给纺织经纱上浆的设备的制作方法

专利名称：给纺织经纱上浆的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照垂直经纱路径施用浆液原则，采用易生物降解的上浆剂对纺织经纱上浆的设备。
采用这种新的上浆方法，浆液优选的是在不高于40℃的低温下应用，基本上是在室温，即，浆液一般不必象传统的上浆那样加热。
现有技术包括如DE OS 41/8076中记载的类似装置。如果与这种新的经纱导布立式技术相比较，该记载的装置有几个不利于上浆的缺陷。根据DE OS 41/8076记载，经纱片与每个上浆辊筒形成≥30℃的包角。这会产生一些问题。在上浆过程中，需停机将经纱片从上浆辊筒上卸下，30℃的包角需较大的气动提升力，且这样可能导致经纱断头。另外，施浆辊筒的包角越大，使得由于经纱片与施浆辊筒之间的速度差所致的的摩擦力越大，这样会引起经纱张力提高，这是公知的缺陷。
在另一份涉及现有技术的文献DE OS 33 13991中记载了给合成纤维缆线上润温剂的装置。然而，对平滑合成纤维缆线的表面处理是无法与复杂的上浆过程相比较的，后者必须处理各种纤维、纱线起毛程度和纱线质量的差异，以及不同经纱类型的吸温率不同的情况。
因此，这两种技术都不能适应高性能织机，比如在高速空气喷射织布机的连续发展中，一直需要提高经纱上浆液质量。随着发展过程，上浆设施也相应改进。然而，在过去这些年中并未取得突破性进展。根据水平经纱导布和浸渍、压浆施用方法对经纱在高温下上浆的技术仍延用着。该体系的令人不满意的现有状态为人们所知。
传统的上浆方法除了大的设备占地面积外，还由于高能耗和高劳动强度会产生负效应。在传统上浆方法中甚至仅使用了水平经纱导布方法。在现有技术上浆过程中，通过浸渍和挤压辊筒，渗透和完全浸泡经纱来施涂热的低浓度浆液。因此，老方法浪费水和浆液，因为并不需要完全渗透到纤维内部。由本发明所解决的另一个重要目的是尤其应注意到即研究出并使用了一种可生物降解产品，它不会对环境产生破坏。
这种具有良好附着力、膜弹性和高稳定性的高浓度、可泵送和涂覆的浆液在本发明中体现，并且它是本发明内容的一个主要部分。
本发明人已经研究出一种上浆方法和一种适用的上浆液或浆液，以及一种整体能耗、设备占地面积和浆液消耗都减少的设备，这一研究成果减轻了环境负担。
本发明的方法包括一种按垂直经纱路径施用浆液原则给纺织经纱线上浆的设备，它由下面的基本元件组成整经轴1；上浆设备2，干燥工段、干燥器3和织机轴4，其中所述的上浆设备2由下述构成(a)至少一个低位经纱片导布辊5，用于将经纱向上切向导向低位上浆辊筒8。
(b)两组涂浆单元k，设置在经纱片12的两侧，每组k分别由辊筒7、8和辊筒9、10构成，将均匀且限定的浆液涂覆到经纱片12上，在整个经纱宽度上的膜厚度是由两辊筒间隙S之间的压力控制的，朝经纱片上加入恒定的浆液是通过辊筒8、9和经纱片12之间的速度差来达到的，而辊筒组7、8和辊筒组9、10通过所有机构被恒定量地供应浆液14，这些机构包括所述的涂浆设备2，如浆液贮槽、滤浆器、泵、浆液进料管27、返接到浆液贮槽中的剩余浆液排出管17。
(c)至少一个高位经纱片导辊19，或相应的第一干燥筒用来将经纱朝上切线方向地导向高位上浆滚筒9，和(d)干燥工段，干燥机T，其中所述设备的各个部件是立式排布的，使得经纱片12切向地经过低位经纱片导辊5和高位经纱片导辊19，或相对应的一个第一干燥筒20，和切向经过其间的施浆单元k中的施浆辊筒8和9之间，使一层确定且均匀膜厚的浆料被输送到经纱片12的两面上。
所述新发明的上浆设备2，其中经纱片切向经过施浆单元k到上浆辊筒8和9上，包角β1为10-50℃，所述角度是等于直线轴线15与水平轴线之间夹角的两倍；而所述辊筒组7、8和9、10与辊轴40、41之间以直线联结形成了直线15，该直线与垂直轴线形成了60-90°的β2角度。
角度β1的优选范围在10°-30℃之间。
下面的本发明的具体实施例揭示了作为浆纱机的新设备，以及详细地说明了上浆设备2。对各个


如下。
