專利名稱：用于熔紡和冷卻的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1前序部分所述的用于熔紡和冷卻大量合成單絲的設備。
在由塑料熔體制造合成纖維特別是用于紡織用途的合成長絲時，通過紡絲噴嘴擠出細的單絲條。為此紡絲噴嘴在其底面上具有大量按規定布局和分布的噴絲孔。在擠出后剛紡出的單絲條被冷卻，以使其固化。在冷卻過程后，大量單絲條，通常是通過紡絲噴嘴擠出的全部單絲條合并成一多纖維長絲，它在進一步處理后在制造過程末尾卷繞成一卷筒。因此根據應用情況的不同可以制造非常細的長絲或較粗的長絲。長絲的總纖度由各個單絲條的數量及單絲纖度得到。長絲的質量由單絲性能的共同作用確定。因此已知，為了制造高檔絲線，單絲束內的每個單根單絲條必須得到盡可能相同的處理，以便得到均勻的結構和橫截面。
單絲條的結構在擠出后決定性地直接由冷卻所確定。眾所周知，在所謂的橫向氣流驟冷(Querstromanblasung)中，產生橫向于單絲條行進方向布置的冷空氣流并穿過單絲束，這僅僅適用于具有1dpf(每條單絲的dtex)以上的紡絲纖度的單絲條。在單絲條較細時，一方面達到在單絲束內較高的單絲密度，這導致冷空氣流不均勻穿過，另一方面由橫向氣流驟冷引起的單絲束大的偏移會導致單絲條內出現不許可的纖度波動。因此紡絲纖度＜1dpf的單絲最好在擠出后用徑向吹風冷卻，在徑向吹風時采用在單絲束整個圓周上均勻產生的從內向外或從外向內產生的冷空氣流來冷卻單絲。但是這種設備根本上存在這樣的缺點，即，在制造多股長絲時每股長絲必須單獨地通過一徑向產生的冷空氣流進行冷卻。而橫向氣流驟冷適合于冷卻多股平行行進的長絲。
為了在橫向氣流驟冷時得到盡可能均勻的單絲條結構，由US3,067,458已知一種設備，其中，在緊靠紡絲噴嘴下方在一冷卻甬道內設置一用來引導剛擠出的單絲條的多孔滾筒。多孔滾筒具有一透氣的外殼。在離透氣外殼一定距離處設置一U形導板，它朝多孔滾筒一側具有一孔。該孔與一冷空氣發生器相連。通過它將冷空氣流橫向于多孔滾筒吹入孔內。在多孔滾筒下方單絲條進入冷卻甬道內，在它里面產生橫向冷空氣流，以進一步冷卻單絲條。
通過已知設備使單絲條在擠出后立即得到柔和的冷卻，使得在通過橫向冷空氣流進行最終冷卻之前，采用單絲條邊緣層的預固化。由此雖然在制造細單絲條時可以達到略微改善，但在多孔滾筒內還是存在單絲條的不均勻迎流，這導致單絲內的纖度波動。
由US 4,529,368已知用于熔紡和冷卻大量單絲條的另一種設備，其中，單絲條通過橫向氣流驟冷進行冷卻。為了預固化，在冷卻甬道內紡絲噴嘴的下方設置一具有相對于紡絲噴嘴連接的管段的多孔滾筒。在多孔滾筒側面設置一吹風壁，它在整個冷卻甬道的長度上延伸，并與一壓力腔連接。通過吹風壁產生一橫向的冷空氣流，它在下部區域內直接作用在單絲條上，而在上部區域內橫向地作用在多孔滾筒上。但是利用多孔滾筒內的橫向冷空氣流原則上存在這樣的問題，即，在高的單絲密度時單絲束的在離吹風壁最遠處行進的單絲條不能得到充分的預冷卻。因此，特別是對于細的單絲條，不能達到高的均勻性。
現在本發明的目的是，這樣地改進這一類型的用于熔紡和冷卻大量合成單絲的設備，使得特別是通過橫向的冷空氣流均勻地冷卻在0.2至1dpf纖度范圍內的單絲條。
按照本發明，這個目的通過具有權利要求1特征的設備實現。
