CN1159477C - 制造聚酯工业纱的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

以3000至6000米/分的速度制造聚酯工业纱的方法，该方法包括：a)熔纺聚酯长丝；b)借助于喂入辊和牵伸辊牵伸长丝纱；c)在喂入辊和牵伸辊之间提供至少一个包括至少一个转向辊的纱线制动装置；d)喂入辊和牵伸辊之间的纱线借助于至少一个纱线制动装置被转向和被减速；e)绕着制动装置的至少一个转向辊纱线只被缠绕一次，从而所述至少一个转向辊被减速到某一速度V3，它满足以下条件：V3＝V1+(V2-V1)×F，其中因子F在0.5≤F＜1范围，V1表示喂入辊的速度和V2表示牵伸辊的速度。用于实施该方法的装置在喂入辊和牵伸辊之间有一纱线制动装置。

Description

制造聚酯工业纱的方法和设备
本发明涉及通过在纺丝速度为3000至6000米/分纺牵熔纺聚酯长丝制造工业纱的方法和设备，其中纱线借助于喂入辊和牵伸辊进行牵伸的。
应用于工业领域，即总的纤度范围超过500dtex和强度至少为60CN/tex的聚酯长丝，大多数是用纺牵方法制造的，已证明它是很经济的。进一步降低成本的方法可通过提高最终速度在6000米/分范围或超过此范围的生产速度来提高设备的生产效率。此外表明，通过提高纺速也可使长丝获得新的性能。
从US-A-3,790,995可知这种类型的纺牵方法，在其中描述了纺牵一步法制造聚酯长丝。此方法基于在两对导丝辊之间用下列形式进行牵伸，即由于纱线和导丝辊表面之间缺少抱合力使纱线的牵伸过程在它离开喂入辊之前的几圈缠绕就已开始。牵伸过程同样的在牵伸辊上绕几圈后才结束。这通过与纱线接触的粗糙的导丝辊表面使之成为可能，这样使长丝和导丝辊表面有可能形成滑差。因此使牵伸区有效的延长至导丝辊对相互之间几何距离的数倍。相应地给形成纤维的大分子的取向也提供更多的时间。这样比使纤维采用表面高度抛光的导丝辊达到更高的取向度。高度抛光的表面有可能使纱线和导丝辊表面达到最大的抱合力。
事实表明，提高生产速度超过3000米/分时此方法不能进行最佳运转，因为给取向提供的时间不够。取向与生产速度成反比的。时间是如此之短，以致于不能达到作为工业纱应用所需的高取向度。而高取向度对制取低断裂伸长和高强度的牵伸纱是至关重要的。
上述方法存在以下缺点：
由于导丝辊对之间距离加大使牵伸时间延长是决定性的缺点，这样使生产装置的安装高度必须增加至不许可的高度，它使装置不能没有辅助手段进行操作，如升降台和诸如此类的工具。在牵伸区内由于丝路一次或多次转向使导丝辊对之间的距离变短，由此造成某些严重的缺点。在牵伸区内不希望用导丝机构转向，这样做有问题。由于在牵伸区丝的张力高，使转向杆和诸如此类的装置非常热并在很短的运转时间后就导致断丝。用无传动的转向辊会使导丝辊对之间的丝路延长，但这样会出现许多断丝，它造成该方法不经济。众所周知使用表面带有花纹结构的转向导辊，它可防止断丝累积成堆，但也并不先进。
因此提出的任务是，为提高生产速度采取的措施和提供相应的手段，使之即使缩短牵伸时间还可制得工业用的足够高的分子取向的纱线。
本发明另一任务是，提供一种可以经济的制造工业纱的方法。
其它任务是，创造一种改进的设备，用它可制造高度取向的工业纱。
按本发明此任务是这样完成的，使在喂入辊和牵伸辊之间的纱线转向和借助于至少一个纱线制动装置使之减速。纱线转向是通过被制动的辊实现的。
令人惊讶的是，通过以下办法取得明显的改进，即提供一种以3000至6000米/分的速度制造聚酯工业纱的方法，该方法包括：
a)熔纺聚酯长丝；
b)借助于喂入辊和牵伸辊牵伸长丝纱；
c)在喂入辊和牵伸辊之间提供至少一个包括至少一个转向辊的纱线制动装置；
d)喂入辊和牵伸辊之间的纱线借助于至少一个纱线制动装置被转向和被减速；
e)绕着制动装置的至少一个转向辊纱线只被缠绕一次，从而所述至少一个转向辊被减速到某一速度V3，它满足以下条件：
V3＝V1+(V2-V1)×F
其中因子F在0.5＜＝F＜1范围，优选在0.6＜＝F＜＝0.95范围和特别优选在0.7＜＝F＜＝0.9范围。V1和V2表示喂入辊和牵伸辊的速度。速度必须低于纱线与转向辊接触处纱线运行的速度。这只要借助于表面有花纹结构的辊进行，它使纱线和辊表面有可能产生滑差。
本发明还提供了以3000至6000米/分的速度制造聚酯工业纱的装置，所述装置包括喂入辊，牵伸辊和至少一个带有至少一个转向辊的纱线制动装置，所述至少一个纱线制动装置安装于喂入辊和牵伸辊之间，其中所述至少一个转向辊表面具有花纹结构，使得纱线和辊表面之间形成滑差，
其中所述纱线通过熔纺聚酯长丝而得到并借助于喂入辊和牵伸辊进行牵伸；
在喂入辊和牵伸辊之间的纱线借助于所述纱线制动装置被转向和被减速；纱线绕着所述至少一个制动装置的至少一个转向辊只被缠绕一次，从而所述至少一个转向辊被减速到某一速度V3，它满足以下条件：
V3＝V1+(V2-V1)×F
其中因子F在0.5＜＝F＜1范围，V1表示喂入辊的速度和V2表示牵伸辊的速度。
进一步改进牵伸性能可通过将转向辊补充加热至夹套温度在150和210℃之间来实现。
已证明的其它优点是，整个转向系统是排列在与环境隔热的箱子内，以防止纱线在牵伸区中冷却。
根据丝路延长的方式所需的转向辊数是不同的。纱线缠绕接近于180°情况下，一个转向辊就已足够。
