CN1049194A - 纺制芯/皮纤维的装置 - Google Patents

Abstract

在用各种形成纤维的材料纺制芯/皮纤维的装 置中，初级板设置在分配板和喷丝板之间，纤维的皮 层和芯子材料通过初级板上的环形通道和与其大致 同轴的芯子通道供给喷丝板，环形通道和芯子通道通 过供给通道与分配板上的加料通道相通，由于开设纤 维的芯子和皮层材料的通道的初级板的排列，能够生 产具有精确几何形状的高品质纤维，增加单位面积上 喷丝小孔的数量，使其超过每平方厘米10个，这样得 到初级板上通道的紧凑布置。

Description

本发明涉及一种用各种形成纤维的材料纺制芯/皮纤维的装置，它具有一个带有供给材料通道的分配板和一个带有初级通道和喷丝小孔的喷丝板。

芯/皮纤维和纱线属于现有技术，它们由二种或多种形成纤维的材料组成，通常是具有不同性能的不同类型的聚合物或类似材料，至少一种形成芯子，另一个形成皮层。通常由于纺丝技术的缘故，希望最好是同心结构。

芯/皮纤维具有许多性能，下面将通过举例的方式给出几个性能：

-例如芯子材料的机械性能高品质，该芯子材料与容易熔化、容易粘附的皮层相结合。

-例如附加产生的芯子的特殊性能，以及如皮层的耐火性和承载强度;

-芯子和皮层的互补纤维性能的高品质，例如对于过滤材料;

-由于芯子和皮层的不同性能，对于加工或使用有很大的优点。

由于对于不同的形成纤维的材料到许多形成单丝的喷丝小孔的各个喷丝小孔中需要分开的供给通路，因此用于纺制芯/皮纤维的装置由许多通常加工费用很高的各个复杂的部分组成。

根据已知的原理（Heraeus公司），形成芯子的聚合物通过穿透小孔的扩大的初级通道的管状部件引入形成皮层的材料。为此，该装置由二块板制成，下板形成喷丝板，它具有细的喷丝小孔和在入口侧的扩大的初级通道，而自由地穿入喷丝板的初级通道的管子准许通入设置在其上的板内，该装置设置成使所有的管子尽可能与喷丝板的初级孔同轴。在两块板之间提供一空腔，通过它形成单丝的材料流至喷丝板的初级通道。

该装置的显著缺点是每平方厘米的喷丝板面积上仅能提供不超过4个喷丝小孔，尤其是在清洗、安装和拆卸时极细的管子的易损性，以及尤其在重新使用之前清洗管子的难度。

所述的喷丝板的主要缺点在于使用简单的工具在喷丝板的使用寿命内管子不能精确地同轴设置，这导致有许多不期望后果产生，即在纺制芯子和皮层之间具有不同高粘度的芯/皮纤维时，这种流出纤维的明显绞缠按各原纤维的比例产生，致使流出的纤维粘在喷丝板上，导致生产的中断。绞缠是这样产生的，每一种按流动的公共横截面的比例来取的两种纺织材料受同样压力条件的影响，这种压力条件迫使它们根据其不同的粘度作不同的流动，因此，低粘度的物料流得更快，这样同时它减小其流动的横截面。

从喷丝板开口流出之后，重新分配速度，物料按相应于它们体积比例的截面的比例来取。然而，由于惯性规律，该速度分配是在延迟一段时间以后产生的，这样低粘度物料从喷丝板流出以后运动比高粘度物料更快。如果二种物料在横截面内不对称或偏心设置，将产生被看作绞缠的自由流出的射流的弯曲。

现有装置的初级通道的中心位置要受到已知的不可避免的加工公差的影响，同样的公差要影响到上板上为中心销所用的安装孔的位置和为接纳管子的安装孔的位置。由此管子相对于初级通道中心的实际位置受上述多环公差链的影响，尤其要加上纺丝装置在延期使用后实际上被调整的管子的弯曲的影响，这些弯曲部分地取决于生产，但尤其由清洗时的应力和操作时几道加热工序后和为了达到清洗目的的张力调节所形成。如果芯/皮纺丝系统的加工费用要保持在经济可接受的限度内，就不能选择极小的公差。因此，对于许多喷丝孔而言，必须总是考虑到一部分喷丝孔会由于其中的公差和弯曲而引起的偏差增加要导致纺纱的中断的情况，这在多方面的纺丝试验中得到证实。

