CN100582327C - 用于制造短纤维的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造短纤维的方法和装置，其中，在第一处理步骤中由熔融纺制的单丝股形成丝束，并将所述丝束铺放在一条筒中，并且其中，在第二处理步骤中抽出条筒架的多个条筒的丝束，对所述丝束进行处理和切割。为了获得尽可能短的第一处理步骤和第二处理步骤之间的中断时间，在所述第一处理步骤中将丝束直接铺放到保持在条筒架中的条筒中，其中前后顺序地填充所述条筒架的条筒。

Description

用于制造短纤维的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于制造短纤维的方法以及一种用于实施该方法的装置。

背景技术

基本上已知两种不同类型的用于制造短纤维的方法和装置。在第一种类型的方法和装置中，在两级的处理过程中制造短纤维。为此，在第一个处理步骤中由聚合物熔体纺制出多个单丝股，并在冷却后将其合并成丝束。在第一个处理步骤结束时将所述丝束铺放在一条筒中以进行存储。在第二处理步骤中由处理装置从多个保持在一条筒架(Kannegatter)的条筒中抽出多个丝束，将其合并成总丝条(Gesamttow)，对其进行处理，接下来将其切割成短纤维。这种两级的处理过程特别是用于加工处理很粗的、例如大于200000den的总纤度。本发明就是以这种方法和装置为出发点。

在所述两级式的处理过程中重要的是，在第一个处理步骤和第二个处理步骤之间对丝束进行临时存储，因为通常要在处理装置将多个在第一个纺制过程中制造的丝束合并成总丝条并对其进行进一步加工处理。为了临时存储所纺出的丝束设有条筒，由纺制装置和一个配设给所述处理装置的条筒架之间的、复杂的输送装置引导所述条筒往复运动。此外，为了确保对条筒架提供装载以进行第二个处理步骤，还设有条筒存储部，在该条筒存储部中临时存储已经填满的条筒。因此，这种已知的用于按两个处理步骤制造短纤维的方法和装置需要复杂的协调以及复杂的输送装置和大面积的安装空间。

与此相对，已知这样的方法和装置，在所述方法和装置中，在单级的处理过程中制造短纤维。这里丝束的纺制、拉伸、卷曲变形和切割直接前后相继地进行。但这种方法基本上具有制造能力较低的缺点，因为从纺丝装置中抽出丝束和拉伸丝束都必须在处理装置中进行。特别是，对于总纤度较大的丝束，纤维物理特性的不均匀性会变得特别明显。

发明内容

现在本发明的目的是，提供一种用于按两级的处理过程制造短纤维的方法和装置，在所述方法或装置中，在从第一处理步骤到第二处理步骤的过渡中，可以按简单的方式利用简单的装置实现丝束的存储和预备。

本发明的另一个目的是，这样对已知的方法和已知的装置进行改进，即，以尽可能短的中断时间将新纺出的丝束进一步加工成最终产品/成品。

根据本发明，所述目的通过具有下述特征的方法以及装置来实现。

本发明的特征主要在于，不需要复杂的、用于将条筒运送到纺丝装置的辅助装置。根据本发明，在第一处理步骤中，直接将丝束铺放到保持在条筒架的条筒中。此时所述条筒架的条筒前后依次用丝束填充。通过纺丝装置与条筒架的共同作用可以有利地设计出一种非常紧凑的总体设备，在该设备中条筒架是纺丝装置和处理装置共同的接口。

为了实现尽可能连续的处理序列，本发明的这样一种改进方案是特别优选的，在该改进方案中，除了第一条筒架以外，还设有带有多个条筒的第二条筒架。这样例如在一个有利的方法变型方案中可以在第一处理步骤中将丝束铺放在第一条筒架的条筒中，而同时在第二处理步骤中将丝束从第二条筒架的条筒中抽出。

这里可以这样来实现一种接近连续的运行方式，即，交替地用丝束填充第一条筒架的条筒和第二条筒架的条筒，并交替地抽出来自第二条筒架的条筒的丝束和来自第一条筒架的条筒的丝束。由此特别是在第二处理步骤中出现非常短的中断时间，因为取消了在条筒架中进行条筒的更换。只需要更换条筒架以继续进行处理过程，这可以以特别短的更换时间进行。

