复丝的纺丝方法和装置的制作方法

专利名称：复丝的纺丝方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种如权利要求1前序所述的复丝的纺丝方法以及一种如权利要求11前序所述的纺丝装置。
这样的方法和装置由US4,277,430公开了。
在所公开的方法和装置中，通过横向气流冷却出现在喷嘴上的丝束。在横向气流吹入的下方，用第二冷却段加长冷却甬道。在下冷却甬道的入口区内，作为雾状冷却流地将气/水混合物引入冷却甬道，它借助抽吸作用而沿丝线走向流动以便冷却丝线，直到冷却路程结束为止。在这种情况下，通过加入液体而获得了较高的丝冷却效果。但是，已知的方法具有这样的缺点，即由横向鼓风带入的大部分空气被直接引入下冷却甬道中。结果形成了环绕丝的气流，而这阻碍了液体微粒到达丝表面。
另外还知道这样的方法和装置，其中在快速走丝的情况下通过在冷却甬道内快速流动的气流来冷却丝，例如正象EP0244217或WO95/1540所述的那样。但是，这样的方法主要具有这样的缺点，即无法进行对丝的强冷。这样的方法特别适用于较细纤度的丝线。另外，已知的方法造成明显的热拉伸，而这造成丝内分子定向。
本发明的目的在于如此改进上述类型的复丝纺丝方法和纺丝装置，即可以没有明显预定向地冷却丝线。
根据本发明，通过具有权利要求1所述特征的方法和具有权利要求11所述特征的装置可实现上述目的。
本发明的突出之处在于，在第二冷却区逆流中引入的雾化冷却流造成了高效润湿丝，从而在短暂的时间内排出了大量热。在这种情况下，出乎意料地出现了这样的结果，即与丝线走向相反地流动的冷却流没有造成明显地提高丝线的摩擦阻力。相反地，可以如此调节逆流，使得可以不形成对丝的气流保护罩。优选地由气/液混合物构成的冷却流防止了这种保护罩的形成并造成对丝的强冷。
本发明的另一个优点在于，由此得到了丝的均匀性，即在第一冷却区内直接在喷丝嘴下方通过一个气流实现了预冷却。通过预冷却使丝的边缘层凝固，它具有足够的强度，以在第二冷却区内与气/液混合物接触。
本发明的方法和装置特别适用于生产聚丙烯高强度丝线。为了在随后的拉伸区内尽可能高地拉伸丝线，这样的丝线必须在定向尽可能小的情况下进行冷却。在这种情况下，拉伸有利地是通过许多导丝轮对实现的。可以通过本发明实现以高达5000m/min的卷丝速度产生这样的丝线。
权利要求2所述的方法变型特别适用于获得对丝束内的丝的均匀冷却。另外，为了随后通过气/液混合物而没有明显预定向地强烈冷却丝，可以预先冷却纤度高达2000dtex的丝。另外，第一冷却区气流的抽吸具有这样的优点，第二冷却区的冷却流基本上不受影响且同时造成对丝的强烈均匀冷却。另外，防止了气流由第一冷却区进入第二冷却区。
实践证明，在冷却路程小于1m且优选地小于0.5m的情况下获得了充分的预冷却。在这种情况下，可以根据丝线类型和纤度而通过自抽吸产生气流或着通过鼓风产生气流。
在自抽吸的情况下有这样的优点，即直接在喷丝嘴下方形成了很弱的气流，这造成很均匀的丝线纤度。与此相反地，鼓风具有这样的优点，即比较均匀地冷却丝束内部的丝。
最好将气/液混合物用作冷却流。对此，可以如此选择混合比，即产生了饱和的雾气或不饱和的雾气。当采用饱和雾气时有这样的优点，即液体含量较高造成强烈冷却丝。这样的混合物被特别用于丝线纤度较高的情况。与此相反，在丝线具有较低纤度的情况下，最好选用不饱和雾气。在这种情况下，例如通过控制露点而周期性地检查空气湿度。
在如权利要求7所述的特别有利的方法变型方案中，冷却流是通过在第二冷却区端部的鼓风产生，其中借助一个雾化喷嘴向通过鼓风产生的气流中加入液体。由此在第二冷却区的下段内产生了很强烈的丝冷却。