两个辊的排列类似于普通导辊对的排列具有优点。这样排列使纱线可以S-形或8-形或O-形缠绕。这样装置不需作结构上的改变可以在一定的界限内改变纱线和导辊表面的有效接触长度和适应所需的工艺条件。通常导辊只被纱线缠绕一圈。当纱线和导辊表面之间抱合力很小的情况下缠绕两圈也有好处。
上述方法的优点主要在于，转向辊可以非常短，因为它只需为纱线提供一个最多两个回转筒的位置。这从投资角度看也是合适的，因为对于较大工作宽度的导辊，如对多次缠绕所需的辊费用要高得多。
本发明用图来详细说明。
图1表示按本发明布置的流程图。
在唯一的图1用1表示喂入辊，它是由可加热的主动导丝辊11和可加热导丝辊12组成的。牵伸辊2是由可加热的主动导丝辊21和另一可加热的主动导丝辊22组成的。在喂入辊1和牵伸辊2之间安排一纱线制动装置3。纱线制动装置3配备有可加热和可制动的转向辊31和可选择配备可加热的和可制动的转向辊32，它们是装在隔热的箱子33内。未牵伸长丝4以已知的方法来自在图中未标明的已知的纺丝装置；已牵伸的长丝4’以已知方法被在图中未标明的卷绕装置如络纱机接收。
在按本发明方法的实施中纱线制动装置3形成了在其中的牵伸区的延长。长丝4来自在图中未表示出的普通熔纺，冷却和上油装置，此丝在以圆周速度V1运行的喂入辊1上缠绕数圈，其中将其在相应调节的夹套温度加热，然后进入纱线制动装置3，丝在减速至圆周速度V3的转向辊31，32上缠绕一圈，和最后通过以圆周速度V2运行的牵伸辊2用相应调好的速度比(V2/V1)进行牵伸。接着将长丝4′，或者运行通过在图中未表示出的其它导辊对后，用普通方法卷绕起来。
转向辊31，32不允许用亮辊。它们具有花纹结构的表面，以使长丝4和导辊表面之间可能形成滑差。转向辊31，32表面的平均粗糙度有利地在2.5-3.5微米范围。为减少磨损这里有必要采用硬金属表面或用陶瓷或其它耐磨损材料涂层。为防止原纤化损坏，表面结构必须无尖锐凸起。它较适合用“桔皮”结构。
转向辊31和32可用单纯的机械进行所需的制动。如果转向辊31和32的圆周速度借助于已知的调节装置保持恒定，将有利于该方法的安全和可重复性。采用受控变频传动特别合适。但这种形式的传动单元必须配备有制动功率的回收装置或带有其它方式的能量吸收(Energievernichtung)装置。根据牵伸条件，所需的制动功率至1瓦/dtex(指牵伸丝纤度)。
用以下实例对本发明进行解释：
实例1
将粘度指数VI＝114的聚对苯二甲酸乙二酯在一挤压机中熔融和通过两个带有256孔的喷丝板挤出。每孔的熔体通过量为2.45克/分。喷出的熔体流用普通方法冷却和用无水的油剂上油。接着将其收集成两个丝束和用3100米/分的速度V1通过喂入辊1用在120℃恒温的导丝辊11，12从纺丝甬道拉出。喂入辊1被纱线4缠绕6圈。接着纱线4在围绕纱线制动装置3的转向辊31，32绕一圈后送到牵伸辊2，牵伸辊已恒温在240℃和用圆周速度V2为5710米/分运行。纱线4在牵伸辊21，22上缠绕8圈。通过纱线制动装置3使喂入辊1和牵伸辊2之间的牵伸区延长1.5米。转向辊31，32的直径为190mm和表面用陶瓷涂层，粗糙度为3.5微米。它们已恒温在180℃和用每Nm的制动力矩减速至速度V3为5190米/分。总的制动功率为1.82KW。
进行1.84倍的牵伸后使纱线在另一对120℃的导辊上冷却和最后在250CN的张力下卷绕起来。长丝的纤度为1100dtex。
实例2
与实例1相同的聚对苯二甲酸乙二酯用同样方法熔融，纺丝和牵伸，不同的是熔体通过量为3.21克/分。这使牵伸纱的最终纤度为1440dtex。纱线制动装置3的转向辊31，32必须加载每1.25Nm的制动力距，以使其与实例1达到同样的圆周速度。总的制动功率为2.28KW。
实例3(比较例)
重复本发明的实例1的实验，但不用纱丝制动装置3。这里只有在牵伸比减至1.7后，丝才有可能吸到牵伸辊上。但是纺牵过程由于出现许多断丝受到严重干扰。
实例4
粘度指数为1 14的聚酯粒子(聚对苯二甲酸乙二酯)如实例1进行挤出和纺成二束各256根丝的纱线。此复丝以3100米/分由甬道拉出。这样纺制的长丝光线双折射(DB)为0.065。此长丝纱送到3130米/分和80℃温度的喂入辊1，纱线在此输出辊上绕6圈。牵伸辊2的圆周速度为5776米/分和温度为240℃。纱线在牵伸辊上绕8圈。纱线制动装置是由两个电制动的转向辊31，32组成的，带有内部温度为200℃的隔热箱子，长丝在转向辊上绕一圈。它们被减速到5247米/分。牵伸后长丝在另一温度为120℃的导辊对冷却，此导辊对与牵伸辊以同样快的速度运行。随后将长丝用5600米/分卷绕起来。这样处理的纱线具有以下性能：
纤度                      1100      dtex
强度                         67.2        CN/tex
断裂伸长                     14.2        ％
LASE 2％(在2％伸长下的负荷)  14.8        CN/tex
LASE 5％(在5％伸长下的负荷)  34.5        CN/tex
热收缩(在160℃)              6.7         ％
此纱线适用于作帘子线。

