CN101680133B - 合股细丝的方法及采用该方法制造的细丝束 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合股多细丝的方法和由该方法制造的细丝束。更特别地，根据本发明的所述合股多细丝的方法包括：在均匀的松绕张力下松绕所述细丝，合股在未捻状态下的所释放的细丝并卷绕所合股的细丝以生产细丝束，以便有效地防止在所述细丝束为了后处理被松绕时，所述细丝束中的一些细丝因不同的张力而下垂或变松。本发明的细丝束包括在未捻状态下合股在一起的多个细丝，且每单位长度的细丝束的细丝的重量标准偏差在0.0001到0.01的范围内。本发明对于在制造光缆时覆盖光纤的全芳香族聚酰胺细丝的生产特别有用。

Description

合股细丝的方法及采用该方法制造的细丝束
技术领域
本发明涉及一种合股(fold)细丝(比如全芳香族聚酰胺细丝)的方法，更特别地，涉及一种细丝合股方法，其在均匀的松绕(release-winding)张力(有时缩写为“张力”)下在松绕多细丝后，合股并卷绕未捻状态下的细丝，和采用该方法制造的细丝束。
此外，本发明涉及一种细丝束，比如全芳香族聚酰胺细丝，更特别地，涉及一种细丝束，所述细丝束包括在未捻状态下合股在一起的多细丝(常缩写为“细丝”)，且每单位长度的细丝束的细丝的重量标准偏差小且细丝的长度差异范围缩小，以便有效地防止一些细丝在例如用所述细丝束覆盖光纤的过程期间因张力不同而下垂(或变松)。
背景技术
在制造光缆的过程中，通过将多个全芳香族聚酰胺细丝合股在一起而形成的全芳香族聚酰胺细丝束常用作覆盖光纤的增强材料。
为了在覆盖光纤的过程中增大光纤的表面积并改进其模数，细丝束优选保持在未捻状态。
如果细丝束加捻，存在的一般问题是在光纤的覆盖过程期间，细丝束的模数降低且表面积缩小。
另一方面，如果细丝束不捻，经常出现的问题是当细丝束用于诸如光纤覆盖过程的后处理而被松绕时，细丝束中的一些细丝因张力偏差而部分变松。
因此，对于通过将多细丝合股在一起来制造细丝束的过程，对每一细丝给予均匀的张力非常重要。
在常规已知的用于制造细丝束的过程中，其一显示于图1，其特征在于，将多个细丝分别从含有单独的线轴架(所述线轴架具有卷绕有细丝的线轴2)的线轴架部件上松绕后，通过使用几个驱动辊3a、3b和3c和导辊4a和4b将它们合股在一起，同时固定在旋转轴上的单独的线轴架1在松绕张力下通过该轴旋转，然后，在卷绕机5上卷绕细丝束以生产细丝束。然而，这样的过程不使用调节从线轴松绕的每一细丝的松绕张力的装置，因此，难以将从线轴架松绕的细丝的松绕张力控制为恒定。
上述过程也存在其他问题：难以将从线轴架松绕的每一细丝的松绕张力控制为恒定，因为从线轴架松绕的细丝到合股它们的点具有不同的路径，具体地，当细丝具有较高的丹尼尔且当线轴架上的每一细丝具有不规则的卷绕程度时，更难以将张力控制为恒定。
图1是示出将多细丝合股成细丝束的常规过程的简图。
所得到的细丝束显示出在每单位长度细丝束的细丝重量标准偏差较高，且细丝的长度差异范围较宽，使得当细丝束在后处理期间被松绕时，细丝因张力偏差而部分下垂。
此外，通过已知过程生产的细丝束在制造光缆中当光纤被细丝束覆盖时常常经受螺纹切削，由此导致可加工性差或生产成本增大。更特别地，即使当细丝束不经受螺纹切削时，也难以平滑地覆盖光纤，使得使用细丝束制造的光缆具有诸如表面不平整和质量降低的缺点。