本發明優良的改進結構通過從屬權利要求的特征和特征組合確定。
本發明的特征是，有利地將橫向于單絲行進方向流動的冷空氣流這樣地引到多孔滾筒上，使得冷空氣基本上均勻地出現在多孔滾筒圓周上。通過設置在吹風口內的分流器防止多孔滾筒的直接吹風。冷空氣流基本上吹入多孔滾筒外殼與導板之間的中間空腔內，使多孔滾筒產生環繞流動。由此造成冷空氣在多孔滾筒整個外殼上的均勻分配，使得冷空氣可通過透氣外殼均勻地進入多孔滾筒并出現在單絲上。這里，冷空氣和分配既可以通過一個分流器也可以通過多個共同作用的分流器進行。
分流器可以有利地通過設置成多塊的導向板構成，它們尤其是由兩塊相互成一角度設置的單塊板構成，設置在吹風口的中央并基本上在多孔滾筒整個長度上延伸。由此使進入吹風口的冷空氣流產生柔和的分配，而不形成明顯的渦流。這里導向板可以設計得可相互調整，以改變入流角。此外可以通過選擇導向板的寬度在導向板與導板之間分別形成不同的入流橫截面，這特別是控制了在多孔滾筒外殼與導板之間的中間腔內的流動速度。但是也可以通過一成形板構成分流器，它固定在吹風口內。
分流器最好在中心具有一流通口，通過它，將一部分冷空氣直接引導到多孔滾筒上。由此可以產生另一分氣流，它可以進一步改善冷空氣分配的均勻性。特別是對于通過分流器偏轉到中間空腔內的冷空氣具有小的流動速度的情況，可以通過該改進結構達到在多孔滾筒外殼上有利的均勻分配。但是流通口也可以通過多個單獨的孔或通過一個孔板結構構成。
本發明的設備可以用于用來冷卻單絲條的不同方法。例如已知這樣的方法，其中，單絲條的進一步冷卻通過一橫向冷空氣流或通過一沿長絲行進方向引導的冷空氣流進行。對于單絲條在后續行程中通過橫向冷空氣流進行冷卻的情況，特別有利地采用本發明這樣的改進結構，其中，多孔滾筒在出口側與冷卻甬道連接，該冷卻甬道具有一離多孔滾筒一定距離的下長絲出口。
對于采用沿單絲行進方向產生的冷空氣流來進一步冷卻單絲條的情況，優選采用本發明這樣的改進結構，其中，多孔滾筒在出口側與一冷卻管連接，它具有一漏斗形入口，以縮小自由流通橫截面。從而可以達到單絲條特別的引導和冷卻，這造成更高的生產速度和生產率。
為了產生橫向的冷空氣流，冷氣流發生器最好由一壓力腔和一連接在壓力腔上的鼓風機構成。這里壓力腔可以直接與吹風口連接或經由一吹風壁間接地連接，吹風壁有利地在冷卻甬道的整個長度上延伸，并將橫向冷空氣流吹入冷卻甬道和吹風口。
為了在擠出后單絲條進入多孔滾筒時不會受外界空氣的影響，有利地在多孔滾筒的入口側上設置一密封裝置，多孔滾筒通過它與紡絲噴嘴的噴嘴支座密封連接。
因為在實際中采用這種設備來同時生產許多單絲束，配設于紡絲噴嘴的多孔滾筒與導板一起有利地共同固定在冷卻甬道內的一個支架上。這里支架最好高度可調或可更換地與冷卻甬道連接，從而，為了紡絲噴嘴的維護工作之目的，多孔滾筒可以用簡單的方式方法從紡絲噴嘴的噴嘴支座取下。
按照本發明一種優良的改進結構，支架可以可選擇地配備附加的冷卻管，它們分別與多孔滾筒的出口側連接。從而可以用不同方法來冷卻設備的單絲條。
為此冷卻甬道在朝向吹風口的那側具有一可更換的吹風壁，它與壓力腔連接。這里吹風壁可以更換為盒式壁，它在吹風口的區域內具有一直接與壓力腔相連接的冷空氣孔，因此本發明的設備可有選擇地用于不同的冷卻方法。
下面借助于本發明設備的一些實施例參照附圖詳細說明本發明的其他優點。
