CN105637128A - 用于挤出自身卷缩的中空纤维的喷丝器、自身卷缩的中空纤维以及用于制造自身卷缩的中空纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于挤出自身卷缩的中空纤维的喷丝器(1)，该喷丝器包括至少一个毛细孔(18)。至少一个毛细孔(18)具有至少一个分段开口(16)，在横截面中该至少一个分段开口具有彼此间隔开的至少两个开口段(20、22)，其中，该至少两个开口段(20、22)中的第一开口段(22)具有第一开口段宽度(32)，并且该至少两个开口段(20、22)中的第二开口段(20)具有第二开口段宽度(34)，其中，第二开口段宽度(34)比第一开口段宽度(32)宽。

Description

用于挤出自身卷缩的中空纤维的喷丝器、自身卷缩的中空纤维以及用于制造自身卷缩的中空纤维的方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于挤出中空纤维的喷丝器、根据权利要求8的前序部分的自身卷缩的中空纤维，以及根据权利要求14的用于制造自身卷缩的中空纤维的方法。

根据技术现状，通过喷丝器挤出的自身卷缩的中空纤维是众所周知的。已知的喷丝器包括毛细孔(capillary，喷丝孔，毛细管)，其中，每个毛细孔包括C形的开口。从所述C形开口中，将会挤出中空纤维轮廓。在从离开开口之后，挤出的C形的中空纤维轮廓的末端将会通过熔合以中空纤维壁部分的形式相互粘接，并且将会形成具有中空纤维壁的中空纤维。在牵拉中空纤维之后，在已产生的中空纤维的旋转定向(spinorientation，自旋取向)的效果下，这些将中空纤维变得立体卷缩。此外，可通过另外引入两个熔体流生成这种自身卷缩的中空纤维也会导致旋转取向。这些纤维具有明显更高的卷缩强度(crimpingintensity，卷边强度)，从而需要明显更复杂的类型的系统工程，因此需要更高的投资。

本发明的一个目的是提供一种自身卷缩的中空纤维、一种用于挤出自身卷缩的中空纤维的喷丝器，以及一种用于制造自身卷缩的中空纤维的方法，其中，所制成的中空纤维的卷缩强度改善，同时使用单个熔体流，并且其中，能够以更简单的方式制造中空纤维。

通过在权利要求1、8以及14中定义的特征实现了以上目的。

有利地，本发明提供一种喷丝器，其中，该喷丝器包括具有分段开口的至少一个毛细孔，在横截面中该分段开口具有彼此间隔开的至少两个开口段，其中，所述至少两个开口段中的第一开口段具有第一开口段宽度，并且所述至少两个开口段中的第二开口段具有第二开口段宽度，第二开口段宽度比第一开口段宽度宽。

由于开口段的不同宽度，使得不同量的熔体流将流过毛细孔，从而生成具有不对称的形状的中空纤维壁的中空纤维，该不对称形状的中空纤维壁具有不同的壁厚度和不同的曲率，并且具有不同的旋转取向。以这种方式制造的中空纤维的优势在于，在牵拉之后具有很高的卷缩强度。

优选地，第二开口段的开口段宽度比第一开口段的开口段宽度宽至少10％，并且更优选地，宽至少20％。通过这样的喷丝器制造的中空纤维在牵拉之后具有特别好的卷缩特性，并且相应地具有特别高的卷缩强度。

优选地，第二开口段的开口段宽度比第一开口段的开口段宽度宽10％至50％，更优选地，宽20％至40％。在这些范围内的开口段宽度的差异的优点在于，将会制造出具有特别高的卷缩强度的中空纤维。

开口段可以是弓形形状的圆弧，但也可以是椭圆形或成角度的。

特别的优点是，至少两个开口段可各自具有基本半圆形形状。

相应开口段可包括两个纵向侧和两个横向侧，其中，以这样一种方式选择彼此相邻的开口段的横向侧之间的距离，即，从开口段挤出的中空纤维壁部分在离开开口段之后在横向侧上彼此熔合。