由于根据本发明的一个有利的实施形式所述纺丝装置具有一可定位的、通过引导结构在条筒架上方保持并引导的铺放装置，从而可以在任意的位置对保持在条筒架中的条筒进行填充。由此可以在条筒架的每个任意位置将丝束铺放在保持在条筒架中的条筒中。

根据本发明的一种有利的改进方案，所述纺丝装置包括一个可定位的铺放装置，所述铺放装置通过条筒架上方的引导结构保持和引导，由此可以在任意位置对保持在条筒架中的条筒进行填充。由此可以在条筒架的每个任意的位置将丝束铺放到保持在条筒架的条筒中。

这里丝束的铺放既可以通过由铺放装置施加的振荡运动也可以通过保持在条筒架中的条筒施加的振荡运动来进行。由此确保具有相应填充密度的高填充度。

但优选是通过铺放装置的振荡运动或通过可运动地保持在铺放装置上的输送结构来产生丝束的振荡运动。

根据本发明的装置，包括用于在第一过程步骤中熔融纺制丝束和将丝束铺放到一条筒内的纺丝装置、用于接纳多个条筒的条筒架和用于在第二处理步骤中从条筒架的条筒中抽出丝束以及用于处理丝束并将丝束切割成短纤维的处理装置，其中，纺丝装置和条筒架彼此布置成使丝束可直接铺放在保持在条筒架的条筒中并使得可以前后顺序地填充条筒架的条筒。

根据本发明的装置的一个方面，除第一条筒架以外，还设有第二条筒架，这两个条筒架相对于纺丝装置布置成可用丝束交替地填充所述两个条筒架的条筒。

根据本发明的装置的一个方面，所述两个条筒架相对于处理装置布置成使所述两个条筒架的条筒的丝束可交替地抽出。

根据本发明的装置的一个方面，纺丝装置具有一可定位的铺放装置，所述铺放装置由引导结构保持在条筒架的上方并引导。

根据本发明的装置的一个方面，设有一个运动结构，通过所述运动结构可以在铺放丝束时使铺放装置振荡地运动。

根据本发明的装置的一个方面，所述运动结构与一个输送结构相配，通过所述输送结构可将丝束输送到一个分别相配的条筒中。

根据本发明的装置的一个方面，设有多个往复结构，所述往复结构与条筒架中的条筒相配并由所述往复结构可振荡运动地保持所述条筒。

在根据本发明的装置的一个特别有利的改进方案中，铺放装置配设给一个供应机构，在将丝束从喷丝嘴中抽出后通过所述供应机构引导丝束。为了能够以足够的丝束张力填充具有较大数量的条筒以及具有由此引起的较长引导路段的条筒架，该改进方案是特别有利的。这里与铺放装置相配的供应机构用于提高拉力。

为了得到尽可能紧凑的、用于实施两级式处理过程的装置，根据本发明的一个优选改进方案，纺丝装置的喷丝嘴和牵引机构设置在条筒架的上方。这里喷丝嘴相对于条筒架保持在中部或相对于保持条筒架偏置。通过这种分层的布置，可以保持铺放丝束所需的转向较小。

在本发明的改进方案中，在条筒架中分别配设有一个牵引元件，可引导所述牵引元件分别在静止位置和运行位置之间移动，这种改进方案是特别有利的，从而一方面可以实现从条筒中顺利地抽出丝束，另一方面条筒的整个开口横截面都可以用于填充。