同时，为了调节现有技术已知的卷绕机的卷绕张力，已提出通过使用纱线进给辊用来防止螺纹切削的过程，以便保持卷绕机的卷绕张力恒定，所述纱线进给辊具有单独的电动机以控制所述进给辊的转速。然而，该过程仅用于在恒定卷绕张力下卷绕单个细丝，因此，不能在将细丝合股在一起的同时，通过保持向多细丝中的每个恒定地施加的所需的张力，来制造未捻的细丝束。
另一控制卷绕机的卷绕张力的已知过程是通过在每一驱动辊上安装磁制动器来调节卷绕张力，以解决制造具有大尺寸的卷绕辊时，因卷筒直径增大引起的线性卷绕速度增大而造成的困难。然而，因为仅在大卷筒产生的均匀的卷绕张力下卷绕单个细丝，该过程也具有与使用纱线进给辊用来防止螺纹切削的过程相同的问题。因此，不能在将细丝合股在一起的同时保持向多细丝中的每个恒定地施加的所需的张力，从而不能制造未捻状态下的细丝束。
如果在不均匀的张力条件下松绕或卷绕细丝，那么在待合股的细丝间会产生长度差异。在使用这样的细丝束的光缆的布线工作中，细丝束可能在通过不同引导物时被切断，和/或在细丝束在交叉卷绕机中旋转的同时被松绕时，妨碍被松绕的相邻细丝，从而可能对所使用的机械施加重负荷。即使没有螺纹切削，细丝束的表面也会粗糙或不均匀，且在涂布电缆前会有几股以环的形式从细丝表面拉出，由此在涂布过程期间产生潜在的极不规则的外观。
此外，如果存在螺纹切削，细丝束可能在布线工作产生至少一股或更多股的损失，和/或可能涉及其他问题，比如支撑力减小、比如作为最终产品的光缆的弹性降低。
发明内容
技术问题
因此，本发明旨在解决上述有关常规方法的问题，本发明的目的在于提供一种合股细丝的方法，所述方法包括：在给定的均匀松绕张力下松绕多个细丝；将未捻状态下的线股合股成细丝束；和在卷绕机上卷绕所述细丝束。
本发明的另一目的在于提供一种细丝束，其每单位长度的细丝束的细丝的重量标准偏差小，细丝的长度差异范围小，并且所述细丝束有效地防止一些细丝在用细丝束覆盖光纤的过程期间因张力不同而下垂(或变松)。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种由多细丝生产细丝束的方法，所述方法通过分别在各个具有线轴的线轴架1上安装用于调节松绕张力的控制器，以便将松绕张力控制为恒定，所述线轴卷绕有细丝。
本发明也提供一种由多细丝生产细丝束的方法，所述方法通过安装分别调节具有线轴的各个线轴架1的自驱动和转速的控制器7，使得线轴架1在利用线轴架1的自驱动力通过旋转轴旋转时，可调节该转速，由此控制细丝的松绕张力，所述线轴卷绕有细丝。
下面将更详细描述本发明。
如图2到图4所示，根据本发明的合股细丝的方法包括：从由多个线轴架1组成的线轴架部件上松绕细丝，每一线轴架1具有卷绕有细丝的线轴2并在松绕张力下通过旋转轴旋转，然后，通过使用若干个驱动辊3a、3b和3c将所释放的细丝合股在一起；和在卷绕机5上卷绕所合股的细丝以生产细丝束，其中每一线轴架1装有张力控制器6，用以调节所述线轴架的转速，从而将细丝的松绕张力控制为恒定。
所述松绕张力控制器优选地包括机械和/或电子张力控制器，以调节松绕张力，并且举例来说，所述电子张力控制器是粉末制动器。
根据本发明，所述机械张力控制器是指控制器和制动器，所述控制器具有用于测量细丝的松绕张力的装置，所述制动器用于调节受松绕张力驱动的线轴架的转速，所述两者都是通过机械驱动，而不是电能。
图2是示出根据本发明采用松绕张力控制器来合股细丝的方法的简图。图3是示出固定于图2显示的线轴架上的机械松绕张力控制器(常称为“机械张力控制器”)的简图，而图4是示出固定于图2显示的线轴架上的电子松绕张力控制器(常称为“电子张力控制器”)的简图。