已知一种解决方法，它包含借助合适的、例如星形元件在接近初级通道开口处把管子中心地引导入初级通道。然而，该方法也与增加喷丝孔密度的目的相抵触，它费用相当高，且在清洗和安装时处理较复杂。

在美国专利第4052146号中描述了一种用于纺制芯/皮纤维的装置，它不是以管子原理为基础，而是以寻求提供更多喷丝小孔为目的。用这种现有的装置已使喷丝小孔的密度增加至每平方厘米恰好为3（2.93）个。由于形成原纤维皮层和在顶部围绕喷丝板的初级通道的扩展部分设置的环形通道的扁平形状，因此其相当大的外径可得到明显的小孔密度，即使它们在高度上有偏差和以相互重叠形式设置。在图2中，人们可以设想一通用的纺丝通道系统来代替图中的每一环形通道，如果测量板形成第二初级通道的边界（图1）。

在欧洲专利申请第0284784号中描述了一种双组分纺丝装置的喷丝板的安装方法，其中管子用粘在一起且横过整排喷丝板初级通道的薄板所代替，这有助于缓和中心问题和金银丝特性和总灵敏度。然而，芯子形成和皮层形成元件之间的不同轴偏差仍会产生。圆柱形通道比通用的纺丝通道需要更多的体积，聚合物的分开加入可能产生不同的皮层宽度，这会导致不期望的“绞缠效应”。

所有现有装置的另一显著缺点是昂贵的高精确组分产品。

本发明的目的是提供一种装置，它们允许用至少二种具有精确形成的原纤维的不同粘度不同的熔融或溶解的聚合物纺制多组分纤维，尤其是纺制相对于皮层中的芯子中心具有高精确度和从中得到的相应截面结构的同轴芯/皮纤维，它来自一并列纺丝的典型装置，但在如单组分纤维现有的同样的生产条件下每平方厘米的喷丝板面积上的喷丝小孔数有所增加。

根据本发明，该目的是这样达到的，在分配板和喷丝板之间设置一初级板，在初级板上开设皮层材料通道和芯子材料通道。

因此，本发明涉及一种用熔融或溶解的材料、最好是用合成聚合物纺制纤维的装置，原纤维具有用至少二种不同  能的聚合物形成的且最好成精确同轴的芯/皮布置的截面结构。

本发明的装置一般由具有一喷丝板和一分配板的并列形式的多组分纤维纺丝装置的已知基本结构组成，根据本发明在喷丝板和分配板之间设置一薄的初级板。形成单丝的各种聚合物导入两侧面是平面的初级板的开始是分开的通道内，直到它们进入喷丝口的最好是增大的初级通道。初级通道为圆形截面，从预先分开的供给通道出来的聚合物在初级通道内汇合，芯/皮结构被预成形，这样两股熔融的聚合物层流经芯/皮形状截面布置一起流过大于喷丝孔的初级通道，最后在缩小截面上设有混合地一起流过喷丝孔，这样保持预成形的结构。喷丝孔可以是圆形的或任何断面的截面。另外，芯子能是空心的。

一种现有的并列形式纺制纤维的装置通过安装初级板可以改造成本发明用于纺制芯/皮形式的纤维的装置，反之拆卸初级板。形成原纤维皮层的环形通道和位于原纤维皮层内且形成芯子的芯子通道在所有的情况下都开设在初级板上。环形通道最好由转动工具加工而成，但是刀具还是腐蚀电极或两者交替使用是不重要的。这样，环形通道在其整个周缘上的宽度完全一致，这对于芯子和皮层结构所希望的同轴性有决定性作用。

