TW575700B - Steam distribution ring for spinning machines - Google Patents
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Description
575700 五、發明說明（1) 相關申請文號對照參考 本申請書申請範圍優先並包含2 0 0 0年6月2 3日入檔之臨 時申請書6 0 / 2 1 3，5 2 3號全部内容。 明範圍 本發明係關於合成聚合性絲之製造，特定而言，係針對 一種供氣體分佈於一紡絲機外曝表面上氣體之紡絲蒸氣分 佈裝置，其易於自紡織頭移開。 相關技藝敘述 多數合成聚合絲如聚酯者為喷紡，亦即，自一加熱聚合 性熔體擠出。現今製程中，當初擠出熔合絲條自紡絲機出 現後，以一冷卻氣體流淬冷以加速硬化。此時可將其捲繞 形成連續絲紗團或另作處理，亦例如收集為一束平行連續 絲供加工，例如成為連續絲狀粗紗，以轉化為纖維。 在此種熔紡作業中，部份聚合物會在紡絲機紡絲表面堆 積，圍繞各個擠出孔，並氧化為硬積物，其最終打斷該紡 絲作業。硬積物通常會使所紡成之絲彎向該紡絲表面沉積 物。此現象稱為” k n e e i n g ”。絲條曲折或彎向為不可接受 且最終造成絲斷裂。絲斷裂對紡絲功能有不良影響且造成 生產損失。處理此問題之一方法為間斷擦拭該紡絲表面， 以去除硬積物使表面更新。擦拭間時間稱為π擦拭周期π。 使紡絲表面擦拭需要降到最低或延長擦拭周期時間為同等 希望能夠達到。
已提出多種裝置令惰性氣體通過紡絲表面以排除氧氣， 由此避免形成硬質聚合物積物。舉例而言，頒予Aker I I
第4頁 575700 五、發明說明（2) 等人之美國專利字號第3，8 1 4，5 5 9號中，提示一種傳統絲 擠出紡絲，以一種位於紡絲口及紡絲口固定環間以計量環 裝置，提供一種情性氣體分佈。該計量環必須足夠堅固以 支撐由紡絲口固定環向紡絲口施加之向上力量。該紡絲口 支撐該紡織團重量，並封住該聚合物及惰性氣體供應到各 別來源，抗抵各別壓力。因此固定環故，該紡絲口盤不易 於取出，而當紡絲表面堆積出聚合物積物時，該紡織位置 必須關閉，但不擦拭紡絲表面，而係以包含紡絲口之新紡 織團裝上。成本高且打斷生產。
Ferrier等人之美國專利字號第3,229,330號中，揭示多 種以蒸氣分佈紡絲表面方式，包含一種使用蒸氣分配環或 篩板之方法。以一種"瓶蓋"組合方式，則鋸齒頂緣環繞絲 團下半部，以使紡絲口 ，篩板，及紡織團外殼固定一處。 最終之絲團與墊圈固定係利用眾多之螺絲為之，其係對一 金屬轴承環鎖緊。此種組合甚難，甚至無法輕易清理紡絲 表面。事實上，F e r r i e r等人試圖完全避免對紡絲表面的 擦拭，因為其認知到會打斷生產工作。故而其以蒸氣分每 以避免聚合物堆積。然而當此蒸氣分佈未能完全見效時， 則全數紡絲團必需周期性移出，以免紡絲表面產生堆積。 如上已述，此點成本高且影響生產。 圖1所示為一傳統紡織機械1 0，具紡絲團8於紡織頭或紡 織桿1 2之内。加熱後金屬板2 1靠近該紡織頭下部。該紡織 團主體含有一紡絲板1 4，其上具有聚多毛細管，聚合物由 此擠出。熔體聚合物經由紡絲口擠出為多重熔體流，其於
