纺制聚合物长丝的工艺制造技术

在一种用于纺制连续的聚合物长丝的熔纺工艺中，将冷却气体导入位于纺丝头下部区域的刚挤出的熔融长丝中。所述长丝和冷却气体一起通过一个管排出所述区域，所述管具有有限的尺寸，并且该管环绕其所冷却的长丝。所述管的上部距离纺丝头表面下方８０厘米。通过加速所述气体，使其离开所述管的速度低于长丝的速度，并且通过使所述管距离纺丝头下面的距离小于８０厘米，可以生产出一种具有改善的均匀性的纱线，而不会遇到处理问题。另外，采用该工艺，可以提高纱线的退绕速度，而不会相应降低其拉伸量或增加其拉伸张力。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纺制聚合物长丝的工艺，更具体地讲，涉及在由加热的熔融聚合物挤出所述长丝之后如何进行冷却，以便使其硬化，然后卷绕或作其他处理。
技术介绍
大多数合成聚合物长丝是熔纺物，即它们是由加热的熔融聚合物挤出的。自从W.H.Carothers专利技术尼龙那天起，到现在该方法业已使用了50年以上。现今，在刚挤出的熔融长丝流离开纺丝头之后，通过冷却气流将其“冷却”，以便加速其硬化，以便能将其卷绕成连续长丝纱线包或作其他处理，例如，以平行的连续长丝束形式收集用于加工，例如，作为连续的长丝束转化成例如短纤维或作其他加工。现有的冷却系统包括均为Brownley所拥有的GB1034166和US3336634所披露的系统。GB1034166A中的图2上具有表示空气通过门22周围的孔和通过开孔部分24进入的箭头，如在实施例之前的第二页上所述。由于Brownley的两份文献都没有封闭冷却装置，不可能知道有多大体积的气体被长丝从外侧空间的空气中吸入并随所供应的冷却空气一起通过。因此，无法知道通过所述管的气体的速度以及离开所述管的气体的速度是否低于长丝的速度。类似地，US3336634示出了进入烟囱10顶部的空气。授予Dauchert的US3067458在图4中披露了具有有限直径的管或烟囱26。Dauchert的冷却器是封闭的，并且根据所使用的流体以及烟囱的直径计算，可以使得烟囱中气体的速度低于卷绕速度。不过，Dauchert没有提及所述长丝离开烟囱的速度以及它的速度相对于离开所述烟囱的气体速度的任何重要性。因此，在这一段中所提及的所有参考文献都没有披露控制所述管的尺寸和位置，以便将所述气体加速、但以低于长丝的速度离开所述管。在1980年代，Vassilatos和Sze在高速纺聚合物长丝方面作出了重大改进，并且在下列美国专利中披露了有关改进以及所得到的改进的长丝US4687610(Vassilatos)，US4691003，US5034182(Sze和Vassilatos)以及US5141700(Sze)。所述专利披露了气体控制技术，以便由环绕着刚挤出的长丝的气体来控制其温度和衰减特征，所述气体的速度至少为长丝速度的1.5-大约100倍，以便由空气对所述长丝产生拉伸作用。授予Teijin的JP03180508(Teijin’508)讨论了较小直径部分距纺丝头的距离的重要性。具体地讲，Teijin’508披露了如果较小直径部分距离其表面的距离小于80厘米，在纺丝期间进行切割时就会发生纱线堵塞，因此容易导致处理问题。专利技术概述与现有技术的介绍不同，申请人业已发现，通过加速气体，使其离开所述管的速度低于长丝的速度，并且通过使所述管的顶部距离纺丝头下面的距离小于80厘米，有可能生产出一种具有改善的均匀性的纱线，而不会遇到处理问题。另外，申请人业已发现，使用这种方法可以提高纱线的退绕速度(withdrawal speed)，而不会相应降低拉伸量或增加拉伸张力。因此，根据本专利技术，提供了一种在从纺丝头中的经加热的熔融聚合物到以至少500米/分钟的表面速度传动的辊的路径中纺制连续聚合物长丝的熔纺工艺。将冷却气体导入位于纺丝头下方区域的刚挤出的熔融长丝中。所述长丝和冷却气体一起通过一个管从所述区域排出，所述管具有有限的尺寸，并且环绕着被冷却的长丝。所述管的顶部距离纺丝头下面的距离小于80厘米，优选小于64厘米。控制所述管的尺寸和位置以及气体的数量，以便将所述气体加速，但其离开所述管的速度低于长丝的速度。附图简述附图说明图1是现有装置的局部剖开的示意图，该装置作为对照与图2所示的本专利技术的装置进行比较。图2是用于实施本专利技术的装置的一种实施方案的局部剖开的示意图，它被用于例7和例8，并且标出了例1-6中冷却系统的各种元件的高度。