CN107109704B - 用于生产复丝纱的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由聚合物熔体生产复丝纱的方法和设备。新挤出的长丝初始被冷却以及被聚合以形成纱线。为了获得对纱线的改进的热收缩固定，纱线在通过多个具有若干导套的导丝辊组经受抽出和松弛之后被加热的制备流体所预处理。

Description

用于生产复丝纱的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于由聚合物熔体生产复丝纱的方法，以及涉及用于实施该方法的设备。

背景技术

一般通过熔融纺丝法来执行由聚合物熔体生产复丝纱。此处，先前由聚合物生成的熔体在压力下被供给至纺丝嘴，纺丝嘴从多个喷口挤出最细的丝束。在熔体冷却以及凝固之后将挤出的长丝聚合以形成纱线并且将纱线抽出。纱线随后被牵伸以及松弛以获得期望的物理特性。尤其，在生产全牵伸丝(FDY)(生产出之后被直接供给至另一处理工艺)时，将收缩行为尤其调节至尽可能低的值。此处收缩应理解为是纱线的长度的变化(缩短)，初始是因在另一处理工艺中对纱线进行热处理或者水热处理。该现象是由于分子结构中的内应力引起的，后者的方位受牵伸显著影响。为了释放分子结构内的内应力，在牵伸之后对纱线材料进行热处理，使得实现松弛，因而实现纱线的足够纵向稳定性。取决于温度处理的朝向纵向紧缩的趋势称为沸水收缩或者热风收缩，其中，进一步处理工业可容忍的仅是收缩值在具体限值内的纱线。因而，6％至11％范围的沸水收缩是锦纶丝可容忍的。因此，所谓的收缩固定在合成纱线的生产中非常重要。

为此，用于由聚合物熔体生产复丝纱的各种方法和设备公知于现有技术，其中，利用各种机构用于收缩固定。

因而一种方法和设备得自于DE19546783A1，例如，在该方法和设备的情形下，利用蒸汽导管，在蒸汽导管中纱线通过被蒸汽淬熄而加热。此处，160℃至200℃范围的要求处理温度仅能够使用7巴至13巴的更高蒸汽压力实施。因而热处理装置要求较长的复杂的处理导管。

能够通过公知于WO2013020866的方法和设备避免该类型的劣势。此处通过导丝辊组的多个加热导套来执行用于松弛纱线的热处理。此处，速度差尤其能够适于纱线材料的收缩行为，使得能够强烈释放应力。但是，已经观察到的是，当处理温度增加时增加释放应力在分子结构中是可行的，例如在锦纶丝的情形下。但是，同时会出现拉伸强度的降低，使得纱线质量整体上降低。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种用于由聚合物熔体生产复丝纱的方法和设备，分别依靠该方法和设备，能够在纱线上执行有效的收缩固定。

此外，本发明的目的是能够利用尽可能少的处理步骤来生产纱线。

本发明采用的是在缠绕纱线之前浸湿纱线(这需要用于进一步处理过程)，以便同时获得用于纱线的收缩固定的热后处理。因而，在应用之前加热用于纱线的热后处理的制备流体。除了热效应，实现在长丝束内密集分布被加热的易流动制备流体。

根据本发明，设置在后处理区域中的制备设备实施为具有用于加热制备流体的加热机构。因而保证连续应用经加热的制备流体。

取决于相应的聚合物类型(取决于纱线由聚酰胺或是聚酯纤维生成)以及取决于制备流体的规格，根据本发明的一个有利改进，制备流体的温度能够在60℃至200℃范围被调节，优选范围为80℃至160℃。

有利地经由浸湿凹槽执行加热的制备流体的应用，浸湿凹槽在槽底中具有多个槽穴。因而能够保证甚至在超过3000米/分钟范围的高纱线速度下也能够密集地浸湿纱线。

在本发明的改进的情形下，制备设备布置在第二导丝辊组和第三导丝辊组之间的纱线路径中，本发明的改进证明对于收缩固定尤其成功。一方面，因而能够继续着手于第二导丝辊组的加热导套上的松弛而不中止。另一方面，通过调节邻近导套之间的速度差，最终收缩固定是可行的。为此，第二导丝辊组的最后的导套和第三导丝辊组的第一导套之间的纱线具有降低的圆周速度，优选以0至50米/分钟范围的速度差被引导。

