CN1022581C - 纺丝设备中熔丝的冷却方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种在纺丝设备中冷却熔丝的方法，该方法是用从冷却装置吹来的冷却空气冷却从模具挤压出来的多条熔丝，再进行拉伸卷烧，其中从冷却装置吹来的冷却空气的温度和/或空气量是受控制的，使其冷却作用自上而下分段或连续地增强。

Description

本发明涉及一种冷却多条从模具挤压出来的热塑性树脂熔丝的方法和实现该方法的一种装置。
图3是聚乙烯、聚丙烯或其它热塑性树脂长丝纺丝设备的示意图。在该设备中，从模具1挤压出来的多条熔丝2由冷却装置3吹来的冷却空气进行冷却，然后再经过拉伸卷绕。冷却装置3包括通风筒4和气体温度调节装置5。通风筒4环绕着熔丝2并与模具1连接;气温调节装置5则由若干冷却器组成。装置5将冷却空气冷却到所要求的温度，再由风机6送入通风筒4，并经过滤器7由其内表面吹出。编号8为排风机。
在冷却熔丝的过程中，若冷却空气的温度下降或空气流速增加，以致造成熔丝的急速冷却，则只有熔丝的表面冷却和凝固。若对处于这种状态下的长丝进行拉伸，则长丝会软化而断开或者会降低长丝的弹性、抗拉强度和其它物理性能。相反，若长丝是渐渐冷却的，则它们往往会彼此粘在一起，而且必须要加长冷却区，从而需要加大设备的尺寸。
即使提高或改变纺丝的速度，但如果冷却是在不改变冷却区长度的情况下进行，也需要快速冷却，于是就会产生上述问题。
欧洲专利申请EP-A-0131788提出了一种挤压熔丝的冷却装置，其中冷却气体是经一个扩散器通到冷却室中以冷却熔丝的。该扩散器由上下两部分具有不同孔隙度的发泡板构成。由于冷却气流在上部比在下部受到更多地限制，因此熔丝在上游区域受到的冷却作用较弱，而在下游区域较强。但是，该装置只是通过控制冷却气体流量来影响冷却过程的。
本发明的一个目的是避免上述因长丝的冷却过快或过慢所引起的问题。
从下面的说明可理解本发明的其它目的和优点。
根据本发明，提供了这样一种在纺丝设备中冷却熔丝的方法，即用冷却装置吹来的冷却空气冷却从模具中挤压出来的多条熔丝，再进行拉伸卷绕，其中从冷却装置吹来的冷却空气的温度和/或空气量是受控制的，使其冷却作用自上而下分段或连续地增强。
根据本发明，还提供了一种纺丝设备中用的冷却装置，在该纺丝设备中，从模具挤压出来的多条熔丝是用从冷却装置吹来的冷却空气进行冷却，然后进行拉伸卷绕，且其中（ⅰ）连接多台冷却空气温度和/或空气量不同的冷却装置，使其冷却作用向下游逐段增强;（ⅱ）在冷却空气的通路中设置一个加热器，加热丝的间距越往上游越密，使所产生的热量逐渐增加，或者（ⅲ）使冷却空气的通路越往上越窄，或使其压力损失逐渐增加。
从下面参照附图所作的说明可以更好地理解本发明的内容。附图中：
图1    是本发明设有一种冷却装置的纺丝设备的第一个实施例示意图;
图2    是设有另一种冷却装置的纺丝设备的示意图;
图3    则是一般纺丝设备的示意图。
根据本发明，上述问题是这样解决的，即控制冷却空气的温度和/或空气量，使冷却作用从纺丝流程的上游向下游分段或连续地加强。
分阶段改变冷却作用最简单的方法以及最简单的控制方法是将冷却区分成若干段，每段设一个冷却装置，并使由这些装置产生的冷却作用往下游方向逐步增强。
要连续地改变冷却作用，可以采用例如这样一种方法，即在冷却空气通路中设一个加热器，使加热丝的间距越朝上游方向越密，使所产生的热量逐渐增加，这样冷却空气就通过与加热器的接触而变暖，然后吹 送出去;或者采用这样一种方法：将冷却空气通路制造成朝上游方向逐渐变窄，或者压力损失逐渐增加，以逐渐减小纺丝流程上游的空气量。
此外，改变纺丝速度也可以改变冷却的程度。
尽管冷却空气的温度和气量在很大程度上取决于待挤压的材料、熔丝的温度和挤压的速度，但冷却空气的温度最好在-20℃至140℃，更理想的是0至100℃，而吹送的冷却空气量则最好是2至40米3/公斤，更理想的是5至25米3/公斤。待挤压的原料包括例如聚乙烯、聚丙烯和其它热塑性树脂。