权利要求8所述的方法特别适用于生产工业用丝线。在这种情况下，冷却流是通过抽吸产生的，其中在冷却区端部通过一个雾化喷嘴向由抽吸产生的气流中加入液体。
但是也可以在空调室内进行给空气加湿。对此，可以很精确地调节和设定空气含水量，从而在使用许多纺丝位置时在每个纺丝位置上都出现了具有相同湿度的气流。为了在冷却流中尽可能均匀地分配液体，权利要求9所述的方法的进一步的方案是特别适用的。
在本发明的方法中，将水优选地用作液体。
本发明纺丝装置的特点尤其在于，冷却装置具有两个冷却区，它们的冷却效果可以彼此无关地进行调节和控制。
为了在下冷却甬道的冷却流中产生气液混合物，如权利要求12所述的纺丝装置结构特别有利。在这种情况下，向已在冷却甬道中产生的气流中加入极细的液滴。从而在高压下借助计量泵并通过雾化喷嘴输送液体。这样一来，出现了与丝线走向相反地流动的雾状冷却流。
为了在冷却流内很均匀地分布液体，如权利要求13所述的雾化喷嘴设计结构是很有利的。
但是，为了有利地分布雾化液体，也可以在第二冷却区的冷却甬道内布置许多雾化喷嘴。
当喷丝嘴成环形时，如权利要求15所述的有利的纺丝装置改进方案是很有利的。结果，不仅在上冷却甬道内而且在下冷却甬道内都均匀地冷却丝束。尤其是可以通过在冷却装置下端区域内的封闭管尽可能靠近地输送冷气流到丝束中。
如权利要求16所述的本发明纺丝装置的设计方案有以下优点，即丝束内部的丝得到均匀冷却。
在如权利要求17所述的本发明特别有利的改进方案中，如此制备抽吸出的冷却流，使从气流中分出液体并将液体供给一个容器。为此，抽吸装置与一个水分离器相连。于是，计量泵的供液可以由容器承担，从而形成了液体循环。
另一个如权利要求19所述的特别有利的纺丝装置设计方案特别适用于在上冷却甬道内进行对丝的自吸气式冷却。用于冷却丝的气流在这种情况下基本上是通过装在冷却甬道下方的抽吸装置来调节的。
结合附图来详细描述本发明纺丝装置的几个实施例以及本发明方法的有益效果。其中

图1示意地示出了本发明的复丝纺丝装置；图2、3示出了图1所示纺丝装置的冷却装置的其它实施例。
在图1中示意地画出了用于生产复丝的本发明纺丝装置。在这里，通过熔融物输送管路1将热塑材料供给纺丝箱体2。热塑材料在这种情况下可以直接由前置挤压机中或也可从一泵中直接送入。
在纺丝箱体2底侧上装有一个喷丝嘴3。纺丝箱体2通常具有许多成列的喷丝嘴。每个喷丝嘴就是纺丝装置的一个纺丝位置。由于在每个纺丝位置上形成一根丝，所以在图1中只画出了一个纺丝位置。
从喷丝嘴3中出来的是多根细丝形熔融物，它形成了丝束4。丝束4经过位于喷丝嘴3下方的冷却甬道6。冷却甬道6是由通风管9构成的。在此，通风管具有许多横向孔。但它可以是由一个透气的多孔套筒制成的。管9安装在鼓风机10的鼓风井11(Blasschacht)中。在鼓风井11中通过风扇12产生了气流。在此，风扇12与一个进风口16相连。可以通过进风口16吸入空调机的空调后的气体或大气。
在上冷却甬道下方由管13形成了另一个冷却甬道7，丝束4穿过这根管。在管9和管13之间装有一个抽吸装置8。抽吸装置8在这里是由一个环绕丝束4的管形吸气腔15和一个与吸气腔15相连的风扇14构成的。吸气腔15内壁同样是通气的，从而气流可以从冷却甬道6、7中排出。在此，抽吸装置8具有一个排气口17。
管13具有一个封闭管套。在管13的自由端区内，一个雾化喷嘴18固定在管13的外周上。雾化喷嘴18具有一个指向管13内部的喷嘴孔21。雾化喷嘴18与计量泵19的高压管路相连，计量泵通过抽吸管路与容器20相连。
