專利名稱：紡絲設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加熱管的紡絲設(shè)備，加熱管用于加熱化學(xué)纖維束。其中來(lái)自噴絲頭的新紡出的化學(xué)纖維束在絲速增加為大于4500米/分的最終絲速的情況下被拉出、冷卻，然后在一個(gè)規(guī)定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)在加熱管中加熱。
這種紡絲設(shè)備是未公開(kāi)的德國(guó)專利申請(qǐng)p3808854.1(Ip-1571)的發(fā)明對(duì)象。
具有這種加熱管的化學(xué)纖維紡絲設(shè)備用來(lái)加熱新紡出的絲。它與絲在加熱段的停留時(shí)間有關(guān)。若要適應(yīng)于當(dāng)前所存在的絲的特性(例如構(gòu)成要處理的絲是何種聚合物、絲的總滴定度、各單絲的單絲滴定度)和/或力求達(dá)到的絲的特性(如強(qiáng)度、伸長(zhǎng)特性、收縮特性)而要改變停留時(shí)間時(shí)，則在絲的速度給定時(shí)，必須改造加熱管的長(zhǎng)度。
但另一方面還要依照絲在一個(gè)加熱區(qū)中加熱的情況而定，在這一區(qū)域中產(chǎn)生導(dǎo)致完全定向的拉伸。通過(guò)化學(xué)纖維束/絲的速度的顯著增加，使拉伸可以覺(jué)察到。為了制造一種紡織的絲，至少應(yīng)使這一速度增至絲速的兩倍。因?yàn)閺牧硪环矫婵矗?dāng)絲以大于4500米/分的非常高的速度拉出時(shí)，速度的相應(yīng)增加不是只發(fā)生在一點(diǎn)，而是在一個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)，這一范圍的邊界不能準(zhǔn)確確定。
上述申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N技術(shù)方法，它可以在絲速一定時(shí)，不更換加熱管而改變絲在加熱管中的停留時(shí)間，并因此可以在加熱管不作縱向移動(dòng)的情況下，使供入的熱量適合于絲的一個(gè)長(zhǎng)度范圍，在這一范圍內(nèi)，在單級(jí)紡絲一拉伸工藝的情況下，以高的拉出速度產(chǎn)生拉伸。
為此，按照上述申請(qǐng)，將加熱器設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)對(duì)絲加熱的有效長(zhǎng)度。加熱管的加熱可在絲的入口處進(jìn)行。尤其是可以將管狀加熱器分成幾個(gè)長(zhǎng)度部分，它們的溫度可以各自獨(dú)立調(diào)節(jié)。
此外，本發(fā)明要達(dá)到的目的是，通過(guò)這種類型的加熱管結(jié)構(gòu)和加熱裝置，得到對(duì)于絲的特性有利的紡絲和屈服過(guò)程的工藝控制。
權(quán)利要求1的特征部分說(shuō)明了解決方案，加熱管設(shè)計(jì)為使絲速至少增加到兩倍的絲行程的那個(gè)長(zhǎng)度范圍處于加熱管的進(jìn)口區(qū)。因此可以達(dá)到，在絲發(fā)生拉伸后可以控制溫度，使拉伸時(shí)所獲得的絲的狀態(tài)固定和穩(wěn)定下來(lái)。尤其是因此而可以影響絲的伸長(zhǎng)和收縮特性。
通過(guò)沿絲的行程移動(dòng)加熱管，可以獲知最有利的位置和工藝控制(權(quán)利要求2)。
