高速紗線整理劑塗敷的製作方法

2023-05-21 01:41:26 1

專利名稱：高速紗線整理劑塗敷的製作方法
相關申請的交叉引用本申請要求申請日為2000年9月19日，題為「覆蓋整理劑的塗敷、方法、裝置和產品」的臨時申請流水號60/233681的優先權。
本發明背景1.本發明領域本發明涉及用於向以大約3000米/分鐘(m/min)的速度或高於該速度的速度高速運動的紗線塗敷整理劑的方法和裝置，並且涉及由此生產的產品。
2.相關技術的說明液體整理劑通常是水、油、聚合物、和表面活性劑的複雜的混合物，將該混合物塗在紗線上，以便獲得包括潤滑度和降低靜電在內的所需要的可加工特徵，改善最終的使用特徵。對某些用途來說，如輪胎帘子線，要塗敷一種以上整理劑。塗敷第一種整理劑，是為了便於在紗線生產期間的牽伸操作。塗敷第二種整理劑或覆蓋整理劑，是為了有利於在輪胎生產期間將紗線粘接在橡膠上。
整理劑塗敷裝置的作用是以均勻的速度向運動中的紗線塗敷整理劑，以便紗線的長絲被整理劑均勻地覆蓋。通常紗線整理劑是通過讓運動中的紗線絲條向前運動，在裝有所需整理劑的液體容器中接觸轉動的「單面給液輥」表面進行塗敷的，或者通過塗敷頭或噴霧裝置塗敷。
在本文中，「主動整理劑塗敷」表示使用諸如壓力或噴射力的力將整理劑塗在紗線上的方法。可以通過壓力噴射的衝擊或在壓力下完全浸沒塗敷所述整理劑。主動整理劑塗敷與現有技術方法不同，現有技術的方法在本文中被稱為被動塗敷，其中，以大約環境的壓力將整理劑提供在輥或塗敷頭上，在紗線從整理劑膜中通過時使紗線獲得某些整理劑。在本文中，壓力表示在整理劑-紗線界面上的、沿通過塗敷裝置的紗線通道的最高壓力。
例如，現有的整理劑塗敷裝置披露於以下文獻中授予Kline等的美國專利US2294870；授予Walker的US3244142；授予Pierce的US3754530；授予Marshall等的US3988086；授予Louch等的US4325322；授予Binnersley的US4329750和U84397184；授予Strohmaier的US4526808；授予Mullins等的US4544579和US4565154；授予Rowan等的US4851172；授予Shah的US4891960；授予McCall的US4984440；授予Hodan的US5181400；授予Holzer，Jr等的US5679158和US6067928；授予Sadler等的美國法定發明登記號H153；和授予Henssler的DD122108。不過，當紗線運動速度提高到大約3000米/分鐘或者更低時，使用所述裝置會出現困難。在上述裝置中，沒有一種試圖分離或阻止隨紗線一起運動的空氣邊界層。
運動的絲條會夾帶絲條所經過的流體、空氣或液體的邊界層。流體邊界層以在它表面運動的絲條的運動速度運動。H.Schlichting邊界層理論，MgGraw Hill，紐約，1960對邊界層的機制進行過最著名的分析，並且B.C.Sakiadis A.I.Ch.E.Journal，7(1，23，26-28，221-225，467-472(1961)對運動的連續表面作過分析。在空氣中高速運動的絲條在與液體接觸時，會在接觸點產生劇烈的紊流，在該接觸點處，與絲條一起運動的空氣邊界層會衝擊所述液體。在通過常規單面給液輥和塗敷裝置向高速運動的紗線塗敷液體整理劑時，空氣邊界層限制了塗在紗線上的整理劑的濃度，導致整理劑的獲得量有很大變化，並且會導致在周圍環境中噴灑過多的整理劑。
例如，以下現有技術中業已嘗試過解決上述問題，授予WilliamsJr.的US4253416，4255472，4255473；和授予D』Andolfo等的4675142和4855099。
EP0195156A2披露了紡絲，並且通過噴灑噴頭將整理劑塗在以大約4000米/分鐘運動的紗線上。
Williams Jr.所披露的技術試圖改善所述空氣邊界層對整理劑塗敷的影響，而實際上又不中斷所述空氣邊界層。所述技術定性披露了通過專利裝置更均勻地塗敷整理劑，但是沒有提供有關紗線上的整理劑濃度或整理劑均勻度方面的定量信息。
授予D』Andolfo等的美國專利4675142和4855099通過對置的噴頭將整理劑塗在紗線上。在D』Andolfo等的技術中沒有嘗試在塗敷整理劑之前影響空氣邊界層。相反，來自紗線的噴灑過量的整理劑被收集在大的固定外殼中。在USP4675142中報導了塗在紗線上的整理劑的濃度高達1.36％的百分比，不過整理劑濃度相對平均值有15-35％的變化。
在不同領域，授予Gueggi等的US5624715；授予Kustermann的US6146690；和授予Hess的US6248407B1披露了將塗覆劑塗在運動的平面上的方法，包括中斷隨所述表面一起運動的空氣邊界層。
需要能夠將整理劑均勻地、並且以足夠高的濃度主動塗敷到以超過3000米/分鐘的速度運動的一根或多根紗線上。對所述裝置的其他要求是控制所述整理劑，並且防止噴灑和汙染周圍環境。對所述裝置的另一個要求是小型、便攜，並且易於安裝在纖維生產線上的多個位點上。
在生產用於諸如輪胎和軟管的在橡膠中應用的紗線時，必須塗敷一種覆蓋整理劑，以便將紗線粘接在橡膠上。在紗線拉絲之後，在即將卷繞之前，塗敷覆蓋整理劑似乎是一種常規做法。例如，參見US5562988。這種做法會導致潮溼紗線的卷繞，此時，整理劑可能聚集在一起，並且隨後導致橡膠粘接的變化。需要一種整理劑塗敷裝置，該裝置可以安裝在紗線拉絲板上加熱的輥之間，以便能夠在卷繞之前使覆蓋整理劑乾燥。
本發明概述本發明提供了將整理劑主動塗敷在以超過大約3000米/分鐘的速度運動的一根或多根紗線上的方法和裝置，以便獲得0.2wt.％或更高的整理劑塗敷量，並且整理劑濃度的變化係數為10％或更低。所述裝置是緊湊的、便攜的，並且便於安裝在纖維生產線上的多個位點上。本發明的裝置裝有所述整理劑，因此能避免汙染周圍環境。
可以將所述裝置用於向位於加熱的導絲輪之間的運動的紗線提供覆蓋整理劑。所提供的熱量可用於乾燥紗線，並用於促進整理劑中的固化反應和紗線與整理劑化合物之間的反應。在本文中，「固化」表示可以通過加熱加速的任何反應。非限定性例子包括交聯反應和聚合反應。所述固化反應可用於改善紗線的特性。所述改善了的特性的非限定性例子包括與橡膠的粘接，抗疲勞性和附著力。
在一種實施方案中，本發明是一種用於將液體整理劑塗在以超過3000米/分鐘的速度運動的一根或多根運動的紗線上的方法，該方法包括以下步驟a)讓所述紗線進入整理劑塗敷裝置，同時基本上阻止隨所述紗線一起運動的空氣邊界層進入所述整理劑塗敷裝置；b)在加壓條件下讓所述紗線與液體整理劑接觸；c)將多餘的整理劑基本上與所述紗線分離；和d)使所述紗線離開所述塗敷裝置。
在另一種實施方案中，本發明是一種用於將液體整理劑塗在以超過3000米/分鐘的速度運動的一根或多根運動的紗線上的方法，該方法包括以下步驟a)讓一根或多根運動的紗線進入整理劑塗敷裝置；b)基本上阻止並分離與每一根紗線一起運動的空氣邊界層，並將它排出到所述整理劑塗敷裝置外面；c)在加壓條件下讓所述紗線與液體整理劑接觸；d)將多餘的整理劑基本上與所述紗線分離；和d)使所述紗線離開所述塗敷裝置。