本发明优选地使用导辊4a和4b，所述导辊一般位于驱动辊3a、3b、3c和卷绕机(即，卷绕辊5)之间。
如图3所示，机械张力控制器6通过例如下述过程来操作，举例来说，所述过程包括：采用用于感应松绕张力的杠杆式装置6a(常称为“张力传感装置”)来感应细丝的松绕张力；和将检测到的张力通过以带的形式的张力传送装置6b传送至制动器6c，所述制动器6c用于调节固定于线轴架内并在松绕张力下旋转的线轴的转速。
如果张力太大，则张力感应设备6a的后端向下，并导致和张力感应设备连接的张力传送装置6b变松，从而降低制动器6c的制动水平。因此，固定于线轴架1上的线轴2可以在松绕张力下自由旋转，且在线轴2上卷绕的细丝可以更快地松绕，由此引起松绕张力减小。
相反，如果张力太小，则张力感应设备6a的后端向上，并导致和张力感受设备连接的张力传送装置6b被紧紧地拉伸，从而增大制动器6c的制动水平。
因此，固定于线轴架1上的线轴2的旋转受限，而线轴2上卷绕的细丝慢慢地松绕，由此引起松绕张力增大。
根据本发明，电子张力控制器是指控制器和制动器，所述控制器具有用于测量细丝的松绕张力的装置，所述制动器用于调节受松绕张力驱动的线轴架的转速，所述两者都是通过电能驱动，且其中，制动器在张力等于或超过恒定水平时开始运行。
图4示出用于调节松绕张力的电子张力控制器。
图4显示的电子张力控制器6通过下述过程来操作，举例来说，所述过程包括：将给定的松绕张力和控制器6f中预输入的一个松绕张力进行比较并基于该比较结果计算补偿值；和通过制动器6c基于所述补偿值控制固定于线轴架内的线轴在松绕张力下的转速，或者，所述过程包括：用传感器6e来检测细丝的松绕张力；将检测到的张力和控制器6f中的预输入的张力进行比较并计算补偿值；和将补偿值传送给制动器6c。
如果传感器6e检测到的张力大于预输入的张力，那么通过控制器降低制动器6c的制动水平，使得固定于线轴架1上的线轴2可在松绕张力下自由旋转，且线轴2上卷绕的细丝可更快地松绕，由此引起松绕张力的减小。
相反，如果张力小于预输入的张力，那么通过控制器升高制动器6c的制动水平，使得固定于线轴架1上的线轴2的旋转受限，且线轴2上卷绕的细丝慢慢地松绕，由此引起松绕张力的增大。
根据本发明，作为一种电子制动器的粉末制动器包括用于测量细丝的松绕张力的装置，和用于调节在松绕张力下旋转的线轴架的转速的制动器，所述两者都是通过电能运转。这样的粉末制动器被定义为使用粉末的摩擦离合器模式的张力控制器。
如图4所示，粉末制动器通过下述过程来操作，举例来说，所述过程包括：通过固定于粉末制动器6c上的传感器6e检测细丝的松绕张力；和根据由粉末制动器6c检测到的张力控制固定于线轴架上的线轴的转速。
当传感器6e检测到的张力太大时，粉末制动器6c保持不夹住线轴架1，以便固定于线轴架1上的线轴2可在松绕张力下自由旋转，且线轴2上卷绕的细丝可更快地松绕，由此引起松绕张力的减小。
相反，如果传感器6e检测到的张力太小，粉末制动器6c立即夹住线轴架1，以便固定于线轴架1上的线轴2的旋转受限，且线轴2上卷绕的细丝缓慢地松绕，由此引起松绕张力的增大。
每一驱动辊3a、3b和3c优选地具有用于测量细丝长度的装置和用于平稳地起始和停止所述辊的系统。
举例来说，所述细丝包括，全芳香族聚酰胺细丝。
根据本发明的合股多细丝的方法使用安装在每一线轴架上的松绕张力控制器6，所述控制器均匀地控制细丝束的每一细丝的松绕张力，使得所有细丝可在均匀的松绕张力下被松绕，然后被合股在一起并在未捻状态下在卷绕机上卷绕成细丝束。
