丝线冷却装置的制作方法

本申请为中国申请号201310741222.4发明名称为“丝线冷却装置”的中国专利申请的分案申请。

本发明涉及冷却从纺丝梁纺出的丝线的丝线冷却装置。

背景技术：

在一般的熔融纺丝方法中，在配置在喷丝头正下方的丝线冷却装置中从丝线周围对从纺丝梁的喷丝头纺出的熔融聚合物的丝线吹出冷却用的气体，通过这样使聚合物固化。作为上述丝线冷却装置提出了种种结构的方案。其中，有对通过圆筒状的纺丝筒内的多根丝线从纺丝筒周围吹出气体进行冷却的形式。

在上述纺丝筒中，我们还知道具备主动地整流流入纺丝筒内的气体流的结构的纺丝筒。例如，专利文献1的纺丝筒具有形成了多个孔的筒体和配置在该筒体内侧的整流筒。通过了筒体的冷却用气体被筒体内侧的整流筒朝纺丝筒的中心整流。由此，流入纺丝筒内的气流的紊乱被抑制，通过纺丝筒的多根丝线被均匀冷却。

并且，在构成丝线的单丝细的情况下，容易发生单丝断裂等问题。因此，专利文献2的纺丝筒结构为，使从纺丝筒外侧吹出的气体朝斜上方吹出。由此，急剧冷却极细纤维的单丝，能够抑制单丝断裂等。

[专利文献1]日本实开昭47-33217号公报

[专利文献2]日本特公昭62-50566号公报

专利文献2中，由于流入纺丝筒内的气流被朝斜上方整流，因此能够加快纺出的极细纤维的单丝冷却开始(固化开始)，并抑制单丝断裂等。但是，如果在纺丝筒内气体朝上方吹出，气流有可能被该吹出的气体的流速飞扬到位于纺丝筒上方的纺丝梁的喷丝头附近。这种情况下，存在纺出熔融聚合物的喷丝头被冷却，或者喷丝头附近的环境气体紊乱、产生丝线晃荡等，丝线品质下降的担忧。

技术实现要素：

本发明的目的就是要提供一种能够防止单丝断裂、并且能够生产高品质的丝线的丝线冷却装置。

本发明的丝线冷却装置，冷却从纺丝梁朝下纺出的多根丝线，其特征在于，具有上述多根丝线沿上下通过其内部的纺丝筒；上述纺丝筒具备：具有气体通过的多个开口的第1筒体，以及，被设置在上述第1筒体的内侧、将流入上述纺丝筒内的气体流朝内整流的筒状的整流体；上述纺丝筒在其上端侧具有与比其靠下侧的部分相比、上述气体的流速变慢的低速部；上述整流体的位于上述低速部的第1部分将从上述纺丝筒的外侧向内侧的上述气体流朝斜上方整流；上述第1筒体的上端侧部分中的上述气体的通过阻力与比其靠下侧的部分相比大。

所述的丝线冷却装置，其特征在于，上述整流体的位于比上述第1部分靠下侧的第2部分，将上述气体流沿与上述丝线的行走方向正交的方向整流。

所述的丝线冷却装置，其特征在于，上述整流体由金属材料形成。

所述的丝线冷却装置，其特征在于，上述低速部的上下方向的长度为10mm以上、50mm以下。

发明第1方案的丝线冷却装置为冷却从纺丝梁朝下纺出的多根丝线的丝线冷却装置，具有上述多根丝线沿上下通过其内部的纺丝筒。上述纺丝筒具备：具有让气体通过的多个开口的第1筒体，以及设置在上述第1筒体的内侧、将流入上述纺丝筒内的气体流朝内整流的筒状的整流体。上述纺丝筒在上述纺丝筒的上端侧，具有与比纺丝筒的上端侧靠下侧的部分相比上述气体的流速变慢的低速部。上述整流体的位于上述低速部的第1部分将从上述纺丝筒的外侧向内侧的上述气体流朝斜上方整流。

本发明中，从外侧流入纺丝筒内的丝线行走空间的气体的流速被第1筒体沿周向均匀化。而且，气体流的方向被第1筒体内侧的整流体朝内整流。由此，能够均匀地冷却多根丝线。除此以外，本发明中，在纺丝筒的上端侧设置有与比纺丝筒的上端侧靠下侧的部分相比向纺丝筒内流入的气体的流速变慢的低速部。并且，位于低速部的整流体的第1部分将从外侧向内侧的气体流朝斜上方整流。由此，从纺丝筒的低速部流入的气体以低的流速朝斜上方流动。因此，能够利用朝斜上方的气体流加快丝线的冷却开始(固化开始)。另一方面，由于该朝斜上方的流动的流速低，因此能够抑制由气体流使喷丝头冷却或者使喷丝头附近的环境气体紊乱。