借助被引入到初级板内的另外的供给通道，环形通道和芯子通道将被连接到上侧和聚合物加料通道的开口上。这些另外的供给通道的形状可以是小孔或槽，槽在通道系统的整排或整圆上导通，使槽与每一环形通道在其周缘上有二个点相接触。

本发明的一个重要特征是整个通道系统不需要太多的空间，尤其是使皮层预成形的环形通道至少在转换到喷丝板上时其外径小于喷丝板上的最好是锥形增大的初级通道。由此可以得到每平方厘米的喷丝板面积上的喷丝孔密度高于现有技术。

本发明重要的和基本的是环形通道的环形宽度在其整个周缘上是相等的，这可以用转动工具来完成。

意外地发现由于均匀地流出皮层材料的预成形的环，因此可以获得精确同轴的截面，即使初级板的通道中心相对于喷丝板初级通道的扩大开口存在由公差引起的偏差的情况下。

本发明装置的另一优点是对于由二种以上不同聚合物组成的芯/皮结构来说喷丝小孔密度同样增加。

本发明装置的很特殊的优点是由于流出的单丝的截面形状很精确，因此差异很大的粘度不会使还未凝固的单丝产生令人担心的“绞缠块”，而绞缠在纤维生产中要引起扰动、缺陷和品质下降。

最后，本发明的装置可以得到与单组分纤维一样的生产率，这样使用具有2100个以上喷丝小孔的工业试验设计装置可以得到高品质的每分钟2公斤多的生产率。

然而，用本发明的装置和用现有的喷丝板也可以生产纱，即连续的长丝，这种长丝一般必须满足在均匀的质量和精度方面的特别高的要求。

将在现有技术情况下使用前述“管型”纺丝装置和本发明的几种设计的纺丝试验作广泛的比较，产生下列结果：

-旋转对称的芯/皮单丝的中心精度只取决于环形通道宽度的恒定性，因此，中心不受环形通道和初级通道的轴的偏移影响，只要偏移不太大致使环形通道的区域不被喷丝板所盖住。因此重要的是选择环形通道的外径至少在过渡至喷丝板处略小于进入初级通道的最好为锥形入口直径，以允许不可避免的加工公差。

-环形通道内的芯子通道的偏心度不影响纤维的中心度，只要通道壁不相交即可。

-通道的入口形式和位置在较宽的范围内不影响纤维横截面的中心度。

与用本发明的装置的结果相反，用现有的“管型”装置不能得到满意的、精确的同心纤维，详细的调查说明初级通道壁和管子之间的不可避免的偏心度使纤维横截面产生完全相同的对应的偏心度。初级通道壁和管子之间的间隙与在本发明的装置中的环形通道相比较显示在周缘上不可避免的不均匀分配的间隙宽度是完全不同于由转动工具在一次操作中加工出的环形通道。

可见，对于本发明的装置来说，象用单组分纺制单丝的喷丝板一样在纺丝小孔的布置上可以有同样的大密度，它仅由所需的最小初级通道直径和由于强度的缘故不能低于的最小分割区域所决定。本发明的环形通道和连接通道基本上不需要向扩大的初级通道的周缘外延伸的空间。因此，本发明的装置可以直接与现有装置的纺丝单元相结合，而且在任何情况下，获得比美国专利第4052146号的装置高得多的小孔密度，最好每平方厘米的喷丝板面积上超过10个。

本发明用于工业上纺制多组分纤维的装置的适应性也由于其健全的结构而可见，它适应于根据安装、拆卸和清洗所必须的处理而提出的操作要求，以及适于取消如管子等敏感的小零件和适于致密的组分，其中使原纤维横截面成形所需的所有轮廓被结合起来致使没有细小的轮廓突出。所有的零件以平而扁的方式堆积且不必啮合在一起，诸零件的相对位置由容易安装和拆卸的定位销钉固定。最后，可以看到，在使用相同成形后喷丝小孔时由于本发明的初级板放在中间，因此可以纺制具有不同截面形状（例如图形或成形纤维）和在原纤维截面中不同聚合物的不同形状区域的多组分纤维，而用装置的基本结构，即用分配板和喷丝板，但没有本发明的初级板，可以纺制并列的纤维。通过安装或省去本发明的初级板实现转换。