为了抽出、牵伸以及松弛，优选构造导丝辊组的导套为以反向旋转方式驱动并且相对于彼此布置为使得纱线在导套的圆周上在每个情况下以100°至270°角度范围的单次缠绕引导。因而尤其能够利用两侧交替缠绕执行纱线的热处理。而且，能够利用非常紧凑及短的导套以使能够同时处理多个纱线。

对于纺丝装置和第一导丝辊组之间的纱线上不需要较大偏转的情形，长丝在冷却之后优选以干燥状态聚合以形成纱线。但是，原则上，还存在着在冷却之后浸湿长丝的可能性，从而因强烈偏转导致的静电效应不会不利地影响纱线的长丝。

在制备之后，第三导丝辊组的导套之间的分段中的纱线被缠结，使得可建立纱线的长丝之间的纱线匹配以用于进一步处理。为此，缠结装置布置在第三导丝辊组的导套之间的纱线路径中。

附图说明

参考附图，下文将依靠根据本发明的设备的一些示范实施例更详细解释根据本发明的方法。

在附图中：

图1示意地示出了根据本发明的设备的第一示范实施例的视图；

图2示意地示出了根据本发明的设备的另一示范实施例的视图；

图3示意地示出了根据图1或图2的根据示范实施例的制备设备的浸湿机构的截面图；

图4示意地示出了根据本发明的设备的另一示范实施例的视图。

具体实施方式

图1示意地示出了根据本发明的设备的第一示范实施例，用于实施根据本发明用于由聚合物熔体生产复丝纱的方法。该示范实施例具有纺丝装置1，其包括纺丝箱1.2和布置在纺丝箱1.2下方的冷却设备1.5。纺丝箱1.2在其下侧具有纺丝嘴1.4，纺丝嘴1.4经由纺丝泵(此处未更详细地图示)连接至熔体供给入口1.3。冷却设备1.5在纺丝嘴1.4下方形成冷却通道1.6。冷却空气被吹入冷却通道1.6，其中，冷却空气可供应为所谓的横流吹送或者径向外侧至内侧吹送。

聚合导纱器2设置在纺丝装置1下方，聚合导纱器2布置成同心于纺丝嘴1.4并且将已经从纺丝嘴1.4挤出的多个长丝18进行聚合以形成纱线9。聚合导纱器2能够可选地结合浸湿装置19，使得长丝18能够可选择地以干燥或者浸湿状态进行聚合以形成纱线9。在纱线路径中聚合导纱器2被分配有缠结装置3。

为了抽出、牵伸以及松弛，示范实施例具有多个导丝辊组4、5和7。第一导丝辊组4具有总共三个导套4.1、4.2和4.3，这些导套被实施为不被加热。非加热导套4.1至4.3被分配有多个驱动器(此处未更详细地图示)，使得导套4.1至4.3可以预定圆周速度驱动。导套4.1至4.3被实施为能够以反向旋转方式驱动，使得纱线9能够在导套4.1至4.3的圆周上以单次缠绕被引导。

由总共四个导套5.1至5.4形成的第二导丝辊组5布置在第一导丝辊组4的下游，其中，每个导套5.1至5.4被单独的加热机构6.1至6.4加热。为此，实施加热机构6.1至6.4为可单独控制。导套5.1至5.4同样被分配有驱动器(此处未图示)，其能够以反向旋转方式驱动导套5.1至5.4。

由两个导套7.1和7.2形成的第三导丝辊组7布置在第二导丝辊组5的下游。导套7.1和7.2实施为不可加热的及可单个驱动的。缠结装置10布置在导套7.1和7.2之间。

制备设备8布置在第二导丝辊组5和第三导丝辊组7之间的纱线路径中。制备设备8具有接触纱线9的浸湿机构8.1以及加热机构8.2。加热机构8.2构造为使得供给至浸湿机构8.1的制备流体之前被加热。经加热的制备流体通过浸湿机构8.1施加至纱线9。