本發明還包括一種紗線生產方法，包括以下步驟在位於拉絲板上加熱的輥之間的位置上，將液體整理劑塗敷到以超過大約3000米/分鐘的速度運動的一根或多根紗線上；在所述輥之間乾燥所述整理劑；和在卷繞器上收集乾燥的拉伸紗線。
本發明還包括用於上述方法的裝置，在被稱為「浸泡塗敷裝置」的一種實施方案中，本發明是一種用於將液體整理劑塗敷到一根或多根高速運動的紗線上的裝置，包括一個基本上為盒子狀的裝置，該裝置具有紗線入口，所述入口收縮至能顯著阻止由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層進入。在該裝置內部沿紗線通道將其劃分成兩個或兩個以上腔室，這些腔室通過收縮的通道連接。在所述至少一個腔室中，所述紗線在加壓條件下接觸整理劑液體。多餘的整理劑液體被留在一個或多個後續腔室中，並且從所述腔室中流出。
在被稱為「槽式塗敷裝置」的另一種實施方案中，本發明是一種將液體整理劑塗敷到一種或多種高速運動的紗線上，使用一種基本上為箱子狀的裝置，該裝置具有紗線入口，和位於所述紗線入口後面的通道，用於將所述空氣邊界層導向並排放到該裝置的側面。在該裝置內，有一個或多個整理劑液體的高壓射流衝擊在一個通道中運動的紗線。多餘的整理劑液體被截留在一個或多個下遊的內部腔室中，並且從這些腔室中流出。
本發明還包括用這種方法生產的整理過的紗線產品。提供了一種具有覆蓋整理劑的具有改善了的整理劑均勻度的紗線，所述覆蓋整理劑是在第一次卷繞作業之前主動塗敷的，並且在拉絲機上乾燥。本發明的紗線產品可用於紡織和休閒纖維用途，並且用於工業纖維用途，如輪胎。
附圖的簡要說明在附圖中

圖1表示被稱為「浸泡塗敷裝置」的本發明的第一種整理劑塗敷裝置的剖視圖；圖2表示被稱為「槽式塗敷裝置」的本發明的第二種整理劑塗敷裝置的剖視圖；圖3表示現有技術的拉絲板，具有位於拉絲輥之後和卷繞裝置之前的現有技術的整理劑塗敷裝置；圖4表示具有位於最後一對拉絲輥之前的本發明的覆蓋整理劑塗敷裝置的拉絲板；和圖5表示與圖4相同的拉絲板，具有本發明的覆蓋整理劑塗敷裝置和安裝在一個通風盒中的相鄰的拉絲輥。
本發明的詳細說明在將要結合對紗線的處理對本發明進行說明時，應當理解的是本發明可用於處理單根長絲或長絲束，任何類型的紗線，繩或線。類似地，在本發明將以整理劑形式進行說明時，應當理解的是，本發明可用於用多種處理劑處理紗線，例如，各種類型的塗覆劑，染料和化學處理劑。
本發明提供了將整理劑和/或覆蓋整理劑主動塗敷在以超過大約3000米/分鐘的速度運動的一根或多根紗線上的方法和裝置，以便使所述紗線上獲得0.2wt.％或更高的整理劑塗敷量，並且整理劑濃度的變化係數為10％或更低。在本說明書中，整理劑濃度是以整理劑重量除以整理劑重量與紗線重量之和形式表達的。所述方法和裝置還適合在一根或多根紗線上獲得0.2wt.％或更高的整理劑塗敷量，整理劑濃度的變化係數為10％或更低，紗線運動速度超過大約5000米/分鐘，和超過大約8000米/分鐘。
在第一種實施方案中，本發明是一種用於將液體整理劑塗敷在一根或多根以超過3000米/分鐘的速度運動的紗線上的方法，該方法包括以下步驟讓所述紗線進入整理劑塗敷裝置，同時基本上阻止隨所述紗線一起運動的空氣邊界層進入所述整理劑塗敷裝置；在加壓條件下讓所述紗線與液體整理劑接觸；基本上使多餘的整理劑與所述紗線分離；和使所述紗線離開所述塗敷裝置。
對於本發明的每一種實施方案來說，整理劑/紗線界面上的壓力是使用被稱為CFDesign的軟體進行有限元分析獲得的，該軟體是從Blueridge Numerics Inc.Charlottesville，VA獲得的。對於本發明來說，所述分析是以一種液體的一種流動相為基礎的，所述液體的粘度和密度僅取決於溫度。
在實施所述第一種實施方案時，用大體上為箱子狀的裝置將液體整理劑塗敷在一根或多根高速運動的紗線上，所述裝置具有紗線入口，該入口收縮至能基本上阻止由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層進入。在該裝置的內部沿紗線通道劃分成兩個或兩個以上腔室，通過收縮的通道連接。所述腔室中的至少一個能有效提供液體整理劑。所述紗線在加壓條件下與所述整理劑液體接觸。多餘的整理劑液體被截留在一個或多個隨後的腔室中，並且從這些腔室中流出。
更具體地講，在這種實施方案中，本發明是一種用於將液體整理劑塗敷在以超過3000米/分鐘的速度運動的紗線上的方法，該方法如下·讓一根或多根運動的紗線通過收縮的紗線入口進入塗敷裝置的第一個腔室，所述入口基本上能阻止由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層。
·讓紗線從所述第一個腔室經收縮的紗線通道進入第二個和後續的腔室，所述腔室是通過收縮的紗線通道連接的。
·將液體整理劑從外部源有效輸送到每一根紗線所通過的至少一個腔室。
·在加壓條件下讓每一根紗線接觸所述液體整理劑。
·在所述至少一個腔室中使多餘的整理劑液體基本上與每一根紗線分離。
·讓多餘的液體整理劑流入一個外部容器中。
·讓所述紗線通過出口離開塗敷裝置的最後一個腔室。
在本說明書中，壓力表示沿通過所述裝置的紗線通道的整理劑-紗線界面上的最大壓力。所述最大壓力期望局限在收縮的紗線通道附近(參見下文)。
所述液體整理劑優選以至少大約10psi(68.9kPa)的壓力接觸所述紗線。所述液體整理劑更優選以至少大約20psi(138kPa)的壓力接觸所述紗線。所述液體整理劑最優選以至少大約40psi(276kPa)的壓力接觸所述紗線。
所述液體整理劑優選是使用泵連續輸送的。提高向塗敷裝置輸送整理劑的速度，會導致在特定紗線運動速度下，塗在紗線上的整理劑的增加。通過對所述裝置進行校正，可以容易發現將特定數量的整理劑塗敷在以特定速度運動的紗線上所需要的整理劑輸送速度，以及對於特定塗敷裝置尺寸所需要的整理劑輸送速度。
塗敷在通過所述塗敷裝置運動的紗線上的整理劑用量優選為大約0.2-大約5wt.％，變化係數(COV)低於大約10％。更優選整理劑的塗敷量為大約0.4-大約4wt.％，COV低於大約10％。更優選整理劑的塗敷量為大約0.5-大約2wt.％，COV低於大約10％。
本發明包括可以實施上述方法的裝置。在圖1中示出了它的一部分的、被稱為「浸泡塗敷裝置」的實施方案中，本發明是一種用於將整理劑液體塗敷到一根或多根高速運動的紗線上的塗敷裝置。該塗敷裝置具有一個頂部50，和一個匹配的底部60，所述底部的外表面與所述頂部密封在一起。這種密封可以通過將所述頂部和底部進行機械加工成緊公差而實現。不過，優選將諸如密封墊或密封圈的裝置放置在所述頂部和底部之間，以避免在其匹配的表面上發生外部洩露。
在所述底部的正表面具有用於每一根紗線的紗線入口5，並且在其後面具有用於每一根紗線的出口7。所述紗線入口收縮成能基本上阻止由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層。
所述底部具有一個或多個內壁，將所述底部劃分成兩個或兩個以上連續的腔室40，所述底部的每一個內壁具有收縮的紗線通道6，分別用於每一根紗線，這些通道連接前後腔室。所述收縮的紗線通道還起著紗線導向的作用，並且可以是由不同於周圍地板材料的諸如陶瓷的材料製成的插入部件。所述通道在它們與所述底部的上表面相交處是開口的，以便於紗線的穿入。在操縱所述整理劑塗敷裝置時，所述通道的頂部由所速頂部的下表面密封。
