CN103966679B - 纺丝卷绕装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的就是要提供一种通过抑制从冷却装置到加热拉伸装置的路径中纤维束的温度降低、使加热拉伸装置跟前的纤维束的温度比以往的高，能够缩短为了将纤维束加热到规定的温度（玻璃转移点温度）以上所需要的与加热辊的接触时间及接触长度的纺丝卷绕装置。具体为，纺丝卷绕装置包含：从熔融了的材料纺出多根纤维束的纺丝装置，空气冷却纺丝装置纺出的纤维束的冷却装置，在冷却装置的纤维束行走方向的下游侧加热并拉伸纤维束的加热拉伸装置，以及在加热拉伸装置的纤维束的行走方向的下游侧卷绕纤维束的卷绕装置；具备构成纤维束从冷却装置行走到加热拉伸装置跟前的行走空间，并且将被冷却装置用来冷却过纤维束的空气引导到行走空间内的保温装置。

Description

纺丝卷绕装置

技术领域

本发明涉及制造FDY（拉伸丝）的FDY用纺丝卷绕装置的技术。

背景技术

以往，我们知道将从熔融了的材料纺出的多根纤维束经过加热、拉伸以及热定型等工序制造FDY，高速卷绕成卷装的纺丝卷绕装置（参照专利文献1）。

纺丝卷绕装置具备用来从熔融了的材料纺出纤维束的纺丝装置。纺丝装置将熔融了的材料提供给纺丝组件，从纺丝组件的喷丝头将纤维束纺出到下方。在喷丝头的下方，配置有用来将纺出的纤维束空气冷却并固化的冷却装置（参照专利文献2）。在冷却装置的纤维束行走方向的下游侧，配置有用多个加热辊将纤维束（未拉伸丝）加热、拉伸及热定型的加热拉伸装置。在加热辊进行的纤维束的加热不充分的情况下，拉伸时产生断丝或拉伸斑（染色斑）。因此，为了制造高质量的FDY，有必要利用加热辊将纤维束充分加热到规定的温度（玻璃转移点温度（例如聚酯的情况下为70～80℃））以上后进行拉伸。

刚刚用冷却装置冷却固化后的纤维束的温度比较高，但到达加热拉伸装置之前，纤维束的温度不断下降。如果在到达加热拉伸装置之前纤维束与工厂内的空气接触，则在拉伸加热装置跟前，纤维束的温度下降到接近室温。并且，当纤维束到达加热拉伸装置时，纤维束被加热辊再次加热到玻璃转移点温度以上。

这样，由于用加热拉伸装置的加热辊使一旦下降到了接近室温的纤维束的温度上升到玻璃转移点温度以上花费时间，因此有必要使纤维束以规定的接触时间及接触长度与接触辊接触。即，纤维束在加热拉伸装置跟前的温度越低，使纤维束与加热辊接触的接触时间及接触长度，越有必要长。并且，油剂在冷却装置与加热拉伸装置之间被付与纤维束。由于纤维束中的油剂包含的水分汽化时消耗热能，因此有必要预先估计该热能。

[专利文献1]日本特开2012-36526号公报

[专利文献2]日本特许第3868404号公报

如上所述，在加热拉伸装置中，由于必须将温度下降到了接近室温的纤维束加热到拉伸所需要的玻璃转移点温度以上，因此有必要确保与加热辊接触的接触时间及接触长度。因此，以往将纤维束多次卷缠到一对加热辊上。但是，近年来每台装置生产丝线的数量有增加的倾向，生产速度也不断增加。为了与该增加倾向相对应，有必要使加热辊更加大径化、纵长化。加热辊的大径化、纵长化不仅使加热辊自身的制作变得困难，而且存在招致能量消耗量增加或者生头作业效率降低这样的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题。本发明的目的就是要提供一种通过抑制从冷却装置到加热拉伸装置的路径中纤维束的温度降低、使纤维束在加热拉伸装置跟前的温度比以往的高，能够缩短为了将纤维束加热到规定的温度（玻璃转移点温度）以上所必要的与加热辊的接触时间及接触长度的纺丝卷绕装置。

