CN102041559A - 用于熔融纺制、处理和卷绕合成长丝的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于熔融纺制、处理和卷绕合成长丝的方法和装置，其中将多个纺制的单丝合并成一长丝，对其进行处理和卷绕，并且其中在卷绕之前用化学流体润湿长丝。为了在5000m/min至8000m/min的范围内的高长丝速度下能够对长丝进行定量的润湿，根据本发明，为了润湿，引导长丝通过流体的竖立的液柱，其中，液柱的高度是可变的，以便定量配给。为此，在润湿装置的内部形成用于容纳液柱的、竖直定向的液柱腔室，该液柱腔室在上部的长丝入口和下部的长丝出口之间延伸。

Description

用于熔融纺制、处理和卷绕合成长丝的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于熔融纺制、处理和卷绕合成长丝的方法以及一种根据权利要求8的前序部分所述的用于实施该方法的装置。

背景技术

在熔融纺制过程中制造合成长丝时，使待制造的长丝在其特性上尽可能地与长丝的接下来的继续处理或接下来的继续处理过程相协调。因此在制造用于技术用途的长丝时，这种长丝本领域也被称作所谓的IDY-纱线，通常利用化学流体进行为涂敷增粘剂做准备的润湿。例如为了制造纤维加强的橡胶产品必需的是，使合成纤维与橡胶材料发生高度的结合。这种连接通过相应的增粘剂产生，该增粘剂优选在两步方法中涂敷在纤维上。这里，在将长丝卷绕成卷筒之前，直接在熔融纺制过程中进行对长丝的预备的第一润湿。这里为了实现粘附强度的质量，特别需要均匀地以及定量配给地润湿长丝的所有单丝。但这由于在卷绕之前高于5000m/min的高长丝速度而变得困难。因此通常为了给多纤维长丝上油采用方法和装置通常是完全不合适的，这些装置直接配设给用于汇合单丝的纺丝装置。

此外要注意的是，用于准备增粘的化学流体可能含有危害健康的物质，应尽可能使其不进入周围环境中。

为了满足这种要求，WO02/24987公开了一种方法和装置，其中，为了润湿引导长丝通过一润湿装置的多个腔室向引导，在润湿装置中将流体保持在过压下。这里实现具有高的流体过量的非常强烈的润湿。流体过量由腔室系统接收并引出。因此所述已知的方法和已知的装置完全不适于能够对长丝进行尽可能定量的润湿。此外在润湿长丝时出现高的损失，这是因为处于压力下的流体会自动地经由长丝入口和长丝出口流出。

发明内容

因此本发明的目的在于，改进这种用于熔融纺制、处理和卷绕合成长丝的方法以及改进用于实施该方法的装置，使得在卷绕前即使在长丝运行速度高于5000m/min时长丝也能够获得均匀定量的润湿。

本发明的另一个目的在于，提供一种用于熔融纺制、处理和卷绕合成长丝的方法和装置，其中，特别是可以将含有危害健康的物质的流体低损失地并以较高的安全性涂敷到长丝上。

所述目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的方法以及通过具有权利要求8的特征的装置实现。

本发明有利的改进方案通过相应从属权利要求的特征和特征组合限定。

本发明的突出之处在于，例如可以根据长丝纤度改变长丝与流体接触的停留时间。为此，为了润湿，引导长丝穿过竖立的流体液柱，其中，可以改变液柱的高度，以便定量配给。因此在长丝速度保持不变时仅通过液柱的高度就能实现长丝的润湿的定量配给。

为了实施该方法，根据本发明的装置具有润湿装置，在该润湿装置中构成用于容纳液柱的竖直定向的液柱腔室，它在上部的长丝入口和下部的长丝出口之间延伸。因此经过长丝入口和经过长丝出口引导的长丝横穿液柱。长丝速度和长丝在液柱中的路程确定了停留时间且因此确定了进入长丝的单丝束中的流体的定量配给。

本发明的另一个优点在于，流体的液柱通过液柱腔室密封地与周围环境分开。

为了保持通过液柱的高度确定的液体输出量还设定，通过定量配给装置连续地向液柱输送流体。为此液柱腔室通过在下部区域中形成的供应开口与定量配给装置连接。因此由行进的长丝连续从液柱中取出的流体量可以通过定量配给装置供应，从而在熔融纺制过程中确保了在卷绕之前均匀地润湿长丝。

