CN104746154A - 纺丝拉伸装置 - Google Patents

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Abstract

在本发明的纺丝拉伸装置中，在拉伸前充分加热丝线，并且尽量减小丝线的拉伸点的变动、尽量缩短加热辊的与被拉伸过的丝线摩擦的部分的长度。纺丝拉伸装置(3)中，丝线(Y)卷挂在5个导丝辊(11～15)上。在导丝辊(11～13)上被加热过的丝线(Y)在导丝辊(13)与导丝辊(14)之间被拉伸。导丝辊(13)的直径比导丝辊(12)的直径小。并且，导丝辊(13)的表面温度为导丝辊(12)的表面温度以下。并且，收容导丝辊(11～15)的保温箱(16)内部的内部空间(21)被分隔部件(22)分隔成收容导丝辊(11、12)的空间(21a)、收容导丝辊(13)的空间(21b)和收容导丝辊(14、15)的空间(21c)。

Description

纺丝拉伸装置
技术领域
本发明涉及拉伸纺出的丝线的纺丝拉伸装置。
背景技术
专利文献1中，从纺丝机纺出的丝线被卷挂在4个导丝辊上。4个导丝辊为具备加热器的加热辊，具有大致相同的直径。并且，4个导丝辊中越是下游侧的导丝辊旋转速度越快。由此，专利文献1中4个导丝辊越是下游侧的导丝辊表面速度越快，卷挂在4个导丝辊上的丝线被加热并与导丝辊的旋转速度差相对应地被拉伸。
[专利文献1]日本特开2012-214941号公报
其中，详细地说明专利文献1中的丝线的拉伸。在丝线被某2个导丝辊之间的表面速度差拉伸的情况下，卷挂在上游侧导丝辊(以下称为上游侧辊)上的丝线随着从丝线向上游侧辊的突入点朝丝线向下游侧导丝辊(以下称为下游侧辊)离开的脱离点行走，张力逐渐变大。并且，在丝线张力的大小到达拉伸丝线所需要的力的位置(以下称为拉伸点)上，行走速度急剧上升，丝线被拉伸。
拉伸点以上游侧辊的轴为中心来到偏离脱离点某个角度的位置上。其中，丝线在拉伸点的张力的大小与拉伸丝线所需要的力的大小相等。并且，丝线在拉伸点的张力的大小如后所述用丝线向上游侧辊的卷绕角度和上游侧辊与丝线之间的摩擦系数等的函数表示。因此，如果上游侧辊的表面与丝线之间的摩擦系数、拉伸丝线所需要的力的大小变化的话，则上述角度也变化。另一方面，上游侧辊的表面与丝线之间的摩擦系数因上游侧辊表面的光滑程度、丝线的形状以及付与丝线的油剂的种类、附着量而变化。并且，拉伸丝线所需要的力的大小因丝线的品种、温度而变化。由于这些原因，决定拉伸点的位置的上述角度因上游侧辊表面每个部分的光滑程度不一致、油剂向丝线的附着状态不一致，丝线的温度不一致等原因而变动。此时，上游侧辊的直径大时，相对于上述角度的变动拉伸点较大地变动。当丝线的拉伸点大大变动时，丝线的拉伸率变动，在将丝线染色之际存在产生染斑(染めムラ)的担忧。
并且，如果上述角度相同，则上游侧辊的直径越大，拉伸点与脱离点之间的长度越长。另一方面，在拉伸点位于上游侧辊的表面上的情况下，在比拉伸点靠上游的上游侧丝线的行走速度与上游侧辊的表面速度大致相等，但拉伸点与脱离点之间被拉伸过的丝线以比上游侧辊的表面速度快的速度行走。因此，被拉伸过的丝线在拉伸点到脱离点之间以与上游侧辊的表面速度不同的速度行走而擦过。此时，上游侧辊的直径越大、上游侧辊表面的拉伸点与脱离点之间的长度越长，上游侧辊表面的被拉伸过的丝线擦过的部分的长度就越长。结果，丝线容易产生毛刺。
