用於熱處理絲束的多個熔紡的纖維條子的方法和設備與流程

2023-12-02 16:30:31 2

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的用於熱處理絲束的大量熔紡的纖維條子的方法以及一種根據權利要求6的前序部分所述的用於熱處理絲束的大量熔紡的纖維條子的設備。

背景技術：

在製造短纖維/切段纖維時常見的是，將大量熔紡的纖維條子並排地引導以形成帶形的布置結構。所謂的絲束可以在此包含幾萬或幾十萬個單獨的纖維條子。絲束在所謂的纖維生產線中通過多個處理裝置被潤溼、調溫/溫度調控、拉伸、捲曲變形並且最後切割成短纖維。特別在絲束較厚時需要仔細處理，以便在絲束內相同地檢測所有纖維條子。因此常見的是，為了加熱絲束應用多個被加熱的輥，在所述多個輥的周部上s形地引導絲束。

由文獻wo2006/087149a1已知了用於熱處理絲束的多個熔紡的纖維條子的此類的方法和此類的設備。該已知的設備具有多個被加熱的輥，在其周部上以交替纏繞的方式引導絲束。因此纖維條子可以在絲束的兩側被加熱。在此，輥的數量和輥套的表面溫度選擇成，使得絲束可以吸收足夠的熱量以用於對纖維段進行調溫。在此很常見的是，測量輥表面的表面溫度，以便能夠藉助於控制裝置調節確定的設定溫度/期望溫度。在實踐中然而證明了，在纖維生產線內引導絲束時的工藝過程速度不是恆定的。因此例如為了去除絲束內的材料缺陷而減慢工藝過程速度。在這種情況下然而絲束可能在熱處理期間吸收多得多的能量。

技術實現要素：

現在本發明的目的是，提供一種用於熱處理絲束的多個熔紡的纖維條子的方法和設備，在所述方法中或在所述設備中能夠在所有運行情況下均勻地對絲束進行調溫。

所述目的根據本發明在方法方面由下述方式實現，即探測絲束的紅外輻射並且生成為纖維條子的表面溫度，其中，根據表面溫度的實際值來控制調溫裝置。

所述目的根據本發明在設備方面由下述方式實現，即調溫裝置被分配有用於探測絲束的紅外輻射的紅外探測器裝置，該紅外探測器裝置與控制裝置相聯接。

本發明的有利的改進方案通過相應的從屬權利要求的特徵和特徵組合規定。

本發明的突出之處在於，能夠與工藝過程速度無關地和與纖維類型和絲束的總纖度無關地實現絲束的均勻的溫度調控。為熱處理所提供的、用於加熱或者也用於冷卻絲束的能量因此可以適配於絲束的相應的狀態。因此可以例如有利地避免由於過多的加熱功率引起的能量損耗。

為了能夠特別高效地實施絲束的熱處理，設有下述方法變型方案，其中，將纖維條子的表面溫度的實際值與纖維條子的表面溫度的預先給定的設定值相比較，其中，根據由實際值和設定值所形成的差值來控制調溫裝置。因此可以設定纖維條子上的預先選擇的溫度，例如用於拉伸纖維條子。

溫度調控還可以通過以下方式改進，即在纖維條子熱處理之前的位置上和在纖維條子熱處理之後的位置上測量絲束的紅外輻射。因此在絲束進入時便已能夠考慮在調溫時可能的熱差。然而原則上也可能的是，僅在熱處理之前的位置上或僅在熱處理之後的位置上測量絲束的紅外輻射。特別在冷卻絲束時有利的是，在熱處理之前檢測纖維條子的表面溫度。

優選地，在面狀的測量區中檢測絲束的紅外輻射，以便獲得纖維條子的表面溫度的有代表性的實際值。原則上然而也存在以下可能性：檢測線形地橫向於絲束取向的測量區的紅外輻射，從而能夠在測量時將所有在絲束中引導的纖維條子包括在內。

為了連續地檢測纖維條子的表面溫度優選的是，通過熱成像攝像機檢測絲束的紅外輻射。因此可以直接顯示和可視化絲束中的溫度變化。在調溫裝置上的快速的設定修改因此是可能的。

特別地，紅外探測器裝置具有與絲束間隔開地布置的傳感器系統，該傳感器系統的傳感器對準絲束上的測量區。因此，絲束的引導保持不受影響，從而噴射器裝置能夠靈活地集成在短纖維工藝過程中。

