CN103797165A - 用于生产hmls纱线的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用聚酯熔体（PET）生产HMLS纱线的方法和装置。所述装置包括：纺纱装置，具有用于挤出的喷丝头和用于冷却多个丝束的急冷箱；用于进行纺纱准备并将丝束合并在一起，以形成线的装置；绕线装置；以及牵伸区，用于抽取设于纺纱装置与绕线装置之间的线。牵伸区由设于纺纱装置下游的喂料辊对和四至六个连续牵伸辊对形成。第一牵伸辊对设有加热装置，最后牵伸辊对设有冷却装置。每个牵伸辊对的两个辊的至少其中之一设有加热或冷却装置。喂料辊对将线从纺纱装置中抽出的速度为400m/min至600m/min。

Description

用于生产HMLS纱线的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用聚酯（PET）生产HMLS纱线的装置。

背景技术

所谓的HMLS（高模量低收缩率）纱线主要应用于轮胎增强材料，称为轮胎帘布。在用聚酯（PET）生产HMLS纱线的过程中，通过纺纱装置中的喷丝头挤出多个丝束，并将其冷却。所述冷却在大多数情况下是借助急冷箱中的空气进行的。将丝束合并成纱线，在牵伸区中牵伸。随后，将纱线缠绕在线轴上。用于生产纱线的原材料和牵伸丝束的方式对要获得的成品的特性存在影响。鉴于此，应强调的是，在喷丝头与将丝束合并成纱线的过程之间已进行了大部分整体牵伸。

在HMLS纱线的制造过程中，丝束以约10m/min的速度借助进料辊离开喷丝头，并以约2000m/min的速度从牵伸区的起点拉出。因此，在喷丝头与进料辊之间，以丝束长度约两百倍的倍数牵伸丝束。其结果是，随后，在牵伸区内和缠绕装置上，会产生非常高的辊和线轴旋转速度。这会对所使用的部件造成相当大的磨损，并且缩短了寿命。

在现有技术中，已知有生产高强度线的其它方法。WO2009/061161中公开了一个这种方法。根据该方法，通过使用具有高特性粘度的聚酯熔体实现聚酯线强度的进一步增加。将聚酯熔体保持在氮气环境中，以避免与周围空气接触。直接在喷丝头后面，用聚酯熔体纺成的丝束经过再热器，该再热器进一步提高了丝束的可拉伸性。

在现有技术中已知的每个高强度线生产方法中，原材料均为高质量聚合物。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种可用廉价低价值聚酯生产HMLS纱线，磨损小的装置和方法。

上述目的可通过包括独立权利要求中定义的特征的装置和方法而实现。

所述用聚酯熔体（PET）生产HMLS纱线的装置包括：纺纱装置，具有用于挤出的喷丝头和用于冷却多个丝束的急冷箱；用于进行纺纱准备并将丝束合并在一起，以形成线的装置；绕线装置；以及牵伸区，用于抽取设于纺纱装置与绕线装置之间的线。

牵伸区由喂料辊对和四至六个连续牵伸辊对构成。第一牵伸辊对设有加热装置，最后的牵伸辊对设有冷却装置。每个牵伸辊对的两个辊的至少其中之一设有加热或冷却装置。喂料辊对将丝线从纺纱装置中拉出的速度为500m/min至700m/min。通过最后的牵伸辊对对线的主动冷却，达到了对聚酯中分子链的影响，由此增加了强度。在该过程中，分子的结晶度和取向会受到影响，分子结构通过冷却而固定。通过牵伸区端部对线的主动冷却，丝束的牵伸可大大减少，但仍可生产出高模量低收缩率的线。

喂料辊对和牵伸辊对可形成为包括两个从动辊的双辊，或形成为包括一个从动辊和一个关联辅助辊的单辊。根据一个优选实施例，使用一个喂料辊和五个牵伸辊对，所述喂料辊形成为单辊，牵伸辊对形成为双辊。线多次缠绕在各个辊对上面。

为了达到冷却线获得的效果，最后的牵伸辊对中设有冷却装置的辊的表面温度应低于100℃。优选地，表面温度低于80℃。还可通过对最后牵伸辊对的两个辊均设置冷却装置而额外增加在多次缠绕在牵伸辊对上的线上施加的冷却效果。最适合的冷却装置是液体冷却装置。通过辊的表面，将热量从线中提取出来。热量通过在辊中流通的冷却液体释放，还可从热交换器中的冷却液体中提取出来。将冷却液体的温度控制为，辊的表面温度不会超过100℃，优选80℃的预定温度。这种类型的冷却系统在现有技术中已知。