另一方面，在边加热边拉伸丝线的情况下，由于有必要在拉伸前充分加热丝线，因此在比拉伸点靠上游的一侧有必要使丝线与导丝辊接触的长度为一定程度的长度。
发明内容
本发明就是要提供一种能够在拉伸前充分加热丝线，并且能够尽量减小丝线的拉伸点的变动、能够尽量缩短加热辊的被拉伸过的丝线擦过的部分的长度的纺丝拉伸装置。
发明第1方案的纺丝拉伸装置为拉伸从纺丝装置纺出的丝线的纺丝拉伸装置，具备输送被卷挂的上述丝线的多个加热辊；上述多个加热辊包括：第1加热辊，从上述第1加热辊输送来上述丝线的第2加热辊，以及从上述第2加热辊输送来上述丝线、表面速度比上述第2加热辊快的第3加热辊；上述第2加热辊的直径比上述第1加热辊的直径小。
由于第2加热辊与第3加热辊的表面速度差，被加热过的丝线被拉伸。卷挂在第2加热辊上的丝线随着从来自第1加热辊的丝线的突入点向丝线朝第3加热辊离开的脱离点行走，张力逐渐变大。并且，在丝线的张力的大小到达拉伸丝线所需要的力的位置(以下称为拉伸点)，行走速度急剧上升，丝线被拉伸。
拉伸点以第2加热辊的轴为中心来到偏离脱离点某个角度的位置上。其中，丝线在拉伸点的张力的大小与拉伸丝线所需要的力的大小相等。并且，丝线在拉伸点的张力的大小如后所述用丝线向第2加热辊的卷绕角度和第2加热辊与丝线之间的摩擦系数等的函数表示。因此，如果第2加热辊的表面与丝线之间的摩擦系数、拉伸丝线所需要的力的大小变化的话，则上述角度也变化。另一方面，第2加热辊的表面与丝线之间的摩擦系数因第2加热辊表面的光滑程度、丝线的形状以及付与丝线的油剂的种类、附着量而变化。并且，拉伸丝线所需要的力的大小因丝线的品种、温度而变化。由于这些原因，决定拉伸点的位置的上述角度因第2加热辊表面的每个部分的光滑程度不一致、油剂向丝线的附着状态不一致，丝线的温度不一致等原因而变动。此时，第2加热辊的直径大时，相对于上述角度的变动，拉伸点较大地变动。当丝线的拉伸点较大变动时，丝线的拉伸率变动，在将丝线染色之际存在产生染斑的担忧。
并且，如果上述角度相同，则第2加热辊的直径越大，第2加热辊表面的拉伸点与脱离点之间的长度越长。另一方面，在拉伸点位于第2加热辊的表面上的情况下，在比拉伸点靠上游的一侧丝线的行走速度与第2加热辊的表面速度大致相等，但拉伸点与脱离点之间被拉伸过的丝线以比第2加热辊的表面速度快的速度行走。因此，被拉伸过的丝线因在拉伸点到脱离点之间以与第2加热辊的表面速度不同的速度行走而擦过。此时，第2加热辊的直径越变大、第2加热辊的表面的拉伸点与脱离点之间的长度越变长，丝线擦过，越容易产生毛刺。
另一方面，在边加热边拉伸丝线的情况下，由于有必要在拉伸前充分加热丝线，因此在比拉伸点靠上游的一侧有必要使丝线与导丝辊接触的长度为一定程度的长度。
根据本发明，由于第2加热辊的直径比第1加热辊的直径小，因此能够尽量缩小丝线的拉伸点的变动范围。并且，能够尽量缩短第2加热辊表面的拉伸点与脱离点之间的长度(被拉伸过的丝线擦过的部分的长度)。并且，如果丝线向加热辊的卷绕角度相同，则卷绕在加热辊上的丝线的长度是加热辊的直径越大长度越长。本发明中，由于第1加热辊的直径比第2加热辊的直径大，因此即使第2加热辊的直径小，也能够使卷挂在第1加热辊上的丝线的长度与卷挂在第2加热辊上的丝线的长度的合计长度为某一定程度的长度。由此，在拉伸前能够充分加热丝线。
发明第2方案的纺丝拉伸装置在发明第1方案的纺丝拉伸装置中，上述第2加热辊的温度在上述第1加热辊的温度以下。
