CS238890B1

CS238890B1 - A method of cooling polypropylene fibers of higher unit fineness in their manufacture

Info

Publication number: CS238890B1
Application number: CS838529A
Authority: CS
Inventors: Lubomir Knotek; Marta Takacova; Peter Michlik; Milan Dudic; Zoltan Beck; Michal Sedlak
Original assignee: Lubomir Knotek; Marta Takacova; Peter Michlik; Milan Dudic; Zoltan Beck; Michal Sedlak
Priority date: 1983-11-17
Filing date: 1983-11-17
Publication date: 1985-12-16
Also published as: CS852983A1

Abstract

Účelom vynálezu je apůsoh chladenia polypropylénových vláken vyšších jednotkových jemností pri ich výrobě s použitím mnohootvorových velkokapacitných hubicových kompletov bez nebezpečia zlepovania kapilár, s obmedzenou potřebou chladiaceho vzduchu, bez potřeby vzduchotechnickej jednotky, špecifickej úpravy povrchového napátia chladiacej kvapaliny, bez vysokých nárokov na temperáciu chladiacej kvapaliny. Uvedeného účelu sa dosiahne kombinovaným chladením polypropylénového vlákna vzduchom a chladiacou kvapalinou, kde rýchlosť chladiaceho vzduchu V v metroch za sekundu a uhol a v stupňoch, ktorý zviera prúd vzduchu s rovinou hubice vyhovujú vztahu V . sin a = 0,1 — 8,0 a vzdialenosť hladiny chladiacej kvapaliny od roviny hubice v centimetrech je váčšia ako číselná hodnota uhla v stupňoch. Sposob kombinovaného chladenia pri výrobě polypropylénových vláken vyšších jednotkových jemností je výhodný pri príprave vláken s aplikáciou do podlahových krytin, do výplňových, izolačných materiálov a do filtračných materiálov.The purpose of the invention is to provide a method of cooling polypropylene fibers of higher unit fineness during their production using multi-hole large-capacity nozzle assemblies without the risk of capillary sticking, with limited cooling air requirements, without the need for an air conditioning unit, specific surface tension treatment of the cooling liquid, without high demands on the temperature of the cooling liquid. The above purpose is achieved by combined cooling of polypropylene fibers with air and cooling liquid, where the cooling air velocity V in meters per second and the angle a in degrees that the air flow makes with the nozzle plane satisfy the relationship V . sin a = 0.1 — 8.0 and the distance of the cooling liquid level from the nozzle plane in centimeters is greater than the numerical value of the angle in degrees. The combined cooling method in the production of polypropylene fibers of higher unit fineness is advantageous in the preparation of fibers for application in floor coverings, in filling, insulating materials and in filter materials.

Description

Účelom vynálezu je apůsoh chladenia polypropylénových vláken vyšších jednotkových jemností pri ich výrobě s použitím mnohootvorových velkokapacitných hubicových kompletov bez nebezpečia zlepovania kapilár, s obmedzenou potřebou chladiaceho vzduchu, bez potřeby vzduchotechnickej jednotky, špecifickej úpravy povrchového napátia chladiacej kvapaliny, bez vysokých nárokov na temperáciu chladiacej kvapaliny.The purpose of the present invention is to provide a method of cooling polypropylene fibers of higher unit fineness in their manufacture using multi-aperture large capacity nozzle assemblies without the risk of capillary sticking, limited cooling air requirement, no air conditioning unit, specific treatment of cooling liquid surface tension.

Uvedeného účelu sa dosiahne kombinovaným chladením polypropylénového vlákna vzduchom a chladiacou kvapalinou, kde rýchlosť chladiaceho vzduchu V v metroch za sekundu a uhol a v stupňoch, ktorý zviera prúd vzduchu s rovinou hubice vyhovujú vztahu V . sin a = 0,1 — 8,0 a vzdialenosť hladiny chladiacej kvapaliny od roviny hubice v centimetrech je váčšia ako číselná hodnota uhla v stupňoch.This is achieved by the combined cooling of the polypropylene fiber with air and a coolant, where the cooling air velocity V in meters per second and angle and in degrees that the animal air flow with the nozzle plane satisfies the relation V. sin a = 0.1 - 8.0 and the distance of the coolant level from the nozzle plane in centimeters is greater than the numerical value of the angle in degrees.