发明第2方案的丝线冷却装置在上述发明第1方案的基础上，上述整流体的位于比上述第1部分靠下侧的第2部分将上述气体流沿与上述丝线的行走方向正交的方向整流。

在冷却用的气体成直角冲击丝线的情况下，丝线的冷却效率变得最高。本发明中比低速部靠下侧的气体流被沿与丝线的行走方向正交的方向整流。因此，丝线的冷却效率变高，能够稳固并且高效地冷却丝线。

发明第3方案的丝线冷却装置在上述发明第1或第2方案的基础上，还具有设置在上述第1筒体的内侧、上述气体的通过阻力比上述第1筒体小的第2筒体。

本发明中，由于在第1筒体的内侧设置有气体的通过阻力比第1筒体小的第2筒体，因此流入纺丝筒内的丝线行走空间的气体的流速被沿周向进一步均匀化。

发明第4方案的丝线冷却装置在上述发明第3方案的基础上，上述整流体被配置在上述第1筒体与上述第2筒体之间。

本发明中，整流体被第1筒体和第2筒体夹着。即，成为整流体被第1筒体和第2筒体保护着的结构，在为了清扫等拆下纺丝筒之际，防止整流体破损。并且，由于第2筒体位于整流体的内侧，因此熔融聚合物不容易直接附着到整流体上。因此，能够抑制附着聚合物引起的整流功能的下降。并且，即使在熔融聚合物附着了的情况下其附着量也少，因此清扫作业容易。另外，本发明中，由于在整流体的内侧配置有第2筒体，因此通过了第1筒体的气体在被整流体整流后再通过第2筒体。但是，由于第2筒体中气体的通过阻力比第1筒体小，因此被整流体整流过的气体流通过第2筒体之际不会较大地紊乱。

发明第5方案的丝线冷却装置在上述发明第1～第4方案中的任意一个方案的基础上，上述整流体由金属材料形成。

如果整流体由金属材料形成，则整流体的耐久性变高。因此，即使熔融聚合物附着到整流体上等使整流功能下降，通过拆下清扫也能够反复使用。

另外，也可以通过局部地增大第1筒体的上端侧部分中的气体的通过阻力来实现低速部(发明第6方案)。或者，也可以通过局部地增大第2筒体的上端侧部分中的气体的通过阻力来实现低速部(发明第7方案)。

低速部的上下方向的长度为10mm以上、50mm以下较佳(发明第8方案)。如果低速部过短，则刚从喷丝头喷出后的丝线的冷却变得不充分，低速部的存在意义(加快冷却开始(固化开始)的效果)小。并且，如果低速部过长，则流入纺丝筒内的气体的量变少，存在丝线的冷却不足的担忧。

附图说明

图1为本实施形态的熔融纺丝装置的概略结构图；

图2为图1的丝线冷却装置的ⅱ-ⅱ线剖视图；

图3为图1的丝线冷却装置的放大图；

图4为整流体的局部放大透视图；

图5为变更形态的丝线冷却装置的剖视图；

图6为别的变更形态的丝线冷却装置的剖视图；

图7为表示别的变更形态的整流体的图；

图8为别的变更形态的丝线冷却装置的剖视图；

图9为别的变更形态的丝线冷却装置的剖视图。

符号说明：1-熔融纺丝装置；2-纺丝梁；3-丝线冷却装置；21-纺丝筒；21a-低速部；30-筒体；31-整流体；31a-第1部分；31b-第2部分；32-过滤器

具体实施方式

接着，说明本发明的实施形态。图1为本实施形态的熔融纺丝装置的概略结构图。另外，将图1中的上下方向定义为本实施形态的上下方向进行以下的说明。本实施形态的熔融纺丝装置1具备纺丝梁2、丝线冷却装置3、给油装置4等。纺丝梁2具备多个组件壳体(packhousing)11。各组件壳体11中配置有纺丝组件12。纺丝组件12中贮存有聚酯等熔融聚合物。在纺丝组件12的下端部设置有喷丝头13。纺丝梁2将贮存在纺丝组件12中的熔融聚合物，从形成在喷丝头13上的未图示的多个通孔作为多条丝线y纺出到下方。另外，纺丝梁2的多个喷丝头13沿与图1的纸面正交的方向分两列排列成锯齿状。

丝线冷却装置3被配置在纺丝梁2的下方，冷却并固化从纺丝梁2纺出的多根丝线y。给油装置4被配置在丝线冷却装置3的下方，给被丝线冷却装置3冷却过的多根丝线y付与油剂。被给油装置4付与了油剂的多根丝线y被配置在给油装置4下方的未图示的卷绕装置分别卷绕到筒管上。

