CN1080335C - 卷曲纤维的方法 - Google Patents

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Abstract

一种卷曲纤维的方法，包括加热纤维；以能使纤维卷曲的速度向填塞箱内喂入加热后的纤维，所述填塞箱具有第一卷曲刀和与所述第一卷曲刀相对的第二卷曲刀；以及当纤维通过填塞箱时，用一种直接冷却填塞箱并间接冷却纤维的冷却流体来冷却纤维。

Description

卷曲纤维的方法
本申请是CN95105438.4的分案申请。原申请的发明名称为“非织造布用纤维卷曲设备和方法”；原申请的申请日为1995年4月28日。
本发明涉及制造纤维、尤其是聚烯烃纤维用的卷曲设备和纤维卷曲方法。
在纤维加工中采用卷曲机来增加膨松性、抱合力和梳理性。卷曲机的工作原理是通过两个从动辊夹持丝束并迫使其进入称为填塞箱的狭窄空间。填塞箱包括两个紧贴从动辊的卷曲刀以及侧板。卷曲的发生是由于丝束被抵着较为缓慢运动的丝饼挤压而造成的。一向沿用在进卷曲机之前加热(用蒸汽)的方法，使丝束在被卷曲之前软化。另外，通过卷曲刀上的孔将热量(仍以蒸汽形式)加入填塞箱以润滑丝束。正如全文作为本申请参考文献的“McGill，“现代卷曲技术”，《纤维世界》，51-55页”所披露的，卷曲刀可以与从动辊呈各种不同角度配置。McGill还进一步披露，上卷曲刀可以带绞链，且从动辊可以是中空的，以便使控温流体循环。
Fleissner在美国专利4,620,345中披露了一种卷曲装置，该装置包括一对喂丝辊、一个填塞箱、一个位于填塞箱出口的将卷曲后的纤维送至将卷曲定形的筛鼓的斜槽，该筛鼓带冷却侧吹风。
纤维技术的改变，包括单丝旦数更低、牵伸比更低以及皮/芯结构的出现，都使得卷曲更加困难，并降低了可采用的卷曲机温度。特别是对纤维过度加热会导致其熔融。降低温度能避免出现不希望的单丝粘连现象；但是采用较低温度却难以达到要求的卷曲度。
本发明方法中涉及一种不会使丝束熔融的纤维卷曲设备。具体地说，本发明涉及卷曲机的填塞箱。填塞箱优选由卷曲刀和侧板组成。更具体地说，本发明优选为填塞箱的耐磨口和尾部都提供了冷却以冷却整个填塞箱，同时防止单丝粘连并减少丝束和纤维卷曲的高温损伤(burnishing damage)。
本发明的目的在于提供一种不会使丝束熔融的纤维卷曲的方法，该方法包括加热纤维；
以能使纤维卷曲的速度向填塞箱内喂入加热后的纤维，所述填塞箱具有第一卷曲刀和与所述第一卷曲刀相对的第二卷曲刀；以及
当纤维通过填塞箱时，用一种直接冷却填塞箱并间接冷却纤维的冷却流体来冷却纤维。
上述用于卷曲纤维的卷曲机，包括含第一卷曲刀、与该第一卷曲刀相对的第二卷曲刀的填塞箱，以及将纤维喂入填塞箱的装置。而且，还提供了冷却填塞箱的装置。该装置可以包括直接冷却填塞箱以便间接冷却通过所述填塞箱的纤维的装置。较好的是，该装置包括用冷冻冷却介质冷却填塞箱，以便间接冷却通过填塞箱的纤维的装置，或者用液态冷却介质直接冷却填塞箱，以便间接冷却通过填塞箱的纤维的装置。进一步，该冷却装置可以包括用诸如液态冷却介质的冷却介质直接或间接与卷曲刀之一或两者相接触的填塞箱冷却装置。
第一与第二卷曲刀中的每一个可以包括耐磨口部分和尾部，而直接冷却填塞箱以便间接冷却纤维的装置可以设在卷曲刀之一或两者的尾部。
直接冷却填塞箱以间接冷却纤维的装置可以包括在第一卷曲刀和第二卷曲刀中至少一个或两者的内部的至少一个冷却流体流动内夹层。该内夹层可以包括多个间隔，或互相孤立或借通道相联。
第一和第二卷曲刀的至少一个或两个耐磨口部分可以包括冷却装置，例如至少一个包括多个用来把流体注入填塞箱的出孔的内通道。
第一和第二卷曲刀中每一个的耐磨口部分和尾部可以包括若干分立件，也可以是整体式结构。而且，第一和第二卷曲刀可以进一步包括：一个主体，它包括与在至少一个耐磨口部分内的至少一个内通道相连的至少一个内通道；至少一个把冷却流体加入至少一个内夹层的内通道；以及至少一个把冷却流体从至少一个内夹层导出的内通道。
第一和第二卷曲刀中至少一个的尾部可以进一步包括至少一个带有多个把流体导入填塞箱的出孔的内通道。
除此之外，卷曲机还可以包括相对的两个侧板，以及把卷曲刀同两个相对的侧板相互连接的装置。该连接装置可以包括用以调节卷曲刀与相对侧板连接的可调连接装置。第一和第二卷曲刀可以彼此相对地在相距约15mm到60mm范围内可调地安装。而且，二卷曲刀之一可以通过改变其加工尺寸和结构加以调整。就此而言，二卷曲刀中随便哪一个都可以是与可调连接装置相连以便可调地安装的卷曲刀，或者是借改变其加工尺寸和结构来调整的卷曲刀。
卷曲机可以包括在填塞箱内加压的装置；二相对侧板可进一步包括位于从动辊对面的嵌片，而喂丝装置可以包括从动辊。第一和第二卷曲刀与从动辊之间的间隙可在约0.001英寸到0.020英寸之间，而从动辊之间的间隙可在约0.004英寸到0.006英寸之间。
从另一个方面看，本发明涉及一种用于卷曲纤维的卷曲机，该卷曲机包括：填塞箱，它包括带一个耐磨口部分和一个尾部分的第一卷曲刀，与第一卷曲刀相对的第二卷曲刀，包括耐磨口部分和尾部；两个相对的侧板；向上述填塞箱喂入纤维的装置；上述第一和第二卷曲刀的每个所述尾部包括至少一个用于冷却液体在各自尾部内流动的内夹层；第一和第二卷曲刀的每个所述耐磨口部分包括至少一个内通道，它包括多个用于向填塞箱注入流体的出孔。
本发明还涉及卷曲纤维的方法，包括将纤维加热；以能使纤维卷曲的速度将加热后的纤维喂入填塞箱，填塞箱具有第一卷曲刀，与第一卷曲刀相对的第二卷曲刀以及两个相对的侧板；采用直接冷却填塞箱从而间接冷却纤维的冷却流体，或采用间接与填塞箱和纤维接触的诸如液体的冷却流体，在纤维通过填塞箱时将纤维冷却。
本发明的方法可以利用上述的各种设备，为简便计不再重复。然而应该注意的是，第一和第二卷曲刀尾部的冷却装置可以包括至少一个内夹层，而冷却可以包括在第一和第二卷曲刀的至少一个内夹层内循环冷却流体，例如液体或冷冻冷却介质，包括冷冻液。该方法的加热步骤可进一步包括加入蒸汽，优选为约0至40磅/英寸2。
