CN107109717A - 用于热处理丝束的多个熔纺的纤维条子的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于热处理丝束的多个纤维条子的方法和设备。在此，多个纤维条子共同通过调温装置加热或冷却。为了能够实现节能的温度调控制，根据本发明，探测丝束的红外辐射并转化成纤维条子的表面温度，从而能够根据表面温度的实际值来控制调温装置。为了探测丝束的红外辐射，调温装置被分配有红外探测器装置，该红外探测器装置与控制装置联接。

Description

用于热处理丝束的多个熔纺的纤维条子的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于热处理丝束的大量熔纺的纤维条子的方法以及一种根据权利要求6的前序部分所述的用于热处理丝束的大量熔纺的纤维条子的设备。
背景技术
在制造短纤维/切段纤维时常见的是，将大量熔纺的纤维条子并排地引导以形成带形的布置结构。所谓的丝束可以在此包含几万或几十万个单独的纤维条子。丝束在所谓的纤维生产线中通过多个处理装置被润湿、调温/温度调控、拉伸、卷曲变形并且最后切割成短纤维。特别在丝束较厚时需要仔细处理，以便在丝束内相同地检测所有纤维条子。因此常见的是，为了加热丝束应用多个被加热的辊，在所述多个辊的周部上S形地引导丝束。
由文献WO 2006/087149 A1已知了用于热处理丝束的多个熔纺的纤维条子的此类的方法和此类的设备。该已知的设备具有多个被加热的辊，在其周部上以交替缠绕的方式引导丝束。因此纤维条子可以在丝束的两侧被加热。在此，辊的数量和辊套的表面温度选择成，使得丝束可以吸收足够的热量以用于对纤维段进行调温。在此很常见的是，测量辊表面的表面温度，以便能够借助于控制装置调节确定的设定温度/期望温度。在实践中然而证明了，在纤维生产线内引导丝束时的工艺过程速度不是恒定的。因此例如为了去除丝束内的材料缺陷而减慢工艺过程速度。在这种情况下然而丝束可能在热处理期间吸收多得多的能量。
发明内容
现在本发明的目的是，提供一种用于热处理丝束的多个熔纺的纤维条子的方法和设备，在所述方法中或在所述设备中能够在所有运行情况下均匀地对丝束进行调温。
所述目的根据本发明在方法方面由下述方式实现，即探测丝束的红外辐射并且生成为纤维条子的表面温度，其中，根据表面温度的实际值来控制调温装置。
所述目的根据本发明在设备方面由下述方式实现，即调温装置被分配有用于探测丝束的红外辐射的红外探测器装置，该红外探测器装置与控制装置相联接。
本发明的有利的改进方案通过相应的从属权利要求的特征和特征组合规定。
本发明的突出之处在于，能够与工艺过程速度无关地和与纤维类型和丝束的总纤度无关地实现丝束的均匀的温度调控。为热处理所提供的、用于加热或者也用于冷却丝束的能量因此可以适配于丝束的相应的状态。因此可以例如有利地避免由于过多的加热功率引起的能量损耗。
为了能够特别高效地实施丝束的热处理，设有下述方法变型方案，其中，将纤维条子的表面温度的实际值与纤维条子的表面温度的预先给定的设定值相比较，其中，根据由实际值和设定值所形成的差值来控制调温装置。因此可以设定纤维条子上的预先选择的温度，例如用于拉伸纤维条子。
温度调控还可以通过以下方式改进，即在纤维条子热处理之前的位置上和在纤维条子热处理之后的位置上测量丝束的红外辐射。因此在丝束进入时便已能够考虑在调温时可能的热差。然而原则上也可能的是，仅在热处理之前的位置上或仅在热处理之后的位置上测量丝束的红外辐射。特别在冷却丝束时有利的是，在热处理之前检测纤维条子的表面温度。
优选地，在面状的测量区中检测丝束的红外辐射，以便获得纤维条子的表面温度的有代表性的实际值。原则上然而也存在以下可能性：检测线形地横向于丝束取向的测量区的红外辐射，从而能够在测量时将所有在丝束中引导的纤维条子包括在内。
为了连续地检测纤维条子的表面温度优选的是，通过热成像摄像机检测丝束的红外辐射。因此可以直接显示和可视化丝束中的温度变化。在调温装置上的快速的设定修改因此是可能的。
特别地，红外探测器装置具有与丝束间隔开地布置的传感器系统，该传感器系统的传感器对准丝束上的测量区。因此，丝束的引导保持不受影响，从而喷射器装置能够灵活地集成在短纤维工艺过程中。
在此，测量区可以沿纤维行进方向布置在调温装置的上游或下游。
原则上然而也可能的是，应用多个传感器系统和多个测量区，以便例如在热处理之前和之后检测纤维条子的表面温度。为此，为调温装置优选地配设有两个红外探测器装置。
