CN1382843A - 制备合成纤维材料的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种用来制备合成纤维材料的装置,该装置具有用来向一个旋转的中空反应器(1)输入聚合物熔体的输入管道,中空反应器的器壁是可加热的,该器壁是圆锥形向外扩展的,以输送熔体薄膜到开口的、带盖(13)的、可封闭的一面,以及该器壁具有用来分配熔体薄膜的筋条(4),熔体从中空反应器(1)的出口流出后生成凝固的纤维,用这种装置通过如下的装置设置即可用较少的能量而制备得到优质的纤维,中空反应器是垂直安装的,其具有连续弯曲的内表面并且在弯曲的上侧面有用来输入聚合物熔体的开口(3),对着开口(3)与中空反应器(1)的内壁相距不远处安装一旋转的分配器圆盘(12)。

Description

制备合成纤维材料的装置

技术领域

本发明涉及到一种用来制备合成纤维材料的装置，该装置具有用来向旋转的中空反应器输入聚合物熔体的输入管道，所述中空反应器的器壁是可加热的，该器壁是圆锥形向外扩展的，以输送熔体薄膜到开口的、带盖的可封闭侧面，以及该器壁具有用来分配熔体薄膜的筋条，熔体从中空反应器的筋条流出后生成凝固的纤维。

这种合成纤维材料特别地可用作为吸收剂，能从水石油和石油产品以及一系列重金属离子中过滤出。

背景技术

热塑性纤维材料的生产过程一般分二个阶段进行，即熔体的制备和纤维的生成。

在已知的装置中，首先熔化热塑性材料，然后熔体通过喷丝嘴(Spinnduese)挤出成形，生成纤维。SU 1236020 A中公开的装置具有进料槽、电源和配有用于加热情性气体的分配器的熔体栅(Schmelzgitter)。分配器是三棱状的，在其上均匀地分布着形成表面的熔体栅。所要加工的热塑性材料在栅条上面的加热室里被均匀地加热至近熔点温度，可无阻碍地在三棱状的分配器之间通过，并在此处用氮气进行处理。熔体栅的外壳有用于安装加热元件的联接位置。这样加热了的材料被熔化，继续到达蜗杆装置，被挤出通过喷嘴，从而形成线状物或纤维。采用这种装置，只能由高价的原料制备纤维，而且必须保证原料以均匀一致的速度到达熔体栅，接着将熔体运送到达蜗杆。

GB 1256215和SU 669041 A公开了一种装置，纤维是由熔体带制成，其对熔体流量的均匀一致性要求不严格。此处，熔体带单独分配到旋转反应器的棱上，反应器是分成二部分的、水平安装的旋转槽，其具有一个中空室和一个工作表面。中空室有缝状开口。从反应器外面的中空室通过缝状开口挤入能量载体(Energietraeger)，将熔体带分离成单束状，并从两面对其进行加工，使之变细，并拉成纤维。为了用这个装置制备高质量的纤维，能量载体必须具有比聚合物的分解温度更高的温度以及足够的速度，以便形成更细和更长的熔体束(Schmelzstraenge)并最终制成纤维。该方法中反应器的开口槽造成能量损失，使其成为一个低效率的制备方法。

RU 2016129中公开了另外一种制备纤维材料的装置，该装置具有一个挤出机、一个生成纤维的环状顶部、一个用来同时拉长和冷却熔体束直至形成纤维的空气流发生器和一个用来分离纤维成品的部件，该部件在与生成纤维一致的方向上扩大；所述的环状顶部具有径向安装并向中心会合的沟槽。纤维的卸离是在强烈的空气流作用下进行的，该空气流是沿着被挤出的熔体流方向吹的。该方法要求在径向安装的并在中心会合的沟槽中加入高质量的原料，否则这些沟槽会被没有完全熔化的物料堵塞，结果使得通过熔体通道而继续流动变得因难。这样，不可能从价格较低的原料制备高质量的纤维。

RU 2117719公开了一种上文所述种类的装置，在该装置中，水平放置的圆柱形的旋转中空反应器从外部被加热。反应器的开口部分呈逐渐扩大的圆锥形状，该开口用一不可移动圆锥形盖子盖住。圆锥形盖子在逐渐扩大的圆锥形的侧表面有15至20毫米的缝状开口。另外，在反应器的内表面安装有平坦的筋条，该筋条沿其长度具有三角形状，其沿着纤维形成方向安装并在熔体流出口方向具有一尖顶(Spitze)。该装置装备有一环状的高压空气入口。采用该已知的装置可以实现对来自工业和日常废物的热塑性材料进行加工处理，同时能使高质量的纤维材料的生产量提高。但在实际应用中碰到下面的问题，即用普通的加热器件对圆柱形的反应器的器壁和底部不能达到均匀一致的加热。所以反应器的底部和接头的温度总是低于反应器器壁的温度。熔体聚集在器壁和底部的角落，这就形成了一种静止区域，在此熔体冷却，并且容易附着于底部和底部与壁之间的角落。形成这样的静止区域降低了装置的生产效率，并对纤维质量产生不利影响。静止区的聚合物固体部分可被带出静止区，在离心力的作用下与熔体一起被输送到反应器的接头并且与纤维一起产出，这样纤维就形成不均匀的厚度，或带有不同形式的固态未熔化颗粒的包裹物，所以纤维的质量就降低了。为了净化静止区，必须定期关闭装置，以便机械去除附着的聚合物。如果采用强烈加热反应器壁的方法，那么会导致熔体薄膜严重过热。该装置的另一个缺点是超过约30％的输入热能被用来直接加热带材。加热器发出的其余热能被消耗用来加热反应器内部，以及通过辐射能量的传播被消耗用来加热周围空气。此外，在反应器的中央部分，由于加热器和反应器之间的反射，使得加热元件和熔体带过热。这一方面会导致加热器的燃烧，另一方面导致聚合物不可避免地或甚至完全地燃烧。在加热器的功率径向和轴向均匀分布时，绝大部分热量集中在加热器的上部。在这种情况下加热元件的过热和燃烧是可能的。