还有，本方法可包括在第一和第二卷曲刀的耐磨口部分设至少一个包括多个出孔的内通道，以及经上述多个出孔加入空气。内夹层内的冷却流体可以在约5℃到40℃，而压缩空气的温度为约5℃至40℃。本方法的加热步骤可以包括加入蒸汽，优选为约0至40磅/英寸2。
在本发明方法的另一个实施方案中，第一和第二卷曲刀的尾部进一步包括至少一个含多个出孔的内通道，且该方法可进一步包括通过尾部的多个出孔加入空气，压力优选为约0.5至15磅/英寸2。
本方法可进一步包括在填塞箱内加压；进入填塞箱的纤维的温度可介于约120°F和200°F之间；而离开填塞箱的纤维的温度可介于约130和180°F之间。
本发明的方法通过提供填塞箱内、外的温度控制而获得灵活性。例如，一种可通过调节温度条件而控制卷曲过程的纤维卷曲方法，可包括将纤维加热；将加热后纤维以能使纤维卷曲的速度加入填塞箱，该箱包括含耐磨口部分和尾部的第一卷曲刀，与第一卷曲刀相对并包括耐磨口部分和尾部的第二卷曲刀和两个相对的侧板；第一和第二卷曲刀的每个所述尾部包括至少一个用于液体在各自尾部内流动的内夹层；第一和第二卷曲刀的每个所述耐磨口部分包括至少一个带有多个将流体注入填塞箱的出孔的内通道；控制流经第一卷曲刀和第二卷曲刀中每一个的内夹层的液体的流速和温度中的至少一种；以及控制注入填塞箱的流体的流速和温度中的至少一种。
本发明的又一个实施方案旨在提供一种按本发明方法制得的纤维。该纤维优选为聚烯烃。更优选的是该聚烯烃选自聚丙烯、聚乙烯或其混合物。特别优选的是该聚烯烃是聚丙烯。每英寸该纤维可以包括约10-50个卷曲数。
根据另一个实施方案，本发明包括一种包括耐磨口部分和带内冷却装置的尾部的卷曲刀。该冷却装置包括至少一个用于冷却流体(例如诸如水之类的流体)流动的内夹层。卷曲刀的耐磨口部分包括至少一个带有多个出孔的内通道。
该至少一个用于冷却流体流动的内夹层包括多个内间隔，优选经至少一个流动通道相连，且该尾部还包括至少一个带有多个出孔的内通道。
本发明的冷却作用允许在卷曲机前施加更多的热量以生成更好的卷曲。诸如空气一类的冷却流体在耐磨口部分有助于保持单丝不粘连并提供润滑。尾部的冷却夹层(例如水冷夹层)减少对丝束和纤维卷曲的高温损伤并有助于防止被抻直的卷曲定形。耐磨口部分的冷却流体调节和尾部冷却夹层提供的冷却作用使生产出的产品性能(包括卷曲和平均抱合力)的灵活性和控制得到改善并使获得的纤维能被热粘成具有高度均一性的非织造布。
更具体地说，在本发明的一个优选实施方案中，耐磨口部分是卷曲刀的一个分立体，带有内通道，用于输送压缩空气以便丝束饼沿填塞箱滑动通过时向其上、下喷入压缩空气。该空气冷却、软化并帮助卷曲丝束饼滑过填塞箱的尾部段。卷曲刀的尾部段具有光滑表面(优选不带开孔)，且带有内夹层，以便借水冷降低整个温度，减少高温损伤/熔融并在施加张力以将丝束送往下一工艺步骤之前固定卷曲。
更进一步说，本发明显著改善了可卷曲性。这种可卷曲性的改善直接与纤维抱合力的改善相关。
在附图中示出本发明的若干实施方案，其中相同的参照数字在附图的几个视图中均代表类似的部分，其中：
图1是按照本发明的卷曲机总装的断面示意图。
图2是按照本发明的上卷曲刀的主体的俯视图。
图3是图2中沿3-3线的剖面图。
图4是上卷曲刀的主体的后视图。
图5是按照本发明的上卷曲刀的尾部的俯视图。
图6是图5中沿6-6线的剖面图。
图7是按照本发明的另一个实施方案的上卷曲刀的尾部的俯视图。
图8是按照本发明的上卷曲刀耐磨口部分的仰视图。
图9是图8中沿9-9线的剖面图。
这里所使用的“卷曲刀”一词系指待卷曲丝束通过其被推进的与填塞箱相关的部件，例如与填塞箱相关的上板和下板，或者左板和右板。卷曲刀可以包括作为板的一部分的保证将丝束从从动辊导入填塞箱的部分。换一种方案，保证将丝束导入填塞箱的部分也可以是与板分开的独立部分。为方便计，在本申请中，“卷曲刀”一词总的来说指与将丝束导入填塞箱的部分分立的板，也指包括将丝束导入填塞箱的部分的板。
这里使用的“直接冷却”一词系指冷却流体或液体与被冷却的材料直接接触，而这里所使用的“间接冷却”一词系指冷却流体或液体不与被冷却的材料直接接触。例如，纤维的直接冷却包括使冷却流体与纤维接触，而纤维的间接冷却包括不带任何冷却流体或液体与纤维接触的冷却。
如图1所示，卷曲机包括从动卷曲机辊1，它夹住丝束2以将其拉向填塞箱10并将丝束推入填塞箱10。从动辊之间的间隙可为约0.001英寸至0.006英寸，优选为约0.004英寸至0.006英寸。
填塞箱10包括上卷曲刀3和下卷曲刀4以及侧板5，它们围成了空间34，在34中纤维被卷曲。借加压机构6对上卷曲刀3加压而在填塞箱10内加上压力，称为压板压。此种对上卷曲刀3加压的加压机构可以是任何本领域已知的加压装置，例如可以包括一种加压气缸。
卷曲刀3和4都与从动卷曲机辊1靠得很近，以导引丝束2进入填塞箱10并防止丝束2缠绕在辊1上。卷曲刀3、4与从动辊1之间的间隙为约0.001至0.020英寸，优选为约0.014至0.016英寸。上卷曲刀3和下卷曲刀4之间的距离约为15mm至60mm，优选为约40mm至60mm。
图1示出了下卷曲刀4的可调附件7。就此而言，在该实施方案中，下卷曲刀4是通过可调附件7装在侧板5上的。上卷曲刀3是通过调整其加工尺寸和结构来调整的。可调附件7例如包括螺栓40和侧板5上开的长孔41，使得可以根据要卷曲的纤维种类和所需的卷曲量改变上、下卷曲刀3和4之间的距离，也可以改变卷曲刀与从动辊1之间的间隙。长孔被开成倾斜的以适应当卷曲刀之间的垂直距离改变时，为保持卷曲刀与从动卷曲机辊1之间的距离所需的水平移动。
卷曲机还包括靠近上卷曲刀3和下卷曲刀4装置的中间板9。导板11靠近中间板9安装。中间板9的厚度也可改变以便适应上、下卷曲刀之间距离的调整。侧板5在从动辊1夹持丝束2的位置凹进。在凹进处装有黄铜或青铜旋转圆嵌片30以防止丝束被推出从动辊1的两侧面。
卷曲机从动辊1的高速与丝束从填塞箱10的后端被缓慢取出之间的差异导致丝束堆成丝饼。丝束抵着填塞箱内的丝饼折皱或卷曲。在卷曲机1的尾部装有一出丝斜槽12以将卷曲后的丝束13导离卷曲机。
