用于制造卷曲變形長絲的熔融紡絲方法和熔融紡絲設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的用于制造卷曲變形的長絲的熔融紡絲方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求5前序部分所述的用于制造卷曲變形的長絲的熔融紡絲設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]DE 103 26 850 Al已經(jīng)公開了用于制造卷曲變形的長絲的該類型的方法以及該類型的設(shè)備。
[0003]在以熔融紡絲工藝制造優(yōu)選用于制造地毯的卷曲變形長絲時，用于形成所期望的紗線物理特性的處理步驟通常通過單獨的相繼布置的處理裝置來進(jìn)行。首先利用紡絲裝置從聚合物熔體擠壓出大量單絲，這些單絲在冷卻后被聚集成單絲束并被上油。之后利用拉伸裝置將單絲束完全拉伸。在拉伸單絲束后進(jìn)行變形，其中利用輸送噴嘴將單絲束輸送至填塞箱中，在該填塞箱中利用優(yōu)選被加熱的氣流將單絲束以弧線和圈結(jié)沉積成填塞絲。該填塞絲在冷卻后被開松為長絲并作為卷曲變形的長絲在卷繞裝置中被卷繞成絲卷。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)所公開的該方法和所公開的該設(shè)備中，所述處理裝置都盡可能在沒有額外的長絲導(dǎo)引的情況下相繼布置以形成長絲路徑。因此常見的是，變形噴嘴直接布置在拉伸裝置的拉伸導(dǎo)絲輥下游，以便將被拉伸的單絲束從拉伸裝置牽引出并輸送至后續(xù)的填塞箱中。為此，在輸送噴嘴內(nèi)部產(chǎn)生優(yōu)選由熱空氣構(gòu)成的氣動的輸送氣流，該輸送氣流在單絲束上產(chǎn)生所需的用于牽引和輸送的拉力。為此需要相應(yīng)強(qiáng)烈的熱空氣體積流量，這需要對壓縮空氣進(jìn)行相應(yīng)的過壓設(shè)定。取決于單絲束的總纖度和拉伸工藝，只留有一部分的輸送介質(zhì)來將單絲壓縮成填塞絲。由于所需的用于建立拉力來拉入單絲束的該部分輸送空氣的量基本是未知的，因此通常在變形噴嘴內(nèi)部選擇比例過大的設(shè)定來確保填塞絲的壓縮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是，這樣進(jìn)一步改進(jìn)本類型的熔融紡絲方法和本類型的熔融紡絲設(shè)備，使得尤其能夠在卷曲變形方面?zhèn)€性化地設(shè)定長絲的物理特性。
[0006]本發(fā)明的另一目的在于，提供一種本類型的熔融紡絲方法和一種本類型的熔融紡絲設(shè)備，其中能夠盡可能節(jié)省能量地使變形裝置運行。
[0007]對于熔融紡絲方法，該目的根據(jù)本發(fā)明由下述方式實現(xiàn):通過被驅(qū)動的輔助導(dǎo)絲輥將拉伸的單絲束輸送至輸送噴嘴，其中該單絲束局部纏繞地接觸輔助導(dǎo)絲輥的輥套。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的熔融紡絲設(shè)備提供如下方式的解決方案，S卩:在拉伸裝置和變形裝置之間設(shè)置被驅(qū)動的輔助導(dǎo)絲輥，該輔助導(dǎo)絲輥以短的距離布置在輸送噴嘴上游，并且具有輥套用來以單次局部纏繞的方式引導(dǎo)長絲。
[0009]本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案通過相應(yīng)權(quán)利要求的特征和特征組合來限定。
