CN103710769A - 拉伸丝的制造方法以及拉伸丝的制造装置 - Google Patents

拉伸丝的制造方法以及拉伸丝的制造装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及拉伸丝的制造方法以及拉伸丝的制造装置。本发明的课题在于使处理液均匀地附着于丝上,同时提高加热辊对丝的加热效率。纺丝卷绕机(1)具有:对从纺丝装置(2)纺出的丝赋予含有处理剂的处理液的处理液赋予装置(3)、用于将赋予了处理液的丝拉伸的多个加热辊(4)、以及卷绕拉伸后的丝的卷绕装置(5)。处理液赋予装置(3)对丝赋予的处理液是在水中分散有处理剂的乳剂,并且处理液中的处理剂的浓度为40~60质量%。

Description

拉伸丝的制造方法以及拉伸丝的制造装置
技术领域
本发明涉及一种将从纺丝装置纺出的丝拉伸来制造拉伸丝的方法以及拉伸丝的制造装置。
背景技术
在专利文献1、2中公开了一种将从纺丝装置纺出的聚酯纤维等丝拉伸,进而将拉伸了的丝卷绕而形成卷装的装置。
专利文献1的装置具有用于将纺出的丝拉伸的2个加热辊。在各加热辊上设置有分离辊,在加热辊和分离辊之间,丝被卷绕多次。丝被上游侧的加热辊加热至玻璃化转变温度以上之后,在2个加热辊之间被拉伸。
专利文献2的装置也具有用于将纺出的丝拉伸的2个加热辊组。1个加热辊组由2个加热辊构成,在各加热辊上,丝以180度以上(小于360度)的卷绕角被卷绕。被上游侧的加热辊组加热至玻璃化转变温度以上的丝在2个加热辊之间被拉伸。
另外,专利文献1、2的装置分别具有油剂赋予装置,其对从纺丝装置纺出的拉伸前的丝赋予油剂(处理液)。在专利文献1中公开了使用水分含量为80~85%的油剂的内容。另一方面,在专利文献2中公开了使用水分含量最高为8%的油剂的内容。
专利文献
专利文献1:日本特开平6-17312号公报
专利文献2:国际公开第2011/009498号
发明内容
专利文献1中使用了水分含量相当高的油剂(处理液)。因此,为了将赋予了处理液的丝拉伸而用加热辊将丝加热至需要的温度时,大多数施加给丝的热量都被处理液中所含的水分的蒸发所消耗,所以加热效率差。如果是专利文献1中所公开的在加热辊上丝被卷绕多次的结构,则为了获得丝与加热辊的接触长度,就需要增多丝在单个加热辊上的卷绕次数。因此,还存在着导丝作业变难,各加热辊变长的问题。另外,如果是专利文献2中所公开的丝在加热辊上的卷绕角小于360度(即卷绕次数小于1次)的结构,则为了获得丝与加热辊的接触长度,就需要增加加热辊的数量或者增大加热辊的外径。
另外,对于水分含量高的处理液来说,在丝的加热拉伸中,由于处理液中大量的水蒸发,所以会诱发拉伸丝的热过程斑,这成为了染色斑的原因。
专利文献2中使用了水分含量低(处理剂的浓度高)的处理液。此时,由于水分蒸发所消耗的热量少,所以加热辊的加热效率变高。可是,丝上应该附着的处理剂(处理液中的除水以外的含有成分)的量与处理剂浓度无关,是恒定的。即,当处理剂浓度高时,处理液的需要量变少。因此,处理液的供给量的调整变难,如果调整失常,则处理液的附着量就会发生偏差。另外,即使调整适当,如果处理液的量少,则处理液不易均匀地附着于丝上,容易产生附着斑(附着不均)。
本发明的目的是提供一种能够使处理液均匀地附着于丝上,同时能够提高加热辊对丝的加热效率的拉伸丝的制造装置、以及拉伸丝的制造方法。
第1发明的拉伸丝的制造方法的特征在于,其是将从纺丝装置纺出的丝拉伸来制造拉伸丝的方法,其具备下述工序:对从所述纺丝装置纺出的丝赋予含有处理剂的处理液的处理液赋予工序,以及将赋予了处理液的丝用至少包含1个加热辊的多个辊拉伸的拉伸工序;在所述处理液赋予工序中,对丝赋予的所述处理液是在水中分散有所述处理剂的乳剂,并且所述处理液中的所述处理剂的浓度为40~60质量%。