如图1所示，上、下卷曲刀包括主体42、耐磨口部分14和尾部15。图2-9给出了上卷曲刀的详图。下卷曲刀优选基本上与上卷曲刀相同，为避免不必要的重复，故未给出下卷曲刀的图样。但是，任何有关上卷曲刀的讨论和/或图示均可视为有关下卷曲刀的讨论和/或图示。
上卷曲刀3的主体42示于图2-4。其尾部15的详图示于图5和6。耐磨口部分14的详图示于图8和9。耐磨口部分14和尾部15均以诸如图1所示意性表示的多个螺栓48一类的连接装置与主体相连。
如图2和3所示，上卷曲刀的主体包括若干用于向耐磨口段加入压缩空气以及用于向尾部加入和引出冷却流体的通道。具体地说，压缩空气经进口26进入上卷曲刀3，然后经内通道25流过卷曲刀3的主体，通道25与至少一条内通道18a相连，后者又与开阔空间18b相连。如图3所示，开阔空间18b延伸至基本上主体42的全高。此开阔空间采用本领域中任何已知的方法造成。在一个优选方法中，该空间是被在主体上钻出，然后在其上方加一封帽18d。如图9所示，开阔空间18b通过至少一个较低部分18c与耐磨口段14内的至少一条内通道18连接。用于向耐磨口段加入以及在耐磨口段内部流动压缩空气的内通道数目可根据要求的空气量而定。另外，内通道彼此连接的布局以及出孔的数目也可以变化。
如同上面提到的，耐磨口段14包括至少一条用于经多个出孔19向填塞箱10内加入压缩空气的内通道18，参见图8。该耐磨口段14内的至少一条内通道18和主体42内的至少一条内通道18a可以采用本领域已知的任何方式造成。一种优选的方法是沿耐磨口段整个宽度钻出内通道18。如图2和8所示，在钻通的内通道18的两端押入塞33，以防止压缩空气从端部泄漏。
压缩空气在丝束饼滑过填塞箱10时从上、下两方向将其冷却。压缩空气冷却、软化并有助于卷曲的丝束饼滑过填塞箱10的尾部段。
如图2-4所示，主体42包括将冷却流体加入或导出上卷曲刀的尾部15的装置，冷却流体例如冷冻冷却流体、液体、冷冻液，优选水或冷却水。冷却流体通过至少一个内夹层20加入以便为填塞箱10内的丝束2提供进一步的冷却。具体地说，冷却流体经进口22进入卷曲刀的主体42，通过至少一条流入通道22a和至少一条流入管22b流进尾部15的内夹层20。冷却流体通过至少一条流出管27b和至少一条流出通道27a，并经至少一个出口27被从内夹层20导出。
如图5-7所示，尾部可以带有多个内夹层(间隔)20，如图2所示，每个可以通过多个流入管22b和多个流出管27b与主体相通。另外，如图5和6所示，这些内夹层20可以通过至少一条流道23连通。这些内夹层的形状、数目和连接方式，以及冷却流体的进、出口数目均可以变化。
虽然在图示的优选实施方案中，卷曲刀的冷却，例如卷曲刀尾部的冷却，是靠液体(例如水)通过内设的夹层循环而直接冷却来达到的，但是也可以采用其它的冷却装置。关于这一点，任何能间接冷却通过填塞箱的纤维的装置，既使这些装置间接冷却卷曲刀，也可采用。例如，这种冷却装置可以包括位于卷曲刀外部的夹层或导管，一种流体(如气体或液体)流经其内，间接冷却卷曲刀，从而也间接冷却纤维。还有，任何能降低卷曲刀的温度，同时间接冷却纤维的装置，均在本发明的范围之内。
图4是上卷曲刀3的主体15的后视图，如上所述，它包括一个压缩空气进口26、一个冷却流体进口22和至少一个冷却流体导出出口27。
在本发明的另一实施方案中，如图7所示，上卷曲刀3的尾部15包括至少一个用于冷却流体循环的内夹层20和至少一条内通道34，包括多个供压缩空气通过的出孔21。供冷却流体和压缩空气循环的内通道的数目和布局，以及出孔的数目可以变化。该实施方案可向卷曲刀的耐磨口和尾部提供压缩空气。
卷曲纤维的加工始自在进入卷曲机前加热丝束。例如，在卷曲机上游的蒸汽柜内加入蒸汽，其压力为约0至40磅/英寸2，优选为约0至10磅/英寸2。在一个优选实施方案中，蒸汽柜带有绞链，可以在敞开的状态操作，允许不加蒸汽。该蒸汽柜亦可在封闭的状态操作，此时可加也可不加蒸汽。当丝束进入卷曲机时，其温度为约120°F至200°F，优选为约150°F至200°F。加于填塞箱内的压板压力为约2至10巴，优选为约5至8巴。压缩空气以约0.5至15.0磅/英寸2的表压加入卷曲刀，该压力优选为约3.0至5.0磅/英寸2。
压缩空气经卷曲刀的耐磨口的多个小孔进入卷曲机。冷却流体，具体说水，通过卷曲刀尾段内的内夹层加入，它借助流量和温度的自动控制维持流体温度为约5℃至40℃，优选为约8℃至20℃。丝束温度被降低20°F至30°F。离开填塞箱的纤维的温度为约90°F至180°F。
卷曲加工采用的具体的蒸汽压力、压板压力、空气压力和冷却流体的温度可依产品要求的性能而异。例如在卷曲机前加蒸汽以加热纤维，使之更容易被卷曲。施加较高的空气压力使纤维变软，更易通过设备。提高压板压降低通过设备的物料量，提高每英寸卷曲数。还有，提高压板压加强丝束与设备的接触并因此改善冷却效果，减少单丝间熔合并固定卷曲。定形的卷曲减少在进一步加工过程中卷曲被拉直的可能性。
在本发明方法的另一实施方案中，压缩空气经卷曲刀的耐磨口内的孔和卷曲刀尾部内的孔加入填塞箱。通过耐磨口和尾部加入的压缩空气的温度可为约70°F至80°F的大致室温。加入的压缩空气的温度也可为约5℃至40℃。该空气在加入卷曲机前可用干燥器处理以去除多余水分并控制其相对湿度。
本发明的冷却作用使得在进卷曲机之前允许更多地加热以利于卷曲。造成卷曲并迫使丝束通过填塞箱的机械能转化为热能导致卷曲机内丝束的温度升高约20°F至40°F。本发明的冷却作用在紧接卷曲作用的区域抵消了这种热量，故而允许在进卷曲机之前加更多的热量以利于卷曲形成。已成功地将进入卷曲机的丝束的温度提高约20至50蔗F而丝束的单丝间不出现明显的熔合。空气冷却、软化并有助于保持单丝不粘结起来。
通过下述非限定性实施例说明本发明。每一实施例均说明聚丙烯纤维的卷曲。用本领域已知的方法对纤维施行上油处理以调整纤维的憎水/亲水性。
      实施例1
使用本发明的设备和方法生产亲水性聚丙烯纤维。具体地说，通过卷曲刀的耐磨口段内的147个孔向试验1-8所用设备加入室温下的压缩空气。每孔的直径为3/64英寸。冷却水通过尾部内的两个夹层循环。该水经一个流入通道进入并经两个流出通道流出。上、下卷曲刀之间的距离是30mm。两从动辊间的间隙为0.001英寸，卷曲刀与从动辊间的间隙是0.014英寸。