所述底部上的至少一個腔室通過整理劑液體輸送導管11與整理劑液體的外部源連通，以便能夠從紗線通道下面輸送液體。所述底部上的至少一個腔室與一個外部出口20連通。
所述頂部具有一個或多個內壁，將所述頂部劃分成數量和位置與所述底部上的匹配腔室相當的連續的腔室70。所述頂部上的至少一個腔室與整理劑液體的外部源10連通。
通過協調緊湊性的需要和操作的靈活性，選擇所述頂部和底部中腔室的尺寸。所述腔室在紗線運動方向上的長度越大，就能進行較高水平的整理劑塗敷，或以更高的紗線運動速度塗敷，但是緊湊性較差。所述腔室在紗線運動方向上的長度優選在大約1-大約10釐米，更優選在大約1.25-7釐米。所述腔室的寬度優選在大約0.2-2釐米。所述腔室的深度優選為大約1-大約7釐米。
優選將整理劑液體輸送給兩個或兩個以上連續的腔室，並且在兩個或兩個以上連續的腔室中使多餘的整理劑液體與所述紗線分離。
還有用於將所述頂部的下表面和所述底部的上表面以匹配的和密封的狀態保持在一起的裝置(未示出)。
優選通過鉸接裝置將所述頂部和所述底部的一個側面連接在一起。優選通過快速開啟的夾緊裝置將所述頂部和所述底部的另一個側面連接在一起。所述整理劑塗敷裝置能夠快速便捷地打開，以便紗線能沿著所述底部穿入，並且快速和便捷地關閉並投入使用。
業已生產出了具有這種設計的兩紗線端塗敷裝置。
本發明的工作原理不受任何特定理論的約束，人們相信紗線入口5的收縮和腔室之間的收縮的紗線通道6是該裝置的必要特徵。所述紗線入口的收縮基本上能阻止所述紗線周圍的空氣邊界層進入該裝置。由此減少了空氣對紗線和整理劑在所述腔室中接觸的幹擾。在腔室中與液體整理劑接觸的高速運動的紗線夾帶了一種液體邊界層。收縮的紗線通道表面對高速液體邊界層的阻擋將動能轉化成壓頭。有限元模擬表明，腔室之間的紗線通道的收縮能夠在紗線通道入口處和紗線通道內在液體整理劑和紗線之間產生高的局部接觸壓力。預計，由此產生的接觸壓力遠遠高於該裝置入口10，11處的液體整理劑壓力，並且作為對所述壓力的補充。
進入並通過所述裝置的紗線通道的橫截面5，6，7可以是圓形的，橢圓形的，矩形的或某種更複雜的形狀。所述紗線入口5優選在紗線運動方向上具有穩定的尺寸。所述裝置內的紗線通道6可以是直的，錐形的或變化的。紗線入口5和紗線通道6是這樣收縮的，使得其大小不超過有效紗線直徑的大約10倍。更優選，所述紗線入口5和紗線通道6是這樣收縮的，使得其大小不超過有效紗線直徑的大約6倍。有效紗線直徑是通過以下關係式獲得的ED=1.334d9105]]>其中ED是有效紗線直徑，cmd是紗線細度ρ是組成紗線長絲的聚合物的密度(對於聚對苯二甲酸乙二醇酯來說，為1.39克/立方釐米)同樣優選的是，所述紗線入口5的尺寸收縮成能阻止由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層的至少大約75％的橫截面積。對於本發明來說，空氣邊界層的橫截面積是通過B.C.Sakiadis A.I.Ch.E.Journal，7(3)，467-472(1961)的公式(26)-(31)計算的。用這種方法計算的空氣邊界層的厚度，被認為是實際空氣邊界層尺寸的最低限度(最保守的估計)。
空氣邊界層的尺寸取決於紗線細度，紗線速度和紗線距離所通過最後的固體表面的沿紗線的距離。表1表示通過上述Sakiadis關係式計算出的細度為50-3000旦、紗線速度為3000-10000米/分鐘，距離最後的固體表面的距離為0.2和0.81米的聚對苯二甲酸乙二醇酯空氣邊界層厚度。在表1中還示出了由橫截面積為0.0335平方釐米的塗敷裝置紗線入口阻止的空氣邊界層橫截面積百分比，並且該塗敷裝置紗線入口沒有超過所述邊界層厚度的尺寸。
表1δ1紗線細度紗線速度沿紗線邊界層厚度阻擋的(旦) 米/分 的距離cm 邊界層％(M)5030000.20.233815030000.183 0.446955054000.20.218785054000.813 0.417945010000 0.20.203755010000 0.813 0.38893100 30000.20.28986100 30000.183 0.51796100 54000.20.25184100 54000.813 0.48396100 10000 0.20.23481100 10000 0.813 0.45095300 30000.20.33891300 30000.813 0.65298300 54000.20.31390300 54000.813 0.60897300 10000 0.20.29188300 10000 0.813 0.587971000 30000.20.426951000 30000.813 0.837991000 54000.20.386941000 54000.813 0.781981000 10000 0.20.366931000 10000 0.813 0.726983000 30000.20.522973000 30000.813 1.045993000 54000.20.484963000 54000.813 0.974993000 10000 0.20.477953000 10000 0.813 0.90499
從表1中可以看出，對於紗線細度、速度和距離的所有上述組合來說，當塗敷裝置紗線入口的橫截面積為0.0335平方釐米時，隨紗線一起運動的空氣邊界層橫截面積的至少75％被阻擋。每一個紗線入口的橫截面積和每一個紗線通道的橫截面積優選不超過大約0.0335平方釐米。
在另一種實施方案中，本發明是一種用於將液體整理劑塗在一根或多根高速運動的紗線上的方法，該方法包括以下步驟讓一根或多根高速運動的紗線進入整理劑塗敷裝置；基本上阻止並且分離隨每一根紗線一起運動的空氣邊界層，並且將其排放到所述整理劑塗敷裝置外部。
在加壓條件下讓所述紗線與液體整理劑接觸；使多餘的整理劑基本上與所述紗線分離；和讓所述紗線離開所述塗敷裝置。
在本實施方案的一種實施形式中，本發明是一種用於使用基本上為箱子狀的裝置將整理劑液體塗敷到一根或多根高速運動的紗線上的方法，所述箱子狀裝置具有紗線入口和位於紗線入口後面的導管，以便將空氣邊界層轉向並排放到該裝置的側面。在該裝置中，由一個或多個高壓整理劑液體射流噴射在通道中運動的紗線上。由一個或多個內部下遊腔室截留並排除多餘的整理劑液體。
更具體地講，在本實施形式中，本發明是一種用於將液體整理劑塗敷在高速運動的紗線上的方法，該方法如下·讓一根或多根運動的紗線進入塗敷裝置，·讓每一根紗線通過所述塗敷裝置內的一個收縮的通道，該通道基本上能阻止由所述紗線所夾帶的空氣邊界層。
·將由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層排放到所述塗敷裝置外部。
·將來自一個外部源的加壓輸送的一個或多個整理劑液體射流噴射在所述塗敷裝置內部的每一根紗線上。
·讓每一根紗線進入一個或多個連續的腔室中，其中，讓多餘的液體整理劑基本上與所述紗線分離。
·將多餘的液體整理劑液體從所述腔室中排放到外部容器中。
