CN1446172A - 纱线输送设备和方法 - Google Patents

Abstract

提供一种由装在一受驱大滚筒(2)上的多个不受驱小滚筒(3)构成，用于把纤维输送到下游设备的复合滚筒。这些小滚筒(3)可自由转动并可由在其上经过的纤维的摩擦力转动这些小滚筒(3)。

Description

纱线输送设备和方法

                       发明背景

发明领域

本发明涉及一种把纤维输送到下游设备的设备和方法，特别涉及输送弹性体纤维。

现有技术

当用天然、半合成或合成纤维制作弹性混合纱线、弹力织物和弹力层压制品时，弹性体纤维一般以转动输出方式从其卷装上取下。在这一过程中，转动卷装，把纤维以比卷装转速快的速度输送到下游设备以保持拉力不变。即使如此，拉力也可能不均匀，从而造成用这些纤维制成的产品的不均匀。这些问题对于弹性体纤维如斯潘德克斯特别严重，尤其是比方说在制作一次性手巾和卫生巾时不使用润滑剂的情况下。此外，由于卷装被转动，因此无法使用留尾丝，当一卷装上的纤维取完时，必须停止下游操作，安装一新卷装，把旧卷装的端部系到新卷装的始端上。因此工作效率下降，对于当今使用的高速手巾生产线来说成本特别高。

或者，也可以端部上输出(OETO)方式使用留尾丝，此时，从一静止卷装拉出纤维通过纤维被卷绕的管芯端部上。但是，用OETO时拉力不均匀问题特别严重。

在纤维从卷装上退绕的同时提高拉力均匀性的输送器见美国专利4,953,367和6,105,398，但这些输送器复杂、昂贵，当使用高分特纤维和高拉力时它们的寿命不够长。当纤维摩擦力高时，把速度固定的现有滚筒用作输送滚筒会造成滚筒缠丝和纤维断裂，即使滚筒和/或纤维进行糙面精整。

此外，当从一卷装上退绕合成纤维、特别是高摩擦系数和高伸长率的合成纤维时，很难以均匀拉力输送该卷装中所有层上的纱线。当卷绕在一圆柱管上的弹性体纤维的卷装重量大于1kg时情况更是如此，因为在这种情况下，退绕卷装中的层与层之间的退绕拉力由于卷装松弛而发生很大变动。在现有技术中，为矫正卷装松弛需要使用复杂的设备，例如见英国专利GB1,219,395或这类设备的电子等同物。

平均退绕拉力和拉力变动系数的改变会造成向下游的操作输送长度和尺寸不同的纱线，从而造成最终产品无法接受的不均匀性。

因此仍需要有一种保持均匀拉力和矫正不均匀卷装松弛、同时可靠、迅速向下游设备输送纤维的简单设备。

                       本发明概述

本发明提供一种把至少一根纤维输送到下游设备的复合滚筒，其中，该复合滚筒包括多个不受驱动第一滚筒，每一第一滚筒有一轴线，并可自由转动地装在一第二受驱而转动的滚筒上，第二滚筒的直径比每一第一滚筒大，每一第一滚筒的轴线与第二滚筒的轴线平行，这多个第一滚筒的轴线围绕第二滚筒轴线在径向上对称分布。