附圖表示
圖1至3示意表示用于冷卻一股單絲束的本發明設備的第一個在圖1至3中以多個視圖表示用于冷卻一股單絲束的本發明設備的第一個實施例。在圖1中以縱剖視、在圖2中以橫剖視示出。在圖3中以吹風口的局部視圖表示該實施例。在這方面如果沒有具體指某個附圖，以下說明就適用于所有附圖。
本實施例包括一紡絲裝置1和一冷卻裝置2。紡絲裝置1具有一固定在一可加熱的噴嘴支座4內的紡絲噴嘴3。紡絲噴嘴3在其上端與一熔體管5連接。熔體管5通向一個這里未示出的泵。在紡絲噴嘴底面上有大量噴絲孔(這里未詳細畫出)，以便擠出大量細的單絲條16。
冷卻裝置2設置在紡絲裝置1的下方。冷卻裝置2具有一長方體形的冷卻甬道6。在冷卻甬道6的一側形成一壓力腔7，它連接在一鼓風機9上。壓力腔7通過一吹風壁8與冷卻甬道連接。吹風壁8設計成透氣的，因此在壓力腔7內通過鼓風機9輸入的冷卻介質尤其是冷空氣通過吹風壁8橫向于單絲16行進方向流入冷卻甬道6。在冷卻甬道6的上部區域內緊靠噴嘴支座4的下面固定一個具有透氣外殼19的多孔滾筒10。外殼19可以由孔板、燒結金屬或金屬絲織物構成。在離多孔滾筒10外殼19一定距離處設置一U形導板11。這里U形導板11的自由臂指向吹風壁8的方向，并在它們之間形成一吹風口25。多孔滾筒10被導板11部分圍繞，這里在多孔滾筒10和導板11之間形成半圓環形的中間空腔20。可以由一塊或多塊彎曲的板構成的導板11在多孔滾筒10的整個圓周面上延伸，使得導板11的自由臂在緊靠吹風壁8的前面離多孔滾筒10一定距離處形成吹風口25。
在導板11的自由臂之間設置一分流器12。在本實施例中，分流器12由兩塊相互成一角度設置的導向板13.1和13.2構成。導向板13.1和13.2在多孔滾筒10的整個高度上延伸，因此也在導板11的整個高度上延伸。
如圖3中所示，通過分流器12將吹風口25分成總共三個分口。在導板11的自由臂和導向板13.1和13.2的敞露縱側之間分別得到分吹風口，冷空氣流通過它們直接到達中間空腔20內。另一個分吹風口通過分流器12的中間流通口26構成。因此通過設置在吹風口25內的分流器12將流入吹風口25內的冷空氣流分成三股支流，并加以引導。
多孔滾筒10、導板11和分流器12共同安裝和固定在一支架15上。為此支架15通過固定裝置(未示出)與冷卻甬道6的壁連接。
如圖1中所示，支架15固定在噴嘴支座4的底面上。在噴嘴支座4和支架15之間，在多孔滾筒10的頂面上設置一密封裝置14，通過它可以將多孔滾筒10基本上壓力密封地連接在紡絲噴嘴3上。為此，多孔滾筒10的直徑最好大于或等于紡絲噴嘴3的直徑。
在冷卻甬道6的下部區域內形成一長絲出口17。長絲出口17配有一導絲器18，它最好與上油裝置(這里未示出)共同作用。但是這種裝置也可以有利地組合在冷卻甬道6內。為此，吹風壁8尤其是在冷卻甬道6的下部區域內可以做成封閉的壁。