第5頁 575700 五、發明說明（3) 任何已知方式之淬火區20冷卻形成絲22。蒸氣係由一外部 源（圖上未示）提供，通過形成在紡織桿通道丨6到達位在該 纺織團主體1 0及紡織頭1 2内部間之環形空間5。蒸氣環繞 流動過該環形空間5内之紡織團主體，在近產生絲22之^ 織頭及越過紡織團下侧離開，到達紡絲板表面。蒸氣的a 動大致為環繞絲22向下。然而所有絲22並未聂 ^ =二級 氣，因紡絲表面流量不足之故。 ：里為 圖1之既往技藝紡絲團及蒸氣分佈系統缺點在於紡 表面1 3空氣排除不良。此區中，初形成之聚合絲 為允 氣中氧氣作用變質。環繞快速移動絲帶近之空氘治合又二 佈之蒸氣自紡絲板抽走，而限制了以蒸氣排；：：：分 率。如上述Ferner等人者所提出；若蒗氣 夫处」 有效，該整個紡織團必須周期性移出，‘，、以使纺佈未此元王 堆積物，成本提高且影響生產。 、我表面不含 因此該技藝中需要一種在紡織機上供 置，其（1)能在紡織表面提供有效礼體刀佈之裝 佈；⑺不需替換或更改目前商用文：：氧氧之惰性氣分 供清理紡織表面；（4)結構不用體，（3)易移出 且易於製作。 用到堅固質重材料；(5)價廉 本發明可以解決既往技蓺鬥％ ^ 易裝置，以更有效使纺絲;面垃J二，在紡織頭附上一簡 絲提供更濃之蒸氣環境。 觸条氣’且對初形成聚合 本發明裝置較諸既往技藝特 七 憂之處，在於其無須替換紡
575700 五、發明說明（4) 織團以使紡絲表面不含硬化聚合物堆積物，反以提供對紡 絲表面易於取出使其易清理。雖然擦拭紡絲表面需停機， 然更替紡織團所需停機時間更長。因此，當使用本發明蒸 氣分配環而不需更替紡織機紡織圑，故本發明可因較一般 商用設備減少製程停機時間，而改良纺織系統。 此外，本發明裝置並不需對既有設備作實質的修改。另 外，本發明之蒸氣分配環易於製作，且成本低。
根據本發明特色之一，提供一種以氣體分佈一紡絲口表 面之蒸氣分佈裝置，含有包含只有一下表面紡絲板之紡絲 團主體，通過該下表面上孔陣列擠出絲；環繞該紡絲團主 體之紡織頭；及一環繞該陣列之蒸氣分配環，其中該蒸氣 分配環靠近該紡織頭。該蒸氣環以可拆裝方式安裝在該紡 織頭。 根據本發明另一項特色，提供一種不使紡絲口表面不含 聚合物積物之方法，其包含移出該以可拆裝安裝在該纺織 頭之蒸氣分配環，並自該紡絲口表面擦拭去除聚合物積 物。 附圖簡述
圖1為根據既往技藝傳統位於包含供紡絲口表面之蒸氣 分佈系統纺織頭内之紡織團剖開圖。 圖2為根據本發明蒸氣分配環一項具體實例之紡絲口表 面蒸氣分佈系統的紡織頭内紡織團剖開圖。 圖2 A為沿圖2蒸氣分配環沿圖2之2 A - 2 A線所取平面圖。 圖2B為沿圖2A之2B-2B線所取蒸氣分配環剖面圖。
第7頁 五、發明說明（5) 圖3為根據本發明另— 圖Μ為沿圖3之3A_3A線所具體ϋ氣分?平面圖 圖4為紡絲口捧拭後彎曲"瘵虱/刀配5衣平面圖。 圖5為蒸氣流；：；以對時間比較表。 氣流對絲延長斷裂^較表。 圖7為療氣流對絲品質比較表。 根據本發明，提 置。該裝置於圖2以_大致；二炫；聚：：纺織成絲之裝 體1〇8，其包含具有下表面^不。该糸統包含-纺絲團主 列之擠出毛細管（圖上^ $纺絲板11 4 ’其上通過陣 合物受擠通過紡絲口成多下广：物由此擠出。該熔融聚 何已知方式冷二流’其於泮火區12。以任 本發明裝置尚包括一 〇 ά 織頭下部。較佳 拓屬，1位在該紡織團兩側之紡 任何方式加熱。”屬板以包含熱接觸加熱紡織頭之已知 本發明亦包括一 σ 環在圖2以1 〇 9表示了 &，絲陣列之蒸氣分配環。蒸氣分配 該紡絲口表面::^該蒸氣分配環位於紡織團下方，靠近 可移動式安裝在兮^明蒸氣分配環靠近該紡織頭。該環為 式為可動式安事f、方織頭。本發明蒸氣分配環可以任何方 洛氣分配環較彳土 ——义' 須$引条氣流通過纺絲口表面。該 涉置入，而猎!形成於板121中央孔123直徑内之一干 、 拆衣式安裝於紡絲口表面中央。產生之絲
