CN1033849A - 热塑性纤维连续卷曲方法及设备 - Google Patents

Abstract

连续卷曲塑性纤维束的方法，用射流喷嘴1将纤 维束2喷射至成型轮5的加压室3内以产生卷曲的 纤维束2.1。加压室有接受区A，处理区B和发送区 C。纤维束被送入A区内进行卷曲处理，并在B区 内通过一将气体介质吹入加压室的吹风工具进行热 或冷处理。在发送区C内，已卷曲的纤维束通过提 升装置19由加压室提升出来并向一接受该纤维束 的抽吸鼓筒4推动。使纤维束保持粘附在鼓筒的多 孔表面上，并由周围的空气进行进一步地冷却。

Description

本发明涉及一种热塑性纤维的连续卷曲方法，该方法是通过加热介质射流和喷嘴的作用将成束的纤维在高于加压室的角速度的速度下基本沿着加压室曲面的切向喷入具有细长曲面的加压室内;还涉及一种用以实现该方法的设备，该设备包括：一个通过介质流将纤维束喷射至一个环形可转动并可驱动的加压室内的喷嘴，该加压室具有一个用于接受和卷曲该纤维束的进入区，一个用于加热或冷却所接受的纤维束的处理区，和一个用于将已卷曲的纤维束发送至连续传送元件，例如一个冷却鼓筒或牵引滚子或传送滚子的发送区。

卷曲热塑性纤维束的主要准则是，在该卷曲设备中进行剧烈地卷曲并在卷曲过程完成之后保持卷曲的耐久性。这种类型的卷曲是将通过热的气体介质进行加热的纤维束吹入一个加压室，由于传送装置的延迟速度将进入该室的纤维束引入一个卷曲状态，通过加压进行卷曲。在此状态下将纤维束冷却至软化温度以下以便当卷曲的纤维束被拉出去时就保持永久的卷曲状态。

已知的这种类型的方法，例如由DE-A2    110    670号文件中所介绍的，其中采用一个射流喷嘴将纤维束基本上沿切线方向喷射至一个设置在带多小孔表面的冷却鼓筒的圆周边方向上的细长弧形隧道式的加压室内。冷却空气就通过带多小孔表面排放出来，从而将加压过的纤维束如前面所提到的那样进行冷却以便将纤维束的卷曲永久保持下来。

在DE-OS-2    507    752号文件中所公开的一种设备提供了一种对产生卷曲的纤维束的问题解决办法，其中将经过加热的并通过加热垫板预拉 伸的纤维束通过喷嘴对着一个网壁喷出，在此过程中该纤维束经受一次预卷曲，由网壁上回弹回来的纤维束然后与一个转动皮带上的针相啮合以便将各针之间的预卷曲的纤维束形成一个塞头。这些针就将该塞头传送至一个逐渐变细的加热通道中以便对该塞头进行压缩。在经过加热通道以后就通过一个松开装置将该塞头松开。

在US-PS    3，816    887号文件中公开了另一种卷曲设备，其中将纤维束通过一个加热的介质流和一个喷嘴在高于加压室的角向速度的速度下基本上沿着加压室曲面的切向喷射至一个细长弧形的加压室内。因此这些喷射出来的纤维束就接受卷曲，然后又在加压室的圆周表面进行冷却;该加压室是设置在一个冷却鼓筒内的凹槽内，该凹槽在靠近纤维束喷射的部位是盖住的，以便形成一个封阚的室。而且，该凹槽底部是带多小孔的以便使外部空气可以吸入以冷却纤维束。经卷曲的纤维束发送至一个处于预定位置的连续传送装置的凹槽圆周上。

用于将热塑性纤维束连续卷曲的方法或设备的一个目的是，在整个的工作过程中必须不能仅仅从满足技术要求的观点出发，而必须要考虑其经济性，-也就是其工作条件必须是令人满意的而且其性能必须是高的。工作条件的改进是与用于冷却的辅助作用剂如空气需要的减少成比例的，或者在设备方面与筒化结构成比例，以便在高效率的条件下达到同样的技术效果，所谓“技术效果”是指在连续的处理过程中纤维束卷曲的卷曲密度和耐久性。

