阅读说明：本技术 用于熔融纺丝以及冷却多个合成长丝的装置 (Device for melt spinning and cooling a plurality of synthetic filaments ) 是由 M·费希尔 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于熔融纺丝以及冷却多个合成长丝的装置。所述装置具有：纺丝设备,其具有至少一个喷丝头；以及冷却设备,其具有位于喷丝头下方的中空筒形冷却井。喷丝头具有用于挤出长丝的多个喷嘴开口。喷丝头下方的冷却井至少包括透气筒形部分和不透气筒形部分,其中透气筒形部分布置在压力室内,不透气筒形部分布置在空气室内,空气室连接至可调空气源和压力室。根据本发明,冷却井的不透气筒形部分和空气室配置在喷丝头的下方,空气室通过穿孔底板连接至配置在空气室下方的压力室。因而能够在喷丝头下方实现非主动冷却区。(The invention relates to a device for melt spinning and cooling a plurality of synthetic filaments. The device has: a spinning apparatus having at least one spinneret; and a cooling apparatus having a hollow cylindrical cooling well located below the spinneret. The spinneret has a plurality of nozzle openings for extruding filaments. The cooling well below the spinneret includes at least a gas permeable cylindrical portion disposed within a pressure chamber and a gas impermeable cylindrical portion disposed within an air chamber connected to an adjustable air source and the pressure chamber. According to the invention, the gas-impermeable cylindrical part of the cooling well and the air chamber are arranged below the spinneret, the air chamber being connected to a pressure chamber arranged below the air chamber by a perforated bottom plate. Thus enabling a non-active cooling zone below the spinneret.)

用于熔融纺丝以及冷却多个合成长丝的装置

技术领域

本发明涉及一种用于熔融纺丝以及冷却多个合成长丝的装置。

背景技术

在熔融纺丝工艺中生产合成纱线时，通常公知的是，在通过喷丝头挤出之后，使用可调空气(Klimaluft)冷却借助纺丝设备产生的长丝。通过冷却长丝可实现在挤出过程中仍处于熔融状态的聚合物固化成确定的股状长丝横截面。在这种情况下，期望长丝横截面的凝固和形成对于长丝组中的所有长丝尽可能相同，从而在长丝上基本上产生高纤度均匀性。为了在挤出之后对长丝获得这种冷却效应，现有技术中公知多种不同的冷却设备。以该方式，长丝束例如能够通过横向引导的冷却气流被冷却。但是，对于合成纱线的生产，优选的冷却设备是，其中径向引导的冷却气流从外侧进入长丝束。例如，这种用于熔融纺丝以及冷却的装置公知于DE3741135A1。

在用于熔融纺丝以及冷却多个合成长丝的公知装置中，冷却设备具有中空筒形冷却井(Kühlschacht)，其大致同心地布置于喷丝头下方。中空筒形冷却井具有透气筒形部分以及不透气筒形部分，它们配置为沿纱线的行进方向一个在另一个下方。不透气部分配置在空气室内，空气室连接至冷却空气源。相反，冷却井的透气筒形部分布置在上压力室中，其中，压力室通过同心地封闭冷却井的穿孔板连接至空气室。下文称为冷却空气的可调空气与纱线的行进方向反向地进入压力室，通过冷却井的透气筒形部分被引导至长丝束。而且，为了增加冷却功效，在喷丝头和冷却井的透气筒形部分之间设置了另一不透气筒形部分，其连接至配置在纺丝设备正下方的吸入室。以该方式，能够生成所谓的逆流冷却，其中吹入冷却井的一部分冷却空气与长丝的纱线行进方向反向地被引导。但是，在冷却井内冷却空气的这种空气引导下，存在危险，即在细纤度的情形下长丝截面过快固化，并且因而由于纺丝牵伸而导致聚合物的分子结构的取向和对准不足。

为了避免冷却空气与纱线行进方向反向地流动，WO03/056074公开了一种用于熔融纺丝以及冷却多个合成长丝的装置，其中，冷却设备具有不发生冷却的上方的不透气筒形部分。这种区域导致长丝截面内聚合物的熔融状态的较长保持时间，在纺丝牵伸的情形下，长丝处产生增加的截面缩窄。但是，取决于聚合物类型以及取决于线类型，长丝的这种截面改变是不期望的。

