TWI780235B - 紡絲裝置，紡絲裝置的紡束方法及紡束裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明顯示紡束裝置(11、51)及紡絲裝置(1、101)的紡束方法，用於從包含溶劑及溶解在溶劑中的纖維素之紡絲溶液(6)連續地擠製出模製體(3)，其中，從紡絲溶液(6)經由紡絲裝置(1、101)的紡嘴(7)以鬆散的紡絲簾形式(2)擠製出模製體，在擠製之後，鬆散的紡絲簾(2)的模製體(3)被結合為模製體束(4)，且模製體束(4)在進一步的步驟中被供給到紡絲裝置(1、101)的拉取構件(10)，以開始模製體(3)的連續擠製。為了使紡束方法在製程技術上更為簡單且更可再現，故建議增加鬆散的紡絲簾(2)的模製體(3)的至少部分區域在其擠製之後以及在將其結合為模製體束(4)之前的抗拉強度。

Description

紡絲裝置，紡絲裝置的紡束方法及紡束裝置
本發明關於用於從包含溶劑及溶解於溶劑中的纖維素之紡絲溶液(spinning solution)連續擠製出模製體(molded body)之紡絲裝置及用於紡絲裝置的紡束方法，其中，從紡絲溶液經由紡絲裝置的紡嘴(spinneret)以鬆散的紡絲簾形式擠製出模製體，鬆散的紡絲簾的模製體在擠製之後被結合為模製體束，且模製體束在進一步的步驟中被供給到紡絲裝置的拉取構件(draw-off member)，以開始模製體的連續擠製。
此外，本發明還關於一種用於執行此方法的紡束裝置。
從先前技術已知最初所提及的類型的紡絲裝置以及與其一起執行的紡絲方法，用於製造模製體，例如，纖維、絲狀纖維、片材等。尤其是在紡織工業(textile industry)中，此方法被用於製造紡製短纖維(spun staple)或連續纖維。為了模製體的擠製，紡絲溶液在這種情況下被迫通過複數個紡嘴。
在紡絲裝置本身不進行的後續步驟(例如，清洗、按壓、乾燥等)中進一步處理被擠製的模製體之前，被擠製的模製體必須，例如，經由拉取構件而連續地從紡絲裝置被輸送出來。為了將模製體供給到這樣的拉取構件，它們必須先被結合成束。
一般而言，所提及的紡絲方法的第一部分被稱作紡束或束緊(lace-up)方法，或是用於使紡絲裝置紡束或束緊的方法。紡絲裝置的紡束構成紡絲方法的第一階段，其用於在紡絲方法中允許及／或開始模製體的連續擠製。據此，紡束方法包括在第一連續擠製的結束及後續連續擠製之間所必須的紡絲方法的所有方法步驟，例如，在紡絲裝置停止之後或在已發生紡絲缺陷(例如，紡嘴下方的少數模製體的斷裂)之後。
例如，WO 94/28218 A1顯示最初所提及的類型的紡絲裝置，其中，從紡嘴擠製出來的紡絲簾被通過紡絲浴容器(spinning bath container)的底側開口。在此情況下，底側開口具有縮減紡絲簾的直徑的效果，藉此將模製體結合為模製體束。然而，與此相關的紡絲浴容器之非常高的浸入深度(immersion depth)使得紡絲簾的紡束及操縱變得更加困難。因此，這種紡絲裝置受到紡束方法之低水準的再現性以及對於紡束缺陷的高敏感性(susceptibility)之苦，其不允許模製體之令人滿意的連續擠製，且通常需要重新紡束。
從先前技術亦已知有助於紡束製程的紡絲裝置。例如，EP 0574870 A1顯示一種紡絲裝置，其中，被擠製的模製體在以紡絲簾的形式離開紡嘴之後被結合為模製體束。這藉由使用紡絲浴容器的紡絲浴中的紡絲漏斗(spinning funnel)來達成，其截面沿著向下方向變窄，且其具有窄化的底部出口開口。當紡絲簾通過紡絲漏斗時，在模製體離開紡絲漏斗時建立模製體束，這有助於在紡束過程中進一步處理紡絲裝置內的模製體。然而，這種紡絲漏斗不利地設置在紡絲浴容器的深處，這使得操作者不容易處理。此外，這種紡絲裝置的缺點在於，大量的紡絲浴液必須始終流過紡絲浴容器中的紡絲漏斗，以確保令人滿意的功能，然而這會造成紡絲浴中的紊流(turbulent current)並在連續擠製出模製體的過程中對製程條件造成不利的影響。
