CN101067215B - 熔体直纺长丝的冷却方法和采用该方法的冷却设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷却熔体直纺长丝的方法和采用该方法的冷却设备，该冷却设备包括喷丝板、进风管、设置在喷丝板下方的冷却室，进风管与冷却室相连通，在冷却室内设置有直径大于喷丝板直径的风分配环，风分配环呈圆环状并且风分配环的轴心线与喷丝板的轴心线相重合，所述的风分配环由第一过滤网围绕而成，采用这样的结构，使得熔体直纺长丝从喷丝板喷出并向下方运动的过程中，受到沿环绕熔体直纺长丝的风分配环均匀吹来的冷却风的冷却，冷却风从风分配环吹出时的方向在水平面上的投影为沿着风分配环的径向方向，冷却风从风分配环吹出时的方向与水平地面的夹角a的范围为5°≤a≤10°。

Description

熔体直纺长丝的冷却方法和采用该方法的冷却设备

技术领域

本发明涉及一种冷却熔体直纺长丝的方法，在该冷却方法中，熔体直纺长丝受到沿环绕熔体直纺长丝的风分配环均匀吹来的冷却风的冷却。

本发明还涉及一种冷却熔体直纺长丝的设备，其包括喷丝板、进风管、设置在所述的喷丝板下方的冷却室，进风管与冷却室相连通，在所述的冷却室内设置风分配环，所述的风分配环呈圆环状并且风分配环与喷丝板的中轴线相重合，所述的风分配环由第一过滤网围绕而成，所述的冷却风通过风分配环过滤后吹出的方向与水平地面的夹角a的范围为5°≤a≤10°。

背景技术

传统的聚酯熔体直纺长丝中均采用侧吹风冷却形成工艺，即熔体自喷丝板上的喷口喷出形成丝束并向下方运动的过程中，受到从侧面吹来的冷却风的冷却而凝固成形(见附图1所示意)，这种冷却方法存在下面的常见问题：

1、熔体直纺长丝的冷却不均匀：由于从喷丝板喷出的熔体直纺长丝为多条，而冷却风来自一个方向，使得丝束的冷却情况很不均匀，即靠近吹风口的丝的冷却情况较好，而远离吹风口的丝的冷却效果不佳，从而造成丝束横断面的不均匀性，导致丝束中丝的结构不均一和物理机械性能不均一，严重时会产生毛丝和断头现象。这种情况随着丝束愈粗、即每束丝中的单丝根数愈多而愈严重。

2、浪费能源：在侧吹风情况下，冷却风从丝束的一个方向吹来，在冷却风穿过丝束的过程中，由于冷却风受到的障碍比较多，冷却风流中的大部分能量都被浪费了，大多数的冷却风没有真正起到冷却的效果，这样，在冷却熔丝的过程中，能量的浪费比较严重。

3、冷却设备的体积较大：在侧吹冷却的工艺中，由于丝束的冷却效果不良，为了避免并丝(即几根丝粘连在一起)和飘丝的产生，喷丝板上的孔间距需要在4.5毫米以上，且孔应分布成正方形或菱形(见附图6所示意)，这样，由于孔的间距较大，所以，喷丝板的面积也较大，使得冷却设备的体积变大，占用了较大的空间。

4、无风区高度调节困难，熔体直纺长丝冷却设备的通用性差：在熔体纺丝时，熔体细流自喷丝板上的孔喷出后，需要经过一段无风区，然后才能进入由冷却吹风的冷却凝固阶段。这一无风区的长度硬随着丝品种的不同而不同，当所纺产品规格单丝纤度较粗时，无风区的长度应该较大；而当所纺产品规格单丝纤度较细时，无风区的长度较小。在侧吹风冷却工艺中，由于吹风口是固定的，无法进行调节，使得对于一套熔体直纺长丝冷却设备而言，其无风区的长度是一个定值，这样，冷却设备的通用性就很差，用于冷却单丝纤度较细的丝束的冷却设备不适合用来冷却单丝纤度较粗的丝束。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种冷却熔体直纺长丝的方法，采用这种方法即可以高效地冷却熔体直纺长丝，又可以避免上述传统冷却方法中的弊端。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种冷却熔体直纺长丝的设备，采用该设备，可以高效地冷却熔体直纺长丝并且可以避免上述传统冷却方法中出现的缺点。