[0010]本發(fā)明的突出之處在于，變形裝置的輸送噴嘴只需產(chǎn)生較小的用于拉入單絲束的長絲拉力。輸送噴嘴內(nèi)部的氣流可以被主要用于輸送單絲和將單絲壓縮成填塞絲。單絲束從拉伸裝置的拉出以及單絲束向輸送噴嘴的輸入可以有利地通過被驅(qū)動的輔助導(dǎo)絲輥實現(xiàn)。本發(fā)明的另一特別優(yōu)勢在于，變形裝置的輸送噴嘴能夠以較小的空氣壓力來工作，以產(chǎn)生單絲的鋪放和壓縮。
[0011]為確保對輸送噴嘴的足夠減負(fù)，提出如下方法變型方案:利用由輔助導(dǎo)絲輥所產(chǎn)生的大于150cN的最小拉力引導(dǎo)所述被拉伸的單絲束。由此不僅可以確保單絲束從拉伸裝置的拉出，還可以確保向輸送噴嘴的輸入。
[0012]為支持單絲束向變形裝置的輸入，優(yōu)選使用如下方法變型方案:在輔助導(dǎo)絲輥和輸送噴嘴之間以在50mm至200mm范圍內(nèi)的自由長絲長度引導(dǎo)單絲束。由此可以減小在拉伸過程中被加熱了的長絲在過渡時的額外的熱損失。
[0013]該效果仍可以通過以下方式進(jìn)一步改進(jìn):在輔助導(dǎo)絲輥的被加熱了的輥套的周部上引導(dǎo)單絲束。單絲束的加熱同樣帶來了能量優(yōu)勢，因為能夠減小通過加熱空氣帶入到單絲束中的熱量。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的熔融紡絲設(shè)備原則上使得能夠通過相應(yīng)設(shè)計輔助導(dǎo)絲輥將單絲束在盡可能無張力的情況下轉(zhuǎn)移到變形裝置中。
[0015]為了在局部纏繞和傳統(tǒng)導(dǎo)絲輥表面的情況下產(chǎn)生150cN的最小拉力，根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的一種有利的改進(jìn)方案，$昆套具有60mm至10mm范圍內(nèi)的外直徑。視輔助導(dǎo)絲棍在長絲路徑內(nèi)的布置而定，在此可以實現(xiàn)單絲束的在60°至180°范圍內(nèi)的局部纏繞。為了產(chǎn)生還更高的拉力，也可以實現(xiàn)大于180°的局部纏繞。
[0016]為了獲得環(huán)境和長絲輸送之間的盡可能小的交互影響，還提出，這樣選擇在輔助導(dǎo)絲棍與輸送噴嘴的入口之間的間距，使得單絲束能夠以在50mm至200mm范圍內(nèi)的自由長絲長度被引導(dǎo)。
[0017]單絲束的調(diào)溫可以有利地在變形噴嘴上游由下述方式實現(xiàn):配設(shè)有用于無接觸地加熱輔助導(dǎo)絲輥的輥套的加熱結(jié)構(gòu)。這類加熱結(jié)構(gòu)可以由熱輻射器或感應(yīng)線圈構(gòu)成。
[0018]輥套的圓周速度的設(shè)定可以優(yōu)選地通過本發(fā)明的如下改進(jìn)方案進(jìn)行調(diào)整:所述輔助導(dǎo)絲輥具有無刷直流電機(jī)(例如BLDC電機(jī))以驅(qū)動輥套。由此可以根據(jù)工藝和長絲拉力直接在輔助導(dǎo)絲輥上進(jìn)行個性化的設(shè)定。但原則上，能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)速匹配的類似的電機(jī)、例如PMSM電機(jī)也是適用的。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的熔融紡絲方法和根據(jù)本發(fā)明的熔融紡絲設(shè)備原則上適用于所有的被用于制造纖維的熱塑性聚合物。因此可以由聚烯羥、聚酰胺、聚酯或其他聚合物例如PTT、PLA被用于制造卷曲變形長絲。