相应开口段的开口段宽度优选是恒定的，即，其仍将保持不变。

还可以提供包括至少三个或至少四个开口段的分段开口，其中，在这种情况下，存在提供的具有不同的开口段宽度的至少第一开口段和第二开口段。

在包括通过喷丝器挤出的中空纤维壁的中空纤维中，其中，横截面中的中空纤维壁包括至少两个中空纤维壁部分，有利地，可以设置为所述至少两个中空纤维壁部分中的第一个具有第一壁厚度，并且所述至少两个中空纤维壁部分中的第二个具有第二壁厚度，第二壁厚度大于第一壁厚度。

由于在熔体流过毛细孔的过程中产生的旋转取向，所制成的以上类型的中空纤维是自身卷缩的中空纤维。

所述至少两个中空纤维壁部分可各自具有贯穿相应中空纤维壁部分的恒定壁厚度，即，它们各自具有不变的壁厚度。

第一中空纤维壁部分可具有恒定的壁厚度。第二中空纤维壁部分可具有恒定的壁厚度。

第一中空纤维壁部分和第二中空纤维壁部分通过熔合彼此连接。这意味着所述至少两个中空纤维壁部分通过熔合与相邻的中空纤维壁部分分别地相连。

第二中空纤维壁部分的壁厚度可比第一中空纤维壁部分的壁厚度大至少10％，并且优选地，大至少20％。

第二中空纤维壁部分的壁厚度可比第一中空纤维壁部分的壁厚度大10％至50％，并且优选地，大20％至40％。在这样的壁厚度比例下，中空纤维壁部分具有特别好的卷缩强度。

第一中空纤维壁部分和第二中空纤维壁部分可由相同的材料制成。因此中空纤维可以是单组分的中空纤维。

在不那么有利的实施方式中，第一中空纤维壁部分和第二中空纤维壁部分可以由不同的材料制成。因此中空纤维还可以是双组分的中空纤维。

中空纤维壁部分可以是弯曲的，其中，第二中空纤维壁部分可具有比第一中空纤维壁部分大的曲率。包括两个中空纤维壁部分的中空纤维优选地具有“D”形截面。

还可提供包括三个或者至少四个中空纤维壁部分的中空纤维。在这种情况下，可提供具有不同的壁厚度的至少第一中空纤维壁部分和第二中空纤维壁部分。

根据本发明，可提供一种通过喷丝器制造中空纤维的方法，包括以下方法步骤：

-从喷丝器的毛细孔的开口中挤出聚合材料，该开口的横截面是分段的，所述开口包括具有不同的开口段宽度的至少两个开口段，

-其中，从所述至少两个开口段中挤出至少两个中空纤维壁部分，其中，从相应开口段中分别挤出一个中空纤维壁部分，

-挤出的中空纤维壁部分在离开所述开口之后彼此熔合，同时形成具有中空纤维壁的中空纤维，中空纤维壁包括在横截面中具有不同的壁厚度的至少两个中空纤维壁部分。因此，中空纤维壁部分通过自熔合彼此相连。

在以上熔合连接之后，可以加热中空纤维，由此通过后收缩而使卷缩强度进一步增强。单个卷缩弧形越小，卷缩强度就会越强。

熔合连接的中空纤维可以被冷却并牵拉。尽管在拉伸或牵拉之后，中空纤维将是卷缩的，但未牵拉的中空纤维优选仍然是直的。

在下文中，将参照附图更详细描述本发明的示例性实施方式。

在附图中，下面示意性地示出：

图1示出了用于制造纺丝纤维的装置，

图2是喷丝器的底视图，

图3示出了毛细孔的分段开口，

图4a是提供的中空纤维的截面图，

图4b是中空纤维的截面图，

图5a至图5d是示出了不同的中空纤维的卷缩强度的比较图。

图1示出了用于制造纺丝纤维的装置。在容器8中，可以放置聚合材料。在干燥装置6中干燥之后，聚合材料可在熔融装置4中熔化。在喷丝器1中，该熔料将会被按压通过毛细孔。通过使用按压和计量泵，熔体将会被按压通过毛细孔并且以长丝(filament，细丝)和相应的纤维的形式取出。在离开喷丝器之后，长丝将在区域12中的吹出斗(未示出)中冷却，并且然后可以缠绕到滚筒上或者以等速被放入容器中。长丝然后可直接地或随后在牵拉装置12、14中牵拉。在目前的情况下，长丝是中空纤维2。