接着，说明丝线冷却装置3的结构。图2为图1的丝线冷却装置的ⅱ-ⅱ线剖视图。图3为图1的丝线冷却装置的放大图。如图1～图3所示，丝线冷却装置3具备冷却箱20、多个纺丝筒21等。

管道22被连接在冷却箱20的侧壁上。从管道22给冷却箱20内供给用来冷却丝线y的气体(例如空气)。另外，在冷却箱20与管道22的连接部，设置有形成有多个孔的冲孔板23。从管道22流入冷却箱20内的气体流被该冲孔板23整流。

如图2所示，在冷却箱20内，多个纺丝筒21与多个喷丝头13分别相对应配置成锯齿状。如图3所示，纺丝筒21具有筒体30、筒状整流体31和筒状过滤器32。从管道22流入冷却箱20内的丝线冷却用气体依次通过筒体30、整流体31和过滤器32，对沿上下方向通过纺丝筒21内的丝线行走空间的多根丝线y从其周围吹气。

筒体30(第1筒体)为形成有多个孔(开口)的冲孔板被加工成圆筒状而构成的筒状部件。从纺丝筒21的外侧流入的气体通过筒体30之际，其流速在周向上被均匀化。并且，如图3所示，筒体30的上端侧部分21a与比其靠下游侧的部分21b相比，开口率变小。换言之，筒体30的上端侧部分21a中的气体的通过阻力局部地变大。另外，局部地改变筒体30的开口率既可以改变孔的数量，也可以改变一个孔的大小。由此，纺丝筒21的上端侧部分21a成为与比其靠下游侧的部分21b相比，通过纺丝筒21的气体的流速变慢的低速部。另外，在以下的说明中，有时也将纺丝筒21的上游侧部分21a称为“低速部21a”。

筒状的整流体31被配置在筒体30的内侧。图4为整流体的局部放大立体图。如图3、图4所示，整流体31具有沿上下方向隔开间隔配置的多片环状板33(33a、33b)。如图4所示，多片环状板33由沿上下方向延伸的多个支撑部件34支撑着。另外，整流体31(环状板33)的材质没有特别限制，但如果由金属材料等耐久性高的材料形成，则即使熔融聚合物附着到整流体31上等使整流功能下降，通过拆下来清扫也能够反复使用。

通过了外侧的筒体30的气体进而通过整流体31的多片环状板33之间，通过这样被朝内(半径方向内侧)整流。并且，如图3、图4所示，在整流体31的位于上端侧的第1部分31a(即位于纺丝筒21的上述低速部21a的部分)中，环状板33a越向内侧越向上地相对于水平方向朝斜上方倾斜。与此不同，整流体31的位于比上述第1部分31a靠下侧的第2部分31b中，环状板33b与水平方向平行。即，位于纺丝筒21的低速部21a的整流体31的第1部分31a中使从外侧向内侧流动的气体被相对于水平方向朝斜上方地整流。另一方面，位于纺丝筒21的低速部21a以外的部分的整流体31的第2部分31b中，气体流被沿水平方向整流。

过滤器32中的气体通过阻力与筒体30中的气体通过阻力相比变小。过滤器32的材质等没有特别限制，能够使用例如金属网过滤器。或者，过滤器32也可以由冲孔板构成。这种情况下，使用开口率比筒体30大的冲孔板。这样，通过除了筒体30外还在其内侧配置气体通过阻力小的过滤器32，流入纺丝筒21内的丝线行走空间的气体的流速被沿周向进一步均匀化。

如上所述，纺丝筒21具有筒体30和配置在其内侧的整流体31。因此，首先，从外侧流入纺丝筒21内的气体的流速被筒体30沿周向均匀化。而且，气体流动的方向被位于其内侧的筒状整流体31朝内整流。由此，能够均匀地冷却通过纺丝筒21的多根丝线y，能够抑制丝线不匀等、提高丝线品质。

除此以外，在纺丝筒21的上端侧设置有与比它靠下侧的部分相比向纺丝筒21内流入的气体的流速变慢的低速部21a。而且，位于低速部21a的整流体31的第1部分31a将气体流朝斜上方整流。因此，从纺丝筒21的低速部21a流入了的气体以低的流速朝斜上方流动。因此，能够用该朝斜上方的气体流加快从喷丝头13纺出的丝线y的冷却开始(固化开始)。尤其在丝线y的单丝纤度为1dtex以下的情况下，通过加快单丝的固化开始，能够防止单丝断裂。另一方面，由于以低流速朝斜上方吹出气体，因此能够抑制向上的气体流冷却喷丝头13或者扰乱喷丝头13附近的环境气体。

另一方面，整流体31的位于比低速部21a的第1部分31a靠下侧的第2部分31b将流入纺丝筒21的气体沿与丝线y的行走方向正交的水平方向被整流。因此，丝线y的冷却效率提高，能够稳固并有效地冷却通过了低速部21a的多根丝线y。