第8頁 575700 五、發明說明（6) 與该金屬板中央孔同軸 之 1 2 2通過在蒸氣分配環1 〇 9上 開孔。 圖2具體實例中蒸氣分配環包含—垂邊部份1 〇 9，，如圖 2 A及2 B所示。該垂邊部份大致垂直該分配環，且安裝於垂 直，紡絲板表面之纺織團。藉由選擇圖2β所示分配環丨〇9 外么1 0 9 ，該環可僅藉板1 2 1中央孔磨擦力（干涉）固定。 熟諳此藝者當知對直徑1〇9”的選擇係於板12丨十央孔直徑 為不變狀況。較佳纟，該圖2具體實例分配環為軟質鋁 ^ ίΓ此藝者亦知此直徑之選擇，需考量分配環接觸到 ::門』1所受到之快速熱膨脹。此項具體實例中，可 用擴開工具將蒸氣分配環鎖入中央孔。 圖3及3A所示為本發明另一項具體實例， 織團剖開圖’所有代號均與圖2文件所 ^頊及紡 圖3A所示蒸氣分配環丨〇6 同。此處如 ^付在近纺絲口114表面113之紡織 鐵⑷，其以磁 ，氣分配環及磁鐵，而單獨以磁性材料==Z使用各別 環’成為連續磁鐵。 "成5亥蒸氣分配 除了上述各種構造外，本發明蒸氣 〜 適當方式附在紡織頭下部，如以機械螺二可以任何其它 以上任何項具體實例之乒同特點—、4者。 安襄在纺織頭，而該纺絲口 蒸氣分配環以 表面可僚拭清理，+ f更換可 ^取出’故該纺絲口 據本發明提供—種保持紡絲口表面：、广織團。因此，根 法。此方法包含取下以可拆裝式安裝積物之方 一 、·方織碩之蒸氣分配 第9頁 575700 五、發明說明（7) 環，並將聚合物積物自紡 不在更換紡織團下移出。 本發明之蒸氣分配環可 如銘，鋼，或鈦，及氧化 為如上所述，以鋁材製作 係數，故可膨脹符合在中 本發明裝置中尚可包括 擦拭處關閉蒸氣。該關閉 頭處之電氣開關。此較佳 擦拭紡絲板表面之前立即 内含計時功能，以便於一 避免該蒸氣流關閉過長時 成。 任何氣體均可用來分佈 初播出聚合性絲者。惰性 在含氧量極低情況，亦可 使用高於0.289 kg/h〇ur/ 0 . 4 0 0 k g / h 〇 u r / 纺絲 口以 本發明適用之聚醯胺包 絲口表面拭去。該蒸氣分配環可 由任何適當材料製成，如金屬， 石夕，陶瓷，氧化銘或石英。較佳 該蒸氣分配環，其具有高熱膨脹 央孔内。 一閥於蒸氣分佈供給管線，以在 閥較佳為電磁閥，接到靠近紡織 電氣開關位置可容行操作人員在 關閉蒸氣流。該電氣開關較佳具 預定時段後重開蒸氣流。如此可 間，造成供給管線中凝結水生 紡絲口表面。蒸氣為較佳分佈在 氣體如氮，氬，氦，及其混合物 提供如蒸氣之優點。本發明特佳 紡絲口之蒸氣分佈量，尤佳在 上。 含具有重覆酸胺基（-C0-NH-)為 聚合物鏈整體部份之合成熔融可紡織聚醯胺物質。聚醯胺 一詞代表聚醯胺同質聚合物，共聚物，及其混合物。根據 本發明可適用聚醯胺包括聚（六甲基己二醯二胺）（亦即尼 龍6, 6)同質聚合物，聚（e-己酸酐）（亦即尼龍6)同質聚合 物，聚月桂酸酐（亦即尼龍1 2 )同質聚合物，聚（四曱基己