·讓所述紗線離開所述塗敷裝置的最後一個腔室。
所述液體整理劑優選以至少大約10psi(68.9kPa)的壓力接觸所述紗線。所述液體整理劑更優選以至少大約20psi(138kPa)的壓力接觸所述紗線。所述液體整理劑最優選以至少大約40psi(276kPa)的壓力接觸所述紗線。
塗敷在通過所述塗敷裝置運動的紗線上的整理劑塗敷量優選為大約0.2-大約5wt.％，變化係數(COV)低於大約10％。更優選整理劑的塗敷量為大約0.4-大約4wt.％，COV低於大約10％。更優選整理劑的塗敷量為大約0.5-大約2wt.％，COV低於大約10％。
所述空氣邊界層向該裝置外部的排放可選擇地藉助於施加來自由諸如真空泵或抽氣機的裝置所產生的外部真空的吸力實現。
本發明包括可以實施上述方法的裝置。在圖2中示出了它的一部分的、被稱為「槽式塗敷裝置」的實施方案，本發明是一種用於將整理劑液體塗敷到一根或多根高速運動的紗線上的塗敷裝置。該塗敷裝置具有一個頂部50，和一個匹配的底部60，所述底部與所述頂部密封在一起。這種密封可以通過將所述頂部和底部進行機械加工成緊公差而實現。不過，優選將諸如密封墊或密封圈的單獨的密封裝置放置在所述頂部和底部之間，以避免在其匹配的表面上發生外部洩露。
在所述頂部的下表面上具有槽狀的通道，每一個通道用於一根紗線，所述通道從所述頂部的正面延伸到距離所述頂部後面的中間位置。在所述底部的上表面具有槽狀的通道，每一個通道用於一根紗線，所述通道從所述底部的正面延伸到距離所述底部後面的中間位置。所述底部上面的槽狀通道與匹配的所述頂部下表面上的槽狀通道對齊。紗線進入孔5是由所述對齊了的頂部和底部上的槽狀通道及其相應的正表面相互結合構成的。
在所述頂部和底部上的槽狀通道的寬度並不重要。為了緊湊，所述通道的寬度優選為待處理紗線的有效直徑的大約3-20倍。所述通道的深度優選為待處理紗線有效直徑的1.5-10倍。
所述頂部上的空氣邊界層轉向導管15連通每一個槽狀通道和所述頂部的上表面。所述底部上的空氣邊界層轉向導管16連通每一個槽狀通道和所述頂部的下表面。所述頂部和所述底部上的每一個空氣邊界層轉向導管在所述頂部和底部相應的正表面附近與其相應的槽狀通道相交，並且與相應的槽狀通道形成大約10-大約50度的銳角，所述銳角向外、向後展開。
在每一個槽狀通道尺寸上的第一個收縮部分30位於空氣邊界層轉向導管與所述槽狀通道相交點的後面，並靠近該相交點。所述第一個收縮部分的尺寸是關鍵的(參見下文)。
由一個或多個液體輸送導管10在每一個槽狀通道和整理劑液體的外部壓力源之間連通。所述液體輸送導管位於每一個槽狀通道的尺寸上的第一個收縮部分之後。每一個液體輸送導管在它與相應的槽狀通道的相交點上的末端是收縮的，以便形成噴頭。每一個液體輸送導管與其相應的槽狀通道的相交點上的末端還在其相應的通道上形成第二個、隨後的收縮部分8。
所述底部具有大多數向後液體輸送導管的後部，由一個或多個內部壁板形成兩個或兩個以上腔室70。所述腔室與外部出口20連通。
所述腔室的尺寸並不重要。為了緊湊，所述腔室在紗線運動方向上的長度優選為大約1-大約10釐米，更優選為大約1.25-7釐米。所述腔室的寬度優選為大約0.2-2釐米。所述腔室的深度優選為大約1-大約7釐米。多餘的整理劑優選在兩個或兩個以上連續腔室中與所述紗線分離。
在所述底部的後面具有用於每一根紗線的出口孔7。
提供用於將所述頂部和底部以密封和匹配形式保持在一起的裝置(未示出)。優選通過鉸接裝置將所述頂部和所述底部的一個側面連接在一起，並且通過快速開啟的夾緊裝置連接其另一個側面。
所述槽狀通道上的第一個收縮部分30的尺寸是這樣的，它能阻止由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層的橫截面積的至少大約75％。所述第一個收縮部分的橫截面積優選低於大約0.0335平方釐米。所述槽狀通道中的第二個和隨後的收縮部分8的橫截面積優選不超過第一個收縮部分的橫截面積的大約5倍。
在所述槽狀通道中的第一個收縮部分30和隨後的收縮部分8以及所述空氣邊界層轉向導管15和16被認為是所述裝置的必要特徵。所述第一個收縮部分基本上能阻止隨紗線一起運動的空氣邊界層。所述空氣邊界層轉向導管在紗線接觸整理劑之前，將所夾帶的空氣排放到該裝置外部。有限元模擬表明，所述槽狀通道的隨後的收縮部分能在收縮通道入口處，以及在收縮通道內的入口處的液體整理劑和紗線之間產生高的接觸壓力。預計所述壓力遠遠高於位於該裝置入口10處的液體整理劑壓力，並且作為對所述壓力的補充。
業已生產出了具有這種設計的一個紗線端塗敷裝置。
優選將本發明的整理劑塗敷裝置直接用在與紡絲工藝連接的拉絲板上。在圖3中示出了一種典型的現有技術四區拉絲板。在紡絲之後(未示出)紗線端49接觸第一個整理劑單面給液輥71，由該單面給液輥在所述紗線上塗敷第一種整理劑，有助於紗線的可加工性和可拉伸性。所述紗線端隨後依次進入從動輥51和跨輪53和從動輥對55和57之間的第一拉絲區；進入拉絲輔助裝置73，如蒸汽噴頭；進入位於輥對55和57和59和61之間的第二拉絲區；並且進入第三和第四個拉絲區，分別使用加熱的輥對63和65以及67和69。紗線端49然後接觸覆蓋整理劑塗敷裝置75，該裝置可能類似於披露於US4268550中的裝置，並且將所速紗線供給卷繞裝置(未示出)。
本發明解決了現有拉絲板的若干難題。首先，現有的覆蓋整理劑塗敷裝置在大約3000米/分鐘和高於該速度的紗線運動速度下不能獲得必須的整理劑濃度和均勻度。這限制了加工生產性能。其次，現有整理劑塗敷裝置在該裝置附近產生整理劑的噴灑，由此產生了安全和環境問題。第三，當所述覆蓋整理劑塗敷到在水平面上運動的紗線上而不是在垂直平面上運動的紗線上時，所述噴灑問題就更為嚴重。這制約了在傳統拉絲板上在加熱的拉絲輥之間塗敷覆蓋整理劑的能力，並因此在紗線達到卷繞裝置之前乾燥並固化整理劑。採用圖中所示出結構的現有整理劑塗敷裝置，紗線上的整理劑在紗線到達卷繞裝置時仍然是潮溼的。上述困難彼此加強，所產生的總的困難大於各部分之和。
相反，本發明的整理劑裝置可安裝在拉絲板上，其中，如圖4所示，所述紗線在加熱的拉絲輥之間的水平平面上運動。所述拉絲板可以是四區或五區拉絲板。在每種結構中，本發明的整理劑裝置都優選位於最後一個拉伸區內。在圖4中示出了與圖3所示相同的四區拉絲板。在圖3和4中的部件編號是對應的。不過，在圖4中業已去掉了現有技術的覆蓋整理劑塗敷裝置，並且將本發明的整理劑裝置安裝在加熱的輥對63和65和67和69之間。本發明的整理劑塗敷裝置具有在紗線上塗敷覆蓋整理劑至所需整理劑濃度和均勻度的能力，並且很少或沒有噴灑。同樣重要的是，現在在紗線上的整理劑可以乾燥並且固化，以便改善紗線的在線性能。
本發明包括一種紗線整理方法，包括以下步驟在拉絲板上的加熱的輥之間的位置上將液體整理劑塗敷在一根或多根以超過大約3000米/分鐘的速度運動的紗線上；在通過所述輥期間使所述整理劑乾燥；和用卷繞裝置收集乾燥的拉伸紗線。
應當指出的是，由於某些覆蓋整理劑可能含有在加熱的拉伸輥上揮發的有害物質，有必要從工作場所清除所述揮發性物質。這一目的可以通過在最後一個拉伸區上方安裝排風罩而實現，或者如圖5所示，可選擇在最後一個拉伸區周圍安裝通風外殼79實現。