牵伸区由喂料辊对和后面的牵伸辊对构成。优选地，喂料辊对后面设有五个牵伸辊对。来自纺纱装置的线沿整个牵伸区的总牵伸倍数设为线原始长度的三至八倍。优选地，总牵伸倍数应为五至七倍。鉴于此，各自的牵伸范围为，喂料辊对与第一牵伸辊对之间的为1.02至1.1，第一牵伸辊对与第二牵伸辊对之间的为4至6，第二牵伸辊对与第三牵伸辊对之间的为1.2至2.0，第三牵伸辊对与第四牵伸辊对之间的为0.7至1.2，并且第四牵伸辊对与第五牵伸辊对之间的0.7至1.2。根据一个优选实施例，牵伸的范围为1.04，第一牵伸辊对与第二牵伸辊对之间的为4.6，第二牵伸辊对与第三牵伸辊对之间的为1.3，第三牵伸辊对与第四牵伸辊对之间的为0.96，并且第四牵伸辊对与第五牵伸辊对之间的为0.97。实际牵伸每次在牵伸辊对之间进行。牵伸辊对的两个辊基本上以相同的旋转速度运行。

加热牵伸辊的温度应根据所使用的聚酯熔体而设置。每次对牵伸辊对的两个辊中的至少一个进行加热。优选地，将牵伸辊对的两个辊加热到相同温度。第一牵伸辊对的表面温度的范围为40℃至90℃，第二牵伸辊对的表面温度的范围为80℃至170℃，第三牵伸辊对的表面温度的范围为120℃至280℃，第四牵伸辊对的表面温度的范围为120℃至250℃。根据一个优选实施例，第一牵伸辊对的表面温度为85℃，第二牵伸辊对的表面温度为110℃，第三牵伸辊对的表面温度为250℃，第四牵伸辊对的表面温度为250℃。

第五牵伸辊对，由于表面冷却，具有单丝内的分子取向会受到影响并固定的效果，因此使强度更高。由此，可生产出在小于13%的拉伸率下强度大于70cN/tex的线。进一步，以这种方法生产的线的收缩率小于4%，优选小于3.2%。为了测量收缩率，将线在180℃的温度下放置15分钟。在该测量过程中，线保持0.1cN/tex（BISFA标准）的恒定张力。

用聚酯熔体（PET）生产HMLS纱线的方法包括以下方法步骤：

a）在纺纱装置中，以5至15m/min（优选12m/min）的速度将多个丝束通过喷丝头从聚酯熔体中挤出，

b）在急冷箱中冷却丝束，并在急冷箱中将丝束合并成线，

c）随后，对线进行纺纱准备，其中，纺纱准备的应用改善了单丝互相之间以及与后面的牵伸区中的辊之间的滑动特性，

d）借助喂料辊对以400m/min至600m/min，优选475m/min的速度将线从急冷箱中抽出，

e）在后面的牵伸区中，在纱线的总牵伸倍数为3至8的情况下借助喂料辊对和四至六个连续牵伸辊对牵伸线，将第一牵伸辊对加热，将最后的牵伸辊对冷却，

f）在牵伸区之后，用绕线装置缠绕线。

优选地，在喷丝头与喂料辊对之间以50至80倍的程度牵伸丝束，并以1500至3500m/min的速度缠绕丝束。

本发明的方法中优选使用的合成聚酯熔体的特性粘度小于0.9dl/gr。

附图说明

下文将参照图1通过示例性实施例对本发明进行详细说明。

具体实施方式

图1示意性地显示了用合成聚合物熔体生产连续线的装置的一个实施例。借助纺纱装置1，在比使用的聚合物的熔化温度高40℃至50℃的温度下挤出多个丝束4。纺纱装置1包括喷丝头2，通过喷丝头2形成丝束的单丝。在特定速度V1下从喷丝头2向急冷箱3中提供丝束4。丝束4经过急冷箱3，在该过程中，丝束4会被冷却到50℃以下的温度。所述冷却过程在大多数情况下是通过在丝束4上吹冷却空气而完成的。随后，将丝束4合并成线6，并对其进行纺纱准备5。线6将到达喂料辊对7。喂料辊对7由从动辊和非从动辅助辊组成。通过喂料辊对7，限定了从急冷箱3中将线抽出的速度V2。两个速度V1与V2之间的不同在纺纱过程中产生拉伸丝束4的效果。丝束4由喂料辊7以速度V2抽出，速度V2相对纺纱速度V1有所提升。在喂料辊对7后面，通过五个牵伸辊对8，9，10，11，12引导线6。将线6在喂料辊对7和牵伸辊对8，9，10，11，12上缠绕多次。牵伸辊对8，9，10，11，12的两个辊基本上以相同的旋转速度运行。由此，分别在牵伸辊对8，9，10，11，12之间和在第一牵伸辊对8与喂料辊对7之间对线6进行拉伸。

第一牵伸辊对8，9，10，11设有加热装置（未示出）。相反，最后牵伸辊对12设有冷却装置14。牵伸辊对12的至少一个辊与冷却装置14连接。通过线6经由牵伸辊对的表面引入牵伸辊对12的牵伸辊中的热量借助冷却剂通过冷却剂连接13排放到冷却装置14中。冷却装置基本上由换热器构成，在将冷却剂再次提供给牵伸辊对8之前，可将冷却剂中存在的热量通过换热器排放。为了提高效率，还可将牵伸辊对12的两个辊与冷却装置14连接。