本发明的改进方案优选设计成，必须在液柱内部保存尽可能少的流体，其中，基本上直线地从上至下引导长丝穿过液柱。为此根据本发明的装置具有在液柱腔室的轴线中心上的长丝入口和长丝出口。因此液柱在中心被垂直贯穿，从而长丝可以在所有侧面在相同条件下被润湿。同时长丝穿过液柱的路程可以与液柱的柱高度相等。

为了能够在高于5000m/min的高长丝速度下可靠地引导长丝，优选在一种变型方案中实施本发明，其中，液柱无压力地保持在两个具有成型轮廓(具有凸凹轮廓)(profilieren)的陶瓷板之间并且在陶瓷板之间构成的长丝通道中引导长丝。因此在进入液柱之前以及在从液柱出来之后都能实现用于引导长丝的引导段。为此根据本发明的装置具有带有成型轮廓的陶瓷板，所述陶瓷板压力密封地在液柱腔室和长丝通道之间形成。

由此特别是在出口侧可以实现额外的密封措施，该密封措施防止流体流出到周围环境中。

根据一种有利的方法变型设定，在长丝通道中在出口侧与长丝行进方向相反地产生空气流，其中，在第一通道扩展部吹入空气并且在第二通道扩展部吸出空气。由此一方面可以截留被携带的过量流体残余量，另一方面可以通过与长丝行进方向的空气流实现长丝上的均匀润湿。为此在长丝通道的位于液柱腔室下方的段中在陶瓷板中构成两个彼此隔开距离的通道腔室，其中，下部的通道腔室与空气源连接，而上部的通道腔室与抽吸装置连接。

为了能够接收在从长丝通道中出来时通常会出现的含有由空气紊流夹带的流体颗粒的流体雾，这样的方法变型是特别有利的，其中，长丝通道在出口侧通入一抽吸腔室中，长丝被引导穿过该抽吸腔室。因此也可以实现相对于周围环境的绝对密封性。为此在根据本发明的装置中在出口侧在陶瓷板之间形成抽吸腔室，长丝通道通入该抽吸腔室中并且该抽吸腔室与抽吸装置连接。

此时，优选收集被拖带和接收的流体，并将其分开地导出。为此将抽吸装置与一收集容器连接。

为了在出现过程故障时确保，连续供应的流体在液柱腔室内部不超过液柱的最大高度，根据本发明装置的一种有利的改进，液柱腔室在上部区域中在长丝入口和液柱之间配备与存储容器连接的溢流口。

附图说明

下面参考附图借助于根据本发明的装置的实施例详细描述根据发明的方法以及根据本发明的装置。其中：

图1示出用于实施根据本发明的方法的根据本发明的装置的一个实施例的示意图；

图2示出图1的实施例的润湿装置的横截面示意图。

具体实施方式

图1用一视图示出用于实施根据本发明的用于制造合成长丝特别是以形成IDY-长丝的方法的根据本发明的装置的实施例。该实施例示出了纺丝装置1、处理装置2以及卷绕装置3，这些装置前后顺序地设置长丝流程中。这些装置通常用于熔融纺制、处理和卷绕多个平行引导的长丝。但图1中仅示出了一根长丝的长丝流程。

为了熔融纺制多纤维长丝，纺丝装置1具有可加热的纺丝头4，该纺丝头在其下侧上具有带有大量喷嘴孔的喷丝嘴5并且在其上侧上具有熔体入口6。熔体入口6与在这里(未)示出的熔体源、例如挤出机相连接。在纺丝头4内部通常设置引导熔体和输送熔体的其它构件，例如纺丝泵，在此不对其进行详细说明。

在纺丝头4下方设有冷却装置7，它在该实施例中作为横向流吹送装置示出。冷却装置7产生用于冷却从纺丝喷嘴5的喷嘴孔挤出的大量单丝的冷却空气流。

这里需要明确指出的是，冷却装置7也可以具有其它用于产生冷却空气流的元件。因此可选地，冷却空气流可以沿径向由内向外通过吹气芯产生或沿径向由外向内通过鼓风室内部的冷却缸产生。