為了彌補上述的缺點，EP 0746642 B1揭露一種紡絲裝置，其中，在紡絲浴容器中設置偏轉元件的形式之用於捆包模製體的捆包元件。雖然這種裝置有助於避免紡絲浴中的上述紊流，但由於其需要由操作者在一開始手動將紡絲簾捆包成模製體束以在偏轉元件中提供模製體，這使紡束製程變得更加困難。然而，這不利地需要來自操作者的高體力勞動(physical effort)。此外，這種紡束方法對於紡束缺陷為高度敏感的，尤其是對於紡絲簾的不完全捆包。
因此，本發明的目的在於設計一種最初提到的類型的紡束方法，其在製程技術上為更簡單的且更可再現的。
本發明藉由獨立請求項第1項的特徵解決所界定的目的。
若鬆散的紡絲簾的模製體之抗拉強度(tensile strength)在其擠製之後以及在其被結合為模製體束之前在至少部分區域中被增加，則接著可大幅地改善並促進模製體的連續擠製及捆包成均勻的模製體束，這特別有益於紡束方法的可靠性。畢竟藉由增加抗拉強度，建立藉由使用機械之模製體束的捆包及／或抓取所需的條件。更具體地，鬆散的紡絲簾的模製體之抗拉強度必須被增加，以使得能夠藉由使用機械來結合模製體及將其供給到拉取構件。畢竟，被擠製的模製體(其實質上由被擠製以形成模製體之尚未沉澱(precipitated)的紡絲溶液所構成)在從紡嘴擠製及緊接在後的過程中展現出特別低的黏性。事實上，低黏性使得通過紡嘴擠製紡絲溶液為可能的。然而，另一方面，低黏性造成模製體之非常低的抗拉強度。因此，被擠製的模製體無法承受在基於機器的操縱過程中所發生的力，且將會斷裂。因此，在至少部分區域中增加抗拉強度使得其能夠提供特別簡單且可靠之紡絲裝置的紡束方法。作為進一步的結果，由於可避免紡絲缺陷的發生，其亦有利地導致更平穩且更穩固的紡絲製程。
一般而言，應注意的是，“模製體”表示從紡嘴被擠製的紡絲原液(spinning dope)，且例如，能夠以絲狀纖維或片材的形式存在。這種模製體接著可被加工為最終產品，例如，短纖維、連續纖維、非織物、片材、套管、粉末體等。
若根據lyocell製程執行模製體的連續擠製，且若模製體為從包含水、纖維素及三級胺氧化物(tertiary amine oxide)的紡絲溶液經由紡絲裝置的紡嘴被擠製出來的纖維素模製體(更具體地，纖維素絲狀纖維)，則本發明還證明為特別有利的。畢竟，在這樣的方法中，在紡嘴與紡絲浴之間的氣隙(air gap)中可能已經發生將模製體結合為模製體束，從而可建立更好的可及性(accessibility)及相當簡單的方法。
模製體之“基於機器的操縱”一般表示的是將模製體結合為模製體束以及將模製體束供給到拉取單元。這種基於機器的操縱較佳地能夠以部分或完全自動的方式、或者是在人為控制下被執行。
若模製體的抗拉強度在至少部分區域中被增加，使得模製體基本上將不會因為其自身的重量而斷裂，則接著可進一步增加根據本發明的紡束方法的可靠性。畢竟若抗拉強度為至少高到使模製體承受其自身的重量的負荷而不會斷裂，則接著可安全地執行鬆散的紡絲簾之被擠製的模製體之基於機器的操縱。畢竟，基於機器的操縱之供給速度可被選擇為使得其大致上對應到模製體從紡嘴的擠製速度，這就是為什麼在這種操縱過程中，模製體總是承受小於由模製體自身的重量所產生的重力的力。以此方式，可保證被擠製的模製體的抗拉強度為足夠高的，使得實質上可避免由作用的操縱力所造成的模製體的任何變形。
若在模製體束上經由增加在至少部分區域中的抗拉強度來建立接合的區域，則接著這可在紡束方法中實現模製體束之特別有利且簡單的處理。畢竟，藉由在模製體束上形成接合區域，其可輕易且可靠地在後續的方法步驟中被操縱並承受進一步的處理。此外，所界定的接合區域允許模製體束之自動、基於機器的處理及操縱。此外，若模製體在接合區域中具有相較於紡絲溶液被增加1.5倍的黏性，則接著可保證模製體束之特別可靠的處理。為此目的，例如，在將模製體捆包為模製體束之後，在基本上與接合區域重合的區域中增加模製體的抗拉強度。因此，能夠做成模製體束之安全且可靠的處理，尤其是基於機器、完全自動化的操縱。
若模製體相較於紡絲溶液在其接合區域內具有被增加為兩倍(尤其是四倍)的黏性，則可使模製體束的處理更為可靠。
在此情況下，模製體在接合區域中的抗拉強度可被有利地增加，使得每一個模製體直到斷裂為止的負載能力(load carrying capacity)為至少0.5mN，更具體地為至少1 mN。