管狀加熱器分成幾個(gè)長(zhǎng)度部分，它們的溫度可以獨(dú)立調(diào)節(jié)(權(quán)利要求3)。因此可以使加熱長(zhǎng)度在操作和使用特別方便的情況下適應(yīng)于所需的停留時(shí)間。設(shè)置沿軸向排列圍繞加熱管的加熱環(huán)。這些加熱環(huán)可以單獨(dú)調(diào)節(jié)，并各與一個(gè)能源相連。
按本發(fā)明通過(guò)控制溫度可制造一種絲，它可以在高張力情況下以最佳結(jié)構(gòu)和具有良好貯存能力和運(yùn)輸能力地卷繞在筒子上，并且在對(duì)它作進(jìn)一步處理時(shí)不會(huì)顯示出不允許的收縮傾向。
下面借助于


本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖1具有加熱管的紡絲設(shè)備;
圖2具有不同的可加熱長(zhǎng)度部分的加熱管。
圖1表示了一個(gè)用于制造全定向絲的熔融紡絲工藝示意圖。這一單級(jí)的紡絲過(guò)程包括下列步驟一種適用的聚合物，例如聚酯、聚酰胺、聚丙烯等被熔化后借助于擠壓機(jī)61、噴絲泵62、噴絲頭63和噴絲嘴64從噴嘴壓出。下面具體說(shuō)明聚對(duì)苯二甲酸的紡絲過(guò)程。熔液以單絲構(gòu)成的絲束65的形式從噴絲嘴64的噴嘴孔出來(lái)。絲束向下經(jīng)過(guò)冷卻＃66移動(dòng)。在那里，在絲束上通冷空氣(室溫)，使絲束冷卻到溶液固化的程度。緊接著冷卻＃66后面的是使絲束通過(guò)一個(gè)敞開(kāi)的空氣段引入導(dǎo)絲器67，它將絲束的單絲組合成一根致密的絲。這根絲從導(dǎo)絲器67到達(dá)加熱管68的進(jìn)口。這個(gè)進(jìn)口是一個(gè)狹小的孔，它由陶瓷制成，并造成絲的靜電荷。因此絲在加熱管中進(jìn)行不規(guī)則的氣圈狀運(yùn)動(dòng)。加熱管68的進(jìn)口區(qū)69和加熱管68的下部70，用常規(guī)加熱裝置23.1和23.2加熱。這例如可以是一種電阻加熱裝置或是一個(gè)圍住加熱管的盒，盒中充以一種加熱液體、一種加熱氣體或蒸汽。控制裝置72.1和72.2(圖中未示)用來(lái)彼此獨(dú)立地將加熱器的溫度調(diào)節(jié)成預(yù)先規(guī)定的值。加熱管68的出口也是一個(gè)窄小的孔，通過(guò)它使氣圈狀單絲重新組合成一股致密的絲。加熱管的長(zhǎng)度C最好在1.5至2.5米之間。加熱管的直徑可為20至30毫米。通過(guò)加熱器23.1加熱的管在進(jìn)口區(qū)中的加熱溫度在140°至220℃之間，也就是說(shuō)，要看何種聚合物，使之高于其玻璃脆性轉(zhuǎn)變溫度70至150℃，在這種情況下聚合物發(fā)生伸長(zhǎng)。由加熱器23.2加熱的管子其余部分的加熱溫度在玻璃脆性轉(zhuǎn)變溫度的范圍內(nèi)?？梢愿哂谒?0℃為止。也可以將加熱器23.1再進(jìn)一步分成可獨(dú)立調(diào)節(jié)的幾個(gè)長(zhǎng)度。
絲離開(kāi)加熱管后，移向后處理裝置73，通過(guò)泵75進(jìn)入紡絲后處理裝置74。絲被導(dǎo)絲輥76和77拉出，由于絲纏繞著導(dǎo)絲輥的一部分，所以可以產(chǎn)生必要的拉絲力。在導(dǎo)絲輥76和77之間可設(shè)一個(gè)射流噴嘴，尤其是一個(gè)供水蒸汽的射流噴嘴，借此可以使絲在卷繞到筒子上之前收縮。因而可以使絲在比較高的張力下進(jìn)入下面的卷繞區(qū)，并卷繞成一個(gè)具有良好筒子結(jié)構(gòu)的交叉卷繞筒子78。
交叉卷繞筒子78在可旋轉(zhuǎn)的心軸79上，以等園周速度被驅(qū)動(dòng)。一個(gè)往復(fù)裝置80和一個(gè)在其上方的導(dǎo)絲頭81，用來(lái)使絲沿交叉卷繞筒子78的長(zhǎng)度來(lái)回移動(dòng)。