【附圖說明】
[0020]下面借助幾個實施例參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的熔融紡絲方法以及根據(jù)本發(fā)明的熔融紡絲設(shè)備詳細(xì)加以說明。
[0021]附圖示出:
[0022]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的熔融紡絲設(shè)備的第一實施例的示意圖，
[0023]圖2示出圖1實施例的輔助導(dǎo)絲輥的一個實施例的示意圖，
[0024]圖3使出根據(jù)本發(fā)明的熔融紡絲設(shè)備的另一實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0025]圖1中示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的用于由熱塑性聚合物生產(chǎn)卷曲變形長絲的熔融紡絲設(shè)備的第一實施例。根據(jù)本發(fā)明的熔融紡絲設(shè)備的該實施例以長絲路徑為例示出，其中這類熔融紡絲設(shè)備也為生產(chǎn)多條長絲而被并排平行使用。
[0026]圖1中所示的根據(jù)本發(fā)明的熔融紡絲設(shè)備的實施例具有紡絲裝置1、冷卻裝置5、拉伸裝置11、變形裝置15、后處理裝置20以及卷繞裝置24，它們前后相繼布置以形成長絲路徑。紡絲裝置I在該實施例中通過紡絲頭2示出。該紡絲頭2被實施為被加熱的，以便對用于引導(dǎo)和分配聚合物熔體的組件和管路進(jìn)行調(diào)溫。因此該紡絲頭2在其底側(cè)上具有紡絲噴嘴3，該紡絲噴嘴與在此未示出的紡絲栗耦合。紡絲噴嘴3在其底側(cè)上載有噴嘴板，其具有大量噴嘴孔，大量單絲通過所述噴嘴孔被擠出。這類紡絲噴嘴早已公開，因而不再贅言。由在此未示出的擠出機(jī)輸入的聚合物熔體經(jīng)由熔體入口4輸入到紡絲頭2中。
[0027]在生產(chǎn)多條并排平行的長絲時，在本領(lǐng)域中還被稱為紡絲箱體的紡絲頭2載有多個并排的紡絲噴嘴。
[0028]在紡絲裝置I下方設(shè)有冷卻裝置5，該冷卻裝置構(gòu)成了用于容納新擠出的單絲的冷卻甬道6，其中該冷卻甬道6配設(shè)有用于產(chǎn)生冷卻氣流的吹風(fēng)機(jī)構(gòu)7 ο該冷卻空氣在此可以從外向內(nèi)地通過橫流吹風(fēng)或徑流吹風(fēng)來實現(xiàn)。但原則上也可以沿徑向從內(nèi)向外地將冷卻氣流引導(dǎo)通過單絲束。
[0029]通過紡絲噴嘴3產(chǎn)生的單絲8在冷卻后被聚集以形成單絲束10。為此，在冷卻裝置5下方設(shè)有上油裝置9。該上油裝置9通常具有長絲收集引導(dǎo)器以及潤濕機(jī)構(gòu)。作為潤濕機(jī)構(gòu)，可以使用上油銷或上油輥。
[0030]在長絲路徑中跟在上油裝置9之后的是拉伸裝置11，該拉伸裝置在該實施例中由具有兩個被加熱的導(dǎo)絲輥12.1和12.2的牽引導(dǎo)絲輥對12以及具有兩個被加熱的導(dǎo)絲輥14.1和14.2的拉伸導(dǎo)絲輥對14構(gòu)成。所述被加熱的導(dǎo)絲輥12.1和12.2以及14.1和14.2分別布置在導(dǎo)絲輥箱13中。原則上在此可以將導(dǎo)絲輥對12和14布置在單獨的導(dǎo)絲輥箱中或布置在共同的導(dǎo)絲輥箱中。