在上面所提到的现有技术中的缺点是，用于定界实际支承室的绝大部分构件都是静止的，因此非常依赖于摩擦条件。

因此本发明的目的是非常简单的方法并采用极少的辅助手段在纤维束速度至少由3000至5000米/分（m/min）条件下将纤维束进行卷曲。

本发明是采用下述方法解决这一问题的，其中加压室是这样设计的，即卷曲过程所需要的介质可以使存在于加压室中的介质由纤维束的所有 方向上流过;由设备的观点来解决这个问题是该设备具有设置在一个轮子上相互间具有一定间隔的两个透气环形壁。而且其喷嘴是在形成加压室的底部的轮子圆周表面相切的两个壁之间并与该圆周表面离开一定距离处进行喷射的，这样则纤维束就保持在既不是该底部也不是壁的外部边缘的两个壁之间。

采用该方法和设备所具有的其它优点如各从属权利要求所述。

现将参照各附图仅以实施方案举例方式对本发明进行更详细地描述，其中：

图1是本发明的设备的一个示意图;

图2和3各自显示图1所示设备的一个改变型;

图4是图1所示设备的一个部件的一部分在与图1的同一方向上观察的一个详细视图;

图4a是图4所示部件通过Ⅰ线切取的截面剖视图;

图4b是显示图4所示部件的一个改变型;

图5和图6各自显示图4所示部件的一个改变型;

图5a和图6a各自显示分别通过图5和图6的Ⅱ和Ⅲ线切取的一个截面剖视图;

图7是显示图4所示部件图的另一个改变型;

图7a是图7所示部件在Ⅳ线截面上的一个侧视图;

图8，9和10分别显示图5所示部件通过Ⅴ线的局部剖视图;

图11是图5所示部件的改变型的一个放大图;

图12，13和14分别显示图5所示部件的改变型在Ⅵ方向（图5）观察的局部放大图;而

图15至图18和图21至图25分别显示本发明的设备的一个部件的一个改变型。

图19和图20显示本发明的设备的一个放大的细节。

图1显示用于将纤维束2喷射至可以转动并可驱动的环形加压室3内的射流喷嘴1;加压室3具有一个用于接受和卷曲该纤维束的进入区域喷射区A，一个用于加热或冷却已卷曲的纤维束的处理区B和一个用于发送已卷曲的纤维束至在此情况下是一个通过轴38进行驱动和转动的抽吸鼓筒4的传送元件内的发送区C。

加压室3设置在一个成型轮5的圆周表面上，该轮5是通过轴6安装着以便可以驱动转动。该驱动装置不属于本发明的部分。

如图5和图5a所示，加压室3包括两个设置在轮子5上相互隔开距离D的环形透气壁。在此实施例中该两个壁分别由相邻的针9插入轮子5的圆周表面内的两个针排7，8组成;该圆周表面上在位于两针排7，8之间的那部分表面构成加压室6的底部10。

图19和图20进一步以放大比例显示出由两排针9构成的壁7，8所形成的加压室3和其出口部分11在壁7和8之间伸出的喷嘴1。

该喷嘴1的主要特征是，它是由一个使纤维束2进入该喷嘴1的纤维进入孔12和为了使纤维束2通过纤维进入孔输送到纤维传送通道14的一个通入压力空气介质的空气送进孔13构成的。

喷嘴1在其出口部分11内加工出两个凹进部分15、16，该凹进部分为该另件提供一个对应于加压室3的最大宽度D的宽度d，如图20所示。由图19可以看出两个凹进部分15，16将通道14在出口部分11内的长度为L的一段显露出来，以便使导入通道14内的气体介质至少可以在一定程度上泄漏至出口部分11附近的大气内。由于气体介质沿着通道长度L上的这种泄漏，使导入该通道内的纤维束开始对着另外两个壁17，18相摩擦，由于至少一部分传送介质的损失从而使纤维束的传送速度降低，因而导致该纤维束的加压，并对通道内的这部分纤维束进行预卷曲。

图8是在截面线Ⅴ（图5）上切取的由针9构成的两个壁7，8并在它们之间有出口部分11伸出的局部放大图。

如由图8可以看到，属于出口部分11的那部分通道14在壁7和8之间是这样延伸的，如图1中概略地显示出，该纤维束被导入加压室3的在径向定界加压室3高度H（图8）的一半高度的上方。

粘附在针上的已卷曲的纤维束2.1保持在此水平上，并引导在此位置上通过处理区B并进入发送区C。

在发送区C内，纤维束提升装置19在两个壁7和8之间伸出并固定在已卷曲的纤维束2.1下面附近。

该提升装置19如图15至18所示。图15所示装置19是由环带19.1构成，该环带在底部10上运行并绕着一个偏转滚子20进行偏转。该环带19.1贴平靠在底部10上因此由轮5无滑动地驱动运动。

