用於合成長絲的紡造和捲曲變形的方法和裝置的製作方法
2024-01-21 18:41:15
專利名稱：用於合成長絲的紡造和捲曲變形的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1前序部分所述的用於合成長絲的紡造和捲曲變形的方法，以及一種按權利要求9前序部分所述的用於合成長絲的紡造和捲曲變形的裝置。
背景技術：
在製造捲曲變形長絲時首先藉助於一紡絲裝置由熱塑性熔體擠出大量條狀單絲。在冷卻後合併成單絲束，接著藉助於捲曲變形裝置填塞成填塞絲。這時單絲束的各根單絲藉助於尤其是高溫流體變形成填塞絲內的圈結和弧線。為了實現單絲的這種形狀改變，捲曲變形裝置具有一填塞箱，在填塞箱內單絲束通過輸送介質填塞成填塞絲。因此在單絲出現在填塞箱內的填塞絲上時各根單絲形成希望的圈結和弧線。為了實現儘可能穩定的捲曲變形，長絲最好通過高溫介質引導並同時加熱，從而在各根單絲內可以發生塑性變形。為了捲曲變形的定型，引導填塞絲穿過一冷卻段，冷卻段最好由旋轉的冷卻筒周向上的冷卻槽形成，這裡冷卻段的長度由冷卻筒的直徑和在冷卻筒周向上的部分包繞角確定。在冷卻期間驅動冷卻筒旋轉，因此冷卻槽的周向速度等於填塞絲穿過冷卻段的冷卻運動速度。例如由DE19613177A1已知用於合成長絲的紡造和捲曲變形的這種方法和裝置。
由DE19613177A1得知，為了使填塞絲儘可能有效和均勻地冷卻，必須控制一定的冷卻持續時間。因此建議，這樣來提高逗留時間，即在一後面的第二冷卻筒上部分包繞地引導填塞絲。但是由此不能實現不間斷地均勻地冷卻填塞絲，因為從第一冷卻筒轉移到第二冷卻筒總會出現一個不確定的冷卻過程的中斷。
由US5,974,777已知一種用來冷卻填塞絲的方法和裝置，這裡填塞絲在冷卻筒周向上多圈纏繞地行進，由此雖然實現了在較高處理速度的情況下填塞絲較長的冷卻逗留時間，但是具有這樣的缺點，即合併在一起的填塞絲在冷卻筒的周向上相互影響，使得例如相鄰的填塞絲的單根單絲相互鉤掛，並在鬆開時導致不希望的單絲斷裂。此外填塞絲一定會在冷卻筒表面上移動，從而在填塞絲上造成額外的推力。此外在冷卻筒周向上的這種移動可能導致單根單絲鉤掛在冷卻筒表面上。
發明內容
本發明的目的是，這樣地改進這一類型的用於合成長絲的紡造和捲曲變形的方法和裝置，使得在填塞絲冷卻後與生產速度無關地確保實現長絲穩定和強烈的捲曲變形。
本發明的目的通過一種具有按權利要求1的特徵的方法和利用一種具有按權利要求9的特徵的裝置實現。
有利的改進方案由從屬權利要求的特徵和特徵組合確定。
本發明建立在這種認識的基礎之上，即對於填塞絲的冷卻決定性的特徵值是填塞絲在冷卻段或冷卻槽內的逗留時間，填塞絲冷卻的其它的特徵值已知包括填塞絲和冷卻介質之間的溫度差以及冷卻介質的體積流量。所述特徵值的影響與冷卻的持續時間相比是小的。因此在對由聚醯胺PA6製成的捲曲變形長絲進行的試驗中可以確定，逗留時間從0.25秒加倍到0.5秒時長絲的捲曲率得到約10％的改善。在將冷卻持續時間從0.5秒繼續加倍到1秒時還可以實現捲曲率的進一步的4％的改善，逗留時間和捲曲率之間這種漸近式的關係適用於所有的聚合物類型，因此冷卻段的長度和填塞絲的冷卻運動速度對於填塞絲冷卻的持續時間是決定性的參數。由此，本發明的方法的特徵是，冷卻段的長度和填塞絲的冷卻運動速度相互具有這樣的關係，使得填塞絲在冷卻槽內冷卻至少1秒鐘的持續時間。由此保證填塞絲基本上完全冷卻，從而在長絲內可以達到非常高程度的捲曲率。