Sposob kombinovaného chladenia pri výrobě polypropylénových vláken vyšších jednotkových jemností je výhodný pri príprave vláken s aplikáciou do podlahových krytin, do výplňových, izolačných materiálov a do filtračných materiálov.The method of combined cooling in the production of polypropylene fibers of higher unit fineness is advantageous in the preparation of fibers for application to floor coverings, to filler, insulating materials and to filtering materials.

Vynález sa týká sposobu kombinovaného chladenia vzduchom a kvapalinou polypropylénových vláken vyšších jednotkových jemností pri ich výrobě.The invention relates to a method of combined air and liquid cooling of polypropylene fibers of higher unit fineness in their manufacture.

Sú známe spůsoby výroby polypropylénových vláken, ktoré využívajú chladenie vláken pod hubicou usměrněným prúdom vzduchu alebo chladiacou kvapalinou. Pri využití usměrněného prúdu vzduchu množstvo vzduchu a geometrie prúdenia sú dané jemnosťou vyrábaných vláken, geometriou usporiadania a počtom otvorov na zvlákňovacej hubici.Methods for producing polypropylene fibers are known which utilize cooling of the fibers under a nozzle by a directed airflow or coolant. When using a directed air flow, the amount of air and flow geometry are determined by the fineness of the fibers produced, the geometry of the arrangement, and the number of openings on the spinneret.

Vplyv na to má taktiež rýchlosť zvlákňovania. Keďže pri chladení ide vlastně o odvod tepla zo zvlákňovacej taveniny pre mnohootvorové velkokapacitně hubicové komplety a zvlášť pri vyšších jednotkových jemnostiach produkovaného vlákna potřebné množstvo chladiaceho vzduchu a jeho rychlost extrémně stúpajú.The spinning speed also has an effect on this. In fact, since cooling is in fact a heat dissipation from the spinning melt for multi-aperture large-capacity die sets, and especially at higher unit finenesses of the produced fiber, the required amount of cooling air and its velocity increase extremely.

Súčasne vystupuje problém zabezpečenia rovnoměrnosti chladiaceho procesu, čím sa stává technologický proces zvlákňovania ťažko zvládnutelný.At the same time, there is the problem of ensuring the uniformity of the cooling process, which makes the technological spinning process difficult to manage.

Nevýhodou sú tiež rozměrné'zvlákňovacie a ochranné šachty. Často si technologický proces vyžaduje použit klimatizovaný vzduch, čo pri vačšom množstve chladiaceho vzduchu vyžaduje poměrně náročnú vzduchotechnickú jednotku.Disadvantages are also large fiberizing and protective shafts. Often the technological process requires the use of air-conditioned air, which requires a relatively demanding air handling unit with more cooling air.

Pri využívaní chladiacej kvapaliny, ako to uvádza patent ČSSR 194 242, je vzdialenosť hladiny chladiacej kvapaliny od zvlákňovacej hubice daná vzťahom y = 50 x + 50 mm, kde x je rozpona otvorov zvlákňovacej hubice. Pri chladení kvapalinou obmedzujúcim prvkom je medziotvorová vzdialenosť, ktorá u mnohootvorových velkokapacitných hubicových kompletov je tak malá, že dochádza k zlepovaniu kapilár ešte před vstupom do chladiacej kvapaliny.In the use of coolant, as disclosed in USSR 194,242, the distance of the coolant level from the spinneret is given by y = 50 x + 50 mm, where x is the span of the spinneret openings. When cooling with the liquid limiting element, the inter-orifice distance is so small in multi-aperture large-capacity nozzle assemblies that the capillaries are bonded before entering the coolant.

Efekt zlepovania kapilár u vyšších jednotkových jemnosti je ešte výraznější. Tento spůsob chladenia si naviac vyžaduje úpravu povrchového napátia chladiacej kvapaliny pod menovitú hodnotu destilovanej vody. Ďalšou nevýhodou je nevyhnutnosť temperácie chladiacej kvapaliny.The effect of capillary bonding at higher unit fineness is even more pronounced. This cooling method also requires the surface tension of the coolant to be adjusted below the nominal value of distilled water. Another disadvantage is the necessity to temper the coolant.

Uvedené nevýhody rieši spůsob chladenia polypropylénových vláken vyšších jednotkových jemností pri ich výrobě podlá vynálezu, ktorého podstatou je kombinované chladenie vzduchom a chladiacou kvapalinou usporiadané tak, že vlákna vychádzajú z mnohootvorovej velkokapacitně] hubice sa najprv čiastočne ochladia vzduchom a potom chladiacou kvapalinou. Prúd chladiaceho vzduchu sa bezprostredne pod hubicou vedie na vertikálně vychádzajúci zvázok vláken pO' celej šírke zvazku.These disadvantages are solved by the method of cooling the polypropylene fibers of higher unit fineness in their production according to the invention, which is based on the combined cooling of air and cooling liquid arranged so that the fibers emanate from the multi-aperture large capacity nozzle. The flow of cooling air is conducted directly below the nozzle to a vertically extending bundle of fibers for the entire width of the bundle.