附图说明

下面参考附图根据本发明的装置的优选实施例来详细说明本发明的方法。

其中：

图1示出根据本发明的装置的一个实施方案的示意性俯视图；

图2至图4示出本发明的装置的第一实施例的多个视图。

具体实施方式

图1中以俯视图示出根据本发明的装置的一个实施方案。所述装置包括一个纺丝装置1、两个与纺丝装置共同作用的条筒架2.1、2.2以及一个处理装置3。所述纺丝装置1包括多个用于熔融纺制多个单丝股的纺丝工位，所述单丝股通过牵引机构9合并成丝束11。所述丝束11通过牵引机构9到达可定位地在条筒架2.1和2.2的上方被引导的铺放装置10。条筒架2.1和2.2包括多个条筒13。在图1所示的布置形式中，铺放装置10配设给条筒架2.1，此时填充条筒架2.1的第一条筒13。可将所述铺放装置10引导至条筒架2.1的每个条筒，从而可以顺序地用丝束填充条筒架2.1的条筒13。

保持在第二条筒架2.2中的条筒13已经填满。条筒架2.2的条筒13的丝束共同通过处理装置3抽出并合并成丝条(Tow)14。为此条筒架2.1和2.2分别在牵引侧配设有多个导向辊22。处理装置3具有牵引机构和拉伸机构以及其它处理设备，从而可在端部将丝条14切割成希望的短纤维。

在图1中示出的实施方案中，用丝束填充条筒架2.1的条筒13，而同时条筒架2.2的条筒13通过由处理装置3抽出丝束而被清空。在用丝束11填满条筒架2.1的所有条筒13之后，并且在条筒架2.2的所有条筒13被清空之后，配设关系进行交换。在处理装置3中抽出和处理的丝条14现在由从条筒架2.1的条筒13中抽出的丝束形成。同时，用丝束填充条筒架2.2的条筒13。

根据本发明的方法和根据本发明的装置的一个特别的优点特别在于，两个只具有小的中断时间的处理步骤基本上连续的工作方式。特别是避免使用复杂的输送过程而带来了明显的时间上的节省。此外条筒架2.1和2.2可以这样相互布置，即这里不用考虑任何的输送路程或输送过程。由此可以实现一种特别紧凑的条筒架布置结构，所述条筒架布置结构可以直接与邻接或叠置的纺丝装置1或者与邻接或叠置的处理装置3共同作用。

在图2、3和4中以多个视图示出根据本发明的用于实施根据本发明的方法的装置的第一实施例。这里图2示出整个设备的侧视图，图3示出条筒架的正视图，而图4示出条筒架的俯视图。如果没有明确说明引用哪一个附图，下面的说明适用于所有的附图。

下面借助于图2详细说明根据本发明的装置的实施例的总体结构。

该实施例具有一纺丝装置1以实施根据本发明的方法的第一处理步骤，还具有一处理装置3以实施第二处理步骤。纺丝装置1和处理装置3与两个彼此并排布置的条筒架2.1和2.2共同作用。

纺丝装置1具有多个喷丝嘴6.1、6.2和6.3以熔融纺制丝束11。在该实施例中喷丝嘴的数量是举例说明的。这种纺丝装置可以具有多个喷丝嘴。每个喷丝嘴6.1、6.2和6.3分别配设有一个喷丝泵5.1、5.2和5.3。喷丝泵5.1至5.3通过一个熔体分配器32与挤出机4相连。

喷丝嘴6.1至6.3设计成环形的，以按圆型布置将多个单丝挤出成单丝股。在喷丝嘴6.1至6.3下方相对于喷丝嘴对中地分别布置有一个吹气筒7.1、7.2和7.3。吹气筒7.1至7.3分别连接在一个冷却空气输入部(这里未示出)上，以产生用于冷却单丝股的冷却空气流。

在吹气筒7.1至7.3下方分别设有一个上油装置8.1至8.3，以使单丝分别集成束。沿单丝股的行进方向在上油装置8.1至8.3的下方设有一个牵引机构9。所述牵引机构9具有多个并排布置的辊。所述辊是受驱动的。在牵引机构9的入口区域内最好设有上油辊，通过上油辊将单丝股12.1至12.3合并成丝束11。