在最后牵伸辊对12的下游，通过旋转装置15将线6提供给绕线装置16，并由绕线装置16以速度V3缠绕。线6在绕线装置16上的速度V3由紧接喷丝头2后面的丝束4的速度V1和丝束4与线6在经由急冷箱3和牵伸区从喷丝头2到达绕线装置16的路径上的总牵伸倍数限定。

图例

1    纺纱装置

2    喷丝头

3    急冷箱

4    丝束

5    纺纱准备

6    线

7    喂料辊对

8    第一牵伸辊对

9    第二牵伸辊对

10   第三牵伸辊对

11   第四牵伸辊对

12   第五牵伸辊对

13   冷却剂连接

14   冷却装置

15   旋转装置

16   绕线装置

V1   喷丝头下游的丝束速度

V2   线在喂料辊对处的速度

V3   线在绕线装置处的速度

Claims (15)

1.一种用聚酯熔体（PET）生产HMLS纱线的装置，包括：纺纱装置（1），具有用于挤出的喷丝头（2）和用于冷却多个丝束（4）的急冷箱（3）；用于进行纺纱准备并合并所述丝束（4）以形成线（6）的装置（5）；绕线装置（16）；以及牵伸区，用于抽取设于所述纺纱装置（1）与所述绕线装置（16）之间的所述线（6），其特征在于，所述牵伸区由喂料辊对（7）和四至六个连续牵伸辊对（8，9，10，11，12）形成，并且第一牵伸辊对（8，9，10，11）设有加热装置，并且最后的牵伸辊对（12）设有冷却装置（14），每个所述牵伸辊对（8，9，10，11，12）的两个辊的至少其中之一设有所述加热装置或所述冷却装置（14），所述喂料辊对（7）从所述纺纱装置（1）中抽出所述线（6）的速度（V2）为400m/min至600m/min。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喂料辊对（7）从所述纺纱装置（1）中抽出所述线（6）的所述速度（V2）为475m/min。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述牵伸区由一个所述喂料辊对（7）和五个所述连续牵伸辊对（8，9，10，11，12）形成。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，加热功能由前四个所述牵伸辊对（8，9，10，11）的所述加热装置提供，使所述第一牵伸辊对（8）的辊的表面温度为40至90℃，第二牵伸辊对（9）的辊的表面温度为80至170℃，第三牵伸辊对（10）的辊的表面温度为120至280℃，第四牵伸辊对（11）的辊的表面温度为120至250℃。

5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于，所述喂料辊对（7）与所述第一牵伸辊对（8）之间的牵伸范围为1.02至1.1，所述第一牵伸辊对（8）与第二牵伸辊对（9）之间的牵伸范围为4至6，所述第二牵伸辊对（9）与第三牵伸辊对（10）之间的牵伸范围为1.2至2.0，所述第三牵伸辊对（10）与第四牵伸辊对（11）之间的牵伸范围为0.7至1.2，并且所述第四牵伸辊对（11）与第五牵伸辊对（12）之间的牵伸范围为0.7至1.2。

6.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述丝束（3）在所述喷丝头处的速度（V1）为5至15m/min，并且所述线（6）在所述牵伸区的所述喂料辊对（7）处的速度（V2）为550m/min至650m/min。

7.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述最后的牵伸辊对（12）的设有所述冷却装置（14）的辊的表面温度设为低于100℃。

8.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述最后的牵伸辊对（12）的两个辊都设有所述冷却装置（14）。

9.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述冷却装置（14）为液体冷却装置。

10.根据前述权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述牵伸区中的总牵伸倍数为五至七倍。

11.一种用聚酯熔体（PET）生产HMLS纱线的方法，其特征在于，具有以下方法步骤：

a）在纺纱装置（1）中，以5至15m/min，优选12m/min的速度（V1）将丝束（4）通过喷丝头（2）从聚酯熔体中挤出，

b）在急冷箱（3）中冷却所述丝束（4），并将所述丝束（4）合并成线（6），

c）进行纺纱准备，

d）借助喂料辊对（7）以500m/min至800m/min的速度（V2）将所述线（6）从所述急冷箱（3）中抽出，

e）在所述纱线的总牵伸倍数为3至8的情况下借助所述喂料辊对（7）和四至六个连续牵伸辊对（8，9，10，11，12）牵伸所述线（6），对第一牵伸辊对（8，9，10，11）进行加热，对最后的牵伸辊对（12）进行冷却，

f）由绕线装置（16）缠绕所述线（6）。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述喷丝头（2）与所述喂料辊对（7）之间以50至80倍的程度牵伸所述丝束（4）。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述喷丝头（1）与所述喂料辊对（7）之间以60倍的程度牵伸所述丝束（4），并以1500至3500m/min的速度（V3）缠绕所述丝束（4）。

14.根据权利要求11至13任一项所述的方法，其特征在于，合成聚合物熔体的特性粘度小于0.9dl/gr。

15.一种纱线，所述纱线根据权利要求11至14任一项所述的方法生产，其特征在于，在小于13%的拉伸率下，所述纱线的收缩率小于4%（180℃，15min），并且强度至少为70cN/tex。

Images