CN101490318B - 用于制造卷曲的合成丝线的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制造卷曲的合成丝线的方法，其中聚合物的粘性的熔体挤出成许多单丝，基于PP的聚合物的熔体在挤出时具有在10与50之间的数值范围内的熔体指数或者基于PET的聚合物的熔体在挤出时具有高于220Pa.s的粘度，其中将单丝在冷却路程内固定之后组合成一个单丝束。单丝束以纺丝速度抽出并且加速到处理速度。单丝束紧接着通过假捻卷曲变形而卷曲，并且卷绕成筒子。为了实现在过程稳定性与卷曲之间的优化，在抽出单丝时的纺丝速度和用于拉伸单丝的处理速度这样彼此调节，使得单丝在假捻卷曲变形之前具有在20％至80％之间范围内的剩余伸长率，单丝束的纺丝速度在150～400m/min的范围内选择，单丝在挤出之后在500～2000mm的路程内进行冷却并且组合成单丝束。

Description

用于制造卷曲的合成丝线的方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造卷曲的合成丝线的方法。
背景技术
在制造卷曲的合成丝线时对于纺织用线尤其采用两级的方法，其中在第一方法步骤中由聚合物熔体构成的合成丝线以许多细单丝的形式挤出、冷却、拉伸并且卷绕成筒子。在此丝线具有或多或少地光滑的单丝，所述单丝优选通过空气涡流变形彼此混合用于形成丝线紧密度。在第二方法步骤中丝线由筒子抽出并且通过卷曲变形优选假捻卷曲变形而卷曲。根据构成光滑的丝线的不同情况，附加地可以在丝线的假捻卷曲变形之前或者期间进行拉伸。在假捻卷曲变形之后卷曲的丝线卷绕成一个线筒子。卷曲的丝线的这种两级的制造过程虽然一方面允许丝线的优化的熔体纺丝和与此分离的假捻卷曲变形，但是另一方面具有如下缺点，即在方法步骤之间必须中间存储筒子。尤其在中间存储满筒子时，例如通过吸收湿度不排除在各单丝中的宏观的改变，使得必须实现对于中间存储的尤其高的预防措施。
由于这些原因几十年来已经尝试，实现用于卷曲的合成丝线的单级的制造方法，该方法具有可与两级方法相比较的卷曲和卷曲稳定性。在例如由DE 29 03 523已知的单级的过程中，单丝在挤出之后并且在卷绕之前通过卷曲变形装置进行卷曲。由于在制造和卷曲变形期间在两级的方法中在产品速度方面非常大的不同，在单级方法中产生明显的问题，这些问题基本上导致降低的卷曲质量。丝线在两级过程中以在3000m/min至6000m/min的范围内的卷绕速度卷绕成筒子。与此对应地在假捻卷曲变形时仅实现在最大1500m/min范围内的卷绕速度。这些不同导致，至今实际上仅已知单级的方法，其中产生对单丝的小的卷曲。这种单级的方法例如由DE 199 20 177 A1已知。
在已知的方法中单丝在挤出之后以3000m/min的纺丝速度抽出并且引导到假捻区域内。在假捻区域内产生对丝线的假捻，该假捻通过热处理进行固定。在假捻卷曲变形之后这样卷曲的丝线卷绕成一个筒子。在此可以产生对合成丝线的卷曲效果，所述卷曲效果实现接近地毯纱线的质量。
发明内容
现在本发明的目的是，这样进一步构成一种同类的用于制造卷曲的合成丝线的方法，使得可以调节对丝线的尽可能高的卷曲效果和卷曲，它们近似于纺织应用的单丝线。
本发明实现用于制造卷曲的合成丝线的方法，其中聚合物的粘性的熔体挤出成许多单丝，基于PP的聚合物的熔体在挤出时具有在10与50之间的数值范围内的熔体指数或者基于PET的聚合物的熔体在挤出时具有高于220Pa.s的粘度，其中单丝在冷却路程内固定之后组合成一个单丝束并且以纺丝速度抽出，其中将单丝束加速到处理速度并且紧接着通过假捻卷曲变形而卷曲，并且卷曲的丝线卷绕成筒子，在抽出单丝时的纺丝速度和用于拉伸单丝的处理速度这样彼此调节，使得单丝在假捻卷曲变形之前具有在20％至80％之间范围内的剩余伸长率，单丝束的纺丝速度在150m/min与400m/min之间的范围内选择，其中单丝在挤出之后在500mm与2000mm之间的路程内进行冷却并且组合成单丝束。
