CN109642344A - 用于制造高强度纤维的纺丝头装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造高强度纤维的纺丝头装置。根据本发明的用于制造高强度纤维的纺丝头装置设计为在熔融纺丝过程中优化纺丝头的纺丝区域的加热方法。通过在包装体正下方的外侧设置市面上销售的纺丝头的纺丝头孔并使用加热体对纺丝头孔加热，来优化热传递方法。此外，采用高温瞬时热处理来控制熔融聚合物中的分子缠结结构，提高了热塑性树脂的拉伸性，由此提高了机械性能，例如强度和伸长率。

Description

用于制造高强度纤维的纺丝头装置
技术领域
本发明涉及一种用于制造高强度纤维的纺丝头装置，更具体地涉及一种在通过纺丝头对热塑性树脂进行熔融纺丝的过程中，将从纺丝头出来的熔融纤维短时间内加热至包装体温度以上的温度，且没有发生热降解的情况下，来优化加热方法的用于制造高强度纤维的纺丝头装置。因此，有可能控制热塑性树脂熔融聚合物中的分子缠结结构，而不会因高温瞬时热处理而引起分子量的劣化，从而提高了纤维的拉伸性能，由此提高了强度和伸长率等机械性能，以便利用现有的熔融纺丝和拉伸工艺降低纺丝过程中纤维的熔体粘度(喷嘴剪切压力)，从而对高粘度树脂进行纺丝，并且降低纤维的冷却速率以降低纺丝张力(方向)，进一步提高纺纱速度(生产速度)，因而以低成本实现高强度纤维的优质生产。
背景技术
至于市面上销售的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯，Polyethylene terephthalate)纤维，报道的最高强度约为1.1GPa，而实际最高强度不超过理论强度的3％～4％，仅为其他高强度纤维的三分之一(例如，极限性能对位芳纶(Kevlar)纤维约2.9GPa)。因此，PET纤维在工业纺织材料上的应用是有限的，除了普通服装或一些家用或工业纤维材料(如轮胎帘子布)外，还需要有极限性能。
如上所述，与PBO(聚对苯乙烯-2,6-苯并二恶唑纤维)和对位芳纶(Kevlar)纤维等液晶聚合物(LCP)相比，PET、尼龙纤维等非LCP热塑性聚合物纤维的强度较低且其实际强度相对于理论值并没有最终提高。这是由于树脂加工成纤维时在结构形成过程中的行为不同。
也就是说，液晶聚合物(LCP)能够在液相中形成液晶结构。在适当的剪切应力下，纺丝前后纤维结构的熵值相差不大，形成了具有相当高取向度和结晶度的纤维结构，实现了高强度、高性能纤维的生产。
相比之下，如PET和尼龙纤维等非LCP热塑性聚合物具有复杂结构，聚合物链在液相中以非晶随机线圈的形式缠结在一起。因此，即使在纺丝头的高剪切应力和高拉伸比(如牵伸比和拉伸比)下，热塑性聚合物由于缠结的随机线圈结构也相对难以形成完全定向诱导结晶(即，高强度)，导致纺纱过程前后纤维结构的熵值相差较大。
尽管普通热塑性聚合物存在结构上的缺点，但高强度的热塑性聚合物的开发可能会扩大热塑性聚合物的应用市场，并带来巨大的连锁反应。因此，以日本纺织工业为代表的普通PET纤维的性能最大化和关键性能提高的方法，近年来得到了广泛的研究。
例如，报道了使用超高分子量PET树脂制造高强度纤维的研究[Ziabicki,“分子量对高性能聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维熔融纺丝性能和力学性能的影响”，正文，研究J.,1996,66,705-712；Sugimoto,M.等人，“含少量高分子量链的聚丙烯熔体流变学。2单轴和双轴拉伸流动”，Macromol.,2001,34,6056-6063]以及采用混凝浴技术使熔体纺丝的定向最大化的研究[Ito M.等人，“试样几何形状和拉伸条件对拉伸聚对苯二甲酸乙二酯力学性能的影响”，聚合物，1990,31,58-63]。
然而，考虑到实验室规模的高强度PET纤维开发方法，由于在提高纤维性能的作用方面的可加工性和生产率存在局限性，这些研究无法用于实际应用。
最近日本有一项研究，利用基于熔融纺丝工艺的普通热塑性聚合物(如PET或尼龙)将现有纤维的强度从1.1GPa提高到2GPa，同时不会使生产成本增加两倍或更多。
此外，为了应用于最常用的工业纤维的轮胎帘布并投入实际使用而进行研发的领域有熔融结构控制技术、分子量控制技术、拉拔/退火技术和评价/分析技术。
具体而言，熔融结构控制技术是一种控制熔融聚合物中分子缠结结构并识别非定向非晶纤维结构控制和行为以实现PET纤维高强度的方法，而不是通过现有固化纤维的分子取向和结晶来控制纤维结构的形成行为以赋予纤维高强度的概念。
因此，研究了以纺丝头装置、激光加热装置、超临界气体、凝固浴等装置的设计为熔融纺丝过程中分子结构的控制装置来制造高强度PET纤维。
具体而言，熔融纺丝过程的传统纺丝头设计的一个例子是在纺丝头附近应用局部加热装置生产高强度PET纤维的技术，这是一种涉及应用直接来自纺丝头下方热量的局部加热方法，如图7所示。
更具体而言，用于熔融纺丝过程的纺丝头装置包括具有100～350℃热源的包装体加热器300、固定在包装体加热器300上的包装体200、固定在包装体200上的纺丝头100以及依次安装在纺丝头100顶部的下板500和护圈600。熔融的热塑性树脂通过护圈600和下板500送入纺丝头100，通过纺丝头100的纺丝头孔111纺丝。
纺丝过程后形成的纤维112通过20～200毫米退火加热器400，该退火加热器400是一种电加热器，在常温至400℃的温度范围内以恒定距离均匀加热纤维112，以低成本实现了高效换热。
但是，利用退火加热器400的纤维112的局部加热方法不是加热纤维，而是使纤维的温度升高后保持纺丝头100下部的纺丝头孔111的温度均一，从而最小化纺丝头孔111的温度偏差。因此，只有提高纺纱的可加工性和纺纱质量才有效，而不是均匀加热纤维112，因为纤维112与退火加热器400是分开的。
在熔融纺丝过程中，在纺丝头附近局部加热的另一个传统纺丝头装置涉及用微粉化直径的纺丝孔口直接从纺丝头下发射CO2激光束，以生产高性能PET纤维，其后拉强度为1.68GPa(13.7g/d)，伸长率为9.1％[Masuda,M.，“纺丝头附近聚合物流动控制对聚对苯二甲酸乙二酯纤维力学性能的影响”，国际聚合物加工，2010,25,159-169]。
在这方面，图8示出了利用直接从纺丝头下照射的激光束进行局部加热的方式。更具体而言，纺丝过程之后形成的纤维112，利用纺丝头装置设计中的CO2激光照射器410照射的CO2激光束直接加热，纺丝头底部从包装体200底部伸出0到3毫米的长度，使得CO2激光束在纺丝过程后立即从1到10毫米的距离照射。