对照例1也在进卷曲机之前使用了蒸汽并在卷曲机内用了压缩空气，但是没有在尾部用冷却流体。用于对照例的卷曲机在每个卷曲刀内具有460个直径3/64英寸的孔，包括在耐磨口部分的10孔一排的三排孔和在尾部内的10孔一排的七排孔。从动辊之间的间隙为0.001英寸，卷曲刀与从动辊之间的间隙为0.014英寸。丝束以225米/分的速度喂入从动辊。这些试验的工艺参数和测试结果汇总在表I中。
用于试验1-8的水温没有测定。但本发明者相信，该温度大约为50°F至55°F。没有测定试验1-8中的每一对照例的压板压，但维持恒定，并据信对于对照例和试验1-8均大约为6磅/英寸2。其他列于表I的工艺变量有：加蒸汽之前的丝束温度，加蒸汽后的以及丝束被卷曲之后的温度，还有卷曲机内的空气压力和卷曲机前蒸汽柜内的蒸汽压力。
表I中还列出所得纤维的下列测定结果：两个卷曲数测定值(单位为卷曲个数/英寸)，系取自纤维的不同部位；抱合力，这是把经过梳理而沿线性方向排列的一束纤维沿线性方向拉开所需力的度量；开松性，系纤维领域所用的标准测试，它是纤维体积和保持重量能力的度量；侧边，是卷曲的一个侧边的度量；未卷曲纤维的百分数；张开角，它是卷曲角度的度量；松弛长度与拉直长度之比，是未受力纤维的长度除以将之拉直的消除卷曲时的长度。
用试验1-8的每一种纤维制成布，这种布是在本领域普通技术人员已知的一条小型热粘加工线上制得的。该线配有预喂给机、开松机以把来自压实的纤维包的大块纤维开松成小簇，以通过喂给装置和送料风扇进入一至多台罗拉盖板梳理机(至多4台)，在此，纤维被铺匀、无规化并剥离到一运输带上，将铺匀的纤维层送往轧辊。轧辊粘合涉及把铺展的纤维层送过两互相压合的加热辊之间。其中一个辊是带菱形凹凸纹表面的，其凸缘面积约为19％，而另一为光辊。
采用织物成形试验测量该布，用摄象机观察该布。将图象信号数字化并分析白光反射率和黑度沿试样面积的分布，做为布的均一性度量。此织物的测定结果示于表I中，包括白色百分数(percent white)；白色百分数的标准偏差；薄点百分数，测得的是布中黑色面积量；27mm见方布面积内的黑色百分数；以及2.2mm见方布面积内的黑色百分数。另外，测定了布的最大横向强度，它表示将1英寸×5英寸的一块布拉断所需的力。最后，表I给出了具有最大横向强度的布的热粘合温度—最大温度。
试验1-8中得到的纤维的卷曲数(以每英寸卷曲个数(cpi)表示)和抱合力明显超过同样压板压下对照例中得到的纤维。此外，用按本发明生产的纤维做成的布的均一性有所改善。具体地说，用由试验1和2得到的纤维做成的布显示出改善的白光反射率(白色百分数)和黑色面积减小(薄点百分数)。这些结果表明，用按本发明的设备和方法生产的纤维做成的布也有改善。
      实施例2
使用本发明的设备和方法生产憎水性聚丙烯纤维。用于对照例和试验例的设备与用于实施例1的对照例和试验例的设备相同。试验9-19中，在从动辊之前加蒸汽，在填塞箱内冷却。对照例2中，在从动辊前加蒸汽，在填塞箱内加空气。丝束以225米/分的速度喂入从动辊。这些试验的加工变量和测定结果汇总在表II中，其中包括表I中所示出的全部变量和结果，还有卷曲的标准偏差和侧边、张开角和松驰长度/拉直长度的第二测定值。
这些测定结果表明，使用本发明的设备能以稍低的压板压生产出具有显著提高的卷曲度和抱合力的纤维(试验9)，也能以显著降低的压板压生产出具有稍高卷曲度和抱合力的纤维(试验10)。试验11-13和17-19的抱合力测定值超过了测试设备的量程(其最大抱合力读数为8克/格令(g/grain))。试验10、11、14和19所采用的20磅/英寸2的蒸汽压以往被认为是不可取的，因为这会导致纤维熔合。但是这些试验却得到了满意的卷曲结果。
      实施例3
实施例3说明冷却水温度对生产亲水性聚丙烯纤维的影响。所用的设备与实施例1所用的设备相同。丝束以235米/分的速度喂入从动辊。试验20-27中压板压相同。试验20-23采用20℃的水进行。试验24-27采用8℃的水进行。试验条件和结果汇总在表III中。结果包括取自纤维的两个部位的卷曲数测定值以及卷曲的变化系数。
虽然试验20-23的平均卷曲数(17.28个/英寸)与试验24-27的平均卷曲数(17.09个/英寸)并无明显差距，但试验24-27的抱合力平均值(7.00克/格令)却显著高于试验20-21(5.59克/格令)。因此，这种设备和方法能生产卷曲数大致相同而抱合力不同的纤维。
试验28-38采用较低的压板压。实施例3的试验结果表明，在较高压板压下产生较好的相关性。具体地说，较高的压板压获得改进的卷曲成形指标结果，例如卷曲角、未卷曲百分数以及松驰长度/拉直长度。进一步说，如上所述，在较高的压板压下，较冷的水使得在无明显每英寸卷曲数变化的情况下抱合力得到改善。虽然较高压板压产生对于卷曲成形的较好相关性，但是不论较高还是较低压板压都生产出能做成具有改善的均一性的布的纤维。
具体地说，在较高的压板压下，较高的空气压力改善布的均一性。在较低的压板压下，较低的空气压改善布的均一性。另外，空气压力的改变并未表现出任何显著的效应。卷曲机前的蒸汽的效应，不论在较高还是在较低压板压下都很明显。采用汽蒸提高了每英寸卷曲数、抱合力、开松性并改善了布的均一性。在较高的预卷曲蒸汽压下，不论压板压高或低，作为布均一性的最好关联指标的张开角均较低，故而产生了较好的卷曲。只要卷曲机前的蒸汽不使得单丝开始粘连，以至作为一簇卷曲而不是单丝卷曲，则也能改善卷曲成形的质量和均一性。
4.3-8.3巴的压板压范围和0-10磅/英寸2的卷曲机蒸汽压范围对表明这二者改善卷曲成形的效果而言是足够宽的。在恒定水温和空气压力下的数据分析表明，提高压板压提高了卷曲数2.7个/英寸、抱合力1.5克/格令以及布的均一性1.7％。提高预卷曲蒸汽压提高卷曲数3个/英寸，抱合力1克/格令，均一性2.7％。由于在抱合力和布的均一性之间存在负相关性，故此数据表明，高压板压和适当的预卷曲蒸汽压会改善卷曲成形而不损害抱合力或布的均一性。未卷曲百分数比卷曲数能更好地衡量“高温损伤”-一种现象，即最靠近卷曲刀的纤维弯曲部分在热表面的压力下受到磨擦而造成一个抛光区。最高未卷曲值出现在最高压板压和预卷曲蒸汽加热条件下。