在加载单丝以施加假捻时，此时在单丝中加入的变形基本上与在弹性、部分弹性或塑性变形区域内的拉压应力相关。在此必须一方面保证对单丝的对于卷曲足够的形状改变并且另一方面保证在整个制造过程期间的可靠的导丝。本发明基于意想不到的认识，即在熔体纺丝和假捻卷曲变形时在过程稳定性与卷曲之间得到通过单丝的伸长引起的优化。按本发明在假捻卷曲变形之前尽可能高地拉伸单丝束。因此在抽出单丝时的纺丝速度和用于拉伸单丝的处理速度这样彼此调节，使得单丝在假捻卷曲变形之前具有在20％至80％之间范围内的剩余伸长率。在此根据聚合物类型的不同情况，可以略微低于过或者超过该范围。尤其对于由聚丙烯构成的单丝在假捻卷曲变形之前得到单丝的在30％与60％之间的范围内的剩余伸长率的优化。
为了得到对于纺织应用足够的卷曲，通过假捻总成最少数量的捻数必须加入单丝束中。为了可以采用例如在两级方法中应用的已知的假捻总成，按本发明的有利的进一步方案，单丝束的处理速度在600m/min与1500m/min之间的范围内选择。根据丝线纤度在1m的丝线段中总体上可以加入2000至7000个捻转。
为了避免单丝束的不连续的物质引导，例如在填塞箱卷曲时通常的那样，单丝束的纺丝速度在150m/min与400m/min之间的范围内选择，其中单丝在挤出之后在500mm与2000mm之间的路程内进行冷却并且组合成单丝束。从而在没有速度桥的中间连接的情况下可以实现从挤出直至卷曲的丝线的卷绕的连续的纤维导向。
但是已经显示，非常低的对于传统的熔体纺丝过程常用的纺丝速度根据聚合物类型的不同情况会导致极其危险的状态。尤其要注意熔体的足够的粘性，以便尽管低的纺丝速度也得到对于加热拉伸所必要的拉应力。已经显示，在制造基于聚丙烯(PP)的卷曲的合成丝线时聚合物的熔体在挤出时应该具有MFI＝10至50的熔体指数。在熔体指数的数值范围之外在挤出熔体时会发生在单丝构成中的不均匀性。
对于基于聚酯(PET)的聚合物熔体实现尤其稳定且良好的结果，如果粘度高于220Pa.s的话。在此尤其对于纺织用线下面的数值是有意义的。
在基于聚酰胺(PA)的聚合物熔体中高于60Pa.s的粘度在单丝的熔体纺丝时得到足够的固定和足够的热牵伸。
为了在假捻卷曲变形期间得到在单丝束内的各单丝的均匀的且强烈的卷曲，尤其优选地采用如下方法变形方案，其中单丝束为了假捻卷曲变形得到通过摩擦总成的多个摩擦盘提供的假捻，其中摩擦盘的圆周速度以1.6至2.4倍大于单丝束的处理速度。从而可以实现在纺丝过程内的稳定的假捻柱
Figure GSB00000839230300031
该假捻柱可以固定到设置在摩擦盘总成之前的假捻区域内。为了固定，单丝束优选加热到在高于玻璃化温度的温度并且紧接着直接冷却到小于100℃的温度。从而可以实现非常稳定的卷曲。
根据卷曲的丝线的最终要求的不同情况，按本发明的有利的进一步方案，直接在卷绕之前执行后处理。作为后处理一方面可以实现卷曲的单丝的涡流变形，以便稳定对于随后的纺织过程的丝线紧密度。但是用于释放收缩的后处理也是可能的。在此卷曲的丝线通过传送提供到热区域内，以便紧接着用设置低于处理速度的卷绕速度卷绕成一个筒子。
本发明的进一步方案是尤其有利的，其中熔体在单丝挤出之前进行着色，以避免卷曲的丝线的后来的着色。可以直接按单级方法制造卷曲的着色的线，所述线直接输送至织造厂或针织厂的继续加工。这种线优选用于工业纺织品，例如车辆衬里或者建筑工业纺织品。
