用于擠出自身卷縮的中空纖維的噴絲器、自身卷縮的中空纖維以及用于制造自身卷縮的 ...的制作方法
【專利說(shuō)明】用于擠出自身卷縮的中空纖維的噴絲器、自身卷縮的中空纖維以及用于制造自身卷縮的中空纖維的方法
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于擠出中空纖維的噴絲器、根據(jù)權(quán)利要求8的前序部分的自身卷縮的中空纖維，以及根據(jù)權(quán)利要求14的用于制造自身卷縮的中空纖維的方法。
[0002]根據(jù)技術(shù)現(xiàn)狀，通過(guò)噴絲器擠出的自身卷縮的中空纖維是眾所周知的。已知的噴絲器包括毛細(xì)孔(cap i I Iary，噴絲孔，毛細(xì)管)，其中，每個(gè)毛細(xì)孔包括C形的開(kāi)口。從所述C形開(kāi)口中，將會(huì)擠出中空纖維輪廓。在從離開(kāi)開(kāi)口之后，擠出的C形的中空纖維輪廓的末端將會(huì)通過(guò)熔合以中空纖維壁部分的形式相互粘接，并且將會(huì)形成具有中空纖維壁的中空纖維。在牽拉中空纖維之后，在已產(chǎn)生的中空纖維的旋轉(zhuǎn)定向(spinorientat1n，自旋取向)的效果下，這些將中空纖維變得立體卷縮。此外，可通過(guò)另外引入兩個(gè)熔體流生成這種自身卷縮的中空纖維也會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)取向。這些纖維具有明顯更高的卷縮強(qiáng)度(cr impingintensity，卷邊強(qiáng)度)，從而需要明顯更復(fù)雜的類型的系統(tǒng)工程，因此需要更高的投資。
[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種自身卷縮的中空纖維、一種用于擠出自身卷縮的中空纖維的噴絲器，以及一種用于制造自身卷縮的中空纖維的方法，其中，所制成的中空纖維的卷縮強(qiáng)度改善，同時(shí)使用單個(gè)熔體流，并且其中，能夠以更簡(jiǎn)單的方式制造中空纖維。
[0004]通過(guò)在權(quán)利要求1、8以及14中定義的特征實(shí)現(xiàn)了以上目的。
[0005]有利地，本發(fā)明提供一種噴絲器，其中，該噴絲器包括具有分段開(kāi)口的至少一個(gè)毛細(xì)孔，在橫截面中該分段開(kāi)口具有彼此間隔開(kāi)的至少兩個(gè)開(kāi)口段，其中，所述至少兩個(gè)開(kāi)口段中的第一開(kāi)口段具有第一開(kāi)口段寬度，并且所述至少兩個(gè)開(kāi)口段中的第二開(kāi)口段具有第二開(kāi)口段寬度，第二開(kāi)口段寬度比第一開(kāi)口段寬度寬。
[0006]由于開(kāi)口段的不同寬度，使得不同量的熔體流將流過(guò)毛細(xì)孔，從而生成具有不對(duì)稱的形狀的中空纖維壁的中空纖維，該不對(duì)稱形狀的中空纖維壁具有不同的壁厚度和不同的曲率，并且具有不同的旋轉(zhuǎn)取向。以這種方式制造的中空纖維的優(yōu)勢(shì)在于，在牽拉之后具有很高的卷縮強(qiáng)度。
[0007]優(yōu)選地，第二開(kāi)口段的開(kāi)口段寬度比第一開(kāi)口段的開(kāi)口段寬度寬至少10%，并且更優(yōu)選地，寬至少20%。通過(guò)這樣的噴絲器制造的中空纖維在牽拉之后具有特別好的卷縮特性，并且相應(yīng)地具有特別高的卷縮強(qiáng)度。
[0008]優(yōu)選地，第二開(kāi)口段的開(kāi)口段寬度比第一開(kāi)口段的開(kāi)口段寬度寬10%至50%，更優(yōu)選地，寬20%至40%。在這些范圍內(nèi)的開(kāi)口段寬度的差異的優(yōu)點(diǎn)在于，將會(huì)制造出具有特別高的卷縮強(qiáng)度的中空纖維。
[0009]開(kāi)口段可以是弓形形狀的圓弧，但也可以是橢圓形或成角度的。
[0010]特別的優(yōu)點(diǎn)是，至少兩個(gè)開(kāi)口段可各自具有基本半圓形形狀。
[0011]相應(yīng)開(kāi)口段可包括兩個(gè)縱向側(cè)和兩個(gè)橫向側(cè)，其中，以這樣一種方式選擇彼此相鄰的開(kāi)口段的橫向側(cè)之間的距離，即，從開(kāi)口段擠出的中空纖維壁部分在離開(kāi)開(kāi)口段之后在橫向側(cè)上彼此熔合。