本发明下面结合附图作更详细地描述。

图1显示用于纺制芯/皮纤维的装置的第一实施例的截面图;

图2至9显示用于纺制芯/皮纤维的装置的变型实施例的截面图，它们具有各个纺制纤维的相关横截面图;

图10显示用于加工环形通道的初级板和工具的截面图;

图11至14显示初级板的各种实施例的俯视图;

图1显示用各种形成纤维的材料纺制芯/皮纤维的装置的截面图，初级板16放置在喷丝板12和分配板14之间。许多喷丝小孔18（图1中仅显示其中的一个）开设在喷丝板12上，每一小孔18具有初级通道20，它的内径是喷丝小孔18内径的几倍，初级通道20的上端22成圆锥形地扩大。

二种不同的形成纤维的材料的加料通道24、26开设在分配板14的下侧，皮层材料通过加料通道24供给，芯子材料通过加料通道26供给。

为了引导和成形皮层和芯子材料，在初级板16上开设相应的通道。皮层材料的环形通道28通过槽（供给通道）30与分配板14上的加料通道14相通，大致上与环形通道28同轴地开设芯子通道32，它通过供给通道34与分配板14上的加料通道26相通，环形通道28的外径略小于喷丝板12上的初级通道20的入口宽度22，这样可以考虑到所产生的容许偏移量Z。

可以构造单位面积上喷丝小孔密度增加的喷丝板，这样，对于供给皮层和芯子材料来说，初级板的空间不需要比喷丝板的初级通道更多。

图2所示的实施例基本上与图1所示的实施例一致，所不同的是通过加料通道24加入的皮层材料通过至少二个供给通道42导入喷丝板12和分配板14之间的初级板40上的环形通道44内。而通过加料通道26加入的芯子材料通过供给通道46进入大致与环形通道44同轴的芯子通道48。在图2所示的实施例中，该装置的部件，即分配板14、初级板40和喷丝板12相互之间的关系被精确地展示。实际上，图1中的所产生的容许偏移量Z应该总是允许的。

图3显示使用图1或2的装置纺制的纤维52的截面图。芯子56夹在应该认作是皮层的环54中，环54和芯子56互相同轴设置。

在图4所示的装置中，分配板14和喷丝板12如图1和2的装置的相应部件一样构造，设置在分配板14和喷丝板12之间的初级板60具有环形通道62，它通过至少一个供给通道64与分配板14上的加料通道24相通（参见图2）。在初级板上与环形通道62同轴地开设芯子通道66，它延伸穿透整个初级板60。因此，该芯子通道66与分配板14上的加料通道24和26两个都相通。

用图4的装置生产的且由图5横截面所示的芯/皮纤维具有一个由半圆74和与其连接的弧76组成的皮层72，横截面为半圆的芯子78由弧76包覆。

图6显示用于从三种不同的形成纤维的材料纺制芯/皮纤维的装置80，它由结构类似于图1、2和4的喷丝板12、分配板82和初级板84组成。在分配板82上开设三个加料通道86、88和90，加料通道86和90提供皮层材料，加料通道88加入芯子材料。

在初级板84上开设环形通道92，它通过槽（供给通道）94与分配板82上的加料通道86相通，且通过槽（供给通道）96与分配板82上的加料通道90相通。在初级板84上与环形通道92同轴地开设芯子通道98，它通过偏置的供给通道100与分配板82上的加料通道88相通。

用图6的装置80纺制的纤维如图7的横截面所示。纤维102由二个半圆弧106和108构成的皮层104组成，半圆弧106和108可以由不同的材料组成，芯子110包覆在相互连接的半环106和108中，圆弧106的材料是通过加料通道86、槽（供给通道）94和环形通道92供给的，纤维102的圆弧108的材料是通过加料通道90、槽（供给通道）96和环形通道92进入喷丝板12且从喷丝小孔18中流出，并包覆通过加料通道88、供给通道100和芯子通道98从喷丝小孔18中流出的芯子材料。