发明内容

本发明的任务是改进上文所述种类的用来制备合成纤维材料的装置，以达得用较少的能量消耗而制得较高质量的纤维的目的。

根据本发明，对于上文所述种类的装置，这一任务将如下解决：中空反应器被垂直安装，并具有连续弯曲的内壁；在弯曲的上侧面有一个用于输送聚合物熔体的开口；相对于该开口在于内壁相距不远处安装有旋转的分配器圆盘。

根据本发明的装置能形成用来制备均匀一致的熔体薄膜，由于内壁的连续弯曲而没有静止区域，该薄膜向反应器的开口侧面流动。均匀一致的熔体薄膜则按如下所述形成，即聚合物熔体在中空反应器的弯曲上侧面通过开口被轴向输入，并在此到达旋转的分配器圆盘，该分配器圆盘被安装于与中空反应器内壁相距不远的位置。这样所输入的熔化了的聚合物被聚集，通过离心力而被均匀地甩到中空反应器的内壁。分配器圆盘通过在中空反应器的内壁之间形成环状缝隙而形成一个输入口的闭锁，在分配器圆盘所聚集了的材料均匀地分配流出而到达中空反应器内壁。熔体薄膜流向中空反应器内壁的流速由中空反应器旋转产生的离心力决定，也由熔体薄膜的重量决定，因为中空反应器是垂直安装并向下开口的。

分配器圆盘的分布效果还可以通过如下得到改善，即分配器圆盘表面上升到边缘，优选地形成朝向凹形弯曲的上侧面的开口。优选的输出方式是在分配器圆盘上安装上一个截锥(Kegelstumpf)，截锥的直径小于分配器圆盘的直径。在此分配器圆盘的上侧面的直径可以相当于输入口的直径大小。

中空反应器的连续弯曲内壁优选为抛物线状的，相应于通过沿着本身的轴旋转而产生的抛物线状的表面。对于同样高度和同样的出口直径，本装置相对于前述已知装置，由于连弯曲而使内容积小得多，结果就减少了用于加热内室所必需的热能量。根据本发明的结构也将热量损失和比热耗降至最低。

本发明的最优选的装置中，内壁与中空反应器的环绕容器形成弯曲的缝隙，蒸汽入口和蒸汽排出管道与此缝隙相联接。被加热的水蒸汽经所形成的中空室不断地进行循环，使得反应器器壁得到均匀地加热。这就使得制备具有均匀温度和厚度的熔融带或熔体薄膜成为可能，这样纤维在整个长度内具有一致的直径，并且不含有未熔化的部分。此外，蒸汽入口和蒸汽排出管道被安装在内壁的上边缘和下边缘是合适的。这样，不仅可以在与聚合物熔体运送方向相同的方向上输入蒸汽，而且可以在相反的方向输入蒸汽。

采用下面附图，结合实施例，可以更清楚地解释本发明。

附图说明

图1是根据本发明实施例装置的垂直截面面。

图2是内壁与盖之间形成的环形缝隙的部分前视图。

具体实施方式

采用附图所示的装置由热塑性熔体制备纤维，该装置包括抛物面形状的垂直安装的旋转中空反应器1，所述抛物面是由抛物线沿着自身的轴转动而形成。在抛物面的开口端，有以圆锥形逐渐扩大的边缘2。在抛物面的弯曲部分，其中央有一个用于导入聚合物熔体的开口3。中空反应器1的内壁有扁平的筋条4，该筋条在中空反应器1的下部区域垂直朝向边缘2。

中空反应器安放在环绕容器5中，该容器的表面与中空反应器的形状相匹配，结果就形成了弯曲的缝隙6。缝隙6的上部与蒸汽发生器7的出口联接，下部与蒸汽发生器7的入口相联接，所以蒸汽发生器7与缝隙6形成了一个封闭的蒸汽循环系统。水蒸汽的流动方向在图1中以箭头标出，并形成了水蒸汽的连续流。对于某些应用状态，通过反转水蒸汽发生器，可以按同样的方式实现富有意义的水蒸汽的反向流动。