                     附图简要说明

图1为本发明复合滚筒一实施例的立体示意图；

图2、3和4为本发明复合滚筒各其他实施例的端视示意图；

图5简示出本发明一复合滚筒用于一手巾层压机；

图6简示出一Nelson滚筒用于手巾制作设备；

图7为示出实施例1的退绕拉力与时间之间的关系曲线图；

图8为示出实施例1退绕拉力变动系数的直方图；

图9为示出比较实施例1的退绕拉力与时间之间的关系曲线图；

图10为示出比较实施例1退绕拉力变动系数的直方图；

图11为示出实施例2的退绕拉力与时间之间的关系曲线图；和

图12为示出实施例3的退绕拉力与时间之间的关系曲线图。

                       本发明详细说明

在本文中，“弹性体纤维”指这样一种纤维，它不含稀释剂，断裂伸长率超过100％而与任何卷曲无关，拉长到其长度两倍保持一分钟然后松开时，在松开一分钟内长度缩回到其原来长度的1.5倍以下。这类纤维包括橡胶纤维、斯潘得克斯、弹性体聚烯烃纤维和聚醚-酯纤维，其上可覆盖非弹性体纤维，也可为裸纤维(不覆盖)。“斯潘得克斯”指一种制成纤维，其中，成纤材料为长链合成聚合物，该聚合物所含链段聚氨基甲酸乙酯至少占重量的85％。“卷装松弛”指当纤维从一卷装上取下时弹性体纤维的长度的减少；当卷装松弛在整个卷装中不均匀时，纤维直径、伸长率和拉力也不均匀，除非采取矫正措施，在用这些纤维制成的产品中会出现不希望有的不均匀。“Nelson滚筒”指其轴线共平面但不平行的一对滚筒。这对滚筒之一通常比另一滚筒大，较大滚筒一般受驱动，而较小滚筒不受驱动。“复合滚筒”指本发明滚筒，包括多个可转动地装在一第二受驱滚筒上的第一不受驱动滚筒，其中，第二滚筒的直径比每一第一滚筒大，每一第一滚筒的轴线与第二滚筒的轴线大致平行，这多个第一滚筒的轴线围绕第二滚筒的轴线大致在径向上对称分布。复合滚筒的“径向对称”指该滚筒围绕其纵向轴线转动360/n度，其中，‘n’为一表示该滚筒的‘n次’对称性的正整数，该转动导致了与转动前大致相同的端部外观。

本发明复合滚筒(‘纱线输送设备’)可帮助把至少一根纤维输送到下游设备，使得该纤维中的拉力小而均匀并矫正卷装松弛。例如，该复合滚筒用来退绕一纤维卷装上的纤维，把该纤维输送到比方说手巾或卫生巾生产线、卷绕机、针织机、包覆机、纺纱机、捻线机、编织机或其他下游设备。该复合滚筒可用于转动输出或端部上输出(OETO)；可输送一根或多根纤维。

本发明设备和方法可用于天然、半合成或合成纤维，特别可用于弹性体裸纤维。纤维可被取下的卷装可规则地卷绕，也可胡乱卷绕。

许多纤维的比方说Roeder动摩擦系数至少为0.05、最好大于0.5的表面足以造成该复合滚筒的第一小滚筒在使用中随着纤维在上绕过而转动。Roeder动摩擦系数可用与在Journal of the Society ofFiber Science and Technology，Japan(Sen-i Gakkaishi)Vol41，No.5，pages T211-212(1985)所述那种方法类似的光法测量。在该方法的一种改动中，可把其两端各有一重物的一斯潘得克斯样本横挂在一表面无光泽的、直径为50mm的金属圆筒上，纤维一端上的重物固定在一扭力秤的钩子上。该圆筒可以210rpm转速转动，扭力秤臂的位置调节到保持该秤的钩子静止。可读取该臂位置，可用下式算出摩擦系数：

                    T1＝Toexp(μπ)其中，T1为该斯潘得克斯上的重量(例如620分特样本为100g)，To为T1减去扭力秤读数，μ为Roeder动摩擦系数。当用这一方法测量时，可算出940分特莱卡(Lycra)斯潘德克斯T-127 XA的Roeder动摩擦系数为1.84。

首先参见图1，本发明设备包括多个可自由转动地装在一受驱大滚筒2上的小滚筒3，该受驱大滚筒用螺丝4紧固在驱动轴1上。滚筒2可为一圆盘。驱动轴1可与一电动机(未示出)或下游设备(未示出)的传动装置连接。各小滚筒3的直径与大滚筒2的直径之比可为约0.01-0.045。各小滚筒3的轴线与大滚筒2的轴线大致平行，并且，如图2、3和4所示，这多个小滚筒的轴线相对于大滚筒轴线在径向上对称设置。这一对称可减小该复合滚筒工作时的振动。

大滚筒2上可装有3-24个小滚筒3；为便于制造和使用，小滚筒的数量最好为4-6。小滚筒3可自由转动即可在任一方向上不受驱动地转动，可装在轴承5上，从而可在由从上经过的纤维(未示出)的摩擦力的作用下转动。小滚筒圆周面的摩擦特性可选择成：纤维在小滚筒上经过时转动小滚筒但不发生滚筒缠丝。

小滚筒的位置可设置成：它们的圆周的一部分在大滚筒圆周外部、内部或与大滚筒圆周重合。图2为示出本发明复合滚筒一实施例的端视示意图，该复合滚筒有24个小滚筒，小滚筒圆周的一部分与大滚筒2的圆周相切。