此外，若在模製體束上建立具有從1到20公分的直徑(尤其是具有從3到12公分的直徑)的接合區域，則接著可進一步增加紡束方法的再現性。畢竟，由於在進一步的方法步驟中之特別可靠的處理條件，更具體地為可靠的機器抓握性，這種模製體束能夠證明為有利的。
若藉由機械完成將模製體結合為模製體束及／或將模製體束供給到拉取構件，則接著亦可大幅地提升紡束方法的可靠性及再現性。更具體地，可避免因為手動地將模製體結合為模製體束所造成之紡束缺陷，例如，斷裂的模製體或不期望的打結／增厚。因此，可避免因為紡束缺陷而使得重新紡束變成必要的。此外，相較於手動的紡束方法，基於機器來使模製體結合以及基於機器將模製體束供給到拉取構件分別可構成操作人員所需的工作勞動及體力勞動的顯著減少。因此，可確保程序上簡單且可靠的紡絲機器的紡束方法。
若自動抓取裝置藉由使用機械來抓住模製體束並將其供給到紡絲裝置的拉取構件，則可建立特別簡單的紡束方法。在此情況下，例如，自動抓取裝置可為在操縱器臂上的夾片，其在模製體束已被扭轉之後自動地抓住模製體束，藉由使操縱器臂位移而將其輸送到拉取構件，並將其提供到拉取構件中(例如，藉由卡住、夾緊、緊固等方式)。在此情況下，將模製體束提供到拉取構件中的操縱器臂有利地應該對於模製體的擠製在移動速度及動作曲線方面被調整，特別是對於模製體的拉取速度。過快的移動或在動作路徑中之不利的拉取角度可能反過來導致紡束缺陷，更具體地造成紡絲簾中的模製體斷裂，這要求必須再次執行紡束製程。藉由根據本發明的紡束方法，更具體地藉由模製體之被增加的抗拉強度，可避免上述的紡束缺陷，且據此，可建立具有高水準的再現性之紡束方法，其可被完全自動化地執行，且相較於習知方法可顯著地減少紡絲裝置的操作者在製程過程中所需的勞動。
此外，若抓取裝置在所形成的接合區域有利地抓住模製體束，則可確保高水準的製程安全性。
此外，若被模製的纖維束在已被自動抓取裝置抓住之後被裁切，紡束方法可被設計為變得更可靠。有利地，纖維體束在此情況下在接合區域下方被裁切，使得模製體束的下部分被切斷。這樣，可以顯著地有助於將被裁切的模製體束插入並放置在紡絲浴容器中的偏轉構件周圍，以及隨後將模製體束供給到拉取構件。
若模製體在被擠製之後被冷卻，以增加其抗拉強度，則能夠以技術上特別簡單的方式來增加紡束方法的可靠性。畢竟，藉由在至少部分區域中使模製體冷卻，被擠製以形成模製體的紡絲原液的黏性可被增加，且因此可達成模製體中的足夠抗拉強度，以允許模製體及模製體束之分別基於機器的操縱。
若模製體的溫度在冷卻之後較紡絲溶液的溫度低至少10℃，則能夠以特別簡單的方式來達成上述的優點。例如，若根據lyocell製程擠製出模製體，則模製體的溫度降低10℃，尤其是緊接在從紡絲溶液的擠製之後，可能使得黏性增加至少兩倍。相較於紡絲溶液，較佳的是使模製體在至少部分區域中冷卻至少20℃，更佳地為至少30℃。如此一來，能夠在模製體中達成足夠高的抗拉強度。
若藉由在至少部分的區域中對模製體吹送冷卻空氣流來執行模製體的冷卻，則可將方法設計為非常可靠的。在此情況下所使用的冷卻空氣流較佳地可為具有尤其是大於5%的濕度含量(humidity content)的空氣流。畢竟，連續的冷卻空氣流可使模製體在其從紡嘴被擠製之後可靠地冷卻。
若藉由以冷卻液體噴灑至少部分區域來執行模製體的冷卻，則亦可將方法設計為非常可靠的。或者，亦可能藉由將模製體的至少部分區域浸入冷卻液體來使模製體冷卻。在此情況下，冷卻液體較佳地為水溶液，其包含，例如，水或溶劑。畢竟，對模製體施加冷卻液體可達成特別快速且可靠的冷卻，且因此增加模製體的強度。
若冷卻流體包含用於被溶解的纖維素之凝結劑(coagulant)，則可進一步改良上述的優點。例如，若根據lyocell製程製造出模製體，則接著凝結劑可為水及三級胺氧化物的混合物。藉由凝結劑，可進一步增加模製體的強度，使得可能做成模製體之特別可靠的基於機器及／或自動化的操縱。
