CN105917037B - 喷丝头装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从聚合物熔体中熔融纺制大量细丝的喷丝头装置。为了这一目的，该喷丝头装置具有用于容纳喷嘴板的外壳，该喷嘴板有多个喷嘴开口，该外壳还容纳有具有至少一个熔体入口的入口转接器、置于入口转接器和喷嘴板之间的过滤装置，其中，该过滤装置由多个前后设置的过滤元件构成。根据本发明，为了能够实施，特别是灵活一致地进行熔体的过滤、剪切、混合，由环状烛形滤器构成与熔体入口相连的第一过滤元件，由砂滤器构成配置在喷嘴板的喷嘴开口之前的另一过滤元件。

Description

喷丝头装置

本发明涉及一种用于从聚合物熔体中熔融纺制大量细丝的喷丝头装置，如权利要求1的前序所述。

喷丝头装置是一种将熔体流动输入的聚合物纺成多条优质细丝的装置，通常用于熔融纺丝法生产人造丝。为了在丝束纺制过程中获得高均匀性，聚合物熔体具有高纯度和高度均一的同质性是极其重要的。为达到这样的程度，这一类型的喷丝头装置通常要有至少一个过滤器元件。然而，除了过滤，纺制前的压力损失及剪切，以及为保证同质性与纯度进行的聚合物熔体的混合也要在此处实现。

为满足这些要求，DE101 40 116 A1提出了一种喷丝头装置，该装置具有具有多个环形过滤元件的过滤装置。该环形过滤元件以彼此串联的形式进行配置，以便建立增强的深度效应和实质上更大的过滤表面。然而，这种类型的环形过滤元件具有根本性缺陷，即聚合物熔体穿透环形过滤元件时的混合是不充分的。特别是环形过滤元件上不可避免的缝点被认为是尤为关键的。

为了获得充分混合的聚合物熔体，DE 42 25 341 A1利用一种只包含一个单一环状过滤元件的喷丝头装置，该过滤元件与外壳内部的混合装置相互作用。此处，该混合装置被置于环形过滤元件的内部，从而只能获得用于过滤聚合物熔体的有限的过滤深度。

此外，从US 3,847,524了解到一种喷丝头装置，其中有数个相连的蜡烛状过滤元件与剪切板相互作用。此处，熔体的剪切和混合是通过额外的剪切装置先于喷嘴板直接进行。对于这种类型的过滤装置，以均匀的方式流向所有烛形滤器几乎是不可能获得的。此外，烛形滤器的必然的非均匀灌注还会导致不同程度的污染，这进一步促进了非均匀灌注。

本发明的一个目的是提供一种通用型号的喷丝头装置，所述装置用于从聚合物熔体中熔融纺制大量细丝，以能够在纺制前进行熔体的过滤，剪切和混合，并保持高度均匀性的方式。

本发明另一个目的在于配置一种通用型号的喷丝头装置，所述装置具有用于过滤、剪切和混合聚合物熔体的、具有高度灵活性的过滤装置。

根据本发明实现的这一目的，配置于熔体入口的第一过滤元件由环状烛形滤器构成，以及配置在喷嘴板的喷嘴开口上游的另一过滤元件由一砂滤器构成。

本发明的有利改进由从属权利要求中的特征以及特征的组合来定义。

利用分离的过滤元件，本发明能够在纺制前进行聚合物熔体的准备，这一功能是卓越的。用这种方式，由不同的过滤材料执行过滤功能和剪切功能可能是有利的。具体地，配置为环状烛形滤器的第一过滤元件为利用相对较大的过滤表面实施过滤并具有相对长的使用寿命提供了可能性。配置在环状烛形滤器下游的砂滤器为有或无额外过滤效果的聚合物熔体的混合和剪切提供特别的优势。聚合物熔体在纺制前通过喷嘴板的喷嘴开口，从而达到高度的同质性。

为了能够对熔体进行多重过滤，优选进行的本发明的改进中，烛形滤器的过滤精度大于砂滤器的过滤精度。利用这种方式，可由环状烛形滤器执行集约化的预过滤。为了保证最佳过滤，此处利用了凭借其深度效应而特别有利的砂滤器。

然而，原则上也有烛形滤器具有的过滤精度小于砂滤器过滤精度的可能性。本发明的这种变形情况下，聚合物熔体仅由环状烛形滤器过滤。例如，随后的砂滤器仅仅有利地和充分地用于混合和剪切聚合物熔体，以在熔体内部获得特定的温度水平。

根据丝线支数和聚合物类型，优选的烛形滤器具有的过滤精度的范围在5μm至200μm之间。以这种方式，所有设置单一或双重过滤器以及设置需要的剪切或混合的组合都是可以实施的。

一方面，为了实现更大的过滤表面，另一方面，为了在聚合物熔体的过滤过程中获得足够深度效应，根据本发明的一种有利改进，烛形滤器的周围具有打褶过滤材料，优选是一种多层编织的不锈钢丝织物。以这种方式，可以使烛形滤器具有很长的使用寿命，并获得高纯度的熔体。