在牵引机构9后面设有导向辊22，通过所述引导辊将丝束11引导至铺放装置10。

铺放装置10通过一个引导结构15保持并可由所述引导结构15定位在条筒架2.1和2.2的上方。为此纺丝装置1和条筒架2.1和2.2层状地彼此重叠布置。铺放装置10包括输送结构20，通过所述输送结构将丝束11输送到条筒架2.1的一个条筒内。输送结构20和一个运动结构19相连接，通过所述运动结构输送结构20进行振荡的摆动运动。由此可以在相配的条筒13的整个开口横截面上均匀地铺放丝束11。这种铺放装置例如在EP1369370A2中公开。因为在这里明确说明了对所述引用的文献的参考，因此不再对其进行进一步的说明。

下面还要详细说明引导结构15，以及条筒架2.1和2.2的布置结构。

存储在第二条筒架2.2的条筒13中的丝束由处理装置3抽出。处理装置3通常被称为所谓的纤维通路(Faserstraβe)并包含多个处理装置，从而可以对待合并成丝条14的丝束进行拉伸和处理。在图2所示的处理装置的结构中，处理装置的布置和数量是示例性的，并且仅示出了重要的、进行第二处理步骤所需的处理装置。

通过拉伸机构25从条筒架2.2的条筒13中抽出丝束11。这里将丝束11合并成丝条14，并通过导向辊22和转向辊31引导丝束。在拉伸机构25后面设置有卷曲变形装置27。卷曲变形装置27通常设计成填塞箱卷曲变形装置，其中通过输送结构将丝条压入填塞箱。例如在2D卷曲变形中使用辊作为输送结构。在卷曲变形装置27的后面布置有干燥装置28、拉力调节装置29，并在最后布置有切割装置30。是否使用干燥装置取决于聚合物的类型。

为了制造短纤维，根据在图2中示出的、该实施例的布置结构，在第一处理步骤中通过纺丝装置1熔融纺制丝束11。为此通过一挤出机4使一种热塑性塑料熔化，并将其输送给喷丝泵5.1至5.3。喷丝泵5.1至5.3在压力作用下将塑料熔体引导至相配的喷丝嘴6.1至6.3，其中喷丝嘴6.1至6.3分别具有多个喷嘴孔，从而由每个喷嘴孔挤出一个单丝股。这种喷丝嘴可以具有数千个喷嘴孔。通过牵引机构9将单丝股共同地从喷丝嘴6.1至6.3抽出。此时对单丝股进行冷却、上油并将其集束成单丝束12.1、12.2和12.3。在进入牵引机构9的入口之前将单丝束12.1至12.3合并成丝束11。丝束11从牵引装置9通过导向辊22到达铺放装置10。铺放装置10在一个引导结构15上被引导，并可以有选择地将其引导至条筒架2.1内部的每个条筒13。通过铺放装置将丝束11输送到条筒架2.1的一条筒13中。

同时通过处理装置3将相邻的条筒架2.2的丝束11抽出，以进行根据本发明的方法的第二处理步骤。此时铺放到条筒架2.2的条筒13中的丝束11通过拉伸机构25经由导向辊22和转向辊31共同抽出，并在进入拉伸机构25的入口之前合并成丝条14。所述丝条14穿过纤维通路，此时在拉伸机构25中丝条14发生拉伸。为此，优选设有多个加热并且还有不加热的拉伸辊26。在拉伸之后，引导丝条穿过定型装置(这里未示出)，其中，可在前面或中间连接一个或多个热处理装置。在定型之后，丝条14到达卷曲变形装置27中。接下来卷曲变形的丝条14通过拉力调整装置29进入切割装置30，通过所述切割装置将所述丝条14切割成具有预定长度的短纤维。此后，所制成的短纤维例如气动地引导至一打包压紧机(Ballenpresse)，以将短纤维压紧成包。以此结束根据本发明的方法的第二处理步骤。

为了说明第一处理步骤和第二处理步骤之间的共同作用，下面根据图3和4详细说明用于填充和用于抽空条筒架2.1和2.2的装置。如果没有说明参考哪个附图，下面的说明适用于这两个附图。