图3为示出本发明复合滚筒另一实施例的端视示意图，该复合滚筒有6个小滚筒，小滚筒圆周在大滚筒圆周内。图4为示出本发明复合滚筒(纱线输送设备)一实施例的端视示意图，在该实施例中，3个小滚筒装在一大滚筒上，小滚筒一部分圆周在大滚筒圆周外。

为提高该设备的刚性和减小纤维的扭曲，可在小滚筒的原来的自由端上另装一大滚筒或圆盘，使得小滚筒的两端都受到支撑。

这些滚筒可用金属(例如碳钢、不锈钢或钛)、塑料、陶瓷或合成材料制成，可用公知方法使其耐磨。为减少纱线断裂，小滚筒3的表面最好构造成使得在它们上面绕过的纤维不互相交叉，例如在滚筒表面上使用圆周凹槽。在每一复合滚筒与不止一个卷装和纤维一起使用时，这些凹槽特别可用来保持各纤维互相分开。在多卷装的OETO中，小滚筒3可足够长，防止纤维气圈与相邻气圈接触。

使用本发明方法，至少一根纤维可在从至少一个纤维卷装取下后，在本发明复合滚筒的多个第一(小)滚筒上经过。纤维的摩擦系数足够高，从而纤维在第一滚筒上经过时转动第一滚筒。纤维然后以预定速度输送到下游设备。最好是，该复合滚筒的第二(大)滚筒转动时其圆周(“表面”)速度大于纤维在下游设备的使用速度，使得纤维在复合滚筒上的速度大于在下游设备上的速度，比如约为1.2∶1到4.5∶1。大滚筒的“圆周速度”为从其轴线到小滚筒与纤维发生接触的径向距离处的滚筒表面速度，该速度因此根据小滚筒在大滚筒上的位置可大于、等于或小于大滚筒物理圆周的线速度。纤维在复合滚筒上的速度可为约30-900m/min并由于小滚筒的自由转动而与大滚筒圆周速度稍有不同。

图5简示出使用本发明复合滚筒的本发明方法的一实施例，在该实施例中，下游操作为用钳辊9把弹性体纤维10层压在薄膜13与非织造织物14之间。在该实施例中，弹性体纤维10用转动输出或最好是用端部上输出从卷装6上退绕。使用端部上输出时，可用留尾丝16a和引线端16b以接头17连接第一卷装6和第二卷装15，从而连续使用纤维。可在纤维行进方向(箭头18)上转动的复合滚筒8，包括多个装在较大受驱转动第二滚筒2上的可自由转动较小的第一滚筒3。纤维10然后在整组小直径滚筒3上经过至少一次(最好只绕过一次)。纤维引导件7a和7b可帮助纤维10定位；引导件7a特别可控制从卷装上取下的纤维的气圈化。纤维10没有完全环绕在经过其上的纤维10的摩擦的作用下转动的任一整个小滚筒3经过。为减少纤维断裂，纤维10可围绕该组滚筒3经过而不接触自身或接触其他纤维。

可用张力装置19通过减慢纤维10向下游设备的行进而在纤维10上施加拉力。可在三种组分进入钳辊9前施加粘胶20，层压物21可在箭头22方向上流出后用来制作手巾。

在本发明另一种方法中，为从一卷装上取下弹性体裸纤维后把它输送到手巾制作设备，纤维环绕一双滚筒经过，该双滚筒包括一装在一第二受驱大滚筒旁的第一不受驱小滚筒，小滚筒的轴线与大滚筒的轴线共平面但不平行。这一双滚筒有时称为‘Nelson’滚筒。其例子见作为参考材料包括在此的美国专利3,912,185的图1、2(优选以便于生头)和3。在该方法中，使用Nelson滚筒可得到1.2∶1到3.5∶1的超喂比，在该设备运转时有利于保持纤维与自身分开(例如在双滚筒顶部的交叉点处)或与其他纤维分开，从而使纤维断裂和拉力峰值最小。

图6示出本发明方法另一实施例，在该实施例中，(以转动输出方式从一卷装上取下的)纤维10可在一Nelson滚筒上绕过，该滚筒包括大滚筒11和可自由转动地装在滚筒11旁的小滚筒12。两滚筒随着纤维向手巾制作设备23行进在纤维行进方向(箭头22a和22b)上转动。与使用本发明复合滚筒的方法相同，使用在该实施例中的纤维的摩擦系数足以在使用中造成滚筒12转动。