在此，測量區可以沿纖維行進方向布置在調溫裝置的上遊或下遊。

原則上然而也可能的是，應用多個傳感器系統和多個測量區，以便例如在熱處理之前和之後檢測纖維條子的表面溫度。為此，為調溫裝置優選地配設有兩個紅外探測器裝置。

為了連續地確定纖維條子的表面溫度，以下的設備變型方案證實是有利的，其中，紅外探測器裝置被設計為熱成像攝像機。因此可以檢測和評估絲束上的直接的溫差。

為了進行熱處理，調溫裝置具有用於加熱纖維條子的加熱部件或用於冷卻纖維條子的冷卻部件。作為加熱部件或冷卻部件能夠應用輥、蒸汽通道或熱空氣通道、加熱板或冷卻板、ir-發射器、微波裝置或還有液浴池。

為了一方面能夠實現多個纖維條子在絲束中的聚合和另一方面確保多個纖維條子在輥表面上的無幹擾的引導，一般已知的是，將絲束潤溼。就此來說，絲束的溼潤程度形成另一參數，用以特別是對絲束的加熱產生影響。就此來說根據下述本發明的設備是特別有利的，其中，調溫裝置具有用於絲束的纖維條子的溼度調整的調溼部件。

在此優選地，調溼部件通過具有壓力裝置的軋輥形成，其中，軋輥和導輥形成用於引導絲束的具有線性載荷的輥隙/軋面。因此可以在熱處理絲束時實現不同的乾燥程度。

根據本發明的方法和根據本發明的設備特別適用於兩步/兩級式工藝過程。已知的是，在條筒運行時間期間引導的絲束具有在溼度和溫度方面的區別。利用本發明的方法和設備然而存在以下可能性：始終以相同的工藝過程條件處理絲束，從而最終能夠產生具有高均勻性的短纖維。

附圖說明

下面根據一些實施例參考附圖詳細說明根據本發明的方法以及根據本發明的設備。

其中：

圖1示意性地示出根據本發明的用於熱處理絲束的熔紡的纖維條子的設備的第一實施例，

圖2示意性地示出根據本發明的用於熱處理絲束的多個熔紡的纖維條子的設備的另一實施例，

圖3示意性地示出根據本發明的用於熱處理絲束的多個熔紡的纖維條子的設備的又一實施例，

圖4示意性地示出絲束的俯視圖。

具體實施方式

在圖1中示意性地示出用於熱處理絲束的多個纖維條子的設備的第一實施例。在圖1中示出纖維生產線的通過兩個拉伸裝置4和5界定的部段。因此常見的是，拉伸纖維條子。在纖維生產線中引導的絲束6為此被第一拉伸裝置4接納並且在多次纏繞的情況下在多個導輥4.1上被引導。為了進行拉伸，絲束6被沿著拉伸區引導並且被具有多個導輥5.1的第二拉伸裝置5接納。拉伸裝置4的導輥4.1和拉伸裝置5的導輥5.1被以差速驅動，從而絲束6在拉伸區中受到拉力的加載。

在拉伸區內布置有調溫裝置1。調溫裝置1在該實施例中具有蒸汽通道10，能夠通過閥11給該蒸汽通道填充熱蒸汽。閥11能夠通過閥控制器12控制，其中，閥控制器12與控制裝置2連接。

絲束6被引導通過蒸汽通道10，因此纖維條子被加熱到拉伸溫度。

調溫裝置1被分配有紅外探測器裝置3。紅外探測器裝置3具有傳感器系統7，該傳感器系統對準絲束6的表面上的測量區8。為此，傳感器系統7被與絲束6間隔開地布置在調溫裝置1與拉伸裝置5之間。紅外探測器裝置3與控制裝置2連接。在該實施例中，紅外探測器裝置3被設計為熱成像攝像機9。

在運行中，絲束6通過拉伸裝置4和5引導和拉伸。在此，在拉伸區內通過調溫裝置1的熱蒸汽將絲束6的纖維條子加熱到期望的拉伸溫度。在絲束6的、位於調溫裝置1與拉伸裝置5之間的部段中，在測量區8中由絲束髮出的紅外輻射通過紅外探測器裝置3探測並生成為纖維條子的表面溫度。表面溫度的實際值被發送給控制裝置2。在控制裝置內存儲有纖維條子的設定溫度，現在將該設定溫度與表面溫度的實際值相比較。根據所述比較形成差值，該差值同時產生為控制信號。該控制信號被發送給閥控制器12，從而閥11能夠根據差值調節熱蒸汽的輸送。

