CN106795652A - 用于由聚酰胺熔体生产复丝线的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由聚酰胺熔体生产复丝线的方法和装置。在这种情况下，首先，冷却并组合所有刚被挤压的单丝以形成线。除了低沸腾收缩率之外，为了实现高强度，通过具有未加热的引导套管的第一导丝辊组以从3600m/min到4600m/min，优选从4000m/min到4400m/min的范围内的取出速度取出线。随后，在具有未加热的引导套管的导丝辊组与具有加热的引导套管的第二导丝辊组之间完全拉伸线。在拉伸之后，在第二导丝辊组的引导套管处的张力下，线被加热到在从140℃到200℃的范围内的线温度并且被松弛。在松弛之后，线以无接触方式行进通过第二导丝辊组与具有未加热的引导套管的第三导丝辊组之间的至少一个自由冷却段。

Description

用于由聚酰胺熔体生产复丝线的方法和装置

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于由聚酰胺熔体生产复丝纱线的方法，以及根据权利要求9的前序部分的用于执行该方法的装置。

由熔体生产复丝纱线通常通过熔体纺丝(melt-spinning)方法来执行。这里，由聚合物先前生成的熔体在压力下被供应到纺丝喷嘴，该纺丝喷嘴从多个喷嘴开口挤出最细单丝线。在冷却和固化熔体之后挤出的单丝被聚集形成纱线并被拉出。随后拉伸和松弛纱线以便获得期望物理特性。各个方法步骤对诸如例如质量的均匀性或可染性的质量的纱线参数具有显著影响，以及尤其是对诸如强度、延伸率和沸水收缩率的织物特性具有显著影响。在这个程度上，诸如冷却、牵伸(drafting)和松弛的各个处理步骤必须相互适应，以便获得纱线类型所期望的特性。这里考虑从其挤出单丝的聚合物材料。例如，聚酯和聚酰胺具有不同熔化温度，这尤其影响牵伸或松弛时的处理温度。

因此，例如可以从DE3508955A1获知，由聚酯生产纱线或由聚酰胺生产纱线要求根本不同的调节参数。

因此已知与由聚酯生产纱线相比，在由聚酰胺生产纱线时，来自纺丝区的纱线的拉出速度被调节为充分更高。本文中的牵伸在两组多个导丝辊(godet)之间执行，后一组导丝辊具有部分加热的引导套管(guide casing)。用于松弛的热后处理尤其由具有加热的引导套管的第二组导丝辊执行。本文中可以证实，在引导套管的递增表面温度下实现所谓的沸水收缩率的减小。然而，本文中认为，在聚酰胺的情况下，单丝的后处理中的多余热应力导致强度的损失。

因此，现在本发明的目的是以如下方式改进用于由聚酰胺熔体生产复丝纱线的方法和装置，该方式为尽管具有相对低的沸水收缩率值，但是纱线具有高强度。

根据本发明，该目的通过具有根据权利要求1所述的特征的方法以及通过具有根据权利要求9所述的特征的装置来实现。

本发明的有利改进由相应从属权利要求的特征和特征的组合来限定。

本发明基于这样的发现：除了热处理之外，纱线引导还表示物理特性的配置中的实质影响值。因此已经认识到，松弛处理之后的摩擦点的位置显著影响由聚酰胺形成的纱线的质量。因此，根据本发明的方法基于多个导丝辊的总共三个导丝辊组。具有未加热的引导套管的第一导丝辊组以从3400m/min到4600m/min，优选从4000m/min到4400m/min范围内的速度从纺丝设备拉伸纱线。纱线随后在第一导丝辊组与具有加热的引导套管的第二导丝辊组之间被拉伸。将第二导丝辊组的引导套管加热到表面温度，以便将纱线加热到从140℃到200℃范围内的温度，并使纱线松弛。此后，纱线以非接触方式被引导到自由冷却段中，该自由冷却段被构造在第二导丝辊组与具有未加热的引导套管的第三导丝辊组之间。因此实现了纱线材料的稳定和充分定形。本文中重要的是，在冷却段内不存在与纱线的摩擦接触。因此已经证实，在冷却段内与纱线的过早摩擦接触导致强度的显著损失。

