热定型中的冷却系统
定形不仅发生在加热区也发生在冷却区,退捻前冷却不足会影响纱线加工效果。
为了保证纱线在加捻状态下进行热定形,从加热器出口到假捻器之间的冷却区长度必须与纱线速度匹配。严格地说,定形发生在冷却阶段而不是加热阶段,光有足够的加热是不够的,只有在纱线退捻之前,温度冷却到100℃以下才能定形。在加工速度较低的机器上,可以以自然冷却的方式使纱线温度降至Tg以下,但是在高速变形机器上必须采用其他冷却方式。一种方式是采用冷却板,利用其较大的表面积来吸收纱线的热量,然后再将热量辐射到周围介质中。也司采角冷却空气或冷却气体。主要目的是为了尽快降低纱线温度,并且不会使纱线的加工路径发生不必要的延长。
在其他条件相同而冷却条件不同时,采用冷却条或延长冷却区长度的实验表明,捻度由于额外的摩擦作用而下降。但是,卷曲效果呈相反趋势,即,尽管加热区的捻度较低,卷曲值可能提高或保持不变。
冷却板位于第一加热器的出口和假捻装置的入口之间,具有两个主要功能:
(1)在第一加热器和摩擦假捻器之间,在高捻的状态下使纱线冷却。对于涤纶,纱线进入假捻装置之前的理想温度在86—90℃之间。
(2)在第一加热器和摩擦假捻器之间,使高捻纱线保持稳定。因为,没有冷却板,纱线在高捻状态下会很不稳定并形成气圈,纱线容易断头。
冷却板经常被忽略,但它在保证纱线具有均匀质量方面有很重要的作用。如果冷却板不在一条直线上,会对纱线造成以下几方面的影响:
(1)由于接触太少,纱线不稳定,张力波动,会造成染色不均匀以及纱线断头。
(2)由于接触过多,冷却板会限制捻度的传递,使纱线膨松性不够。
冷却板通常由氮化钢制作并呈弧形。冷却板的长度与变形速度成正比。这意味着变形速度越高,冷却区长度越长。这是为了保证纱线在到达假捻器之前达到最佳温
Foster等人[38]研制了一种短程水冷却装置,这种装置使纱线与水直接接触。他们确定和优化了主要影响因素,预测的性能与瞬时热交换理论一致。实验表明:使用短程水冷却装置,能在1000m/min的速度下(最大可达1700m/mim或更高)顺利制得167dtex纱线。