Súvislost rýchlosti chladiaceho vzduchu Ε V ] v metroch za sekundu a uhlu « vstupňocih, ktorý zviera prúd vzduchu s rovinou hubice, je daný vzťahom:The relationship between the cooling air velocity Ε V] in meters per second and the angle of the entry air that the air stream is connected to the nozzle plane is given by:

V . sin «i = 0,1 — 8,0 takže čím ivačší je uhol, ktorý zviera prúd vzduchu s rovinou hubice, tým menšia musí byť rýchlosť chladiaceho vzduchu a opačné. Pre uvažovaný rozsah jemností nedíženého vlákna od 20 do 800 dtex súčin rýchlosti V a sinus uhla a je v rozmedzí hodnůt od 0,1 do 8,0,. Pričom však platí obmedzenie, že uhel a je váčší ako 0 stupňov a menší ako 45 stupňov. Tým sa dosiahne, že povrch vláken v chladiacej zóně pod hubicou sa ochladí natolko, že i pri náhodnom dotyku dvoch susedných vláken sa tieto nezlepia. To umožňuje zvýšenie plošnej hustoty otvorov, resp. zníženie rozpůn otvorov na zvlákňovacej hubici.IN . sin < i = 0.1 - 8.0 so that the greater the angle that the air flows to the nozzle plane, the lower the cooling air speed and the opposite. For the considered range of fineness of the uncrossed fiber from 20 to 800 dtex, the product of the velocity V and the sine of the angle α is in the range of values from 0.1 to 8.0. However, the limitation is that the angle α is greater than 0 degrees and less than 45 degrees. This achieves that the surface of the fibers in the cooling zone below the nozzle is cooled to such an extent that even if the two adjacent fibers are accidentally contacted, they do not stick together. This makes it possible to increase the surface density of the holes, respectively. reducing the spacing of the holes on the spinneret.

Je zřejmé, že množstvo vzduchu potřebné na chladenie povrchu vláken na teplotu tuhnutia polyméru Je omnoho menšie ako množstvo potřebné na úplné ochladenie vlákna. Okrem toho nie sú v tomto případe potřebné žiadne zvlákňovacie a ochranné šachty a nevyžaduje sa použitie klimatizovaného vzduchu, čím odpadá potřeba náročnej vzduchotechnické] jednotky. Po ochladení povrchu sa zvázok vláken vedie cez chladiacu kýapalinu, kde sa vlákno úplné ochladí.Obviously, the amount of air required to cool the fiber surface to the freezing point of the polymer is much less than the amount required to completely cool the fiber. In addition, no spinning and protective shafts are required in this case and the use of conditioned air is not required, thus eliminating the need for a sophisticated air handling unit. After cooling the surface, the fiber bundle is passed through a cooling fluid, where the fiber is completely cooled.

Vzdialenosť hladiny chladiacej kvapaliny od roviny hubice v centimetroch je váčšia ako číselná hodnota uhla os v stupňoch. V tomto případe nie je nevyhnutná specifikovaná úprava povrchového napatia chladiacej kvapaliny, vstupujú vlákna už čiastočne ochladené, nie sú kladené tak vysoké nároky na temperáciu chladiacej kvapaliny.The distance of the coolant level from the nozzle plane in centimeters is greater than the numerical value of the angle of the axes in degrees. In this case, it is not necessary to specify the surface tension of the coolant, the fibers are already partially cooled, and there are not so high demands on the coolant temperature.

Kombinovaným chladením podía vynálezu sa docieli technologicky potřebného ochladenia zvlákňovaných vláken pri použití mnohootvorových hubicových kompletov, zvlášť pri príprave polypropylénových vláken vyšších jednotkových jemností. Příklad 1The combined cooling according to the invention achieves the technologically necessary cooling of the fiberized fibers by using multi-aperture die sets, especially in the preparation of polypropylene fibers of higher unit fineness. Example 1