根据本发明的方法优选地以其变型例来实现，在这种情况下，在具有单圈包缠(single wrapping)的每种情况下在100°至270°的角度范围内引导在第一和第二导丝辊组的引导套管上的纱线。因此，在热后处理的情况下的纱线可以以交替方式被加热。

为了拉出纱线，第一导丝辊组具有总共三个引导套管，三个引导套管具有递增圆周速度，三个引导套管以从20m/min到100m/min范围内的速度差引导纱线。因此保证了恒定拉出速度和恒定拉出张力。

为了使纱线松弛，根据根据本发明的方法的一个有利改进的纱线优选在具有基本上相同的圆周速度和相同表面温度的总共四个引导套管上被引导。因此，使得在纱线上保持纱线与加热的引导套管紧密接触的张力。

为了释放残余内部应力，根据本方法的另一变型例的纱线在第二导丝辊组的最后的引导套管与具有递减圆周速度的第三导丝辊组的第一引导套管之间以从0到50m/min范围内的速度差被引导。因此，冷却段可以同时用于应力的残余释放。

对于在纺丝设备与第一导丝辊组之间的纱线上不要求相对较大偏转的情况，冷却后的纱线优选地在干燥状态下被聚集形成纱线。优选地在第三导丝辊组的引导套管之间的分段上执行用于进一步处理所要求的制备流体的应用。然而，原则上，还存在在冷却之后轻微润湿单丝的可能性，使得通过强烈偏转产生的静电荷效应不会不利地影响纱线的单丝。

在制备之后，纱线被缠绕在第三导丝辊组的引导套管之间的分段中，使得纱线的单丝之间的纱线配合可建立用于进一步处理。

为了使纱线卷绕形成卷装，其中以低于第三导丝辊组的最后引导套管的圆周速度的收线卷绕速度卷绕纱线以形成卷装的该方法的变型例已经优选地证明是成功的。因此，由纱线的位移引起的附加纱线张力可以被有利地均衡。

根据本发明的用于执行所述方法的装置的区别在于，处理步骤可以以相互独立的方式调节，而不影响相邻处理。因此，拉出速度和纱线的拉出可以仅通过第一导丝辊组的引导套管的驱动控制器来实现。在第一导丝辊组与具有加热的引导套管的第二导丝辊组之间执行牵伸，使得温度控制和牵伸速度仅可通过第二导丝辊组控制。在经过非接触冷却段之后，进一步后处理步骤由第三导丝辊组确定，使得纱线的制备和缠绕独立于松弛执行。

前两个导丝辊组的引导套管优选被构造成可以以反向旋转方式被驱动，并且以使得在引导套管的圆周上的纱线可以在具有单圈包缠的每种情况下在从100°到210°的角度范围内被引导的方式相互设置。尤其是，纱线上的热处理因此可以通过交替包缠来执行。此外，可以使用非常紧凑且短的引导套管，以便同时处理多根纱线。

优选地，通过分配给第一导丝辊组的三个未加热的引导套管执行从纺丝设备拉出纱线。本文中，提供了至少两个单独驱动器，以便驱动第一导丝辊组的所有引导套管。

在松弛之后和收线卷绕之前执行的后处理通过制备设备和缠绕设备来执行，根据根据本发明的装置的有利改进，所述设备优选设置在第三导丝辊组的引导套管之间的纱线路径中。

根据根据本发明的装置的一个有利改进执行纱线向收线卷绕设备的供给，在该情况下，第三导丝辊组的最后引导套管被分配有收线卷绕设备的偏转辊。因此，纱线以低摩擦转移到卷绕位置是可能的。

