CN104508193A - 纺丝喷嘴设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由聚合物熔体产生多个单丝的纺丝喷嘴设备，该纺丝喷嘴设备至少具有一喷嘴板。所述喷嘴板在底侧上具有多个喷嘴口，所述多个喷嘴口布置成按照几何表面图案分布。为了在喷嘴口均匀分布的情况下均匀地利用喷嘴板的表面，根据本发明通过一具有在130°到145°的范围内的转角

Description

纺丝喷嘴设备

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于由聚合物熔体中产生多个单丝/长丝的纺丝喷嘴设备。

背景技术

这种类型的纺丝喷嘴设备由WO 2010/058480 A1已知。

这种纺丝喷嘴设备用在用于制造合成纤维的熔融纺丝过程中。为了由输入的聚合物熔体产生多个细的丝条，纺丝喷嘴设备在其底侧具有喷嘴板，该喷嘴板包括多个喷嘴口。因此可以由每个喷嘴口中挤出一丝条。

根据纤维产品的不同，喷嘴板上的喷嘴口的数量发生很大变化。因此例如借助于在喷嘴板上的10至300个喷嘴口产生复丝纱，借助于每个纺丝喷嘴的直至80000个喷嘴口产生用于制造短纤维的丝束。喷嘴口通常与喷嘴口的数量无关地均匀地分布在喷嘴板的底侧上。

如由所引用的文献得知地，喷嘴口优选地按照一几何表面图案分布在喷嘴板上。作为表面图案已知有在纺丝喷嘴板上的同心的孔圆或平行的孔列。为了在纺出单丝时产生特殊效果，在所引用的文献中选择了一种表面图案，该表面图案由一簇的多个螺线/螺旋结构形成。在每个螺线上以彼此之间不均匀的间距布置有多个喷嘴口。

因此，在所有迄今已知的表面图案中喷嘴都是成组分布的。在此，一组喷嘴口形成一条线、一个圆或一条曲线。线、圆和曲线的数量因此确定了所有喷嘴口在喷嘴板底侧上的分布。然而喷嘴口的这种组分布原则上具有以下缺点：喷嘴板的表面利用率取决于各个组彼此之间的几何布置结构。此外，没有排除各个组中的喷嘴口的叠置效应，其中，被挤出的单丝相对于冷却空气源相互间遮盖，由此出现单丝簇的不均匀的冷却。

发明内容

本发明的目的是，提出一种所述类型的纺丝喷嘴设备，其中喷嘴口的分布避免了前述的缺点。

本发明的另一目的在于，使得在所述纺丝设备中喷嘴板上的喷嘴口的制造变得更容易。

该目的根据本发明由下述方式实现：通过一具有在130°到145°的范围内的转角的螺线确定所述表面图案。

本发明的有利的改进方案通过从属权利要求的特征和特征组合限定。

本发明的突出之处在于，将多个喷嘴口确定为在喷嘴板上的一个组。喷嘴口的位置由具有预先确定的转角的螺线限定，该螺线确定了所述几何表面图案。

本发明利用了源于自然的知识，以获得喷嘴孔的仿生的布置结构。因此由植物学得知，在植物茎秆上叶片的布置结构或者在向日葵的花朵中的种子的布置结构通过一螺线确定。在所述布置结构中，所述分布相应于所谓的黄金分割，该黄金分割导致约为137.5°的黄金转角。

对此，根据权利要求2的本发明的改进方案特别有利于获得以均匀地在喷嘴板的整个表面上分布的方式布置的喷嘴口。喷嘴板内的热量分布可以因此同样得到优化，从而在每个喷嘴口上在纺丝喷嘴设备中实现相同的环境条件。因此额外地使挤出单丝时的品质以高程度均等。此外，在丝条被排出之后，在丝束内部避免了遮盖，从而实现对丝条的改进的冷却。

喷嘴板中大量的喷嘴口的制造特别可以通过本发明的如下改进方案得到改善：多个喷嘴口布置成以一数量分布在所述螺线上，其中，多个喷嘴口的每个个体位置通过其极坐标来确定。就此而言，规定了喷嘴口在喷嘴板表面上的每个个体位置。

在此优选地，所述多个喷嘴口的极坐标能够由数学关系式和r_n＝d·n^b算出，其中，n是自然数并且是各喷嘴口的连续编号，其中，指数b在0.1到2.0的值域范围内，多个喷嘴口的间距和分布能够通过表面参数d影响。由此可以通过预先给定指数b和表面参数d使得期望数量的喷嘴口均匀地分布在具有转角的螺线上。