本发明中,由于对丝赋予的处理液中的处理剂的浓度为40质量%以上,所以加热辊对丝加热时,水分的蒸发所消耗的热量少,加热效率提高。另一方面,由于处理剂的浓度为60质量%以下,所以处理液的需要供给量一定程度地增大,所以能够使处理液均匀地附着于丝上,能够抑制附着斑的产生。
第2发明的拉伸丝的制造方法的特征在于,在所述第1发明中,在所述处理液赋予工序中,对所述丝赋予的所述处理液用芬氏(Cannon-Fenske)法测定得到的30℃下的动态粘度为100~200mm2/s。
根据本发明,由于处理液的动态粘度为100~200mm2/s的范围,所以可以使处理液均匀地附着于丝上。
第3发明的拉伸丝的制造方法的特征在于,在所述第1或第2发明中,在所述处理液赋予工序中,对所述丝进行赋予之前,将所述处理液加热。
根据本发明,用处理液加热装置将处理液加热,降低处理液的粘度,由此可以使处理液更加均匀地附着。
第4发明的拉伸丝的制造装置的特征在于,其是将从纺丝装置纺出的丝拉伸来制造拉伸丝的装置,其具备:对从所述纺丝装置纺出的丝赋予含有处理剂的处理液的处理液赋予装置,以及至少包含1个加热辊并将赋予了所述处理液的丝拉伸的多个辊;所述处理液是在水中分散有所述处理剂的乳剂,并且所述处理液中的所述处理剂的浓度为40~60质量%。
本发明中,由于对丝赋予的处理液中的处理剂的浓度为40质量%以上,所以加热辊对丝加热时,水分的蒸发所消耗的热量少。因此,加热效率提高。另一方面,由于处理剂的浓度为60质量%以下,所以处理液的需要供给量一定程度地增大,所以能够使处理液均匀地附着于丝上,能够抑制附着斑的产生。
第5发明的拉伸丝的制造装置的特征在于,在所述第4发明中,丝以小于360度的卷绕角被卷绕在所述加热辊上。
如上所述,如果处理剂的浓度高(水分含量低),则用加热辊将丝加热时,水分蒸发所消耗的热量少,所以能够缩短丝与加热辊的接触长度。在这点上,本发明是丝在加热辊上未卷绕1次以上的结构。此时,为了增加丝与加热辊的接触长度,需要增加加热辊的数量或者加大加热辊的外径,但装置变大,成本也提高。但是,如果像上述那样接触长度短也没问题的话,则可以减少加热辊的个数或者减小直径。
第6发明的拉伸丝的制造装置的特征在于,在所述第4发明中,所述制造装置具有与所述加热辊邻接地配置的分离辊,在所述加热辊和与之对应的所述分离辊之间,丝被卷绕1次以上。
本发明中,是丝在加热辊和分离辊之间被卷绕1次以上的结构。此时,为了增加丝与加热辊的接触长度,需要增加卷绕次数,可是这样一来,导丝作业变得困难,另外,还存在加热辊变长的问题。但是,如果像上述那样接触长度短也没问题的话,则可以减少丝在加热辊上的卷绕次数。
附图说明
图1是本实施方式的纺丝卷绕机的侧视图。
图2是加热辊和导辊的立体图。
图3是表示处理液赋予导纱器的图,(a)是正视图,(b)是(a)的B线截面图。
图4是本实施方式的处理液和以往的处理液的动态粘度的比较表。
图5是使用了实施例和比较例的处理液时的试验结果。
图6是变更方式的纺丝卷绕机的侧视图。
图7是另一个变更方式的纺丝卷绕机的正视图。
符号说明
1  纺丝卷绕机
2  纺丝装置
3  处理液赋予装置
4  加热辊
36 加热器
41 纺丝卷绕机
42 处理液赋予装置
44 加热辊
46 分离辊
具体实施方式