并且，本实施形态中，整流体31被配置在外侧的筒体30与内侧的过滤器32之间。即，整流体31被筒体30和过滤器32保护着。因此，在为了清扫等而拆下纺丝筒21之际，防止整流体31破损。

并且，如果熔融聚合物附着在整流体31上，例如环状板33之间被熔融聚合物埋没，则整流功能下降。这一点由于过滤器32位于整流体31的内侧，因此熔融聚合物不容易直接附着在整流体31上，能够抑制聚合物的附着引起的整流功能下降。并且，即使在熔融聚合物附着了的情况下，其附着量也变少。因此，在能够从纺丝筒21拆下整流体31进行清扫的结构的情况下，具有清扫作业变得容易或者清扫(拆下)的频率变少等优点。

另外，如果像本实施形态这样过滤器32配置在整流体31的内侧，则通过了筒体30的气体在被整流体31整流后再通过过滤器32。但是，由于过滤器32中气体的通过阻力比筒体30小，因此被整流体31整流过的气体流在通过过滤器32之际不会较大地紊乱。

下面举例说明以上说明过的熔融纺丝装置1中的尺寸等的一例。从喷丝头13的下面到纺丝筒21的上端位置的距离没有特别的限制，但较佳的是与丝线y的单丝纤度相对应地进行选定。例如，在单丝纤度为1dtex以下的情况下，上述距离可以采用20～60mm。

纺丝筒21的低速部21a的上下方向的长度在10mm以上、50mm以下较佳。如果低速部21a过短，则刚从喷丝头13喷出后的丝线y的冷却变得不充分，低速部21a的存在意义(加快冷却开始(固化开始)的效果)小。并且，如果低速部21a过长，则流入纺丝筒21内的气体的量变少，存在丝线y的冷却不足的担忧。

低速部21a中的气体吹出速度与单丝纤度相对应地在0.1～0.2m/s的范围内确定较佳。另外，低速部21a以外的部分21b中的气体吹出速度采用0.3～0.6m/s较佳。并且，低速部21a中的气体吹出的角度(相对于水平方向朝内的倾斜角度)与单丝纤度相对应地在5～60度的范围内确定较佳。

在整流体31中，为了将气体稳固地整流到朝所希望的方向，各环状板33的径向方向的长度采用5mm以上就可以，采用10mm以上更佳。

接着，说明对上述实施形态施加了种种变更的变更形态。但是，对于具有与上述实施形态相同的结构的部分附加相同的附图标记，适当省略其说明。

1)上述实施形态中，在整流体31的第1部分31a与第2部分31b气体流被整流的方向不同。但是，也可以像图5所示那样，第2部分31b也与第1部分31a同样，采用将气体流朝斜上方整流的结构。

或者，也可以像图6所示那样，采用整流体31仅有与纺丝筒21的低速部21a相对应的第1部分31a，省略了比它靠下侧的第2部分31b的结构。尤其在丝线y细的情况下，由于在纺丝后的早期阶段固化基本完成，因此多数情况下没有必要持续那么长的距离吹出气体。在丝线y通过了低速部21a后，有时没有必要额外地谋求提高冷却效率。在这样的情况下，通过省略整流体31的第2部分31b，能够削减部件成本。

2)整流体31并不局限于上述实施形态那样的由多片环状板33构成的结构。例如，也可以像图7所示那样为具有多个截面六角形的流路的蜂窝整流体。并且，也可以是将日本实开昭47-33217号、日本特开2006-348457号公报中记载的波形板重合的结构的整流体。

3)用来使纺丝筒21的上端侧部分变成低速部21a的结构并不局限于上述实施形态的局部地使筒体30的开口率不同的结构。例如也可以在过滤器32的结构上想办法来实现纺丝筒21的低速部21a。具体为，采用使过滤器32的上端侧部分中的气体通过阻力与比其靠下侧的部分中的通过阻力相比大的结构。例如，可以使过滤器32的上端侧部分的网孔与比其靠下侧的部分相比变细。并且，也可以是在过滤器32的上端侧部分层叠与比其靠下侧的部分相比更多的过滤器32的结构。或者，还可以是仅在纺丝筒21的上端侧设置过滤器32的结构。

4)也可以像图8所示那样，整流体31配置在比过滤器32靠内侧。这种情况下，由于通过了整流体31的气体在被整流的状态下原样地吹到丝线y上，因此气流的紊乱变少，丝线y被更均匀地冷却。

5)也可以像图9所示那样省略过滤器32。即使在这种情况下，由于气体的速度被筒体30沿周向均匀化，因此能够均匀地冷却丝线y。

6)虽然上述实施形态中多个纺丝筒21被排列成锯齿状(参照图2)，但纺丝筒21的配置并不局限于此。例如，多个纺丝筒21也可以排列成一列。