有很大影响。
对于不同纤度、每一个区域也存在一个最优的，与装置有关的冷却装置直径。技术熟练的人们，根据给出的纺丝装置，可以很容易决定该直径。
穿孔尺寸，穿孔数目和穿孔间隔及相对的空白表面可以作为纤度和纺出的长丝数目的函数来选择。相对的空白表面最好在30％(最小)和70％(最大)之间。
冷却装置和长丝之间的距离很短，这对二者之间的良好的传热基本上是有利的。当由于长丝和管壁接触造成长丝折断的数目增加时，该距离取下限。
管子和长丝之间的距离至少为4mm，最大为15mm是有利的，最好是5至8mm，与之相联系的是从喷丝头孔中出来的长丝之间的距离为3至15mm。
在喷丝头孔排列在一个单一圆周上的优选实施例中，所用冷却装置中的每一根长丝与壁面距离都相同，因此都受到同样的冷却。这种径向对称性，使产品均匀性特别好。
在优选实施例中，所用冷却装置的长度由要纺的长丝的最粗糙的纤度决定。
使长丝束的凝固点仍位于管子内是很重要的。将该点布置在装置末端之前至少100mm处(最好至少250mm)是有利的。
距离较短时，存在着长丝束通过与长丝运动相反的管子末端，而不是通过管子穿孔吸入空气的危险。这会造成相当大的紊流。
与先前技术的装置比较，根据本发明的冷却装置的长度较大，因为长丝是后来根据升高的内部温度凝固的。
为了使根据本发明的装置能够适应不同的喷丝头形状，纤度和长丝数目及不同的空气动力学特性，冷却装置的优选实施例的内部直径和长度可以调整。
最好长度至少为300mm，最大为1800mm，但最好在350至1500mm之间范围内。
在一种有利的方法方案中，对于长丝在其中凝固的纵向部分，采用具有足够的空白表面的冷却装置。其长度最好在长丝凝固点之后，还有100至250mm才到末端。
冷却装置的优选总长在300至1800mm之间。
为了使用根据本发明的方法，对于不同的产品纤度，管子离喷丝头的距离在20至200mm范围内，最好在30至150mm范围内和喷丝头和冷却装置的盖的高度在40至450mm之间是有利的。
在另一个优选实施例方案中，为了使该装置能覆盖大的纤度范围和将该装置放入冷却装置内，可以调整使用纺丝整理装置的高度(spin finish)。
从先前技术中已知，为了减少纺丝过程中的定向问题，必须利用较高的纺丝温度，在大于5000米/分的速度下，生产长丝，或生产纤度在0.3分特至0.8分特之间的长丝纱线。这样产生的缺点已经作了说明。
在使用根据本发明的冷却装置中，惊奇地发现，利用一个盖间接地和热管子，可使纺丝温度从通常的297℃降低至287℃，同时，作为一个例子，纺丝速度可达5200米/分，最终纤度达到77分特f36。
通过例1和例4的比较，可以看出，对于折断处的一个预先决定的伸长值，可以将缠绕速度提高至6600米/分，纺丝速度提高至5400米/分。
联系根据德国专利DE 4208568或欧洲专利EP 0530652B1的先前技术的比较例子，可知，对于这样的纺丝速度，喷丝头温度可达296至301℃，至少293℃。
使用根据本发明的装置中的冷却装置，可将纺丝温度降低大约10℃(至少6℃)的一个明显的效果是可使纺丝过程长期稳定。这点在德国专利DE 19626051A1“带集成热绝缘的喷丝头”中也有说明。与已知方法比较，因为聚合物熔化物的热分解明显减小和喷丝头的污染明显减少，可以将喷丝头的清洁范围扩展70％(至少扩展30％)。另外，还惊奇地发现，通过使用根据本发明的装置和降低纺丝温度，尽管生产速度提高，纱线性能改善了。如例2所示，特别是质量数升高，而该数字由于熔化物减少，是可以降低的。
例如，在德国专利DE 2836514C2中，将该质量数定义为折断力与折断处的伸长的平方根(second root)的数学乘积。
降低纺丝温度可降低聚合物熔化物的热分解速率，而其分子重量份却最好保持不变。这样所增加的溶液粘度，以及由于纺丝温度降低而增加的熔化物的粘度使纱线的拉力较高。纱线拉力提高使长丝稳定，并使均匀性提高。该长丝均匀性可用乌斯特值降低表示(根据DIN 53817)。
另外还惊奇地发现，当在生产速度低的过程中，使用冷却装置，也可以降低纺丝温度，这将使产品具有每根长丝少于1分特的纺丝纤度(例5和例6)。这种细旦尼尔(denier，纤度单位)，产品通常是在非常高的纺丝温度下生产的，这与高速纺丝过程相似(例7)。
使用根据本发明的方法基本的要求是冷却装置应有足够高的温度。所有已知装置都不允许在较低温度下纺长丝(例3)。这些装置只将不充分的热量，从装置的上部传导至下部。当纺丝温度低时，长丝冷却太快。尽管质量数字高(例3与例4比较)，但折断率急剧提高。