在圖1至3中所示的本發明設備的實施例中，聚合物熔體通過一這里未示出的紡絲泵輸送給紡絲噴嘴3。在紡絲噴嘴3內，熔體得到過濾，并在底面上通過大量噴絲孔擠出成大量單絲條16。例如可以同時擠出200至250根單絲。這里紡絲纖度尤其在0.2dpf至1dpf范圍內。為了冷卻剛擠出的單絲條，通過吹風壁8從壓力腔7中向冷卻甬道6吹送冷空氣流。在冷卻甬道6的上部區域中，一部分冷空氣直接到達吹風口25內。通過設置在吹風口25內的分流器12使流入的冷空氣流總共分成三股單獨的支流，一小部分流到多孔滾筒10的外殼19上，大部分流入外殼19和導板11之間的中間空腔20。多孔滾筒10的外殼19最好由金屬絲織物構成，因而冷空氣流可以均勻地進入和流過多孔滾筒10的外殼19。進入多孔滾筒10的冷空氣穿過單絲束，并促使單絲條16預冷。在后續流程中，單絲條16通過借助于這里未示出的導絲輥的牽引到達冷卻甬道6的空腔內。在這里，單絲條16直接通過橫向于長絲行進方向從吹風壁8中流出的冷空氣流進行繼續冷卻。
在制造具有75den的總纖度和144條單絲的長絲時，在生產速度為2500m/min時可以達到非常高的長絲均勻性，與已知的橫向氣流驟冷相比，均勻性的改進達到30％以上。
因此本發明的設備特別適用于冷卻大量細的單絲條。
在圖4中以縱剖視表示本發明設備的另一個實施例。為了說明起見，相同功能的構件具有相同的附圖標記。
按圖4的實施例具有一紡絲裝置1和一冷卻裝置2。紡絲裝置1與前面的實施例相同，因此參看前面的說明。
冷卻裝置包括一冷卻甬道6，在冷卻甬道內，緊靠噴嘴支座4的底面上固定一多孔滾筒10，多孔滾筒10具有一透氣外殼19，尤其是由金屬絲織物或網組成。多孔滾筒10配有一導板11以及一分流器12。多孔滾筒10、導板11和分流器12的結構與前面的實施例相同，因此這里參照前面的說明。
由導板11構成的吹風口25通過一冷空氣口23直接與一壓力腔7連接。壓力腔7連接在一鼓風機9上。
在多孔滾筒10的出口側上連接一冷卻管21。冷卻管21具有一個漏斗形入口22，它在冷卻甬道6下面直接與多孔滾筒10連接。冷卻管21具有一位于冷卻甬道6外面的長絲出口17。該長絲出口17配有一導絲器18。
在紡絲裝置1的噴嘴支座4與多孔滾筒10之間設置一密封裝置14，其中，多孔滾筒10的支架15直接固定在噴嘴支座4上。通過密封裝置14避免了來源于冷卻甬道6的外界空氣對單絲條冷卻的影響。
在圖4中所示的本發明設備的實施例中，首先在多孔滾筒10內進行剛紡出的單絲條16的冷卻。為此，通過冷空氣口23向吹風口25吹送橫向的冷空氣流。在吹風口25內，通過分流器12進行冷空氣流的均勻化分配，使得冷空氣在多孔滾筒10的整個外殼19上進入。從而首先在多孔滾筒10內進行單線條16的預冷。接著單絲條16和冷空氣一起引入連接在多孔滾筒10出口側上的冷卻管21。在冷卻管21內繼續進行單絲條16的冷卻，其中，冷空氣流最好在冷卻管21的上部區域內加速。這種方法的特征特別是，在制造合成纖維時有高的生產率和生產速度。
在圖4中所示的實施例中，還可以在冷卻管21的入口區內存在與冷卻甬道6的另一結合部，使得有第二股冷空氣流可直接引入冷卻管21。
在實際中，這種設備通常用來制造多股長絲。圖5中表示本發明設備的一個實施例。通過它可同時紡造和冷卻六股長絲。這里紡絲部位的結構基本上相當于圖1的實施例，因此對紡絲部位的說明參照對圖1的說明。
為了能夠制造多股長絲，在噴嘴支座4上成行地固定多個紡絲噴嘴3。每個紡絲噴嘴3通過一熔體管5與一紡絲泵27連接，它做成多級泵。
冷卻裝置2直接安置在紡絲裝置1的下面，并包括一冷卻甬道6，它長方體形地在噴嘴支座4下方延伸。冷卻甬道6的結構基本上相當于按圖1的實施例，因此通過一吹風壁產生用來冷卻單絲條16的橫向冷空氣流。在圖5中以平行于吹風壁的向視圖表示此設備。這里圖紙平面相當于朝吹風口看直接位于吹風壁和吹風口之間的平面。