从纺丝头100下直接进行的基于激光的加热可能会对纤维112的特定区域产生加热作用，但难以应用于实际的纺丝头100，其具有数十至数千个纺丝头孔111。
为了解决高强度纤维制造过程中直接从纺丝头下局部加热的传统方法的问题，本发明的发明人发现，在实际纺丝头的纺丝头孔附近进行局部加热将从纺丝头出来的熔融纤维短时间内加热至包装体温度以上的温度且没有发生热降解的情况下可优化传热方法。因此，有可能控制热塑性树脂熔融聚合物中的分子缠结结构，而不会因高温瞬时热处理而引起分子量的劣化，从而提高了纤维的拉伸性能，由此提高了强度和伸长率等机械性能，以便利用现有的熔融纺丝和拉伸工艺降低纺丝过程中纤维的熔体粘度(喷嘴剪切压力)，从而对高粘度树脂进行纺丝，并且降低纤维的冷却速率以降低纺丝张力(方向)，进一步提高纺纱速度(生产速度)，因此以低成本实现高强度纤维的优质生产，从而完成本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种在热塑性树脂熔融纺丝过程中使用包装体外侧上设置的纺丝头的纺丝孔口的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，以及提供一种用于纺丝孔口的优化加热方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
根据本发明的第一优选实施例，提供了一种用于制造高强度纤维的纺丝头装置，包括：包装体21；包装体加热器22，其安装在所述包装体21外侧，以便为所述包装体21提供热源；纺丝头23，其安装在包装体21内，以便对熔融的热塑性树脂进行纺丝；以及护圈24和下板25，安装在包装体21中，以便向纺丝头内供给熔融的热塑性树脂。纺丝头23包括设置在包装体21内侧的固定件23b和设置在包装体21外侧的纺丝件23c。设置在包装体21外侧的纺丝件23c具有多个纺丝头孔23a，用于对热塑性树脂进行熔融纺丝以形成纤维。纺丝头装置还包括加热体26，用于将纺丝件23c上的纺丝头孔23a加热到高于包装体21的温度。
根据本发明的第一实施例，纺丝头23具有延伸件23d，用于使纺丝件23c与固定件23b分开。延伸件23d从包装体21的底部延伸10～500毫米的长度，以便对纺丝件23c上的纺丝头孔23a进行定位。
根据本发明的第一实施例，加热体26呈环状安装，以包围纺丝件23c的侧壁。优选地，下板25的底部插入纺丝头23，并设计为延伸到纺丝头23的延伸件23d与纺丝件23c之间的边界点，以便将熔融的热塑性树脂引到纺丝头孔23a的进口。纺丝头装置还包括固定件23b和延伸件23d的内壁与下板25的相对外壁之间的空间件27(即下板侧壁与延伸件23d内壁之间留有空间)，以及在延伸件23d中形成的用于提供空间件27与外侧之间的连接的空气通道孔28。
根据本发明的第二优选实施例，提供了一种用于制造高强度纤维的纺丝头装置，包括：包装体31；包装体加热器32，其安装在所述包装体31外侧，以便为所述包装体31提供热源；纺丝头33，其设置在所述包装体31的外侧，具有多个纺丝头孔33a，对热塑性树脂进行熔融纺丝以形成纤维；以及护圈34和下板35，安装在包装体31中，以便向纺丝头33内供给熔融的热塑性树脂。下板35包括设置在包装体31内侧的第一下板35a，以及设置在包装体31外侧、且设计为与第一下板35a可分离的第二下板35b。纺丝头33与第二下板35b的底部可分离，且设置在包装体31的外侧。
纺丝头装置还包括加热体36，用于将部分纺丝头孔33a加热到高于包装体31的温度。
在本发明的第二实施例中，加热体36以围绕第二下板35b和纺丝头33的侧面及上部的形式安装。优选地，提供了空间件37，供空气在包装体31的底端与加热体36之间流通。
根据本发明的第三优选实施例，提供了一种用于制造高强度纤维的纺丝头装置，包括：包装体41；包装体加热器42，其安装在所述包装体41外侧，以便为所述包装体41提供热源；纺丝头43，其安装在所述包装体41中、且具有多个纺丝头孔43a，对熔融的热塑性树脂进行纺丝；以及护圈44(未示出)和下板45(未示出)，安装在包装体41中，以便向纺丝头内供给熔融的热塑性树脂。纺丝头装置还包括设置在所述纺丝头的纺丝头孔43a下方的加热体46，用于在纺丝过程后将纤维加热到高于包装体41的温度；以及设置在纺丝头43与加热体46之间的绝缘层40。加热体46具有成行设置的孔型加热口46a或带型加热口46b，在纺丝过程后供纤维通过。
在本发明的第三实施例中，绝缘层40的厚度为1～30毫米，加热体46从绝缘层40延伸1～500毫米的长度。进一步地，纤维的加热区域由绝缘层40的厚度和加热体46的延伸长度来界定。
根据本发明的第四优选实施例，提供了一种用于制造高强度纤维的纺丝头装置，包括：包装体51；包装体加热器52，其安装在所述包装体51外侧，以便为所述包装体51提供热源；纺丝头53，其安装在所述包装体51中、且具有多个纺丝头孔53a，对熔融的热塑性树脂进行纺丝；以及护圈54(未示出)和下板55(未示出)，安装在包装体51中，以便向纺丝头内供给熔融的热塑性树脂。纺丝头装置还包括设置在纺丝头53的纺丝头孔53a附近的加热体56，用于在纺丝过程后将纺丝头孔53a和纤维附近加热到高于包装体51的温度。加热体56具有成行设置的孔型加热口56a或带型加热口56b，在纺丝过程后供纤维通过。加热体56与纺丝头53的底部接触或部分插入纺丝头53的底部。
在本发明的第四实施例中，纺丝头53的底侧设置为距离包装体的底侧1～300毫米。加热体56与纺丝头53的底侧接触或部分插入纺丝头53的底部，插入深度为0～50毫米。加热体56从纺丝头53的底侧延伸，延伸长度为0～500毫米。进一步地，纤维的加热区由部分插入纺丝头53底部的加热体56的插入深度和从纺丝头底侧延伸的加热体56的延伸长度来界定。
在本发明的第四实施例中，部分插入纺丝头53底部的加热体56的上部与面对加热体56上部的纺丝头53的表面直接接触或具有间隙。部分插入纺丝头53底部的加热体56的插入深度被界定为最多50毫米，使得加热体56在纺丝过程之前对纺丝头53中的熔融热塑性树脂进行直接加热，同时对直接来自纺丝头体下的纤维进行间接加热。
在本发明的第三和第四实施例中，孔型加热口或带型加热口优选形成与纺丝头的中心分开1～300毫米距离内的内圆周。
本发明的优点与积极效果为：
根据本发明的具有上述特征的用于制造高强度纤维的纺丝头装置设计为在熔融纺丝过程中优化纺丝头的纺丝区域的加热方法。通过在包装体正下方的外侧设置市面上销售的纺丝头的纺丝头孔并使用加热体对纺丝头孔加热，来优化热传递方法。此外，采用高温瞬时热处理来控制熔融聚合物中的分子缠结结构，提高了热塑性树脂的拉伸性，由此提高了机械性能，例如强度和伸长率。