在冷却装置7下方设置上油装置8，用于把挤出和冷却的单丝合并成长丝36。这里用上油流体来润湿长丝36的单丝上油。上油装置8在该实施例中作为辊式上油示出，其中，单丝在润湿的辊的圆周上被引导。但原则上也可以使用上油装置8的其它结构形式。例如可以根据长丝纤度可选地通过上油销或通过双辊结构将上油剂涂敷在单丝上。此外，为了将单丝合并成长丝36，上油装置8通常与这里未示出的汇集导丝器相互配合。

在该实施例中通过导丝辊结构形成处理装置2用于处理长丝，该导丝辊结构在长丝实施拉伸和接下来实施放松。具体地，首先直接在纺丝装置1下方设置牵拉导丝辊单元9，用于将长丝36从纺丝装置1中抽出。牵拉导丝辊单元9在该实施例中由受驱动的导丝辊和可旋转地支承的过绕辊/转向辊

构成，从而以多次缠绕地在导丝辊单元9上引导长丝36。通过牵拉导丝辊装置9的速度可以在长丝36上设置所谓的纺丝拉伸。牵拉导丝辊9此外优选设计成是不加热的。但原则上也可以使用按冷的或加热的构型的受驱动的导丝辊的组合。

为了继续处理长丝36设有4个导丝辊对10.1至10.4，它们优选由受驱动和受加热的导丝辊构成，并且这些导丝辊对以不同的速度驱动。这样在第一导丝辊对10.1和第二导丝辊对10.2之间实现长丝36的第一部分拉伸，因此以比第一导丝辊对10.1高的圆周速度驱动导丝辊对10.2。可以在导丝辊对10.2和10.3之间设置进一步的拉伸。

在导丝辊对10.3和最后的导丝辊对10.4之间的长丝段中优选在长丝36上进行放松，用以在长丝36上触发收缩。为此以与导丝辊对10.4相等或更大的圆周速度驱动导丝辊对10.3。

图1中示出的处理装置和其导丝辊布置结构是示例性的。原则上可以根据长丝类型使用更大数量的或更少数量的导丝辊对。此外可以使用附加的装置例如射流装置(Tangelvorrichtung)。

在进一步的长丝分布中，在处理装置2和卷绕装置3之间在长丝行程中设置润湿装置11。在润湿装置11内部为了用于继续处理过程的预处理以化学流体润湿长丝。为此在润湿装置的内部形成液柱，引导长丝穿过液柱。下面来详细说明润湿装置11的结构和功能。

被润湿的长丝36接着在卷绕装置3中被卷绕成卷筒14。卷绕装置13在该实施例中设计为所谓的筒管回转机，其具有可旋转的带有两个悬伸的筒管锭子12.1和12.2的筒管回转器13。筒管回转器13可旋转地支承，并交替地将筒管锭子12.1和12.2引导到用于卷绕卷筒14的运行区域中，和引导到用于卷筒的更换区域中。此外在卷绕位置上设有往复装置16和压紧辊15，以便将长丝36卷绕成卷筒14。这里压紧辊15接触地贴靠在卷筒14的表面上。往复装置16具有往复机构，利用所述往复机构往复引导长丝以形成交叉卷筒。

为了制造IDY-长丝，在图1示出的实施例中向纺丝头4供应例如由聚酯制成的聚合物熔体。在纺丝头4内部聚合物熔体在压力下供应给纺丝喷嘴5并被挤压通过其喷嘴孔，用以压出多个的单丝38。在通过冷却装置7形成的冷却通道内，各单丝38被冷却到这种热塑性物质的玻璃化点以下的温度，从而在单丝上发生固化和预取向。单丝38冷却后，将所述单丝合并成长丝36，同时供应上油剂。

为了从纺丝装置1中抽出多纤维长丝36并将其拉伸成IDY-纱线，首先通过牵拉导丝辊单元9抽出长丝36并将其引导至导丝辊对10.1。牵拉速度优选在2000m/min至4000m/min的范围中。接着在两个步骤中拉伸长丝且在第三个步骤使其放松。这里，在处理结束时长丝速度在优选5000m/min至8000m/min的范围中。为了拉伸和放松长丝，导丝辊对10.1至10.4的导丝辊被加热并可具有在150℃到250℃的范围内的表面温度。

在处理长丝之后，在从5000m/min至8000m/min的长丝速度下通过润湿装置11均匀地以流体润湿长丝。下面在图2中的横截面图示意性示出的润湿装置的实施例详细说明该过程。