第10頁 575700 五、發明說明（8) 二醯二胺）（亦即尼龍4，6 )同質聚合物，聚（六甲基癸二酸 酐）（亦即尼龍6，1 0 )同質聚合物，η -月桂酸及六甲基二胺 (亦即尼龍6，1 2)同質聚合物之聚醯胺，月桂酸甲基二胺及 η-月桂酸（亦即尼龍12, 12)同質聚合物之聚醯胺，其共聚 物，及其混合物。 示範性聚醯胺包括由二羧酸成份，如對呔酸，異呔酸， 己二酸，或癸二酸，以及二胺成份，如六曱基二胺，2-曱 基五甲基二胺，或1,4 -雙（胺基甲基）環烷所製成者。
上述聚醯胺可單獨使用，或與任何所需量混合其它聚合 物合成纖維，例如氨綸（S p a n d e X)，聚酯及天然纖維，如 棉，絲，羊毛，或其它一般配合尼龍之纖維。 本發明不限於聚醯胺絲，亦可用於其它熔融紡成聚合 物，包括聚酯，聚烯，例如聚丙烯及聚乙烯。該聚合物包 括共聚物，混合聚合物，摻配物，以及鏈分支聚合物為其 數例。同時絲應為廣義性，並不排除裁切纖維（通常稱為 短纖），然合成聚合物一般是由連續聚合性絲形成，因其 為熔喷紡成（擠出）。 範例
本發明以以下非自限範例示範。該蒸氣分配環係安裝於 美國專利字號第5, 75 0, 2 1 5號（Steele等人）之傳統紡織 機。 黏性（Ten)以每絲丹尼之克數（力）表示，而延長率（E)為 百分比。 以克表示之力為等於牛頓除上102(每牛頓克數）。
第11頁 575700 五、發明說明（9) 丹尼數等於直線密度之佰克米數值（decitex)乘以 9/10(每佰克米之丹尼數） 紗的黏性及延長率係用以顯示以本蒸氣分配環使用下， 提供給產物之優點。其係以ASTM D 2 2 5 6測得，取用一片1 〇 英吋（25· 4 cm)長度樣本，在65%相對溼度及70度華氏下， 延長率為每分鐘60% °斷裂延長率係依ASTM D 9 5 5測得。 ”品質指數"定義為延長率百分比乘黏性（克/丹尼數）後 開平方。 ，，品質指數，，=[°/◦延長率X黏性（克/丹尼數）]1/2
聚合物變質產物收集處靠近紡絲毛細管開孔，一般均會 使用。初纺絲會在一段時間彎向這些紡絲口表面積物。此 種現象於該技藝稱作11彎曲”或曲絲。 以一種曲絲1f計算方式（每只紡絲口曲絲對總絲數之百 分比）用來評估該蒸氣分配環功效。此外，擦拭周期為兩 次擦拭紡絲口間時間（等於”擦拭壽命"，並以小時表示）。 經，一段紡絲時段後，必須擦拭以使紡絲口表面更新。擗 拭署命，係比較傳統蒸氣分佈系統擦拭周期與經本發^ 良後系統者之差別，亦為本發明功效之另項指標。 範例1係取具本發明圖2具體實例之蒸氣分佈環紡 如圖丨所示，不具蒸氣分佈而為傳統紡絲口某氣分佈馬對 織機作比較。此範例+张田八p P pn , 〈味 礼W T所用分配％尺寸為9 1 mm (圖2只说 1〇9")，及開〇Α7π , 外禮 、、 馮70 _(圖2Β中之直徑109,，，）。範如 聚合物為初始為相對黏谇 彳所用 野點度在53及58之間之曱酸之尼龍66
第12頁 575700 五、發明說明（ίο) 該聚合物含二氧化鈦濃度為0 . 3重量％。以每紗3 4丹尼數紡 成每紗4 0絲，整體抽拉比例為1 . 2 5。紗以每分鐘6 4 0 0公尺 表面速度捲在一管蕊1 2 0。本範例所用方法及裝置與美國 專利字號弟5，7 5 0，2 1 5號（S t e e 1 e等人）之範例2相似。