图8显示用于从三种不同的形成纤维的材料纺制芯/皮纤维的装置120，它由具有初级通道20和喷丝小孔18的喷丝板12、分配板124和初级板122组成。分配板124与图6中的相对应，开设二个加料通道126和128用于加入芯子材料，开设一个加料通道130用于加入芯/皮纤维的皮层材料。在初级板122上开设环形通道132，且通过槽（供给通道）134与分配板124上的加料通道130相通。与环形通道132同轴地开设芯子通道136，且通过倾斜延伸的供给通道138和140与分配板124上的加料通道126和128相通。

用装置120纺制的纤维142如图9的横截面所示。纤维142由环形截面的皮层144组成。在皮层144中，芯子由二个半圆形截面的半圆146和148构成，半圆芯子146和148的材料具有不同的性能，即各种聚合物可以和皮层材料一起纺制。

图10显示具有环形通道152和大致与其同轴设置的芯子通道154的初级板150的详细结构，环形通道152通过槽（供给通道）156与装配后靠在分配板上的初级板150的表面相通。开设供给通道158与大致同轴的芯子通道154相通。环形通道152由转动工具160加工，这样可以加工出宽度一致的环形通道，转动工具可以是刀具或腐蚀电极。

图11至14显示各初级板的下侧视图，图11显示与图6类似的初级板170，它具有带槽（供给通道）174和176的环形通道172和带供给通道178的芯子通道180，所示的初级板装配后材料从靠在分配板上的表面流出。

图12显示初级板190（来自图2）的下侧，它具有通过截面为圆形的供给通道194和196与分配板的加料通道相通的环形通道192，通过初级板190导入的芯子材料的芯子通道198大致与环形通道192同轴设置。

图13显示初级板200（与图1类似）的下侧，其中槽（供给通道）204将皮层材料从分配板导入环形通道202，通过圆形截面供给通道208与分配板上的加料通道相通的加入芯子材料的芯子通道206与环形通道202同轴地开设。

图14显示初级板210（与图8类似）的下侧，它具有通过槽（供给通道）214与分配板上用于加入皮层材料的一个或二个分开的加料通道相通的环形通道212。通过二个供给通道218和220与分配板上相应的加料通道相通的芯子通道216大致与环形通道212同轴地开设，这是为了为纤维的芯子提供材料。

初级板通过定位销钉固定在分配板和喷丝板上。初级板和分配板、喷丝板上都设有齿，这样板容易加工和安装，且又省钱。

Claims (10)

1、用于从各种形成纤维材料的纺制芯/皮纤维的装置，它具有一带加入不同材料的分开的通道的分配板和一带初级通道和喷丝小孔的喷丝板，其特征在于，在分配板和喷丝板之间设置一初级板，在初级板上开设分开的皮层材料通道和芯子材料通道，皮层和芯子材料通道分别与至少一供给通道相连，皮层材料通道开设成环形通道，芯子材料通道开设在环形通道内，通道分开开设，至少在转换到喷丝板上时环形通道的外径不大于喷丝板上初级通道的直径。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，环形通道在其周缘上具有一不变的宽度。

3、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，环形通道通过至少两个供给通道与加料通道连接。

4、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，延伸通过初级板的芯子通道与至少两个加料通道连接。

5、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，开设用于三种不同材料的三个供给通道和三个加料通道至环/芯通道的每个系统。

6、如权利要求5所述的装置，其特征在于，环形通道与初级板上的两个供给通道和分配板上的两个加料通道连接。

7、如权利要求5所述的装置，其特征在于，芯子通道与初级板上的两个供给通道和分配板上的两个加料通道连接。

8、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在初级板上开设用于每平方厘米的喷丝板面积上至少十个喷丝小孔的通道。

9、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，初级板是一块两侧面为平面的薄板，它由定位销钉固定，没有齿/榫。

10、如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，喷丝板具有用于纺制具有一圆形或非圆形截面和/或具有一空心芯子的纤维的喷丝孔。

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