图2中只示出了润湿装置11的引导和润湿长丝36所需的构件。为此润湿装置11具有两个具有有成型轮廓的陶瓷板17.1和17.2，它们在分隔接缝处密封地保持在一起并形成液柱腔室18和长丝通道26。液柱腔室18在该实施例中对称地在陶瓷板17.1和17.2中构成，从而长丝通道26在居中地液柱腔室18的上部区域中延伸通过长丝引入口20，而在液柱腔室18的下部区域中居中地延伸通过长丝出口21。长丝入口20和长丝出口21因此位于液柱腔室18的竖直定向的中心轴线上，从而可以竖直地引导长丝36穿过液柱腔室18。液柱腔室18对称的结构只是举例。原则上液柱腔室18也可以不对称地在陶瓷板之间构成。

液柱腔室18在下部区域中具有供应孔22，该供应孔与一定量配给装置、在该实施例中与定量泵23连接。液柱腔室18在上部区域中具有与存储容器24连接的溢流孔25。

在液柱腔室18内部填充流体，以形成液柱19，该液柱具有可调的液柱高度H。

长丝通道26从上部的长丝输入口35延伸至下部的抽吸腔室33，并被液柱腔室18中断。

长丝通道26在液柱腔室18上方和下方的段中形成多个通道腔室27.1至27.4。第一通道腔室27.1直接配设给长丝输入口35，长丝36通过该长丝输入口进入长丝通道26。该通道腔室27.1用于分离附着在长丝36上的空气流，并因此使得能进行强烈的润湿。

在液柱腔室18下方构成的通道腔室27.2至27.4与长丝通道26一起形成迷宫式密封结构，以便避免流体的流出。为了改善密封效果和长丝上的流体定量配给，附加地在通道腔室27.2和27.3之间长丝通道26的在其间的段中产生反向空气流。为此下部的通道腔室27.3通过空气通道28与空气源29连接。上部通道腔室27.2通过抽吸通道30.1与抽吸装置31相连接。此外，在通道腔室27.3和27.2之间流动的空气导致长丝36上的流体涂敷均匀化。

为了改善长丝输入口35的密封性，也可以在长丝通道26的该段中导入空气，以产生沿长丝行进方向的空气流。此外还可以在长丝通道26中在液柱腔室18之前和之后设置附加的腔室，以改善迷宫式密封效果。

为了接收在从长丝通道26中出来时由于空气紊流产生的沉积物，长丝通道26在陶瓷板17.1和17.2的下部区域中通入抽吸腔室33中。抽吸腔室33通过抽吸通道30.2与抽吸装置31连接。在抽吸腔室33的下部区域中在陶瓷板17.1和17.2之间形成长丝输出口34。

为了收集和导出包含在抽吸装置31的抽吸流中的残余流体，抽吸装置31与收集容器32连接。因此抽吸装置31可以具有液体分离器，引导抽吸流上的残余流体通过该液体分离器并将其输送给收集容器。

在图2中示出的实施例中，为了润湿长丝36，开始时在液柱腔室18内部将液柱19调节到预定的液柱高度H上。液柱19的液柱高度H与长丝36在液柱19内部的停留时间成正比。因此可以通过改变液柱19的液柱高度H设置较短的或较长的停留时间，以便润湿长丝36。因此优选在小纤度时设置较小的液柱高度，而在较大的长丝纤度时设置较大的液柱高度。

为了在处理过程中能够在预定的液柱19的液柱高度下实施长丝36的连续润湿，通过定量泵23补偿由长丝36连续地带出的流体量。为此定量泵23连续地向液柱腔室18中输送流体，从而使液柱19在运行中具有基本上相同的液柱高度。

对于在润湿长丝36时由于处理过程故障而破坏平衡的情况，在液柱19升高时可以经由溢流孔25将过量的流体从液柱腔室18引导返回存储容器24中。

由于相对于周围环境对流体密闭的密封以及由于用于润湿长丝的高的定量配给精确性，在图2中示出的润湿装置的实施例特别适合于将具有危害健康的物质的化学流体无危害和可靠地涂敷到长丝上。因此根据本发明的方法和根据本发明的装置特别适合于制造用来制造轮胎帘线的工业用的长丝。因此可以将在多步方法中涂敷的增粘剂在第一步骤中就已经有利地在熔融纺制过程中涂敷到长丝上。此时，由于高的定量配给精确性可以形成高质量的增粘剂涂敷，并且由此在进一步的处理过程中可以在合成长丝和橡胶材料之间形成高的粘结强度。