根据本发明的用于制造高强度纤维的纺丝头装置利用加热设备，该加热设备采用现有工艺进行熔融纺丝和拉伸，但提供了高能量效率和简单结构，以便在纺丝过程中有效地降低纤维的冷却速率并提高纺丝速率和拉伸速率。最终降低了初期投资成本，并且能够以低成本大量生产高性能纤维。
根据本发明的用于制造高强度纤维的纺丝头装置通过采用现有工艺进行熔融纺丝和拉伸的加热设备而提供高能量效率和简单结构，还可有效地降低纺丝头孔中熔融树脂的粘度，同时不会降低分子量。增加了纺丝头的使用周期，确保纺丝头的纺丝过程具有较高剪切率和较高L/D孔规格以提高纺丝可加工性和纤维质量，特别是能够实现之前未曾实现的超高粘度树脂的纺丝工艺，以降低初期投资成本并以低成本大量生产高性能纤维。
基于优质生产和低成本带来的高价竞争力以及对各种纤维性能的控制，本发明的纺丝头装置可有效用于生产轮胎帘布，运输工具(包括汽车、火车、飞机、船舶等)的内部材料，土木工程和建筑材料，电子材料，海上和军事应用(例如绳索和网络)以及其他服装和家庭应用，包括轻质运动装和工作服、军装、家具和内部材料、运动设备等，因此确保拓展市场实现更广泛的应用。
此外，本发明的纺丝头装置不仅适用于织物应用，包括PET长纤维和短纤维、无纺织布等，而且还适用于采用织物材料的薄膜、薄板、模具、容器等物品的制造。
附图说明
图1为本发明第一实施例的用于制造高强度纤维的纺丝头装置的横截面图；
图2为本发明第二实施例的用于制造高强度纤维的纺丝头装置的横截面图；
图3为本发明第三实施例的用于制造高强度纤维的纺丝头装置的横截面图；
图4为本发明表明具有孔型加热口的加热体的图3中的I-I线截取的横截面图；
图5本发明表明具有圆形加热口(a)或线性带型加热口(b)的加热体的图3中的I-I线截取的横截面图；
图6为本发明第四实施例的用于制造高强度纤维的纺丝头装置的横截面图；
图7为现有技术中的示例的配备有纺丝头的纺丝头装置的纺丝件的横截面图；
图8为现有技术中的另一个示例的配备有纺丝头的纺丝头装置的纺丝件的横截面图；
其中：21、31、41、51为包装体，22、32、42、52为包装体加热器，23、33、43、53为纺丝头，23a、33a、43a、53a为纺丝头孔，23b为固定件，23c为纺丝件，23d为延伸件，24、34、44、54为护圈，25、35、45、55为下板，35a为第一下板，35b为第二下板，26、36、46、56为加热体，46a、46b、46c、56a、56b、56c为加热口，27、37为空间件，28为空气流通孔，38为阴螺纹件，39为阳螺纹件，40为绝缘层，F为纤维。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
图1是根据本发明第一实施例的纺丝头装置的图示。如图所示，根据本发明第一实施例的纺丝头装置包括：包装体21；包装体加热器22，其安装在所述包装体外侧，以便为包装体21提供热源；纺丝头23，其安装在包装体21内，以便对熔融的热塑性树脂进行纺丝；以及护圈24和下板25，安装在包装体21中，以便向纺丝头23内供给熔融的热塑性树脂。
在本发明的第一实施例中，纺丝头23包括设置在包装体21内侧的固定件23b和设置在包装体21外侧的纺丝件23c。设置在包装体外侧的纺丝件23c具有多个纺丝头孔23a，用于对热塑性树脂进行熔融纺丝以形成纤维。纺丝头装置还包括加热体26，用于将纺丝件23c上的纺丝头孔23a加热到高于包装体21的温度。
根据本发明的第一实施例，纺丝头23具有延伸件23d，用于使纺丝件23c与固定件23b分开。延伸件23d从包装体21的底部延伸10-500毫米的长度，使得纺丝件23c的纺丝头孔23a设置在包装体的外侧。
也就是说，纺丝件23c具有多个纺丝头孔23a，用于对热塑性树脂进行熔融纺丝以形成纤维F。延伸件23d从包装体21的底部延伸10-500毫米的长度，更优选为100-300毫米，以便将纺丝件23c和纺丝头孔23a设置在包装体21的外侧。
进一步地，纺丝头23的纺丝件23c具有加热体26，用于加热设置在包装体21外侧纺丝件23c上的纺丝头孔23a。加热体26呈环状设置，并安装成包围纺丝件23c的侧壁。
优选地，下板25的底部插入纺丝头23，并设计为延伸到纺丝头23的延伸件23d与纺丝件23c之间的边界点，以便将熔融的热塑性树脂引到纺丝头孔23a的进口。
一般而言，包装体加热器22将包装体21保持在50～350℃。令人遗憾的是，包装体21低于50℃的温度几乎使树脂保持坚硬而不是熔融，而包装体21高于350℃的温度使树脂快速热降解降低纤维性能。因此，最好使加热体26加热的纺丝头23的纺丝件23c的温度保持高于包装体21的温度。例如，当包装体21的温度为300℃时，纺丝头的纺丝件23c最好保持在350～700℃的温度范围内。因此，纺丝头孔23a的加热温度高于包装体21中熔融树脂的温度。
设计目的为将包装体21与纺丝头23之间的传热最小化。为此，在纺丝头23的固定件23b和延伸件23d的内壁与下板25的相对外壁之间设置了空间件27，在纺丝头23的延伸件23d上形成了空气通道孔28，用于提供空间件27与外侧之间的连接。
这种结构不仅将纺丝头的纺丝件23c定位在包装体21的外侧，而且还允许空间件27中的空气在纺丝头23与下板25之间流通，防止了通过纺丝头23将高热量从加热体26转移到包装体21以及由此引起包装体21的温度立即上升。温度的升高可能会导致含有热塑性树脂(例如，包体21中的聚酯基聚合树脂)的原料变质，从而使纤维产品的性能变差。
根据第一实施例的纺丝头装置，通过护圈24和下板25引入纺丝头23的熔融热塑性树脂通过纺丝头孔23a纺丝，形成纤维F。纺丝过程后，将纤维F冷却，并使用纱线变形机进行拉伸过程和缠绕过程，形成高强度热塑性聚合物纤维。
在这方面，加热体26将暴露在包装体21外侧的纺丝头23的纺丝件23c瞬时加热到比包装体21的温度高至少50～400℃，实现了对通过纺丝头孔23a纺丝的熔融聚合物中的分子缠结结构的控制，以提高热塑性聚合物纤维的机械性能，例如强度和伸长率。
采用该结构，其包括设计为将纺丝头23的纺丝件23c定位在包装体21外侧的伸长件23d且允许纺丝头23与下板25之间的空间件27的外部空气流通，有可能通过纺丝头23最小化从加热体25到包装体21内侧的热传递所导致的温升，因而有可能防止因包装体21中熔融聚合物劣化所造成的性能下降。