当得到的细丝束为后续过程比如光纤覆盖而被松绕时，细丝表现出因未捻状态而模数，且在覆盖光纤时的表面积较宽，同时细丝没有因张力差异导致的部分变松。
根据本发明合股多细丝的另一方法包括：从含有单独的线轴架的线轴架部件上分别松绕细丝，所述线轴架具有卷绕有细丝的线轴2；和合股并卷绕未捻状态下的细丝束，如图5所示。该方法使用安装在每一线轴架1上的控制器7，所述控制器调节线轴架1的自驱动和转速，使得线轴架1在利用所述线轴架1的自驱动力而通过旋转轴旋转时，可调节该转速，由此将细丝的松绕张力控制为恒定。
在上述方法中使用的每一线轴架1通过其自驱动力通过旋转轴主动旋转，而不是在松绕张力下被动旋转。当张力太大或太小时，通过控制器将线轴架的转速分别控制为升高或降低。
图5是示出根据本发明采用安装在每一线轴架1上的控制器7来合股细丝的方法的简图，所述控制器7用于调节线轴架的自驱动和转速。
优选地，驱动辊3a、3b和3c位于线轴架1和卷绕机5之间，导辊4a和4b固定在驱动辊3a、3b和3c和卷绕辊(即，卷绕机5)之间。
每一驱动辊3a，3b和3c优选地具有用于测量细丝长度的装置和用于平稳地起始和停止所述辊的系统。
优选地，线轴架1和卷绕机5分别装有张力控制引导物。
所述细丝优选为全芳香族聚酰胺细丝。
由于图5显示的合股细丝的方法用驱动放线模式的松绕过程来释放并卷绕细丝，所述松绕过程使用每一线轴架1的自驱动代替松绕张力，则多个细丝可在均匀的松绕张力下从线轴架上被松绕，然后在未捻状态下合股在一起并卷绕以生产细丝束。
结果，所生产的细丝束可表现出因未捻状态而模数高，且在覆盖光纤时的表面积较宽，同时防止当细丝束为了诸如光纤覆盖的后续过程而松绕时，细丝束中的一些细丝因张力偏差而变松。
通过根据本发明的上述方法的任意一个所制造的细丝束在未捻状态下形成，其特征在于每单位长度的细丝束的细丝重量的标准偏差在0.0001到0.01的范围内。
此外，当在每丹尼尔0.05g的负荷下将本发明的细丝束切成500cm的长度时，所述细丝束中包含的细丝的长度差异范围为±10mm，更优选为±2mm。
当重量的标准偏差和长度差异分别超过上述限定范围时，很可能在细丝束用于光线覆盖过程而松绕时导致细丝束部分变松。
当细丝在不均匀的张力下被松绕或卷绕时，细丝之间发生长度差异。此外，如果得到的细丝束用于光缆的布线工作中，那么细丝可能会在通过不同引导物期间被切断，和/或在细丝束在交叉卷绕机中旋转的同时被松绕时，妨碍被松绕的相邻细丝，从而可能对所使用的机械施加重负荷。即使没有螺纹切削，细丝束表面也会粗糙或不平整，且在涂布前以环的形式的几股从细丝表面拉出，由此在涂布期间产生潜在的显著不规则外观。
此外，如果存在螺纹切削，细丝束可使布线工作产生至少一股或更多股的损失，和/或可能涉及其他问题，比如支撑力减小、比如作为最终产品的光缆的弹性降低。
另一方面，通过在均匀的张力下合股并卷绕多细丝而获得的细丝束可获得优良的特性，以便满足布线工作的需求，比如光缆的可加工性，物理特性，涂布的均匀性等。
所述细丝束优选为全芳香族聚酰胺细丝，并含有500到1,500股单细度在1.0到2.5丹尼尔的范围内的单细丝。
细丝束的总细度在1,400到15,000丹尼尔的范围内，且细丝束中含有的细丝数优选地在1,000到10,000的范围内。
细丝束含有的每一细丝的单细度优选地在1.0到2.5丹尼尔的范围内。
根据本发明，在每单位长度的细丝束中的细丝的重量标准偏差定义如下：
在样品(即，细丝束)上悬挂每丹尼尔样品0.05g重量以将它拉直后，将样品切成90cm的长度。