虽然已结合若干实施例对本发明进行了说明，但应理解，本文所用文字只是说明和举例而不是界定。可以在不违背本发明的范围和原则的条件下进行各种变动。本发明扩展至所有功能上相当的构造、方法和应用，例如处在所附权利要求的范围内。
                                   表I
  对照例1    试验1    试验2    试验3    试验4
压板压力(巴)     约6     约6     约6     约6     约6
汽蒸前温度(°F)     133     130     138     137     131
汽蒸后温度(°F)     177     184     192     191     132
卷曲后温度(°F)     158     160     159     169     146
空气压力(磅/英寸2)     5.0     0.0     0.0     10.0     0.5
蒸汽压力(磅/英寸2)     5     5     10     10     0
平均卷曲数(个/英寸)1平均卷曲数(个/英寸)2     18.523.82     22.424.43     22.122.52     23.622.60     20.724.45
平均抱合力(克/格令)     4.91     6.45     6.00     5.20     5.31
平均开松性     35.36     33.09     29.83     31.55     37.45
平均侧边(英寸)     0.0223     0.0215     0.0231     0.0233     0.0213
平均未卷曲百分数     6.002     5.462     6.769     8.118     7.437
平均张开角     156.67     155.39     155.96     160.09     157.01
                                       表I(续)
   试验5    试验6    试验7    试验8
压板压力(巴)     约6     约6     约6     约6
汽蒸前温度(°F)     132     131     132     131
汽蒸后温度(°F)     131     159     161     181
卷曲后温度(°F)     144     151     153     160
空气压力(磅/英寸2) 5.0 10.0 0.5 5.0
蒸汽压力(磅/英寸2)     0     1     1     5
平均卷曲数(个/英寸)1平均卷曲数(个/英寸)2     20.424.05     18.723.30     21.024.70     22.722.02
平均抱合力(克/格令)     4.90     4.85     5.80     5.97
平均开松性     36.84     35.24     35.05     33.70
平均侧边(英寸)     0.0220     0.0226     0.0216     0.0236
平均未卷曲百分数     6.350     6.998     6.932     6.364
平均张开角     153.98     156.21     155.08     157.38
                                  表I(续)
   对照例1     试验1     试验2     试验3     试验4
  平均松驰长度/拉直长度     0.957     0.959     0.960     0.956     0.956
  白色百分数     57     58     59     59     59
  白色百分数的标准偏差     9.7     9.7     9.7     9.9     9.7
  薄点百分数     5.39     4.98     4.80     7.78     6.82
  黑色百分数-27     0.04     0.04     0.08     0.68     0.42
  黑色百分数-2.2     0.68     0.56     0.45     2.05     1.24
  最大横向强度(克/英寸)     649     541     612     677     637
  最大温度(°F)     161     161     161     164     164
                                   表I(续)
  试验5     试验6     试验7     试验8
平均松驰长度/拉直长度   0.948     0.960     0.953     0.960
白色百分数   58     57     58     59
白色百分数的标准偏差   9.6     10.1     9.8     10.1
薄点百分数   7.78     7.90     8.08     5.65
黑色百分数-27   0.65     1.06     0.91     0.61
黑色百分数-2.2   2.55     3.08     3.46     1.37
最大横向强度(克/英寸)   579     573     609     568
最大温度(°F)   164     158     164     161
                                               表II
  对照例2    试验9    试验10    试验11    试验12    试验13
压板压力(巴)     9.3     5.5     2.5     8.5     8.5     5.5