[0012]相應(yīng)開(kāi)口段的開(kāi)口段寬度優(yōu)選是恒定的，S卩，其仍將保持不變。
[0013]還可以提供包括至少三個(gè)或至少四個(gè)開(kāi)口段的分段開(kāi)口，其中，在這種情況下，存在提供的具有不同的開(kāi)口段寬度的至少第一開(kāi)口段和第二開(kāi)口段。
[0014]在包括通過(guò)噴絲器擠出的中空纖維壁的中空纖維中，其中，橫截面中的中空纖維壁包括至少兩個(gè)中空纖維壁部分，有利地，可以設(shè)置為所述至少兩個(gè)中空纖維壁部分中的第一個(gè)具有第一壁厚度，并且所述至少兩個(gè)中空纖維壁部分中的第二個(gè)具有第二壁厚度，第二壁厚度大于第一壁厚度。
[0015]由于在熔體流過(guò)毛細(xì)孔的過(guò)程中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)取向，所制成的以上類型的中空纖維是自身卷縮的中空纖維。
[0016]所述至少兩個(gè)中空纖維壁部分可各自具有貫穿相應(yīng)中空纖維壁部分的恒定壁厚度，即，它們各自具有不變的壁厚度。
[0017]第一中空纖維壁部分可具有恒定的壁厚度。第二中空纖維壁部分可具有恒定的壁厚度。
[0018]第一中空纖維壁部分和第二中空纖維壁部分通過(guò)熔合彼此連接。這意味著所述至少兩個(gè)中空纖維壁部分通過(guò)熔合與相鄰的中空纖維壁部分分別地相連。
[0019]第二中空纖維壁部分的壁厚度可比第一中空纖維壁部分的壁厚度大至少10%，并且優(yōu)選地，大至少20 %。
[0020]第二中空纖維壁部分的壁厚度可比第一中空纖維壁部分的壁厚度大10%至50%，并且優(yōu)選地，大20%至40%。在這樣的壁厚度比例下，中空纖維壁部分具有特別好的卷縮強(qiáng)度。
[0021]第一中空纖維壁部分和第二中空纖維壁部分可由相同的材料制成。因此中空纖維可以是單組分的中空纖維。
[0022]在不那么有利的實(shí)施方式中，第一中空纖維壁部分和第二中空纖維壁部分可以由不同的材料制成。因此中空纖維還可以是雙組分的中空纖維。
[0023]中空纖維壁部分可以是彎曲的，其中，第二中空纖維壁部分可具有比第一中空纖維壁部分大的曲率。包括兩個(gè)中空纖維壁部分的中空纖維優(yōu)選地具有“D”形截面。
[0024]還可提供包括三個(gè)或者至少四個(gè)中空纖維壁部分的中空纖維。在這種情況下，可提供具有不同的壁厚度的至少第一中空纖維壁部分和第二中空纖維壁部分。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，可提供一種通過(guò)噴絲器制造中空纖維的方法，包括以下方法步驟:
[0026]-從噴絲器的毛細(xì)孔的開(kāi)口中擠出聚合材料，該開(kāi)口的橫截面是分段的，所述開(kāi)口包括具有不同的開(kāi)口段寬度的至少兩個(gè)開(kāi)口段，
[0027]-其中，從所述至少兩個(gè)開(kāi)口段中擠出至少兩個(gè)中空纖維壁部分，其中，從相應(yīng)開(kāi)口段中分別擠出一個(gè)中空纖維壁部分，
[0028]-擠出的中空纖維壁部分在離開(kāi)所述開(kāi)口之后彼此熔合，同時(shí)形成具有中空纖維壁的中空纖維，中空纖維壁包括在橫截面中具有不同的壁厚度的至少兩個(gè)中空纖維壁部分。因此，中空纖維壁部分通過(guò)自熔合彼此相連。
[0029]在以上熔合連接之后，可以加熱中空纖維，由此通過(guò)后收縮而使卷縮強(qiáng)度進(jìn)一步增強(qiáng)。單個(gè)卷縮弧形越小，卷縮強(qiáng)度就會(huì)越強(qiáng)。
[0030]熔合連接的中空纖維可以被冷卻并牽拉。盡管在拉伸或牽拉之后，中空纖維將是卷縮的，但未牽拉的中空纖維優(yōu)選仍然是直的。
[0031]在下文中，將參照附圖更詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。
[0032]在附圖中，下面示意性地示出:
[0033]圖1示出了用于制造紡絲纖維的裝置，
[0034]圖2是噴絲器的底視圖，
[0035]圖3示出了毛細(xì)孔的分段開(kāi)口，
[0036]圖4a是提供的中空纖維的截面圖，
[0037]圖4b是中空纖維的截面圖，