卷取缠绕装置12在纱线喂入侧具有偏转辊11，卷取缠绕装置12布置在第三导丝辊组7下方。沿纱线行进方向偏转辊11后面跟随有横动装置13、接触辊14以及缠绕芯轴16.1，纱线9能够缠绕在缠绕芯轴16.1的圆周上以便形成纱管15。卷取缠绕装置12在该示范实施例中支撑保持在缠绕转塔17上的第二缠绕芯轴16.2，使得纱线9能够以交替方式在两个缠绕芯轴16.1或者16.2上被连续缠绕以便形成纱管。

在图1所示的根据本发明的设备的示范实施例的情形下，该设备用于实施根据本发明的方法，聚合物熔体(例如聚酰胺PA6)被供给至纺丝装置1，并且借助纺丝嘴1.4被挤出以便形成多个长丝18。长丝18在被冷却空气流冷却之后被聚合以形成纱线9，优选没有流体被供给。纱线9随后被气流缠结，但是不形成联锁结。

为了抽出长丝18或者纱线9，例如以4000米/分钟的圆周速度驱动第一导丝辊组4的第一非加热导套4.1。以相同圆周速度或者以稍微增加的圆周速度驱动第一导丝辊组4的后续导套4.2和4.3。

为了在形成在导丝辊组4和5之间的牵伸区域中牵伸所述纱线9，以更高圆周速度驱动第二导丝辊组5的导套5.1至5.4。通过加热机构6.1至6.4将导套5.1至5.4加热至160℃至200℃范围的表面温度。将导套5.1至5.4的表面温度优选调节至统一的温度水平以便能够在张力下实施收缩处理。以相对于导套4.3的更高圆周速度驱动导套5.1至5.4，使得纱线完全被牵伸。

在牵伸之后，纱线在张力下在导套5.1至5.4的表面上被加热以及松弛。从而释放纱线材料中的分子结构的内应力。

为了固定收缩，布置在导套5.4和7.1之间的制备设备8中的纱线9随后被热制备流体所浸湿。将制备流体加热至60℃至200℃范围的温度，优选80℃至160℃范围的温度。优选调节制备流体的温度以便稍微低于导套5.1至5.4的表面温度。但是，原则上还存在将制备流体加热至相同或者更高温度的可能性。

此处以大致与布置在上游的导套5.4相同的圆周速度驱动导套7.1。但是，根据纱线材料，还能够以稍微低的圆周速度驱动导套7.1，使得纱线9以0米/分钟至50米/分钟范围的超速被引导在两个导套5.4和7.1之间。

通过气流来缠结导套7.1和7.2之间的纱线段中的纱线9，从而配置了在纱线9内强烈聚合的长丝18。在该过程的结尾，纱线9被缠绕以便形成纱管15，其中，纱线9以低摩擦在第三导丝辊组7和卷取缠绕装置12的缠绕位置之间的偏转辊11上引导。优选调节缠绕芯轴16.1和16.2的卷取缠绕速度以便稍微低于导套7.2上的圆周速度。因而能够依靠往复装置13有利地使因纱线位移引起的纱线的张力变化相等。

图示于图1的根据本发明的设备的示范实施例特别适合于生产低收缩及高强度的聚酰胺纱线。此处使用较高纺丝牵伸来牵伸纱线材料。两个导丝辊组4和5之间的后续机械牵伸要求较小的速度差。

原则上，根据本发明的方法并不限于任何具体聚合物类型。因而低收缩及高强度的纱线还能够有利地由聚酯纤维生产。为此，图2图示了根据本发明的设备的另一示范实施例。

在图示于图2的示范实施例的情形下，实施纺丝装置1和卷取缠绕装置2以便相同于先前提到的示范实施例，参考先前提到的描述，针对该点不做进一步解释。

为了抽出纱线9，第一导丝辊组4具有三个导套4.1、4.2和4.3。导套4.1和4.2实施为不被加热。能够通过加热机构6.1选择性地加热导套4.3。导套4.3的表面温度在环境温度和100℃之间的范围中。依靠至少两个单独驱动器以这种方式驱动导套4.1至4.3，使得纱线9在纱线张力下在导套4.1至4.3之间被引导。此处抽出速度的范围是1500米/分钟至最大4500米/分钟。