本发明的改进中，烛形滤器的径向灌注是更优选的，其中，烛形滤器设置于外壳内，并位于外部环形底座和内部位移元件之间，其中，与位移元件有关的烛形滤器具有管状支撑件并形成收集室。以这种方式，可以实现由外向内穿过烛形滤器套筒的径向流动。

较优选地，此处聚合物熔体通过位移元件的位移头进料，该位移头配置于烛形滤器之上，且与入口板共同形成进入室。

为了接纳砂滤器，提供一种本发明的改进，在该改进中，砂滤器由一砂沉积物形成，优选由位于过滤板凹槽内的石英砂或金属粉末形成，该过滤板固定于外壳内喷嘴板之上。

此处，凹槽底部的过滤板有多个孔，与砂沉积物相关的孔被编织的支撑织物覆盖。以这种方式，砂滤器的均匀灌注是可能的。为了在喷嘴板的喷嘴开口处，获得用于纺制聚合物熔体的特定压力条件，本发明可能进行有利改进，在砂滤器和喷嘴板之间配置具有至少一个通道开口的压力减小板。通过压力减小板上通道开口的数量和形状，也可以有利地在分配室内直接实施熔体的分配，该分配室配置于喷嘴板的上游。

原则上，本发明的喷丝头装置适合用于常见的纤维制造的所有聚合物类型的纺制。此处喷嘴板的喷嘴开口可以配置成平面或环形布置。

下面将参考附图更详细地解释本发明的喷丝头装置，其中：

图1示出本发明喷丝头装置的第一个示例实施例的剖视示意图。

图2示出本发明喷丝头装置的另一示例实施例的剖视示意图。

图1图示性地说明了用于从聚合物熔体中熔融纺制大量细丝的本发明的喷丝头装置的第一个示例实施例的剖视图。喷丝头装置具有空心圆柱外壳1，其开放的一端具有紧固螺纹21。

在外壳1的另一端，外壳1由喷嘴板2封闭。喷嘴板2具有多个喷嘴开口3，较佳地，开口3在多个直径阶段完全穿透所述喷嘴板2。

在外壳1内，用于接纳过滤装置4的过滤板16和环形底座7由喷嘴板2支撑。过滤装置4在入口转接器5和喷嘴板2之间置于外壳1之内。位于外壳1上游的入口转接器5具有完全穿透该入口转接器5的熔体入口6。

过滤装置4具有多个过滤元件4.1和4.2，其在外壳1内前后设置。分配于熔体入口6的第一过滤元件配置为烛形滤器4.1。烛形滤器4.1表现为环状形式并通过下端支撑于环形底座7的安装环22上。为此，烛形滤器4.1具有内部管状支撑件12，该管状支撑件12被压缩的过滤材料11环绕。

环状烛形滤器4.1的上端由位移元件8支撑，位移元件8成圆锥形地嵌入烛形滤器4.1的内部并形成收集室14，收集室14在管状支撑件12和位移元件8之间延伸。在上部区域，位移元件(displacement element)8具有封闭环状烛形滤器4.1上端的位移头(displacement head)9。

弹性伸缩垫片10设置于位移头9和入口转接器5之间，从而在入口转接器5和位移元件8之间建立一个自由空间。同样地，另一个自由空间在环形底座7和烛形滤器4.1之间形成。熔体入口6和烛形滤器4.1之间形成的自由空间在本文中称为进入室13。通过熔体入口6输入至进入室13的聚合物熔体的分配在此实质上是由位移头9确定的。

具有环形凹槽17的过滤板16设置于环形底座7之下，环形凹槽17的直径大于烛形滤器4.1外径。砂滤器(sand filter)4.2的砂沉积物(sand deposit)18包含于凹槽17中。此处的砂沉积物18可以由石英砂或者可选地由金属粉末形成。砂滤器4.2在凹槽17的底部具有可编织的支撑织物19，支撑织物19覆盖过滤板16的凹槽17的底部的大量孔20。在过滤板16下侧的孔20通向分配室15，分配室15配置在过滤板16和喷嘴板2之间。

向上轴向延伸至烛形滤器4.1上端的收集室14形成于过滤板16的上端，并位于位移元件8和砂滤器4.2之间。

在操作时，喷丝头装置通过紧固螺纹21固定到喷丝板容器上，其中入口转接器5以耐压密闭的方式连接至熔体进料装置。在此状态下，将纺丝泵预设压力下的聚合物熔体引入熔体入口6，并首先直接导入进入室13。聚合物熔体在径向从外到内灌注烛形滤器4.1。以此方式进行熔体的过滤。为此，烛形滤器4.1的过滤材料11最好由打褶编织不锈钢丝织物形成。

熔体经过滤后，先使其进入收集室14，随后穿过砂滤器4.2。在所述聚合物熔体经由孔20进入分配室15之前，在砂滤器4.2内进行聚合物熔体的混合和剪切。随后聚合物熔体通过喷嘴开口3纺出。