按本发明的方法适用于由所有常用的聚合物类型例如聚丙烯、聚酯或者聚酰胺构成的的卷曲的合成丝线。在此熔体纺丝和假捻卷曲变形尤其这样彼此协调，使得可以调节对丝线的高的卷曲和卷曲稳定性，它们满足纺织应用的要求。但是用该方法制造的纤维也可以有利地用于工业应用。
附图说明
下面借助于用于执行按本发明的方法的装置的实施例详细解释本发明的其他的优点。
其中：
图1示意地显示用于执行按本发明的方法的装置的实施例，
图2示意地显示用于后处理按本发明方法的卷曲的丝线的装置。
具体实施方式
在图1中示意地描述用于执行按本发明方法的装置的实施例。该装置具有一个加热的纺丝头1，该纺丝头在其下侧上具有纺丝喷嘴3并且在其上侧上具有熔体输入件2。通过熔体输入件2，挤出机4与纺丝头1连接。另外在纺丝头1内设置在此未详细描述的引导熔体的构件，例如管和纺丝泵以及其他的纺丝喷嘴。
在纺丝头1的下侧上的纺丝喷嘴3具有许多喷嘴孔，通过所述喷嘴孔，通过挤出机4提供的聚合物熔体挤出成细的单丝5。
在纺丝头1的下方设置冷却通道6，该冷却通道与吹风装置7组合，借此为了冷却的目的冷空气流基本上横向于单丝5喷吹。
在冷却通道6的出口侧上设置汇集导丝器8和预上油装置9，通过它们，各单丝5组合成一个单丝束12。
在预上油装置9的下方设置牵引导丝盘单元10，该牵引导丝盘单元在本实施例中通过一个被驱动的导丝盘和一个未被驱动的转向辊构成。牵引导丝盘单元10将单丝束12并且从而单丝5从纺丝喷嘴3抽出，其中单丝束12通过牵引导丝盘单元10的圆周速度加速到纺丝速度。纺丝速度在图1中通过标记VS表示。
设置在牵引导丝盘单元10之前的冷却路段基本上通过在汇集导丝器8与纺丝喷嘴3的下棱边之间的间距构成。冷却路段的长度或者在纺丝喷嘴3与汇集导丝器8之间的间距通过在图1中的标记L表示。
在继续的过程中，牵引导丝盘单元后面跟随拉伸导丝盘单元11，拉伸导丝盘单元用较高的圆周速度驱动，使得单丝束12在牵引导丝盘单元10与拉伸导丝盘单元11之间拉伸。在此单丝束12通过拉伸导丝盘单元11加速到处理速度。处理速度在图1中通过标记VB表示。
根据聚合物类型的不同情况，牵引导丝盘单元10和拉伸导丝盘单元11可以构成为所谓的冷导丝盘或者加热的导丝盘。
在继续的过程中，装置显示假捻卷曲变形区域，该假捻卷曲变形区域沿丝线运行方向通过加热装置13、冷却装置14和摩擦总成15构成。摩擦总成15通过盘总成构成，其中三个被驱动的盘柱构成一个楔，单丝束12引导通过该楔。这种摩擦总成例如由EP 0 744 780 B1已知。在此参阅上述文件并且不继续解释。
通过摩擦总成15在单丝束12中产生的假捻逆着单丝运行方向往回传播(zurückpflanzen)，使得在设置在前面的加热装置13和冷却装置14中实现在单丝中的假捻的固定并且从而实现单丝的卷曲。因此在加热装置13内单丝束12加热到在高于玻璃化温度的温度。在常用的聚合物中温度优选在100至250℃的范围内。加热装置13在此可以构成为接触加热器或者非接触加热器。在接触加热器中单丝束接触地在加热的加热表面上引导。在非接触加热器中单丝束的高温处理按如下方式实现，即单丝束12间隔距离地在加热表面上引导，该加热表面具有超过300℃的范围的表面温度。
在冷却装置14中单丝束12冷却到低于80℃的温度。在此冷却装置14优选构成为接触冷却器，其中单丝束12在冷却表面上导向。在此长形的冷却的表面可以通过冷却轨或者冷却管(如在图1中描述的那样)构成，其冷却表面借助于冷却介质保持在冷却温度中。因此单丝束12冷却到低于100℃的温度。