本發明還包括通過所述方法製備的具有覆蓋整理劑的紗線製品，包括以下步驟a)在加熱輥之間的位置上，主動將覆蓋整理劑塗敷在以超過3000米/分鐘的速度運動的紗線上，濃度為大約0.2-大約5wt.％，濃度的變化係數為10％或更低；b)在從所述加熱輥上通過期間乾燥所述覆蓋整理劑。
適用於本發明的紗線包括塗敷了整理劑的任何紗線，包括由聚醯胺、聚酯、聚烯烴、聚芳醯胺和聚苯並噁唑。具體的聚醯胺包括尼龍6和尼龍-6，6。具體的聚酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯，聚對苯二甲酸三甲酯和聚萘二甲酸乙酯。具體的聚烯烴包括聚乙烯和聚丙烯。具體的聚芳醯胺包括鄰-、間-、和對-聚對苯二甲醯胺苯酯。具體的聚苯並噁唑包括聚苯並噁唑和聚苯並噻唑。
長絲可以具有圓形或其他截面形狀。
紗線上的整理劑(FOY)通常是通過NMR(核磁共振)測定的，事先根據公知標準進行校正。在本文中，FOY是「總整理劑」，並且表示紗線上的第一種整理劑和任何覆蓋整理劑的總和。
NMR能進行快速分析，但是它不是主要方法。為所使用的每一種紡絲整理劑和覆蓋整理劑系統準備主要標準。通過以下方法測定所述標準的FOY值包括用已知的所述整理劑的良好溶劑提取所述整理劑(例如，環己烷，甲醇)，並且在蒸發所述溶劑之後測定提取物的重量。NMR測定結果與所述提取數據相關。
用NMR測定FOY的方法如下對紗線樣品進行稱重(大約2克)，放入玻璃試管中，並且插入到NMR腔，強磁場會導致所述整理劑的油性部分中的質子(氫原子)成線性排列。然後在所述共振頻率上施加一個輻射頻率脈衝，以便產生被稱為自由誘導衰變的信號。該信號的大小與整理劑中質子的數量成正比，並且與它的濃度成正比。保留校正標準，並用於每天檢測校正的穩定性。
以與標準相同的方法測定未知樣品。將大約2克樣品放入玻璃試管中，並且測定NMR信號。由於通過這種方式了解了NMR信號和FOY之間的關係，通過軟體計算FOY，並且由儀器顯示。當覆蓋整理劑含有矽時，還可以通過X射線螢光(XRF)分析。例如，所述覆蓋整理劑披露於US4617236和4397985中，所述專利被以與本文可相容的程度收作本文參考。同樣XRF方法不是主要方法，並且，必須用通過提取分析的標準樣品進行校正。不過，由於XRF方法對矽成分的靈敏性，可將其用於測定覆蓋整理劑的濃度，這種測定獨立於潤滑紡絲整理劑的濃度。
下面所提供的實施例可以更全面地理解本發明。所提供的用於說明本發明原理的特定技術、條件、材料、比例和所報導的數據是舉例性質的，而不應當被認為是對本發明範圍的限定。
實施例比較實施例1在圖3所示的拉絲板上對250長絲聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)紗線進行拉伸。用直徑為5.5英寸(14釐米)的部分浸泡在紡絲整理劑溶液中的旋轉陶瓷單面給液輥將紡絲整理劑塗敷在所述紗線上。所述紡絲整理劑單面給液輥位於所述拉絲板的入口處，位於圖3中用符號(71)所標明的位置上。所述整理劑輥的速度為13RPM。
在上述條件下收集一包紗線，然後再與用來每隔500米測定FOY的紗線樣品卷繞在一起。FOY的17次測定的平均值為0.354wt.％。
用上述相同方法對200根長絲的PET紗線進行拉伸。大約每隔500米長的紗線的14次FOY測定的平均值為0.386wt.％。
比較實施例2和例1和例2進行一種實驗，以便比較在大約5400米/分鐘的紗線運動速度下在拉絲板上的覆蓋整理劑塗敷情況，採用以下裝置a)在比較實施例2中，採用類似於在US4268550中所披露的現有塗敷裝置；b)在例1中採用本發明的「浸泡塗敷裝置」(圖1)，該裝置具有一個液體輸送腔室，該腔室在紗線運動方向上的長度為3.95英寸(10.03釐米)；c)在例2中，採用本發明的「槽式塗敷裝置」(圖2)。
在每一種情況下的紗線都是300-長絲的PET。通過單面給液輥塗敷裝置(在圖3和4中的71號位置上)將大約0.3 86wt.％的紡絲整理劑在拉絲板入口處塗敷到以大約2800米/分鐘的速度運動的每一根紗線上。
通過上述每一種裝置將覆蓋整理劑塗敷到所述紗線上。覆蓋整理劑配方類似於US4617236中所披露的整理劑配方，它在室溫下的粘度為4.8釐斯，密度為0.98克/立方釐米。在每一種情況下，所述紗線通過覆蓋整理劑塗敷裝置時的速度為大約5400米/分鐘。在每一個覆蓋整理劑塗敷裝置上的紗線細度為大約1000旦。
比較實施例2現有整理劑塗敷裝置位於拉絲板之後，位於卷繞裝置之前，在圖3中由75所標明的位置上。在所述整理劑塗敷裝置上會產生很高程度的整理劑向周圍環境中的噴灑。紗線上總的整理劑(FOY)平均為0.465wt.％。因此，在5400米/分鐘的速度下，由現有塗敷裝置塗敷的覆蓋整理劑僅為大約0.465-0.386＝0.079wt.％。
應當指出的是，現有塗敷裝置的噴灑程度，妨礙了它在最後拉伸階段的位置的安裝。由該裝置產生的整理劑噴灑會堆積在拉伸輥上，並最終導致紗線缺線或斷裂。還應當指出的是，通過將現有整理劑塗敷裝置安裝在最後拉伸階段之後，到達卷繞裝置的紗線是潮溼的，它具有未固化的覆蓋整理劑。潮溼的覆蓋整理劑聚集在紗線與卷繞包裝接觸的地方，導致在整理劑覆蓋中還會產生進一步的非均勻性。
例1和例2本發明的整理劑塗敷裝置安裝在圖4中用77標明的位置上，它位於最後拉伸階段的加熱的輥對之間。從標明為65的輥到本發明整理劑塗敷裝置入口處的距離為32英寸(0.813米)。
紗線入口(圖1，紗線入口5)的橫截面積和「浸泡塗敷裝置」的收縮的通道的面積(圖1，收縮的紗線通道6)為0.0335平方釐米。紗線入口孔的尺寸不超過紗線有效直徑的5.5倍。在「槽狀塗敷裝置」中，所述通道中的第一收縮部分(圖2，第一收縮部分30)為0.0116平方釐米。所述通道中隨後的收縮部分的橫截面積為0.0503平方釐米，或大約為所述第一收縮部分橫截面積的4.3倍。
由本發明的每一個整理劑塗敷裝置所阻止的空氣邊界層橫截面積的百分比至少為98％。通過有限元模擬，估算出在本發明的每一個整理劑塗敷裝置中的紗線-整理劑接觸壓力超過40psi(276kPa)。
通過具有變速驅動裝置的正位移齒輪泵將整理劑從容器中輸送到本發明的每一個整理劑塗敷裝置中。向所述塗敷裝置輸送整理劑的速度是可變的，並且如表2所示。多餘的整理劑在塗敷裝置中與紗線分離，排出，並且送回到容器中被重新利用。
塗敷在所述紗線上的覆蓋整理劑和FOY(紡絲整理劑加上覆蓋整理劑)在表2中示出。在任何整理劑水平上都少有(如果有的話)整理劑噴灑到環境中。
表2
本發明的例1和例2表明，在5400米/分鐘的紗線運動速度下，本發明的主動式整理劑塗敷裝置能提供大約5.2％的整理劑塗敷量，並且FOY水平高達大約5.6wt.％。將例1和例2的FOY數據與比較實施例2的數據進行比較表明，在5400米/分鐘的紗線速度下，本發明的主動式整理劑塗敷裝置與現有技術的單面給液輥相比，能提供明顯更高水平的FOY，並且不會出現向環境中的噴灑。預計，通過本發明的方法和裝置可以在超過5000米/分鐘的速度下，並且可以在超過8000米/分鐘或高於9000米/分鐘的速度下，以6wt.％或更高的整理劑用量進行塗敷。