但是，用于熔融纺丝以及冷却多个合成长丝的这种装置也公知于现有技术，其中冷却空气直接在喷丝头下方进入冷却井。例如，用于熔融纺丝以及冷却的这种装置公知于DE202008015311。在该装置中，布置在压力室内的冷却井的透气筒形部分延伸至纺丝设备的下侧。与冷却井的透气筒形部分的对置端邻接的是不透气筒形部分，其形成冷却井的出口并且布置在空气室内。空气室连接至可调空气源并且经由穿孔盖板连接至上述安置的压力室。因而冷却空气反向于纱线行进方向被供给。

冷却空气在该情况下直接作用在刚挤出的长丝股上，使得长丝的边缘区域相对于长丝的核心区域被急速凝固，这影响了整个长丝截面的均匀性，尤其分子结构的取向。

发明内容

现在，本发明的目的是提供一种用于熔融纺丝以及冷却多个合成长丝的通用类型装置，利用其能够在长丝上创建均匀及相同的长丝截面。

根据本发明该目的通过以下事实实现：冷却井的不透气筒形部分和空气室配置在喷丝头下方，空气室通过穿孔底板被连接至配置在空气室下方的压力室。

此处，本发明的特征在于这样的事实：在喷丝头的正下方设置冷却区，在该冷却区中，筒形部分的不透气壁能够由外部冷却空气冷却。因此，刚挤出的长丝股首先进入冷却井的外部平静(beruhigt)冷却部分。通过抽出长丝，在整个长丝截面上实现了分子结构的取向，随后在冷却井的透气筒形部分中该分子结构被所供应的冷却空气所主动固化。本发明的另一优点在于这样的事实：沿长丝的纱线行进方向将冷却空气从空气室引出，因此促进了冷却空气进入冷却井。

为了在冷却井的透气筒形部分的整个壳体上获得均匀的冷却空气供应，提供了本发明的改进方案，其中空气室的穿孔底板与冷却井同心地配置，其中空气室在后侧具有连接至可调空气源的进气端口。以这种方式，确保冷却空气同心地分配和供给至冷却井。

在纱线的熔融纺丝中，通常将由喷丝头创建的长丝束在冷却后在所谓的汇聚点聚在一起。因此，有必要的是，在汇聚之前，首先进入长丝束中的冷却空气在冷却井内引导，并尽可能轻柔地离开长丝束。为了实现该过程，本发明的改进方案是特别有利的，其中冷却井的透气筒形部分具有上部吹气区和下部排气区，其中，仅吹气区配置在压力室内。

为了使冷却空气从长丝束中均匀排出，在根据本发明的第一设计变型中提供的是，透气筒形部分的排气区在压力室下方自由突出，形成冷却井的出口。

然而，可替代地，也存在这样的可行方案：透气筒形部分的排气区穿过吸入室并且在端部形成冷却井的出口，其中，吸入室连接至真空源。因此，能够通过真空源来控制冷却空气从长丝束中离开。

为此，吸入室在后侧通过废气端口与真空源相连。

在合成纱线的生产中，通常纺纱设备具有布置在纺纱梁上的多个喷丝头。此处为了对每个产生的长丝股获得期望的均匀构造的长丝截面，提供了本发明的改进方案，其中设置有多个喷丝头，多个中空筒形冷却井被分派至喷丝头，冷却井的不透气筒形部分布置在上方空气室中，冷却井的透气筒形部分布置在下方压力室中。因此，可以有利地从空气室和压力室向多个冷却井供应冷却空气。

为了影响冷却空气从相应的长丝束中流出，进一步提供的是，透气筒形部分分别在下方压力室中设置有吹气区，在压力室下方的环境中设置有排气区。

然而，可替代地，也存在如下可行方案：透气筒形部分分别在下方压力室中设置有吹气区，在压力室下方的吸入室中设置有排气区。因此，在长丝从冷却井离开之前，冷却空气可以在吸入室内被集中收集以及排出。