如从图1中的图示可见，被润湿的长丝36通过卷绕装置3从润湿装置11中抽出并且卷绕成卷筒14。长丝36的卷绕可以在没有中断地连续实施，其中，交替地在筒管锭子12.1和12.2上卷绕卷筒14。

随后卷筒14可以直接提供给进一步的处理过程，用以例如通过浸渍用另一种用于增粘的流体来润湿长丝36。

但在此还要明确指出，根据本发明的方法和根据本发明的装置也可用于为了继续处理而需要润湿合成长丝的其它的过程。

附图标记列表

1            纺丝装置

2            处理装置

3            卷绕装置

4            纺丝头

5            喷纱嘴

6            熔体入口

7            冷却装置

8            上油装置

9            导丝辊单元

10.1-10.4    导丝辊对

11           润湿装置

12.1、12.2   筒管锭子

13           筒管回转器

14           卷筒

15           压紧辊

16           往复装置

17.1、17.2   陶瓷板

18           液柱腔室

19           液柱

20           长丝入口

21           长丝出口

22                        供应孔

23                        定量泵

24                        存储容器

25                        溢流孔

26                        长丝通道

27.1、27.2、27.3、27.4    通道腔室

28                        空气通道

29                        空气源

30.1、30.2                抽吸通道

31                        抽吸装置

32                        收集容器

33                        抽吸腔室

34                        长丝输出口

35                        长丝输入口

36                        长丝

Claims (16)

1.用于熔融纺制、处理和卷绕合成长丝的方法，特别是用于熔融纺制、处理和卷绕合成长丝以形成IDY-纱线，在该方法中将多个纺制的单丝合并成一长丝，对其进行拉伸和放松，并且在卷绕成卷筒之前以化学流体润湿长丝，其特征在于，为了润湿，引导长丝通过流体的竖立的液柱，其中，液柱的高度是可变的，以便定量配给。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了保持设定的高度，通过定量配给装置连续地向液柱供应流体。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基本上成直线地从上至下引导长丝穿过液柱。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，液柱无压力地保持在两个具有有成型轮廓的陶瓷板之间，其中，在构成在所述两个陶瓷板之间的长丝通道中引导长丝。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在长丝通道中在出口侧产生与长丝行进方向相反的空气流，其中，在第一通道扩展部吹入空气，而在第二通道扩展部吸出空气。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，长丝通道在出口侧通入一抽吸腔室中，引导长丝穿过所述抽吸腔室。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在液柱的外部收集和导出由长丝带出的流体。

8.用于实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法的装置，所述装置具有纺丝装置(1)、处理装置(2)以及卷绕装置(3)，其中，在处理装置(2)和卷绕装置(3)之间在长丝行程中设置润湿装置(11)，其特征在于，在润湿装置(11)内部形成用于容纳液柱(19)的竖直定向的液柱腔室(18)，所述液柱腔室在上部的长丝入口(20)和下部的长丝出口(21)之间延伸。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，液柱腔室(18)通过在下部区域中构成的供应孔(22)与一定量配给装置(23)连接。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，长丝入口(20)和长丝出口(21)设置在液柱腔室(18)的中心轴线上。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的装置，其特征在于，液柱腔室(18)在上部区域中在长丝入口(20)和液柱(19)之间具有溢流孔(25)，所述溢流孔与存储容器(24)连接。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的装置，其特征在于，液柱腔室(18)在两个具有有成型轮廓的陶瓷板(17.1，17.2)之间构成，所述陶瓷板在陶瓷板之间形成长丝通道(26)并且压力密封地组装。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，在长丝通道(26)的在液柱腔室(18)上方和/或下方的段中形成至少一个通道腔室(27.1，27.2)。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，在液柱腔室(18)下方构成两个相互隔开距离的通道腔室(27.2，27.3)并且下部的通道腔室(27)与空气源(29)连接，上部的通道腔室(27.2)与抽吸装置(31)连接。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的装置，其特征在于，在出口侧构成抽吸腔室(33)，长丝通道(26)通入所述抽吸腔室，所述抽吸腔室与抽吸装置(31)连接。

16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，抽吸装置(31)与一收集容器(32)连接。

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