下面,对本发明的实施方式进行说明。图1是本实施方式的纺丝卷绕机的侧视图。其中,以下将图1的左方定义为“前方”、将图1的右方定义为“后方”来进行说明。如图1所示,纺丝卷绕机1(相当于本发明的“拉伸丝的制造装置”)具有:对从纺丝装置2纺出的聚酯纤维的多条丝10赋予处理液的处理液赋予装置3、用于将赋予了处理液的多条丝10拉伸的4个加热辊4(参照图2参照)、以及将经拉伸的多条丝10(FDY)分别卷绕而形成多个卷装P的卷绕装置5等。
处理液赋予装置3具有:配置于纺丝装置2的下方的处理液赋予导纱器30、以及向该处理液赋予导纱器30供给处理液的供给部31。从纺丝装置2纺出的多条丝10与处理液赋予导纱器30接触,并分别朝着下方行走,由此对多条丝10赋予处理液(处理液赋予工序)。有关处理液赋予装置3的详细情况,在后面进行说明。
图2是加热辊和导辊的立体图。如图2所示,4个加热辊4(4a~4d)被收纳于由绝热材料形成的保温箱26内。其中,为了便于了解保温箱26的内部,图2中用双点划线的假想线来图示保温箱26的外形线。
如图1所示,保温箱26内收纳的4个加热辊4a~4d配置于处理液赋予导纱器30的下方、后述的卷绕装置5的筒管架7的前端部的上方。4个加热辊4按照使它们的轴方向与前后方向平行的方式配置。
在4个加热辊4a~4d上,多条丝10以小于360度的卷绕角被依次卷绕。另外,4个加热辊4分别被发动机(图示省略)旋转驱动。而且,4个加热辊4将由处理液赋予装置3赋予了处理液的多条丝10牵引,然后送出至下游侧的卷绕装置5。
此外,4个加热辊4中分别内置有加热器27。4个加热辊4a~4d中的丝行走路径的上流侧的2个加热辊4a、4b将拉伸前的多条丝10加热至聚酯的玻璃化转变温度。另外,下游侧的2个加热辊4c、4d的旋转速度设定得比上流侧的2个加热辊4a、4b的旋转速度快。在该旋转速度差(进丝速度差)的作用下,被加热至玻璃化转变温度的多条丝10被拉伸(拉伸工序)。另外,下游侧的2个加热辊4c、4d的温度设定得比上流侧的加热辊4a、4b高,通过加热拉伸后的多条丝10而将其状态热固定。例如,上流侧的2个加热辊4a、4b设定为80~100℃,下游侧的2个加热辊4c、4d设定为120~170℃。
上述4个加热辊4a、4b通过被收纳于由绝热材料构成的保温箱26内,放热得到了抑制。在保温箱26上开闭自由地安装有覆盖加热辊4的前端面的门26a。在门26a的开放状态下,4个加热辊4a~4d在前方露出。在该状态下,位于纺丝卷绕机1的前方的操作员可以对4个加热辊4a~4d进行导丝。此外,在保温箱26的顶板上形成有用于将多条丝10导入至保温箱26内的狭缝28。另外,在保温箱26的底板上形成有用于将多条丝10从保温箱26送出的狭缝29。
在4个加热辊4的下游侧配置有2个导辊11、12,其安装于卷绕装置5的主体框架15上。一个导辊11配置于收纳4个加热辊4的保温箱26的正下方的位置。另一个导辊12配置于保温箱26的后方的位置,其在后述的卷绕装置5的筒管架7的中央部上方。2个导辊11、12的轴方向与左右方向平行,并且与加热辊4的轴方向正交。另外,2个导辊11、12分别被发动机(图示省略)旋转驱动。而且,从保温箱26朝着下方送出的多条丝10由2个导辊11、12向卷绕装置5传送。其中,如图1中双点划线所示,导辊12沿着导纱板16可以移动到导辊11附近的导丝位置(图1中用双点划线表示)。因此,通过使导辊12移动到上述导丝位置,操作员从前方进行的导丝作业变得容易。
被4个加热辊4拉伸后的多条丝10被分别卷绕在卷绕装置5上。卷绕装置5具有:主体框架15、在主体框架15上可旋转地设置的圆板状的转台6、沿着其轴方向安装有多个筒管B的2根筒管架7、将要卷绕在多个筒管B上的多条丝10分别横动的多个横动导纱器8、以及与安装于筒管架7上的多个筒管B(或在筒管B上形成的卷装P)接触的接触辊9等。