图16显示一个固定的提升楔块19.2该提升楔块基本上与底部10相切，并刚性地连接至机架的固定部分21上。

图17也是显示一个固定的提升楔块19.3，该提升楔块固定在机架部分21上并在其靠近成型轮处具有一个凸度22。

图18显示用作提升装置的提升喷嘴19.4，该提升喷嘴可以在传送方向F内排出压缩空气以便将处于提升喷嘴上方的已卷曲纤维束由两个壁7.8上提升下来并将该纤维束供给至下一个传送装置。

该喷嘴19.4以刚性连接在机架部分21上并具有一个用于连接压缩空气（通过一个箭头示意显示）的接头37。

喷射至传送方向F内的空气是由合适的孔流出的，该孔也可以设置在喷嘴19.4的一个适当的端部区内也可以由一种多小孔材料构成。

图9显示壁17，18是一个改变型，壁17.1和18.1各自带有一个用于改进将已卷曲的纤维束在出口部分11引导的凹度。

图10显示按照图8所示针9和出口部分11的改变型，图10的针9.1是带弹性的而且被偏压与部分11相啮合。这种啮合如图10中的弯曲部分E，G示意显示。在针9.1与部分11之间的这种摩擦所产生的制动作用可 以通过纤维束所存在光滑度和在一定程度上传递至部分11上的光滑度的作用至少得到部分地减小。因此这样有助于减小针9.1与部分之间磨损。

还有，与图5所示相比图11显示出针9，9.1的安置方案的改变型，针9，9.1相对于轮子或滚子5的转动方向R是向后倾斜的。该倾斜度是用角度α表示，该角度必须决定于针的长度，成型轮的直径和纤维束提升装置19的安置方案;该倾斜度应当能有助于将已卷曲的纤维束提升出来的要求。

与前面所显示的其中采用两排针用以形成壁7，8的结构相比，用于形成每个壁7.4和8.4的是采用双排针，如图12所示，形成壁7，8的任何一个壁的两排针都是相互之间交错排列的。

图13显示另一个改变型，图中壁7.5和8.5的每个壁是由二排针9分别和一个带小孔的环形盘23，24组成，该环形盘至少对加压室3朝着外面，即朝着轮子5的径向提供部分封闭。呈现部分地封闭是因为两个盘23，24可以分别在圆周方向K，M移动，以便使盘上的孔25在一定程度上与针9对正，这样就可以将针之间的空气流通按照预定要求进行限制。实际上盘23，24可以在方向K，M内转动对放置在两排针之间的已卷曲纤维束的通风至少可以提供部分控制。

图14分别显示图5，5a和图8至图10的针排的一个改变型，图中采用以薄片26用以代替针。采用薄片的优点是，从制造的观点看，在轮子5上加工出一些沟槽来代替用以安装针9的细小孔要简单一些。而且该薄片26可以是弹性的，以便随着已卷曲的纤维束在提升区内的向上提升;通过纤维束的提升这些薄片要经受与图11所示情况相似的有助于纤维束向外提升的弯曲变形。

图4，6和7每个显示一个图5所示轮5的改变型，图4中的轮5.1和加压室3.1是由带孔27的壁7.1和8.1来代替针排壁7，8。该孔的一部分如图4所示，并与针9之间的间隙起着相同的作用。

为了使发送区C内的卷曲的纤维束便于移出，在带孔壁7.1和8.1之间，该壁可以具有一个开口角β，如图4b所示。

图6作为代替针9的一个改变型，显示出形成壁7.2，8.2和加压室3.2的齿28。

该齿是用于在工作中以无滑动地安装在轮5.2上的带齿环29的一部分。

在此改变型中各齿是径向伸出的。

图7也是显示形成加压室3.3的两排齿7.3和8.3;在此情况下，齿30相对于轴6是轴向伸出的，由图7a中看得最清楚。

图2显示除射流喷嘴以外与图1所示各元件相同。图2所示射流喷嘴1.1与图1所示喷嘴1相比具有一个弯曲的出口部分11.1，如图21-25各放大图所示。弯曲出口部分11.1的优点是，该射流喷嘴可以大致沿着径向朝着加压室3伸出，而该出口部分可以安置在加压室的切线方向，这种安装方式具有一定的优点。