本发明想要解决的问题如上所述，接着说明用来解决该问题的手段。

发明第1方案的纺丝卷绕装置包含纺丝装置、冷却装置、加热拉伸装置、卷绕装置以及保温装置。

纺丝装置从熔融了的材料纺出多根纤维束。

冷却装置空气冷却由纺丝装置纺出的纤维束。

加热拉伸装置在冷却装置的纤维束行走方向的下游侧加热并拉伸纤维束。

卷绕装置在加热拉伸装置的纤维束行走方向的下游侧卷绕纤维束。

保温装置构成纤维束从冷却装置行走到加热拉伸装置跟前的行走空间，并且将被冷却装置用来冷却过纤维束的空气引导到行走空间内。

发明第2方案的纺丝卷绕装置在发明第1方案的纺丝卷绕装置的基础上具备引导部。

引导部在加热拉伸装置的纤维束行走方向的上游侧使由纺丝装置纺出的多根纤维束平行。

引导部被配置在保温装置的行走空间的正下方或行走空间内。

发明第3方案的纺丝卷绕装置为发明第1或第2方案的纺丝卷绕装置。纺丝卷绕装置中的冷却装置为从在冷却筒内行走的纤维束的周围向着内部吹出冷却风的环状冷却装置。

发明第4方案的纺丝卷绕装置在发明第1至第3方案中的任意一个方案的纺丝卷绕装置的基础上，还包含使冷却装置升降的升降装置。

保温装置具备构成行走空间的第1引导筒及第2引导筒。

第1引导筒与冷却装置一起相对于第2引导筒升降自由地被构成。

发明效果

根据本发明，由于用来冷却过纤维束的空气变成高温的伴随流，被引导到保温装置的行走空间内，因此保温装置的行走空间内与大气相比较，变成较高的环境温度。因此，能够抑制从冷却装置到加热拉伸装置的路径中的纤维束的温度下降，能够在将纤维束保温了的状态下引导到加热拉伸装置，因此能够缩短为了将纤维束加热到规定的温度（玻璃转移点温度）以上所需要的与加热辊的接触时间及接触长度。另外，本发明中的保温不仅意味着将纤维束保持在一定的温度，而且意味着使纤维束的温度变化缓慢。

附图说明

图1为本发明实施例1的纺丝卷绕装置100的概略结构图；

图2为图1的ii-ii线剖视图；

图3为将纺丝卷绕装置100的一部分放大后的剖视图；

图4为表示使第1引导筒61与冷却装置30一起相对于第2引导筒62下降了的状态的剖视图；

图5为以往的纺丝卷绕装置300的概略结构图；

图6为将本实施例的纺丝卷绕装置100与以往的纺丝卷绕装置300的纤维束F的温度进行了比较的曲线图。

图中，100-纺丝卷绕装置；20-纺丝装置；30-冷却装置；60-保温装置；61-第1引导筒；62-第2引导筒；66-第2行走空间；67-第3行走空间；68-引导部；70-加热拉伸装置；80-卷绕装置；F-纤维束。

具体实施方式

使用图1至图6说明实施例的纺丝卷绕装置100。以下的说明将各图中图示上方（箭头A）的方向作为上方，将图示下方（箭头B）的方向作为下方。

本实施例的纺丝卷绕装置100制造FDY（拉伸丝）。如图1至图3所示，纺丝卷绕装置100主要具备纺丝装置20、冷却装置30、保温装置60、加热拉伸装置70及卷绕装置80。纺丝卷绕装置100配置在工厂的建筑物内，工厂的建筑物采用具有第1楼层210和设置在第1楼层210上方的第2楼层220的建筑物。纺丝装置20及冷却装置30设置在第2楼层220上。加热拉伸装置70及卷绕装置80被设置在第1楼层210上。保温装置60被配置在第2楼层220的冷却装置30与第1楼层210的加热拉伸装置70之间。在第2楼层220上设置有用来穿插纤维束F及保温装置60的开口部230。