为了牵引卷曲的单丝束12，卷曲变形导丝盘单元16设置在摩擦总成15之后，单丝束以卷曲变形速度引导通过该卷曲变形导丝盘单元。卷曲变形速度在图1中通过标记VT表示。
在卷曲变形之后单丝束引导至后上油装置17并且在上油之后作为卷曲的丝线22卷绕成筒子20。在此通过筒子架21保持的筒子20通过传动辊19驱动。为了敷设丝线22，一个往复装置18设置在传动辊19之前。
用于执行按本发明方法的装置的在图1中描述的实施例与聚合物类型无关地具有接连的基本调节可能性，以便产生具有强烈卷曲的卷曲丝线。基本上通过在汇集导丝器8与纺丝喷嘴3之间的间距表示的冷却路段在L＝500mm至2000mm的范围内调节。由单丝通过的路程L的长度在此基本上与调节的纺丝速度和相应的聚合物类型相关。通过牵引导丝盘单元10确定的纺丝速度优选在VS＝150至400m/min范围内。
现在为了得到在卷曲与关于导丝的过程稳定性之间的对于整个方法足够的优化，可通过拉伸导丝盘单元11调节的处理速度在VB＝600至1500m/min的数值范围内。在此重要的是，引导到假捻区域内的单丝束具有在20％与80％之间范围内的剩余伸长率，从而对单丝的期望的造型以及卷曲稳定性通过对单丝的固定实现。已经显示，单丝的较高的剩余伸长率值导致，存在卷曲的较小的稳定性。低于20％的剩余伸长率的过低导致单丝的缺乏的变形能力，使得产生降低的卷曲。因此在牵引单丝时的纺丝速度并且用于拉伸单丝的处理速度必须这样彼此调节，使得单丝在假捻卷曲变形之前具有在20％与80％之间范围内的剩余伸长率。
为了尤其在部分非常低的纺丝速度中保持足够的纺丝安全性，已经显示，为了继续优化，聚合物的熔体在挤出时应该具有一定的粘度。
例如在用基于聚丙烯的聚合物纺丝试验时确定，熔体指数(MFI)基本上保持在10-15优选10-35的数值范围内。基于聚丙烯的着色的聚合物熔体在上述的熔体指数范围内对于在64个单丝时的167旦的丝线纤度可以实现在28％至38％的范围内伸长率的优化。冷却路段的长度在此为800mm。
其他聚合物类型的熔体纺丝和假捻卷曲变形同样已经显示，粘性必须满足确定的最小前提，从而缓慢的纺丝和紧接着的优化的假捻卷曲变形变得可能。在聚酯的熔体纺丝时熔体的粘度应该具有高于220Pa.s的粘度，在聚酰胺的情况中具有高于60Pa.s的粘度。
对于卷曲和卷曲稳定性已经证实，在采用具有旋转的盘的摩擦总成时得到最好的结果。在此摩擦盘的圆周速度调节成以一定的倍数大于单丝束的处理速度，以便得到尽可能稳定的假捻柱并且从而得到在固定卷曲期间的稳定的丝线运动。在采用不仅由陶瓷而且由聚氨酯构成的商业上常见的摩擦盘时，摩擦盘的圆周速度的范围可以调节成以1.6至2.4倍高于处理速度VB。通过卷曲变形导丝盘单元16确定的卷曲变形速度VT在此基本上与处理速度VB相同地选择。为了调节和维持在假捻卷曲变形内的确定的丝线张紧状态，在此可以调节在拉伸导丝盘单元11与卷曲变形导丝盘单元16之间的微小的速度差。
根据期望的卷绕张力的不同情况，通过卷绕产生的卷绕速度VA基本上与卷曲变形速度VT相同地选择。但是在此也可以这样调节小的速度差，使得根据丝线类型的不同情况卷绕速度选择成微小地小于卷曲变形速度或者微小地大于卷曲变形速度。在卷曲变形速度与卷绕速度之间的关系在此通常也与附加地在卷绕之前执行的后处理相关。后处理优选在丝线运动中在卷曲变形导丝盘单元16与后上油装置17之间例如在图1中虚线表示的那样进行。
在图2中例如示意地显示在图1中描述的装置中的用于后处理的装置。在丝线运动中在卷曲变形导丝盘单元16与后上油装置17之间的后处理装置在本例子中通过涡流变形装置23、后加热装置24和收缩导丝盘单元25构成。用于后处理卷曲变形的丝线的这种后处理装置尤其适用于制成低收缩的线。通过在后加热装置24中的热处理并且通过以传送形式的速度差可以执行对卷曲变形的丝线的收缩处理。通过设置在后加热装置24之前的涡流变形装置23可以松开经常包含在各单丝内的残留加捻，使得在对单丝束的所有单丝的收缩处理时可以产生高的均匀性。
