用以集合连续喷气纺纤维的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用来喷气纺制连续纤维的方法和装置（１０）。此方法利用一喷气纺丝模子（２０）和一个张紧装置（４０）来消除纤维中的松弛。本发明专利技术也提供利用喷气纺丝法所纺制的连续纤维所制的纤维产品。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
Ⅰ．本专利技术的背景和概要A．本专利技术的概要本专利技术提供一种用来产生一连续单维排列的高强度小直径的沥青基质碳纤维的方法和装置。一般来说，本专利技术提供一种喷气纺丝法，它能创造一种在喷气纺丝速度下具有熔融纺丝产品类型特性的喷气纺产品，因此本专利技术能改进产品的均匀性和生产经济性。但本专利技术特别适用于从含碳沥青的喷气纺纤维。其他用途可从以下的公开中获知。B．本专利技术的背景由于喷气纺丝在技术上已为人所熟知，这里仅对一般术语进行讨论。一种典型的喷气纺丝法利用一种可纺的物质，一种一般是气体的衰减介质，和一个包括用来形成纤维的毛细管的纺丝模子。在纺丝过程中，纤维从毛细管中离开，并与衰减介质相接触而使每根纤维被拉伸或伸长，从而增加其长度和减小其直径，由于衰减介质一般是一种气体，所以也影响到纤维的骤冷速度。典型地用喷气纺丝法所纺制的纤维是短而不连续的纤维，其长度小于2英寸。相反熔融纺纤维则一般是具有基本上无限长度的连续纤维。在正常情况下，熔融纺纤维的长度由设计来选定，而并非由生产纤维的方法所支配。另外，熔融纺纤维比喷气纺纤维具有更好的旦数均匀性。喷气纺可采用几种形式的模式。一般地说，喷气模子是通过把衰减气体送入与纤维相接触的方法来鉴别的。两种常用的设计是环形模和槽形模。具体地说，在环形模中，衰减气体的泄离是围绕着每一毛细管而形成一环带状，并与纤维的方向成平行。衰减作用是由于气体对纤维的拖拉而形成的。在槽形模中，衰减气体在模子顶端的任何一侧以槽子状而形成一角度而泄离与纤维相接触。由模子几何形状决定的接触角是根据可纺物质而予以最佳化，以便获得所需的纤维特性。本专利技术对各种喷气纺丝模子均能应用。典型的喷气纺丝法使纺制的纤维落到一个位于衰减作用后面的集合表面上。视纤维的组成而定，这种方法产生一种两维或三维的短的随机排列的纤维毛层。用此方式集合的纤维可能含有不需要的弯曲或扭结而导致纤维抗张强度的降低。弯曲和扭结的主要原因被认为是在纤维骤冷过程中由衰减气体所产生的扰动。在技术上熟练的人们已认识到，纤维集合过程是在获得高抗张强度纤维中的一个决定性的步骤。先前的用来集合喷气纺纤维的技术方法由于把它们集合在三维的随机毛层中，所以典型地增加了弯曲和扭结的纤维数目。最近美国专利No．5，648，041发表了把纤维集合在二维的毛层中的方法，但获得二维毛层的方法则需要额外的加工设备和对衰减气体的严格控制。如同熔融纺丝法所表明，制造厂商们长期来已认识到单方向的纤维铺放或集合在例如一锭子或筒管上，能产生根本的纤维性能。然而在本专利技术之前，在喷气纺丝法中用来达到此目标的方法却未曾被发现。本专利技术通过提供一种用来集合连续的喷气纺纤维的装置和方法而克服了以前在喷气纺纤维中所遇到的困难。另外，本专利技术的方法和装置提供了连续纤维的单一方向的集合。这里所用的“连续纤维”的术语表示纤维基本上具有无限的长度。连续纤维长度的中断一般发生在有意识的切断式是由于制造上的问题。另外，用本专利技术所产生的纤维对纤维的均匀度和抗张强度有所改进。最后，本专利技术提供的喷气纺丝法能以一相当于喷气纺的速度来产生一熔融纺类型的产品。Ⅱ．本专利技术的主要公开内容本专利技术提供一种装置用来以喷气法纺制连续的无限长度的纤维。此新的装置包括一至少具有一根用来形成纤维的毛细管的喷气纺丝模子，和用来引导衰减气体同从毛细管中泄离的纤维相接触的装置。该装置还提供一个用来对纤维在热定形或骤冷也就是固化之前施加张力的装置。另外本专利技术还可以选用地提供用来把纤维在集合到一接收装置之前，从纤维列或纤维束中驱除气体和蒸汽的装置。另外，本专利技术提供一种用来纺制连续的喷气纺纤维的方法。本专利技术的方法通过加热一种可纺物质和使它通过一纺丝模子来形成纤维。