因此，與比較實施例2不同，本發明的整理劑塗敷裝置可以方便地安裝在最後拉伸階段。紗線產品在通過最後的加熱輥裝置之後是乾燥的。這是本發明方法的一個實質性優點，並且是由此生產的紗線的新的特徵。
以上數據還表明，由本發明塗敷裝置進行的整理劑塗敷，可以通過整理劑輸送速度加以控制。
例3使用類似於例1中所披露的「浸泡塗敷裝置」，以5400米/分鐘的速度在250長絲、1000旦PET紗線上塗敷覆蓋整理劑，不過該裝置具有兩個液體輸送室，它在紗線運動方向上的總長度為1.5英寸(3.81釐米)。所述紗線入口(圖1，紗線入口5)的橫截面積和「浸泡塗敷裝置」的收縮的通道的面積(圖2，收縮的紗線通道6)為0.0335平方釐米。紗線入口的尺寸不超過紗線有效直徑的5.5倍。被阻止進入整理劑塗敷裝置的空氣邊界層的橫截面積百分比為至少98％。通過有限元數值模擬估算的紗線-整理劑接觸壓力超過40psi(276kPa)。
大約0.386wt.％的紡絲整理劑是在拉絲板入口處通過單面給液輥塗敷裝置以大約2800米/分鐘的速度塗敷的。「浸泡塗敷裝置」在加熱的導絲輪之間的定位如例1中所述。向塗敷裝置輸送覆蓋整理劑的速度為大約250毫升/分鐘。覆蓋整理劑的配方類似於US617236中所披露的配方，它在室溫下的粘度為4.8釐斯，密度為0.98克/立方釐米。
當紗線離開最後的加熱導絲輪時是乾燥的。收集紗線包，然後再與用於每隔500米測定FOY的紗線樣品一起卷繞。所述測定結果在下面的表3中示出。
表3
通過FOY和紡絲整理劑之間的差計算的塗敷的覆蓋整理劑大約為1.3wt.％-0.386wt.％＝0.92wt.％。
例3的數據表明，使用本發明的整理劑塗敷裝置和方法可以製備具有大約0.9wt.％的覆蓋整理劑和高於1wt.％的FOY的紗線，這種紗線的均勻度(COY)低於10％。
例4用例3中所披露的「浸泡塗敷裝置」和覆蓋整理劑以3000米/分鐘的速度對250長絲、1000旦PET紗線進行覆蓋整理劑塗敷。被阻止進入整理劑塗敷裝置的空氣邊界層橫截面積百分比至少為99％。根據有限元數據模擬的紗線-整理劑接觸壓力超過10psi(68.9kPa)。
在拉絲板入口處由單面給液輥塗敷裝置以大約1550米/分鐘的速度塗敷的紡絲整理劑大約0.4wt.％。「浸泡塗敷裝置」在加熱的導絲輪之間的位置和方法如例3中所述。向所述塗敷裝置輸送整理劑的速度大約為250毫升/分鐘。
塗敷在紗線上的覆蓋整理劑大約為0.7wt.％，COV大約為8％。FOY大約為1.1wt.％。當所述紗線離開最後的加熱導絲輪時是乾燥的。
例5用例3中的「浸泡塗敷裝置」和覆蓋整理劑以5400米/分鐘的速度對250長絲、1000旦PET紗線進行覆蓋整理劑塗敷。「浸泡塗敷裝置」在加熱導絲輪之間的位置和方法如例3中所述。被阻止進入整理劑塗敷裝置的空氣邊界層截面的百分比為至少98％。根據有限元數據模擬估算的紗線-整理劑接觸壓力超過40psi(276kPa)。
在拉絲板入口處由單面給液輥塗敷裝置以大約2800米/分鐘的速度塗敷的紡絲整理劑大約0.40wt.％。向所述塗敷裝置輸送整理劑的速度大約為165毫升/分鐘。覆蓋整理劑的組分與例3相同。
當紗線離開最後的加熱導絲輪時是乾燥的。收集紗線包，然後再與兩個紗線樣品一起卷繞，(被標記為「A」和「B」)，所述樣品的採集點與每隔500米重複測定FOY時的樣品採集點相同。該測定的結果在下面的表IV中示出。
表IV
對表IV中的數據進行的方差分析表明，在同一位置上的任意兩個樣品之間的FOY測定的標準誤差為0.079％FOY。通過本發明的裝置塗敷的覆蓋整理劑在紗線上的FOY方差大體上與測定相同。
所塗敷的覆蓋整理劑，通過FOY和紡絲整理劑之間的差表示為大約0.97wt.％-0.40wt.％＝0.57wt.％。
例6用例3所述「浸泡塗敷裝置」和覆蓋整理劑以5300米/分鐘的速度對300長絲、1000旦PET紗線進行覆蓋整理劑塗敷。「浸泡塗敷裝置」在加熱導絲輪之間的位置和方法如例3所述。被阻止進入覆蓋整理劑塗敷裝置的空氣邊界層截面的百分比為至少98％。通過有限元數據模擬估算的紗線-整理劑接觸壓力超過40psi(276kPa)。
在拉絲板入口處由單面給液輥塗敷裝置以大約2700米/分鐘的速度塗敷的紡絲整理劑大約0.38wt.％。
向「浸泡塗敷裝置」輸送覆蓋整理劑的速度隨著表V所示所導致的整理劑塗敷而改變。當紗線離開最後的加熱導絲輪時是乾燥的。
表V
例6的數據表明，覆蓋整理劑塗敷速度對覆蓋整理劑輸送速度的反應在大約0.2-大約0.7wt.％覆蓋整理劑的範圍內。
例7以大約4000米/分鐘的速度將大約0.39wt.％的紡絲整理劑塗敷到250長絲、1920旦PET紗線上。用例3所披露的「浸泡塗敷裝置」以大約8100米/分鐘的速度，在加熱導絲輪之間，在加熱的紗線上塗敷覆蓋整理劑。被阻止進入整理劑塗敷裝置的空氣邊界層截面的百分比為至少98％。通過有限元數據模擬估算的紗線-整理劑接觸壓力超過60psi(414kPa)。覆蓋整理劑塗敷裝置的位置和方法如例3所述。向塗敷裝置輸送整理劑的速度大約為370毫升/分鐘。
塗敷在所述紗線上的覆蓋整理劑的量為大約0.51wt.％，COV大約為9％。FOY大約為0.9wt.％。當所述紗線離開最後的加熱導絲輪時是乾燥的。
例8用例3所披露的「浸泡塗敷裝置」和覆蓋整理劑將大約0.4wt.％的紡絲整理劑塗敷在以5200米/分鐘運動的250長絲、1920旦PET紗線上。所述紗線在距離最後一個從動輪1.5米遠的地方進入所述塗敷裝置。被阻止進入覆蓋整理劑塗敷裝置的空氣邊界層截面的百分比為至少98％。通過有限元數據模擬估算的紗線-整理劑接觸壓力超過40psi(276kPa)。向所述塗敷裝置輸送紡絲整理劑的速度大約為100毫升/分鐘。
使用例3所披露的「浸泡塗敷裝置」在加熱導絲輪之間以10000米/分鐘的速度在所述紗線上塗敷覆蓋整理劑。被阻止進入覆蓋整理劑塗敷裝置的空氣邊界層截面的百分比為至少98％。通過有限元數據模擬估算的紗線-整理劑接觸壓力超過75psi(517kPa)。覆蓋整理劑塗敷裝置的位置和方法如例3所述。向塗敷裝置輸送整理劑的速度大約為500毫升/分鐘。
塗敷在所述紗線上的覆蓋整理劑的量為大約0.5wt.％，COV大約為9％。FOY大約為0.9wt.％。當所述紗線離開最後的加熱導絲輪時是乾燥的。
權利要求
1.一種用於將液體整理劑塗在以超過3000米/分鐘的速度運動的一根或多根運動的紗線上的方法，該方法包括以下步驟a)讓所述紗線進入整理劑塗敷裝置，同時基本上阻止隨所述紗線一起運動的空氣邊界層進入所述整理劑塗敷裝置；b)在加壓條件下讓所述紗線與液體整理劑接觸；c)將多餘的整理劑基本上與所述紗線分離；和d)使所述紗線離開所述塗敷裝置。
2.如權利要求1的方法，其中，由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層截面的至少75％被阻止進入覆蓋整理劑塗敷裝置。
3.如權利要求1的方法，其中，所述紗線速度超過5000米/分鐘。
4.如權利要求1的方法，其中，所述紗線速度超過8000米/分鐘。
5.如權利要求1的方法，其中，在至少大約10psi(68.9kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