在冷卻甬道6的上部區域內，一支架15通過在這里未詳細示出的固定裝置直接固定在噴嘴支座4的底面上。其中，為每個紡絲噴嘴3配置一個多孔滾筒10，這里在紡絲噴嘴3和多孔滾筒10之間分別固定一密封裝置14。每個多孔滾筒10具有一導板11及一分流器12。導板和分流器的結構和布局設計得和圖1中所示的實施例相當。支架15在冷卻甬道6的兩個端面處這樣地固定在一導軌24內，使支架15可通過固定裝置下降，以便例如可以對紡絲噴嘴3進行維護工作。但是導軌24也可以設計成這樣，使得支架15可更換地固定。例如支架15可以盒狀地插入冷卻甬道內。
為了冷卻單絲條16，將它們分別通過紡絲噴嘴3束狀地擠出，接著引入各個配設的多孔滾筒10內。單絲束在多孔滾筒10內預冷以后共同在冷卻甬道6的下部區域內通過橫向冷空氣流進行冷卻。所選擇的固定在紡絲裝置1中的紡絲噴嘴的數量是舉例性的。例如可以在一冷卻甬道6內同時冷卻6、8、10或更多股長絲。
在圖6中表示按本發明的用于熔紡和冷卻多股單絲束的設備的另一實施例。此實施例基本上與按圖5的實施例相同，其中，冷卻裝置2具有與先前對按圖4的實施例的說明相同的結構。
這里，給每個紡絲噴嘴3分別配置一帶有連接在出口側上的冷卻管21的多孔滾筒10。其中，對于所有多孔滾筒10，空氣輸入通過冷卻甬道6共同進行。多孔滾筒分別配設一導板11和一分流器12，如前面已經說明過的那樣。在本實施例中，冷卻管21和支架15一起構造得高度可調，以便可以對紡絲噴嘴3實施維護工作。關于單絲條的冷卻功能則參照對圖4的說明。
在圖1至6中所示的本設備的實施例在各個構件的結構和布局方向是舉例性的。原則上也存在這樣的可能性，即，導板和分流器這樣地組合，使得導板11的自由臂在一中間平面內成角度地并接，其中，吹風口可以由導板11中相應的通孔構成。
同樣，所示的分流器結構也是舉例性的。例如分流器也可以有利地由一導向板形成，它可通過一定的造型改善。分流器中的流通口也可以由孔板結構構成，從而得到許多孔。
本發明的設備特別適合于冷卻具有高單絲數的微單絲。例如與傳統的橫向氣流驟冷相比，在所產生的單絲條的均勻性方面表現出顯著改善。本發明的設備可與相應的聚合物類型無關地或與連接在后面的用于長絲制造的后續處理無關地用于各種類型的纖維制造。
附圖標記表1紡絲裝置2冷卻裝置3紡絲噴嘴4噴嘴支座5熔體管6冷卻甬道7壓力腔8吹風壁9鼓風機10 多孔滾筒11 導板12 分流器13.1，13.2 導向板14 密封裝置15 支架16 單絲條17 長絲出口18 導絲器19 外殼20 中間空腔21 冷卻管22 入口23 冷空氣孔24 導軌25 吹風口26 流通口27 紡絲泵
權利要求
1.用于熔紡和冷卻大量合成單絲(16)的設備，包括一具有至少一個用來擠出單絲的紡絲噴嘴(3)的紡絲裝置(1)和一冷卻裝置(2)，冷卻裝置在一冷卻甬道(6)內具有一設置在紡絲噴嘴(3)下方的、帶有透氣外殼(19)的多孔滾筒(10)和一用來產生橫向于單絲的行進方向流動的冷空氣流的冷氣流發生器(7，9)，其中，與多孔滾筒有間距地為多孔滾筒(10)配設一U形導板(11)，并且該導板(11)部分包圍所述多孔滾筒(10)的外殼(19)，并在一側形成一個與冷氣流發生器連接的吹風口(25)，其特征為所述吹風口(25)配有至少一個分流器(12)，通過該分流器，使進入吹風口(25)的冷空氣流在碰到多孔滾筒(10)之前被分開。