丝线的温度越低，拉伸丝线所需要的力越大。因此，卷挂在第2加热辊上的丝线的温度越低，丝线的拉伸点越靠近上述脱离点。其中，如果丝线的拉伸点与脱离点离得很开，则如上所述被拉伸过的丝线擦过的部分的长度变长，丝线容易产生毛刺。本发明中，由于第2加热辊的温度在第1加热辊的温度以下，因此不仅能够用直径比第2加热辊大的第1加热辊充分加热丝线，而且能够用直径比第1加热辊小的第2加热辊保持在玻璃化转变温度以上并且尽量低的温度。由此，丝线的拉伸点靠近丝线的脱离点，第2加热辊的被拉伸过的丝线擦过的部分的长度变短。结果，能够抑制丝线上产生毛刺。
发明第3方案的纺丝拉伸装置在发明第1或第2方案的纺丝拉伸装置中，还具备收容上述多个加热辊的保温箱；上述保温箱的内部空间被分隔成收容上述第2加热辊的空间和收容其他加热辊的空间。
如果第2加热辊的温度不稳定，则卷挂到第2加热辊上的丝线的温度也不稳定，丝线的拉伸点容易变动。本发明中由于保温箱的内部空间被分隔成收容第2加热辊的空间和收容其他加热辊的空间，因此第2加热辊的温度不容易因来自其他加热辊的热而变动，能够使第2加热辊的温度稳定。
发明的效果：根据本发明，由于第2加热辊的直径比第1加热辊的直径小，因此能够尽量缩小丝线的拉伸点的变动范围。并且，能够尽量缩短第2加热辊表面的拉伸点与脱离点之间的长度(被拉伸过的丝线擦过的部分的长度)。并且，由于第1加热辊的直径比第2加热辊的直径大，因此即使第2加热辊的直径小，也能够使卷挂在第1加热辊上的丝线的长度与卷挂在第2加热辊上的丝线的长度的合计长度为一定程度的长度。
附图说明
图1为本发明实施形态的纺丝卷绕机的概略结构图；
图2为图1的纺丝拉伸装置的放大图；
图3为放大了图2的第2加热辊附近的部分的图。
附图标记的说明：2-纺丝装置；3-纺丝拉伸装置；11～15-导丝辊；16-保温箱；21-内部空间；21a～21c-空间；22-分隔部件
具体实施方式
下面对本发明的优选实施形态进行说明。如图1所示，纺丝卷绕机1具备纺丝拉伸装置3和丝线卷绕装置4。
纺丝拉伸装置3为拉伸通过从位于上方的纺丝装置2连续地纺出聚酯等熔融纤维材料而生成的多根丝线Y的装置。纺丝拉伸装置3具备油剂引导器10和5个导丝辊11～15。油剂引导器10为给从纺丝装置2纺出的多根丝线Y分别付与油剂的部件。
5个导丝辊11～15由未图示的电动机分别旋转驱动。并且，5个导丝辊11～15分别在内部具有加热器。即，5个导丝辊11～15为边输送丝线边加热的丝线加热辊。5个导丝辊11～15收容在长方体形状的保温箱16内。在保温箱16的右侧壁部上，形成有用来将多根丝线Y导入保温箱16内的丝线导入口16a和用来将多根丝线Y从保温箱16内向外部导出的丝线导出口16b。另外，有关保温箱16的详细结构后面说明。
在油剂引导器10被付与了油剂的多根丝线Y经由引导辊17从丝线导入口16a向保温箱16内引导。被导入保温箱16内的多根丝线Y依次卷挂到5个导丝辊11～15上。丝线对5个导丝辊11～15的卷绕角度分别小于270°。另外，本实施形态中导丝辊12相当于本发明的第1加热辊，导丝辊13相当于本发明的第2加热辊，导丝辊14相当于本发明的第3加热辊。