對於絲束6中纖維條子的表面溫度的實際值超過表面溫度的預定的設定值的情況，則通過閥11對熱蒸汽輸送進行節流，因此在蒸汽通道10內可用於加熱纖維條子的能量較少。在相反的情況下，如果絲束6的纖維條子的表面溫度的實際值低於預定的設定值，則通過閥11增大向蒸汽通道10的熱蒸汽輸送。因此能夠實現在絲束6中纖維條子的均勻的調溫。

如在圖1中所示，另選地也存在以下可能性：紅外探測器裝置3被分配給絲束6的位於熱處理上遊的絲束部段。為此，紅外探測器裝置3'以虛線所示布置在拉伸裝置4與蒸汽通道10之間。在此，在熱處理之前檢測纖維條子的初始熱狀態。根據纖維條子的表面溫度的相應的實際值現在可以實現有針對性地調節蒸汽通道10中的蒸汽輸送。

另選地然而也存在以下可能性：為調溫裝置1分配兩個紅外探測器裝置3和3'。就此來說可以在熱處理之前和之後均檢測絲束的熱狀態並且共同包含在調溫裝置1的控制中。

在圖1中示出的調溫裝置示例性地顯示為蒸汽通道。原則上也能夠使用用於加熱絲束的其它裝置。在圖2中示出調溫裝置1的一個另選的實施例，其中，在輸送單元15上懸伸地保持有多個被加熱的導輥13。導輥13與在此未示出的驅動裝置連接並分別具有輥加熱件14。輥加熱件14在導輥13處示意性地示出。原則上可以通過熱蒸汽、水或其它傳熱介質如傳熱油或以電的方式加熱這種導輥的輥套。輥加熱件14與控制裝置2連接，通過該控制裝置能控制導輥13上的加熱功率。在被加熱的導輥13的下遊布置有紅外探測器裝置3，該紅外探測器裝置利用傳感器系統7對準絲束6的測量區8。紅外探測器裝置3被設計為和前述的根據圖1的實施例相同，因此在這裡不進一步說明並且可以參考前面的描述。

用於控制調溫裝置1的功能基本上和前述的實施例相同。因此根據所確定的絲束的纖維條子的表面溫度來控制輥加熱件14的加熱功率。因此可以通過控制裝置2降低或升高加熱功率。

在該實施例中同樣也存在以下可能性：在纖維行進路線中將紅外探測器裝置3布置在導輥13的上遊。紅外探測器裝置3'在圖2中以虛線示出。就此來說該功能和前述的根據圖1的實施例相同。

然而，根據本發明的方法和根據本發明的設備不僅僅適用於加熱絲束。常見的是，對絲束的纖維條子在進入纖維生產線中時進行調溫調溼並且在必要時在一步/單級式工藝過程中進行冷卻。在圖3中為此示意性地示出根據本發明的用於對絲束的多個纖維條子進行熱處理的設備的另一實施例。圖3中的實施例示出一個纖維生產線的兩個調溫裝置1.1和1.2，這兩個調溫裝置在該實施例中前後順序地布置。第一調溫裝置1.1通過水浴池16形成。在此，絲束6被多個導向輥/轉向輥21引導經過填充有流體的水浴池16。水浴池16通過出口17和入口18連接在流體循環迴路上，其中，流體的輸送通過泵19和泵控制器20來控制。泵控制器20與控制裝置2.1連接。

在水浴池16的排出側上布置有第一紅外探測器裝置3.1。紅外探測器裝置3.1在該實施例中同樣被設計為熱成像攝像機9，該熱成像攝像機的傳感器系統7對準絲束6的表面上的測量區8。熱成像攝像機9與控制裝置2.1連接。在此要明確說明的是，絲束6的紅外輻射的檢測也可以通過另外的紅外探測器裝置、例如高溫計實現。在此重要的是，實現對絲束的無接觸的探測，以便檢測纖維條子的表面溫度。