当从一卷装上取下纤维时，为使本发明两种方法顺利工作，卷装与复合滚筒或Nelson滚筒之间的距离最好大于卷装直径的1.5倍。复合滚筒或Nelson滚筒与下游张紧滚轮之间的优选距离决定于纤维速度并选择成使得纤维不下垂。

在各例子中，离开复合滚筒的纱线的拉力a)由钳辊9施加(见图5)，b)使用约在“30”所示位置上、由Rothschild Company制造的电子拉力计测量，以及c)表示为厘牛顿或变动系数。该拉力一般为喂给一手巾制作机的拉力。卷装与复合滚筒或Nelson滚筒之间的距离为0.8m，复合滚筒或Nelson滚筒与钳辊之间的距离为0.5m。除非另外指出，复合滚筒的圆周速度与下游设备使用速度之比为1.66。

在实施例4-8和比较实施例2-6中，在卷装表面测量卷装“外层”的退绕拉力，约在卷装的一半处测量“中层”的退绕拉力，当卷装上留下5mm厚纤维时测量内层的退绕拉力。

                      实施例1

使用图1所示不锈钢复合滚筒(大滚筒直径为200mm，小滚筒直径为2.0mm)在端部上退绕一4.5公斤不加后处理、620分特Lycra T-127斯潘得克斯(E.I.du Pont de Nemours and Company的注册商标)卷装。在100m/min的纤维退绕速度下测量卷装外层退绕拉力的变动。其结果在图7中绘成曲线，从图7可知，拉力小并且拉力随着时间的变动小。图8为该拉力的变动系数的直方图，表明变动系数分布得很窄。

                   比较实施例1

重复实施例1，但不使用本发明复合滚筒。退绕拉力与时间的关系见图9，从图9可知，拉力大并且拉力变动大。图10为变动系数的直方图，表明不使用复合滚筒时变动大。为保护拉力计，24秒后停止测量。

                      实施例2

重复实施例1，只是纤维退绕速度为200m/min，复合滚筒圆周速度与设备使用速度之比为1.33。退绕拉力与时间之间的关系见图11，从图11可知，拉力变动很小。

                      实施例3

重复实施例1，只是纤维退绕速度为400m/min，使用滚筒直径比为3∶1的Nelson滚筒，该Nelson滚筒的圆周速度与下游使用速度之比为2.66。退绕拉力与时间之间的关系见图12。令人意外的是，使用这一滚筒设计可获得如此均匀的结果。

                      实施例4

重复实施例1，只是卷装为3公斤斯潘得克斯卷装，速度为250m/min。在250m/min纤维退绕速度下测量卷装外层、中层和内层的退绕拉力。其结果见表1，表1给出每一层的平均拉力、最小拉力、最大拉力和拉力变动系数。“Comp.”表示比较实施例。

在实施例5、6、7和8中，用分特和卷装大小不同的Lycra T-127斯潘得克斯重复实施例4，测试条件和结果仍见表1。

                    比较实施例2

重复实施例4，但不使用本发明复合滚筒，其结果见表1。

在比较实施例3、4、5和6中，用分特和卷装大小不同的LycraT-127斯潘得克斯重复比较实施例2，测试条件和结果仍见表1。

                             表1

     卷装大     纤维    在卷装中   平均拉力  最小拉力    最大拉力    变动系数

实施例  小，公斤  分特数  的位置     (cN)     (cN)       (cN)       (％)

 4      3       620       外层        3.0       3.1        4.9          6

                          中层        2.1       1.3        2.9          10

                          内层        2.0       1.1        2.9          12Comp.2      3       620       外层        5.3       3.0        13.0         17

                          中层        6.6       3.3        16.2         21

                          内层        7.9       3.6        17.5         25

 5      1       940       外层        2.1       3.0        5.4          7

                          中层        2.0       0.7        2.9          13

                          内层        2.2       1.2        3.2          11Comp.3      1       940       外层        3.0       1.7        6.1          16

                          中层        5.3       1.9        13.8         24

                          内层        6.7       2.2        17.7         25

 6      4.5     940       外层        3.0       1.9        4.9          12

                          中层        2.5       1.2        3.8          14

                          内层        2.3       1.1        3.6          14Comp.4      4.5     940       外层        1.1       -0.2       5.0          50

