[发明专利]喷丝头

说明书

本发明涉及喷丝头，尤其有关用于从溶剂，特别是在溶剂中的叔胺N-氧化物的纤维素溶液中纺制成成形纤维产品(如单纤维或长丝)的喷丝头。

麦科斯雷的美国专利4,416,698(其中的揭示的内容援引于此)，描述了一种通过将纤维素溶解在合适的溶剂例如叔胺N-氧化物中生产纤维素长丝的装置。这样一种系统的一个特点是溶液(通常称纺丝原液)既热又粘(如果它含有显著量的纤维素的话)，因而要采用15巴至200的挤压力。这样的压力类同于熔纺的聚合物装置，例如聚酯装置中所经受的压力。

生产出所述溶剂中的纤维素溶液后，这种溶液通过一种合适的模具组件被挤压或纺丝，所述模具组件包括一个生产成形材料的喷丝头，所成形的材料通进水中，通过从经挤压的材料中浸析出氧化胺溶剂还原成纤维素。

当然，大家都熟悉这样一种人工制造的材料丝的生产，这是通过一个喷丝头将一种溶液或液体挤压或纺丝来形成长丝的。最初是制备相当小数目的单根长丝，然后将这些长丝一根根卷拢起来用作连续的长丝材料。这意味着需生产的连续长丝的数目基本由干燥前或干燥后可单根卷绕的丝的数目确定。

然而，如果纤维是制成一丝束或制成人造短纤维，则不同的判别标准用于任何时候可生产的长丝的数目。一丝束基本由一束不单独加工的基本平行的长丝组成。人造短纤维基本由许多短的多根纤维所组成。人造短纤维可通过切割干燥的丝束加工成或它可以通过制成一丝束、同时，切割处于湿态的丝束并干燥切割部分的人造纤维而加工成的。

就一种丝束产品或一种人造短纤维产品来说，由于不需要加工单根的长丝，就可以同时生产相当大数目的丝束或长丝。

因此，就用于生产丝束或人造短纤维的喷丝头而言，与用于生产连续的长丝材料的喷丝头相比较，使用带有许多纺丝孔的喷丝头实质上是很经济的。

最初，用于生产连续长丝的喷丝头必须有20至100个孔，而使用较高的纺丝速度使生产能力提高。随着喷丝头用于生产丝束或人造短纤维，孔的数目可增加到数千甚至数万个。由于使用较多的孔以及较高的速度，因而使生产能力提高。开始时这些带有许多孔的喷丝头是在厚板上加工成作为聚酯喷丝头。然而在这种厚板上加工许多孔成本既高又费时。因此作出种种努力通过采用一种金属盆形状的并在金属盆上形成许多穿孔来使用较薄的板，用以加工一种具有许多在盆底上以某种合适的图案布置的孔的盆件形式的喷丝头。这样一种盆形件然后被螺结到用于生产纺丝材料的一个喷丝头中。

然而令人遗憾的是，喷丝头的生产是一种成本很高而又费时的加工。每一个孔都要单独地加工穿孔。孔往往具有复杂的形状而要用钻削、冲孔或数种机加工的一系列操作生产，而这些加工操作目前还只是半自动化。

任何生产过程都伴随有次品的危险，并且对于一给定的无论怎样低的百分比次品率来说，每一喷丝头的次品绝对数将随着其中的通孔数的增加而增加。这就可能意味着由于成品具有太多的次品以致不随后经过修整便不能使用的这种可能性存在而影响到这种程度即在单个喷丝头表面上增加孔的数目是不切合实际的。

解决这个问题的一种方法是采用所谓的成组喷丝头或嵌套式喷丝头。在一个成组喷丝头上制有许多的小嵌套，其每一个小嵌套具有规定数目的孔，譬如说1至1500个孔。这种成组喷丝头已广泛使用在采用粘胶法加工的纤维长丝的生产中。一个成组喷丝头的各嵌套的制造成本相当便宜，并且如果在一个嵌套上发现一个有缺陷孔则这个个别的嵌套在不丧失生产中的数千个孔的工作的情况下可被更换。一成组喷丝头的嵌套以这样方式被嵌设进一个座中，使在喷丝头内作用的纺丝原液(纺丝浆液)或放丝溶液的压力趋向于将喷丝头稳固地推进成组喷丝头的座组件中。

这种具有许多孔的单个的盆形喷丝头类型或成组喷丝头型式的喷射组件被广泛地应用在粘胶纤维素的生产中。粘胶纤维素是通过湿法纺丝(湿纺)丝生产的。这些喷丝头的例子可在厄尔曼(Ullman)的工业化学百科全书(第5版，1987,A10卷，554页)上看到。

厄尔曼(Ullman)还提及矩形喷丝头在聚烯烃(Polyolefin)纤维的纺丝上的应用。但是为生产溶纤维，就必需对氧化物胺和纤维素热粘性溶液进行纺制，由于室温时溶液是固态的，这就要求大约在100℃但粘性还很大时进行纺制，这就需要相当高的，例如高达200巴的压力来迫使热粘溶液通过纺制喷丝头；但是这种喷丝头不能承受这样高的压力，同时会产生密封失效和弯曲或变形的问题；因而这种喷丝头并不适合于从溶剂中的纤维素溶液中制取纤维丝。