若藉由繞著扭轉軸扭轉紡絲簾使模製體被結合為模製體束，則接著能夠以程序上簡單的方式來執行基於機器之均勻的模製體束之捆包。為了紡絲簾的扭轉，各個模製體被繞著共同的接觸點相互扭轉，使得在接觸點處建立緊密的模製體束。由於能夠將幾乎所有的模製體可靠地結合成束，紡絲簾的扭轉(亦即，繞著共同的接觸點之各個模製體的扭轉)在捆包模製體的過程中亦可具有利於降低缺陷率之特別有利的效果。此外，其能夠以相當低的體力勞動來完成。此外，在用於使紡絲裝置紡束的已知先前技術方法中，在從紡嘴擠製出模製體之後，模製體之不夠快速的移除尤其可能造成模製體的堆積，且因此在紡束過程中使紡絲簾膨脹。在紡絲簾膨脹的過程中，紡絲簾中獨立的模製體可能反過來相互黏著，這尤其對模製體束的完整性(integrity)及均質性(homogeneity)造成負面的影響。紡絲簾的扭轉能夠克服這些缺點，其中，更具體地，不僅能夠建立緊密的模製體束，且扭轉還可確保來自紡嘴之模製體的連續且良好控制的移除，這能夠可靠地防止模製體堆積以及紡絲簾膨脹。
若扭轉軸實質上平行於被擠製的模製體的擠製方向，則將紡絲簾扭轉成模製體束為特別容易的。此外，若扭轉軸通過紡絲簾的中心，則接著其可確保的是，紡絲簾的扭轉均勻且對稱地作用在所有的模製體上。因此，在紡束的過程中，能夠建立沒有內應力之特別均勻的模製體束，其可進一步降低對紡束缺陷的敏感性。這使其能夠提供特別可靠且可再現的紡束方法。
若扭轉工具被形成為可旋轉的轉臺且轉臺的旋轉軸實質上平行於模製體的擠製方向延伸，則上述的優點特別容易藉由製程技術來達成。
若藉由以吊環來環繞紡絲簾並將吊環拉緊來將模製體結合為模製體束，則取代繞著扭轉軸扭轉紡絲簾，還能夠以程序上簡單的方式來執行基於機器之均勻的模製體束的捆包。畢竟，藉由以吊環來環繞鬆散的紡絲簾並接著將吊環拉緊，能夠可靠地建立緊密的模製體束。藉由以吊環來環繞紡絲簾，能夠在明確的接觸點處可靠地環繞且捆包整個紡絲簾。此外，能夠非常快速地完成環繞，這同樣有利於自動化加工。
此外，若藉由使紡絲簾通過截面縮小的漏斗來將模製體結合為模製體束，則能夠以程序上簡單的方式執行基於機器之捆包成均勻的模製體束。
此外，本發明關於一種用於使紡絲裝置紡束的紡束裝置，其包括捆包裝置，捆包裝置用於將從紡絲裝置的紡嘴被擠製的模製體捆包為模製體束。
因此，本發明的另一個目的在於改良上述類型的紡束裝置，使得用於紡絲裝置的紡束方法能夠以少許的體力勞動簡單地且可再現地被執行。
本發明藉由獨立請求項第13項的特徵解決所界定之關於紡束裝置的目的。
若紡束裝置包括具有第一端接器的第一操縱器臂，則接著可建立穩定的紡絲裝置，其允許簡單且可再現的紡束。在此情況下，紡束裝置更具體地能夠以基於機器的方式執行紡絲裝置的紡束，以減少紡絲裝置的操作者所需的體力及動作勞動。僅管最初所提及的已知紡絲裝置需要巨大的體力勞動，以在紡束過程中將從紡嘴被擠製的模製體束提供到紡絲裝置的拉取構件，但在根據本發明的紡絲裝置中所需的體力勞動為相對低的，從而大大減輕了操作者的負擔。此外，根據本發明的紡絲裝置由於非常容易處理及高操作安全性而可證明為有利的。若第一端接器包括用於抓住模製體束的夾片，則可進一步簡化紡絲裝置的處理。在此情況下，在第一操縱器臂上的夾片可配置為使得其能夠可靠地抓住模製體束，並將模製體束供給到紡絲裝置的拉取構件。例如，這種夾片可為機械式、氣動式或黏接式的夾片，例如，一指、兩指或多指夾片、吸附夾片、或是例如，釘板夾片(nailboard gripper)。模製體束從紡嘴到拉取構件的輸送可藉由位移第一操縱器臂來執行，更具體地，自由地沿著在空間中可選擇的軌跡。在此情況下，在用於紡絲裝置的紡束方法中，可免去手動地插入模製體束之相對物理上劇烈且難以再現的步驟。這不僅代表紡絲裝置的操作者所需之體力勞動的顯著減少，且還可以大幅地有助於強化安全性，以對抗在操作紡絲裝置的過程中的錯誤。因此，根據本發明的紡束裝置使得紡絲裝置的部分或完全自動化紡束為可能的。
一般而言，同樣被提及的是，根據本發明的紡束裝置尤其較佳適用於使紡絲裝置紡束，用於從包含水、纖維素及三級胺氧化物的紡絲溶液擠製纖維素模製體。
此外，若紡束裝置包括具有第二端接器的第二操縱器臂，第二端接器包括捆包裝置，則接著可建立具有捆包裝置之特別靈活的紡束裝置，此捆包裝置因此被設計為可在需要時在使用位置及靜止位置之間位移。據此，紡束裝置可靈活地回應方法的需求：例如，捆包裝置當未使用可被位移到靜止位置，因此避免紡絲裝置中的捆包裝置產生不期望的干擾。因此，依據製程的階段，捆包裝置可在紡嘴與紡絲浴容器之間被縮回及前進。以此方式可建立更可靠的紡絲裝置。