从模具挤压出来的熔丝在冷却区的上游部分受到的冷却作用不强，在冷却区的下游部分则受到很强的冷却作用。冷却作用不强时，长丝表面和里面的温差小，在这种状态下进行拉伸是为了确保拉伸均匀地进行，从而改善长丝的弹性、抗拉强度和其它物理性能，而且使长丝不易软化和折断;而在长丝成形的下游侧，进行强烈的冷却是为了使长丝固化，从而使各长丝之间不易粘结在一起。这样，冷却区比起在整个流程中逐渐冷却的作法会更短一些。
当提高纺丝速度时，就可以通过加大冷却区中弱冷却的比例来防止快速冷却。应该指出的是，当纺丝速度降低时，即使冷却强度比值发生变化，也是没有问题的。
图1是本发明两级冷却装置的第一个实施例，该冷却装置的结构与图3所示纺丝设备中的冷却装置3相同，区别在于冷却装置3底部的过滤器，即该过滤器包括一个通风筒12和由若干冷却器组成的气体温度调节装置13。所述冷却装置将被顶段气体温度调节装置13冷却到所要求的低温之冷却空气，借助风机14送到通风箱12，并通到冷却装置11，冷却空气从其内表面吹出。它从顶段吹出温度较高的冷却空气，从底段吹出温度较低的冷却空气，从而使熔丝2在顶段慢慢冷却，在底段快速冷却。
举例说，采用聚乙烯时，较理想的冷却条件如下：
顶段：30℃×8米3/公斤;
底段：10℃×8米3/公斤。
在上述实施例中，底段吹出的冷却空气温度低于顶段吹出的冷却空气的温度，但也可以改变风机6和14的风量，使底段空气量增加得比顶段的多，而且还可以同时改变顶段和底段的温度和空气量。
采用聚乙烯时冷却条件的一个典型实例如下：
顶段：20℃×4米3/公斤;
底段：10℃×8米3/公斤
图2中所示的实施例其组成方式与图1中所示的装置相同，只是图1装置中的鼓风机6构成了它的一个排风机，且底段的冷却空气是从风机16排出的，经加热器17加热，再从顶段吹出。结果从顶段吹出的是温度较高的冷却空气，而从底段吹出的是温度较低的冷却空气。
上述实施例举的是两个冷却装置连接起来供两级冷却之用的例子，但在另一个实施例中;可以将三个或更多的冷却装置连接起来供多级冷却之用，而在又一个实施例中，还可以将加热丝绕在通风筒的内表面上，且使加热丝的间距朝上游逐渐变密，从而对冷却空气进行加热并使之形成一温度梯度，使温度越往下越低，因而使冷却作用往下游方向连续增强。此外，对于另一个实施例，冷却空气的通路可设计成往上游逐渐变窄或设计成压力损失逐渐增加，从而朝上游逐渐减少冷却空气量。
如上所述，根据前述的方法，通过减弱上游侧的冷却和增强下游侧的冷却来改善长丝的弹性、抗拉强度和其它物理性能而无需加大设备，而且还可以使长丝难以软化断裂，并纺止它们彼此粘结在一起。
根据本发明所述的方法，还可通过纺丝速度来改变冷却的强度。即使纺丝速度加快了，也可以增加冷却作用在冷却区较弱部分的比例以避免快速冷却或延长冷却区。
在图1所代表的一类冷却装置中，连有多个冷却装置以便增强下游 各段的冷却效果。
在图2所代表的另一类冷却装置中，可以使冷却空气的温度具有朝下游方向下降的梯度，从而连续增强下游的冷却效果。
此外，可以使冷却空气的气量朝下游逐渐增加，从而连续增强下游的冷却效果。

Claims (3)

1、一种在纺丝设备中冷却熔丝的方法，该方法是用从冷却装置吹来的冷却空气冷却从模具挤压出来的多条熔丝，再进行拉伸卷绕，其特征在于，通过控制从冷却装置吹来的冷却空气的温度来影响上述冷却过程，从而使冷却作用自上而下分段或连续地成为在上游区域(顶段)较弱，而在下游区域(底段)较强。
2、如权利要求1所述的冷却熔丝的方法，其特征在于，冷却强度是借助于纺丝速度加以改变的。
3、一种纺丝设备中用的冷却装置，在该纺丝设备中，从模具挤压出来的多条熔丝是用从冷却装置吹来的冷却空气进行冷却，然后再进行拉伸卷绕，其特征在于，连接多台冷却空气温度不同的冷却装置，使其冷却作用向下游逐段增强;并且在冷却空气的通路中设置一个加热器，加热丝的间距越往上游越密，使所产生的热量逐渐增加。
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