6.如權利要求1的方法，其中，在至少大約20psi(138kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
7.如權利要求1的方法，其中，在至少大約40psi(276kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
8.如權利要求1的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.2-大約5wt.％，並且變化係數為10％或更低。
9.如權利要求1的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.4-大約4wt.％，並且變化係數為10％或更低。
10.如權利要求1的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.5-大約2wt.％，並且變化係數為10％或更低。
11.一種用於將液體整理劑塗在以超過3000米/分鐘的速度運動的紗線上的方法，該方法包括以下步驟a)讓一根或多根運動的紗線通過收縮的紗線入口進入整理劑塗敷裝置，每根紗線通過一個入口，所述入口位於外部板件上，並因此進入第一個腔室，所述收縮的入口基本上能阻止由每一根紗線所攜帶的空氣邊界層；b)讓所述每一根運動的紗線從第一個腔室經過至少一個內部壁板部件上的用於每一根紗線的至少一個後續收縮的開口進入至少一個其他腔室；c)將液體整理劑從外部源有效供給到每一根紗線通過的所述至少一個腔室中；d)在加壓條件下讓每一根紗線與液體整理劑接觸；e)在所述腔室的至少一個其他腔室中將多餘的液體整理劑基本上與每一根紗線分離；f)將所述多餘的液體整理劑排放到一個外部容器；和g)使每一根紗線通過外部壁板部件上的用於每一根紗線的出口從所述塗敷裝置的最後一個腔室中出來。
12.如權利要求11的方法，其中，由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層截面的至少75％受到收縮的紗線入口阻止。
13.如權利要求11的方法，其中，所述紗線速度超過5000米/分鐘。
14.如權利要求11的方法，其中，所述紗線速度超過8000米/分鐘。
15.如權利要求11的方法，其中，在至少大約10psi(68.9kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
16.如權利要求11的方法，其中，在至少大約20psi(138kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
17.如權利要求11的方法，其中，在至少大約40psi(276kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
18.如權利要求11的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.2-大約5wt.％，並且變化係數為10％或更低。
19.如權利要求11的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.4-大約4wt.％，並且變化係數為10％或更低。
20.如權利要求11的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.5-大約2wt.％，並且變化係數為10％或更低。
21.如權利要求11的方法，其中，所述液體整理劑通過所述腔室底部進入。
22.一種用於將液體整理劑塗在以超過3000米/分鐘的速度運動的一根或多根運動的紗線上的方法，該方法包括以下步驟a)讓一根或多根運動的紗線進入整理劑塗敷裝置，b)基本上阻止並且分離隨所述紗線一起運動的空氣邊界層進入所述整理劑塗敷裝置，並且將其排放到所述整理劑塗敷裝置外面；c)在加壓條件下讓所述紗線與液體整理劑接觸；d)將多餘的整理劑基本上與所述紗線分離；和e)使所述紗線離開所述塗敷裝置。
23.如權利要求22的方法，其中，由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層截面的至少75％在所述整理劑塗敷裝置內受到阻止，並且從整理劑塗敷裝置中排出。
24.如權利要求22的方法，其中，所述紗線速度超過5000米/分鐘。
25.如權利要求22的方法，其中，所述紗線速度超過8000米/分鐘。
26.如權利要求22的方法，其中，在至少大約10psi(68.9kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
27.如權利要求22的方法，其中，在至少大約20psi(138kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
28.如權利要求22的方法，其中，在至少大約40psi(276kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
29.如權利要求22的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.2-大約5wt.％，並且變化係數為10％或更低。
30.如權利要求22的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.4-大約4wt.％，並且變化係數為10％或更低。
31.如權利要求22的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.5-大約2wt.％，並且變化係數為10％或更低。
32.一種用於將液體整理劑塗在以超過3000米/分鐘的速度運動的紗線上的方法，該方法包括以下步驟a)讓一根或多根運動的紗線通過收縮的紗線入口進入整理劑塗敷裝置，每根紗線通過一個入口，所述入口位於外部壁板件上；b)讓每一根紗線通過所述塗敷裝置內的一個收縮的通道；c)將由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層排放到所述塗敷裝置外部；d)將來自一個外部源的加壓輸送的一個或多個整理劑液體射流噴射在所述塗敷裝置內部的每一根運動的紗線上；e)讓每一根運動的紗線進入由所述塗敷裝置內部的一個或多個壁板形成的兩個或兩個以上連續的腔室中；f)將多餘的液體整理劑液體從所述腔室中排放到外部容器中；和g)讓所述紗線離開所述塗敷裝置的最後一個腔室。
33.如權利要求32的方法，其中，由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層截面的至少75％受到所述塗敷裝置內的收縮的紗線通道阻止。
34.如權利要求32的方法，其中，所述空氣邊界層向該裝置外部的排放，可以通過施加來自由諸如真空泵或抽氣機的裝置所產生的外部真空的吸力實現。
35.如權利要求32的方法，其中，所述紗線速度超過5000米/分鐘。
36.如權利要求32的方法，其中，所述紗線速度超過8000米/分鐘。
