[发明专利]一种熔融纺丝的冷却成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子聚合物熔融纺丝的冷却成形方法，属于化学纤维领域。 

背景技术

现有熔融纺丝细流在全纺程中的冷却成形有下列方法，其一，环形吹风，是一种纺丝组件板下形变区0～500mm处形成圆形状的四面吹风方式，风速为0.1～5.6米/秒，风温15～32℃，主要用于熔纺短纤维纺丝；其二，侧吹风，是一种纺丝组件板下形变区0～2500mm形成直线单边吹向丝束的吹风方式，主要用于熔纺长丝纺丝；其三，中心向外吹风，是一种纺丝组件板下形变区0～550mm，喷丝板中间的筒状风管向外四面吹风的方式，主要用于一步法熔纺短纤维纺丝；其四，水浴冷却，是一种纺丝组件板下形变区3～700mm丝条在水浴中冷却的方式，主要用于熔纺单丝。 

上述现有技术，都是制备了冷却风源或水源后，对纺丝细流实施吹风对流及水介质传导的散热冷却成形方法。这种接触式的吸热方式，易受到外界气流的干扰或水流紊乱的影响，导致单丝尤其是细旦的单丝力学性能的不匀率增大。 

发明内容

本发明的目的是提供一种高分子聚合物熔融纺丝的冷却成形方法，所解决的技术问题是提高熔融纺丝的均匀性。 

本发明所采用的技术方案是：一种熔融纺丝的冷却成形方法，包括以下步骤：(1)聚合物熔融；(2)通过纺丝箱体；(3)喷丝板细流挤出的熔融纺丝经金属管冷却装置冷却；(4)卷绕成形。 

其中，所述的金属管冷却装置为一根金属管，该金属管包括内外两层，喷丝板细流挤出的熔融纺丝穿过内层金属管的空腔，冷却液通过外层金属管的入口进入，通过外层金属管的出口流出，在内层金属管和外层金属管之间的空腔中循环流动。 

所述的金属管壁形状为弧形曲线或直线，或者为两者的任意组合。 

本发明所述的聚合物包括PET、PBT、PTT、PA、PE、PP、PLA、PPS等适宜熔融纺的； 

其中，熔融温度为190～360℃，优选的220～320℃； 

纺丝箱体温度为180～350℃，优选的200～330℃； 

内层金属管空腔的冷却温度为0～32℃，优选的12～26℃； 

冷却液温度为-4～28℃，优选的-2～16℃； 

所述的冷却液介质为F22：二氟一氯甲烷，F12：二氟二氯甲烷，F123a：1.1.1.2-四氟乙烷，LD10-E系列； 

喷丝板板面与金属管之间的距离为0～250mm，优选的5～120mm； 

纺程为1000～3000mm，优选的1200～2500mm； 

本发明的技术路线是： 

参考图4，纺丝组件喷丝板挤出的细流从孔口膨化、粘流态拉伸、细颈区拉伸、固化成形的全纺程中，纺丝置入内层金属管空腔内，内层金属管壁外面的空腔中有冷冻液的进出回流，丝条的热量辐射在内层金属管壁上，形成完全非接触式的散热冷却成形，从而纺制结构十分均匀、力学性能十分优良稳定的熔融纺纤维。本发明的原理是聚合物细流挤出后孔口膨化、粘流态和细颈拉伸、固化成形的全过程，完全置入封闭的金属管壁围绕的空腔中，熔融纺的丝条热量辐射被金属管壁吸收，丝条的速度梯度的变化导致的纤径梯度、温度梯度变化，是非接触式的冷却成形，避免了外界的冷却介质(风和水介质)对丝条接触性的影响，从而纺制纤径、力学性能都十分均匀和稳定的熔纺纤维。 

本发明的有益效果为： 

(1)由于该方法是利用热辐射的方式进行冷却，熔融纺纤维的热量辐射由金属管壁吸收冷却，防止了丝条吹风的非控制气流干扰或水介质传导时紊流的影响，单丝条干均匀，可大幅降低不匀率(CV值)。 

(2)与吹风冷却方式相比，本发明提供的熔融纺丝的冷却成形方法不需要 耗费机械能将冷风输送到纺丝的位置，只需要耗费制冷所需的能量，可大幅减少熔融纺丝冷却所需的能源，实现低碳排放，有利降低生产成本和生产环境的保护；另外，冷却液循环管道内的冷却液可回收利用，同样可节约资源。 

(3)与现有的吹风冷却方式相比，本发明提供的熔融纺丝的冷却成形方法缩短了纺程，可以在同样空间的生产厂房内排列更多的生产设备，节约生产成本。 

附图说明

图1为本发明所采用的金属管冷却装置示意图。 

图2为本发明所采用的金属管冷却装置剖视图。 

图3为金属管组横截面示意图。 

图4为本发明工作方法示意图 

具体实施方式