在图2中，从下方更详细地示出喷丝器1。喷丝器包括多个毛细孔18。毛细孔18是喷嘴孔。如图2中所示，毛细孔18包括至少一个分段开口16。当在该截面观察时，分段开口16包括至少两个彼此间隔开的开口段20、22。从图2看，很显然喷丝器包括多个毛细孔，毛细孔中的每一个适于从其中挤出中空纤维。每个毛细孔都是相同设计的使得能够挤出多个相同的中空纤维。

如在图3中详细示出的毛细孔18的分段开口16包括彼此隔开的开口段20、22。至少两个开口段20、22中的第一开口段22具有第一开口段宽度32。开口段宽度优选地在开口16的径向方向上确定。至少两个开口段20、22中的第一开口段22具有第二开口段宽度34。第二开口段宽度34比第一开口段宽度32宽。优选地，第二开口段20的开口段宽度34比第一开口段22的开口段宽度32宽至少10％，更优选地，宽至少20％。

特别优选地，第二开口段20的开口段宽度34比第一开口段22的开口段宽度32宽10％至50％，优选地，宽20％至40％。

优选地，如在所示出的示例性实施方式中的情况下，开口段20、22是弓形形状。此外，开口段20、22优选地是同心弯曲的。优选地，开口段20、22绕开口16的中心24同心弯曲。此外，开口段20、22优选地各自设计成半圆形形状。

相应开口段20、22各自包括纵向侧28和横向侧30。在所述横向侧30之间，布置有相应的网络26。

在通过喷丝器1制造自身卷缩的中空纤维2的方法中，从喷丝器1的毛细孔18的所述开口16中挤出聚合材料，所述开口在横截面中是分段的。从开口段20、22中，分别挤出一个中空纤维壁部分40、42。由于第一开口段22和第二开口段20具有不同的开口段宽度32、34，从相应开口段20、22中挤出的中空纤维壁部分40、42也将具有不同的壁厚度。在从开口16中出来之后，挤出的中空纤维壁部分40、42将会彼此熔合，其中，在开口段20、22的横向侧30的区域内布置的那些区域将会彼此熔合。因此，中空纤维壁部分40、42同样将会在它们的侧向侧的区域内彼此熔合，因此将会形成具有中空纤维壁的中空纤维2，在横截面中，中空纤维壁包括具有不同的壁厚度的两个中空纤维壁部分40、42。

以中空纤维壁部分40、42从开口出来之后能够彼此熔合的方式来选择开口段20、22的横向侧30之间的距离。挤出的中空纤维壁部分40、42通过熔合彼此连接。

图4a中示出的是根据本发明的中空纤维2的横截面的宏观图像。图4b示出了根据本发明的中空纤维2的横截面的放大图。

如在图4a和图4b中可以看出，中空纤维包括中空纤维壁48。当在横截面中观察时，所述中空纤维壁48包括至少两个中空纤维壁部分40、42。在所示出的示例性实施方式中，示出了包括两个中空纤维壁部分40、42的中空纤维壁48。然而，还可以提供两个以上的中空纤维壁部分。

第一中空纤维壁部分40具有第一壁厚度44，并且第二中空纤维壁部分42具有第二壁厚度46。第二中空纤维壁部分42的第二壁厚度46大于第一中空纤维壁部分的第一壁厚度42。

第一中空纤维壁部分40的壁厚度44和第二中空纤维壁部分42的第二壁厚度46两者优选地都是恒定并且各自不变。

组成两个中空纤维壁部分40、42的所示出的示例性实施方式的中空纤维壁48优选具有D形截面。具有较大的壁厚度46的第二中空纤维壁部分42比具有较小的壁厚度44的第一中空纤维壁部分40更加弯曲。因此，产生D形中空纤维横截面。这是中空纤维的自身卷缩特性的特别的优势。