試驗包括擦拭紡絲口 1並記錄以時間為函數之曲絲數 量，結果列如表1及圖4。在沒有紡絲口蒸氣分佈下（第A及 B次），曲絲在開始操作後4小時即出現，而在5到6小時工 作後影響了 1 0 %以上之絲。在具有紡絲口蒸氣分佈，但不 具本發明蒸氣分配環之系統（第Η，I及J次）中，曲絲在工 作5到6小時後出現，在工作6到7小時後，影響1 0 %以上的 絲。在具有絲紡口蒸氣分佈以及根據本發明蒸氣分配環兩 者下（第C、D、Ε、F及G次），曲絲於工作9到1 1小時後出 現，而在1 3及1 5小時後影響1 0%以上的絲，視蒸氣壓力而 定。所有紡絲口蒸氣分佈項，在蒸氣壓力超過1 2 . 5 p s i g 後，呈現擦拭壽命降低，可能因為不易得到良好之初始纺 絲口擦拭之故。
以上試驗顯示，傳統設備之紡絲口蒸氣分佈僅有限的改 良紡絲口擦拭壽命。然加入本發明蒸氣分配環可相易程度 改良該紡絲口擦拭壽命，約為僅用蒸氣分佈之2或3倍。
第13頁 575700 五、發明說明（11) 表1 項次 A B C D 曲絲數 總量中 曲絲％ 曲絲數 總量中 曲絲％ 曲絲數 總量中 曲絲0/〇 曲絲數 總量中 曲絲％ 位置 2 3 L 蒸氣壓力 無 無 5 psig 7.5 psig 是否具蒸 氣環？ 否 否 是 是 團數 8 8 8 8 擦拭後 時數 1 0 0.0 0.0 0.0 0 0.0 〇 0.0 2 0 0.0 0.0 0.0 0 0.0 0 0.0 3 0 0.0 0.0 0.0 〇 0.0 0 0.0 4 6 2.2 21.0 7.7 〇 0.0 〇 0.0 5 24 8.8 38.0 14.0 〇 0.0 0 0.0 6 29 10.7 41.0 15.1 〇 0.0 〇 0.0 7 59 21.7 100.0 36.8 〇 0.0 〇 0.0 8 80 29.4 0 0.0 0 0.0 9 110 40.4 〇 1 0.4 0 0.0 10 148 54.4 〇 0.0 〇 0.0 11 165 60.7 9 Ο 〇 J· J 5 1.8 12 192 70.6 21 7.7 16 5.9 13 28 10.3 26 9.6 14 40 14.7 15 47 17.3 ΙΙΙΗΙΙ 第14頁 575700 五、發明說明（12)
項次 E F G Η 曲絲數 總量中 曲絲％ 曲絲數 總量中 曲絲％ 曲絲數 總量中 曲絲％ 曲絲數 總量中 曲絲％ 位置 2 2 2 蒸氣壓力 10 psig 12.5 psig 15 psig 10 psig 是否具蒸 氣環？ 是 是 是 否 團數 8 8 8 4 擦拭後 時數 1 0 0.0 〇 0.0 〇 0.0 〇 0.0 2 0 0.0 〇 0.0 0 0.0 0 0.0 〇 〇 0.0 0 0.0 〇 0.0 0 0.0 4 0 0.0 〇 0.0 〇 0.0 0 0.0 5 0 0.0 0 0.0 〇 0.0 2 1.5 6 0 0.0 0 0.0 1 0.4 11 8.1 7 0 0.0 0 0.0 4 1.5 23 16.9 8 0 0.0 11 4.0 17 6.3 35 25.7 9 0 0.0 12 4.4 29 10.7 45 33.1 10 〇 0.0 20 7.4 45 16.5 11 2 0.7 