此外，若藉由旋轉裝置來形成捆包裝置，可建立結構簡單的捆包裝置。此外，若旋轉裝置包括可旋轉的工具，且若可旋轉的工具被構成為用於模製體的扭轉之扭轉工具，則接著可建立用於紡絲裝製之特別穩定且簡單的紡束裝置，其更具體地能夠進一步簡化用於紡絲裝置的紡束方法。在此情況下，具有扭轉工具的旋轉裝置更具體地可配置為用於從鬆散的紡絲簾接收被擠製的模製體的端部，使得模製體的端部可被放置在扭轉工具上，且可藉由扭轉工具的旋轉動作產生紡絲簾的扭轉。扭轉工具的旋轉動作及成為模製體束之相關聯的紡絲簾的扭轉因此能夠用結構上非常簡單的裝置來替代捆包模製體的困難步驟。
若扭轉工具包括保持元件以增加模製體與扭轉工具之間的黏附力，則可進一步增加紡束裝置的可靠性。若保持元件被形成為鈎體，則情況更是如此。
此外，若扭轉工具的旋轉軸實質上平行於模製體的擠製方向，則接著扭轉工具可繞著共用的接觸點提供模製體之可靠且低應力的扭轉。
若扭轉工具被形成為轉臺，則接著能夠以結構上非常簡單的方式來達成被擠製的模製體的扭轉。若轉臺配置成使得其可實質上平行於從紡嘴被擠製之模製體的擠製方向旋轉，則情況尤其如此。畢竟，在此情況下，可建立用於繞著平行於模製體的擠製方向之扭轉軸扭轉由被擠製的模製體所構成之鬆散的紡絲簾的旋轉裝置，其能夠以特別穩定且可靠的方式產生緊密的模製體束。因此，可進一步增加紡絲裝置的整體可靠性及穩定性。若扭轉工具配置為用於繞著共用的扭轉軸扭轉被擠製的模製體，且若模製體的扭轉軸與扭轉工具的旋轉軸重合，則情況尤其如此。
若紡絲裝置還可包括用於裁切模製體束的裁切裝置，可進一步地改良藉由紡束裝置之模製體束的處理。較佳地，裁切裝置可被設置在第一操縱器臂上，且更具體地為可操作地連接到夾片，使得在藉由夾片之成功的抓取過程之後將自動地執行裁切模製體束。
本發明的另一個目的在於使最初所提及的類型的紡絲裝置更為可靠，且有助於紡絲裝置的紡束。
本發明藉由提供用於連續擠製出模製體(更具體地為用於從包含水、纖維素及三級胺氧化物的紡絲溶液擠製出纖維素模製體)的紡絲裝置解決此目的，紡絲裝置包括至少一紡絲浴容器，其包含紡絲浴；紡嘴，其關聯於紡絲浴容器，用於將模製體從紡嘴擠製到紡絲浴中；以及根據申請專利範圍第13至15項中的任一項之用於使紡絲裝置紡束的紡束裝置。
若紡絲裝置還包括冷卻裝置，用於冷卻被擠製的模製體的至少某些區域，則接著紡絲裝置可使紡束為特別可靠且可再現的。
參照圖1至4顯示在紡束製程中的各個階段之根據本發明的第一及第二實施例之紡絲裝置1、101。圖1顯示在紡束之前(亦即，在如圖2及3所示的捆包裝置5中將模製體3結合成模製體束4之前)的紡絲裝置1及擠製的模製體3之鬆散的紡絲簾2。此外，紡絲裝置1包括紡絲溶液6，其經由複數個紡嘴7被擠製以形成模製體3。在此情況下，紡絲溶液6較佳地為包含水、纖維素及三級胺氧化物的溶液。在紡嘴7下方，設置包含紡絲浴9的紡絲浴容器8。較佳地，使用水及三級胺氧化物的混合物作為紡絲浴9。
此外，紡絲裝置1包括強化裝置40，用於增加被擠製的模製體3在將其結合為模製體束4之前在至少部分區域內的強度。例如，強化裝置40可為冷卻裝置41，其將冷卻液體43施加到被擠製的模製體3並藉由冷卻模製體來增加其強度。替代或外加於冷卻，強化裝置40亦可將凝結劑施加到模製體3，其沉澱被溶解在模製體3中的纖維素且因此亦造成強度的增加。
圖3顯示另一個紡絲裝置101，其包括作為強化裝置40之另一個冷卻裝置42。在此情況下，冷卻裝置42產生冷卻氣流44，其在至少部分區域中流動通過被擠製的模製體3並使其冷卻，藉此增加其強度。
冷卻液體43及冷卻氣流44分別藉由各自的冷卻裝置41、42被導引朝向被擠製的模製體3，並在模製體3上製造出強度較高的接合區域29，其中，模製體3具有紡絲溶液6的黏性之至少1.5倍的黏性。較佳地，接合區域29為位在結合之後的模製體束4之最小直徑28的區域中，如圖2及3所示。
圖4在其部分中顯示紡束之後的紡絲裝置1。據此，模製體3已藉由捆包裝置5而結合成模製體束4，且藉由紡絲裝置1的拉取構件10連續地輸送模製體束4，藉此，正在發生來自紡嘴7之模製體3的連續擠製。