另外，纺丝卷绕装置100利用纺丝装置20纺出纤维束F，经过制造工序，最终制造拉伸丝。因此，各制造阶段中的纤维束F的状态变化（例如变化成纤维束、未拉伸丝和拉伸丝）。但是，本说明书中不明确地区分从纤维束F到拉伸丝的各制造阶段中的纤维束F的状态，从纺丝装置20到卷绕装置80作为纤维束F进行说明。

如图1至图3所示，纺丝装置20为将熔融了的材料即热可塑性聚合物作为多根（例如24～32根左右）纤维束F纺出到下方。图1中为了简化表示了纺出5根纤维束F的状态。纺丝装置20具备纺丝梁26。多个组件壳体21配置在纺丝梁26上。纺丝组件22配置在各组件壳体21中。在纺丝组件22的下端部配置纺出纤维束F的多个喷丝头23。在喷丝头23上形成多个纺出孔（未图示）。作为熔融材料的热可塑性聚合物被提供给纺丝梁26，作为多根纤维束F纺出到下方。

应用于纺丝卷绕装置100的热可塑性聚合物只要能够进行熔融纺丝就没有特别的限制，能够使用任意一种热可塑性聚合物。例如能够列举聚酰胺、聚酯、聚烯烃等热可塑性聚合物。

冷却装置30为空气冷却并固化由纺丝装置20纺出的纤维束F的装置。本实施例中采用所谓CIQ（Circular Inflow Quench，循环流冷却装置）作为冷却装置30。CIQ为将冷却筒31配置在纺丝组件22的喷丝头23的下方，从在冷却筒31内行走的纤维束F的周围向着内部吹出冷却风（Inflow）结构的环形冷却装置（Circular Quench）。

如图3所示，冷却装置30主要由冷却筒31和冷却风供给箱40构成。冷却风供给箱40为收容多个冷却筒31，并且给多个冷却筒31的周围提供冷却风的装置。箭头表示冷却风。冷却风供给箱40以多个纺丝组件22共用的方式被形成为一体型。冷却风供给箱40配置在纺丝组件22的下方。在纺丝梁26与冷却风供给箱40之间配置隔热材料24及喷丝头加热器25。在将纺丝梁26等高温热源作为喷丝头加热用的热源使用的情况下，也可以没有喷丝头加热器25，纺丝梁26和冷却风供给箱40通过隔热材料24连接。冷却风供给箱40在内部构成冷却筒收容室41，多个冷却筒31被收容在冷却筒收容室41内。

冷却筒31为在纺丝梁26的下方与多个喷丝头23相对地配置多个的筒状部件。冷却筒31沿上下方向贯穿冷却筒收容室41地配置。在冷却筒31的内侧构成供纤维束F行走的第1行走空间33。

为了能够让冷却风通过，冷却筒31用圆筒状的过滤器等部件构成。因此，冷却筒31中位于冷却筒收容室41内的部分构成冷却风吹出部34。冷却风吹出部34使从冷却风供给箱40的后部提供到冷却筒31周围的冷却风通过冷却筒31内部的第1行走空间33内。圆筒状过滤器的冷却风的通过阻力使各冷却筒31之间冷却风的风量和静压均等地被设定。供给冷却风的管道59连接在冷却风供给箱40的后部。

由冷却装置30吹出的冷却风与由纺丝装置20纺出的高温纤维束F进行热交换。因此，冷却风变成高温空气，作为纤维束F的伴随流沿纤维束F行走的方向（下方）流出。

冷却装置30被沿上下方向升降自由地构成，连接在未图示的升降装置上。在作业者操作从纺丝装置20纺出的纤维束F进行生头作业的情况下，或者进行纺丝装置20的维护的情况下，通过使冷却装置30下降能够在纺丝装置20的下方确保作业空间。

保温装置60为构成纤维束F从冷却装置30行走到加热拉伸装置70跟前的行走空间，并且将从冷却装置30吹出、被用来冷却过纤维束F的高温伴随流引导到行走空间内的装置。有关保温装置60后面将详细说明。