在冷却甬道7的端部上，丝束4在冷却甬道7外通过上油装置22合成一根丝5并被涂覆上油剂。丝5随后进入拉伸区。在这种情况下，牵伸导丝盘23将丝5从冷却甬道6、7和喷丝嘴3中拉出来。丝环绕牵伸导丝盘23数圈。为此采用了一个相对牵伸导丝盘23交叉布置(轴向倾斜)的偏转轮24(Ueberlaufroll)。偏转轮24可自由转动。通过一个驱动装置(未示出)驱动牵伸导丝盘23并使其以可预调的速度工作。拉丝速度是喷丝嘴3自然排丝速度的许多倍。在牵伸导丝盘的后面是一个具有许多导丝轮的拉丝区。在这种情况下，例如画出了两个带导丝轮25.1、26.1的导丝轮组以及一个带导丝轮25.2、26.2的导丝轮组。
丝线5从最后的拉伸导丝轮25.2起进入一个卷绕装置27。卷绕装置27具有一个顶导丝器28，它构成了所谓的往复三角形的顶点。丝线5随后进入往复机构32中，其中丝线借助导向件沿横移路程来回移动。另外，往复机构32可以被设计成其上具有往复导丝器的往复螺纹导丝轴或翼片往复机构。丝线从往复机构32经过接触辊41移向待卷绕的筒管29。接触辊41靠在丝线卷29表面上。它用于测量筒管29的表面速度。丝线卷29被紧固在筒管锭子30上。筒管锭子30可转动地支撑在支架31上。如此通过一个锭子电机(在此未示出)驱动筒管锭子30，使丝线卷29的表面速度保持不变。为此，作为控制量地测量可自由转动的接触辊41的转速并通过锭子电机调节上述转速。
在图1所示的纺丝装置中，丝4在离开喷丝嘴3后经气流的冷却，所述气流借助鼓风机10沿径向环绕地吹拂到丝束4的外周上。于是，先出现了造成丝束边缘层凝固的丝束预冷却。气流主要是通过运行的丝线带入的且在冷却甬道6下方通过抽吸机构8排出。丝束4随后经过下冷却甬道7。在下冷却甬道7中，冷却气流与丝束走向相反地一直流向抽吸装置8。该冷却气流是由抽吸装置8产生的，所述抽吸装置将大气吸入在管13下端上的冷却甬道中。在管13下端区内出现的气流借助雾化喷嘴18而与弥散液滴混合。现在，空气/液体混合体因抽吸装置8的抽吸作用而与丝束走向相反地流动。在这种情况下实现了对丝束4的强冷。通过加入液体而产生了较强的热交换，从而没有出现明显定向地冷却丝束。冷却流在这种情况下可以是如此调节的，即出乎意料地没有明显的摩擦力作用于丝线上或者摩擦力因快速冷却而没有产生负面影响。这样一来，丝线5基本上未定向地进入后续拉丝区内。通过导丝轮25、26实现了充分拉伸丝线，随后将丝线卷绕到筒管上。因此，本发明的方法可以实现高达5000m/min的卷丝速度。在生产聚丙烯丝时，例如可以通过高速卷丝明显提高生产率。
在使用冷却装置的情况下可以看到，带冷却甬道6的0.1m-0.5m长的第一冷却区造成边缘区的凝固，这允许随后没有损害丝束均匀性地液体冷却丝束。但是，应该尽可能在0.1m-1m范围内形成第一冷却区。在第二冷却区内，冷却作用主要取决于冷却流中的液体部分。但是，液体部分首先是由液雾细度决定的。
但是，本发明的方法不局限于生产聚丙烯丝线。可以根据本发明的方法生产聚酯丝线或尼龙丝线。图1所示的拉丝区也只是丝线处理的一个例子。根据丝线类型，从喷丝嘴中拉出丝线后可以通过拉伸、加热、松弛或卷曲加以补充或替代。也可以无需导丝轮地运转纺丝装置。在这种情况下，借助卷绕装置直接从从喷丝嘴中抽出丝线。
在图2中，如其在图1的纺丝装置中所使用的那样示出了丝束冷却装置的另一个实施例。在这里，又通过管9形成了第一冷却区并通过管13形成了第二冷却区。管9的一端与一个鼓风腔33、一个鼓风机32相连。鼓风机32被设计成横向鼓风型。在这种情况下，冷气流通过风扇34并经进气口35进入鼓风腔33。在鼓风腔33区域内，气流通过通气管壁在冷却甬道6一侧进入。丝束由此被冷却。如图1所示的那样，抽吸装置8布置在管9、13之间。与图1所示的抽吸装置相比，图2的抽吸装置具有一个与水分离器36相连的接头。在这种情况下，从下冷却甬道7中被吸走的冷却流被风扇14排向水分离器。在水分离器中实现了冷却流中的气态成分与液态成分的分离。冷却流中的气态成分从排气口17被排出。液态成分被供给到容器20。容器20同时用于给计量泵19供液，而计量泵在冷却甬道7下端区域内给雾化喷嘴18供液。这样的布局具有这样的好处，即加入冷却流中的液体是连续再生的且它又被供给冷却流。