其它的优点是由于壁17.1和18.1是弯曲的，则在通道14内进行传送的纤维束就反冲到弯曲的壁18.1上，这样则除了通过靠近出口部分11的通道14的空气漏泄以及由此引起在纤维束与壁17.1和18.1之间摩擦的减小所产生的预卷曲之外还提供这样一种附加预卷曲。

图22显示出口部分的另一个改变型，该出口部分11.2也是带有连接至压缩空气接头32的空气排出孔31构成的，以便使压缩空气可以在由出口部分11.2流出纤维束2.1的方向上进入出口部分11.2。此压缩空气可以用于控制刚才所指的纤维束在弯曲壁18.1上的反冲。

图23显示一个与图22相似的结构;但是它不带壁18.1而是具有一个空气排放孔31.1，该排放孔与开口31相似朝着由通道14传送的纤维束吹风，以便将纤维束2.1产生偏转而不在壁18.1上发生任何反冲。

图24显示一个带出口部分11.3的喷嘴1，1，该出口部分与图21所示 出口部分11.1的区别在于它在壁18.2内具有一个圆角半径N。此圆角半径对由图22的空气流来控制壁18.1的反冲作用提供另一种改变形式。

图25显示一个对图21所示出口部分11.1的改变型，其改变程度是，图25所示出口部分11.4具有针壁17.2，18.2以代替图21所示的壁17.1，/18.1。图25所示针壁在单个针之间的相邻针33设有一个小的间隙（未显示）从而使通过通道14传送的空气可以在针33附近泄漏，以便在靠近针33附近的纤维束2.1产生进一步的预卷曲。如图21至图24所示各种改变型中，第一个预卷曲是产生于构成通道14延续部分的出口部分的那个通道部分内。

图3还显示出图2的装置的一个改变型，用接收已卷曲的纤维束2.1的一对滚子34来代替抽吸鼓筒4。基本上只用一个传送滚子就可以用以代替一对滚子34。

图21至25所示出口部分11.1，11.2，11.3，11.4，11.5都是由相当于凹进部分15，16的凹进部分（未标出）构成的，以便在各附图中所示的以宽度d将通道14显露出来。

图3与图2所示装置的区别还在于，在图3中未采用纤维束提升装置19;代之以一对滚子34将纤维束2.1由加压室3移出。

图1，图2和图3所示装置显示出靠近处理区B的装置35，该装置用以将气体介质吹入加压室3以便对该室内的已卷曲的纤维束进行热和/或冷处理。除了装置35以外，可以设置一个与装置35具有同样功能的第二装置35.1如图3所示;在这种情况下，装置35可用于对加压室3内的已卷曲纤维束进行热处理而装置35.1用于对这些纤维束进行冷处理。

该第二装置35.1主要是当在轮子5的后面不设置抽吸鼓筒4时，如图3所示，可以用于对已成型的纤维束2.1进行进一步冷却。

例如在抽吸鼓筒4的圆周上具有一个滤网表面，通过该表面可以将靠近抽吸通道36的空气抽吸进去。

纤维束提升装置19当然也可以采用图3所示的改变型装置。在图1和图2所示装置所采用的抽吸鼓筒4与图3所示装置所采用的滚子对34的差别在于利用提升装置19可以将已卷曲的纤维束2.1自动地转移至鼓筒4，而采用图3所示装置必须利用一个抽吸嘴将已卷曲的纤维束2.1进行输送使该纤维束啮合到滚子对上。因此装置19通常是不需要的。

本发明可以用于例如对聚酰胺6和66以及聚丙烯卷曲;由经验得知，对于500～3000分特（d    tex）的纤维束，其距离D（图20）可采用3至4.5毫米，而通道14的截面面积可以采用10至20平方毫米。

Claims (32)

1、一种连续卷曲热塑性纤维束的方法，该方法是将喷射出来的成束纤维通过加热介质和喷嘴的作用并在高于加压室的角速度的速度下基本沿着加压室曲面的切向喷入具有细长曲面的加压室内，其特征在于：该介质可以在处于加压室内的纤维束的所有方向上流过。

2、如权利要求所述方法，其特征在于：该介质在进行切向喷射之前连同纤维束一起以预定的角度在一个偏转板上进行偏转，而且在这种偏转过程中纤维束经受一次预加压。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：该介质在进行喷射之前连同纤维束一起以一个预定的角度通过一种相同的或不同的第二介质射流进行偏转，而第二射流对加压室内的纤维束进行辅助加压。