加热拉伸装置70为在冷却装置30的纤维束F行走方向的下游侧加热并拉伸纤维束F的装置。加热拉伸装置70具备第1辊单元71和第2辊单元72。第1辊单元71及第2辊单元72加热并拉伸从纺丝装置20纺出的多个纤维束F。

如图1、图2所示，第1辊单元71配置在保温装置60的下方。第1辊单元71具备导丝辊73和分离辊74。导丝辊73及分离辊74分别为在内部具备加热器的加热辊。导丝辊73及分离辊74被收容在未图示的保温箱内，使热量难以逃逸。

从纺丝装置20纺出的多根纤维束F被导丝辊73牵引。分离辊74配置在导丝辊73的上方。被导丝辊73牵引了的多根纤维束F被多次缠绕到导丝辊73及分离辊74上。纤维束F于在导丝辊73与分离辊74之间输送期间被加热到规定的温度（玻璃转移点温度）以上。纤维束F在导丝辊73与分离辊74之间行走了多次后，从导丝辊73被送至第2辊单元72。

第2辊单元72被配置在第1辊单元71的上方。第2辊单元72具备导丝辊75和分离辊76。导丝辊75和分离辊76分别为在内部具备加热器的加热辊。导丝辊75及分离辊76被收容在未图示的保温箱的内部。

从第1辊单元71的导丝辊73送出的纤维束F被第2辊单元72的导丝辊75牵引。此时，第2辊单元72的导丝辊75与第1辊单元71的导丝辊73相比圆周速度快。被加热到规定温度（玻璃转移点温度）以上的纤维束F被以与导丝辊73与导丝辊75的圆周速度差相对应的力拉伸。

被导丝辊75牵引过的纤维束F多次缠绕到导丝辊75及分离辊76上。纤维束F于在导丝辊75与分离辊76之间输送的期间被加热，被热定型。纤维束F在导丝辊75及分离辊76之间多次行走之后，从导丝辊75被送至卷绕装置80。

卷绕装置80为在加热拉伸装置70的纤维束F行走方向的下游侧将纤维束F卷绕到纸管上形成卷装P的装置。卷绕装置80由安装多个纸管的筒管支架81、使卷绕到纸管上的纤维束F横动的横动装置（未图示）、驱动筒管支架81和横动装置的驱动装置82等构成。纤维束F被横动装置沿左右方向（筒管支架81的轴向）横动，卷绕到与筒管支架81一起旋转的纸管上。并且，被卷绕到纸管上的纤维束F形成卷装P。此时的纤维束F以例如4000～6000m/min的速度被卷绕。

接着，说明保温装置60。保温装置60为构成纤维束F从冷却装置30行走到加热拉伸装置70跟前的第2行走空间66及第3行走空间67，并且将被冷却装置30用来冷却过纤维束F的高温空气（伴随流）引导到第2行走空间66及第3行走空间67内的装置。并且，保温装置60为进行处于冷却固化途中的纤维束F的冷却固化，同时防止外部干扰、防止纤维束F上产生摆动等的装置。

保温装置60主要由第1引导筒61及第2引导筒62构成。第1引导筒61连接在冷却装置30的下方。第2引导筒62固定在设置于工厂第2楼层220的开口部230的下部。第1引导筒61的下部插入第2引导筒62的上部地配置。并且，使纤维束F行走的第2行走空间66与第3行走空间67连通。而且，像后述那样，第1引导筒61与冷却装置30一起升降地构成，第1引导筒61在保持与第2引导筒62连接的状态下升降。

第1引导筒61具备第1延长筒63、第2延长筒64及第3延长筒65。第1延长筒63、第2延长筒64及第3延长筒65的内部连通着，构成供纤维束F行走的第2行走空间66。第2行走空间66与构成在冷却装置30的冷却筒31内侧的第1行走空间33连通。

第1延长筒63在冷却风供给箱40的下方与各冷却筒31分别相对并连通地配置。因此，从冷却筒31的冷却风吹出部34吹出、变成高温空气的冷却风作为纤维束F的伴随流而流入第1延长筒63。第1延长筒63在上端开口部的周围设置有凸缘57，利用螺栓58被安装在冷却风供给箱40上。因此，像图4所示那样，如果使冷却装置30升降，则伴随于此，第1引导筒61也升降。