附图说明

下面参考附图，基于根据本发明的用于熔融纺丝以及冷却多个合成长丝的设备，更详细地解释本发明以及本发明的其他优点，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的用于熔融纺丝以及冷却多个合成长丝的装置的第一示意性实施例的剖视图，

图2示意性地示出了根据本发明的装置的另一示意性实施例的剖视图，

图3示意性地示出了根据本发明的装置的另一示意性实施例的剖视图，

图4示意性地示出了根据本发明的装置的另一示意性实施例的剖视图，和

图5示意性地示出了根据本发明的设备的另一示意性实施例的剖视图。

具体实施方式

在图1中，以剖视图示意性地示出了第一示意性实施例。该示意性实施例具有纺丝设备1和位于下方的冷却设备6。纺丝设备1在此仅示意性地示出并且具有纺丝头3，纺丝头3在其下侧具有喷丝头2。纺丝头3被设计成被加热并且具有用于引导熔体的其他部件(在此未示出)，例如分配管线和纺丝泵。喷丝头2在其下侧具有多个喷嘴开口2.1。喷丝头2连接至纺丝头3的顶侧的熔体入口4，从而在操作过程中，聚合物熔体通过喷丝头2的喷嘴开口2.1被挤出成细长丝5。在图1中以功能示出纺纱设备1，其中产生了多个合成长丝5。

布置在纺纱设备1下方的冷却设备6具有中空筒形冷却井7，冷却井7与喷丝头2基本上同心地布置，并且包围从喷嘴开口2.1中挤出的细长丝5。冷却井7具有位于喷丝头2下方的不透气筒形部分8，以及具有位于不透气筒形部分8下方的直接相邻的透气筒形部分9。不透气筒形部分8在纺丝头3的下方布置在空气室11内。空气室11朝向外侧关闭并且在后侧具有进气端口13。进气端口13连接至可调空气源14。

冷却井7的透气筒形部分9布置在压力室10内，压力室10对环境封闭。此处，透气筒形部分9在出口侧形成冷却井7的出口15。

空气室11通过穿孔底板12连接至下方压力室10。穿孔底板12配置为与冷却井7基本同心并且完全包围冷却井7。

在操作过程中，通过可调空气源14，冷却空气经由进气端口13进入空气室11。在此，冷却空气在冷却井7的不透气筒形部分8周围流动。由此冷却不透气筒形部分8的壁。冷却空气随后穿过底板12并且进入压力室10。在压力室10中，冷却井7的透气筒形部分9被冷却空气完全环绕地流过，然后被引导至冷却井7中。因此，冷却空气通过透气筒形部分9到达细长丝5以冷却细长丝5。

通过喷丝头2挤出的长丝5首先被引导通过冷却井7的不透气筒形部分8，其中长丝5特别是长丝截面发生一定的稳定和冷却。尤其通过长丝5的抽出，能够在整个截面上实现分子结构的取向，而不会过早地强烈固化边缘区域。随后，长丝进入冷却井7的透气筒形部分9，被所供应的冷却空气主动冷却。在这种情况下，冷却空气从空气室11至压力室10中的供给是沿长丝5的纱线行进方向，这尤其促进冷却空气的进入以及长丝5在长丝束内的分布。渗透到长丝束中的冷却空气与长丝5一起被引导离开出口15。

因为在生产纱线时所挤出的长丝在喷丝头下方被聚集在一起，所以进入长丝束中的冷却空气必须以尽可能没有湍流的方式引出。由空气流引起的单个长丝振动已经会导致长丝截面的去均匀化。

为了将冷却空气从长丝束中引出，在图2中以剖视图示意性地示出了根据本发明的装置的另一示意性实施例。根据图2的示意性实施例与根据图1的示意性实施例基本上相同，因此随后仅列出差异，其他参考上述说明。