汽蒸前温度(°F)     148     155     153     14     140
汽蒸后温度(°F)     193     192     194     138     191
卷曲后温度(°F)     154     152     155     142     153
空气压力(磅/英寸2)     5.0     0.5     0     2     0     0.5
蒸汽压力(磅/英寸2)     10     20     20     0     10
平均卷曲数1(个/英寸)2     19.3     24.44419.588     20.10217.417     27.87123.965     28.20923.412     25.94022.839
卷曲的标准偏差 5.99 5.95 6.52 5.50 5.93
平均侧边1(英寸)2     0.022280.028     0.027480.032     0.019110.023     0.018920.023     0.021290.024
平均张1开角2     140.210153.271     140.750154.597     145.840155.863     141.920155.536     140.950152.33
平均松驰长度1/拉直长度2 0.9110.970 0.8140.972 0.9300.975 0.9200.975 0.9140.968
平均未卷曲百分数     4.336     6.223     5.115     4.535     4.337
平均抱合力     4.46     5.54     3.86     8.00     8.00     8.00
平均开松性     44.05     43.54     43.42     45.45     43.67
白色百分数     48     49     50
白色百分数的标准偏差     13.2     12.3     12.8
薄点百分数     17.21     12.46     12.26
                                                表II(续)
   试验14    试验15    试验16    试验17    试验18    试验19
压板压力(巴)     2.5     2.5     2.5     8.5     8.5     5.5
汽蒸前温度(°F)     150     141     138     141     141     144
汽蒸后温度(°F)     192     138     138     181     138     192
卷曲后温度(°F)     148     131     131     152     155     153
空气压力(磅/英寸2)     2     0     2     0     2     0.5
蒸汽压力(磅/英寸2)     20     0     0     20     0     20
平均卷曲数1(个/英寸)2     22.71419 850     22.69718.645     19.89616.492     27.55422.854     26.40622.872     24.01821.345
卷曲的标准偏差 5.66 6.12 4.27 6.40 5.51 6.26
平均侧边1(英寸)2     0.024010.028     0.024080.030     0.026740.033     0.019310.023     0.018120.024     0.022950.026
平均张1开角2     142.010149.743     142.920163.689     138.840158.957     143.890157.273     141.340165.324     138.130162.010
平均松驰长度1/拉直长度2 0.9120.962 0.9050.988 0.9110.981 0.9270.978 0.9200.990 0.9080.985
平均未卷曲百分数     5.184     7.181     5.456     4.933     4.740     5.337
平均抱合力     4.76     3.64     2.38     8.0     8.0     8.0
平均开松性     42.80     46.31     44.46     43.97     46.20     44.10
白色百分数     43     53     49
白色百分数的标准偏差     14.0     11.2     11.7
薄点百分数     19.29     11.68     42.1
                                          表II(续)
  对照例2     试验9    试验10    试验11    试验12    试验13
黑色百分数-27     25.76     5.65     5.12
黑色百分数-2.2 24.37 9.99 8.76
最大横向强度(克/英寸)     355     395     358
最大温度     169     166     166
                                          表II(续)
    试验14    试验15    试验16    试验17    试验18    试验19
黑色百分数-27     28.41     7.27     9.89
黑色百分数-2.2     30.06     10.89     14.31
最大横向强度(克/英寸)     334     474     427
最大温度     flal*     166     166