条筒架2.1和2.2以彼此间较小的间距布置。这里条筒架2.1中的条筒13和条筒架2.2中的条筒13彼此并排地保持在两个平行的排中。在条筒架2.1和2.2的上侧，给每个条筒分别配设一个牵引元件23，所述牵引元件保持在一摆臂24的自由端上。所述牵引元件23例如可以通过一个圈环或一个滚子形成。摆臂24可摆动地安装在条筒架2.1和2.2上。通过所述摆臂24可以将牵引元件23有选择地引导到侧向位于条筒13旁边的静止位置或引导到相对于条筒13位于中部的运行位置。在填充条筒13时，使摆臂24与牵引元件23一起进入静止位置，如条筒架2.1上所示出的那样。为了从条筒架2.2的条筒13中抽出丝束，使所有牵引元件23连同其摆臂24摆入运行位置，如条筒架2.2处所示出的那样。

为了从条筒架2.2的条筒13上抽出丝束11，通过牵引元件13滑动地引导相应的丝束，并由处理装置3将其抽出。

为了填充条筒架2.1的条筒，由引导结构15保持铺放装置10。引导结构15在该实施例中由一引导框16形成，所述引导框在条筒架2.1和2.2上延伸。在所述引导框16中设置有一个支架滑块17，可借助一个这里未示出的驱动装置引导所述支架滑块在所述引导框16中往复运动。在支架滑块17上形成一个线性引导部18，铺放装置10的保持件33在所述线性引导部中被引导。保持件33可在线性引导部18中由一驱动装置(这里未示出)起动并横向于支架滑块17的纵向移动而移动。由此，通过协调支架滑块17的运动和保持件33在线性引导部18中的运动可以将铺放装置10引导至每个条筒架2.1或2.2的条筒13。

在保持件33上布置有一个为两个摇纱辊(Haspel)形式的输送结构20。这里所述摇纱辊可通过一运动结构19振荡地横向于保持件33的运动方向摆动，所述运动结构例如可以由可摆动的支承件形成。这种具有可摆动的支承件的输送结构由EP 1369 370 A2已知，从而可以参考所述文件的详细说明。

为了铺放丝束，输送结构20和保持件33振荡地在条筒13上方的填入横截面内部运动。由此在条筒的每个区域中都可以实现丝束11均匀的铺放。

在输送结构20前面设有供应机构21，通过所述供应机构将丝束11引导至输送结构20。供应机构21优选具有多个受驱动的辊，以由此与铺放装置10的移动路径无关地保持丝束中的足够拉力。

图2至4中示出的铺放装置10只是示例性的，并且示出了将丝束铺放到条筒13内的一种可能性。原则上铺放装置可通过固定的输送结构20形成，所述输送结构配设一附加的振荡运动的引导结构，以将丝束铺放到条筒内。但也可以将铺放装置10与条筒往复装置相组合。这里输送结构20同样可以设计成不可运动的。为了填充，条筒在条筒架中振荡地运动。

但原则上可以采用所有合适的输送结构的运动方案，以在输送时这样引导丝束，即以高填充密度均匀地填充条筒。

图1至4所示的实施例的结构和布置是示例性的。因此，特别是在根据图2的实施例中，可以设计附加的处理结构以及类似的设计方案。本发明包括所有这样的用于制造短纤维的装置和方法，在所述装置和方法中，将由多个单丝股形成的丝束接纳到一个条筒架的条筒中，以在第一处理步骤和第二处理步骤之间进行中间存储。

附图标记表

1纺丝装置

2.1、2.2条筒架

3处理装置

4挤出机

5.1、5.2、5.3纺丝泵

6.1、6.2、6.3喷丝嘴

7.1、7.2、7.3吹气筒

8.1、8.2、8.3上油装置

9牵引机构

10铺放装置

11丝束

12.1、12.2、12.3单丝束

13条筒

14丝条

15引导结构

16引导框

17支架滑块

18线性引导部

19运动结构

20输送结构

21供应机构

22导向辊

23牵引元件

24摆臂

25拉伸机构

26拉伸辊

27卷曲变形装置

28干燥装置

29拉力调整装置

30切割装置

31转向辊

32熔体分配器

33保持件

Claims (16)