4、如权利要求1所述方法，其特征在于：该介质在进行切向喷射之前以一个预定的角度同时利用一个偏转板和一个第二介质射流对纤维束进行偏转，该纤维束在偏转板上经受一次预加压，该第二射流将预加压的纤维束输送至加压室内。

5、如权利要求1所述方法，其特征在于：该介质连同纤维束一起在切向喷射之前在一个延迟室内进行延迟，以便使纤维束进行预加压。

6、如权利要求5所述方法，其特征在于：该介质连同纤维束一起在进行延迟之前以一个预定的角度进行偏转，并在一个新的方向上输送至加压室内。

7、用于实现上述各项权利要求所述的方法的一种设备，该设备包括：一个喷咀通过介质流将纤维束喷射进入一个可驱动转动的环形加压室，该加压室具有一个用于对纤维束接受和卷曲的进入区，一个用于对已接受的纤维束分别进行冷却和/或加热的冷却区和/或加热区，和一个用于将已卷曲的纤维束发送至一个连续传送元件的发送区，其特征在于：该加压室具有两个设置在一个轮上相互间具有一定间隔关系的透气性环形壁，而且其喷嘴是在形成加压室底部的轮子圆周表面相切的两个壁之间并与该表面离开一定距离处喷射出去，这样则纤维束就保持在既不是在该底部也不是在壁的外部边缘的两个壁之间。

8、如权利要求7所述设备，其特征在于：该喷嘴的位置设置要使纤维束处于壁高的上半部。

9、如权利要求7所述设备，其特征在于：该壁是由相互间具有一定间隔关系的一排或更多排的针构成的。

10、如权利要求7所述设备，其特征在于：该壁是带有连续排列的一些小孔的圆盘形环构成的。

11、如权利要求7所述设备，其特征在于：该壁是带齿的盘。

12、如权利要求11所述设备，其特征在于：该齿盘上的齿是径向伸出的。

13、如权利要求11所述设备，其特征在于：该齿盘上的齿是相互对着以轴向伸出的。

14、如权利要求7所述设备，其特征在于：该射流喷嘴包括一个纤维引导部分和一个出口部分而且只有该出口部分在两个壁之间伸出。

15、如权利要求14所述设备，其特征在于：该纤维引导部分和出口部分都是从头到尾处于一条直线上的。

16、如权利要求14所述设备，其特征在于：该纤维引导部分和出口部分相互间是按照一预定角度设置的。

17、如权利要求14所述设备，其特征在于：该出口部分是用以引导纤维束的只具有两个相对着的壁的一个通道，该壁的设置要使通道的敞开的两侧导向加压室的两个壁。

18、如权利要求17所述设备，其特征在于：该出口部分的两个壁的纤维引导表面是平面的。

19、如权利要求17所述设备，其特征在于：该出口部分的两个壁的纤维引导表面在纤维传送的方向观察具有一个凹入的曲线部分。

20、如权利要求17所述设备，其特征在于：该出口部分的两个壁是由在其相邻的针之间具有一定间隔关系的针构成的。

21、如权利要求16所述设备，其特征在于：用于偏转纤维束的附加的空气通道伸向排出口。

22、如权利要求16所述设备，其特征在于：由纤维引导部分至出口部分的过渡部分是带圆角的。

23、如权利要求16所述设备，其特征在于：该角度是使纤维束在预定的传送速度下，在出口部分内产生一个支撑作用。

24、如权利要求9所述设备，其特征在于：该针排是径向设置的。

25、如权利要求9所述设备，其特征在于：相对于加压室转动的方向这些针是向后倾斜的。

26、如权利要求7所述设备，其特征在于：用于提升纤维束的装置要设置在冷却区的端部，位于该纤维束的下面并在加压室两个壁之间相啮合。

27、如权利要求26所述设备，其特征在于：该装置是以环带的形式出现并在加压室的底部上运动，而在发送区内与该底部脱离啮合并由加压室的两个壁之间流出。

28、如权利要求26所述设备，其特征在于：该装置是以带有将纤维束朝着外面引导的纤维引导表面的楔块的形式出现的。

29、如权利要求28所述设备，其特征在于：该楔块的纤维引导表面是沿着加压室底部的切向并在该室的两个壁之间伸出。

30、如权利要求29所述设备，其特征在于：该纤维引导表面是平面的。

31、如权利要求29所述设备，其特征在于：该纤维引导表面是曲面的。

32、如权利要求26所述设备，其特征在于：该装置是以空气喷嘴形式出现的，该喷嘴的出口要能引导空气流沿着加压室的曲面部分的径向吹向纤维束。

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