*试验未获达到最大横向强度的“最大温度”。对照例中的空白处表示数据未做记录。其他空白处表示该布不是由这些试验所获得的纤维做成的。
                                    表III
  试验20     试验21     试验22     试验23     试验24
压板压力(巴) 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3
水温(℃)   20     20     20     20     8
汽蒸前温度(°F)   134     132     130     134     134
汽蒸后温度(°F)   184     131     131     181     187
卷曲后温度(°F)   154     148     145     163     167
空气压力(磅/英寸2)   5.0     1.0     5.0     1.0     5.0
蒸汽压力(磅/英寸2) 10 0 0 10 10
平均卷曲数(个/英寸) 23.6 23.4 23.2 26.2 25.9
卷曲的变化系数 0.323 0.257 0.239 0.335 0.404
平均侧边(英寸) 0.02326 0.01952 0.01599 0.01622 0.01631
平均卷曲数(个/英寸) 14.676 17.271 20.089 17.084 15.390
                                表III(续)
  试验25     试验26     试验27     试验28     试验29
压板压力(巴) 8.3 8.3 8.3 4.3 4.3
水温(℃)   8     8     8     20     20
汽蒸前温度(°F)   132     133     135     134     132
汽蒸后温度(°F)   131     132     187     184     130
卷曲后温度(°F)   144     143     164     164     144
空气压力(磅/英寸2)   1.0     5.0     1.0     5.0     1.0
蒸汽压力(磅/英寸2) 0 0 10 10 0
平均卷曲数(个/英寸) 22.7 23.5 25.8 24.6 20.4
卷曲的变化系数 0.310 0.220 0.395 0.284 0.271
平均侧边(英寸) 0.01692 0.01888 0.01685 0.02281 0.01939
平均卷曲数(个/英寸) 17.037 19.514 16.407 14.101 15.500
                                   表III(续)
    试验30     试验31     试验32     试验33     试验34
压板压力(巴) 4.3 4.3 4.3 4.3 4.3
水温(℃)     20     20     8     8     8
汔蒸前温度(°F)     131     132     134     131     134
汽蒸后温度(°F)     130     182     184     129     132
卷曲后温度(°F)     140     162     160     140     144
空气压力(磅/英寸2)     5.0     1.0     5.0     1.0     5.0
蒸汽压力(磅/英寸2) 0 10 10 0 0
平均卷曲数(个/英寸) 22.4 22.7 22.0 20.7 18.5
卷曲的变化系数 0.275 0.280 0.273 0.315 0.257
平均侧边(英寸) 0.02104 0.01601 0.01971 0.02341 0.01910
平均卷曲数(个/英寸) 16.435 17.360 17.067 14.727 15.995
                             表III(续)
  试验35     试验36     试验37     试验38
压板压力(巴) 4.3 6.3 6.3 6.3
水温(℃)   8     20     15     20
汽蒸前温度(°F)   134     132     133     131
汽蒸后温度(°F)   185     175     177     180
卷曲后温度(°F)   159     157     159     157
空气压力(磅/英寸2)   1.0     1.0     1.0     1.0
蒸汽压力(磅/英寸2) 10 3 3 3
平均卷曲数(个/英寸) 22.7 22.6 25.6 24
卷曲的变化系数 0.336 0.263 0.288 0.272
平均侧边(英寸) 0.01695 0.01725 0.01811 0.01678
平均卷曲数(个/英寸) 14.635 18.027 16.393 17.66
                            表III(续)
    试验20     试验21     试验22     试验23   试验24
平均张开角 114.19 135.67 156.61 114.01 107.72
平均松驰长度/拉直长度 0.956 0.933 0.977 0.973 0.982
平均未卷曲百分数 31.666 24.401 22.583 37.211 43.703
平均抱合力 5.87 6.35 5.21 6.38 7.88
平均开松性 35.98 36.16 34.50 38.50 33.46
白色百分数 56 50 51 57 52
白色百分数的标准偏差 10.8 11.3 11.9 10.3 11.9
薄点百分数     6.55     10.35     12.67     5.95   9.35
黑色百分数-27 0.76 4.17 8.30 0.15 1.29