2根筒管架7在它们的轴方向为前后方向的状态下,分别被后方的转台6可旋转地支撑。2根筒管架7分别被发动机(图示省略)旋转驱动。各筒管架7旋转时,该筒管架7上安装的多个筒管B也与筒管架7一体地旋转。另外,支撑2根筒管架7的转台6通过旋转使2根筒管架7的位置在卷绕位置(图1上方的位置)和退避位置(图1下方的位置)之间切换。即,转台6是切换卷绕丝10的筒管架7的机构。
在筒管架7的上方,安装于主体框架15的多个支点导纱器13和多个横动导纱器8分别按照与多个筒管B对应的方式设置。从导辊12传送的多条丝10分别挂在多个支点导纱器13上。进而,多条丝10由多个横动导纱器8以对应的支点导纱器13为中心、沿着筒管B的轴方向进行横动,同时被分别卷绕在卷绕位置的筒管架7上安装的多个筒管B上。由此,在上述多个筒管B上分别形成多个卷装P。另外,在上述的丝卷绕过程中,接触辊9与卷装P的外周面接触而赋予规定的接触压并旋转,由此调整卷装P的形状。
下面,对处理液赋予装置3进行说明。图3是表示处理液赋予导纱器的图,(a)是正视图,(b)是(a)的B线截面图。如图3所示,处理液赋予导纱器30在其前侧部分(图3(a)的纸面这侧部分)具有引导槽33,该引导槽33引导沿着上下方向延伸、从纺丝装置2纺出的多条丝10。另外,在处理液赋予导纱器30的后侧部分形成有与供给部31(参照图1)连接的供给孔34,供给孔34的前端朝着引导槽33开口。由供给部31供给的处理液从供给孔34供给至引导槽33的内部。供给部31具有喷出处理液的齿轮泵,该齿轮泵由能够通过变换器控制转速的电动机驱动。由此,供给部31对各处理液赋予导纱器30计量并喷出规定量的处理液。
在引导槽33内,上下排列地形成有多个储液槽35。各储液槽35具有横条的形状,其两端部延伸到引导槽33的侧面。由供给孔34供给到引导槽33内的处理液扩展到引导槽33的整个内表面,特别是其一部分保持于多个储液槽35内。为了可靠地保持处理液,优选设置5个以上的储液槽35。
多条丝10由引导槽33引导并朝着下方行走时,这些多条丝10上会附着上引导槽33内的处理液。另外,由于在多个横条形状的储液槽35内保持有处理液,所以在引导槽33内行走的多条丝10上容易均匀地附着上处理液。
下面,对用处理液赋予装置3对丝赋予的处理液进行详细说明。本实施方式中使用的处理液是在水中分散有液态的处理剂(具体是油剂)的水系乳剂。
另外,处理液中的处理剂的浓度为40~60%(水分含量为60~40%)。其中,以下,浓度的单位简记为“%”,表示“质量%”。另外,为了使处理液均匀地附着在丝10上,处理液的粘度优选为用芬氏法测定得到的动态粘度在使用时的周围温度(30℃)下为100~200mm2/s。
对丝10赋予的处理液中的处理剂的浓度如果为40%以上,则用加热辊4加热丝10时,水分的蒸发所消耗的热量减少,所以通过丝10相应地被施加大量的热量,就能够提高加热效率。因此,使用4个加热辊4可以可靠地将多条丝10加热至拉伸所需要的温度,提高丝品质。
另一方面,当由供给部31供给的处理液的量少时,供给部31中的处理液的供给量的调整误差的容许范围窄,调整困难。即,处理液的供给量相对于设定量稍微地增减时,处理剂(处理液中的含有成分)的量就会大幅变动。另外,即便调整适当,处理液的量如果少,则处理液也难以均匀地附着于多条丝10上,容易产生附着斑(附着不均)。
在这点上,由于处理剂的浓度为60%以下,所以处理液的供给量一定程度地增多。例如,与处理剂为100%(水分含量为0%)的情况相比,处理剂的浓度为60%时,需要的处理液的量变为1.67倍,处理剂的浓度为40%时,变为2.5倍。这样,处理液的供给量如果多,则能够使处理剂均匀地附着于多条丝上,能够抑制附着斑(附着不均)的产生。