为了连续地确定纤维条子的表面温度，以下的设备变型方案证实是有利的，其中，红外探测器装置被设计为热成像摄像机。因此可以检测和评估丝束上的直接的温差。
为了进行热处理，调温装置具有用于加热纤维条子的加热部件或用于冷却纤维条子的冷却部件。作为加热部件或冷却部件能够应用辊、蒸汽通道或热空气通道、加热板或冷却板、IR-发射器、微波装置或还有液浴池。
为了一方面能够实现多个纤维条子在丝束中的聚合和另一方面确保多个纤维条子在辊表面上的无干扰的引导，一般已知的是，将丝束润湿。就此来说，丝束的湿润程度形成另一参数，用以特别是对丝束的加热产生影响。就此来说根据下述本发明的设备是特别有利的，其中，调温装置具有用于丝束的纤维条子的湿度调整的调湿部件。
在此优选地，调湿部件通过具有压力装置的轧辊形成，其中，轧辊和导辊形成用于引导丝束的具有线性载荷的辊隙/轧面。因此可以在热处理丝束时实现不同的干燥程度。
根据本发明的方法和根据本发明的设备特别适用于两步/两级式工艺过程。已知的是，在条筒运行时间期间引导的丝束具有在湿度和温度方面的区别。利用本发明的方法和设备然而存在以下可能性：始终以相同的工艺过程条件处理丝束，从而最终能够产生具有高均匀性的短纤维。
附图说明
下面根据一些实施例参考附图详细说明根据本发明的方法以及根据本发明的设备。
其中：
图1示意性地示出根据本发明的用于热处理丝束的熔纺的纤维条子的设备的第一实施例，
图2示意性地示出根据本发明的用于热处理丝束的多个熔纺的纤维条子的设备的另一实施例，
图3示意性地示出根据本发明的用于热处理丝束的多个熔纺的纤维条子的设备的又一实施例，
图4示意性地示出丝束的俯视图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出用于热处理丝束的多个纤维条子的设备的第一实施例。在图1中示出纤维生产线的通过两个拉伸装置4和5界定的部段。因此常见的是，拉伸纤维条子。在纤维生产线中引导的丝束6为此被第一拉伸装置4接纳并且在多次缠绕的情况下在多个导辊4.1上被引导。为了进行拉伸，丝束6被沿着拉伸区引导并且被具有多个导辊5.1的第二拉伸装置5接纳。拉伸装置4的导辊4.1和拉伸装置5的导辊5.1被以差速驱动，从而丝束6在拉伸区中受到拉力的加载。
在拉伸区内布置有调温装置1。调温装置1在该实施例中具有蒸汽通道10，能够通过阀11给该蒸汽通道填充热蒸汽。阀11能够通过阀控制器12控制，其中，阀控制器12与控制装置2连接。
丝束6被引导通过蒸汽通道10，因此纤维条子被加热到拉伸温度。
调温装置1被分配有红外探测器装置3。红外探测器装置3具有传感器系统7，该传感器系统对准丝束6的表面上的测量区8。为此，传感器系统7被与丝束6间隔开地布置在调温装置1与拉伸装置5之间。红外探测器装置3与控制装置2连接。在该实施例中，红外探测器装置3被设计为热成像摄像机9。
在运行中，丝束6通过拉伸装置4和5引导和拉伸。在此，在拉伸区内通过调温装置1的热蒸汽将丝束6的纤维条子加热到期望的拉伸温度。在丝束6的、位于调温装置1与拉伸装置5之间的部段中，在测量区8中由丝束发出的红外辐射通过红外探测器装置3探测并生成为纤维条子的表面温度。表面温度的实际值被发送给控制装置2。在控制装置内存储有纤维条子的设定温度，现在将该设定温度与表面温度的实际值相比较。根据所述比较形成差值，该差值同时产生为控制信号。该控制信号被发送给阀控制器12，从而阀11能够根据差值调节热蒸汽的输送。
对于丝束6中纤维条子的表面温度的实际值超过表面温度的预定的设定值的情况，则通过阀11对热蒸汽输送进行节流，因此在蒸汽通道10内可用于加热纤维条子的能量较少。在相反的情况下，如果丝束6的纤维条子的表面温度的实际值低于预定的设定值，则通过阀11增大向蒸汽通道10的热蒸汽输送。因此能够实现在丝束6中纤维条子的均匀的调温。
如在图1中所示，另选地也存在以下可能性：红外探测器装置3被分配给丝束6的位于热处理上游的丝束部段。为此，红外探测器装置3'以虚线所示布置在拉伸装置4与蒸汽通道10之间。在此，在热处理之前检测纤维条子的初始热状态。根据纤维条子的表面温度的相应的实际值现在可以实现有针对性地调节蒸汽通道10中的蒸汽输送。
另选地然而也存在以下可能性：为调温装置1分配两个红外探测器装置3和3'。就此来说可以在热处理之前和之后均检测丝束的热状态并且共同包含在调温装置1的控制中。