牵伸区域构造为位于第一导丝辊组4和第二导丝辊组5之间。第二导丝辊组5具有总共三个导套5.1至5.3，每个实施为由单独的加热机构6.2至6.4加热。导套5.1至5.3联接至驱动器，其中，导套5.1和5.2的圆周速度相同。导套5.3的圆周速度可单独调节，其中，以相同或者稍微降低的圆周速度引导导丝辊组5内的纱线9。导套5.1至5.3具有表面温度的范围是150℃至200℃。为了热收缩处理，还以大致相同表面温度调节导套5.1至5.3。为了牵伸纱线，将导丝辊组5的圆周速度设定为4500米/分钟至5500米/分钟范围的值。

与图1的示范实施例相同地实施第三导丝辊组7，并且具有两个非加热导套7.1和7.2。同样相同于图1的示范实施例实施的制备设备8布置在第二导丝辊组5和第三导丝辊组7之间的纱线路径中。为了避免重复，对该范围的参考属于图1的描述。

在图示于图2的示范实施例的情形下，长丝18在冷却之后优选在干燥状态下被聚合以形成纱线9并且随后被稍微缠结。但是，可替换地，长丝18还能够在稍微浸湿状态下被聚合以形成纱线，借助缠结或者无需缠结。纱线随后被第一导丝辊组4抽出并且被预加热而用于牵伸。在导丝辊组4和5之间机械牵伸纱线，其中，在导套5.1至5.3的圆周上紧接的是进行用于释放内应力的热后处理。通过将热制备流体应用至纱线，完成了收缩处理，使得当纱线进入缠结装置10时稳定分子结构是普遍的。纱线获得用于进一步处理所需的纱线聚合，随后被缠绕以形成纱管。

为了借助加热的制备流体在较高纱线速度的情形下在导丝辊组5和7之间获得密集且充分的后处理，优选在此处设置制备设备8的浸湿机构8.1，其具有浸湿凹槽。在图3的截面图中示意地图示了该类型浸湿机构8.1的示范实施例。

浸湿机构的示范实施例包括导块20，导块20被保持在支撑件(此处未更详细地图示)上。导块20在其上侧具有浸湿凹槽21。浸湿凹槽21在纱线进入端22以及纱线离开端23之间延伸。流体供给入口24在面向纱线进入端22的一侧通入浸湿凹槽21。流体供给入口24连接至流体管路27。流体管路引导先前加热的制备流体。

多个槽穴26构造为位于浸湿凹槽21的槽底25中。槽穴26在槽底25中延伸至浸湿凹槽21的侧翼。纱线9以接触方式被引导在多个腹板28上，因而多个腹板28形成在槽穴26之间。导块20优选由陶瓷形成。

但是，在图示于图3的示范实施例的情形下，还存在导块20被加热以用于要施加的加热流体的可能性。此处重要的是，加热流体均匀施加至丝束的表面。

在图示于图1和图2的示范实施例的情形下，纱线被引导至尤其第一和第二导丝辊组的导套，使得在每个情况下单次缠绕为100°至270°的角度范围。因而非常短的导套是可行的，使得可使用较小能量实施对纱线的热处理。而且，纱线能够从两侧被加热。但是，根据本发明的方法并不限于具有单次缠绕的该类型的纱线引导特征。原则上，松弛纱线的停留时间还能够依靠导套上的多次缠绕实施。为此，根据本发明的设备的潜在示范实施例图示于图4。

图4示出的用于实施根据本发明的方法的根据本发明的设备的示范实施例大致相同于先前提到的示范实施例，因此在该阶段将解释差异点，否则将参考先前提到的说明书。

在图示于图4的示范实施例的情形下，通过多个导丝辊组从纺丝装置1抽出、牵伸以及松弛纱线。第一导丝辊组4具有总共三个导套4.1、4.2和4.3，其中，导套4.1实施成不被加热，导套4.2和4.3实施成被加热。导套4.2和4.3形成所谓的一组以利用多次缠绕引导纱线9。为此，导套4.2和4.3实施成可依靠单独的加热机构6.1和6.2加热。