图2是根据本发明第二实施例的纺丝头装置图示。如图所示，根据本发明第二实施例的纺丝头装置包括：包装体31；包装体加热器32，其安装在所述包装体31外侧，以便为包装体31提供热源；以及护圈34和下板35，安装在包装体31中，以便向纺丝头33内供给熔融的热塑性树脂。
下板35包括设置在包装体31内侧的第一下板35a，以及设置在包装体31的外侧、且设计为与第一下板35a可分离(即可拆卸地连接)的第二下板35b。纺丝头33与第二下板35b的底部可分离，且设置在包装体31的外侧。设置在包装体31外侧的纺丝头33具有多个纺丝头孔33a，对热塑性树脂进行熔融纺丝以形成纤维F。纺丝头装置还包括加热体36，用于将纺丝头孔33a加热到高于包装体31的温度。
对于第一下板35a和第二下板35b的可拆卸结构，第一下板35a具有阴螺纹件38，第二下板35b具有阳螺纹件39，阳螺纹件39拧入阴螺纹件38，使第二下板35b与第一下板35a分开。优选地，第二下板35b的阳螺纹件39具有使第二下板35b的旋转更容易的六角头件39a。
在第一下板35a和第二下板35b的可拆卸结构中，纺丝头33的顶部插入第二下板35b的底部，借助螺纹连接到第二下板35b的底部环板30用于将纺丝头33的边缘固定在第二下板35b。底部环板30具有一个开口30a，用于暴露纺丝头33的纺丝头孔33a。
第二下板35b和纺丝头33的外壁和上部被加热体36包围，以便加热纺丝头33的部分纺丝头孔33a。
一般而言，包装体加热器32将包装体31保持在50-350℃。令人遗憾的是，包装体31低于50℃的温度几乎使树脂保持坚硬而不是熔融，难以对树脂进行纺丝，而包装体31高于350℃的温度使树脂快速热降解降低纤维性能。
因此，最好使加热体36加热的纺丝头33的纺丝头孔33a的温度高于包装体31的温度。例如，当包装体31的温度为300℃时，纺丝头33的纺丝头孔33a最好保持在350-700℃的温度范围内。因此，纺丝头孔33a的加热温度高于包装体31中熔融树脂的温度。
最好将包装体31和加热体36之间的热传递最小化。为此，在包装体31与加热体36之间提供了空间件37，以允许空气流通。进一步地，空间件37使第二下板25b的阳螺纹件39暴露在外侧。
这种结构防止高热量从加热体36和第二下板35b传递到包装体31和第一下板35a，以及由此引起包装体31和第一下板35a的温度立即上升，其中温度的升高可能会导致含有热塑性树脂(例如，包装体31中的聚酯基聚合树脂)和第一下板35a的原料变质，从而使纤维产品的性能变差。
根据第二实施例的纺丝头装置，通过护圈34和下板35引入在包装体31外侧安装的纺丝头33中的熔融热塑性树脂通过纺丝头33的纺丝头孔33a纺丝，形成纤维F。纺丝过程后，将纤维F冷却，并使用纱线变形机进行拉伸过程和缠绕过程，形成高强度热塑性聚合物纤维。
在这方面，加热体36将设置在包装体31外侧的纺丝头33瞬时加热到比包装体31的温度高至少50～400℃，实现了对通过纺丝头孔33a纺丝的熔融聚合物中的分子缠结结构的控制，以提高热塑性聚合物纤维的机械性能，例如强度和伸长率。
采用该结构，其允许加热体36与包装体31之间的空间件37的外部空气流通且通过空间件37暴露第二下板35b的阳螺纹件39，有可能最小化从加热体36到包装体31和第二下板35b的热传递所导致的温升，因而有可能防止因熔融聚合物劣化所造成的性能下降。
在第二实施例的纺丝头装置中，纺丝头33与第二下板35b分开(即可拆卸地连接)，使得通过简单地将纺丝头33与第二下板35b分开而更容易和更快地更换纺丝头33并清洗纺丝头33的纺丝头孔33a。
图3是根据本发明第三实施例的纺丝头装置图示。如图所示，根据本发明第三实施例的纺丝头装置包括：包装体41；包装体加热器42，其安装在包装体41外侧，以便为包装体41提供热源；纺丝头43，其安装在所述包装体41中且具有多个纺丝头孔43a，对熔融的热塑性树脂进行纺丝；以及护圈44和下板45，安装在包装体41中，以便向纺丝头43内供给熔融的热塑性树脂。
第三实施例的纺丝头装置还包括：设置在纺丝头43的纺丝头孔43a下方的加热体46，用于在纺丝过程后将纤维加热到高于包装体41的温度；以及设置在纺丝头43与加热体46之间的绝缘层40。加热体46具有成行设置的孔型加热口46a或带型加热口46b，在纺丝过程后供纤维通过。
纺丝头43通过纺丝头孔43a对熔融的热塑性树脂进行纺丝，形成纤维F。纺丝过程后，纤维F通过加热体46加热，冷却，然后使用内嵌变形机进行拉伸和缠绕过程，产生高强度热塑性聚合物纤维。
图4是图3的I-I线截取的横截面图。图中，加热体46具有孔型加热口46a，其与纺丝头43的纺丝头孔43a具有相同数量和结构。纺丝过程后，使纤维F通过单独的加热口46a，但在通过加热口46a的同时与加热口46a不直接接触(例如，热传递)。
为此，从加热口46a的内圆周到纤维F中心的距离a1优选为1～300毫米，更优选为1～30毫米。孔型加热口46a能够在各个方向上与其中心的距离相同的情况下保持恒温。
图5示出了加热口46a的修改后的示例，图3的I-I线截取的横截面图。如图5(a)所示，纺丝头孔43a以同心圆排列的纺丝头可设置圆的带型加热口46b，使得以同心圆排列的多个纺丝头孔43a纺丝的纤维F一起通过圆的带型加热口46b。如图5(b)所示，纺丝头孔43a线性排列的纺丝头可设置线性带型加热口46c，使得以线性排列的多个纺丝头孔43a纺丝的纤维F一起通过线性带型加热口46b。如现在的图所示，加热体46可根据纺丝头孔的排列形式具有诸如圆弧型、伞型等任何形状的带型加热口，或者具有不同形状的多个带型加热口的组合。
与孔型加热口46a类似，设计了带型加热口46b，使得从加热口46b的内圆周到纺丝头孔中心的距离a1优选为1-300毫米，更优选为1～30毫米。
再次参见图4和图5，理想情况是纺丝头43与加热体46之间没有热传递。为此，在纺丝头43与加热体46之间设置了绝缘层40。
纺丝头43的温度与包装体加热器41的温度相同。绝缘层40的作用是减少热传递，使得设置在纺丝头43正下方的加热体46所产生的高温热量不会传递给纺丝头43。这可防止包括纺丝头43中聚酯基聚合树脂等热塑性树脂的原材料变质以及纤维性能下降。在这方面，绝缘层40的材料可以是具有绝缘作用的已知的绝缘材料，优选为含有基于玻璃和基于陶瓷的复合物的无机高温/耐火绝缘材料。
绝缘层40的厚度优选在1-30厘米范围内，即纺丝头43与加热体46之间的距离。例如，由于通过纺丝头43在纺丝过程之后形成的纤维F在使用加热体46热处理之前被冷却，使得难以有效地控制熔融结构，因此厚度a2大于30毫米是不可取的。
加热体46从绝缘层40的边界表面延伸的延伸长度a3是1～500毫米。因此，纤维移动所在的加热区域包括绝缘层40的厚度a2和加热体46的延伸长度a3。
