[发明专利]用于冷却合成长丝的冷却装置

说明书

本发明涉及一种用于冷却合成长丝、尤其是用于复丝纺丝的冷却装置，这种装置包括一带有至少一个冷却介质入口和至少一个冷却介质出口的壳体、一用于待冷却长丝的入口以及一用于已冷却长丝的出口，在长丝入口和出口之间设置有至少一根供长丝通过的冷却轴，该冷却轴具有供冷却介质通过的开口。

这种冷却装置在现有技术中是众所周知的。可用三种不同的基本方法来生产纤维或长丝，它们是熔体纺丝、干法纺丝和湿法纺丝，但这些基本方法还有许多变型和组合。这里须顺便提一下，在本说明书中，术语“纺丝”是作广义理解的，即指长丝的生产，而并不局限于由短纤维来生产长丝。

在熔体纺丝过程中，将一聚合物加热至其熔点以上的温度，并通过一喷丝头挤出熔融的聚合物。喷丝头是具有大量毛细管的模具，其直径和形状可以有所不同。从毛细管排出的熔融聚合物射流通过一冷却区域，聚合物射流在该区域中固化，从而形成连续的长丝。在干法纺丝过程中，将聚合物溶解于一合适的溶剂中，并将得到的溶液在压力下通过一喷丝头挤出。聚合物溶液的射流送入一加热区域，在该区域中，溶剂从聚合物蒸发掉，长丝固化。在湿法纺丝过程中，同样将聚合物溶剂于一合适的溶剂中，并将得到的溶液通过一喷丝头挤出，该喷丝头浸没于一所谓的凝固槽中。在该凝固浴中，聚合物以长丝形式产生沉淀或化学再生。这样所得到的长丝通常必须进行进一步处理，诸如热或冷拉伸、扭绞以及织构，以获得具有预期最终用途所需特性的(复)丝。

在单丝或复丝的熔体纺丝场合，挤出工序后的冷却相当重要，这是因为冷却的均匀性可直接影响长丝的物理参数，诸如长丝的粗细均匀度或可染性。通常认为，这些特性在长丝纵向方向上的差异以及在不同长丝之间的差异是由冷却介质(通常是冷却空气)的非层状流动或紊流所造成的。在冷却区域中，必须在长丝能够彼此接触或与生产装置的构件(诸如导丝器)相接触之前将熔融长丝冷却到熔点以下。

为了使挤出的熔融长丝受到尽可能均匀的冷却空气处理，己设计出了各种昂贵的冷却系统和方法，它们要求复杂的空气分配、控制和均质化装置，以引导紊乱的冷却空气并将其以层状形式输送。

在一种公知的系统中，利用一冷却轴，至少其一部分具有供冷却介质通过的开口。这种冷却轴(可直接)设置在纺丝装置的一或多个喷丝头下面，并可选择地与强制供给和/或排出的冷却空气一起工作。DE-A-4220915、DE-A-4223198和WO-A-93/19229中描述了这种系统的几个例子。

在这些出版物所公开的(复)丝冷却系统中，采用一通常由筛布或穿有孔和缝的管子构成的冷却轴。更具体地说，作为这种冷却轴的例子，WO-A-93/19229提到一种金属筛网，在其整个表面上靠近地设置有相对较大的孔，并提到一种在其整个表面上具有通孔的穿孔轴。这些孔的直径为1-5毫米，最大通过度为50％。在该文献的实例1中，采用一种网眼密度为600/厘米²的筛网筒。在DE-A-4220915的冷却系统中，采用一种由筛布构成的冷却轴或轴壁上穿有小孔或小缝的冷却轴。DE-A-4223198的设计方式与DE-A-4220915所描述的相同。冷却轴的横截面形状与喷丝头的配置形式相适应。在复丝纺丝的场合，每根长丝束最好由一冷却轴围绕。

如果冷却轴是由筛网材料制成的话，该筛网材料必须在不同的位置得到支承，端部必须彼此相连(例如通过焊缝)。这种对支承措施和接点的需求意味着在冷却轴中会形成“死”区，这种死区中的实际上静止的冷却空气的局部加热会干扰冷却空气的所需的稳定(层状)流动，这是因为热量从热的长丝传递至冷却空气。因此，长丝无法得到均匀的冷却处理，这会引起产品物理特性的差异。对于具有大通孔的冷却轴，所需的层状流动剖面受到破坏的危险也依然存在，这部分地是因为长丝的运动速度会对冷却空气产生吸引作用。

本发明的目的在于至少部分地消除上述缺点，更具体地说是在于提供一种可进一步降低产生死区危险的冷却轴。

在本发明的上述类型的冷却装置中，冷却轴包括一电成形的无缝支承件，它具有由围堤分隔的通孔。按照本发明，该冷却轴通过电成形法以无缝的形式生产。在工作中，这种冷却轴不易于形成死区，因此可以更均匀地进行冷却处理，进而在长丝中可以获得更均匀的特性分布。而且，这种电成形冷却轴具有足够的强度并且抗弯，因而不需要进一步支承措施。