37.如權利要求32的方法，其中，在至少大約10psi(68.9kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
38.如權利要求32的方法，其中，在至少大約20psi(138kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
39.如權利要求32的方法，其中，在至少大約40psi(276kPa)壓力下讓所述紗線與液體整理劑接觸。
40.如權利要求32的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.2-大約6wt.％，並且變化係數為10％或更低。
41.如權利要求32的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.4-大約5wt.％，並且變化係數為10％或更低。
42.如權利要求32的方法，其中，紗線上的液體整理劑塗敷量為大約0.5-大約2wt.％，並且變化係數為10％或更低。
43.一種紗線整理方法，包括以下步驟在位於拉絲板上加熱的輥之間的位置上，將液體整理劑塗敷到以超過大約3000米/分鐘的速度運動的一根或多根紗線上；在所述輥之間乾燥所述整理劑；和在卷繞器上收集乾燥的拉伸紗線。
44.一種用於將整理劑液體塗敷到一根或多根高速運動的紗線上的塗敷裝置，該塗敷裝置包括a)一個頂部，和一個與所述頂部匹配的底部；b)所述頂部和底部各自具有一個正面，一個後面，一個上表面，一個下表面和兩個側面；c)在所述底部的正表面具有用於每一根紗線的紗線入口，並且在其後面具有用於每一根紗線的出口；d)所述紗線入口收縮成能基本上阻止由每一根紗線所央帶的空氣邊界層；e)所述底部具有一個或多個內壁，將所述底部劃分成一個或多個連續的腔室；f)所述底部的每一個內壁具有收縮的紗線通道，分別用於每一根紗線，這些通道連接前後腔室；g)所述底部上的至少一個腔室與整理劑液體的外部源連通；h)所述底部上的至少一個腔室與一個外部出口連通；i)所述頂部具有一個或多個內壁，將所述頂部劃分成數量和位置與所述底部上的匹配腔室相當的連續的腔室；j)所述頂部上的至少一個腔室與整理劑液體的外部源連通；和k)用於將所述頂部的下表面和所述底部的上表面以匹配的位置保持在一起的裝置。
45.如權利要求44的裝置，其中，通過鉸接裝置將所述頂部和所述底部的一個側面連接在一起，並且通過快速開啟的夾緊裝置將所述頂部和所述底部的另一個側面連接在一起。
46.如權利要求44的裝置，其中，所述紗線入口和紗線通道是這樣收縮的，以便其大小不超過有效紗線直徑的大約10倍。
47.如權利要求44的裝置，其中，所述紗線入口和和紗線通道是這樣收縮的，以便其大小不超過有效紗線直徑的大約6倍。
48.如權利要求44的裝置，其中，所述紗線入口的尺寸收縮成能阻止由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層的至少大約75％的橫截面積。
49.如權利要求44的裝置，其中，每一個紗線入口的橫截面積和每一個紗線通道的橫截面積優選不超過大約0.0335平方釐米。
50.如權利要求44的裝置，其中，將諸密封裝置放置在所述頂部和底部之間，以避免在其匹配的表面上發生外部洩露。
51.一種用於將整理劑液體塗敷到一根或多根高速運動的紗線上的塗敷裝置，該塗敷裝置包括a)一個頂部，和一個密封的和匹配的底部；b)所述頂部和底部各自具有一個正面，一個後面，一個上表面，一個下表面和兩個側面；c)在所述頂部的下表面上具有槽狀的通道，每一個通道用於一根紗線，所述通道從所述頂部的正面延伸到距離所述頂部後面的中間位置；d)在所述底部的上表面具有槽狀的通道，每一個通道用於一根紗線，所述通道從所述底部的正面延伸到距離所述底部後面的中間位置；e)所述底部上面的槽狀通道與匹配的所述頂部下表面上的槽狀通道對齊；f)紗線進入孔是由所述對齊了的頂部和底部上的槽狀通道及其相應的正表面相互結合構成的；g)由所述頂部上的邊界層轉向導管連通每一個槽狀通道和所述頂部的上表面；h)由所述底部上的邊界層轉向導管連通每一個槽狀通道和所述頂部的下表面；i)所述頂部和所述底部上的每一個空氣邊界層轉向導管在所述頂部和底部相應的正表面附近與其相應的槽狀通道相交，並且與相應的槽狀通道形成大約10-大約50度的銳角，所述銳角向外、向後展開；j)在每一個槽狀通道尺寸上的第一個收縮部分位於空氣邊界層轉向導管與所述槽狀通道相交點的後面，並且靠近空氣邊界層轉向導管與槽狀通道的相交點；k)由一個或多個液體輸送導管連通每一個槽狀通道和整理劑液體的外部壓力源，所述液體輸送導管位於每一個槽狀通道的尺寸上的第一個收縮部分的後面；l)每一個液體輸送導管在它與相應的槽狀通道的相交點上的末端是收縮的，以便形成噴頭；m)每一個液體輸送導管與其相應的槽狀通道的相交點上的末端還在其相應的通道上形成第二個、隨後的收縮部分；n)所述底部具有大多數向後液體輸送導管的後部，由一個或多個內部壁板形成兩個或兩個以上腔室；o)所述腔室與外部出口連通；p)在所述底部的後面具有用於每一根紗線的出口；和q)用於將所述頂部的下表面和所述底部的上表面在匹配位置保持在一起的裝置。
52.如權利要求51的塗敷裝置，其中，通過鉸接裝置將所述頂部和所述底部的一個側面連接在一起，並且通過快速開啟的夾緊裝置將所述頂部和所述底部的另一個側面連接在一起。
53.如權利要求51的裝置，其中，所述槽狀通道上的第一個收縮部分的尺寸是這樣的，它能阻止由每一根紗線所夾帶的空氣邊界層的橫截面積的至少大約75％。
54.如權利要求51的裝置，其中，所述槽狀通道中的第二個和隨後的收縮部分的橫截面積優選不超過第一個收縮部分的橫截面積的大約5倍。
55.如權利要求51的裝置，其中，將諸密封裝置放置在所述頂部和底部之間，以避免在其匹配的表面上發生外部洩露。
56.通過以下方法製備的具有覆蓋整理劑的紗線製品，包括以下步驟a)在加熱輥之間的位置上，主動將覆蓋整理劑塗敷在以超過3000米/分鐘的速度運動的紗線上，濃度為大約0.2-大約5wt.％，濃度的變化係數為10％或更低；b)在從所述加熱輥上通過期間乾燥所述覆蓋整理劑。
全文摘要
提供了用於主動向以超過大約3000米/分鐘的速度運動的一根或多根紗線上塗敷整理劑的方法和裝置，使整理劑的塗敷量達到0.2wt.％或更高，而整理劑濃度的變化係數為10％或更低。所述裝置是緊湊的，輕便的，並且便於安裝在纖維生產線上的多個位點上。本發明的裝置裝有所述整理劑，防止了對周圍環境的汙染。該裝置可用於向在加熱的導絲輪之間的運動的紗線提供覆蓋整理劑。所提供的熱量可用於乾燥紗線，並且促進整理劑的固化反應和整理劑化合物之間的反應。本發明還包括由此生產的整理過的紗線產品。為具有提高了的整理均勻度的紗線提供一種主動在第一次卷繞操作之前在拉絲機上乾燥塗敷的覆蓋整理劑。本發明的紗線產品可用於紡織和休閒用途，以及用於工業纖維用途，如輪胎。
文檔編號D01D5/096GK1474885SQ01819105
公開日2004年2月11日 申請日期2001年9月18日 優先權日2000年9月19日
發明者T·Y·-T·譚, A·L·費納爾德特, Q·周, J·T·佩爾金斯, T Y -T 譚, 佩爾金斯, 費納爾德特 申請人:霍尼韋爾國際公司