因此，利用根据本发明的方法，可以有利的方式生产长丝纱线，该长丝纱线的织物物理性质非常好，特别是其杰出的均匀的染色亲和力和特别均匀的分子重量分布。
该方法的另外一些优点是大大延长了生产长丝的长度，因为生产过程中的中断频率降低了。由于使用根据本发明的装置时，纺丝温度降低，因此喷丝头的污染，以及在纺丝零件中的，以及在生产装置的送料和/或挤出零件中的聚合物熔化物的分解明显减少。
本发明还有一个优点是可以改变包围长丝束的冷却装置的管子的直径。由于这样，可以很快地修正产品的改变(例如纤度的改变)。
根据本发明的方法和装置适用于所有热塑性聚合物制成的长丝，但特别适合于由聚酯和共聚的聚酯和聚酰胺制成的长丝。
根据本发明的方法和装置，将用下面的

图1至图13所示的示例性实施例进行更详细的说明。
图1为冷却装置的总图；图2a为一个多位置的纺丝装置(每一个装置都带有冷却装置)的示意性视图；图2b为冷却装置，盖和带有一个凹下部分的喷丝头的详细视图2c为与图2b一样的详细视图，但喷丝头的凹下部分可以移动(即可以取下)；图3为冷却装置的一个方案(部分地打开的)的示意性视图；图4a为在热绝缘壁之间的一种可调节的冷却装置的视图；图4b为带有另外的穿孔侧壁的一种可调节的冷却装置的视图；图4c为一种可调节的冷却装置的顶视图；图4d为冷却装置的不同横截面形状的示意图；图5a，5b表示利用一个安装套管改变内直径的不同实施例方案；图6为在冷却装置中不同的穿孔排布置的示意性图；图7为冷却装置的穿孔的孔角度的示意性视图；图8表示乌斯特值与长丝纤度和冷却装置直径的函数关系；图9表示纤度与管直径D的函数关系；图10a，b，c代表具有不同长度的冷却装置的方案；图11a，b，c代表不同长度的冷却装置的方案；图12表示沿着冷却装置测的温度分布；图13为纺丝整理装置位置设置的详细情况的示意性视图。
图1示意性地表示根据本发明的装置的总图，它具有一个喷丝头2，一个所谓的纺丝盒3，一个从该装置出来的长丝束4，一个管子状的穿孔冷却装置5，一个侧壁形式的热绝缘器6和一个穿孔的前壳体件7a，一个穿孔的后壳体件7b和一个盖子8。由右端侧壁6和两个壳体件7a与7b组成的盖8，将该纺丝盒3和壳体9连接起来。在盖8的一端设有挡板10，通过挡板10可接近喷丝板2。
在图2a中，示意性表示一个纺丝装置中的几个纺丝位置，其中，为了清楚起见，前壳体件7a用剖开的视图表示。
聚合物熔融液通过分配至纺丝盒3中各个位置去的一根熔融液管路1，均匀地送至纺丝盒3中的各个喷丝头2中。应当理解，这里术语”喷丝头”包括了整个喷丝板2。熔融液S以单根长丝的形式，从喷丝板2的孔中流出。这些长丝通过冷却装置5进行冷却和凝固，然后在缠绕之前，综合成长丝束4。这点最好是采用纺丝整理装置来进行(见图13a，13b，13c)。
在纺丝过程中，热绝缘器的穿孔壳体9的穿孔前壳体件7a关闭。
管状的穿孔冷却装置5(在本示例性实施例中用管子形式表示)彼此由热绝缘器的壁隔开。这些冷却装置5不与单个的喷丝头2a齐平，而是安装在盖8下面的纺丝盒3上，离纺丝盒一定距离h(见图1)。
图2b和图2c详细地表示了从喷丝板2至根据本发明的装置的过渡部分。冷却装置的管子5边缘不与喷丝头2齐平，否则，喷丝头有丧失热量的危险。可以通过盖8，对这些喷丝头2进行间接加热。因此，一方面，盖8可防止热量从喷丝头散失，另一方面，使管子5不致充分地被加热。为了加热充分，管子5与盖8的良好热接触是有利的。盖8的结构，使得通过简单地把挡板10倒转打开，即可以清洁喷丝头2。
在优选方案中，盖8是另外绝缘的，以防止热量丧失。盖8上还可设置小开口，以防止紊流。
图2b表示在纺丝盒3中有一凹下部分的喷丝板2，图2c表示带有一个可调节的凹下装置11的方案。利用这个可调节的凹下装置11，可以调节能运动的凹下部分，从而可以毫无问题地清洁喷丝板。
图3示意性地表示根据本发明的装置的另一个示例性实施例，图中部分是切开，部分是分解视图。打开该整个装置一方面可以清洁喷丝头2a，另一方面，可以清洁在安装状态下的整个冷却装置。为些，可将管子5做成单独的管子5a和5b，并相应地将侧壁的热绝缘做成两个单独的侧壁6a和6b，并使侧壁6a，6b，沿着纺丝盒3的方向，通过单独的管子5a和5b的末端，因此，盖8也可作成两件(在这个方案中，省略了挡板10，因为冷却装置13的整个前半部，利用铰链连接12，可以绕支轴转动地放置)。
