[发明专利]聚合物长丝纺丝设备和方法

说明书

                  相关申请

本申请要求1999年4月15日提交的临时申请60/129,412的优先权，在此引入其全部内容作为参考。

                    发明背景

本发明涉及聚合物长丝的高速熔融纺丝方法和设备，例如在3500米/分钟(mpm)以下纺制聚酯长丝。

大多数合成聚合物长丝，如聚酯，是经熔融纺丝制造的，即其自加热的聚合物熔体经挤出制造。在现有方法中，新挤出的熔融长丝状物流从喷丝板出来之后，经冷却气流骤冷以促进其固化。然后，其能够卷绕形成长丝纱卷装，或者进行其它加工，例如集束为平行连续长丝丝束用来加工，例如，以连续长丝状丝束的形式，用于转变为诸如短纤丝，或者经其它加工。

早就知道，聚合物长丝，如聚酯，能够在约5km/min或更高的高速度下经纺丝直接按初生态生产，不需要进行任何拉伸。Hebeler在美国专利No 2,604,667中公开了关于聚酯的这种纺丝方法。

在一般工业应用中，基本上有两种主要类型的骤冷系统。侧向骤冷受到偏爱并得到大规模使用。侧向骤冷包括自新挤出的长丝状的丝列的一侧横向吹冷却气体。该横吹空气的大部分流过所述丝列并自其另一侧流出。但是，取决于各种因素，一些空气由丝携带、与丝一起向下输送到引出辊，该辊是被动的，通常位于每个纺丝位的基底部。随着引出辊速度(也称作“抽丝速度”，往往还称作纺丝速度)增加，横吹通常为许多纤维工程厂商所偏爱，因为他们相信“侧向冷却”为吹送因速度或产量增加所需要的大量冷却气体提供了最佳方式。

骤冷的另一种方式称为“径向骤冷”，已经应用于大规模制造一些聚合物长丝，例如，如Knox在美国专利No 4,156,071和Collins等在美国专利No 5,250,245和5,288,553中所披露的。在该“径向骤冷”中，冷却气体向内流过骤冷筛网系统，后者围绕着新挤出的长丝阵列。所述冷却气体通常随着长丝一起向下移动离开骤冷系统到骤冷设备之外。虽然，对于环状长丝阵列而言，述语“径向骤冷”是适宜的，但是，如果丝的排列是非环状的，例如矩形的、椭圆形的等，那末该系统能够采用相应形状的、围绕着的筛网系统进行基本相似的加工，所述系统使冷却气体向内流向新挤出的长丝阵列。

在廿世纪八十年代，Vassilatos和Sze对高速纺制聚合物长丝进行了重大改进，并在美国专利No 4,687,610、4,691,003、5,141,700和5,034,182中公开了这些工作和所得到的改性长丝。这些专利叙述了气体控制技术，借此，气体围绕着新挤出的丝，从而控制其温度和降低形式。在这些专利叙述高速纺丝领域的重要成就的同时，仍然希望通过增加抽丝速度来提高纺丝生产率，同时保持丝的性能至少相似或者有所改进。

                            发明概述

根据这些需求，提供了聚合物长丝的纺丝方法和设备。

按照本发明的一个方面，提供了一种纺连续聚合物长丝的熔融纺丝设备，其包括：

一个第一级气体入口室，其配置在喷丝板之下；一个第二级气体入口室，其配置在第一级气体入口室之下；其中第一和第二级气体入口室给丝供应气体，以控制丝的温度；和

一根位于第二级气体入口室之下的、围绕正在冷却的丝的管子，该管包括具有一个会聚段的、随后有一个发散段的内壁。

按照本发明的另一方面，提供了一种纺连续聚合物长丝的熔融纺丝设备，其包括：

一个配置在喷丝板之下的罩；

一个第一级室和一个第二级室，每个均形成在罩的内壁中；

一个第一级气体入口，为第一级室供气；

一个第二级气体入口，为第二级室供气；

一个在第一级室较低位置连接到内壁的壁，以分隔第一级室与第二级室；

一个骤冷筛网，同心位于第一级室中，其中配置设备使带压气体自第一级气体入口经第一级室向内吹入由冷却筛网的内壁形成的区域中；

一个内壁，配置在骤冷筛网之下，并位于第一级气体入口和第二级气体入口之间；

一个第一级会聚段，形成在内壁内部；

一个穿孔管，配置在第一级会聚段之下，并在第一级气体入口和第二级气体入口之间，该穿孔管同心位于第二级室之中；

一个内壁，位于穿孔管之下；

一根管，位于内壁内部，该管包括内壁表面，后者具有一个位于第二级室中的第二级会聚段和一个位于第二级室出口处的发散段；和

任选地一个会聚锥体，其具有位于所述管出口处的穿孔壁。