此后，将切成的样品分成用于组合样品的单独的细丝。采用电子秤称重每一细丝后，通过使用测量到的细丝重量确定细丝重量的标准偏差。
重复上述程序五(5)次并从结果计算出平均标准偏差，所述平均标准偏差反过来被定义为每单位长度的细丝束中细丝束所含有的细丝的重量标准偏差。
根据本发明，细丝束含有的细丝的长度差异范围确定如下：
在样品(即，细丝束)上悬挂每丹尼尔样品0.05g重量以将它拉直后，将样品切成500cm的长度。
然后，将切成的样品分成已被合股以形成样品的单独的细丝。
此后，在每一单独的细丝上悬挂每丹尼尔细丝0.05g重量以将它拉直后，测量细丝长度。
重复上述程序五(5)次并从结果计算出细丝的长度差异范围的平均值。
有益效果
根据本发明由多细丝生产细丝束的方法包括：用均匀的松绕张力松绕细丝，将所释放的线股合股成未捻状态下的细丝束，和在卷绕机上卷绕细丝束。所得到的细丝束可有效地防止在细丝束为了后处理被松绕时，一些细丝因张力偏差而变松。
因此，本发明可用于由全芳香族聚酰胺细丝生产细丝束，所述细丝束一般用于在制造光缆时覆盖光纤。
附图说明
结合附图，本发明的上述目的、特征和优势将对本领域技术人员变得更为明显。附图中：
图1是示出将多细丝合股成细丝束的常规过程的简图；
图2是示出根据本发明采用松绕张力控制器来合股细丝的方法的简图；
图3是示出固定于图2显示的线轴架上的机械松绕张力控制器的简图；
图4是示出固定于图2显示的线轴架上的电子松绕张力控制器的简图；
图5是示出根据本发明采用通过安装控制器来合股细丝的方法的简图，所述控制器调节线轴架1的自驱动和转速。
附图标记说明
1：线轴架
2：用于合成纤维的线轴
3a、3b、3c：驱动辊
4a、4b：导辊
5：卷绕机
6：松绕张力控制器
6a：杠杆式松绕张力传感装置
6b：带式松绕张力传送装置
6c：制动器
6d：链轮
6e：松绕张力传感器
6f：控制器
7：用于线轴架的自驱动和转速的控制器
具体实施方式
下面将参考附图通过下列示例和比较示例来更详细地描述本发明。
然而，这些意在作为本发明的优选实施方案来说明本发明，而不是限制本发明的范围。
示例1
如图3所示，通过下列步骤制备芳香族聚酰胺细丝束：采用三个驱动辊3a、3b和3c，从五个线轴架1中的每一个上松绕由1000个单细度为1.5丹尼尔的单股细丝组成的全芳香族细丝，所述线轴架1具有卷绕有相同细丝的线轴2；将所有被释放的细丝合股在一起；和在卷绕机5上卷绕所合股的细丝以生产总细度为7,500丹尼尔、细丝数为5,000的细丝束。
线轴架1在全芳香族聚酰胺细丝的松绕张力下通过旋转轴旋转，并装有机械张力控制器6，如图3所示。
根据上述过程对所得到的细丝束作机械特性的评价，其结果显示于下表1。
示例2
如图4所示，通过下列步骤制备全芳香族聚酰胺细丝束：采用三个驱动辊3a、3b和3c，从三个线轴架1中的每一个上松绕由1000个单细度为1.45丹尼尔的单股细丝组成的全芳香族细丝，所述线轴架1具有卷绕有相同细丝的线轴2；将所有被释放的细丝合股在一起；和在卷绕机5上卷绕所合股的细丝以生产总细度为4,350丹尼尔、细丝数为3,000的细丝束。
线轴架1在全芳香族聚酰胺细丝的松绕张力下通过旋转轴旋转，并装有电子张力控制器6，如图4所示。
根据上述过程对得到的细丝束作机械特性评价，其结果显示于下表1。
示例3