黑色百分数-2.2 1.86 7.06 11.07 0.85 4.22
                                表III(续)
    试验25     试验26     试验27     试验28     试验29
平均张开角 142.46 132.35 122.62 119.71 151.43
平均松驰长度/拉直长度 0.981 0.934 0.963 0.945 0.974
平均未卷曲百分数 31.835 20.827 43.457 28.990 28.570
平均抱合力 6.01 6.36 7.73 5.41 4.47
平均开松性 33.33 31.00 32.47 33.52 29.21
白色百分数     52     54     52     53     53
白色百分数的标准偏差 12.3 10.6 13.0 11.4 11.0
薄点百分数     15.99     7.66     16.41     11.21     12.75
黑色百分数-27 12.88 0.83 12.31 6.25 8.07
黑色百分数-2.2 15.97 2.62 16.47 8.22 11.76
                                         表III(续)
    试验30     试验31     试验32     试验33     试验34
平均张开角 142.12 126.18 141.07 135.26 152.6731
平均松驰长度/拉直长度 0.977 0.982 0.950 0.931 0.978
平均未卷曲百分数 23.258 33.295 23.800 24.421 29.722
平均抱合力     4.55     5.78     5.65     4.76     4.52
平均开松性     31.43     36.84     34.56     30.01     31.00
白色百分数     52     57     53     52     56
白色百分数的标准偏差 11.6 10.1 11.3 11.2 10.2
薄点百分数     16.58     7.47     10.34     11.05     9.92
黑色百分数-27 12.08 1.40 2.95 5.80 2.77
黑色百分数-2.2 12.5 2.29 6.62 9.96 6.03
                                   表III(续)
    试验35     试验36     试验37     试验38
平均张开角 138.31 134.55 129.43 131.87
平均松驰长度/拉直长度 0.969 0.957 0.956 0.978
平均未卷曲百分数 38.320 28.903 29.078 31.389
平均抱合力 5.36 6.91 7.49 7.00
平均开松性 35.67 33.02 33.70 35.67
白色百分数     57     53     54     51
白色百分数的标准偏差 10.2 12 11.4 12.7
薄点百分数     8.32     10.03     8.79     10.62
黑色百分数-27 1.82 3.75 1.17 3.18
黑色百分数-2.2 3.50 5.41 3.73 5.04

Claims (12)

1.一种卷曲纤维的方法，包括：
加热纤维；
以能使纤维卷曲的速度向填塞箱内喂入加热后的纤维，所述填塞箱具有第一卷曲刀和与所述第一卷曲刀相对的第二卷曲刀；以及
当纤维通过填塞箱时，用一种直接冷却填塞箱并间接冷却纤维的冷却流体来冷却纤维。
2.按照权利要求1的方法，其中第一卷曲刀和第二卷曲刀中的每一个包括一个耐磨口部分和一个尾部，且冷却流体直接冷却第一卷曲刀和第二卷曲刀中至少一个的尾部。
3.按照权利要求1的方法，该方法包括：
加热纤维；
以能使纤维卷曲的速度向填塞箱内喂入加热后的纤维，该填塞箱包括：
一个包括耐磨口部分和尾部的第一卷曲刀；
一个与第一卷曲刀相对、包括耐磨口部分和尾部的第二卷曲刀；
第一卷曲刀和第二卷曲刀的每个所述的尾部包括至少一个用于液体在各自尾部内流动的内夹层；以及
第一卷曲刀和第二卷曲刀的每个所述耐磨口部分包括至少一条带有多个用于向填塞箱内注入流体的出孔的内通道；
使液体通过第一卷曲刀和第二卷曲刀中每一个的内夹层循环；以及
通过第一卷曲刀和第二卷曲刀中每一个的多个出孔向填塞箱内注入流体。
4.按照权利要求1的方法，该方法能通过调节温度条件控制卷曲，包括：
加热纤维；
以能使纤维卷曲的速度向填塞箱内喂入加热后的纤维，该填塞箱包括：
一个包括耐磨口部分和尾部的第一卷曲刀；
一个与第一卷曲刀相对、包括耐磨口部分和尾部的第二卷曲刀；
第一卷曲刀和第二卷曲刀的每个所述尾部包括至少一个用于液体在各自尾部内流动的内夹层；以及
第一卷曲刀和第二卷曲刀的每个所述耐磨口部分包括至少一条带有多个用于向填塞箱内注入流体的出孔的内通道；
控制通过第一卷曲刀和第二卷曲刀中每一个的内夹层流动的液体的温度和流速中的至少一个；以及
控制被注入填塞箱的流体的流速和温度中的至少一个。
5.按照权利要求1的方法，其中冷却流体直接冷却第一卷曲刀和第二卷曲刀中每一个的尾部。
6.按照权利要求1的方法，其中直接冷却填塞箱并间接冷却纤维的冷却流体包括一种冷冻液体。
7.按照权利要求1、3和4中任一项的方法，其中进入填塞箱的纤维的温度为约90°F至200°F，离开填塞箱的纤维的温度为约130°F至180°F之间。
8.按照权利要求1、3和4中任一项的方法，其中纤维是一种聚烯烃。
9.按照权利要求8的方法，其中聚烯烃是聚丙烯。
10.按照权利要求1、3和4中任一项的方法，其中加热包括加入蒸汽。
11.按照权利要求3和4中任一项的方法，其中液体的温度为约5℃至40℃。
12.按照权利要求3和4中任一项的方法，其中液体包括水，流体包括空气。
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