導(dǎo)絲器67固定在支架82上，它可以在桿83上作上下移動(dòng)，可以用一個(gè)螺釘84將它固定在預(yù)先規(guī)定的位置上。因此可以改變作用在單絲上的空氣阻力，由此可改變絲的張力。帶加熱裝置23的加熱管68固定在支座85上，它同樣可以沿桿83作上下移動(dòng)，并利用螺釘87固定在預(yù)定位置。因此加熱管處于絲行程的一個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)，在此范圍內(nèi)絲在規(guī)定的張力變化情況下伸長(zhǎng)。
導(dǎo)絲輥76和77所造成的拉絲速度在4500至5400米/分之間。在紡絲時(shí)，溶液以較低的速度(數(shù)量級(jí)為50米/分)從噴絲嘴引出成單絲，它的速度增加至硬化時(shí)為止。按照本發(fā)明，在硬化后，此速度至少為1700米/分。在這一速度情況下在單絲上作用了一個(gè)很大的空氣阻力。空氣阻力導(dǎo)致不斷提高絲的張力。于是在絲的某一位置超過(guò)絲的彈性伸長(zhǎng)能力而達(dá)到屈服應(yīng)力。這時(shí)在此長(zhǎng)度范圍絲的速度顯著增大。為了使絲有良好的紡織特性，調(diào)整加熱管的加熱長(zhǎng)度，使之復(fù)蓋住一個(gè)長(zhǎng)度范圍，在此范圍中絲的速度至少按1∶2的系數(shù)增大。對(duì)此，通過(guò)本發(fā)明的溫度控制裝置，在加熱管中首先將絲加熱到玻璃脆性轉(zhuǎn)變溫度，因?yàn)檫M(jìn)口區(qū)的加熱溫度比玻璃脆性轉(zhuǎn)變溫度要高得多。在此進(jìn)口區(qū)，應(yīng)當(dāng)發(fā)生上述絲速的增加。加熱管與噴絲嘴之間的距離應(yīng)當(dāng)作相應(yīng)的調(diào)整，使高溫促進(jìn)屈服過(guò)程的出現(xiàn)。由于是在進(jìn)口區(qū)發(fā)生屈服過(guò)程，所以加熱管還有一大部分可供進(jìn)一步處理絲之用。這剩下的加熱管長(zhǎng)度的一大部分也是用來(lái)加熱的，而且它具有這樣的溫度，即足以使絲基本上維持在其玻璃脆性轉(zhuǎn)變溫度上。因此，這里的管的加熱溫度處于玻璃脆性轉(zhuǎn)變溫度和約高于此溫度50℃之間的范圍內(nèi)。
因此，可以做到使絲的超過(guò)屈服應(yīng)力的整個(gè)長(zhǎng)度范圍被加熱到一個(gè)適當(dāng)?shù)臏囟?。重要之點(diǎn)是在超過(guò)屈服應(yīng)力之前已經(jīng)進(jìn)行加熱，屈服流變結(jié)束后，也還有熱傳遞到絲上。在開(kāi)始屈服流變的位置，絲的溫度至少應(yīng)為80至90℃(玻璃脆性轉(zhuǎn)變溫度)。因此避免了單絲的斷裂，提高了絲的強(qiáng)度，降低了韌性。通過(guò)伸長(zhǎng)后的熱傳遞減小了沸水收縮率。
通過(guò)調(diào)節(jié)加熱管長(zhǎng)度C、加熱管有效加熱長(zhǎng)度D和加熱管與噴絲嘴之間的距離A+B，可以使加熱管對(duì)絲的加熱效果最佳化。