对于本发明的冷却熔体直纺长丝的方法来说：上述技术问题是这样加以解决的：所述的熔体直纺长丝从喷丝板喷出并向下方运动的过程中，受到沿环绕熔体直纺长丝的风分配环均匀吹来的冷却风的冷却，所述的风分配环的直径大于喷丝板的直径，所述的冷却风从风分配环吹出时的方向在水平面上的投影为沿着风分配环的径向方向，所述的冷却风从风分配环吹出时的方向与水平地面的夹角a的范围为5°≤a≤10°。

对于本发明的冷却熔体直纺长丝的设备来说，上述技术问题是这样加以解决的：该冷却设备包括：喷丝板、进风管、设置在所述的喷丝板下方的冷却室，进风管与冷却室相连通，在所述的冷却室内设置有直径大于喷丝板直径的风分配环，所述的风分配环呈圆环状并且风分配环的轴心线与喷丝板的轴心线相重合，所述的风分配环由第一过滤网围绕而成，所述的冷却风通过风分配环过滤后吹出的方向与水平地面的夹角a的范围为5°≤a≤10°。

在上述的冷却熔体直纺长丝的方法(下面简称为环吹冷却工艺)和冷却设备中，由于冷却风从风分配环吹出时的方向在水平面上的投影垂直于风分配环的径向方向，丝束中的丝受到的冷却风的大小和强度非常一致，丝在凝固成形后横断面的大小均一，从而使得丝束中丝的结构以及物理性能比较均匀，提高了产品的品质，冷却风从风分配环吹出时的方向与水平面间还有一个角度a，5°≤a≤10°，这样是为了避免相对的气流之间的碰撞产生扰流现象；其次，在环吹冷却工艺中，由于风是从多个入口同时吹向丝束，不同于传统侧吹工艺中的一股风需要经过整个丝束，从而使得环吹冷却工艺中的冷却风的效率比较高，见表1所示意，环吹冷却工艺中所需要的冷却面积和冷却风量均为侧吹工艺的四分之一左右；再次，由于冷却风效率高，喷丝板上孔之间的距离可以减小到2-3毫米，而且不同于传统侧吹工艺中喷丝板上的孔之间排列成矩形或菱形，在环吹冷却设备中，喷丝板上的孔可以按环形排列(见附图3所示意)，这样，在具有相同孔数目的喷丝板中，采用环吹冷却工艺的喷丝板的直径小于传统侧吹工艺中喷丝板的直径，这样就使得整个设备的体积减小。

作为上述方法的一种优选方案是：所述的冷却风进入进风管时的风速为0.5-0.7米/秒。

作为上述方法的进一步优选方案是：所述的冷却风进入进风管时的风压为600-1000帕斯卡。

作为上述冷却设备的一种优选方案，在所述的进风管内设置有用于过滤冷却风的第二过滤网。

作为上述冷却设备的另一种优选方案，所述的风分配环有多个，所述的多个风分配环并排设置在冷却室内并且任意两个风分配环的轴心线互相平行，所述的冷却设备还包括设置在冷却室内的风分配室，所述的多个风分配环位于风分配室内，所述的风分配室与进风管相连通。

