CN1018190B - 纺丝设备 - Google Patents

Abstract

在纺丝设备中，从喷丝头出来的化学纤维束首先冷却，然后以4500米/分的丝速或较之更大的速度拉出。接着，行进中的化学纤维束再次在一个加热管中加热。加热管可沿丝的行程在导向装置上移动和定位。因此加热管可以放置成这样，使化学纤维束的屈服过程始终在加热管中恰当的温度下发生。

Description

本发明涉及一种加热管的纺丝设备，加热管用于加热化学纤维束。其中来自喷丝头的新纺出的化学纤维束在丝速增加为大于4500米/分的最终丝速的情况下被拉出、冷却，然后在一个规定的长度范围内在加热管中加热。

这种纺丝设备是美国专利申请US-PS3，946，100的发明对象。

具有这种加热管的化学纤维纺丝设备用来加热新纺出的丝。它与丝在加热段的停留时间有关。若要适应于当前所存在的丝的特性（例如构成要处理的丝是何种聚合物、丝的总滴定度、各单丝的单丝滴定度）和/或力求达到的丝的特性（如强度、伸长特性、收缩特性）而要改变停留时间时，则在丝的速度给定时，必须改造加热管的长度。

但另一方面还要依照丝在一个加热区中加热的情况而定，在这一区域中产生导致完全定向的拉伸。通过化学纤维束/丝的速度的显著增加，使拉伸可以觉察到。为了制造一种纺织的丝，至少应使这一速度增至丝速的两倍。因为从另一方面看，当丝以大于4500米/分的非常高的速度拉出时，速度的相应增加不是只发生在一点，而是在一个长度范围内，这一范围的边界不能准确确定这一长度范围的确定，取决于许多参数，例如，聚合物的种类，从喷嘴出来的聚合物的排出速度，丝的温度，纤维数，纤维强度，丝速。已知的纺丝设备是刚性的，丝是在不合适的位置上加热的。

本发明要达到的目的是，通过这种类型的加热管结构和加热装置，得到对于丝的特性有利的纺丝和屈服过程的工艺控制。

权利要求1的特征部分说明了解决方案，加热管设计为使丝速至少增加到两倍的丝行程的那个长度范围处于加热管的进口区。因此可以达到，在丝发生拉伸后可以控制温度，使拉伸时所获得的丝的状态固定和稳定下来，尤其是因此而可以影响丝的伸长和收缩特性。

通过沿丝的行程移动加热管，可以获知最有利的位置和工艺控制（权利要求2）。

管状加热器分成几个长度部分，它们的温度可以独立调节（权利要求3）。因此可以使加热长度在操作和使用特别方便的情况下适应于所需的停留时间。设置沿轴向排列围绕加热管的加热环。这些加热环可以单独调节，并各与一个能源相连。

按本发明通过控制温度可制造一种丝，它可以在高张力情况下以最佳结构和具有良好贮存能力和运输能力地卷绕在筒子上，并且在对它作进一步处理时不会显示出不允许的收缩倾向。

下面借助于附图说明本发明的实施例。其中：

图1具有加热管的纺丝设备;

图2具有不同的可加热长度部分的加热管。

图1表示了一个用于制造全定向丝的熔融纺丝工艺示意图。这一单级的纺丝过程包括下列步骤：一种适用的聚合物，例如聚酯、聚酰胺、聚丙烯等被熔化后借助于挤压机61、喷丝泵62、喷丝头63和喷丝嘴64从喷嘴压出。下面具体说明聚对苯二甲酸的纺丝过程。 熔液以单丝构成的丝束65的形式从喷丝嘴64的喷嘴孔出来。丝束向下经过冷却＃66移动。在那里，在丝束上通冷空气（室温），使丝束冷却到溶液固化的程度。紧接着冷却＃66后面的是使丝束通过一个敞开的空气段引入导丝器67，它将丝束的单丝组合成一根致密的丝。这根丝从导丝器67到达加热管68的进口。这个进口是一个狭小的孔，它由陶瓷制成，并造成丝的静电荷。因此丝在加热管中进行不规则的气圈状运动。加热管68的进口区69和加热管68的下部70，用常规加热装置23.1和23.2加热。这例如可以是一种电阻加热装置或是一个围住加热管的盒，盒中充以一种加热液体、一种加热气体或蒸汽。控制装置72.1和72.2（图中未示）用来彼此独立地将加热器的温度调节成预先规定的值。加热管68的出口也是一个窄小的孔，通过它使气圈状单丝重新组合成一根致密的丝。加热管的长度C最好在1.5至2.5米之间。加热管的直径可为20至30毫米。通过加热器23.1加热的管在进口区中的加热温度在140°至220℃之间，也就是说，要看何种聚合物，使之高于其玻璃脆性转变温度70至150℃，在这种情况下聚合物发生伸长。由加热器23.2加热的管子其余部分的加热温度在玻璃脆性转变温度的范围内。可以高于它至50℃为止。也可以将加热器23.1再进一步分成可独立调节的几个长度。

丝离开加热管后，移向后处理装置73，通过泵75进入纺丝后处理装置74。丝被导丝辊76和77拉出，由于丝缠绕着导丝辊的一部分，所以可以产生必要的拉丝力。在导丝辊76和77之间可设一个射流喷嘴，尤其是一个供水蒸汽的射流喷嘴，借此可以使丝在卷绕到筒子上之前收缩。因而可以使丝在比较高的张力下进入下面的卷 绕区，并卷绕成一个具有良好筒子结构的交叉卷绕筒子78。