在進一步充分利用捲曲變形長絲的冷卻持續時間和捲曲變形之間的這種漸近關係時，冷卻段長度和填塞絲的冷卻運動速度最好這樣選擇，使得填塞絲在冷卻筒周向上冷卻至少2秒的持續時間。
為了保持冷卻段長度和填塞絲冷卻運動速度之間的對於長絲冷卻是決定性的關係，這裡原則上存在兩種可能性。例如在規定冷卻運動速度的情況下改變冷卻段長度，或在規定冷卻段長度的情況下改變填塞絲的冷卻運動速度。冷卻段主要由設置成用來接納填塞絲的冷卻槽的結構特徵決定，並且常常受允許的結構空間的限制。但是為了即使在冷卻段比較短時仍然保持冷卻段長度和填塞絲冷卻運動速度的決定性關係，優選採用這樣的方法變型，在採用這種方法變型時填塞絲在冷卻前用導絲速度引導，在冷卻期間用冷卻運動速度引導，其中冷卻運動速度低於導絲速度。從而在單位時間內給冷卻段輸送更多的填塞絲材料。這裡導絲速度和冷卻運動速度之差越大，填塞絲冷卻的持續時間便越長。
通過本發明的方法的這樣一種有利的改進方案，即填塞絲在冷卻段開頭曲折地最好以多層相互重疊地鋪放在冷卻槽內，可均勻地填充冷卻槽，從而實現均勻地冷卻填塞絲。
填塞絲的冷卻最好通過穿透填塞絲的冷卻介質流進行。為此存在這樣的可能性，即冷卻介質流通過一負壓源產生。此外為了加強冷卻，可以通過一高壓源產生一附加的冷卻介質流，它例如作為冷卻空氣吹在填塞絲上。
本發明的方法的特徵是，顯著提高的長絲的捲曲率。用這種紗線製造的地毯具有出高的覆蓋能力，而沒有任何條狀疵點和雲斑(Wolkenbildung)。
本發明的方法適用於所有的聚合物類型，例如聚醯胺和聚丙烯。
為了能夠實施本發明的方法，按權利要求9的本發明的裝置證明是特別合適的。這裡按照本發明用來容納和引導填塞絲的冷卻槽的寬度的尺寸這樣確定，使得填塞絲可以曲折地以多層相互重疊地被引導。當然在高的處理速度時仍可以保證強烈地冷卻填塞絲，因為可以設置明顯高於填塞絲冷卻運動速度的導絲速度。
為了實現均勻地填充冷卻槽，在捲曲變形裝置出口和冷卻槽之間形成一距離，其中冷卻槽的寬度至少是填塞絲直徑的兩倍。
冷卻槽原則上可以在一帶狀基體上或者按照本發明一種有利的改進方案在一冷卻筒的周向上形成。這裡可以通過冷卻筒的驅動裝置用簡單的方式方法控制引導填塞絲的冷卻運動速度。
冷卻筒最好配設一負壓源，通過所述負壓源可產生穿透填塞絲和冷卻槽篩狀槽底的冷卻介質流。
為了對冷卻槽內的填塞絲進行額外的冷卻，可以給冷卻筒配設一附加的帶有一高壓源的鼓風裝置，通過所述高壓源可以產生朝冷卻槽和填塞絲定向的附加的冷卻介質流。
下面藉助按本發明的裝置的一個實施例詳細說明本發明的方法，並指出其它優點。
附圖表示圖1示意性示出按本發明的裝置的第一實施例，圖2示意性示出按圖1的實施例的局部視圖，圖3示意性示出用來表示填塞絲冷卻持續時間和長絲捲曲率之間的依賴關係的圖線，圖4示意性示出用來冷卻填塞絲的另一實施例。
具體實施例方式
圖1中示意性示出按本發明的用來實施按本發明的方法的裝置的第一實施例。該裝置具有一紡絲裝置1，它通過熔體輸入管3與一熔體發生器，例如一泵或一擠出機(未示出)連接。紡絲裝置1具有一紡絲頭2，它在下側上包含至少一個紡絲噴嘴4。紡絲噴嘴4具有大量噴嘴孔，輸送給紡絲頭2的聚合物熔體在壓力作用下通過噴嘴孔擠出形成大量單根單絲6。在紡絲裝置1下方設一冷卻甬道5，單絲6被引導穿過所述冷卻甬道，以冷卻以接近熔點噴出的單絲。為此冷卻甬道5例如連接在一橫向氣流鼓風裝置上，冷卻空氣通過所述鼓風裝置基本上橫向吹在單絲6上。