在此，多个喷嘴口彼此之间的间距可以根据所选取的指数和表面参数的不同而变化。因此多个喷嘴口可以根据需要以彼此之间恒定的间距或不同的间距布置在喷嘴板上。

根据一个有利的改进方案，可以与喷嘴板的形状无关地使多个喷嘴口的表面图案形成圆形或矩形的形状。

同样存在以下可能性：喷嘴板上的多个喷嘴口的表面图案被设计为环形。这种纺丝喷嘴设备特别适合于用于制造短纤维的熔融纺丝法。

附图说明

下面根据多个实施例参考附图详细说明本发明。

图中示出：

图1示出纺丝喷嘴设备的示意图，

图2至6示出纺丝喷嘴设备的喷嘴板的多个实施例。

具体实施方式

在图1中示意性地示出根据本发明的纺丝喷嘴设备的第一实施例。该纺丝喷嘴设备具有壳体1，该壳体在其底侧支承有喷嘴板2。喷嘴板2包括多个喷嘴口3，该多个喷嘴口与形成在壳体1内的熔体输入装置相连。熔体输入装置以及纺丝喷嘴设备的其余部件在此未示出。因此在壳体1内还可以布置有分配板和过滤元件。在图1中示出的纺丝喷嘴实施例以喷丝头组件的形式示出，该喷丝头组件通过壳体1保持。然而原则上也已知如下的纺丝喷嘴设备，其中喷嘴板2与多个分配板相互螺纹连接。纺丝喷嘴设备在顶侧具有熔体输入装置。纺丝喷嘴设备通常保持在经加热的纺丝箱体上，其中，纺丝喷嘴设备的熔体输入装置与分配系统相连。

然而，纺丝喷嘴设备的个体结构对于本发明的说明来说是不重要的。对此，在下面的说明中仅阐述了对本发明而言重要的特征。

保持在壳体1底侧上的喷嘴板2示出喷嘴口3的表面图案4。喷嘴口3的布置结构的特征在于一螺线5，该螺线通过在130°到145°的范围内的预先确定的转角确定。喷嘴口的个体位置通过数学方式确定并可以通过每个单个喷嘴口的极坐标由以下公式算出：

极坐标

极坐标r_n＝d·n^b

在此，索引编号n确定了相应的喷嘴口3。表面参数d规定了喷嘴口3彼此之间的间距并因此规定了可布置在给定表面上的喷嘴口3的数量。指数b影响喷嘴口的分布并处于0.1到2.0之间的值域范围内。螺线的转角以希腊字母表示。借助于极坐标α_n和r_n使得喷嘴板的表面上的每个喷嘴口3对应于一规定的位置。极坐标对于每个喷嘴口给出一角度α和一半径r，它们与该喷嘴口的喷嘴中心有关。喷嘴板2底侧上的多个喷嘴口3共同形成了一具有规定的转角的螺线。

为了实现多个喷嘴口3在喷嘴板2的整个表面上的均匀分布，优选将黄金角度用作螺线的转角，该黄金角度通过黄金分割形成。该由植物学已知的、向日葵叶片或种子的布置结构实现了在个体定位方面的非常高的均匀性。

对此在图2中示出喷嘴板的一个实施例。喷嘴板2底侧上的多个喷嘴口3彼此之间具有恒定的间距。螺线的转角在这种情况下为137.5°。指数b选择为值0.5，该值使得相邻喷嘴口之间的平均间距是恒定的。值为0.5的指数b产生了螺线的一种特殊情况，其被称为费马螺线。指数b影响螺线圈的均匀度。影响螺线圈间距的表面参数在根据本发明的纺丝喷嘴设备的该实施例中规定为d＝1。值为137.5°的转角以及值为0.5的指数b特别有利于大量喷嘴孔在喷嘴板的表面上的均匀分布。

原则上在喷嘴口的分布方面也可以实现在喷嘴口之间的不同的间距。对于指数b的值大于0.5的情况，喷嘴口的平均间距朝外在喷嘴板上越来越大。对此在图3中示出一个实施例，其中喷嘴口3的表面图案具有环形的布置结构。在此所使用的螺线同样具有的转角。指数采用b＝0.7，其中，表面参数选择为d＝1。