交叉卷绕筒子78在可旋转的心轴79上，以等园周速度被驱动。一个往复装置80和一个在其上方的导丝头81，用来使丝沿交叉卷绕筒子78的长度来回移动。

导丝器67固定在支架82上，它可以在杆83上作上下移动，可以用一个螺钉84将它固定在预先规定的位置上。因此可以改变作用在单丝上的空气阻力，由此可改变丝的张力。带加热装置23的加热管68固定在支座85上，它同样可以沿杆83作上下移动，并利用螺钉87固定在预定位置。因此加热管处于丝行程的一个长度范围内，在此范围内丝在规定的张力变化情况下伸长。

导丝辊76和77所造成的拉丝速度在4500至5400米/分之间。在纺丝时，溶液以较低的速度（数量级为50米/分）从喷丝嘴引出成单丝，它的速度增加至硬化时为止。按照本发明，在硬化后，此速度至少为1700米/分。在这一速度情况下在单丝上作用了一个很大的空气阻力。空气阻力导致不断提高丝的张力。于是在丝的某一位置超过丝的弹性伸长能力而达到屈服应力。这时在此长度范围丝的速度显著增大。为了使丝有良好的纺织特性，调整加热管的加热长度，使之复盖住一个长度范围，在此范围中丝的速度至少按1∶2的系数增大。对此，通过本发明的温度控制装置，在加热管中首先将丝加热到玻璃脆性转变温度，因为进口区的加热温度比玻璃脆性转变温度要高得多。在此进口区，应当发生上述丝速的增加。加热管与喷丝嘴之间的距离应当作相应的调整，使高温促进屈服过程的出现。由于是在进口区发生屈服过程，所以加热管还有一大部分可供进一步处理丝之用。这剩下的加热管长度的一大部分也是用来加热的，而且它具 有这样的温度，即足以使丝基本上维持在其玻璃脆性转变温度上。因此，这里的管的加热温度处于玻璃脆性转变温度和约高于此温度50℃之间的范围内。

因此，可以做到使丝的超过屈服应力的整个长度范围被加热到一个适当的温度。重要之点是在超过屈服应力之前已经进行加热，屈服流变结束后，也还有热传递到丝上。在开始屈服流变的位置，丝的温度至少应为80至90℃（玻璃脆性转变温度）。因此避免了单丝的断裂，提高了丝的强度，降低了韧性。通过伸长后的热传递减小了沸水收缩率。

通过调节加热管长度C、加热管有效加热长度D和加热管与喷丝嘴之间的距离A+B，可以使加热管对丝的加热效果最佳化。

图2表示了按本发明的加热管1的结构形式，其中，管状加热器通过5个加热环23分成几个长度部分。上下端各两个加热环23比中间的那个加热环23短。所有的加热环23完全围绕着加热管1。加热管1在上部丝的进口区设一个导丝针孔37。此外，加热管在丝的出口区向外折边36。因此，管1在出口区的外径增大，而除此以外沿整个轴向长度的直径是相同的。在此扩大了的部分上支承着从上面通过加热管推入的加热环23，加热环被一种绝热材料28所包围。在各段之间也同样有绝热材料28。因为加热器类型对按本发明改变有效加热长度起一定的作用，所以图上表示了采用不同加热***的范例。两个上部加热环23用电阻加热器工作。每一个加热环23与一个电源24相连通，电源通过电位器操纵。最上面的那个加热环23最好用直流电源24来工作，在它下面的那个加热环23用交流电源来工作。中间的加热环23与两个下部的加热环23一样，通过流体 加热***供应加热热量。这三个加热环23的每一个，与一个公共的入口回路段25和一个公共的返程回路段26连接，它们是一个加热循环的一部分，这在图上没有详细表示。在每个入口回路段25中各有一个闭塞栓27，通过它可独立地调节管状加热器的局部长度。

加热段的数目可任意选择，本发明的实施例中所表示的只是一个例子。

Claims (5)

1、化学纤维束的纺丝设备，包括喷丝头(63)和喷丝嘴(64)，其中，来自喷丝嘴的新纺出的化学纤维束在最终丝速增加为大于4500米/分的丝速的情况下被拉出，然后在喷丝嘴(64)后面丝束在冷却通道(66)中冷却并且在规定的长度范围内，在带有加热装置(23.1，23.2)的加热管中被加热，其特征是，加热管设置在，按丝硬化后的丝速至少增加到两倍的丝行程的那个长度范围处于加热管的进口区。

2、按照权利要求1所述的纺丝设备，其特征是，加热管可沿丝行程纵向移动。

3、按照权利要求1或2所述之纺丝设备，其特征是，加热管入口区和其余管长通过分别可控的加热装置（23.1，23.2）被加热。

4、按照权利要求3所述的纺丝设备，其特征是，加热装置设计成，加热管入口区加热到使丝温度高于玻璃脆性转变温度70至150℃，其余大部分管长加热到不低于丝的玻璃脆性转变温度，最好加热到高于玻璃脆性转变温度至50℃为止。

5、按照权利要求3所述的纺丝设备，其特征是，在丝行程中的位置预先规定时，加热管的加热长度伸展到丝行程的一个长度范围，在该范围中使硬化后的丝速至少增加到两倍。