换句话说，第三实施例的加热体46在纺丝过程后对纤维F间接加热(例如辐射传热)，方式如下：在纤维F通过加热体46时，纤维F移动的距离包括纺丝头43正下方的绝缘层40的厚度a2(1～30毫米)和从绝缘层40延伸的加热体46的延伸长度a3(1～500毫米)。
此时，从加热体46正下方到包装体41底面的距离为1～50毫米范围，使得整个绝缘层40和部分加热体46处于包装体41中。实现了在纺丝过程后立即对所有纤维F的间接加热(例如，辐射传热)，以提高机械性能。
上述本发明第三实施例设计的包括加热体46和绝缘层40的加热区50在市面上销售的纺丝头43正下方可用，同时不改变该设计，从而降低了初期投资成本且实现了以低成本大量生产高性能纤维。
此外，第三实施例采用加热体以恒定距离在恒温高温下对纺丝过程产生的整个纤维F进行瞬时加热，以控制熔融聚合物中的分子缠结结构，从而提高了熔体粘度和拉伸性，还使用绝缘层40防止高温热量传递到纺丝头43的纺丝头孔43a，减少了熔融聚合物变质导致的性能下降，提高了热塑性聚合物纤维的强度和拉伸率，并实现了以低成本大量生产高强度纤维。
图6是根据本发明第四实施例的纺丝头装置的图示。如图6(a)所示，根据本发明第四实施例的纺丝头装置包括：包装体51；包装体加热器52，其安装在所述包装体51外侧，以便为所述包装体51提供热源；纺丝头53，其安装在所述包装体51中、且具有多个纺丝头孔53a，对熔融的热塑性树脂进行纺丝；以及护圈54和下板55，安装在包装体51中，以便向纺丝头53内供给熔融的热塑性树脂。
根据第四实施例的用于制造高强度纤维的纺丝头装置还包括设置在纺丝头53的纺丝头孔53a附近的加热体56，用于将纺丝头孔53a和纺丝纤维附近加热到高于包装体51的温度。加热体56具有成行设置的孔型加热口56a或带型加热口56b或56c，在纺丝过程后供纤维F通过。加热体56与纺丝头53的底部接触或部分插入纺丝头53的底部。
在第四实施例中，纺丝头53的底侧设置为与包装体底侧的距离b1为1～300毫米。
在第四实施例中，由于纺丝头53正下方没有设置绝缘层，加热体56与纺丝头53的底侧接触或部分插入纺丝头53的底部，插入深度b2为0～50毫米。加热体56从纺丝头53的底部延伸，延伸长度b3为0～500毫米。因此，纤维的加热区60被限定为包括部分插入纺丝头53底部的加热体56的插入深度b2和从纺丝头底侧延伸的加热体56的延伸长度b3。
如图6的部分展开图(即图6(b))所示，部分插入纺丝头53底部的加热体56的上部与面向加热体56上部的纺丝头53相对底部直接接触或留有间隙b4，以便加热体56与纺丝头53的表面直接接触(间隙：0毫米)或与纺丝头53的表面相隔最多10毫米间隙，并以直接或间接的方式加热(例如，热传导或辐射传热)，因此熔融的热塑性树脂首先以直接的方式(例如，热传导)在纺丝头53上的纺丝头孔53a的附近加热。
因此，设置了加热区60，以便在纺丝过程之前沿插入纺丝头53底部的加热体56的插入深度和间隙b4对纺丝头53中纺丝头孔53a附近的熔融的热塑性树脂进行第一直接或间接加热(例如，热传导或辐射传热)，然后在纺丝过程后沿从纺丝头53的底侧延伸的加热体56的延伸长度b3(0～500毫米)对尚未固化的纺丝头体52产生的熔融纤维F进行第二间接加热(例如，辐射传热)。
在第四实施例的加热区60中，当加热体56插入纺丝头53的底部，插入深度最多为50毫米时，可能发生热传递，使纺丝头53的纺丝头孔53a的熔融聚合物劣化，由此纤维的性能下降。考虑到这个问题，最好设计成纺丝头53的底侧与包装体51底侧的距离b1为1～300毫米。
由于市面上销售的纺丝头53的底部产生结构改型，上述第四实施例的加热区60设计成实现优化的双重加热热传递方法，包括对纺丝头53的纺丝头孔53a附近直接热传递以及利用加热体56对纺丝头53正下方形成的纤维F间接加热，使之有可能控制高温瞬时热处理造成的熔融聚合物的分子缠结结构并提高最终热塑性聚合物纤维的拉伸性，从而提高机械性能，例如强度和伸长率。
因此，第四实施例修改了市面上销售的纺丝头53的底部结构，可随时用于降低初期投资成本并实现以低成本大量生产高性能纤维。
在第四实施例中，加热体56部分插入纺丝头53，以加热纺丝头53的纺丝头孔53a的附近区域，降低了通过纺丝头孔53a纺丝的熔融树脂的粘度，可随着拉伸比和纺丝速度的增加而提高生产率，并且能够由于熔融树脂粘度下降而具体在纺丝头孔53a附近纺丝超高分子量树脂，以实现纤维的高强度，而超高分子量树脂的纺丝由于粘度高，无法在现有技术中实现。
在本发明的第四实施例中，图6(a)的II-II线截取的横截面图表明，加热体56的加热口56a、56b和56c与第三实施例中指出孔型或带型加热口相同。
更具体而言，在本发明第三和第四实施例中，加热口46a、46b、46c、56a、56b和56c设计为与纺丝头43和53的纺丝头孔43a和53a的数量和结构相同，因此，纺丝过程后产生的纤维F在分别通过加热体46和56的同时，被局部加热。具体而言，孔型加热口46a和56a与纺丝头43和53的纺丝头孔43a和53a的结构相同但是，它们的内圆周与纺丝头体的纺丝头孔的中心相距1～300毫米的距离，使得有可能在各个方向上与纺丝头43和53的纺丝头孔43a和53a的中心距离相同的情况下保持恒温。
此外，带型加热口46b和56b为两半部分几乎彼此相对的线性结构，在纺丝头43和53的纺丝头孔43a和53a上180°分开，且与纺丝头孔43a和53a的中心相距1～300毫米的距离上彼此对称。
在这方面，设计为实现纤维F的间接加热方法，该纤维F在纺丝过程后通过加热口的同时，与加热口46a、46b、46c、56a、56b和56c不直接接触。当加热口46a、46b、46c、56a、56b和56c尺寸较大且与纺丝头43和53的纺丝头孔43a和53a相隔小于1毫米的距离时，非常有可能使加热体46和56接触纤维F，这可能是因为加热体46和56有污染，或纤维F断裂，使纤维质量和可加工性下降并且由于暴露在过热中产生纤维F劣化的风险。当加热口46a、46b、46c、56a、56b和56c与纺丝头43和53的纺丝头孔43a和53a之间的距离大于300毫米时，对纤维F的热传递不足，不能控制熔融聚合物中的分子缠结结构，降低了提高性能的作用。
对于纺丝头43和53的纺丝头孔43a和53a的结构，如图4和图6所示，孔口直径D为0.01～5毫米；孔口长度L至少为L/D1；纺丝头体中孔口11和51的数量为至少一个。
