[发明专利]涡流变形、松弛和/或热收缩定型的设备、相应方法和复丝

说明书

本发明涉及一种用于在熔融纺丝的过程中复丝涡流变形、松弛和/或热收缩定型的设备以及相应的方法。

在复丝的熔融纺丝时熔化可熔融纺丝的聚合物并在此状态通过喷丝板的细喷丝孔压出。在这里形成许多熔融条，它们通过在空气流中冷却固化并经多个表面速度逐渐增加的辊拉成细的长丝。这些长丝然后合并成统一的复合丝以及最后卷绕成筒子。

一方面实施长丝的拉出，只要在第一牵拉辊前的冷却段范围内它还没有完全固化和聚合物尚未完全结晶以及尚有一些流动能力。对此人们也称之为纺丝拉伸。另一方面长丝在其固化后通常还使用导丝盘再进行机械拉伸，由此尤其达到聚合物大分子定向并调整丝的最终的延伸率和强度。

纺丝拉伸和机械拉伸之间处于什么样的比例关系取决于纺丝速度。纺丝速度越低，所需要的机械拉伸的程度越高，以获得所谓全拉伸丝。在这种情况下拉伸比可达1∶4。因此在低的至中等的工作速度(取决于使用的聚合物例如至约50m/s)时可能要求长丝在拉伸区的范围内加热至第二级玻璃转变点以上的温度，以易于拉伸。在高的纺丝速度(取决于使用的聚合物例如超过约85m/s)时拉伸比小得多并典型地只等于约1∶1.3，因此取消这种附加的热处理。

在拉出后，亦即在纺丝拉伸和/或拉伸后，长丝内留有内部张力，内部张力损害丝的形状稳定性，并可能导致在筒子上当张力上升时丝缩短，所以至少不再能没有任何妨碍地重新退绕。在这种情况下产生的力甚至会导致损坏筒管。为了避免这种有害的效果，实施拉伸后的丝通常再次进行热处理，借助于此热处理尤其使丝在卷绕前已经缩短，人们将此称之为松弛收缩。

若复丝在其制造后受例如100℃或更高的高温，则每根复丝倾向于进一步缩短。这种缩小长度的倾向取决于热处理方式称之为沸水收缩(水95℃-100℃)或热风收缩(热空气160℃-200℃)，在这种情况下后续加工工业只允许其收缩率在一定界限范围内的丝，例如沸水收缩在6％与11％之间。这种所谓的热收缩也可以在拉伸后通过丝的热处理减小，下文将其称为热收缩定型。然而在这种情况下与松弛相比要求达到更高的温度和/或更长的处理持续时间。在另一方面也已证实，通过提高纺丝速度还可以改善大分子的定向，使丝即使没有附加的热收缩定型也已经具有工业上通用的热收缩率。在这样一种情况下，松弛便足以使在筒子上的丝获得足够的长度稳定性。

为了改善一根根长丝合并成丝并因而改进所谓的丝紧密度，长丝往往还再加丝聚合剂和/或涡流变形，其中，涡流变形大多作为卷绕前最后一个步骤，但肯定在拉伸后实施。应与之区别的是所谓的在拉伸前的预涡流变形。这种处理仅仅用来均衡在丝上的纺丝上油和长丝的一定的内聚力，以防在后续的拉伸过程中各长丝分离和断裂。引入的预涡流变形中的绝大部分通过拉伸过程重新消除。

在先有技术中已知用于涡流变形、松弛以及热收缩定型的方法和设备，然而它们不能或至少不能有效地同时或至少交替地用于所有三种处理方式，以及除此之外其特点是或设备设计得复杂和/或能量或处理气体的耗量大。

对于在低至中等纺丝速度生产的丝，按先有技术采取这样的措施实现热收缩率的控制，即，在拉伸后借助于加热的拉伸盘对丝进行一次可调整的热处理。

如已提及的那样，通过提高纺丝速度可以在丝内按这样的程度加强大分子定向，即可达到即使在拉伸后不进行热处理丝也有工业上通用的热收缩。在这种情况下只需要丝松弛，以避免丝在筒管上收缩和筒管损坏。在CH623611中介绍了这样一种加工方式，其中丝在冷拉伸后借助于不加热的导丝辊导引通过一个或多个水蒸气射流，水蒸气从大体垂直于丝定向的孔喷入一个侧面开口的处理箱内。虽然蒸汽喷嘴以过压约1.7bar(g)供入，但蒸汽在其从喷嘴出口时实际上完全膨胀到大气压，所以可以说丝是在大气压力的情况下进行处理的。因此提供给丝的蒸汽处理温度最高只有105℃。在这种加工方式中，除松弛外同时进行复丝中各长丝的涡流变形。