下面将借助于根据本发明的装置的一些示例性实施方式并参考附图来更详细地解释根据本发明的方法。

在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的装置的第一示例性实施方式；

图2示意性地示出了纱线的物理特性的图表；

图3示意性地示出了根据本发明的装置的另一示例性实施方式。

在图1中示意性地示出了用于执行根据本发明的方法的根据本发明的装置的第一示例性实施方式的视图。该示例性实施方式具有由纺丝箱(spinning beam)1.2和设置在该纺丝箱1.2下方的冷却装置1.5形成的纺丝设备1。纺丝箱1.2在其下侧上具有纺丝喷嘴1.4，该纺丝喷嘴1.4通过纺丝泵(这里未详细示出)连接到熔体供应入口1.3。冷却装置1.5在纺丝喷嘴1.4下方形成冷却管道1.6。冷却空气被吹入冷却管道1.6中，其中，冷却空气可作为所谓的横向流淬火(transverse-flow quenching)或作为径向外到内淬火(radialoutside-to-inside quenching)供应。

在纺丝设备1下方提供有聚集纱线引导件2，该聚集纱线引导件2与纺丝喷嘴1.4同心设置并将从纺丝喷嘴1.4挤出的一组多根单丝18聚集形成纱线19。聚集纱线引导件2在纱线路径中分配有缠绕单元3。

为了拉出、牵伸和松弛，该示例性实施方式具有多个导丝辊组4、5和7。第一导丝辊组4具有总共三个未加热的引导套管4.1、4.2和4.3。引导套管4.1至4.3被分配有多个驱动器(这里未详细示出)，使得引导套管4.1至4.3可以以预定圆周速度被驱动。引导套管4.1至4.3被具体实现为可以以反向旋转方式被驱动，使得纱线19可以在引导套管4.1至4.3的圆周上通过单圈包缠被引导。由总共四个加热的引导套管5.1至5.4形成的第二导丝辊组5被设置在第一导丝辊组4下游。每个引导套管5.1至5.4由单独加热装置6.1至6.4来加热。为此，加热装置6.1至6.4被具体实现为可单独控制的。引导套管5.1至5.4同样被分配有驱动器(这里未示出)，其能够以反向旋转方式驱动引导套管5.1至5.4。

由两个未加热的引导套管7.1和7.2形成的第三导丝辊组7设置在第二导丝辊组5下游。引导套管7.1和7.2被具体实现为可单独驱动的。制备设备9和缠绕设备10被设置在引导套管7.1与7.2之间。

在第一导丝辊组4与第二导丝辊组5之间形成的纱线段被称为牵伸区并且由附图标记8.1识别。在第二导丝辊组5与第三导丝辊组7之间的纱线段被称为冷却段并且由附图标记8.2识别。在牵伸区8.1内和冷却段8.2内不提供纱线引导元件，使得纱线在相应引导套管4.3与5.1以及5.4与7.1之间以非接触方式被引导。

在纱线引入侧具有偏转辊11的收线卷绕设备12被设置在第三导丝辊组7下方。在纱线行进方向上的偏转辊11之后是横动(traversing)设备13、接触辊14和卷绕锭子16.1，纱线19能够卷绕在卷绕锭子16.1的圆周上，以形成卷装15。在该示例性实施方式中，收线卷绕设备12支撑第二卷绕锭子16.2，该第二卷绕锭子16.2被保持在卷绕转台17上，使得纱线19以交替方式在两个卷绕锭子16.1或16.2上能够连续地卷绕以形成卷装。

在图1中示出用于执行根据本发明的方法的根据本发明的装置的实施方式的情况下，聚酰胺熔体(例如PA6)被供应到纺丝设备1，并且借助于纺丝喷嘴1.4被挤出以形成多根单丝。通过冷却气流冷却之后的单丝被聚集形成纱线，而无需供应流体。纱线19随后通过气流缠绕，然而不会形成互锁结。

为了使单丝18和纱线19被拉出，第一未加热的引导套管4.1以从3400m/min到4600m/min，优选从4000m/min到4400m/min的范围内的圆周速度被驱动。第一导丝辊组4的随后引导套管4.2和4.3以相同圆周速度或以略微递增(increasing)的圆周速度被驱动。本文中的圆周速度差为20m/min至100m/min。因此，可以实现在纱线拉出期间的稳定纱线引导。