图3是用于实施本专利技术的装置的另一种实施方案的局部剖开的示意图，并被用于例1-6中。图4是按照本专利技术的工艺生产的产品的旦尼尔分布(DS)与每根长丝的旦尼尔数(dpf)的曲线图，并且对现有的商业制品和来自公开文献的实施例的纱线进行比较，如下文将要解释的。优选实施方案详述根据本专利技术，提供了一种纺制连续聚合物长丝的熔纺工艺。本文所使用的术语“长丝”是概括性的，并且不一定排除切割过的纤维(通常称之为短纤维)，不过，合成聚合物最初通常是以熔纺的(挤压的)连续聚合物长丝形式制备的。本专利技术不局限于聚酯长丝，而是可应用于其他聚合物，如聚酰胺，例如尼龙6，6和尼龙6，聚烯烃，例如聚丙烯和聚乙烯，并且包括共聚物，混合聚合物，混合物和支链聚合物，以上仅仅是所举的少数几种例子。首先将结合附图中的图1说明被用作对照的冷却系统和工艺。图1所示冷却系统是Vassilatos在US4687610中所披露系统的改进型。图1所示的冷却系统包括一个外壳50，该外壳形成一个腔室52，由设在外壳50的外壁51上的入口管54向该腔室输送高压冷却气流。腔室52具有一个在腔室52下部与内壁66连接的底板53，内壁66位于筒形冷却过滤系统55的下面，由它形成腔室52上部的内表面，通过这里将高压冷却气体从腔室52径向向内吹入位于纺丝头表面17下面的区域18，刚刚通过纺丝头表面17上的孔(未示出)在加热的纺丝头组件16中由加热的熔融物挤出的仍然是熔融状态的长丝束20从区域18通过，所述孔位于相对于外壳50的中央位置，并且从(纺丝头组件16)的表面16a凹陷，外壳50贴靠在它上面。长丝20通过由环绕长丝的内壁66形成的管从区域18连续流出该冷却系统，向下到达拉伸辊34，该辊的表面速度被称为长丝20的退绕速度。在图1中示出了下列尺寸，它所表示的是常规辐射状冷却控制装置的尺寸，例如，参见表1-9A-冷却延迟高度，是纺丝头表面17在表面16a上方的高度；B-冷却过滤高度，是筒状冷却过滤系统55的高度(从表面16a到内壁66顶部的高度)；和C-管高度，是环绕长丝20的内壁66的高度，即长丝通过筒状冷却过滤系统55的底部后直到通过外壳50的底部53的距离。可以理解的是，我们用作对照的从纺丝头(表面)到所述管出口的进行所述处理的总高度为A+B+C。下面将结合附图中的图2对本专利技术的优选的冷却系统和工艺进行说明，相似的编号表示与图1类似的元件，如加热的纺丝头组件16，纺丝头组件表面16a，该表面与外壳50连接，纺丝头表面17，区域18，长丝20，拉伸辊34，外壳50的外壁51，腔室52，底板53，入口54和筒状冷却过滤系统55。不过，向下通过筒状冷却系统55，该冷却系统和工艺不同于在图1中所示以及上文所述的对照例。长丝向下可以有效通过一个内径与筒状冷却系统55相同的短管71，并优选通过一个锥形部分72，然后进入具有较小内径的管73，有关元件的尺寸是这样的，使得长丝20在进入管73以后会变细，并考虑吹入入口54和与长丝20一起离开管73的冷却气体的量，离开管73的气体的速度低于离开管73的长丝20的速度。长丝20优选在离开管73之前已经硬化，在这种情况下，当其离开管73时，其速度已经与辊34的退绕速度相同。除了在上面讨论过的图1所示的A和B的高度尺寸之外，表1-9还列举了图2中的尺寸C1-连接管高度，是所有短管71的高度；或C2-连接锥体高度，它是所有锥形部分72的高度；或C3-管本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在从纺丝头中的经加热的熔融聚合物到以至少５００米／分钟的表面速度传动的辊的路径中纺制连续聚合物长丝的熔纺工艺，其中将冷却气体导入位于纺丝头下方区域的刚挤出的熔融长丝中，使所述长丝和冷却气体一起经过一个管从所述区域排出，所述管具有有限的尺寸并且环绕着被冷却的长丝，并且所述管的顶部位于纺丝头表面的下方、其距离小于８０厘米，并对所述管的尺寸和位置以及气体的量加以控制，以便使气体加速、但使气体离开管的速度低于长丝的速度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GE斯维特，G瓦斯拉托斯，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]