砂滤器4.2的砂沉积物18优选由石英砂，或者金属粉末形成。根据烛形滤器4.1的过滤精度，此处可以选择各种各样的砂沉积物18。

以这种方式，与砂滤器4.2的砂沉积物18相比，烛形滤器4.1的过滤材料11可能具有更好的过滤精度。因此，过滤实质上由烛形滤器4.1进行。砂滤器4.2设计来用于剪切和混合聚合物熔体的功能。然而可选地，也可以选择烛形滤器4.1的过滤精度粗于砂滤器4.2的过滤精度。因此，建立了由烛形滤器4.1和砂滤器4.2执行的双级过滤。

根据纱线支数，优选的烛形滤器4.1的过滤材料11的过滤精度范围表现为5μm至最大200μm，以便纺织的和技术上的线程可以被其纺制。

为了在聚合物熔体的纺制中获得良好的纺制性能，预设压力减小和温度增加是理想的，特别是在喷丝头装置的内部。为了能够实现独立于过滤装置的额外的压力减小，本发明的喷丝头装置的进一步示例实施例如图2所示。

图2图示性地说明了本发明的喷丝头装置的进一步示例实施例的剖视图。图2所示的喷丝头装置的示例实施例与图1所示的示例实施例实质上相同，因此只针对区别点进行解释，其余部分参照上述描述。

为了改进压力减小以及聚合物熔体的混合，在图2所示的示例实施例的情况下，在过滤板16和喷嘴板2之间设置额外的具有通道开口24的压力减小板23。压力减小板23在上侧被赋形以便其具有锥形凹坑25，从而使得熔体从过滤板16的孔20流出后，以均匀的方式引导至通道开口24。延伸穿过喷嘴开口3整个布置的分配室15在压力减小板23的下侧形成。

在行业内，这种类型的压力减小板23也被称为所谓的雪莉板(Shirley plates)，其中压力减小板23也可以具有多个通道开口24。

通过额外的压力减小板23,可能达到的进一步的压力减小的范围最大至150巴，进一步的温度增加的范围最大至10开氏度。

喷丝头装置的结构在图1和图2中进行了示例性的展示。原则上，也是存在喷丝头装置以板状布置进行配置的可能性，其中板以耐压密闭的方式相互连接。矩形喷嘴板也可以此方式实施。本发明不限于圆形喷丝头装置。

Claims (12)

1.用于从聚合物熔体中熔融纺制大量细丝的喷丝头装置，所述装置具有外壳(1)、入口转接器(5)和过滤装置(4)，所述的外壳(1)用于接纳具有多个喷嘴开口(3)的喷嘴板(2)，所述的入口转接器(5)具有至少一个熔体入口(6)，所述的过滤装置(4)设置于所述入口转接器(5)和所述喷嘴板(2)之间并由多个前后设置的过滤元件(4.1、4.2)构成，其特征在于，

分配至所述熔体入口(6)的第一过滤元件由一环状烛形滤器(4.1)形成，以及设置在所述喷嘴板(2)的所述喷嘴开口(3)的上游的另一过滤元件由砂滤器(4.2)构成。

2.如权利要求1所述的喷丝头装置，其特征在于，所述烛形滤器(4.1)具有的过滤精度大于所述砂滤器(4.2)的过滤精度。

3.如权利要求1所述的喷丝头装置，其特征在于，所述烛形滤器(4.1)具有的过滤精度小于所述砂滤器(4.2)的过滤精度。

4.如权利要求1-3中任一项所述的喷丝头装置，其特征在于，所述烛形滤器(4.1)过滤精度的范围在5μm和200μm之间。

5.如权利要求1-3中任一项所述的喷丝头装置，其特征在于，所述烛形滤器(4.1)的周围具有打褶过滤材料(11)。

6.如权利要求5所述的喷丝头装置，其特征在于，所述打褶过滤材料(11)由多层编织的不锈钢丝织物形成。

7.如权利要求5所述的喷丝头装置，其特征在于，所述的烛形滤器(4.1)设置于所述外壳(1)之内且位于外部环形底座(7)和内部位移元件(8)之间，其中，与所述位移元件(8)有关的所述烛形滤器(4.1)具有管状支撑件(12)并形成收集室(14)。

8.如权利要求7所述的喷丝头装置，其特征在于，所述的位移元件(8)具有配置于所述烛形滤器(4.1)之上的位移头(9)，所述的位移头(9)与所述入口转接器(5)共同形成进入室(13)。

9.如权利要求1-3中任一项所述的喷丝头装置，其特征在于，所述的砂滤器(4.2)由砂沉积物(18)形成。

10.如权利要求9所述的喷丝头装置，其特征在于，所述的砂滤器(4.2)由石英砂或金属粉末形成，所述的砂沉积物(18)位于过滤板(16)的凹槽(17)内，所述过滤板(16)保持在所述外壳(1)内的所述喷嘴板(2)之上。

11.如权利要求10所述的喷丝头装置，其特征在于，所述过滤板(16)在所述凹槽(17)的底部具有多个孔(20)，与所述砂沉积物(18)有关的孔(20)被编织的支撑织物(19)所覆盖。

12.如权利要求1-3中任一项所述的喷丝头装置，其特征在于，所述的砂滤器(4.2)和喷嘴板(2)之间设置压力减小板(23)，所述的压力减小板(23)具有至少一个通道开口(24)。