[0031]在接下來的長絲路徑中，在拉伸裝置11和變形裝置15之間布置有輔助導(dǎo)絲輥26。該輔助導(dǎo)絲輥26具有以可轉(zhuǎn)動的方式被支承的輥套27，該輥套被電機(jī)31驅(qū)動。該電機(jī)31被實施為無刷直流電機(jī)(BLDC電機(jī)或PMSM電機(jī))，從而能夠直接通過BLDC電機(jī)31的電子部件來控制或調(diào)節(jié)輔助導(dǎo)絲輥26的輥套27的圓周速度。該輔助導(dǎo)絲輥26在長絲路徑中這樣布置在拉伸導(dǎo)絲輥14.1和變形裝置15之間，使得從拉伸導(dǎo)絲輥14.1出來的單絲束能夠以單次局部纏繞的方式在輔助導(dǎo)絲輥26的輥套27的周部上被引導(dǎo)。該輔助導(dǎo)絲輥26以短的距離布置在變形裝置15上方。
[0032]變形裝置15在該實施例中由輸送噴嘴16和在該輸送噴嘴16的出口側(cè)上布置的填塞箱17構(gòu)成，該填塞箱與下游的冷卻轉(zhuǎn)筒19共同作用。輸送噴嘴16與壓縮空氣源親合，以便利用氣流向填塞箱17中輸送單絲束10并將其壓縮成填塞絲。用于輸送單絲束的氣流優(yōu)選是被加熱的。填塞絲18在冷卻轉(zhuǎn)筒19的周部上被冷卻空氣冷卻。
[0033]變形裝置15下游布置有后處理裝置20，該后處理裝置一方面通過在冷卻轉(zhuǎn)筒19周部上牽引出卷曲變形的長絲而開松填塞絲18，另一方面對長絲實施渦流變形來增加長絲抱合性。為此一個渦流變形噴嘴22布置在兩個引導(dǎo)導(dǎo)絲輥單元23.1和23.2之間。每個引導(dǎo)導(dǎo)絲輥單元23.1和23.2都具有一個導(dǎo)絲輥和一個空轉(zhuǎn)輥/無載托輥。
[0034]最后，卷曲變形的長絲21利用卷繞裝置24被卷繞成絲卷25。為此，該卷繞裝置24具有帶有兩個懸伸的筒管錠子29.1和29.2的筒管轉(zhuǎn)塔28。這些筒管錠子相繼地被引導(dǎo)到卷繞區(qū)域和更換區(qū)域中，以便連續(xù)地將卷曲變形的長絲卷繞成絲卷。這類卷繞裝置通常是已知的，因而在此無需再對此加以說明。
[0035]在熔融紡絲設(shè)備的在圖1中所示的實施例中，例如通過擠出機(jī)使熱塑性聚合物材料例如聚酯的顆粒熔融，并通過熔體入口 4輸送至紡絲頭2 ο在紡絲頭2的內(nèi)部，熔體在壓力下被紡絲栗輸送至紡絲噴嘴3，從而在紡絲噴嘴3的底側(cè)有大量單絲8從噴嘴板的噴嘴孔中出來。新擠出的單絲8在冷卻裝置5的內(nèi)部被冷卻氣流冷卻并最終被匯集成單絲束10。為此利用上油液、優(yōu)選油水乳液將單絲8潤濕。通過牽引導(dǎo)絲輥對12從紡絲裝置I牽引出單絲束
10。被加熱的導(dǎo)絲輥12.1和12.2在其輥套上具有在90°C至100°C范圍內(nèi)的表面溫度。在此，將單絲束10在牽引導(dǎo)絲輥對12上優(yōu)選纏繞10-15圈地進(jìn)行引導(dǎo)。由此將單絲的長絲材料升溫至一個適于拉伸的溫度。
[0036]為拉伸單絲10，相對于牽引導(dǎo)絲輥對12以更高的速度驅(qū)動拉伸導(dǎo)絲輥對14，從而使單絲束10在牽引導(dǎo)絲輥對12與拉伸導(dǎo)絲輥對13之間的長絲路程中被拉伸。根據(jù)聚合物類型而定，導(dǎo)絲輥14.1和14.2的輥套具有在120°C至210°C范圍內(nèi)的表面溫度。導(dǎo)絲輥14.1和
14.的輥套的該表面溫度同時也是用于使單絲束10內(nèi)部的單絲的單絲材料升溫和松弛的松弛溫度。單絲束10為此也優(yōu)選在導(dǎo)絲輥對14上總共纏繞8至12圈地被引導(dǎo)。