在图2所示的冷却装置中，在冷却甬道7的出口区内如此形成了雾化喷嘴18，使许多喷嘴孔沿径向环行布置在管13的外周上。由此实现了在气流中很均匀地散布雾化液体。在这种情况下，气流是通过一个设置在下冷却甬道7出口的鼓风机37产生的。为此，鼓风机37具有一个进气口40、一个风扇39和一个鼓风腔38。鼓风腔38与冷却甬道7通气相连。鼓风腔38在这种情况下成环形，从而气流沿径向流入冷却甬道7。通过这样的冷却装置结构，可以更强地冷却丝束。
通过对图2所示纺丝装置的改进而得到了冷却装置的另一个实施例。在这种情况下，装在冷却管13端部上的鼓风机37通过进气口40与一个腔室相通。在此腔室中形成了空气含有一定雾气的气/液混合体。雾气通过鼓风机39被从腔室中吸出并被吹入鼓风腔38中。雾气从鼓风腔38中通过在管13中产生的负压而作为逆流地流向丝束。在这种情况下，无需通过雾化喷嘴18直接加入液体。雾化喷嘴例如可以布置在腔室中中以便产生饱和或不饱和的雾气。
在图3中，示出了如可用于图1的纺丝装置的冷却装置的另一个实施例。在图3所示的冷却装置中，上冷却甬道6和下冷却甬道7之间的抽吸装置是通过两个组合部件8.1、8.2构成的。组合部件8.1与第一冷却区的管9相连。在整个外周上通气地形成了管9。这样一来，抽吸装置8.1产生了从外面径向流入冷却甬道6的并通过风扇14.1和排气口17.1流出的气流。在这样的结构中有以下优点，即直接在喷丝嘴下方形成了一个弱气流。这个弱气流如此利于冷却丝束，使得在丝束上形成了一个均匀的固化的保护壳部区。拉出的丝束4紧接在喷丝嘴3下方仍然处于熔融的液态，从而强气流会对丝束均匀性产生影响。这样的布局特别有利于这种聚合物，其中希望在第一冷却区内对丝束进行缓慢的预冷却。在第一冷却区下方形成了一个带有管13的第二冷却区。管13的上端在这种情况下安装在抽吸装置8.2上。如图2的冷却装置所示的那样，图3中的抽吸装置8.2与水分离器36相连。就此点而论，参见对图2的描述。
但是，在图3所示的实施例中，冷却甬道7中的冷却流仅仅是由抽吸装置8.2产生的。在管13端上安装了一块板43，板43具有一个开口42，丝束通过此开口流出。这样的设计方案具有这样的优点，即产生了在冷却甬道7中心被对准的气流。
图3所示的雾化喷嘴成环形，从而喷嘴孔沿径向环形均匀地将液体喷入流出开口42的气流中。
权利要求
1．一种由热塑材料构成的复丝的纺丝方法，其中热塑材料通过一个喷丝嘴被挤压成一个由许多丝构成的丝束，而丝束在结合成丝线前被冷却，冷却主要是在两个冷却区内进行的，其中在第一冷却区内直接在喷丝嘴下方通过一个气流相对于丝线走向横向地冷却丝并在第二冷却区内通过一个由雾气构成的冷却流冷却丝，其特征在于，在第二冷却区内的冷却流是与第一冷却区内的气流无关地形成的，在第二冷却区内的冷却流沿丝线走向相反地流动以便冷却丝束。
2．如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一冷却区内的气流相对丝线走向横向地被供给到丝束的整个外周，在第一冷却区端部吸走所述气流。
3．如权利要求2所述的方法，其特征在于，气流在小于1m且优选地小于0.5m的冷却路程内被基本上均匀地供给丝束。
4．如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，气流是通过鼓风产生的。
5．如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，气流是通过自吸气产生的。