作为上述冷却设备的进一步优选方案，所述的风分配环可沿熔体直纺长丝的运动方向移动地设置。

附图说明

下面结合附图所描述的实施方式对本发明冷却熔体直纺长丝的方法和采用该方法的冷却设备作进一步详细说明。

附图1为传统的侧吹风冷却工艺的示意图；

附图2为本发明的示意图；

附图3为附图2的主剖视图；

附图4为附图3的A区放大示意图；

附图5为本发明的透视示意图；

附图6为传统侧吹冷却工艺中的喷丝板的示意图；

附图7为本发明中喷丝板的示意图；

附图8为本发明中风分配环的调节示意图；

其中：1、喷丝板；2、丝束；3、出风口；4、冷却室；5、进风管；6、风分配环；7、第二过滤网；8、风分配室；11、孔。

具体实施方式

附图1给出了传统的侧吹冷却工艺的示意图，丝束2从喷丝板1喷出后，受到来自一侧面的出风口3吹出的冷却风的冷却。

附图2给出了采用环吹冷却工艺对熔体直纺长丝进行冷却的冷却设备的示意图，附图3为附图2的主剖视图，附图4为附图3的A区放大图，从附图2、3、4可以看出：该设备包括：喷丝板1、设置在所述的喷丝板1下方的冷却室4、进风管5，进风管5与冷却室4相连通，在所述的冷却室4内设置有直径大于喷丝板1直径的风分配环6，所述的风分配环6呈圆环状并且风分配环6的轴心线与喷丝板1的轴心线相重合，所述的风分配环6由第一过滤网围绕而成，所述的冷却风通过风分配环6过滤后吹出的方向与水平地面的夹角a的范围为5°≤a≤10°(见附图4所示意)，冷却风以a角度吹向丝束2，可以避免因为相对的气流之间相互碰撞而产生的扰流，从而达到较好的冷却效果而又不至于将丝束吹乱或缠绕在一起。

比较优选的冷却风的风速为0.5-0.7米/秒，比较优选的冷却风的风压为600-1000帕斯卡，这里所指的风速和风压均为冷却风进入进风管5处的风速和风压，即附图2中E处的风速和风压。

为了防止冷却风中带有灰尘等杂物从而影响丝束的纯净度，在进风管5中设置有第二过滤网7，见附图3所示意。

在实际生产中，一般是多束丝同时进行冷却，即有多个喷丝板，这多个喷丝板1一般为并排排列，见附图5所示意，所以在喷丝板1下方的冷却室4内也设置有数目与喷丝板1的数目相匹配的风分配环6，所述的多个风分配环6并排设置并且任意两个风分配环6的轴心线互相平行；而为了使得从进风管5进入的冷却风可以均匀地分配到每一个风分配环6上，所述的冷却设备还包括设置在冷却室4内的风分配室8，所述的多个风分配环6位于风分配室8内，所述的风分配室8与进风管5相连通；采用了这种结构后，冷却风通过进风管5首先进入风分配室8，然后均匀地分配至每一个风分配环6上，使得通过每一个风分配环6吹出的冷却风都比较均匀，这样，产出的丝束的性质也比较均一。

由于在环吹冷却工艺中，丝束的冷却效果好，所以丝束在冷却过程中所需要的风量和吹风冷却面积都比传统的侧吹冷却工艺中所需要的少，表1给出了侧吹冷却工艺和环吹冷却工艺中所需要的风量和吹风冷却面积的对比，可以看出，较之传统工艺，环吹冷却工艺所需要的吹风面积和吹风风量仅为原先的四分之一，这样可以节约大量的能源，提高生产效率。