圖2表示了按本發(fā)明的加熱管1的結(jié)構(gòu)形式，其中，管狀加熱器通過(guò)5個(gè)加熱環(huán)23分成幾個(gè)長(zhǎng)度部分。上下端各兩個(gè)加熱環(huán)23比中間的那個(gè)加熱環(huán)23短。所有的加熱環(huán)23完全圍繞著加熱管1。加熱管1在上部絲的進(jìn)口區(qū)設(shè)一個(gè)導(dǎo)絲針孔37。此外，加熱管在絲的出口區(qū)向外折邊36。因此，管1在出口區(qū)的外徑增大，而除此以外沿整個(gè)軸向長(zhǎng)度的直徑是相同的。在此擴(kuò)大了的部分上支承著從上面通過(guò)加熱管推入的加熱環(huán)23，加熱環(huán)被一種絕熱材料28所包圍。在各段之間也同樣有絕熱材料28。因?yàn)榧訜崞黝愋蛯?duì)按本發(fā)明改變有效加熱長(zhǎng)度起一定的作用，所以圖上表示了采用不同加熱系統(tǒng)的范例。兩個(gè)上部加熱環(huán)23用電阻加熱器工作。每一個(gè)加熱環(huán)23與一個(gè)電源24相連通，電源通過(guò)電位器操縱。最上面的那個(gè)加熱環(huán)23最好用直流電源24來(lái)工作，在它下面的那個(gè)加熱環(huán)23用交流電源來(lái)工作。中間的加熱環(huán)23與兩個(gè)下部的加熱環(huán)23一樣，通過(guò)流體加熱系統(tǒng)供應(yīng)加熱熱量。這三個(gè)加熱環(huán)23的每一個(gè)，與一個(gè)公共的入口回路段25和一個(gè)公共的返程回路段26連接，它們是一個(gè)加熱循環(huán)的一部分，這在圖上沒(méi)有詳細(xì)表示。在每個(gè)入口回路段25中各有一個(gè)閉塞栓27，通過(guò)它可獨(dú)立地調(diào)節(jié)管狀加熱器的局部長(zhǎng)度。
加熱段的數(shù)目可任意選擇，本發(fā)明的實(shí)施例中所表示的只是一個(gè)例子。
權(quán)利要求
1.化學(xué)纖維束的紡絲設(shè)備，其中，來(lái)自噴絲頭的新紡出的化學(xué)纖維束在絲速增加為大于4500米/分的最終絲速的情況下被拉出、冷卻，然后在一個(gè)規(guī)定的長(zhǎng)度范圍內(nèi)在加熱管中加熱，其特征為加熱管設(shè)計(jì)為使絲速至少增加到兩倍的絲行程的那個(gè)長(zhǎng)度范圍處于加熱管的進(jìn)口區(qū)。
2.按照權(quán)利要求1所述之紡絲設(shè)備，其特征為加熱管可沿絲的行程移動(dòng)和定位。
3.按照權(quán)利要求1或2所述之紡絲設(shè)備，其特征為加熱管入口區(qū)加熱到使其溫度高于玻璃脆性轉(zhuǎn)變溫度70至150℃，其余大部分管長(zhǎng)加熱到不低于絲的玻璃脆性轉(zhuǎn)變溫度，最好加熱到高于玻璃脆性轉(zhuǎn)變溫度至50℃為止。
4.按照前述諸權(quán)利要求之一所述之紡絲設(shè)備，其特征為在絲行程中的位置預(yù)先規(guī)定時(shí)，加熱管有效加熱長(zhǎng)度可以進(jìn)行改變，使有效加熱長(zhǎng)度伸展到絲行程的一個(gè)長(zhǎng)度范圍，在該范圍中使絲速至少增加到兩倍。
全文摘要
在紡絲設(shè)備中，從噴絲頭出來(lái)的化學(xué)纖維束首先冷卻，然后以4500米/分的絲速或較之更大的速度拉出。接著，行進(jìn)中的化學(xué)纖維束再次在一個(gè)加熱管中加熱。加熱管可沿絲的行程在導(dǎo)向裝置上移動(dòng)和定位。因此加熱管可以放置成這樣，使化學(xué)纖維束的屈服過(guò)程始終在加熱管中恰當(dāng)?shù)臏囟认掳l(fā)生。
文檔編號(hào)G01F23/18GK1037938SQ8910160
公開(kāi)日1989年12月13日 申請(qǐng)日期1985年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1984年10月19日
發(fā)明者海恩茨·施普斯 申請(qǐng)人:巴馬格股份公司