2.按權利要求1的設備，其特征為分流器(12)由一塊或多塊導向板(13.1，13.2)構成，各導向板固定在吹風口(25)的中間并基本上沿多孔滾筒(10)的高度延伸。
3.按權利要求1或2的設備，其特征為分流器(12)在中心具有至少一個流通口(26)，通過該流通口將一部分冷空氣直接引到多孔滾筒(10)上。
4.按權利要求1至3之任一項的設備，其特征為多孔滾筒(10)在出口側與冷卻甬道(6)連接，該冷卻甬道(6)具有一個與多孔滾筒(10)有間距的下長絲出口(17)。
5.按權利要求1至3之任一項的設備，其特征為多孔滾筒(10)在出口側與一冷卻管(21)連接，冷卻管具有一漏斗形入口(22)，以縮小自由流通橫截面。
6.按權利要求1至5之任一項的設備，其特征為冷氣流發生器由一與吹風口連接的壓力腔(7)和一連接在壓力腔(7)上的鼓風機(9)構成。
7.按權利要求6的設備，其特征為在壓力腔(7)和吹風口(25)之間形成一吹風壁(8)，其中，吹風壁(8)在一側沿冷卻甬道(6)延伸。
8.按權利要求1至7之任一項的設備，其特征為多孔滾筒(10)在入口側具有一密封裝置(14)，多孔滾筒(10)通過它與紡絲噴嘴(3)的噴嘴支座(4)密封連接。
9.按上述權利要求之任一項的設備，其特征為多孔滾筒(10)的外殼(19)由金屬絲織物構成。
10.按上述權利要求之任一項的設備，其特征為紡絲裝置(1)具有在一共同的噴嘴支座(4)上的多個紡絲噴嘴(3)，在冷卻甬道內為每個紡絲噴嘴(3)配置多個多孔滾筒(10)中的一個，并且，多孔滾筒(10)、配設于多孔滾筒(10)的導板(11)和分流器(12)共同通過一支架(15)固定在冷卻甬道(6)中。
11.按權利要求10的設備，其特征為所述支架(15)高度可調和/或可更換地與冷卻甬道(6)連接。
12.按權利要求10或11的設備，其特征為所述支架(15)可有選擇地配備附加的冷卻管(21)，各冷卻管分別與多孔滾筒(10)的出口側連接。
13.按權利要求10至12之任一項的設備，其特征為冷卻甬道(6)在朝向導板(11)吹風口(25)的那側上具有一可更換的吹風壁(8)，它與壓力腔(7)連接。
14.按權利要求13的設備，其特征為所述吹風壁(8)可換成盒式壁，該盒式壁在吹風口(25)的區域內具有一與壓力腔(7)相連接的冷空氣孔(23)。
全文摘要
本發明涉及一種用于熔紡和冷卻大量合成單絲的設備。此設備包括一紡絲裝置和一冷卻裝置，其中，紡絲裝置具有至少一個用來擠出單絲的紡絲噴嘴。為了冷卻剛紡出的單絲，在冷卻甬道內設置一安裝在紡絲噴嘴下方的具有透氣外殼的多孔滾筒。多孔滾筒配有一U形導板，它部分地包圍外殼，并在一側形成一吹風口。吹風口與一冷空氣發生器連接，它向吹風口內吹送橫向于單絲行進方向流動的冷空氣。為了實現冷空氣在多孔滾筒圓周上盡可能均勻地分配，按照本發明，在吹風口內設置一分流器，通過它，使流入吹風口的冷空氣在碰到多孔滾筒前被分開。
文檔編號D01D5/092GK1930329SQ200580008002
公開日2007年3月14日 申請日期2005年3月3日 優先權日2004年3月16日
發明者M·賴希韋因, U·恩德斯, R·尼特舍克, K·舍費爾, P·森格 申請人:蘇拉有限及兩合公司