纤维通过一衰减气体而衰减。在衰减以后，本方法还通过一张紧装置在纤维上保持一张力来防止在纤维中形成松驰。连续的喷气纺纤维可集合在张紧装置上或一个后继的诸如筒管或卷绕辊上。本专利技术还额外提供一用来从含碳的沥青中纺制直的喷气纺纤维的方法。此新方法利用一种在纤维上保持张力的装置，在纤维热定形或骤冷之前来消除松驰。本专利技术还包括把所述纤维在一接收装置上集合成一经纱片或横动的连续长丝束。如果需要的话，本专利技术可提供在纤维集合到接收装置之前去除气体和蒸汽的装置。最好是在接收装置之前通过施加在纤维上的横流通风来除掉气体和蒸汽。最后，此新方法也能适用于从诸如含碳沥青，包括尼龙在内的聚酰胺，例如涤纶“Dacron”的聚酯，丙纶，包括“莱克拉”(LYcra)在内的聚氨基甲酸酯，诸如“凯天拉尔”(Kevlar)(聚对苯二甲酸对苯二胺)的芬芳聚酰胺，以及诸如中相沥青，溶解的中相沥青和Zenite的液晶材料等的材料中来纺制纤维，当然也并不仅限于这些。其中所有商标均系杜邦公司的注册商标。另外在纺制沥青基纤维时，本专利技术提供一连续的直的喷气纺纤维，这种纤维没有扭结。弯曲和其他在喷气纺中所存在的降低纤维机械性能的疵点。因此本专利技术能产生一具有明显地更高抗张强度的纤维。另外，本专利技术还可提供从喷气纺丝法所产生的连续纤维来制备横动的连续纤维束，经纱片，和单一方向的长丝粗纱织物。Ⅲ附图的简要说明附图说明图1是本专利技术装置的示意图。Ⅳ具体说明A．喷气纺和集合纤维用的装置参照附图，本专利技术提供一喷气纺丝和纤维集合装置10。装置10具有一典型的由代号20代表的喷气纺丝模子。一个蒸汽去除系统30，和一个张紧装置40或其他适当的在所纺制的纤维上保持张力的装置。喷气纺丝模子在技术上已为人们所熟知。其实如前所述，喷气纺丝模子有几种熟知的变形。本专利技术可适用于各种喷气纺丝模子。关于喷气纺丝模子功能的其他信息可参阅以下参考文献“熔融纺丝过程中的振动和稳定性”，工业和工程化学研究1993年32期，3100-3111页，Rio和Shambough著；“用以生产微纤维的熔融纺丝法的宏观观点”，工业和工程化学研究，1988年27期，2363-2372页，Shambough著；“实际空气喷咀矩形排列的三维温度领域”，工业和工程化学研究，1994年33期，730-735页，Mohammed和Shambough著；“超细热塑纤维”，Van A．Wente著，工业和工程化学，48卷第8期，1956年8月，1342-1346页；以及美国专利No．4，847，125，No．4，380，570，以及No．5，286，182．本专利技术的选用的蒸汽去除系统30，在可纺物质含有诸如不起反应的单体的挥发组分或被变成溶剂化物的沥青的溶剂组分时是特别有用的。被变化溶剂化物的沥青是由本专利技术的受让人所开发的，并在美国专利No．5，259，947，No．5，437，780，5，501，788和 No．5，538，621中公开，它们在这里被收编为参考。在推荐的实施例中，蒸汽去除系统30是位于模子20与张紧装置40之间。推荐的蒸汽去除系统利用一个或几个吹风机(图中未表示)或其他装置来产生一气体或空气的横流或运动。横流通风能有效地去除碳氢气体或其他从纤维束内部带走的组分，并有助于附着在丝束的长丝上，在集合之前从纤维列或丝束内部去除挥发组分可改进纤维的可加工性。最后，本专利技术的装置包括一张紧装置40，如图所示，装置40可以是像一单独筒管或有边筒管一样简单，它在连续的喷气纺纤维上施加张力。也可以在装置40的前面或后面采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于喷气纺制连续纤维的装置包括：一具有至少一根用来形成纤维的毛细管的喷气纺丝模子；用来在从毛细管离开的纤维上引导一衰减气体的装置；在所述纤维经过衰减后用来在纤维上保持张力的装置。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA罗杰尔斯，DF洛斯隆，RA罗斯，
申请(专利权)人：康诺科有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]