在图1中示出的调温装置示例性地显示为蒸汽通道。原则上也能够使用用于加热丝束的其它装置。在图2中示出调温装置1的一个另选的实施例，其中，在输送单元15上悬伸地保持有多个被加热的导辊13。导辊13与在此未示出的驱动装置连接并分别具有辊加热件14。辊加热件14在导辊13处示意性地示出。原则上可以通过热蒸汽、水或其它传热介质如传热油或以电的方式加热这种导辊的辊套。辊加热件14与控制装置2连接，通过该控制装置能控制导辊13上的加热功率。在被加热的导辊13的下游布置有红外探测器装置3，该红外探测器装置利用传感器系统7对准丝束6的测量区8。红外探测器装置3被设计为和前述的根据图1的实施例相同，因此在这里不进一步说明并且可以参考前面的描述。
用于控制调温装置1的功能基本上和前述的实施例相同。因此根据所确定的丝束的纤维条子的表面温度来控制辊加热件14的加热功率。因此可以通过控制装置2降低或升高加热功率。
在该实施例中同样也存在以下可能性：在纤维行进路线中将红外探测器装置3布置在导辊13的上游。红外探测器装置3'在图2中以虚线示出。就此来说该功能和前述的根据图1的实施例相同。
然而，根据本发明的方法和根据本发明的设备不仅仅适用于加热丝束。常见的是，对丝束的纤维条子在进入纤维生产线中时进行调温调湿并且在必要时在一步/单级式工艺过程中进行冷却。在图3中为此示意性地示出根据本发明的用于对丝束的多个纤维条子进行热处理的设备的另一实施例。图3中的实施例示出一个纤维生产线的两个调温装置1.1和1.2，这两个调温装置在该实施例中前后顺序地布置。第一调温装置1.1通过水浴池16形成。在此，丝束6被多个导向辊/转向辊21引导经过填充有流体的水浴池16。水浴池16通过出口17和入口18连接在流体循环回路上，其中，流体的输送通过泵19和泵控制器20来控制。泵控制器20与控制装置2.1连接。
在水浴池16的排出侧上布置有第一红外探测器装置3.1。红外探测器装置3.1在该实施例中同样被设计为热成像摄像机9，该热成像摄像机的传感器系统7对准丝束6的表面上的测量区8。热成像摄像机9与控制装置2.1连接。在此要明确说明的是，丝束6的红外辐射的检测也可以通过另外的红外探测器装置、例如高温计实现。在此重要的是，实现对丝束的无接触的探测，以便检测纤维条子的表面温度。
在水浴池1后面跟随有第二调温装置1.2，该第二调温装置通过具有多个被加热的导辊13的输送单元15形成。
被加热的导辊13分别具有辊加热件14，该辊加热件与控制装置2.2连接。被加热的导辊13在进入侧上配设有未被加热的导辊5.1，该未被加热的导辊与轧辊23共同形成调湿部件22，通过该调湿部件能调节丝束6的湿度。轧辊23能通过压力装置24和压力控制器27这样调节，使得在导辊5.1与轧辊23之间形成的辊隙25能被调节成具有确定的线性载荷。压力控制器27与控制装置2.2连接。
在第二调温装置1.2的排出侧上布置有第二红外探测器装置3.2。红外探测器装置3.2同样被设计为具有传感器系统7的热成像摄像机9，其中，热成像摄像机9与控制装置2.2连接。
在运行中，例如从熔纺装置中抽出的丝束6连同其多个纤维条子被引导经过水浴池16以进行温度调控。在此，水浴池16例如可以布置在拉伸区中，以便将被引入纤维条子中的拉伸能量从丝束6中引导出来。因此通过水浴池16中的流体来冷却具有纤维条子的丝束6。为了获得用于通过流体排出热量的正确设定，在丝束6上在水浴池16的排出侧上连续地检测纤维条子的表面温度并且发送给控制装置2.1。根据实际-设定-比较可以通过控制装置21产生相应的控制信号并且发送给泵控制器20。因此根据纤维条子的表面温度来控制水浴池16中流体的输入和输出。
在制造短纤维时还常见的是，在拉伸之后使丝束6的纤维条子定型。为此将纤维条子加热到预先确定的定型温度。这个过程通过第二调温装置1.2实施。因此首先通过调湿部件22将丝束6的湿度调节到确定的干燥程度。丝束6连同纤维条子在导辊5.1与轧辊23之间引导。随后将丝束以多次缠绕的方式在被加热的导辊13上引导并且加热到定型温度。调湿部件22以及调温装置1.2这两者都通过控制装置2.2控制。为了能够根据需要输入能量，在调温装置1.2的排出侧上检测丝束6中纤维条子的表面温度。为此，通过热成像摄像机9探测丝束6的红外辐射并产生为表面温度。在控制装置2.2内评估测量数据并且在必要时转化为相应的控制信号。在此可以以不同的方式和方法影响对丝束6的纤维的热处理。为了实现向丝束6中的较高的能量输入，可以例如在丝束6上提高能通过调湿部件22调节的干燥程度。被加热的导辊13的加热功率的变化在这种情况下可能不是必需的。另选地然而也可能在丝束6的干燥程度不变的情况下通过提高导辊13的加热功率来提高向丝束6中的能量输入。丝束中的热能的减少相反地则通过丝束湿度的提高或通过导辊13加热功率的减少或通过这两个措施来实现。