1.一种用于制造短纤维的方法，在该方法中，在第一处理步骤中形成由熔融纺制的单丝股组成的丝束，并将所述丝束铺放在一保持在第一条筒架中的条筒中，并且在该方法中，同时在第二处理步骤中抽出第二条筒架中的多个条筒的丝束，对所述丝束进行处理和切割，其特征为：在所述第一处理步骤中将丝束直接铺放到保持在第一条筒架中的条筒中，其中前后顺序地填充所述第一条筒架的条筒。

2.按权利要求1的方法，其特征为：交替地用丝束填充第一条筒架的条筒和第二条筒架的条筒，并交替地抽出来自第二条筒架的条筒的丝束和来自第一条筒架的条筒的丝束。

3.按权利要求1或2的方法，其特征为：通过一可定位的铺放装置将丝束放置到分别待填充的条筒中，其中铺放装置在相应条筒架的上方被引导。

4.按权利要求3的方法，其特征为：为了铺放到条筒内，丝束进行由铺放装置施加的振荡运动。

5.按权利要求4的方法，其特征为：通过被可运动地保持的输送结构产生丝束的振荡运动。

6.按权利要求3的方法，其特征为：为了铺放丝束，条筒在相应条筒架内进行振荡运动。

7.用于实施按权利要求1至6中任一项的方法的装置，包括：第一条筒架和第二条筒架，所述第一条筒架和第二条筒架用于接纳多个条筒(13)；用于在第一处理步骤中熔融纺制丝束(11)和将丝束(11)铺放到一保持在第一条筒架中的条筒(13)内的纺丝装置(1)；和用于在同时进行的第二处理步骤中从第二条筒架的条筒(13)中抽出丝束(11)以及用于处理丝束(11)并将丝束切割成短纤维的处理装置(3)，其特征为：纺丝装置(1)和第一条筒架(2.1)彼此布置成使丝束(11)可直接铺放在保持在第一条筒架(2.1)的条筒(13)中并使得可以前后顺序地填充第一条筒架(2.1)的条筒(13)。

8.按权利要求7的装置，其特征为：所述第二条筒架(2.2)与所述第一条筒架(2.1)相邻设置，所述第一条筒架(2.1)和所述第二条筒架(2.2)相对于纺丝装置(1)布置成可用丝束(11)交替地填充所述第一条筒架(2.1)和所述第二条筒架(2.2)的条筒(13)。

9.按权利要求8的装置，其特征为：所述第一条筒架(2.1)和所述第二条筒架(2.2)相对于处理装置(3)布置成，使所述第一条筒架(2.1)和所述第二条筒架(2.2)的条筒(13)的丝束(11)可交替地抽出。

10.按权利要求7至9中的任一项的装置，其特征为：纺丝装置(1)具有一可定位的铺放装置(10)，所述铺放装置由引导结构(15)保持在第一或第二条筒架(2.1、2.2)的上方并引导。

11.按权利要求10的装置，其特征为：设有一个运动结构(19)，通过所述运动结构可以在铺放丝束(11)时使铺放装置(10)振荡地运动。

12.按权利要求11的装置，其特征为：所述运动结构(19)与一个输送结构(20)相配，通过所述输送结构可将丝束(11)输送到一个分别相配的条筒(13)中。

13.按权利要求10的装置，其特征为：设有多个往复结构，所述往复结构与第一或第二条筒架中的条筒相配并由所述往复结构可振荡运动地保持所述条筒。

14.按权利要求10的装置，其特征为：所述铺放装置(10)配设有一供应机构(21)，可在从喷丝嘴抽出丝束后由所述供应机构引导丝束(11)。

15.按权利要求10的装置，其特征为：纺丝装置(1)的喷丝嘴(6.1-6.3)和牵引机构(9)布置在第一或第二条筒架(2.1、2.2)的上方，其中喷丝嘴(6.1-6.3)相对于第一或第二条筒架(2.1、2.2)保持在中部或相对于第一或第二条筒架(2.1、2.2)保持偏置。

16.按权利要求10的装置，其特征为：第一或第二条筒架(2.1、2.2)中的条筒(13)分别配设有一个牵引元件(23)，可引导所述牵引元件分别在一静止位置和一运行位置之间移动。

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