上游侧的3个导丝辊11～13为用来在拉伸前预热多根丝线Y的加热辊。导丝辊11～13的表面温度设定在丝线Y的玻璃化转变温度以上的温度。而且，这3个导丝辊11～13中下游侧的一个导丝辊13的表面温度在上游侧的2个导丝辊11、12的表面温度以下。具体为，例如导丝辊11、12设定为80～110℃左右，而导丝辊13设定为70～80℃左右。并且，导丝辊13的直径φD2比导丝辊11、12的直径φD1小。具体为，例如导丝辊11、12的直径φD1为300mm左右，而导丝辊13的直径φD2为200～220mm左右。
另一方面，下游侧的2个导丝辊14、15为用来热定型被拉伸后的多根丝线Y的加热辊。导丝辊14、15的表面温度被设定在比上游侧的3个导丝辊11～13的表面温度高的温度(例如120～140℃左右)。并且，下游侧的2个导丝辊14、15的表面速度比上游侧的3个导丝辊11～13的表面速度快。并且，导丝辊14、15的直径φD3为300mm左右。
被从丝线导入口16a导入保温箱16内的多根丝线Y，首先在被上游侧的3个导丝辊11～13输送期间被预热到能够拉伸的温度即玻璃化转变温度以上的温度。接着，预热后的多根丝线Y被导丝辊13与导丝辊14之间的表面速度差拉伸。对于丝线Y的拉伸后面详细地说明。而且，多根丝线Y在被下游侧的2个导丝辊14、15输送期间被加热到更高的温度、被拉伸过的状态被热定型。像上述那样被拉伸过的多根丝线Y被从丝线导出口16b导出到保温箱16外，进而被引导辊18输送到丝线卷绕装置4。
丝线卷绕装置4配置在纺丝拉伸装置3的下方。该丝线卷绕装置4具备筒管支架30和接触辊31等。筒管支架30具有沿图1的纸面垂直方向延伸的细长形状，由未图示的电动机旋转驱动。在该筒管支架30上沿其轴线方向排列安装有多个筒管32。丝线卷绕装置4通过使筒管支架30旋转而将多根丝线Y同时卷绕到多个筒管32上，形成多个卷绕卷装33。接触辊31与多个卷绕卷装33的表面接触付与规定的接触压力，梳理卷绕卷装33的形状。
接着，详细说明导丝辊13和导丝辊14的表面速度差对丝线Y的拉伸。在用导丝辊13和导丝辊14的表面速度差拉伸丝线Y的情况下，卷挂在导丝辊13上的丝线Y随着从由导丝辊12送来的丝线Y的突入点P0向朝导丝辊14离开的脱离点P1行走，张力逐渐变大。并且，在丝线Y的张力到达拉伸丝线Y所需要的力的拉伸点P2，行走速度急剧上升，丝线Y被拉伸。
更详细地说明拉伸点P2。一般我们知道，假设导丝辊13与导丝辊14的表面速度差在丝线Y中产生的张力为T1、以导丝辊13的轴为中心的上述点P相对于脱离点P1的角度为θ、导丝辊13的表面与丝线Y之间的摩擦系数为μ、丝线的每单位长度的质量为m、丝线的行走速度为v，在导丝辊13表面的从拉伸点P2到脱离点P1的范围内任意的点P处的丝线Y的张力Td如下地表示。另外，下式的mv2称为离心张力，为由丝线的离心力产生的张力。
[公式1]
Td＝e－μθ·(T1－mv2)+mv2
并且，导丝辊13的表面上的、丝线Y的张力Td与拉伸丝线Y所需要的力F相等的角度θ所对应的位置成为拉伸点P2。
但是，实际上由于导丝辊13的表面的每部分的光滑程度不一致、油剂向丝线Y的附着不匀引起的油剂向丝线Y的附着状态不一致等，摩擦系数μ产生偏差，点P上的丝线Y的张力Td的大小产生偏差。并且，由于丝线Y的每部分的温度不一致等的影响，拉伸丝线Y所需要的力F的大小也产生偏差。由于这些原因，张力Td与拉伸丝线Y所需要的力F相等时的角度θ，即拉伸点P2的位置变动。此时，如果假设张力Td与拉伸丝线Y所需要的力F相等时角度θ的变动量为Δθ，拉伸点P2沿导丝辊13的周方向的变动量ΔL为：ΔL＝(φD2/2)·Δθ。即，导丝辊13的直径φD2越大，相对于角度θ的变动量Δθ的拉伸点P2的变动量ΔL越大。