                          中层        7.4       2.9        19.1         25

                          内层        8.5       3.1        28.2         31

 7      1       1240      外层        2.8       2.5        5.5          9

                          中层        2.0       0.4        3.7          16

                          内层        2.4       1.2        3.8          13Comp.5      1       1240      外层        5.0       2.7        11.2         18

                          中层        7.0       2.9        16.6         23

                          内层        8.7       3.4        32.7         28

 8      4.5     1240      外层        2.6       2.0        5.8          13

                          中层        2.5       1.3        3.9          14

                          内层        2.4       1.0        6.4          15comp.6      4.5     1240      外层        2.2       0.5        6.7          35

                          中层        10.0      3.9        23.6         24

                          内层        12.5      6.1        34.0         59

从表1数据可知，使用本发明复合滚筒比不使用本发明复合滚筒退绕拉力小(特别对于中层和内层)，每一层中的拉力变动系数小。比较实施例4和6的表面层结果表现异常。此外，各层之间拉力差小，使用滚筒时平均为0.3cN，不使用滚筒时平均为2.8cN，表明卷装松弛的均匀性大大提高。

当用按照本发明各实施例退绕后输送到手巾生产线的斯潘得克斯制作一次性手巾时，手巾的皱裥均匀，表明斯潘得克斯拉力均匀。当用按照各比较实施例退绕后输送到手巾生产线的斯潘得克斯制作一次性手巾时，手巾的皱裥不均匀，表明斯潘得克斯拉力不均匀。

Claims (10)

1、一种把至少一根纤维输送到下游设备的复合滚筒，其中，该复合滚筒包括多个不受驱动第一滚筒，每一第一滚筒有一轴线并可自由转动地装在一第二受驱而转动的滚筒上，第二滚筒的直径比每一第一滚筒的直径大，它有一轴线，每一第一滚筒的轴线与第二滚筒的轴线平行，多个第一滚筒的轴线围绕第二滚筒的轴线在径向上对称设置。

2、按权利要求1所述的复合滚筒，其特征在于，第一滚筒的数量为4-6个。

3、按权利要求1所述的复合滚筒，其特征在于，每一第一滚筒的直径与第二滚筒的直径之比为约0.01-0.045。

4、按权利要求1所述的复合滚筒，其特征在于，至少一个第一滚筒上有至少一个圆周凹槽。

5、一种把至少一根纤维输送到下游设备的方法，包括如下步骤：

使该纤维环绕一复合滚筒经过，该复合滚筒包括多个不受驱动第一滚筒，每一第一滚筒有一轴线并可自由转动地装在一第二受驱而转动的滚筒上，第二滚筒的直径比每一第一滚筒的直径大，它有一轴线，每一第一滚筒的轴线与第二滚筒的轴线平行，多个第一滚筒的轴线围绕第二滚筒轴线在径向上对称设置；以及

以预定速度把该纤维输送到下游设备；

其中，该纤维的摩擦系数在使用中足以造成第一滚筒转动。

6、按权利要求5所述的方法，其特征在于，该纤维为弹性体纤维，纤维在该复合滚筒上的速度为设备使用速度的约1.2-4.5倍。

7、按权利要求5所述的方法，其特征在于，该设备为手巾制作设备。

8、按权利要求5所述的方法，进一步包括下列步骤：纤维在环绕该复合滚筒经过前从至少一个卷装上退绕，该纤维为弹性体纤维，其Roeder动摩擦系数至少为约0.05，纤维在该复合滚筒上的速度为约30-900m/min。

9、一种把至少一根弹性体裸纤维从至少一个卷装上取下后输送到手巾制作设备的方法，包括下列步骤：

从一纤维卷装上取下该纤维；

把该纤维绕过一Nelson滚筒，该Nelson滚筒包括一装在一第二受驱大滚筒旁的第一不受驱小滚筒，小滚筒的轴线与该大滚筒的轴线共平面但不平行；以及

把该纤维输送到该手巾制作设备；其中，该纤维的摩擦系数在使用中足以造成第一滚筒转动。

10、按权利要求9所述的方法，其特征在于，该弹性体纤维选自斯潘得克斯、弹性体聚烯烃纤维和天然橡胶纤维构成的组。

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