纺丝头孔43a和53a之间的间距为至少1毫米，纺丝头孔43a和53a的横截面形状为圆形，如本发明实施例所示，但还可包括任何非圆形的形状(例如，Y形，+形，-形，O形等)。进一步地，至少两种纺丝方法(例如皮芯型、并排型、海岛型等)的组合可使用喷丝头(包括纺丝头10和50)获得。
在本发明的第三和第四实施例中，加热体46和56的孔型加热口46a和56a与纺丝头43和53的纺丝头孔43a和53a的结构和数量相同，因此口结构可采取任何形状，包括圆形、椭圆形、矩形、圆环形等。
根据上述第一至第四实施例的用于制造高强度纤维的纺丝头装置中，可使用普通电热线或普通热介质采用与包装体加热器22、32、42和52相同的方式来调整加热体26、36、46和56的温度。电热线的具体示例可包括选自铜基或铝基铸封式加热器、电磁感应加热器、近红外加热器、石墨加热器、陶瓷加热器、PTC加热器、石英管加热器、卤素加热器等加热器中的任何一个。
根据上述第一至第四实施例的用于制造高强度纤维的纺丝头装置在纤维F的生产中的使用可应用于任何普通热塑性树脂，更优选为容易加热的任何聚合树脂。而且，本发明适用于市面上销售的仅经过最小设计改型的任何纺丝头装置，降低了初期投资成本且实现了以低成本大量生产高性能纤维。
在此使用的热塑性树脂的具体示例可包括尼龙基、PP基或PE基聚合物以及聚酯基聚合物(例如，PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)和PEN(聚萘二甲酸乙二酯)等)。本发明的实施例最优选适用于聚酯基纤维的生产。但也可适用于织物应用，包括PET长纤维和短纤维、无纺织布等，甚至适用于采用织物材料的薄膜、薄板、模具、容器等物品的制造。
在根据第一至第四实施例的用于制造高强度纤维的纺丝头装置中，为了实现相同目的，有必要优化通过纺丝头23、33、43和53的纺丝头孔23a、33a、43a和53a的熔融聚合物的停留时间、流量和剪切速率。
优选地，熔融聚合物通过纺丝头孔23a、33a、43a和53a的停留时间为最长3秒，流量为至少0.01cc/min。对于聚酯基聚合物，停留时间超过3秒可能导致熔融聚合物在可加工性方面下降，进一步由于暴露在过热中导致纤维F劣化；流量小于0.01cc/min会导致对纤维F的热传递不足，难以控制熔融聚合物中的分子缠结结构，降低了提高性能的作用。
在第一至第四实施例的纺丝头装置中，纺丝头23、33、43和53的纺丝头孔23a、33a、43a和53a的壁面上的剪切速率优选为每秒500～500,000。低于每秒500的低剪切速率会降低控制熔融聚合物的分子取向和结构的作用；高于每秒500,000的高剪切速率会由于熔融聚合物的粘弹性和最终的纤维不均匀截面造成薄膜有外观缺陷(例如熔裂)。
第一至第四实施例的纺丝头装置适用于采用至少一种热塑性聚合物作为原料的熔融纺丝工艺。更具体而言，纺丝头装置可应用于单个或复合单纤维丝纺丝工艺，以便以0.1～200m/min的纺丝速率生产直径为0.01～3毫米的单纤维丝。
第一至第四实施例的纺丝头装置还适用于在复合熔融纺丝工艺中使用低速率纺丝方法(UDY，100～2,000m/min)、中低速率纺丝方法(POY，2,000～4,000m/min)和高速率纺丝方法(HOY，4,000m/min或以上)以及纺丝和内嵌拉伸工艺(SDY)的100d/f或更小的纤维F(长纤维)的单个或复合长纤维纺丝工艺。
纺丝头装置还适用于单个或复合人造纤维(短纤维)纺丝工艺，用以在100～3,000m/min的纺丝速率下生产100d/f或更小直径的纤维，或者单个或复合无纺织布(纺粘和熔吹)纺丝工艺，用以在100～6,000m/min的纺丝速率生产100d/f或更小直径的无纺织布。此外，纺丝头装置可应用于聚合树脂成型和挤压工艺等。
如上所述，本发明的纺丝头装置通过使用市面上销售的纺丝头装置的现有设计和现有的熔融纺丝和拉伸工艺来提高纤维的性能，从而降低了初期投资成本且实现了以低成本大量生产高性能纤维。
因此，本发明可有效用于轮胎帘布，运输工具(包括汽车、火车、飞机、船舶等)的内部材料，土木工程和建筑材料，电子材料，海上和军事应用(例如绳索和网络)以及其他服装和家庭应用，包括轻质运动装和工作服、军装、家具和内部材料、运动设备等，因此可拓展更广范围的应用市场。
实施发明的最佳方式
<示例1和2>使用第一实施例的纺丝头装置制备高强度PET纤维
采用如表1给出的变化的PET树脂的固有粘度来执行使用第一实施例的纺丝头装置的局部加热方法，按照以下条件执行低速率纺丝和脱机拉伸以便制备高强度PET纤维。
(1)纺丝条件
-树脂：示例1：PET(I.V.0.65)，示例2：PET(I.V.1.20)
-纺丝温度(纺丝头温度)：280-300℃
-纺丝头孔口直径：
-每个纺丝头孔口的吞吐率：3.3g/min
-基于纺丝头的局部加热器的温度：包装体温度+100℃或以上
-纺丝速度：1km/min
(2)脱机拉伸条件
-未拉伸丝：按照上述定义的纺丝条件获得的PET纺丝纤维
-第一导丝辊速度(温度)：10m/min(85℃)
-拉伸阶段的数量：至少3个
-在连续拉伸未发生断纱情况下获得的最大拉伸比的拉伸丝抽样(热定形温度：130～180℃)
[表1]
PET纤维的低速纺丝和脱机拉伸(现有技术与类型1新型纺丝头装置)
注：
(1)测量条件：计量长度20毫米，试验速度20mm/min
(2)纺丝速率：1km/min
(3)，(4)连续拉伸至少10分钟获得的最大拉伸比的拉伸丝。
执行与强度和伸长率有关的性能分析，以便评价根据本发明第一实施例的纺丝头装置利用基于纺丝头的局部加热工艺由PET树脂制备的固有粘度为0.65或1.2的示例1和2中的纤维，以及除了没有使用基于纺丝头的局部加热方法外以相同方式制备的比较示例1和2中的纤维(但使用与包装体温度相同的温度)。从表1中可以看出，除了没有执行基于纺丝头的局部加热工艺外，示例1和2中制备的未拉伸丝(纺纱)和拉伸丝的性能比采用与示例1和2相同的方式在比较示例1和2中制备的纱线更好。分析结果表明，由于根据基于纺丝头的局部加热工艺对分子缠结结构进行控制，低分子量和高分子量PET树脂的性能均得到提高。
特别是对于示例1和2的拉伸丝而言，与比较示例1和2的传统PET纤维相比，高分子量和低分子量PET纤维的最大拉伸比都高出至少10％且伸长率大致相当，但强度增长至少15％。
<示例3和4>使用第二实施例的纺丝头装置制备高强度PET纤维
采用如表2给出的变化的局部加热温度来执行使用第二实施例的纺丝头装置的局部加热方法，按照以下条件执行低速率纺丝和脱机拉伸以便制备高强度PET纤维。
(1)纺丝条件
-树脂：PET(I.V.1.20)
-纺丝温度(纺丝头温度)：280-300℃
-纺丝头孔口直径：