Claims (6)

1.以3000至6000米/分的速度制造聚酯工业纱的方法，该方法包括：
a)熔纺聚酯长丝；
b)借助于喂入辊(1)和牵伸辊(2)牵伸长丝纱；
c)在喂入辊(1)和牵伸辊(2)之间提供至少一个包括至少一个转向辊(31，32)的纱线制动装置(3)；
d)喂入辊(1)和牵伸辊(2)之间的纱线借助于至少一个纱线制动装置(3)被转向和被减速；
e)绕着制动装置(3)的至少一个转向辊(31，32)纱线只被缠绕一次，从而所述至少一个转向辊(31，32)被减速到某一速度V3，它满足以下条件：
V3＝V1+(V2-V1)×F
其中因子F在0.5＜＝F＜1范围，V1表示喂入辊(1)的速度和V2表示牵伸辊(2)的速度。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，所述至少一个转向辊(31，32)被加热，和所述至少一个纱线制动装置(3)安装在一个隔热的箱体(33)中。
3.按权利要求1的方法，其特征在于，纱线制动装置(3)的转向辊(31，32)被加热至夹套温度在150和210℃之间。
4.以3000至6000米/分的速度制造聚酯工业纱的装置，所述装置包括喂入辊(1)，牵伸辊(2)和至少一个带有至少一个转向辊(31，32)的纱线制动装置(3)，所述至少一个纱线制动装置(3)安装于喂入辊(1)和牵伸辊(2)之间，其中所述至少一个转向辊(31，32)表面具有花纹结构，使得纱线(4)和辊表面之间形成滑差，其中所述纱线通过熔纺聚酯长丝而得到并借助于喂入辊(1)和牵伸辊(2)进行牵伸；在喂入辊(1)和牵伸辊(2)之间的纱线借助于所述纱线制动装置(3)被转向和被减速；纱线绕着所述至少一个制动装置(3)的至少一个转向辊(31，32)只被缠绕一次，从而所述至少一个转向辊(31，32)被减速到某一速度V3，它满足以下条件：
V3＝V1+(V2-V1)×F
其中因子F在0.5＜＝F＜1范围，V1表示喂入辊(1)的速度和V2表示牵伸辊(2)的速度。
5.按权利要求4的装置，其特征在于，所述至少一个纱线制动装置(3)是安装在隔热的箱体中。
6.按权利要求4的装置，其特征在于，转向辊(31，32)的表面的平均粗糙度在2.5至3.5微米范围内。
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