Zvlákňovali sa polypropylénové vlákna oi jednotkovej jemnosti 100 dtex na hubici s počtom otvorov 4 000, pričom rozpona otvorov bola 3,4 mm. Na zvázok takýchto vláken bol přivedený po celej jeho šírke 600 mm prúd chladiaceho vzduchu o rýchlosti 10 metrov s^_1. Prúd vzduchu bol usm.ernený na zvázok vláken bezprostredne pod hubicou tak, že rovina hubice s ním zvierala uihol 30°, takže súčin V, sin ce = 5. Zvázok takto čiastočne· -ochladeným vláken prechádza! chladiacou kvapalinou — vodou, pričom vzdialenosť hladiny chladiacej kvapaliny od roviny hubice bola 35 cm. Odtiahnutím zvázku vláken z chladiacej kvapaliny rýchlosťou 0,2(5 m s^_1 boli získané nedížené vlákna o jemnosti 100 dtex, pričom vlákna boli rovnoměrné, bez výskytu zlepencov.Polypropylene fibers having a unit fineness of 100 dtex on a die having a number of apertures of 4,000 were spun, the aperture spacing being 3.4 mm. Volume on such fibers were brought across the width of 600 mm cooling air flow velocity of 10 m with ^_1. The air stream was directed to the fiber bundle immediately below the nozzle so that the plane of the nozzle clamped with it at 30 °, so that the product V, sin ce = 5. coolant - water, where the distance of the coolant level from the nozzle plane was 35 cm. Pulling the fiber bundles of the cooling fluid at 0,2 (5 m ^_1 nedížené been drawn filaments with a denier of 100 dtex, and the fibers are uniform, free of conglomerates.

P r í k 1 a d 2Example 1 a d 2

Zvlákňovali sa polypropylénové vlákna o jednotkovej jemnosti 600 dtex na hubici s počtom otvorov 1 000, pričom rozporná otvorov bola 7 mm. Na zvazok takýchto vláken bol přivedený po celej jeho šírke prúd chladiaceho vzduchu o rýchlosti 15 m s^-1. Prúd vzduchu bol usměrněný tak, že rovina hubice, s ním zvieral uhol 10°, takže súčin V . . sin os = 2,6.Polypropylene fibers having a unit fineness of 600 dtex were spun on a die with a number of apertures of 1000, and the spacing of the apertures was 7 mm. A bundle of such fibers was supplied with a cooling air stream of 15 ms ^-1 over its entire width. The air flow was rectified so that the plane of the nozzle formed an angle of 10 ° with it so that the product V. . sin axis = 2.6.

Zvazok takto čiastočne ochladených vláken prechádzal chladiacou kvapalinou, v ktorej bole 5 % hmotnostných zvlákňovacej preparácie, pričom vzdialenosť hladiny od roviny hubice bola 18 cm. Odtiahnutím zvazku vláken z chladiacej kvapaliny rýchlosťou 0,25 m s^_1 bol získaný zvazok ochladených vláken o jednotkovej jemnosti 600 dtex, pričom vlákna boli rovnoměrné, bez výskytu zlepených vláken.The bundle of the partially cooled fibers was passed through a cooling liquid in which about 5% by weight of the spinning preparation was present, the distance of the surface from the plane of the nozzle being 18 cm. Pulling the fiber bundles of the cooling fluid at a rate of 0.25 ms ^_1 obtain the cooled beam of the fiber unit fineness of 600 dtex, and the fibers are uniform, free of glued fibers.

Claims

238890 5 of a fineness of 600 dtex per nozzle by counting openings of 1,000, wherein the inconsistencies were 7 mm. For the bundle of such fibers, the flow of cooling air at a speed of 15 m -1 was applied over its entire width. The air stream was directed so that the nozzle plane, with it, was 10 °, so that the product V i sin os = 2.6. The bundle of partially cooled fibers passed through a coolant in which 5% by weight spinning preparation was carried out, the distance of the surface level from the nozzle plane being 18 cm. By withdrawing the bundle of fibers from the coolant at a rate of 0.25 m.s -1, a bundle of cooled fibers was obtained with a unitary density of 600dtex, with the fibers of the stick evenly, without any bonding of the stapled fibers. OBJECTS A method of cooling polypropylene fibers of higher unit fineness, characterized in that a stream of cooling air is fed directly below the nozzle over its entire width to a bundle of fibers emerging from the multi-bore nozzle, the speed of which (V) in metrochemical seconds and angle a in degrees that feeds the air flow with the nozzle plane conforming to the invention. sin = 0.1 - 8.0 with the angle α being greater than 0 degrees and less than 45 degrees, whereby the fiber bundle passes through the coolant, and the distance of the coolant level from the plane of the ball in centimeters is greater than the numerical value angle «in degrees.