为了使纱线19在牵伸区8.1中被拉伸，通过加热装置6.1至6.4将第二导丝辊组5的引导套管5.1至5.4加热至在从140℃到200℃的范围内的表面温度。引导套管5.1至5.4的表面温度优选被调节至均匀温度水平。引导套管5.1至5.4相对于引导套管4.3以更高的圆周速度被驱动，使得纱线被拉伸。本文中的引导套管5.1至5.4的圆周速度在从4400m/min到5400m/min的范围内。牵伸后的纱线在张力下在引导套管5.1至5.4的表面上被加热并松弛。纱线19随后以非接触方式被导向通过冷却段8.2，并且由第三导丝辊组7的未加热的引导套管7.1接收。本文中的引导套管7.1以相对于设置在上游的引导套管5.4基本上相同的圆周速度被驱动。因此，纱线材料可以被冷却，使得纱线材料中的分子链的内部结构充分稳定。第一摩擦接触仅在纱线冷却之后在引导套管7.1与7.2之间的纱线段中发生。

引导套管7.1与7.2之间的纱线段中的纱线首先利用制备流体被润湿，并随后通过气流缠绕。因此，形成了单丝18在纱线19内的强烈内聚力。在该处理结束时，纱线19被卷绕以形成卷装15，其中纱线19以低摩擦力在第三导丝辊组7与卷绕位置12之间在偏转辊11上被引导。优选地，调节卷绕锭子16.1和16.2的收线卷绕速度，使其略低于引导套管7.2上的圆周速度。因此，可以有利地平衡由于纱线借助于横动设备13的位移而引起的张力变化。

为了使本发明的影响可见，借助于图1中所示的装置生产具有为80旦(den)的总纱线数和为48的单丝数的由PA6制成的纱线。将第一导丝辊组的拉出速度调节为4300m/min。第二导丝辊组5的引导套管5.1至5.4的表面温度为190℃。随后在冷却和不冷却的情况下引导纱线。在不冷却的情况下，制备设备9设置在第二导丝辊组5的引导套管5.4与第三导丝辊组7的第一引导套管7.1之间的冷却段8.2中的纱线片段中。随后，测量沸水收缩率、强度和残余延伸率。所谓的质量指数由强度和残余延伸率确定。质量指数QN由下式导出：

本文中，F等于以cN/dtex计的强度，并且R＝以％计的残留伸长。

以％计的沸水收缩率的绝对值和质量指数QN的无量纲值被输入到图2中的图表中。沸水收缩率由缩写BWS表示。纱线PA80f48的值在图表的左半部分示出，纱线在左半部分中没有穿过任何冷却段。通过冷却纱线可实现的那些值被输入到图表的右半部分中。值得注意的是，具有BWS值为9.81％和10％的沸水收缩率几乎保持不变。相比之下，质量指数QN从31.7明显增加到37.4。质量指数增加18％仅仅基于松弛后得到充分冷却的纱线。为此，根据本发明的方法尤其适于由具有低收缩率和高强度的聚酰胺生产的纱线。

在图3中示出了用于执行根据本发明的方法的根据本发明的装置的另一示例性实施方式。根据图3的根据本发明的示例与根据图1的示例性实施方式基本相同，从而在这个阶段将仅说明区别点，另外对上述描述进行参考。

在图3所示的根据本发明的装置的实施方式的情况下，装配纱线引导件2被分配有用于聚集纱线的润湿设备20，润湿设备20对单丝执行轻微的润湿。本文中可以使用常规制备剂或另外具有低水含量的油。

此外，第三导丝辊组7由总共三个未加热的引导套管7.1、7.2和7.3形成。引导套管7.1至7.3均被具体实现为可驱动的。制备设备9被设置在引导套管7.1与7.2之间的纱线路径中，并且缠绕设备10被设置在引导套管7.2与7.3之间的纱线路径中。为此，通过制备和缠绕的后处理可以在引导套管7.1至7.3之间的不同纱线部分中执行。这使得能够实现额外的自由度，尤其是在调节纱线的缠绕时。

图3中所示的根据本发明的装置的示例性实施方式的功能与根据图1的示例性实施方式的功能相同，因此不再关于其进行进一步解释。

Claims (14)