第一中空纤维壁部分40和第二中空纤维壁部分42通过熔合彼此连接。这是中空纤维的卷缩强度的前置条件。优选地，通过纺丝方法制造的中空纤维2将会在例如通过所述牵拉装置12、14执行的牵拉之后接收它们的卷缩。

图5a至图5d示出了牵拉之后的中空纤维。纤维粘合到黑色面板上并且在质量方面相互进行比较。相关的仅是卷缩部分。由于是用手牵拉的样品，所以直的部分是未牵拉的纤维。

在图5a中，示出了通过喷丝器制造的中空纤维，其中，喷丝器的毛细孔包括分段开口，且在横截面中开口段彼此隔开。相应开口段的开口段宽度是相同的。

在图5b中，示出了在与根据图5a的中空纤维相同的测试条件下制造的中空纤维，然而，区别之处在于使用了根据本发明的毛细孔包括具有不同的开口段宽度的分段开口的喷丝器。第二开口段的第二开口段宽度比第一开口段的开口段宽度宽20％。

在图5c中，示出了在与根据图5a和图5b的中空纤维相同的测试条件下制造的中空纤维，然而，不同之处在于在横截面中相应毛细孔的分段开口包括第一开口段和第二开口段，其中，第二开口段的开口段宽度比第一开口段的开口段宽度宽40％。

如在图5b至图5c中清楚地描述的，从很多小的卷缩弧形中显而易见的是，通过本发明的喷丝器制造的其开口段具有不同宽度的中空纤维的卷缩强度明显地比根据图5a的卷缩强度强。

此外，根据图5c的中空纤维的卷缩强度略微高于根据图5b的中空纤维的卷缩强度。根据图5b和图5c的中空纤维两者均包括具有至少两个中空纤维壁部分的相应中空纤维壁，其中，第一中空纤维壁部分的壁厚度和第二中空纤维壁部分的壁厚度彼此不同。

在测试中，发现当第二开口段的开口段宽度比第一开口段的开口段宽度宽至少5％，并且优选至少20％时，卷缩强度尤其好。

此外，发现当第二开口段的开口段宽度比第一开口段的开口段宽度宽5％至50％并且优选20％至40％时，卷缩强度是尤其有利的。

此外，发现当第二中空纤维壁部分的壁厚度比第一中空纤维壁部分的壁厚度大至少5％并且优选大至少20％时，卷缩强度也是尤其有利的。

此外，发现当第二中空纤维壁部分的壁厚度比第一中空纤维壁部分的壁厚度大5％至50％、并且优选大20％至40％时，中空纤维具有特别好的卷缩强度。

本发明的优势在于甚至在单组分中空纤维的情况下得到特别好的自身卷缩特性。

由于开口段的不同的开口段宽度，将会从开口段中流出不同的熔融物的量，在流出之后，该不同的熔融物的量将会在中空纤维壁部分的相应末端处彼此粘结并且形成中空纤维。这样的中空纤维优选具有D形截面。中空纤维壁部分中的每一个具有不同的旋转取向，这将会导致不同的牵拉和收缩行为。在牵拉之后，该不对称性将会导致纤维的自身卷缩。开口段宽度的上述比例和壁厚度的不同比例是特别有利的。

最后，在图5d中，示出了在相同的纺丝条件下的C形自身卷缩的中空纤维。虽然图5d的该C形自身卷缩的中空纤维具有大的和相对平坦的卷缩弧形，但根据图5b和图5c的具有小的和高的弧形的中空纤维会更强烈地卷缩。这会获得更高的填料，相反在应用中由于填充纤维将会允许对给定体积有减少的填充重量，并且因此将会降低成本。

Claims (15)

1.一种用于挤出自身卷缩的中空纤维的喷丝器(1)，

-包括至少一个毛细孔(18)，

其特征在于，

-所述至少一个毛细孔(18)具有至少一个分段的开口(16)，所述开口具有在横截面中彼此间隔开的至少两个开口段(20、22)，其中

-所述至少两个开口段(20、22)中的第一开口段(22)具有第一开口段宽度(32)，所述至少两个开口段(20、22)中的第二开口段(20)具有第二开口段宽度(34)，所述第二开口段宽度(34)比所述第一开口段宽度(32)宽。