为了在运行中在丝束6连续运动时探测丝束6的红外辐射，在图4中示意性地示出丝束6的俯视图。丝束6由多个平行并排引导的纤维条子26形成。依赖于所述方法可以在此将几万、几十万或几百万个纤维条子26集合在丝束6中。
为了确定纤维条子的表面温度，可以在面状的测量区中或在线状的测量区中探测丝束6的辐射排放。在图4中举例地示意性地以虚线表示线形地横向地在丝束6上延伸的测量区并用附图标记8表示。沿纤维行进方向的伸展长度基本上通过红外探测器装置3的传感器的数量和布置来确定。在此重要的是，也将丝束6的边缘区域中的纤维条子一起用于确定表面温度。
然而另选地也存在以下可能性：在丝束的中间区域中使用面状的测量区来探测红外光的辐射排放。这种面状的测量区同样在图4中示例性地以虚线示出并且用附图标记8'表示。在此也基本上通过红外探测器装置的传感器的数量和布置来确定测量区。在该另选方案中为了确定纤维条子的表面温度，仅考虑一部分的在丝束6中引导的纤维条子26。测量区的造型在此是任意的，因此也可以形成圆形的或椭圆形的测量区。
用于热处理丝束纤维条子的根据本发明的方法和根据本发明的设备特别适用于实现节能的短纤维工艺过程。此外确保在所有类型和形式的短纤维的制造中的高均匀性。

Claims (12)

1.一种用于对丝束的多个熔纺的纤维条子进行热处理的方法，其中，多个纤维条子共同通过调温装置加热或冷却，其特征在于，探测丝束的红外辐射并生成为纤维条子的表面温度，根据表面温度的实际值来控制调温装置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将纤维条子的表面温度的实际值与纤维条子的表面温度的预定的设定值相比较，根据由实际值和设定值形成的差值来控制调温装置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在纤维条子热处理之前的位置或纤维条子热处理之后的位置上测量丝束的红外辐射。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在面状的测量区中或在线形地横向于丝束取向的测量区中检测丝束的红外辐射。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过热成像摄像机检测丝束的红外辐射。
6.一种用于对丝束(6)的多个熔纺的纤维条子进行温度调控的设备，该设备具有至少一个调温装置(1)和与调温装置(1)相联接的控制装置(2)，其特征在于，调温装置(1)配设有用于探测丝束(6)的红外辐射的红外探测器装置(3)，该红外探测器装置(3)与控制装置(2)相联接。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，红外探测器装置(3)具有与丝束间隔开地布置的传感器系统(7)，该传感器系统的传感器对准丝束(6)上的测量区(8)。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，丝束(6)上的测量区(8)沿纤维行进方向布置在调温装置(1)的上游和/或下游。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的设备，其特征在于，红外探测器装置(3)被设计为热成像摄像机(9)。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的设备，其特征在于，调温装置(1)具有用于加热纤维条子的加热部件(10)或用于冷却纤维条子的冷却部件(16)。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的设备，其特征在于，调温装置(1)具有用于丝束(6)的纤维条子的湿度调整的调湿部件(22)。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，调湿部件(22)通过具有压力装置(24)的轧辊(23)形成，其中，轧辊(23)和导辊(5.1)形成用于引导丝束(6)的具有线性载荷的辊隙(25)。
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