如圖1至3中可見的，根據本發明的第一及第二實施例，紡絲裝置1、101中的每一者分別包括紡束裝置11及51，用於執行紡絲裝置1、101的紡束方法。每一個紡束裝置11、51依序包括捆包裝置5、第一操縱器臂12及第二操縱器臂13。在第一操縱器臂12上設置第一端接器14，此第一端接器14被形成為夾片16。在此情況下，夾片16配置為使得其可強制配合地包圍和抓住模製體束4。此外，夾片16被可移動且可控制地連接到第一操縱器臂12。關聯於操縱器臂12的自由移動性(free movability)，夾片16可沿著幾乎任何給定的軌跡移動被抓住的模製體束4。
如圖1及2所示，根據第一實施例的紡束裝置11包括旋轉裝置17，其造成鬆散的模製體簾2中的模製體3的扭轉，且因此將模製體3結合為模製體束4。為此目的，旋轉裝置17包括可旋轉的扭轉工具18，其較佳地被形成為轉臺31，扭轉工具18及轉臺31分別被設置為第二操縱器臂13上的端接器15，並執行捆包裝置5的功能。更具體地，扭轉工具18的旋轉軸19及因此而生的紡絲簾2的扭轉軸20平行於在鬆散的紡絲簾2中的模製體3的擠製方向32。
如圖3所示，根據第二實施例的紡束裝置51包括環繞裝置35，其能夠藉由吊環(sling)36包圍鬆散的模製體簾2中的模製體3。藉由將吊環36拉緊，模製體3被結合為模製體束4。環繞裝置35被設置為第二操縱器臂13上的端接器15，並執行捆包裝置5的功能。
紡束裝置11及51之各自的捆包裝置5可藉由第二操縱器臂13而在紡嘴7與紡絲浴容器8之間前進及縮回，藉此可在需要時將捆包裝置5從靜止位置21位移到使用位置22。因此，捆包裝置5可在模製體3的連續擠製的過程中保持在靜止位置21，且將不會構成紡嘴7與紡絲浴容器8之間的阻礙。若紡絲裝置1的重新紡束成為必要的，則捆包裝置5接著可被位移到使用位置22並允許執行根據本發明的紡束方法。
圖1至4示意性地顯示本發明之用於紡絲裝置1、101的紡束方法。圖1分別顯示在紡束方法的第一步驟中的紡絲裝置1以及同等的紡絲裝置101。以鬆散的紡絲簾2的形式從紡嘴7擠製出模製體3。在擠製出模製體3之後，藉由強化裝置40增加其在至少部分區域中的強度。在這樣做時，在模製體3上建立接合區域29，其中，在將模製體3組合為模製體束4之後，可藉由夾片16可靠地抓住及操縱模製體束。在此情況下，藉由對模製體3施加冷卻液體43或冷卻氣流44，分別透過冷卻裝置41及42來達成模製體的強度的增加。
在進一步的步驟中，如示意性地顯示於圖2或3中的，分別位在紡絲裝置1或紡絲裝置101上的環繞裝置35之捆包裝置5(更具體地為扭轉工具18及轉臺31)被定位在紡嘴7及紡絲浴容器8之間，使得被擠製的模製體3的端部23可藉由捆包裝置5而被接合。
在圖2中的第一實施例變型中，模製體端部23分別黏附到形成為轉臺31之扭轉工具18的保持元件24及鈎體25，因此增加模製體3與扭轉工具18之間的黏附力，使得模製體3在扭轉工具18上之不期望的滑動被防止。較佳地，扭轉工具18在方法的開始時為靜止狀態，然而，也可在模製體端部23撞擊到扭轉工具18上之前使其旋轉。在模製體端部23已撞擊到扭轉工具18上之後，扭轉工具18的旋轉速度將被增加，直到達到預定的最終速度為止。例如，這可以根據預先定義的加速度曲線逐步或連續地完成。扭轉工具18的旋轉使得紡絲簾2繞著扭轉軸20被扭轉，扭轉軸20較佳地被定位為平行於模製體3的擠製方向32並通過紡絲簾2的中心。由於紡絲簾2的扭轉，較佳地在接合區域29中建立模製體束4，模製體3的強度在接合區域29中被增加。
在圖3中的第二實施例變型中，模製體端部23被移動通過環繞裝置35之被打開的吊環36。接著，吊環36被拉緊，且模製體3被接合為模製體束4。在此情況下，在接合區域29中再次建立模製體束4，其中，已事先增加模製體3的強度。
圖2及3分別顯示在捆包裝置5已藉由第二操縱器臂13從其靜止位置21被位移到其使用位置22且被定位在紡嘴7及紡絲浴容器8之間以後的紡絲裝置1及101。接著，已如同上面所說明地在第二方法步驟中藉由捆包裝置5製造出紡絲簾2，且因此建立模製體束4。在這之後，模製體束4可接著被提供到紡絲裝置1、101的拉取構件10。