如图5所示，通过下列步骤制备全芳香族聚酰胺细丝束：从十个线轴架1中的每一个上松绕由1,000个单细度为1.5丹尼尔的单股细丝组成的全芳香族细丝，所述线轴架1具有卷绕有相同细丝的线轴2；将所有被释放的细丝合股在一起；和在卷绕机5上卷绕所合股的细丝以生产总细度为15,000丹尼尔、细丝数为10,000的细丝束。
这里，如图5所示，线轴架1安装有用于调节线轴架的自驱动和转速，以便在自驱动力下通过旋转轴旋转、同时控制转速的控制器7，由此产生全芳香族聚酰胺细丝的均匀的松绕张力。
根据上述过程对所得到的细丝束作机械物性评价，其结果显示于下表1。
比较示例1
如图1所示，通过下列步骤制备全芳香族聚酰胺细丝束：采用三个驱动辊3a、3b和3c，从五个线轴架1中的每一个上松绕由1000个单细度为1.5丹尼尔的单股细丝组成的全芳香族细丝，所述线轴架1具有卷绕有相同细丝的线轴2；将所有被释放的细丝合股在一起；和在卷绕机5上卷绕所合股的细丝以生产总细度为7,500丹尼尔、细丝数为5,000的细丝束。
在全芳香族聚酰胺细丝的松绕张力下通过旋转轴旋转的线轴架1没有机械张力控制器6，如图1所示。
根据上述过程对得到的细丝束作机械特性评价，其结果显示于下表1。
表1-细丝束的机械特性评价结果
  内容   示例1   示例2   示例3  比较示例1
  每单位长度细丝束的全芳香族聚酰胺细丝束中含有的细丝的重量标准偏差 0.003 0.005 0.007 0.09
  当细丝束在每丹尼尔细丝束的负荷为0.05g下被切成500cm时，全芳香族聚酰胺细丝束中含有的细丝的长度差异范围 ±1.5mm ±1.8mm ±2.0mm ±20mm
工业应用性
如上面详细描述的，根据本发明的合股多细丝的方法可用于生产全芳香族聚酰胺细丝束，所述全芳香族聚酰胺细丝束用于在制造光缆时覆盖光纤。
通过上述方法生产的本发明的细丝束有利地用作在制造光缆时用于覆盖光纤的材料。
尽管本发明已参考附图得以描述，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离由后附权利要求所限定的本发明范围的情况下，可在本发明中作多种修改和变化。

Claims (3)

1.一种由多个细丝生产未捻状态下的细丝束的方法，所述方法包括：
从由多个线轴架(1)组成的线轴架部件上松绕所述细丝，每一线轴架(1)具有卷绕有每一所述细丝的线轴(2)并在松绕张力下通过旋转轴旋转，然后，采用多个驱动辊(3a、3b和3c)将所释放的细丝合股在一起；和
在卷绕机(5)上卷绕所合股的细丝以生产未捻状态下的细丝束，
其中每一线轴架(1)装有松绕张力控制器(6)，所述松绕张力控制器用以调节所述线轴架的转速以便将所述细丝的松绕张力控制为恒定；
所述细丝是全芳香族聚酰胺细丝；
所述松绕张力控制器(6)是机械张力控制器，该机械张力控制器通过下述过程来操作，所述过程包括：采用用于感应松绕张力的杠杆式装置(6a)来感应细丝的松绕张力；和将检测的松绕张力通过带式的张力传送装置(6b)传送至制动器(6c)，所述制动器用于调节固定于所述线轴架内并在所述松绕张力下旋转的线轴的转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每一驱动辊(3a、3b和3c)还包括用于测量细丝长度的装置和用于平稳地起始和停止所述驱动辊的系统。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述线轴架(1)和所述卷绕机(5)分别装有张力控制引导物。
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