在后处理之后并且在卷绕之前，卷曲的丝线22对于继续加工过程例如织造进行上油。
按本发明的方法尤其也适用于由着色的聚合物熔体制成卷曲的丝线。通过直接在卷曲变形之前单丝束的高度的均匀的拉伸，实现均匀的颜色结构。但是也可能的是，在未着色的熔体时制成的卷曲的丝线在继续处理过程中着色。丝线的高拉伸在此可以积极地使人注意，使得避免通过各单丝的未控制的部分拉伸而引起的不均匀性。
首次通过按本发明的方法成功的是，部分过程即熔体纺丝和假捻卷曲变形这样组合成一个总过程，以便实现高质量的甚至适用于纺织应用的卷曲的丝线。
附图标记列表
1  纺丝头
2  熔体输入件
3  纺丝喷嘴
4  挤出机
5  单丝
6  冷却通道
7  吹风装置
8  汇集导丝器
9  预上油装置
10  牵引导丝盘单元
11  拉伸导丝盘单元
12  单丝束
13  加热装置
14  冷却装置
15  摩擦总成
16  卷曲变形导丝盘单元
17  后上油装置
18  往复装置
19  传动辊
20  筒子
21  筒子架
22  卷曲的丝线
23  涡流变形装置
24  后加热装置
25  收缩导丝盘单元

Claims (8)

1.用于制造卷曲的合成丝线的方法，其中聚合物的粘性的熔体挤出成许多单丝，基于PP的聚合物的熔体在挤出时具有在10与50之间的数值范围内的熔体指数(MFI)或者基于PET的聚合物的熔体在挤出时具有高于220Pa.s的粘度，其中单丝在冷却路程内固定之后组合成一个单丝束并且以纺丝速度抽出，其中将单丝束加速到处理速度并且紧接着通过假捻卷曲变形而卷曲，并且卷曲的丝线卷绕成筒子，其特征在于：在抽出单丝时的纺丝速度和用于拉伸单丝的处理速度这样彼此调节，使得单丝在假捻卷曲变形之前具有在20％至80％之间范围内的剩余伸长率，单丝束的纺丝速度在150m/min与400m/min之间的范围内选择，其中单丝在挤出之后在500mm与2000mm之间的路程内进行冷却并且组合成单丝束。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：单丝束的处理速度在600m/min与1500m/min之间的范围内选择。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于：单丝束为了假捻卷曲变形得到通过摩擦总成的多个摩擦盘提供的假捻，其中摩擦盘的圆周速度以1.6至2.4倍大于单丝束的处理速度。
4.按权利要求2所述的方法，其特征在于：单丝束为了假捻卷曲变形得到通过摩擦总成的多个摩擦盘提供的假捻，其中摩擦盘的圆周速度以1.6至2.4倍大于单丝束的处理速度。
5.按权利要求3所述的方法，其特征在于：为了固定假捻，单丝束加热到高于玻璃化温度的温度并且紧接着冷却到小于80℃的温度。
6.按权利要求4所述的方法，其特征在于：为了固定假捻，单丝束加热到高于玻璃化温度的温度并且紧接着冷却到小于80℃的温度。
7.按权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于：卷曲的丝线在卷绕之前获得后处理。
8.按权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于：熔体在单丝挤出之前进行着色。
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