-每个纺丝头孔口的流量：3.3g/min
-基于纺丝头的局部加热器的温度：包装体温度+100-150℃或以上
-纺丝速度：1km/min
(2)脱机拉伸条件
-未拉伸丝：按照上述定义的纺丝条件获得的PET纺丝纤维
-第一导丝辊速度(温度)：10m/min(85℃)
-拉伸阶段的数量：至少3个
-在连续拉伸未发生断纱情况下获得的最大拉伸比的拉伸丝抽样(热定形温度：130-180℃)
[表2]
PET纤维的低速纺丝和脱机拉伸(现有技术与类型2新型纺丝头装置)
注：
(1)测量条件：计量长度20毫米，试验速度20mm/min
(2)纺丝速率：1km/min
(3)，(4)连续拉伸至少10分钟获得的最大拉伸比的拉伸丝。
执行与强度和伸长率有关的性能分析，以便评价根据本发明第二实施例的纺丝头装置利用基于纺丝头的局部加热工艺通过改变加热温度由PET树脂制备的固有粘度为1.2的示例1和2中的纤维，以及除了没有使用基于纺丝头的局部加热方法外以相同方式制备的比较示例3中的纤维(但使用与包装体温度相同的温度)。从表2中可以看出，除了没有执行基于纺丝头的局部加热工艺外，示例3和4中制备的非拉伸纱线(纺纱)和拉伸纱线的性能比采用与示例3和4相同的方式在比较示例3中制备的纤维更好。纤维的特性值随局部加热工艺加热温度的升高而增加。分析结果表明，由于根据基于纺丝头的局部加热工艺对分子缠结结构进行控制，高分子量PET树脂的性能均得到提高。具体地，由于特性值随加热温度的升高而增加，预计通过进一步升高加热温度可更大程度地提高性能。
与比较示例3的传统PET纤维相比，示例3和4的拉伸PET纤维的最大拉伸比都高出至少15％且伸长率大致相当，但强度增长至少20％。
<示例5>使用第三实施例的纺丝头装置制备高强度PET纤维
按照以下条件执行使用第三实施例的纺丝头装置的局部加热方法，以便制备高强度PET纤维。
(1)纺丝条件
-树脂：PET(I.V.1.21)
-纺丝温度(纺丝头温度)：300℃
-每个纺丝头孔口的流量：4g/min
-纺丝速度：1km/min
-加热体的温度：400℃或以上
(2)性能分析结果
与加热体46脱机获得的强度为230MPa且伸长率为435％的PET纤维相比，加热体46接通所获得的PET纤维表现出231MPa的强度和455％的伸长率；也就是说，强度大致相当，但伸长率增加了4.6％，提高了韧性。
<示例6>使用第四实施例的纺丝头装置制备高强度PET纤维
按照以下条件执行使用第四实施例的纺丝头装置的局部加热方法，以便制备高强度PET纤维。
(1)纺丝条件
-树脂：PET(I.V.1.21)
-纺丝温度(纺丝头温度)：300℃
-每个纺丝头孔口的流量：4g/min
-纺丝速度：1km/min
-加热体的温度：400℃或以上
(2)性能分析结果
与加热体56脱机获得的强度为210MPa且伸长率为485％的PET纤维相比，加热体56接通所获得的PET纤维表现出211MPa的强度和520％的伸长率；也就是说，强度大致相当，但伸长率增加了7.2％，提高了韧性。
<示例7>使用第四实施例的纺丝头装置制备高强度PET纤维
除了按照以下条件在低速率纺丝工艺之后立即执行内嵌拉伸工艺外，如示例6所述，以相同的方式执行使用第四实施例的纺丝头装置的局部加热方法，以便制备PET纤维。
(1)纺丝和高速率内嵌拉伸条件
-纺丝头体温度：300℃
-每个纺丝头孔口的流量：4g/min
-加热体的温度：400℃或以上
-第一轧辊速度和温度：1000m/min和85℃
-第二轧辊速度和温度：4000m/min和130℃
-缠绕速度：3960m/min
(2)性能分析结果
与加热体56脱机获得的强度为1180MPa且伸长率为11.0％的PET纤维相比，加热体56接通所获得的PET纤维表现出1175MPa的强度和13.8％的伸长率；也就是说，强度大致相当，但伸长率增加了25％，提高了韧性。
工业实用性
如上所述，根据本发明的用于制造高强度纤维的纺丝头装置设计为在复杂熔融纺丝工艺中对包装体外侧的纺丝头的纺丝头孔进行定位，并优化部分纺丝头孔的加热方法，因此能够通过进行高温瞬时热处理来控制熔融聚合物的分子缠结结构，以提高热塑性聚合物纤维的拉伸性，由此提高机械性能，例如强度和伸长率。
根据本发明的用于制造高强度纤维的纺丝头装置通过使用市面上销售的纺丝头装置的现有设计和现有的熔融纺丝和拉伸工艺来提高纤维的性能，从而降低了初期投资成本且实现了以低成本大量生产高性能纤维。
通过用热塑性聚合物提供高强度聚酯纤维，本发明的纺丝头装置可有效用于生产轮胎帘布，运输工具(包括汽车、火车、飞机、船舶等)的内部材料，土木工程和建筑材料，电子材料，海上和军事应用(例如绳索和网络)以及其他服装和家庭应用，包括轻质运动装和工作服、军装、家具和内部材料、运动设备等，因此确保拓展市场实现更广泛的应用。
具体而言，通过提供高强度PET纤维，本发明的纺丝头装置可适用于织物应用，包括PET长纤维和短纤维、无纺织布等，以及使用这些织物材料的薄膜、薄板、模具、容器等。
尽管已经描述了本发明的示例性实施例，应理解，本发明不应仅限于这些示例性实施例，本领域普通技术人员在以下要求保护的本发明的精神和范围内可作出各种变化和修改。

Claims (16)

1.一种用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：包括：
包装体(21)；
包装体加热器(22)，其安装在所述包装体(21)外侧，为所述包装体(21)提供热源；
纺丝头(23)，其安装在包装体(21)内，对熔融的热塑性树脂进行纺丝；以及
护圈(24)和下板(25)，该护圈(24)和下板(25)安装在所述包装体(21)中，向纺丝头(23)内供给所述熔融的热塑性树脂；
所述纺丝头(23)包括设置在包装体(21)内侧的固定件(23b)和设置在包装体(21)外侧的纺丝件(23c)；
其中，设置在所述包装体(210外侧的所述纺丝件(23c)具有多个纺丝头孔(23a)，用于对所述热塑性树脂进行熔融纺丝以形成纤维(F)；
所述纺丝头装置还包括：
加热体(26)，用于将所述纺丝件(23c)上的所述纺丝头孔(23a)加热到高于所述包装体(21)的温度。
2.根据权利要求1所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：所述纺丝头(23)具有延伸件(23d)，用于使所述纺丝件(23c)与所述固定件(23b)分开。
3.根据权利要求2所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：所述延伸件(23d)从所述包装体(21)的底部延伸10～500毫米的长度，对所述纺丝件(23c)的所述纺丝头孔(23a)进行定位。