2.根据权利要求1所述的喷丝器(1)，其特征在于，所述第二开口段(20)的所述开口段宽度(34)比所述第一开口段(22)的所述开口段宽度(32)宽至少10％，优选地宽至少20％。

3.根据权利要求1或2所述的喷丝器(1)，其特征在于，所述第二开口段(20)的所述开口段宽度(34)比所述第一开口段(22)的所述开口段宽度(32)宽10％至50％，优选地宽20％至40％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的喷丝器(1)，其特征在于，所述开口段(20、22)具有弯曲的形状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的喷丝器(1)，其特征在于，所述开口段(20、22)是同心弯曲的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的喷丝器(1)，其特征在于，所述至少两个开口段(20、22)中的每个都具有基本上半圆形的形状。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的喷丝器(1)，其特征在于，所述开口段(20、22)分别包括两个纵向侧(28)和两个横向侧(30)，其中，以这样的方式选择彼此相邻的所述开口段(20、22)的所述横向侧(30)之间的距离，该方式使得从所述开口段(20、22)挤出的中空纤维壁部分(40、42)在离开所述开口段(20、22)之后在所述横向侧上彼此熔合。

8.一种包括通过喷丝器(1)挤出的中空纤维壁的自身卷缩的中空纤维(2)，所述自身卷缩的中空纤维包括

-中空纤维壁(48)，

其特征在于，

-所述中空纤维壁(48)在横截面中包括至少两个中空纤维壁部分(40、42)，其中

-所述至少两个中空纤维壁部分(40、42)中的第一中空纤维壁部分(40)具有第一壁厚度(44)，所述至少两个中空纤维壁部分(40、42)中的第二中空纤维壁部分(42)具有第二壁厚度(46)，所述第二壁厚度(46)大于所述第一壁厚度(44)。

9.根据权利要求8所述的自身卷缩的中空纤维(2)，其特征在于，所述第一中空纤维壁部分(40)和所述第二中空纤维壁部分(42)每个都具有恒定的壁厚度。

10.根据权利要求8或9所述的自身卷缩的中空纤维(2)，其特征在于，所述第一中空纤维壁部分(40)和所述第二中空纤维壁部分(42)通过熔合而彼此连接。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的自身卷缩的中空纤维(2)，其特征在于，所述第二中空纤维壁部分(42)的壁厚度(46)比所述第一中空纤维壁部分(40)的壁厚度(44)大至少10％，并且优选地大至少20％。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的自身卷缩的中空纤维(2)，其特征在于，所述第二中空纤维壁部分(42)的壁厚度(46)比所述第一中空纤维壁部分(40)的壁厚度(44)大10％至50％，并且优选地大20％至40％。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的自身卷缩的中空纤维(2)，其特征在于，所述中空纤维壁部分(40、42)是弯曲的，所述第二中空纤维壁部分(42)具有比所述第一中空纤维壁部分(40)更大的曲率。

14.一种通过喷丝器(1)制造自身卷缩的中空纤维(2)的方法，所述方法包括

-从喷丝器(1)的毛细孔(18)的开口(16)中挤出聚合材料，所述开口在横截面中是分段的，所述开口(16)包括具有不同的开口段宽度(32、34)的至少两个开口段(20、22)，

-其中，从所述至少两个开口段(20、22)中挤出至少两个中空纤维壁部分(40、42)，其中，从相应的开口段(20、22)中分别挤出一个中空纤维壁部分(40、42)，

-挤出的所述中空纤维壁部分(40、42)在离开所述开口(16)之后彼此熔合，同时形成具有中空纤维壁(48)的中空纤维，所述中空纤维壁在横截面中包括具有不同的壁厚度(44、46)的至少两个中空纤维壁部分(40、42)。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述熔合的连接之后，对所述中空纤维(2)进行加热。