第2延长筒64与多个第1延长筒63的下方连通地配置。因此，变成高温空气的冷却风作为纤维束F的伴随流而流入第2延长筒64。在第2延长筒64的内部配置有油剂付与装置MO。通过油剂付与装置MO给纤维束F付与油剂。由于向油剂付与装置MO生头的作业由作业者操作纤维束F来进行，因此为了使作业者能够进行向油剂付与装置MO的生头作业，在第2延长筒64上设置有开闭门（未图示）。

第3延长筒65与第2延长筒64的下方连通地配置。因此，变成高温空气的冷却风作为纤维束F的伴随流而流入第3延长筒65。第3延长筒65的长度被设定为能插入设置在工厂第2楼层220上的开口部230中的长度。

第2引导筒62在内侧构成供纤维束F行走的第3行走空间67。第2引导筒62固定在设置于工厂的第2楼层220的开口部230的下部，内部的第3行走空间67与第1引导筒61的第2行走空间66连通地配置。第1引导筒61的第3延长筒65的下部被插入第2引导筒62的上部。在第2引导筒62的第3行走空间67的正下方配置有引导部68。引导部68为使纺丝装置20纺出的多根纤维束F平行的部分。为了使纤维束F的弯曲角度在规定的角度以下，引导部68配置在加热拉伸装置70的纤维束F行走方向的上游侧、加热拉伸装置70跟前的位置上。第2引导筒62下部的形状与纤维束F的行走路径朝向引导部68而收敛相一致地采用顶端尖细的形状。

以上说明过的本实施例的纺丝卷绕装置100具备在从冷却装置30到加热拉伸装置70跟前之间、构成纤维束F行走的第2行走空间66及第3行走空间67，同时将被冷却装置30用来冷却过纤维束F的空气引导到第2行走空间66及第3行走空间67内的保温装置60。由于被用来冷却过纤维束F的空气成为高温的伴随流而被引导到保温装置60的第2行走空间66及第3行走空间67内，因此保温装置60的第2行走空间66及第3行走空间67内与大气（工厂内的空气）相比较，成为高的环境温度。由此，能够抑制从冷却装置30到加热拉伸装置70的路径中的纤维束F的温度降低，能够将纤维束F在保温了的状态下引导到加热拉伸装置70。因此，能够缩短将纤维束F加温到规定温度（玻璃转移点温度）以上所需要的与加热辊的接触时间及接触长度。

将本实施例的纺丝卷绕装置100与以往的纺丝卷绕装置300进行对比说明。图5为以往的纺丝卷绕装置300。图6为将本实施例的纺丝卷绕装置100与图5所示的以往的纺丝卷绕装置300的纤维束F的温度进行比较的曲线图。图6的纵轴为纤维束F的温度（℃）。横轴为距离纺丝装置20的喷丝头23的距离。图6的实线表示本实施例的纺丝卷绕装置100中的纤维束F的温度。虚线表示以往的纺丝卷绕装置300中的纤维束F的温度。第1区间为从纺丝装置20的喷丝头23到油剂付与装置MO的区间。第2区间为从油剂付与装置MO到第1辊单元71入口（导丝辊73）的区间。第3区间为从第1辊单元71入口（导丝辊73）到第1辊单元71出口（导丝辊73）的区间。

如图5所示，在以往的纺丝卷绕装置300中，没有设置保温装置，只有引导筒362固定在第2楼层220的开口部230的下部。该引导筒362是为了将来自纺丝装置20的纤维束F生头到下方的加热拉伸装置70容易而设置的。从纺丝卷绕装置300的冷却装置30提供的冷却风通过与纤维束F的热交换变成高温的伴随流，但由于没有保温装置，因此高温的伴随流扩散到第2楼层220的上方。另一方面，第2楼层220上的室温空气变成伴随流从开口部230流入引导筒362的内部。由于引导筒362内部的伴随流比纤维束F的温度低，因此纤维束F被伴随流冷却。并且，被油剂付与装置MO付与的油剂中包含有水分。该水分汽化时吸收汽化热，纤维束F的温度进一步降低。