在图2所示的示意性实施例中，冷却井7的透气筒形部分9分成上吹气区9.1和下排气区9.2。上吹气区9.1在压力室10内延伸。透气筒形部分9的排气区9.2直接在下侧在压力室10的外部延伸，在端部形成冷却井7的出口15。吹气区9.1和排气区9.2在此具有相同的截面，其中，吹气区9.1就其壁而言配置成使得能够将冷却空气均匀地供应到冷却井7中。相反地，就其壁而言，排气区9.2设计成使得冷却空气能够离开进入环境。通过排气区9.2，因此形成了长丝5的流出区，在其中可以发生冷却空气与环境的空气交换。

为了能够尽可能地影响冷却空气离开长丝束，在图3中以横向剖视图示意性地示出了根据本发明的装置的另一示意性实施例。根据图3的示意性实施例与根据图1和图2的示意性实施例基本相同，因此，在这一点上仅列出不同之处，其他参考上述说明。

在图3所示的根据本发明的装置的示意性实施例中，透气筒形部分9的排气区9.2从冷却井7在吸入室16内延伸。吸入室16朝着外侧封闭并且围绕排气区9.2的整个壳表面。吸入室16在后侧具有废气端口17，废气端口17与真空源18相连。通过真空源18，能够创建吸入室16的限定的真空气氛，这促进冷却空气流出长丝束并使其可控。

在生产合成纱线时，通常在纺丝设备中同时产生多根纱线。为此，在图4中以纵向剖视图示意性地示出了根据本发明的装置的可行的示意性实施例。图4中的示意性实施例与根据图1的示意性实施例基本相同，因此下面仅列出不同之处，其他参考上述说明。

纺纱设备1具有梁状的纺丝头3，纺丝头3在其下侧布置有多个喷丝头2。喷丝头2通过熔体入口4与熔体源(在此未示出)连接。在每个喷丝头2处挤出包括多个长丝5的长丝束。

布置在纺纱设备1下方的冷却设备6具有上方空气室11和下方压力室10。空气室11在后侧通过进气端口13连接至可调空气源14(此处未示出)。

冷却设备6针对每个喷丝头2具有一个冷却井7。冷却井7构造为与根据图1的示意性实施例相同，分别具有不透气筒形部分8和透气筒形部分9。不透气筒形部分8共同地配置在空气室11中并且延伸至空气室11的底板12。在空气室11的下方，布置有冷却井7的透气筒形部分9，它们在压力室10内延伸。压力室10在此被完全穿过，使得每个透气筒形部分9分别在底侧形成冷却井7的出口15。

为了冷却长丝5，可调空气进入空气室11，使得冷却井7的上部区域中的所有不透气筒形部分8从外部被冷却。随后冷却空气穿过底板12并进入压力室10。冷却空气从压力室10经由透气筒形部分9进入冷却井7，使得长丝5的每个长丝束被冷却。

图4中所示的喷丝头和冷却井的数量是示例性的。原则上，多个喷丝头和冷却井可以组合成单排或多排布置。

在特定聚合物的挤出中，已知的是，气体释放物在喷丝头正下方离开，因此单体和低聚物从聚合物中扩散出来。这种气体释放物优选在形成后立即排出。为此，在图5中以剖视图示意性地示出了根据本发明的装置的另一示意性实施例。根据图5的示意性实施例与根据图3的示意性实施例基本相同，因此随后仅列出差异，其他参考上述说明。

在图5所示的示意性实施例中，排气区19布置在冷却井7的上游。排气区19具有布置在除气室20内的透气吸入端口19.1。排气区19的透气吸入端口19.1配置在喷丝头2和冷却井7之间，与冷却井7的井截面相同。

在这一点上，应该明确指出的是，排气区19以及冷却井7的各个筒形部分8和9的截面可以不同地构造。

在图5所示的示意性实施例中，除气室20经由废气连接件21连接至吸出设备22。因此，在长丝挤出时直接产生的废气能够在进入冷却井7之前被排出。根据除气室20中相应设定的真空，也有可能从冷却井7接收一定比例的冷却空气，作为对长丝5的纱线路径的回流。这种回流一方面可以增强长丝的冷却，另一方面可以促进气体的排出。