如由图3中的显示得出的，喷嘴口3在喷嘴板2的中心区域中以彼此之间较窄的间距布置。由喷嘴板中心出发或者说由螺线的起点出发，喷嘴口之间的间距朝外增大。这种布置结构例如在通过围绕丝束延伸的冷却筒输入冷却空气的情况下是特别有利的。在此，冷却空气径向地从外向内进入丝束中。

然而另选地也存在以下可能性：这样改变喷嘴口的布置结构，使得相邻喷嘴口之间的间距在喷嘴板的外部区域中比在喷嘴板的内部区域中更窄。对此，在以数学方式确定喷嘴口时将指数b确定为小于0.5的值。如果新挤出的丝束通过从内向外流动的冷却空气流冷却，那么喷嘴口在喷嘴板上的这种分布是特别有利的。

与图2中的显示相比，在图4中示出喷嘴板上的喷嘴口3的环形布置结构，其中，喷嘴口3之间的间距在喷嘴板2的整个区域上都是恒定的。喷嘴口3的数学确定在此同样通过137.5°的转角、值为0.5的指数b以及d＝1的表面参数实现。这种纺丝喷嘴设备优选地用在短纤维制造中，以便将大量的喷嘴口均匀分布在喷嘴板上。

在图2至4中显示的喷嘴板实施例可以被用在图1所示的纺丝喷嘴设备中。然而原则上本发明并不局限于圆形的纺丝喷嘴设备。因此也可以通过螺线形的/螺旋形的分布实现矩形喷嘴的喷嘴布置结构。在图5中对此示出一个实施例，其中，喷嘴板具有矩形形状。喷嘴孔3在喷嘴板2上的分布与根据图2的实施例中的喷嘴口的布置结构相同。在此以和前述相同的方式和方法来数学确定喷嘴口的位置。在此仅考虑落入预先规定的表面中的喷嘴口。

根据本发明的纺丝喷嘴设备的突出之处在于纺丝喷嘴板的均匀的表面利用率，这特别对于喷嘴口上的熔体输入和熔体流量产生有利的影响。此外，丝条在挤出之后在丝束内部的布置结构可通过以下方式受到影响：以对于纤维产品的制造而言期望的方式冷却单丝。喷嘴板的优化以及丝束内部的单丝的改进的位置都实现了：在制造纤维产品时可以达到非常高的品质。

本发明适用于用于制造短纤维、无纺织物或长丝纱的纺丝喷嘴设备。此外本发明也适用于使用湿纺法或干纺法的纺丝喷嘴设备。除了聚合物熔体之外，在此也可以使用其它材料、例如玻璃熔体或聚合物熔液。

附图标记列表：

1  壳体

2  喷嘴板

3  喷嘴口

4  表面图案

5  螺线

n  相应喷嘴口的索引编号

d  表面参数

b  指数

  转角

r  极坐标半径

α  极坐标角度

Claims (7)

1.一种用于由聚合物熔体产生多个单丝的纺丝喷嘴设备，该纺丝喷嘴设备至少具有一喷嘴板(2)，所述喷嘴板在底侧上具有多个喷嘴口(3)，其中，所述底侧上的喷嘴口(3)被布置成按照几何的表面图案(4)分布，

其特征在于，

所述表面图案(4)由一具有在130°和145°之间的范围内的转角的螺线(5)来确定。

2.根据权利要求1所述的纺丝喷嘴设备，其特征在于，所述螺线的转角的值为137.5°。

3.根据权利要求1或2所述的纺丝喷嘴设备，其特征在于，所述多个喷嘴口(3)被布置成以一数量分布在所述螺线(5)上，其中，这些喷嘴口(3)的每个个体位置通过一极坐标(α_n；r_n)来确定。

4.根据权利要求3所述的纺丝喷嘴设备，其特征在于，所述多个喷嘴口的极坐标能够由数学关系式和r_n＝d×n^b算出，其中，指数(b)在0.1到2.0的值域范围内，喷嘴口(3)的间距和分布能够由表面参数(d)来影响。

5.根据权利要求4所述的纺丝喷嘴设备，其特征在于，所述多个喷嘴口(3)选择性地以彼此之间恒定的间距或不同的间距布置在喷嘴板(2)上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的纺丝喷嘴设备，其特征在于，所述喷嘴板(2)上的多个喷嘴口(3)的表面图案(4)实现一圆形或矩形的形状。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的纺丝喷嘴设备，其特征在于，所述喷嘴板(2)上的多个喷嘴口(3)的表面图案(4)被设计为环形。