19 7.0 Ο 〇 JJ 12.1 12 6 2.2 26 9.6 46 16.9 13 7 2.6 14 19 7.0 15 20 7.4 mi 第15頁 575700 五、發明說明（13) 項次 I J 曲絲數 總量中 曲絲％ 曲絲數 總量中 曲絲％ 位置 蒸氣壓力 12.5 psig 15 psig 是否具蒸 氣環9 否 否 一 團數 4 8 擦拭後 時數 1 0 0.0 0 0.0 2 0 0.0 2 0.7 3 0 0.0 2 0.7 4 0 0.0 18 6.6 5 0 0.0 39 14.3 6 19 14.0 72 26.5 7 119 43.8 8 63 46.3 9 86 63.2 10 91 66.9 11 96 70.6 12 108 79.4 13 14 1 15 16 例2 此範例依範例1進行，並加入本發明蒸氣分配環。此範 例顯示使用本發明蒸氣分配環及加紡絲口蒸氣分佈，可較 使用紡絲口蒸氣分佈而不加蒸氣環，使絲得到黏度及延長 率的增加。如此可藉使用該蒸氣分配環提高紗品質，Q。 範例1及2所得數據以三種方式比較，如圖5，6及7。任 何一例中，當使用到蒸氣分配環，且蒸氣流到蒸氣分佈系 575700 五、發明說明（14) 統，該紗黏度即優於對照組。其次於圖6中，以紗破裂延 伸對到蒸氣分佈系統蒸氣流作圖。在使用蒸氣分配環，且 蒸氣流到蒸氣分佈系統，該紗斷裂延長優於對照組。最後 在圖7中，是以紗品質（如前方程式所定義）對蒸氣分佈系 統蒸氣流作圖。品質為有意義之紗使用功效參數之幾何平 均值。圖7顯示品質對到蒸氣分佈系統蒸氣流關係。圖7所 示品質在使用該蒸氣分配環，且蒸氣流到該蒸氣分佈系統 時均為較優（更高）。
本發明雖以以上說明作詳細敘述，唯對熟諸此藝者而 言，亦可認知其它多種在不脫離本發明申請專利範圍精神 及範疇下之變化及調整。
第17頁 575700 圖式簡單說明
第18頁
Claims (1)
- 575700 六、申請專利範圍 1. 一種供以氣體分佈紡絲口表面之蒸氣分佈裝置，其 包括： 一紡絲口團主體，包含一只紡絲板，其下表面具有小 孔陣列，絲由此處擠出； 一環繞該紡絲口團主體之紡織頭；及 一環繞該陣列之蒸氣分配環，其中該蒸氣分配環靠近 該紡織頭。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該蒸氣分配環係 以可拆裝式安裝於該紡織頭。3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該紡織頭包含一 延伸到紡絲口板下方之板，而該蒸氣分配環係位在形成於 該紡織頭板之中央孔内。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其尚包括複數個附在 該紡織頭之磁鐵，以令該蒸氣分配環附接上該紡織頭。 5. 一種保持一紡絲口表面不含有聚合物積物之方法， 包括： 移出一只以可拆裝式安裝於一紡織頭之蒸氣分配環； 擦拭去除紡絲口表面聚合物積物。6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該蒸氣分配環的 移出無須更換該紡織團。第19頁
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