在冷卻甬道5的出口區內設置一導絲器和一上油裝置8。通過上油裝置8向單絲6施加上油劑，從而單絲6合併成一單絲束10。單絲束10通過一設置在冷卻甬道5下方的入口導絲單元9從紡絲噴嘴4中抽出，並輸送給一連接在後面的拉伸導絲單元12，單絲束10從拉伸導絲單元12到達捲曲變形裝置7中。在捲曲變形裝置7內事先拉伸過的單絲束10填塞成填塞絲13。
在捲曲變形裝置7的後面連接一具有一可運動的冷卻槽26的冷卻裝置11。冷卻槽26用來接納和冷卻填塞絲13。冷卻裝置11的結構和功能在後面詳細說明。為了鬆開填塞絲13，通過牽引導絲單元14將捲曲變形的長絲15抽出，並將其引導到卷繞裝置16。在卷繞裝置16內捲曲變形的長絲15卷繞成一捲筒17。
在圖1中所示實施例的各個成組設備的結構和布局是舉例性的。因此可以補充、更換或替代處理裝置和導絲元件。為了在單絲或捲曲變形單絲之間建立紗線緊密度，例如在捲曲變形前和/或後可以設置渦流變形裝置18。
在圖1中所示的本發明的裝置的實施例特別適合於用來製造地毯紗線。為此要求捲曲變形絲具有一對於最終處理足夠的捲曲率。因此捲曲變形裝置7和設置在捲曲變形裝置後面的冷卻裝置11可進行一個對於處理過程有重要意義的下面詳細說明的處理步驟。
圖2中示出按圖1的實施例的一個局部視圖。這裡圖2.1示意性示出捲曲變形裝置7和設置在後面的冷卻裝置11的一剖視圖。在圖2.2中示意性示出成組設備的側視圖。如果沒有具體指明某個附圖，則以下說明適用於這兩個附圖。
圖2中表示本發明的裝置按圖1的實施例的捲曲變形裝置7和連接在捲曲變形裝置7後面的冷卻裝置11。捲曲變形裝置7具有一噴嘴形的輸送通道20。這裡輸送通道20主要由兩個由一最窄的橫截面相互分開的區段組成。在第一區段內所述最窄橫截面前面不遠處，一注入器19的噴嘴孔通入輸送通道20內。注入器19與一這裡未示出的流體源連接。在最窄橫截面下方的第二區段內輸送通道20逐漸擴大並通入一直接相連的填塞箱22內。
在填塞箱22的入口區域內填塞箱壁做成透氣的，並設置在一卸荷腔21內。在卸荷腔21的下方填塞箱22通過一具有基本上不變的橫截面的出料管23延長，在出料管23的端部形成一填塞絲出口24。
冷卻裝置11設計成一可旋轉的冷卻筒25。冷卻筒25通過一驅動軸30由一驅動裝置31以一定的周向速度驅動。為了接納由捲曲變形裝置7產生的填塞絲13，冷卻筒25在周向上具有一環繞的冷卻槽26。冷卻槽26的槽底27做成透氣的，從而最好是從外向內形成的冷卻介質流穿透和冷卻在冷卻槽26內行進的填塞絲13。為此在冷卻筒25內部形成一壓力腔34，所述壓力腔通過一抽吸管28與一負壓源29連接。因此採用冷卻筒25外面的外界空氣作為冷卻介質來進行冷卻。
在冷卻筒25的周向上形成的冷卻槽26具有一寬度B。冷卻槽26的寬度B與填塞絲13的關係這樣選擇，使得寬度B最好大於填塞絲直徑D的兩倍，即B＞2D。
在填塞絲出口24和冷卻槽26之間形成一空出的距離A，以便可以將填塞絲13自由鋪放在冷卻槽26內。在捲曲變形期間距離A保持不變。在捲曲變形裝置7內通過注入器19向輸送通道20供給高溫輸送流體。由此在輸送通道20上端形成一抽吸作用，所述抽吸作用將單絲束10吸入捲曲變形裝置7。單絲束10通過輸送流體穿過輸送通道20進入填塞箱22。在填塞箱22內單絲束10填塞成填塞絲13。這時將單絲束10打開，單根單絲6相互疊置地鋪放成圈結和弧線。這裡填塞絲13的形成主要由輸送流體的特性和輸送流體的壓力決定。最好採用熱空氣作為輸送流體。為了降低輸送流體的壓力，在填塞箱22的上部區域內設計成透氣的氣隙或薄片形，從而輸送流體可進入一卸荷腔21並可從那裡向外排出。填塞絲13以一確定地設定的導絲速度VF穿過填塞箱22被引導至填塞絲出口24，現在填塞絲10以導絲速度VF進入冷卻槽26。