因此，如图6的第2区间中用虚线所示，在引导筒362的出口，纤维束F的温度变成室温水平。结果，在加热拉伸装置70的入口处的纤维束F的温度与拉伸所必要的温度（玻璃转移点温度）相比，相当低。并且，第1辊单元71进行的加热时间、辊接触的长度根据丝线的纤度（粗细）需要相当长。

另一方面，根据本实施例的纺丝卷绕装置100，如图2所示，从冷却装置30提供的冷却风摄入纤维束F的热量变成高温的伴随流，在保温装置60的内部下降。在保温装置60的内部，不仅纤维束F被高温伴随流保温，而且促进由油剂付与装置MO付与的油剂中包含的水分的汽化。

因此，如图6的第2区间中的实线所示，在保温装置60的出口处，纤维束F的温度高，并且变成干燥状态。结果，加热拉伸装置70入口处的纤维束F的温度能够设定为接近拉伸的最合适的温度（玻璃转移点温度附近）。并且，能够缩短第1辊单元71进行的加热时间及辊接触的长度。

并且，本实施例的纺丝卷绕装置100在加热拉伸装置70的纤维束F行走方向的上游侧具备使由纺丝装置20纺出的多根纤维束F变平行的引导部68。引导部68配置在保温装置60的第3行走空间67的正下方。因此，到加热拉伸装置70跟前的引导部68之前，能够使纤维束F成为保温的状态。另外，也可以构成为，通过将引导部68配置在保温装置60的第3行走空间67内，进一步提高纤维束F的保温性。

并且，在本实施例的纺丝卷绕装置100中，冷却装置30为从在冷却筒31内行走的纤维束F的周围向内部吹出冷却风（Inflow）结构的环形冷却装置（Circular Quench）。因此，本实施例的纺丝卷绕装置100中，用于冷却纤维束F、并且被丝线F加热过的空气不会扩散到周围的空间，能够将加热过的空气伴随丝线F而引导到加热拉伸装置70。

并且，在本实施例的纺丝卷绕装置100中，保温装置60具备构成纤维束F行走的第2行走空间66及第3行走空间67的第1引导筒61及第2引导筒62。第1引导筒61与冷却装置30一起相对于第2引导筒62升降自由地构成。因此，能够不恶化将从纺丝装置20纺出的多根纤维束F生头之际的作业效率地设置保温装置60。

虽然以上说明了本发明的实施形态，但本发明并不局限于上述实施形态，能够进行种种变更。

Claims (3)

1.一种纺丝卷绕装置，其特征在于，包含：

从熔融了的材料纺出多根纤维束的纺丝装置，

空气冷却由上述纺丝装置纺出的上述纤维束的冷却装置，

在上述冷却装置的上述纤维束行走方向的下游侧加热并拉伸上述纤维束的加热拉伸装置，以及

在上述加热拉伸装置的上述纤维束行走方向的下游侧卷绕上述纤维束的卷绕装置；

该纺丝卷绕装置具备保温装置，该保温装置构成上述纤维束从上述冷却装置行走到上述加热拉伸装置跟前的行走空间，并且将被上述冷却装置用来冷却过上述纤维束的空气引导到上述行走空间内；

上述冷却装置还包含使上述冷却装置升降的升降装置；

上述保温装置具备构成上述行走空间的第1引导筒及第2引导筒；

上述第1引导筒与上述冷却装置一起相对于上述第2引导筒升降自由地被构成。

2.如权利要求1所述的纺丝卷绕装置，其特征在于，

在上述加热拉伸装置的上述纤维束行走方向的上游侧，具备使由上述纺丝装置纺出的多根纤维束平行的引导部；

上述引导部被配置在上述保温装置的上述行走空间的正下方或上述行走空间内。

3.如权利要求1或2所述的纺丝卷绕装置，其特征在于，

上述冷却装置为从在冷却筒内行走的上述纤维束的周围向着内部吹出冷却风的环状冷却装置。