如果拉伸点P2的变动量ΔL增大，则在导丝辊13与导丝辊14之间拉伸的丝线Y的拉伸率上产生大的偏差。如果丝线Y的拉伸率上产生大的偏差，则在将拉伸后的丝线Y染色之际存在产生染斑的担忧。
相对于此，本实施形态中像上述那样导丝辊13的直径φD2比导丝辊11、12的直径φD1要小。因此，与例如使导丝辊13的直径φD2与导丝辊11、12的直径φD1为同等程度的情况相比，相对于上述角度θ的变动量Δθ的拉伸点P2的变动量ΔL变小。由此，拉伸点P2的变动量ΔL变小，能够抑制丝线Y的拉伸率的不一致。
并且，如果上述角度θ相同，则导丝辊13的直径φD2越大，拉伸点P2与脱离点P1之间的长度越长。另一方面，在脱离点P1位于导丝辊13的表面上的情况下，虽然在比拉伸点P2靠上游的一侧丝线Y的行走速度与导丝辊13的表面速度大致相等，但在拉伸点P2与脱离点P1之间，被拉伸过的丝线Y以比导丝辊13的表面速度快的速度行走。因此，被拉伸过的丝线Y在拉伸点P2到脱离点P1之间，由于以与导丝辊13的表面速度不同的速度行走而擦过。此时，导丝辊13的直径越大，导丝辊13的表面的拉伸点P2与脱离点P1之间的长度即导丝辊13的表面的被拉伸过的丝线Y擦过的部分的长度越长。结果，被拉伸过的丝线Y容易产生毛刺。
相对于此，本实施形态中导丝辊13的直径φD2比导丝辊12的直径φD1小。因此，与例如使导丝辊13的直径φD2与导丝辊11、12的直径φD1为同等程度的情况相比，导丝辊13的表面的拉伸点P2与脱离点P1之间的部分的长度(与被拉伸过的丝线Y擦过的部分的长度)变短。由此，丝线Y不容易产生毛刺。
另一方面，为了拉伸丝线Y，在拉伸之前有必要充分加热丝线Y。其中，卷挂在导丝辊11～13上的丝线Y的长度如果卷绕角度相同，则导丝辊11～13的直径越大长度越长。对此，本实施形态中导丝辊11、12的直径φD1比导丝辊13的直径φD2大。因此，本实施形态中与使导丝辊11、12的直径为与导丝辊13的直径相同的φD2的情况相比，能够增加卷挂在导丝辊11、12上的丝线Y的长度与卷挂在导丝辊13上的丝线Y的长度的合计长度。由此，在拉伸前能够充分加热丝线Y。
并且，卷挂在导丝辊13上的丝线Y的温度越高，拉伸丝线Y所需要的力F越小。因此，卷挂在导丝辊13上的丝线Y的温度越高，拉伸所需要的张力越小，拉伸点P2离脱离点P1越远(张力Td与上述力F相等时的角度θ越大)。如果拉伸点P2离脱离点P1远，则导丝辊13的表面的与被拉伸过的丝线Y擦过的部分的长度变长。结果，丝线Y容易产生毛刺。
本实施形态中，由于像上述那样导丝辊13的表面温度在导丝辊11、12的表面温度以下，因此不仅能够在导丝辊11、12充分加热丝线，还能够在导丝辊13在能够拉伸丝线Y的范围内即玻璃化转变温度以上的范围内尽量保持低的温度。由此，即使在生产需要高的拉伸倍率的高强度丝线的情况下，也能够使拉伸点P2靠近脱离点P1。结果，导丝辊13的表面的与被拉伸过的丝线Y擦过的部分的长度变短，丝线Y上不容易产生毛刺。
接着，对收容导丝辊11～15的保温箱16进行说明。保温箱16被形成为近似长方体形状，在内部形成有收容导丝辊11～15用的内部空间21。在内部空间21设置有分隔部件22。分隔部件22将内部空间21分隔成收容导丝辊11、12的空间21a，收容导丝辊13的空间21b，以及收容导丝辊14、15的空间21c。由此，本实施形态中收容导丝辊13的空间21b与收容其他的导丝辊11、12、14、15的空间21a、21c分隔。