对于通常以往的处理液来说,在处理剂的浓度为40~60%的范围内,动态粘度变得非常高。粘度(动态粘度)如果大,则处理液不能均匀地附着在丝10上,容易产生附着斑,所以以往在上述粘度范围内不能使用。
另外,以往,作为工序通过性良好的处理液,提出了含有规定比例的特定的润滑剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂而成的合成纤维用处理剂,但随着工序中的乳剂的处理剂浓度的变化,特别是在浓度为40~70%的范围内,粘度发生急剧上升。此时,会在处理剂赋予导纱器30以及交织喷嘴、移动喷嘴处堆积凝胶状浮渣,或者诱发毛茸、断丝等工序通过性不良的问题。
另一方面,本实施方式的处理液(例如竹本油脂株式会社制的DELIONTMT-200)中,处理剂的浓度为40%以上,动态粘度的上升轻微,被控制为与浓度为100%的原液大致相同的动态粘度。因此,即使如上所述地将处理剂的浓度设定为40~60%的范围,也不会像以往的处理液那样粘度显著上升,不会因此而容易产生附着斑。
下面列举有关处理剂浓度和处理液的粘度的具体例。图4是本实施方式的处理液(竹本油脂株式会社制的DELION TMT-200)和以往的处理液的动态粘度的比较表。其中,图4的动态粘度是温度为30℃时的值。如图4所示,就以往的处理液来说,处理剂浓度为70%→动态粘度为1810mm2/s、浓度为60%→动态粘度为9160mm2/s、浓度为50%→动态粘度为306mm2/s、浓度为40%→动态粘度为243mm2/s。即,在浓度为60%附近,动态粘度显示高的峰值。与之对照,本实施方式中使用的处理液(DELION TMT-200)在浓度范围为40%~70%的大致整个区域,都实现了100mm2/s左右的动态粘度。
实施例
下面,将使用上述处理液制造拉伸丝的具体实施例与比较例比较地进行说明。作为处理剂,使用竹本油脂株式会社制的DELION TMT-200。
图5中表示使用了实施例和比较例的处理液时的试验结果。如图5所示,其中,使用处理剂浓度为40%、50%、60%的处理液(实施例)和处理剂浓度为30%、70%、90%的处理液(比较例),拉伸聚酯纤维的纺丝来制造拉伸丝(FDY)。
如图5所示,按照毛茸、丝品质以及导丝性这3大项目来评价上述实施例和比较例。(1)毛茸:如果丝上未均匀赋予处理液,则长丝容易断丝,如果丝以长丝断丝的状态卷绕在卷装上,则卷装端面会形成毛茸。这里,考察在卷起的卷装的端面有无形成的毛茸(数量)。将没有毛茸的情况记为“○”。
(2)丝品质:丝品质要进一步用以下的(a)~(c)这3个小项目进行评价。
(a)油滴(图4、图5中简记为“OD”)
通过目视观察来自处理液赋予导纱器的处理液(油剂)有无滴落现象。一旦产生油滴,则导纱器内的处理液的量会发生变化,丝上产生附着斑的可能性变大。
(b)染斑
对制造的拉伸丝实际地进行染色,用分数来表示目视评价的结果。4分以上为合格。
(c)U%
用USTER公司制的丝斑测定器测定得到的U%(Normal)的值。1%以下为合格。
(3)导丝性:处理剂中含有防静电的成分,但如果丝上有附着斑(附着不均),则导丝时丝会被辊拽住,有可能无法导丝。能够导丝的情况记为“○”,丝被辊拽住而不能导丝的情况记为“×”。
(验证)
也有处理剂的浓度为30%时,染斑小于4分并且U%也超过1%的情况,但丝品质变得不良。认为这是由于加热辊的加热不充分,因而发生拉伸不良所引起的。另一方面,处理剂的浓度为70%时,产生了毛茸。另外,处理剂的浓度为70%、90%时,产生了油滴。由上述结果推测,处理剂浓度为70%或90%时,是处理剂不易均匀地附着于丝上的状态。另外,特别是处理剂浓度为90%并且长丝数多时(比较例5),丝被辊拽住而完全无法导丝。认为这是由于特别是在1条长丝细的情况下,在处理剂不太附着的部分,长丝容易粘在辊上的缘故。与之对照,处理剂浓度为40~60%的实施例中,无论哪种丝,毛茸、丝品质以及导丝性这3个项目全部都获得了良好的结果。