在水浴池1後面跟隨有第二調溫裝置1.2，該第二調溫裝置通過具有多個被加熱的導輥13的輸送單元15形成。

被加熱的導輥13分別具有輥加熱件14，該輥加熱件與控制裝置2.2連接。被加熱的導輥13在進入側上配設有未被加熱的導輥5.1，該未被加熱的導輥與軋輥23共同形成調溼部件22，通過該調溼部件能調節絲束6的溼度。軋輥23能通過壓力裝置24和壓力控制器27這樣調節，使得在導輥5.1與軋輥23之間形成的輥隙25能被調節成具有確定的線性載荷。壓力控制器27與控制裝置2.2連接。

在第二調溫裝置1.2的排出側上布置有第二紅外探測器裝置3.2。紅外探測器裝置3.2同樣被設計為具有傳感器系統7的熱成像攝像機9，其中，熱成像攝像機9與控制裝置2.2連接。

在運行中，例如從熔紡裝置中抽出的絲束6連同其多個纖維條子被引導經過水浴池16以進行溫度調控。在此，水浴池16例如可以布置在拉伸區中，以便將被引入纖維條子中的拉伸能量從絲束6中引導出來。因此通過水浴池16中的流體來冷卻具有纖維條子的絲束6。為了獲得用於通過流體排出熱量的正確設定，在絲束6上在水浴池16的排出側上連續地檢測纖維條子的表面溫度並且發送給控制裝置2.1。根據實際-設定-比較可以通過控制裝置21產生相應的控制信號並且發送給泵控制器20。因此根據纖維條子的表面溫度來控制水浴池16中流體的輸入和輸出。

在製造短纖維時還常見的是，在拉伸之後使絲束6的纖維條子定型。為此將纖維條子加熱到預先確定的定型溫度。這個過程通過第二調溫裝置1.2實施。因此首先通過調溼部件22將絲束6的溼度調節到確定的乾燥程度。絲束6連同纖維條子在導輥5.1與軋輥23之間引導。隨後將絲束以多次纏繞的方式在被加熱的導輥13上引導並且加熱到定型溫度。調溼部件22以及調溫裝置1.2這兩者都通過控制裝置2.2控制。為了能夠根據需要輸入能量，在調溫裝置1.2的排出側上檢測絲束6中纖維條子的表面溫度。為此，通過熱成像攝像機9探測絲束6的紅外輻射並產生為表面溫度。在控制裝置2.2內評估測量數據並且在必要時轉化為相應的控制信號。在此可以以不同的方式和方法影響對絲束6的纖維的熱處理。為了實現向絲束6中的較高的能量輸入，可以例如在絲束6上提高能通過調溼部件22調節的乾燥程度。被加熱的導輥13的加熱功率的變化在這種情況下可能不是必需的。另選地然而也可能在絲束6的乾燥程度不變的情況下通過提高導輥13的加熱功率來提高向絲束6中的能量輸入。絲束中的熱能的減少相反地則通過絲束溼度的提高或通過導輥13加熱功率的減少或通過這兩個措施來實現。

為了在運行中在絲束6連續運動時探測絲束6的紅外輻射，在圖4中示意性地示出絲束6的俯視圖。絲束6由多個平行並排引導的纖維條子26形成。依賴於所述方法可以在此將幾萬、幾十萬或幾百萬個纖維條子26集合在絲束6中。

為了確定纖維條子的表面溫度，可以在面狀的測量區中或在線狀的測量區中探測絲束6的輻射排放。在圖4中舉例地示意性地以虛線表示線形地橫向地在絲束6上延伸的測量區並用附圖標記8表示。沿纖維行進方向的伸展長度基本上通過紅外探測器裝置3的傳感器的數量和布置來確定。在此重要的是，也將絲束6的邊緣區域中的纖維條子一起用於確定表面溫度。

然而另選地也存在以下可能性：在絲束的中間區域中使用面狀的測量區來探測紅外光的輻射排放。這種面狀的測量區同樣在圖4中示例性地以虛線示出並且用附圖標記8'表示。在此也基本上通過紅外探測器裝置的傳感器的數量和布置來確定測量區。在該另選方案中為了確定纖維條子的表面溫度，僅考慮一部分的在絲束6中引導的纖維條子26。測量區的造型在此是任意的，因此也可以形成圓形的或橢圓形的測量區。

用於熱處理絲束纖維條子的根據本發明的方法和根據本發明的設備特別適用於實現節能的短纖維工藝過程。此外確保在所有類型和形式的短纖維的製造中的高均勻性。