在此情況下，圖4顯示最後的方法步驟，其中，由夾片16可靠地保持的模製體束4首先藉由第一操縱器臂12繞著紡絲浴容器8中的偏轉構件26被輸送通過紡絲浴9。由於模製體在模製體束4上的接合區域29中之被增加的強度，可執行模製體束4之可靠操縱，且可避免獨立的模製體3在操縱的過程中斷裂。接著，模製體束4被再次移出紡絲浴容器8，且被插入到拉取構件10中，拉取構件10更具體地包含一行被並列放置的拉取導輥(godet)27。在模製體束4插入到拉取構件10之後，能夠從紡嘴7連續地擠製模製體3，且因此已成功地完成紡束製程。
1、101‧‧‧紡絲裝置 2‧‧‧紡絲簾 3‧‧‧模製體 4‧‧‧模製體束 5‧‧‧捆包裝置 6‧‧‧紡絲溶液 7‧‧‧紡嘴 8‧‧‧紡絲浴容器 9‧‧‧紡絲浴 10‧‧‧拉取構件 11、51‧‧‧紡束裝置 12‧‧‧第一操縱器臂 13‧‧‧第二操縱器臂 14‧‧‧第一端接器 15‧‧‧端接器 16‧‧‧夾片 17‧‧‧旋轉裝置 18‧‧‧扭轉工具 19‧‧‧旋轉軸 20‧‧‧扭轉軸 21‧‧‧靜止位置 22‧‧‧使用位置 23‧‧‧(模製體)端部 24‧‧‧保持元件 25‧‧‧鈎體 26‧‧‧偏轉構件 27‧‧‧拉取導輥 28‧‧‧(最小)直徑 29‧‧‧接合區域 30‧‧‧頂點 31‧‧‧轉臺 32‧‧‧擠製方向 35‧‧‧環繞裝置 36‧‧‧吊環 40‧‧‧強化裝置 41、42‧‧‧冷卻裝置 43‧‧‧冷卻液體 44‧‧‧冷卻氣流
在下文中，參照圖式說明本發明的實施例，其中： 圖1顯示在執行根據本發明之根據第一實施例的紡絲裝置的紡束方法之前，根據本發明的紡絲裝置的局部剖面側視圖； 圖2顯示根據本發明之根據第一實施例的紡絲裝置的紡束方法在第一方法步驟期間的示意圖； 圖3顯示根據本發明之根據第二實施例的紡絲裝置的紡束方法在第一方法步驟期間的示意圖；以及 圖4顯示在完成紡束方法之後，根據本發明的紡絲裝置的局部剖面側視圖。
1‧‧‧紡絲裝置
2‧‧‧紡絲簾
3‧‧‧模製體
5‧‧‧捆包裝置
6‧‧‧紡絲溶液
7‧‧‧紡嘴
8‧‧‧紡絲浴容器
9‧‧‧紡絲浴
10‧‧‧拉取構件
11‧‧‧紡束裝置
12‧‧‧第一操縱器臂
13‧‧‧第二操縱器臂
14‧‧‧第一端接器
15‧‧‧端接器
16‧‧‧夾片
17‧‧‧旋轉裝置
18‧‧‧扭轉工具
21‧‧‧靜止位置
23‧‧‧(模製體)端部
26‧‧‧偏轉構件
29‧‧‧接合區域
31‧‧‧轉臺
32‧‧‧擠製方向
40‧‧‧強化裝置
41‧‧‧冷卻裝置
43‧‧‧冷卻液體

Claims (16)

  1. 一種用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，用於從紡絲溶液(6)連續擠製出模製體(3)，該紡絲溶液(6)包含溶劑及溶解在該溶劑中的纖維素，其中，經由該紡絲裝置(1、101)的紡嘴(7)以鬆散的紡絲簾(2)的形式從該紡絲溶液(6)擠製出該等模製體(3)，該鬆散的紡絲簾(2)的該等模製體(3)在擠製之後被結合為模製體束(4)，並且該模製體束(4)在進一步的步驟中被供給到該紡絲裝置(1、101)的拉取構件(10)，以開始該等模製體(3)的連續擠製，其特徵在於，該鬆散的紡絲簾(2)的該等模製體(3)在其擠製之後且在其被結合為該模製體束(4)之前在至少部分區域中增加抗拉強度，且在該等模製體(3)上建立接合區域(29)，在此處，在將該等模製體(3)組合為該模製體束(4)之後，可藉由夾片(16)可靠地抓住及操縱該模製體束。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，在至少部分區域中增加該等模製體(3)的該抗拉強度，使得該等模製體(3)基本上不會因為其自身的重量斷裂。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，藉由在至少部分區域中的抗拉強度的增加，在該模製體束(4)上建立該接合區域(29)，相較於該紡絲溶液(6)，該等模製體(3)在該接合區域(29)具有被增加的黏性，更具體地為至少1.5倍。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，藉由機械完成將該等模製體(3)結合為該模製體束(4)及/或將該模製體束(4)供給到該拉取構件(10)。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，自動抓取裝置(16)藉由機械抓住該模製體束(4)並將其供給到該紡絲裝置(1、101)的該拉取構件(10)，該自動抓取裝置更具體地為在操縱器臂(12)上的該夾片(16)。