图4a，4b，4c和4d为模仿带有穿孔平板金属轮廓14的冷却装置的管状横截面的不同的实施例。
对图4a和4b中的管状的长丝的冷却效果差不多相同。即使根据图4d中的半个几何半轮廓18，19，20，21的实施例的结果也非常好。
根据图4b，通过利用隔套16固定在热绝缘器6的侧壁上，由于根据图4b的实施例，可以保证通过另外的穿孔侧面金属板，空气可完全从四周进入，因此与图4a比较，吸入的对称性影响较小。
图4c表示如何利用一个调节螺钉17，使穿孔平板金属轮廓14彼此相对移动，和如何改变管状冷却装置的横截面(虽然是不对称地改变)。
图5a和5b表示改变冷却装置的内直径的实施例(在本实施例中，为管状的空心体)。
图5a和5b所示的冷却装置的直径，可以利用一个弹簧加载的固定装置改变，其中图5a所示的装置为一穿孔的平板金属弹簧板22，其直径可用固定装置23改变。
在图5b所示的装置中，图5a的穿孔平板金属弹簧板22被板条24代替，这些板条24彼此相隔一定距离放置。梯形横截面的板条24之间的距离，可通过固定装置23连续地改变，利用该固定装置可以在预先决定的范围内调节直径。
图6表示在冷却装置5的管状体上的几排穿孔25，它们排列在一直线上，或沿着管子设置，倾斜一定角度。
然而，根据本发明的装置的作用不受穿孔形状的限制。该角度相对于垂直线在0≤β≤45°范围内，最好在0≤β≤20°范围内。
图7说明在冷却装置的孔的壁厚d上，穿孔的孔角度α，这些孔是在长丝的运行方向上，向下形成的。
图8中可以看出乌期特值在不同管子直径下，与不同纤度的依赖关系。从图中可以便利地对每一个纤度决定冷却装置的一个最优管子直径。
图9表示冷却装置5的最优管子直径与长丝束4的总纤度的依赖关系。
图10a，10b和10c表示具有不同管长的冷却装置5的特殊的实施例；图10a为伸缩式的实施例，图10b为风箱式的实施例，图10c为可插入式的实施例。
图11a，11b和11c表示具有不同管子长度，但有一个附加的稳定支撑的冷却装置5的另一些方案。支撑与管子连接一起就是凹纹喷丝头，这样可以保证长丝的自行吸入作用继续下去。即，用于支撑的保持环最好做成皱纹的，或在其内面带有齿，它可以在孔之间精确地支承管子体。虽然图11c中，只能不连续地调节管子长度而根据图11a和11b的实施例则可以连续地调节。
图12表示在冷却装置5内的温度分布，并可清楚地看到长丝在离盖子一定距离处的延迟冷却。相对距离X表示从下端8开始至相应的测量点，相对于管子总长度的距离。
相对温度T为在位置X处测量的，相对于X＝0处的开始温度(℃)的温度(℃)。
图13a，13b和13c表示使用纺丝整理装置作为纺出的长丝束的第一个导向装置，即图13a为纺丝整理装置放在进入纺丝装置之前，图13b为放在冷却装置下面，图13c为放在冷却装置内面。
所谓长丝束的收敛点在使用纺丝整理装置的地方形成。将这种高度可调节的收敛点移入冷却装置中可使长丝束的纱线拉力降低。低的纱线拉力对于进一步进行纺丝是特别有利的。但如果将纺纱整理装置的使用地点延伸至管子以外，则只能拼接形成长丝束。例1至4
例5至权利要求
1.一种利用周围空气对由热塑性聚合物制成的熔纺长丝进行被动的、延迟冷却的装置，该装置包括每一个喷丝板一个冷却装置，冷却介质可渗透至该冷却装置中，该装置放置在长丝的运行方向上，并同心地包围一个长丝束(4)，其特征为，该冷却装置具有不同排列方式，穿孔密度，穿孔形状和穿孔尺寸的许多穿孔(25)，该冷却装置放在离喷丝板至少20mm距离的地方并设有热绝缘器(6)，冷却装置的壁厚至少为1mm并有预先决定的内直径(D)，其特征还在于，冷却装置(9)与热绝缘器(6)一起，设计成可以打开，并且，冷却装置(9)通过一个导热的盖(8)与纺丝盒(3)连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征为，该冷却装置(9)具有带30％至70％的没有穿孔的相对空白表面的一个细长的管状的穿孔体(5)，该穿孔体(5)的横截面形状与喷丝板(2)匹配，且内直径与长丝束(4)的纤度匹配，其特征还在于，该穿孔体的材料和形状允许在该体的纵向方向最大可能地导热。
3.如权利要求1所述的装置，其特征为，该热绝缘器(6)另外设有加热元件。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征为，该冷却装置(9)被一个穿孔壳体或圆筒包围。