后续的第二导丝辊组5在该示范实施例中由四个加热导套5.1至5.4形成，每个导套实施成可依靠单独加热机构6.3至6.6加热。导套5.1和5.2以及导套5.3和5.4分别形成一组以用于以多次缠绕被引导在导套的圆周上的纱线9。

以相同于先前提到的示范实施例的方式实施所有其他装置。

图示于图4的根据本发明的设备的示范实施例特别适合于生产具有基本更大纱线支数的工业纱线。因此，该类型纱线在热处理中，在牵伸之前以及在为了松弛而需要较长停留时间。

因而根据本发明的方法适合于由聚酰胺、聚酯或聚丙烯生产纺织以及工业纱线。

Claims (12)

1.一种用于由聚合物熔体生产复丝纱的方法，在所述方法中将多个新挤出的长丝在冷却之后聚合以形成纱线，以抽出速度将所述纱线引导通过具有多个导套的第一导丝辊组，将所述纱线在所述第一导丝辊组和具有多个加热导套的第二导丝辊组之间完全牵伸，在所述第二导丝辊组的所述导套上加热以及松弛所述纱线，以及在松弛之后利用制备流体浸湿所述纱线，所述方法的特征在于，在应用之前将用于对所述纱线进行热后处理的所述制备流体加热至60℃至200℃范围的温度，并且，以接触方式引导所述纱线通过被所述制备流体浸湿的浸湿凹槽，其中，所述制备流体分布在所述浸湿凹槽的槽底中的多个槽穴中，多个腹板形成在所述槽穴之间，所述纱线以接触方式被引导在所述多个腹板上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述制备流体加热至80℃至160℃范围的温度。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用热的制备流体来浸湿在所述第二导丝辊组和具有多个导套的第三导丝辊组之间的分区中的所述纱线。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二导丝辊组的最后导套和所述第三导丝辊组的第一导套之间的所述纱线具有降低的圆周速度，以0米/分钟至50米/分钟范围的速度差被引导。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在每个情况下以100°至270°角度范围的单次缠绕来引导所述第一导丝辊组和第二导丝辊组的导套上的所述纱线。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述长丝在冷却之后以干燥或者浸湿的状态被聚合以形成所述纱线。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述纱线在制备之后在所述第三导丝辊组的所述导套之间的分区中被缠结。

8.一种用于实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法的设备，所述设备具有：纺丝装置(1)；冷却装置(15)；多个导丝辊组(4、5、7)，每个组具有多个导丝辊，用于抽出、牵伸以及松弛至少一根纱线(9)，其中，所述导丝辊组(4、5、7)具有加热导套(5.1、5.2)和非加热导套(4.1、4.2)；以及具有布置在所述导丝辊组的两个导套(5.4、7.1)之间的制备设备(8)，用于利用制备流体浸湿所述纱线，其特征在于，所述制备设备(8)具有用于加热所述制备流体的加热机构(8.2)，其中所述加热机构(8.2)实施为使得所述制备流体能够被加热至60℃至200℃范围的温度，并且，所述制备设备(8)具有浸湿机构(8.1)，所述浸湿机构(8.1)具有用于纱线引导的浸湿凹槽(21)，其中，所述浸湿凹槽(21)在槽底(25)中具有多个槽穴(26)，多个腹板形成在所述槽穴之间，所述纱线以接触方式被引导在所述多个腹板上，并且其中，所述浸湿凹槽(21)连接至用于供给经加热的所述制备流体的供给入口(24)。

9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述加热机构(8.2)实施为使得所述制备流体能够被加热至80℃至160℃范围的温度。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述制备设备(8)在纱线路径中布置在所述导丝辊组中的第二导丝辊组的加热导套(5.4、5.3)和所述导丝辊组中的第三导丝辊组的非加热导套(7.1)之间。

11.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述导丝辊组的所述导套(4.1、4.2、5.1、5.2)构造为能以反向旋转方式被驱动并且相互布置，使得所述纱线在所述导套(4.1、4.2、5.1、5.2)的圆周上在每个情况下能以100°至270°的角度范围内的单次缠绕进行引导。

12.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，缠结装置(10)布置在所述导丝辊组中的第三导丝辊组的所述导套(7.1、7.2)的纱线路径之间。

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