4.根据权利要求1所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：所述加热体(26)呈环状安装，以包围所述纺丝件(23c)的侧壁。
5.根据权利要求1所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：所述下板(25)的底部插入纺丝头(23)，并延伸到所述纺丝头(23)的所述延伸件(23d)与所述纺丝件(23c)之间的边界点，将熔融的热塑性树脂引到所述纺丝头孔(23a)的进口。
6.根据权利要求1所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：所述纺丝头装置还包括固定件(23b)和延伸件(23d)的内壁与所述下板(25)的相对外壁之间的空间件(27)，以及在所述延伸件(23d)中形成的用于提供所述空间件(27)与外侧之间的连接的空气通道孔(28)。
7.一种用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：包括：
包装体(31)；
包装体加热器(32)，其安装在所述包装体(31)外侧，为所述包装体(31)提供热源；
纺丝头(33)，其设置在所述包装体(31)的外侧，具有多个纺丝头孔(33a)，对热塑性树脂进行熔融纺丝以形成纤维(F)；以及
护圈(34)和下板(35)，该护圈(34)和下板(35)安装在所述包装体(31)中，向纺丝头(33)内供给所述熔融的热塑性树脂；
其中，所述下板(35)包括设置在所述包装体(31)内侧的第一下板(35a)，以及设置在所述包装体(31)的外侧、且设计为与所述第一下板(35a)可分离的第二下板(35b)；
其中，所述纺丝头(33)与所述第二下板(35b)的底部可分离，且设置在所述包装体(31)的外侧；
所述纺丝头装置还包括：
加热体(36)，用于将所述纺丝头孔(33a)加热到高于所述包装体(31)的温度。
8.根据权利要求7所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：所述加热体(36)以围绕所述第二下板(35b)和所述纺丝头(33)的侧面及上部的形式安装。
9.根据权利要求7所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：所述纺丝头装置还包括空间件(37)，供所述包装体(31)的底端与所述加热体(36)之间的空气流通。
10.一种用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：包括：
包装体(41)；
包装体加热器(42)，其安装在所述包装体(41)外侧，为所述包装体(41)提供热源；
纺丝头(43)，其安装在所述包装体(41)中，且具有多个纺丝头孔(43a)，对熔融的热塑性树脂进行纺丝；以及
护圈(44)和下板(45)，该护圈(44)和下板(45)安装在所述包装体(41)中，向纺丝头(43)内供给所述熔融的热塑性树脂；
所述纺丝头装置还包括：
设置在所述纺丝头(43)的纺丝头孔(43a)下方的加热体(46)，用于在纺丝过程后将纤维(F)加热到高于所述包装体(41)的温度；以及
设置在所述纺丝头(43)与所述加热体(46)之间的绝缘层(40)；
其中，所述加热体(46)具有成行设置的孔型加热口(46a)或带型加热口(46b)，在纺丝过程后供纤维(F)通过。
11.根据权利要求10所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：所述绝缘层(40)的厚度为1～30毫米；所述加热体(46)从所述绝缘层(40)延伸1～500毫米的长度；其中，纤维(F)的加热区域由所述绝缘层(40)的厚度和所述加热体(46)的延伸长度来界定。
12.一种用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：包括：
包装体(51)；
包装体加热器(52)，其安装在所述包装体(51)外侧，为所述包装体(51)提供热源；
纺丝头(53)，其安装在所述包装体(51)中，且具有多个纺丝头孔(53a)，对熔融的热塑性树脂进行纺丝；以及
护圈(54)和下板(55)，该护圈(54)和下板(55)安装在所述包装体(51)中，向纺丝头(53)内供给所述熔融的热塑性树脂；
所述纺丝头装置还包括：
设置在所述纺丝头(53)的纺丝头孔(53a)附近的加热体(56)，用于在纺丝过程后将纤维(F)加热到高于所述包装体(51)的温度；
其中，所述加热体(56)具有成行设置的孔型加热口(56a)或带型加热口(56b)，在纺丝过程后供纤维(F)通过；
其中，所述加热体(56)与所述纺丝头(53)的底部接触或部分插入所述纺丝头(53)的底部。
13.根据权利要求12所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：所述纺丝头(53)的底侧设置为距离所述包装体(51)的底部1～300毫米；所述加热体(56)与所述纺丝头(53)的底部接触或部分插入所述纺丝头(53)的底部，插入深度为0-～0毫米；所述加热体(56)从所述纺丝头(53)的底侧延伸，延伸长度为0～500毫米；其中，纤维(F)的加热区由部分插入所述纺丝头(53)底部的所述加热体(56)的插入深度和从所述纺丝头(53)底部延伸的所述加热体(56)的延伸长度来界定。
14.根据权利要求13所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：插入所述纺丝头(53)底部的所述加热体(56)的上部与面对所述加热体(56)上部的所述纺丝头(53)的表面直接接触或具有间隙。
15.根据权利要求13所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：插入所述纺丝头(53)底部的所述加热体(56)的插入深度是最多50毫米，使得所述加热体(56)在纺丝过程之前对所述纺丝头(53)中的熔融热塑性树脂进行直接加热，同时对直接来自所述纺丝头(53)下的纤维(F)进行间接加热。
16.根据权利要求10或12所述的用于制造高强度纤维的纺丝头装置，其特征在于：所述孔型加热口或带型加热口形成与所述纺丝头的中心分开1～300毫米距离的内圆周。
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