并且，在分隔部件22的分隔空间21a和空间21b的部分上形成有缝隙22a。并且，在分隔部件22的分隔空间21b和空间21c的部分上形成有缝隙22b。
由引导辊17引导的丝线Y被从丝线导入口16a导入空间21a内，依次卷挂到导丝辊11、12上。而且，从导丝辊12朝导丝辊13输送的丝线Y通过缝隙22a从空间21a送入空间21b，被卷挂到导丝辊13上。而且，从导丝辊13朝导丝辊14输送的丝线Y通过缝隙22b从空间21b送入空间21c，依次卷挂到导丝辊14、15上。并且，从导丝辊15送出的丝线Y通过丝线导出口16b从空间21c被导出到保温箱16的外部。
如果导丝辊13的表面温度不稳定，则卷挂到导丝辊13上的丝线Y的温度也不稳定，拉伸点P2容易变动。相对于此，本实施形态中在保温箱16中收容导丝辊13的空间21b由分隔部件22与收容导丝辊11、12的空间21a以及收容导丝辊14、15的空间21c分隔。由此，导丝辊13的表面温度不容易受来自导丝辊11、12、14、15的热的影响，能够使导丝辊13的表面温度稳定。
接着，说明对本实施形态施加了种种变更的变形例。
上述实施形态中，在保温箱16中收容导丝辊11、12的空间21a、收容导丝辊13的空间21b以及收容导丝辊14、15的空间21c互相分隔，但并不局限于此。
例如，空间21a和空间21c也可以不分隔。即使在这种情况下，由于收容导丝辊13的空间21b与收容导丝辊11、12、14、15的空间分隔，因此导丝辊13不容易受来自导丝辊11、12、14、15的热的影响。
而且，也不局限于收容导丝辊13的空间21b与收容导丝辊11、12、14、15的空间被分隔。例如，也可以5个导丝辊11～15全部收容在互相不分隔的一个空间内。
并且，虽然上述实施形态中导丝辊13的表面温度在导丝辊12的表面温度以下，但导丝辊13的表面温度也可以比导丝辊12的表面温度高。这种情况下，与上述实施形态的情况相比，拉伸点P2离脱离点P1远，导丝辊13的表面的与被拉伸过的丝线Y擦过的部分的长度变长。但是，即使在这种情况下，由于导丝辊13的直径φD2比导丝辊11、12的直径φD1小，因此与例如使导丝辊13的直径φD2与导丝辊11、12的直径φD1为同等程度的情况相比，导丝辊13的表面的与被拉伸过的丝线Y摩擦的部分的长度变短。
并且，虽然上述实施形态中导丝辊的数量为5个，但并不局限于此。导丝辊的数量也可以是3个或者4个，6个以上也可以。

Claims (3)

1.一种纺丝拉伸装置，拉伸从纺丝装置纺出的丝线，其特征在于，具备输送被卷挂的上述丝线的多个加热辊；
上述多个加热辊包括第1加热辊，从上述第1加热辊输送来上述丝线的第2加热辊，以及从上述第2加热辊输送来上述丝线、表面速度比上述第2加热辊快的第3加热辊；
上述第2加热辊的直径比上述第1加热辊的直径小。
2.如权利要求1所述的纺丝拉伸装置，其特征在于，上述第2加热辊的温度在上述第1加热辊的温度以下。
3.如权利要求1或2所述的纺丝拉伸装置，其特征在于，还具备收容上述多个加热辊的保温箱；
上述保温箱的内部空间被分隔成收容上述第2加热辊的空间、和收容其他加热辊的空间。
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