[0038]圖5a至圖5d是示出了不同的中空纖維的卷縮強(qiáng)度的比較圖。
[0039]圖1示出了用于制造紡絲纖維的裝置。在容器8中，可以放置聚合材料。在干燥裝置6中干燥之后，聚合材料可在熔融裝置4中熔化。在噴絲器I中，該熔料將會(huì)被按壓通過(guò)毛細(xì)孔。通過(guò)使用按壓和計(jì)量栗，熔體將會(huì)被按壓通過(guò)毛細(xì)孔并且以長(zhǎng)絲(filament，細(xì)絲)和相應(yīng)的纖維的形式取出。在離開(kāi)噴絲器之后，長(zhǎng)絲將在區(qū)域12中的吹出斗(未示出)中冷卻，并且然后可以纏繞到滾筒上或者以等速被放入容器中。長(zhǎng)絲然后可直接地或隨后在牽拉裝置
12、14中牽拉。在目前的情況下，長(zhǎng)絲是中空纖維2。
[0040]在圖2中，從下方更詳細(xì)地示出噴絲器I。噴絲器包括多個(gè)毛細(xì)孔18。毛細(xì)孔18是噴嘴孔。如圖2中所示，毛細(xì)孔18包括至少一個(gè)分段開(kāi)口 16。當(dāng)在該截面觀察時(shí)，分段開(kāi)口 16包括至少兩個(gè)彼此間隔開(kāi)的開(kāi)口段20、22。從圖2看，很顯然噴絲器包括多個(gè)毛細(xì)孔，毛細(xì)孔中的每一個(gè)適于從其中擠出中空纖維。每個(gè)毛細(xì)孔都是相同設(shè)計(jì)的使得能夠擠出多個(gè)相同的中空纖維。
[0041]如在圖3中詳細(xì)示出的毛細(xì)孔18的分段開(kāi)口 16包括彼此隔開(kāi)的開(kāi)口段20、22。至少兩個(gè)開(kāi)口段20、22中的第一開(kāi)口段22具有第一開(kāi)口段寬度32。開(kāi)口段寬度優(yōu)選地在開(kāi)口 16的徑向方向上確定。至少兩個(gè)開(kāi)口段20、22中的第一開(kāi)口段22具有第二開(kāi)口段寬度34。第二開(kāi)口段寬度34比第一開(kāi)口段寬度32寬。優(yōu)選地，第二開(kāi)口段20的開(kāi)口段寬度34比第一開(kāi)口段22的開(kāi)口段寬度32寬至少10%，更優(yōu)選地，寬至少20%。
[0042]特別優(yōu)選地，第二開(kāi)口段20的開(kāi)口段寬度34比第一開(kāi)口段22的開(kāi)口段寬度32寬10%至50%，優(yōu)選地，寬20%至40 %。
[0043]優(yōu)選地，如在所示出的示例性實(shí)施方式中的情況下，開(kāi)口段20、22是弓形形狀。此夕卜，開(kāi)口段20、22優(yōu)選地是同心彎曲的。優(yōu)選地，開(kāi)口段20、22繞開(kāi)口 16的中心24同心彎曲。此外，開(kāi)口段20、22優(yōu)選地各自設(shè)計(jì)成半圓形形狀。
[0044]相應(yīng)開(kāi)口段20、22各自包括縱向側(cè)28和橫向側(cè)30。在所述橫向側(cè)30之間，布置有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)26。
[0045]在通過(guò)噴絲器I制造自身卷縮的中空纖維2的方法中，從噴絲器I的毛細(xì)孔18的所述開(kāi)口 16中擠出聚合材料，所述開(kāi)口在橫截面中是分段的。從開(kāi)口段20、22中，分別擠出一個(gè)中空纖維壁部分40、42。由于第一開(kāi)口段22和第二開(kāi)口段20具有不同的開(kāi)口段寬度32、34，從相應(yīng)開(kāi)口段20、22中擠出的中空纖維壁部分40、42也將具有不同的壁厚度。在從開(kāi)口16中出來(lái)之后，擠出的中空纖維壁部分40、42將會(huì)彼此熔合，其中，在開(kāi)口段20、22的橫向側(cè)30的區(qū)域內(nèi)布置的那些區(qū)域?qū)?huì)彼此熔合。因此，中空纖維壁部分40、42同樣將會(huì)在它們的側(cè)向側(cè)的區(qū)域內(nèi)彼此熔合，因此將會(huì)形成具有中空纖維壁的中空纖維2，在橫截面中，中空纖維壁包括具有不同的壁厚度的兩個(gè)中空纖維壁部分40、42。
[0046]以中空纖維壁部分40、42從開(kāi)口出來(lái)之后能夠彼此熔合的方式來(lái)選擇開(kāi)口段20、22的橫向側(cè)3