6．如权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，冷却流是由饱和的雾气或不饱和的雾气构成的，所述雾气在冷却区的一个或多个位置上被均匀输入。
7．如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，冷却流是通过在第二冷却区端部的鼓风产生，其中借助一个雾化喷嘴向通过鼓风产生的气流中加入液体。
8．如权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，冷却流是通过吸气产生的，其中在冷却区端部通过一个雾化喷嘴向由吸气产生的气流中加入液体。
9．如权利要求8所述的方法，其特征在于，第二冷却区被分成两段，在这两段之间将雾化液体引入冷却区，从而冷却流在冷却区端部的一段内不含液体。
10．如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，液体优选地由水构成。
11．一种由热塑材料构成的丝线(5)的纺丝装置，它具有一个喷丝嘴(3)和一个卷绕装置(27)以及一个设置在喷丝嘴(3)下方的冷却装置，所述冷却装置具有一个朝向喷丝嘴(3)的上冷却甬道(6)和一个下冷却甬道(7)，其特征在于，冷却装置具有一个布置在上冷却甬道(6)和下冷却甬道(7)之间的抽吸装置(8)，它从上冷却甬道(6)中吸走气流以及从下冷却甬道(7)中吸走气流。
12．如权利要求11所述的纺丝装置，其特征在于，在下冷却甬道(7)的出口区内设有一个带有一个位于冷却甬道(7)内的喷嘴孔(21)的雾化喷嘴(18)，雾化喷嘴(18)与一个同一个容器(20)相连的计量泵(19)相连。
13．如权利要求12所述的纺丝装置，其特征在于，喷嘴孔(21)成环形并环绕经过冷却甬道(7)的丝束(4)。
14．如权利要求12所述的纺丝装置，其特征在于，许多雾化喷嘴(18.1,18.2)均匀地分布在冷却甬道(7)的外周上且它们环绕经过冷却甬道(7)的丝束(4)。
15．如权利要求11-13之一所述的纺丝装置，其特征在于，上冷却甬道(6)由一个外周通气的管(9)构成，下冷却甬道(7)由一个与外界相通的管(13)构成，这两个管(9,13)与抽吸装置(8)相连。
16．如权利要求14所述的纺丝装置，其特征在于，上冷却甬道(6)的管(9)基本上在整个长度上地布置在一个鼓风机(10)的一个鼓风井(11)内。
17．如权利要求12-15之一所述的纺丝装置，其特征在于，抽吸装置(8)与一个水分离器(36)相连，而所述水分离器将由吸气流中分出的液体送给一个容器(20)。
18．如前述权利要求之一所述的纺丝装置，其特征在于，在下冷却甬道(7)的出口装有一个鼓风机(37)，它在下冷却甬道(7)内产生一个与丝线走向相反的气流。
19．如权利要求11-17之一所述的纺丝装置，其特征在于，抽吸装置是由可彼此分开控制的组合部件(8.1,8.2)构成的，所述组合部件(8.1,8.2)分别与一个冷却甬道(6,7)相连。
全文摘要
本文披露了一种由热塑材料构成的复丝的纺丝方法和装置。在这里,热塑材料通过一个喷丝嘴被挤压成一个由许多丝构成的丝束,而丝束最后经过具有两个冷却区的冷却装置。在第一冷却区内,通过一个相对于丝线走向横向的气流冷却丝。在第二冷却区内,通过一个由气/液混合体构成的冷却流冷却丝,其中冷却流的流向与丝线走向相反。
文档编号D01D5/088GK1226613SQ9910214
公开日1999年8月25日 申请日期1999年2月12日 优先权日1998年2月21日
发明者克劳斯·谢弗, 恩斯特·卡霍夫, 乔治·施陶斯贝格 申请人:巴马格股份公司