下面,对在上述实施方式中加入了各种变更的变更方式进行说明。不过,对于与上述实施方式同样的结构,用相同符号表示并适当省略其说明。
1)为了使处理液均匀地附着在丝10上,优选处理液的粘度一定程度地低。因此,如图6所示,处理液赋予装置3可以具有加热器36(处理液加热装置),用于预先对供给至处理液赋予导纱器30的处理液进行加热。这样,在对丝10进行赋予之前,通过预先用加热器36加热处理液,降低供给的处理液的粘度,能够使处理液均匀地附着在丝10上。
2)上述实施方式是丝10被卷绕在4个加热辊4上的结构,但加热辊4的数量并不限于4个,也可以适当变更。
3)上述实施方式是丝以小于360度的接触角卷绕在1个加热辊上的结构,但如以下所说明的,丝在1个加热辊上卷绕1次以上的结构也可适用于本发明。
图7是从前方观察该变更方式的纺丝卷绕机时的图(正视图)。图7的纺丝卷绕机41具有处理液赋予装置43、2个加热辊44以及卷绕装置45等。分离辊46与各加热辊44邻接地配置,各加热辊44和与之对应的分离辊46被收纳于保温箱47内。多条丝10在各加热辊44和与之邻接的分离辊46之间卷绕1次以上。
上述结构中,为了将丝10可靠地加热至规定温度而需要增加丝10与加热辊44的接触长度时,需要增加卷绕次数。但是,此时,导丝作业变得困难,另外,还存在加热辊44要变长的问题。但是,应用本发明,通过使用处理剂浓度为40~60%的处理液,使各加热辊44的加热效率提高。由此,丝10与加热辊44的接触长度短也没问题,所以可以减少丝10在加热辊44上的卷绕次数。
4)上述实施方式中,卷绕多条丝的4个辊4a~4d全部是具有加热器27的加热辊,但在拉伸尼龙等玻璃化转变温度低的丝时,拉伸前的辊不特别需要是加热辊。

Claims (6)

1.一种拉伸丝的制造方法,其特征在于,其是将从纺丝装置纺出的丝拉伸来制造拉伸丝的方法,其具备下述工序:
处理液赋予工序,对从所述纺丝装置纺出的丝赋予含有处理剂的处理液;以及
拉伸工序,将赋予了处理液的丝用至少包含1个加热辊的多个辊拉伸;
在所述处理液赋予工序中,对丝赋予的所述处理液是在水中分散有所述处理剂的乳剂,并且所述处理液中的所述处理剂的浓度为40~60质量%。
2.根据权利要求1所述的拉伸丝的制造方法,其特征在于,在所述处理液赋予工序中,对所述丝赋予的所述处理液用芬氏法测定得到的30℃下的动态粘度为100~200mm2/s。
3.根据权利要求1或2所述的拉伸丝的制造方法,其特征在于,在所述处理液赋予工序中,对所述丝进行赋予之前,将所述处理液加热。
4.一种拉伸丝的制造装置,其特征在于,其是将从纺丝装置纺出的丝拉伸来制造拉伸丝的装置,其具备:
处理液赋予装置,其对从所述纺丝装置纺出的丝赋予含有处理剂的处理液,以及
多个辊,其至少包含1个加热辊并将赋予了所述处理液的丝拉伸;
所述处理液是在水中分散有所述处理剂的乳剂,并且所述处理液中的所述处理剂的浓度为40~60质量%。
5.根据权利要求4所述的拉伸丝的制造装置,其特征在于,丝以小于360度的卷绕角被卷绕在所述加热辊上。
6.根据权利要求4所述的拉伸丝的制造装置,其特征在于,其具有与所述加热辊邻接地配置的分离辊,并且在所述加热辊和与之对应的所述分离辊之间,丝被卷绕1次以上。
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