1.一种用于由聚酰胺熔体生产复丝纱线的方法，在所述方法中，冷却后的多根刚挤出的单丝被聚集以形成所述纱线并且被拉出，

其特征在于

以在从3600m/min到4600m/min，优选从4000m/min到4400m/min范围内的拉出速度将所述纱线引导通过具有未加热的引导套管的第一导丝辊组，其特征在于，所述纱线在具有未加热的引导套管的所述导丝辊组与具有加热的引导套管的第二导丝辊组之间被拉伸，其特征在于，所述纱线在所述第二导丝辊组的所述引导套管上在张力下被加热到在从140℃到200℃范围内的纱线温度并且被松弛，并且其特征在于，松弛后的所述纱线以非接触方式行进通过所述第二导丝辊组与具有未加热的引导套管的第三导丝辊组之间的至少一个自由冷却段。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于

在所述第一导丝辊组和所述第二导丝辊组的所述引导套管上的所述纱线在具有单圈包缠的每种情况下在从100°到270°的角度范围内被引导。

3.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于

所述第一导丝辊组中的所述纱线在总共三个引导套管上被引导，所述三个引导套管具有为从20m/min到100m/min范围内的速度差的递增圆周速度。

4.根据权利要求2或3所述的方法，

其特征在于，

所述第二导丝辊组中的所述纱线在总共四个引导套管上被引导，所述四个引导套管具有基本相同的圆周速度和相同的表面温度。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，

其特征在于

在所述第二导丝辊组的最后引导套管与具有递减圆周速度的所述第三导丝辊组的第一引导套管之间的所述纱线以从0到50m/min范围内的速度差被引导。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，

其特征在于

冷却后的所述单丝被聚集以形成干燥或略微润湿状态的所述纱线，并且其特征在于，利用制备流体处理所述第三导丝辊组的所述引导套管之间的分段中的所述纱线。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，

其特征在于

所述纱线在所述第三导丝辊组的所述引导套管之间的分段中制备之后被缠绕。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，

其特征在于

所述纱线以低于所述第三导丝辊组的最后引导套管的圆周速度的收线卷绕速度被卷绕以形成卷装。

9.一种用于执行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的装置，所述装置具有纺丝设备(1)、具有冷却设备(1.5)并且具有均具有用于拉出、牵伸和松弛至少一根纱线的多个导丝辊的多个组(导丝辊组)(4、5、7)，其中，所述导丝辊组(4、5、7)具有加热的引导套管(5.1-5.4)和未加热的引导套管(4.1-4.3)，

其特征在于

所述纺丝设备(1)被分配有具有多个未加热的引导套管(4.1-4.3)的第一导丝辊组(4)，其特征在于，所述第一导丝辊组(4)之后是具有多个加热的引导套管(5.1-5.4)的第二导丝辊组(5)，并且其特征在于，非接触冷却段(8.2)被构造在所述第二导丝辊组(5)与第三导丝辊组(7)之间，所述第三导丝辊组(7)具有多个未加热的引导套管(7.1、7.2)。

10.根据权利要求9所述的装置，

其特征在于

前两个导丝辊组(4、5)的所述引导套管(4.1-4.3、5.1-5.4)被构造成能够以反向旋转方式驱动，并且以使得所述引导套管(4.1-4.3、5.1-5.4)的圆周上的所述纱线能够在具有单圈包缠的每种情况下在从100°到270°的角度范围内被引导的方式相互设置。

11.根据权利要求10所述的装置，

其特征在于，

所述第一导丝辊组(4)由三个未加热的引导套管(4.1-4.3)形成，其中，提供至少两个单独可控制的驱动器以用于驱动所述引导套管(4.1-4.3)。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的装置，

其特征在于

制备设备(9)被设置在所述第三个导丝辊组(7)的所述引导套管(7.1、7.2)之间的纱线路径中。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的装置，

其特征在于

缠绕设备(10)被设置在所述第三导丝辊组(7)的所述导丝辊的所述引导套管(7.1、7.2)之间的纱线路径中。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的装置，

其特征在于

收线卷绕设备(12)直接设置在所述第三导丝辊组(7)的下游，

其中，所述第三导丝辊组(7)的最后引导套管(7.2、7.3)被分配有所述收线卷绕设备(12)的偏转辊(11)。