冷卻槽26以由冷卻筒25的周向速度確定的冷卻運動速度VK運動。冷卻運動速度VK設置得明顯低於導絲速度VF。根據導絲速度和冷卻運動速度之間的關係，填塞絲13多層地並由於自由導引曲折地鋪放在冷卻槽26內。這裡冷卻槽26的寬度B和導絲速度與冷卻運動速度之間的速度關係這樣地相互匹配，以實現用填塞絲13均勻地填充冷卻槽26。填塞絲13穿過冷卻筒25周向上的冷卻段。冷卻段由填塞絲13在冷卻筒25上的包繞程度確定。在圖2中所示的實施例中填塞絲13以一180°的包繞角包繞冷卻筒25。在冷卻段內通過從外向內形成的冷卻介質流實現對填塞絲13的冷卻。在填塞絲13冷卻後，填塞絲13在冷卻段端部放鬆成捲曲變形的長絲15。
冷卻段的長度由冷卻筒25的直徑和填塞絲13在冷卻筒25的周向上的包繞角確定，通常冷卻筒25具有0.3至0.6m的直徑。在一個實施例中採用直徑為400mm的冷卻筒。因此在包繞角為180°時冷卻段的長度約為0.6m。導絲速度VF為90m/min。冷卻運動速度VK設定為20m/min。由此得到約1.8秒的用來冷卻填塞絲的持續時間。從而確保，填塞絲在穿過冷卻段後得到強烈的冷卻，因此長絲15具有穩定和高度的捲曲率。
圖3中以一圖線表示填塞絲冷卻持續時間和所製造的捲曲變形的長絲的捲曲率之間的相互關係。由所示曲線變化可見，在1秒以下的冷卻時間區域內冷卻持續時間和捲曲率之間存在很強的依賴關係。隨冷卻持續時間的加長曲線變得平緩，從而漸近地接近捲曲率的極限值。冷卻持續時間和捲曲變形長絲的捲曲率之間的這種關係原則上對於所有的聚合物類型都成立。因此通過按本發明的方法在最短冷卻持續時間為1秒，尤其是2秒時確保，在製造的長絲中可實現很高程度的捲曲率。
此外用附加的冷空氣對填塞絲冷卻的試驗表明。只有在逗留時間大於約0.5秒時冷卻空氣冷卻才形成正面效果。因此通過本發明的方法與填塞絲冷卻的方式無關地可實現最大的捲曲穩定性和捲曲率。
這裡重要的是均勻地填充冷卻筒25周向上的冷卻槽26。這樣來調整填塞絲的曲折多層鋪放，使得在冷卻槽26內不會形成明顯的空缺。這具有均勻的流動阻力，從而使得可均勻地冷卻填塞絲。填塞絲的鋪放可以通過附加的導絲元件控制。但是也可以簡單地通過調節填塞絲出口和冷卻槽之間的距離A(圖2.1)以及通過選擇冷卻槽寬度B實現填塞絲在冷卻槽內無定向的鋪放。冷卻前用來引導填塞絲的導絲速度VF和冷卻期間用來引導填塞絲的冷卻運動速度VK之間的比例在VK/VF＝0.1-0.4的範圍內。由此可以實現3000m/min以上的高的生產速度(捲曲變形速度)和長的逗留時間。
圖4中示意性示出圖1中的實施例的冷卻裝置的變型。這裡在冷卻槽26區域內離冷卻筒25一定距離處設置一鼓風裝置32，所述鼓風裝置與一高壓源33連接。鼓風裝置32具有至少覆蓋冷卻段的部分的長形。這裡通過多個吹風口通過高壓源33產生一冷卻介質流，並且所述冷卻介質流朝冷卻槽26內的填塞絲13定向。
捲曲變形裝置7以及冷卻裝置11的結構與前述實施例相同，因此可以參照上述說明。
附圖標記表1紡絲裝置 2紡絲頭3熔體輸入管 4紡絲噴嘴5冷卻甬道 6單絲7捲曲變形裝置 8上油裝置9入口導絲單元 10單絲束11冷卻裝置 12拉伸導絲單元13填塞絲14牽引導絲單元15長絲 16卷繞裝置17捲筒 18渦流變形裝置19注入器20輸送通道21卸荷腔22填塞箱23出料管24填塞絲出口25冷卻筒26冷卻槽27槽底 28抽吸管道29負壓源30驅動軸31驅動裝置 32鼓風裝置33高壓源34壓力腔
權利要求