表1：环吹冷却和侧吹冷却的对照表

	环吹冷却	侧吹冷却
			吹风冷却面积	0.35米2	1.56米2
吹风风量	0.207米3/分	0.936米3/分

在传统工艺中，由于丝束的冷却效果不佳，为了避免并丝(即几根丝粘连在一起)和飘丝的产生，喷丝板1上的孔11之间的间距需要在4.5毫米以上，且孔11应分布成正方形或菱形(见附图2所示意)，这样，由于孔11的间距较大，所以，喷丝板1的面积也较大，使得冷却设备的体积变大，占用了较大的空间，而在环吹冷却工艺中，由于冷却风冷却效率高，喷丝板1上孔11之间的距离可以减小到2-3毫米，而且不同于传统侧吹工艺中喷丝板上的孔之间排列成矩形或菱形，环吹冷却工艺中，喷丝板1上的孔11可以按环形排列；附图6为传统工艺中的喷丝板1的示意图，附图7为环吹冷却工艺中的喷丝板1的示意图，可以看出，在喷丝板1上的孔的数目相同的情况下，传统工艺中的喷丝板的直径要大于环吹冷却工艺中喷丝板的直径。

在熔体纺丝时，熔体细流自喷丝板1上的孔11喷出后，需要经过一段无风区，然后才能进入冷却吹风的冷却凝固阶段。这一无风区的长度硬随着丝品种的不同而不同，当所纺产品规格单丝纤度较粗时，无风区的长度应该较大；而当所纺产品规格单丝纤度较细时，无风区的长度较小。在侧吹风冷却工艺中，由于吹风口3是固定的，无法进行调节，使得对于一套熔丝冷却设备而言，其无风区的长度h是一个定值(见附图1所示意)，这样，冷却设备的通用性就很差，用于冷却单丝纤度较细的丝束的冷却设备不适合用来冷却单丝纤度较粗的丝束，而在环吹冷却设备中，由于采用了风分配环6，风分配环6又可以沿着丝束的运动方向移动地设置，如附图8所示意，图中的两个风分配环6分别表示在调节前后风分配环6所处的位置，在调节前，无风区的长度为h1，调节后无风区的长度为h2，所以，在环吹冷却设备中，设备的通用性能较之传统工艺有了很大的提高，只需稍做调整，即可适用于各种单丝纤度的丝束的冷却。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种熔体直纺长丝的冷却方法，其特征在于：所述的熔体直纺长丝从喷丝板喷出并向下方运动的过程中，受到沿环绕熔体直纺长丝的风分配环均匀吹来的冷却风的冷却，所述的冷却风从风分配环吹出时的方向在水平面上的投影为沿着风分配环的径向方向，所述的冷却风从风分配环吹出时的方向与水平地面的夹角a的范围为5°≤a≤10°；

其中，使所述冷却风吹出时形成所述夹角a的风分配环的直径大于喷丝板的直径；

所述的冷却风进入进风管时的风速为0.5-0.7米/秒；以及

所述的风分配环沿熔体直纺长丝的运动方向移动地设置。

2.如权利要求1所述的熔体直纺长丝的冷却方法，其特征在于：所述的冷却风进入进风管时的风压为600-1000帕斯卡。

3.一种采用权利要求1的方法来冷却熔体直纺长丝的设备，其包括喷丝板、进风管、设置在所述的喷丝板下方的冷却室，进风管与冷却室相连通，其特征在于：在所述的冷却室内设置有风分配环，所述的风分配环呈圆环状并且风分配环的轴心线与喷丝板的轴心线相重合，所述的风分配环由第一过滤网围绕而成，所述的冷却风通过风分配环过滤后吹出的方向与水平地面的夹角a的范围为5°≤a≤10°；

其中，使所述冷却风吹出时形成所述夹角a的风分配环的直径大于喷丝板直径；

所述的冷却风进入进风管时的风速为0.5-0.7米/秒；以及

所述的风分配环沿熔体直纺长丝的运动方向移动地设置。

4.如权利要求3所述的冷却熔体直纺长丝的设备，其特征在于：在所述的进风管内设置有用于过滤冷却风的第二过滤网。

5.如权利要求4所述的冷却熔体直纺长丝的设备，其特征在于：所述的风分配环有多个，所述的多个风分配环并排设置在冷却室内并且任意两个风分配环的轴心线互相平行，冷却设备还包括设置在冷却室内的风分配室，所述的多个风分配环位于风分配室内，所述的风分配室与进风管相连通。

Images