5.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，盖(8)的高度(h)在40至450mm范围内。
6.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，该穿孔体(5)的横截面为圆筒形，圆锥形，椭圆形或多边形。
7.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，该穿孔体(5)的壁厚，在长度方向上最好在1至10mm之间变化。
8.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，该穿孔体(5)由导热性能良好的材料(最好为铜或铝)制成。
9.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，该穿孔体(5)的穿孔(25)排成许多穿孔排，穿孔排有一个凹下部分，该凹下部分可以倾斜，其倾角范围在0≤β≤45°内，最好在0≤β≤20°范围内。
10.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，在冷却装置的长度上，该穿孔的尺寸，数目和形状均不相同。
11.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，穿孔(25)彼此之间的横向距离(b)比在长丝运行方向上的距离(a)大。
12.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，穿孔(25)的方向指向冷却装置(5)的中心。
13.如权利要求12所述的装置，其特征为，穿孔(25)的方向与长丝运行方向成90°或向下。
14.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，穿孔(25)的相对空白表面在整个外套内表面的35％至60％之间。
15.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，该穿孔体(5)的长度在300至1800mm之间。
16.如上述权利要求中的一条所述的装置，其特征为，该穿孔体(5)的内直径至少与从相应的喷丝板(3)出来的长丝束(4)的直径相适应。
17.一种利用周围空气，对热塑性聚合物的熔纺长丝进行被动的延迟冷却的方法，其特征在于，在根据权利要求1至16的装置中，纺丝装置的每一块喷丝板(2)由一穿孔体(5)组成，冷却介质和空气可以渗透至该装置中，该装置精确同心地包围长丝束。
18.如权利要求17所述的方法，其特征为，该装置使长丝的冷却延迟，并可降低纺丝温度，对于微型长丝，在纺丝速度在2300米/分以上时，纺丝温度最大降至290℃，或者，对于纤度较大的长丝，在纺丝速度大于5000米/分时，纺织温度也可降至290℃。
19.如权利要求17或18所述的方法，其特征为，穿孔尺寸，穿孔数目和穿孔间隔是纺出的长丝纤度和数目的函数。
20.如权利要求17至19中的一条所述的方法，其特征为，孔(25)的相对空白表面按纺出的长丝纤度和数目的函数选择，其特征为，孔(25)的相对空白表面最小为总表面的30％，最大为总表面的70％。
21.如权利要求17至20中的一条所述的方法，其特征为，冷却装置(9)的长度选择在使长丝的凝固点位于冷却装置末端之前的100至250mm之间。
22.如权利要求17至21中的一条所述的方法，其特征为，当从喷丝板(2)出来的长丝彼此之间的距离为3至15mm时，至冷却装置(9)的壁的距离，作为长丝纤度和数目的函数，可在4至15mm之间选择。
23.如权利要求17至22中的一条所述的方法，其特征为，长丝的纺丝整理装置(在先前技术中，它是通常的装置)集成在该冷却装置(9)中。
全文摘要
一种由每一个喷丝板2带有一个冷却装置9组成的装置,它可允许周围空气,作为冷却介质,通过其穿孔25进入。该装置是热绝缘的,可以打开。同时还提供了一种被动的延迟冷却由热塑性聚合物制成的纺丝长丝的方法。
文档编号D01D13/02GK1197129SQ98101558
公开日1998年10月28日 申请日期1998年4月17日 优先权日1997年4月18日
发明者马丁·德萨克斯, 乌尔里希·堪普, 曼弗雷德·施泰因 申请人:埃姆斯·英芬塔股份有限公司