1.一種用於合成長絲的紡造和捲曲變形的方法，在所述方法中由聚合物熔體紡造至少一個單絲束並將其填塞成填塞絲，在一冷卻段內在一運動的冷卻槽中以一冷卻運動速度引導填塞絲，以冷卻所述填塞絲，在冷卻後將填塞絲鬆開成捲曲變形的長絲，並將所述長絲卷繞成捲筒，其特徵為冷卻段長度和填塞線的冷卻運動速度相互成一定比例，以使填塞絲在至少1秒的持續時間在冷卻槽內冷卻。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵為所述填塞絲在至少2秒的持續時間內在冷卻槽內冷卻。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特徵為在冷卻前以一導絲速度引導填塞絲，在冷卻期間以所述冷卻運動速度引導填塞絲，其中所述冷卻運動速度低於所述導絲速度。
4.按權利要求3所述的方法，其特徵為所述填塞絲的導絲速度至少為填塞絲的冷卻運動速度的兩倍。
5.按權利要求1至4之任一項所述的方法，其特徵為在冷卻段開頭填塞絲最好曲折地以多層相互重疊地鋪放在冷卻槽內。
6.按權利要求5所述的方法，其特徵為所述填塞絲在一受驅動旋轉的冷卻筒的周向上的冷卻槽內行進，其中冷卻槽的槽底形成一透氣的冷卻表面。
7.按上述權利要求之任一項所述的方法，其特徵為所述填塞絲在冷卻段內通過一冷卻介質流冷卻。
8.按權利要求8所述的方法，其特徵為所述冷卻介質流通過一負壓源和/或高壓源產生。
9.一種用於合成長絲的紡造和捲曲變形的裝置，具有一用來紡造單絲束(10)的紡絲裝置(1)、一用來填塞填塞絲(13)的捲曲變形裝置(7)、一用來在冷卻期間接納和引導填塞絲(13)的可運動的冷卻槽(26)和一用來卷繞捲曲變形的長絲(15)的卷繞裝置(17)，其特徵為所述冷卻槽(26)的寬度(B)的尺寸確定成使得填塞絲(13)可以曲折地以多層相互重疊地被引導。
10.按權利要求9所述的裝置，其特徵為在所述捲曲變形裝置(7)的出口(24)和冷卻槽(26)之間設置一距離(A)，其中冷卻槽(26)的寬度(B)至少為填塞絲(13)的直徑(D)的兩倍。
11.按權利要求10或11所述的裝置，其特徵為所述冷卻槽(26)在冷卻筒(25)的周向上形成，所述冷卻筒(25)配設一可控制的驅動裝置(31)，以調整用來引導填塞絲(13)的冷卻運動速度。
12.按權利要求12所述的裝置，其特徵為所述冷卻筒(25)配設一負壓源(29)，通過所述負壓源可形成穿透填塞絲(13)和冷卻槽(26)的篩狀槽底(27)的冷卻介質流。
13.按權利要求12或13所述的裝置，其特徵為所述冷卻筒(25)配設一帶有高壓源(33)的鼓風裝置(32)，通過該鼓風裝置可產生朝冷卻槽(26)和填塞絲(13)定向的冷卻介質流。
全文摘要
本發明涉及一種用於合成長絲的紡造和捲曲變形的方法和裝置。這裡由聚合物熔體紡造單絲束並將其填塞成填塞絲。填塞絲在一冷卻段內在一可運動的冷卻槽內以一冷卻運動速度行進和冷卻，並在冷卻後鬆開成捲曲變形長絲，將所述長絲卷繞成一捲筒。為了使填塞絲充分地冷卻，從而得到穩定和儘可能高的捲曲的長絲，在本發明的方法中這樣選擇冷卻段長度和填塞絲的冷卻運動速度，使填塞絲在至少1秒的持續時間內在冷卻槽內冷卻。為此本發明的裝置具有一冷卻槽，其寬度這樣選擇，使得填塞絲可曲折地以多層相互重疊地被引導。
文檔編號D02J13/00GK1732297SQ03825822
公開日2006年2月8日 申請日期2003年3月7日 優先權日2003年1月15日
發明者M·施廷德爾, D·許布納 申請人:蘇拉有限及兩合公司