  6. 如申請專利範圍第5項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，該自動抓取裝置(16)在該接合區域中(29)抓住該模製體束(4)。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，該等模製體(3)在其擠製之後被冷卻，以增加其抗拉強度。
  8. 如申請專利範圍第7項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，在冷卻至少10℃之後，更具體地為冷卻至少20℃之後，該等模製體(3)的溫度低於該紡絲溶液(6)的溫度。
  9. 如申請專利範圍第7項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，該等模製體(3)的冷卻藉由在其至少部分區域吹送冷卻氣流(44)來執行。
  10. 如申請專利範圍第7項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，該等模製體(3)的冷卻藉由以冷卻液體(43)噴灑至少部分區域來執行，或藉由將至少部分區域浸入到冷卻液體(43)中來執行，且更具體地，其中，該冷卻液體(43)為水溶液。
  11. 如申請專利範圍第10項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，該冷卻液體(43)包含用於被溶解的該纖維素之凝結劑。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之用於紡絲裝置(1、101)的紡束方法，其中，藉由以下步驟中的一者或數者的結合以機械將該等模製體(3)結合為該模製體束(4)：繞著扭轉軸(20)扭轉該紡絲簾(2)， 以吊環(36)圍繞該紡絲簾(2)並將該吊環(36)拉緊，或使該紡絲簾(2)通過截面縮小的漏斗。
  13. 一種紡束裝置，用於使紡絲裝置(1、101)紡束，其包括捆包裝置(5)，用於將從該紡絲裝置(1、101)的紡嘴(7)被擠製的模製體(3)捆包為模製體束(4)，其特徵在於，該紡束裝置(11、51)包括具有第一端接器(14)的第一操縱器臂(12)，該第一端接器(14)包括用於抓住模製體束(4)的夾片(16)，且該紡束裝置(11、51)包括具有第二端接器(15)的第二操縱器臂(13)，該第二端接器(15)包括該捆包裝置(5)。
  14. 如申請專利範圍第13項之紡束裝置，其中，該捆包裝置(5)包括可旋轉的工具(18)，更具體為轉臺(18)，其被形成為扭轉工具(17)，用於繞著扭轉軸(20)扭轉該等模製體(3)，藉此將該等模製體(3)結合為該模製體束(4)。
  15. 一種紡絲裝置，用於模製體(3)的連續擠製，更具體地用於從包含水、纖維素及三級胺氧化物的紡絲溶液(6)之纖維素模製體(3)的擠製，該紡絲裝置包括至少一紡絲浴容器(8)，其包含紡絲浴(9)；紡嘴(7)，其關聯於該紡絲浴容器(8)，用於將該等模製體(3)從該等紡嘴(6)擠製到該紡絲浴(9)中；以及用於使該紡絲裝置(1、101)紡束的紡束裝置(11、51)，該紡束裝置包括捆包裝置(5)，用於將從該 紡絲裝置(1、101)的該紡嘴(7)被擠製的該等模製體(3)捆包為模製體束(4)，其中，該紡束裝置(11、51)包括具有第一端接器(14)的第一操縱器臂(12)，該第一端接器(14)包括用於抓住該模製體束(4)的夾片(16)。
  16. 如申請專利範圍第15項之紡絲裝置，其中，該紡絲裝置(1、101)包括強化裝置(40)，更具體地為冷卻裝置(41、42)，用於增加被擠製的該等模製體(3)在至少部分區域中的強度。
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