对着开口3在中空反应器内有一分配装置8，其被通过输入口3而在中心位置处导入的管道9所固定。管道9是轴向可调节伸缩的，所以分配装置8与中空反应器的内壁的距离也是可调节的。在所示的实施例中，分配装置上面有一截锥11，下面安装有分配器圆盘12，分配器圆盘的直径大于截锥11的底部直径。截锥11和分配器圆盘12紧固地互相连结在一起，优选制成一整件。分配器圆盘上面的截锥11的径向突出的环，具有朝向径向边缘上升的表面，所以形成凹形弯曲的上侧面。

中空反应器1在其底部开口端通过一圆盘形的盖子13封闭。扁平倾斜的筋条4与盖子13的边缘相连结，所以在筋条之间形成出口。

中空反应器被安装在一空心轴的端部，该空心轴由轴颈15(Lager)旋转支承着。轴颈15在一个冷却外壳16的里面。轴14的远离中空反应器的另一端安装有传动圆盘17，其用来传动例如异步电动机(没有图示出)的转动。

为了制备纤维材料，反应器在开始工作之前通过将循环水蒸汽输入缝隙6而加热到工作温度。因为水蒸汽流有恒定的温度和流速，所以能均匀加热中空反应器1的内壁的所有的表面。热流将从被加热了的中空反应器1的表面向内散发，这就在整个内室产生所需的温度并保持恒定。以这种方式在中空反应器1的所有表面产生均匀的温度场。

装置经过这样的准备以后，中空反应器以预先确定的角速度转动起来。转动起来后，聚合物熔体通过空心轴14和环状的分配器缝隙10而被输入。熔体首先到达截锥11，然后流到分配器圆盘12。由于截锥11的锥度，熔体流速增大。熔体以提高了的速度流向分配器圆盘12的边缘。这样分配圆盘12成了一种聚集装置，熔体均匀地分配在整个圆盘上。通过将分配器圆盘的表面朝边缘升高就可生成附加的压缩力，结果熔体以增大了的速度和力、以均匀的带状向分配器圆盘的外缘移动。到达分配器圆盘12的边缘以后，熔体带断开而到达中空反应器1的内壁。在此熔体薄膜向下流动，由于中空反应器是垂直安装的，所以熔体薄膜通过地心引力而向下流动。熔体薄膜到达中空反应器1的具有扁平的筋条的那部分后就分成不同的束流，该束流流向边缘2并在圆锥形的边缘的棱处拉断而形成细纤维。

环状输入的空气吹向在收集器内正在形成的和冷却的纤维。

Claims (12)

1、一种用来制备合成纤维材料的装置，该装置具有用来向一个旋转的中空反应器(1)输入聚合物熔体的输入管道，中空反应器的器壁是可加热的，该器壁是圆锥形向外扩展的，以输送熔体薄膜到开口的、带盖(13)的、可封闭的一面，以及该器壁具有用来分配熔体薄膜的筋条(4)，熔体从中空反应器(1)的出口流出后生成凝固的纤维，其特征在于，中空反应器(1)是垂直装置的，且具有连续弯曲的内壁，并在弯曲的上侧面具有用于输入聚合物熔体的开口(3)，对着该开口(3)在与中空反应器(1)的内壁相距不远处安装有一旋转的分配器圆盘(12)。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于，分配器圆盘(12)与中空反应器(1)内壁之间的距离是可调节的。

3、根据权利要求1或2的装置，其特征在于，分配器圆盘(12)具有朝向开口(3)并且朝着边缘上升的表面。

4、根据权利要求3的装置，其特征在于，分配器圆盘(12)具有朝着开口(3)的、凹形弯曲的上侧面。

5、根据权利要求1至4之一的装置，其特征在于，在分配器圆盘(12)上安装有一截锥(11)，截锥的直经小于分配器圆盘的直经。

6、根据权利要求5的装置，其特征在于，截锥(11)的直径大小相当于开口(3)的直径大小。

7、根据权利要求1至6之一的装置，其特征在于，中空反应器(1)的内壁是抛物面形状的。

8、根据权利要求1至7之一的装置，其特征在于，在中空反应器(1)的内壁上的筋条(4)在下面的压域内垂直朝向边缘(2)的。

9、根据权利要求1至8之一的装置，其特征在于，中空反应器(1)与环绕包裹着它的容器(5)之间形成一弯曲的缝隙(6)，蒸汽输入管道和蒸汽流出管道与该缝隙相联接。

10、根据权利要求9的装置，其特征在于，蒸汽输入管道和蒸汽输出管道被安装于中空反应器(1)的上边缘和下边缘。

11、根据权利要求9或10的装置，其特征在于，蒸汽通过弯曲的缝隙(6)循环导入。

12、根据权利要求11的装置，其特征在于，蒸汽的方向与以薄膜形式在中空反应器(1)的内表面上流动的熔体的流动方向相同，导入通过弯曲的缝隙(6)。

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