图1示出了上浆装置2它设有经纱片12的垂直路径，两组施浆液单元k设置有上浆辊筒组7、8和9、10，还设有经纱提升装置21和22，上浆辊筒组7、8和9、10彼此之间与垂直和水平线之间的倾斜角度是设定的。
图2分条整经机顶部安有筒式干燥器T的浆纱机，此干燥器T安装有第一干燥筒20，它还用作上切导辊；还有第二干燥筒16和立式、在下游安置的干分绞区域18，该区域用来分裂经过上浆和干燥后的发粘纱。
图3如图2，在干燥工段T处设有红外干燥器30。
图4完整的浆纱机，包括退绕设备1，立式上浆设备2、筒式干燥器3、水平干分绞区域32和车头4。
图5用于紧密经纱的双箱上浆系统，设有上干燥器T。
图6如图3，在分条整经机顶部装有红外干燥器。
图7在整经轴架处工作的浆纱机，它用于对较高密度的经纱上浆，并配置一个比较大干燥能力的干燥器。
图8上浆设备2的简单示意图，说明确定的浆膜是如何产生并输送到经纱片上的。
图1具体地表示出在按照经纱片12的箭头所指垂直经纱运行路径的上游方向设置两组上浆单元k，它在经纱片的两面分别设置两个上浆辊筒8和9以及两个浆液输送辊筒7和10，低位和高位提升装置由带有提升杆24的两个提升辊23组成，用来在蠕变速度和停机时将经纱片从施浆辊筒上移走。扭转轴25用来移动浆液输送辊，通过控制对浆液输送辊筒7和10的压力来调整通过间隙S的浆液，而扭转轴上端26同时又起到浆液进料管27的支承作用，浆液14供入辊间隙S中。12是未上浆经纱片，11是一面上浆后经纱片，而13是两面上浆后经纱片。剩余浆液经过排液管34排出。
29表示经纱片处于停机时，如修补断头等情况下的紧急停机。在停机时，由于经纱片离开上浆辊筒，并干燥器的温度降低，在使用红外干燥器30的情况下，该单元操作断开，处于打开位置31。
图1表示出对经纱片具体应用设计，示出了其向上运行方向与水平轴的角度，以及对上浆辊筒组7、8和9、10之间的位置关系及与水平轴和垂直轴之间的关系。另外图1中还表示出在实际应用给浆到经纱片情况下，以及在准备运行、蠕变速度和停机情况下的经纱控制状况。
图2表示一浆纱机，在分条整经机顶部处，设置有第一干燥筒20，此干燥器还与高位上浆辊筒9一起同时到切向导辊作用，是最优化的节省空间机械设计。
对于作为本发明权利要求1的整体上浆设备2而言，此方案是满足特定要求的优选设备方案之一。
图3表示一个类似于图2的整体立式设备，然而，此设备安装红外干燥机30来代替筒式干燥机T。30表示在机器运行过程中红外干燥机处于关闭位置，而31表示在停机时处于敞开位置。图3为满足特定需要情况下的优选设计方案之一。
图2和图3的两个方案哪一个在能耗方面更经济，这取决于各自的成本、地方能源和蒸汽来源。
图4说明将本发明与现有的传统机器结合，形成新设计的浆纱机的各种可能性。如图所示，包括干燥在内的上浆工艺是按照立式经纱路径上浆原则设计的。而干分绞和绕纱是按水平经纱路径设计的。
图5是另一种方案，设计有经纱分开性能的两组平行上浆设备。由于是高架干燥器，所以节省空间就更显著。
图6给出在分条整经机顶部设有上浆设备的另一方案。
图7示出在经轴架处工作的浆纱机。根据要处理的经纱类型，较大干燥筒的干燥器T可以采用。这种设计并不需要高的天花板，因为干燥器安装在地面上，正对着经纱辊19的后面。
图8是以一种具体方式表示经纱片两面是如何上浆的，还示出经纱在两上浆单元k之间的运动方向。浆液供应以及过剩浆液的排放也以简单的方式表示出。
结合在整机中的附件，如浆液槽、滤浆器、浆液循环系统、浆液供料系统和自动计算机控制系统是最新设计和发展的标准。因此，关于此的更详细描述是不必要的。
浆液也是本发明内容的一个基本组成部分，在本发明中按照立式经纱片导向原则通过辊筒给浆。在低温，最好是在室温下给经纱片上浆。
这些要求对于浆液的配方，尤其是浆液的物理特性都提出特定的技术条件。对新种类浆料的进一步要求是采用易于分解和在实现立式上浆辊输送系统浆料时可以减少浆液消耗量的组份。
天然或人造纤维单纱在用于织造时需要给浆。经纱线必需加固和表面平滑，使得纬纱方便地通过梭口，而不会损伤经纱或纬纱表面。经纱和纬纱间的机械摩擦产生起球，它会大大地影响织物质量。织造方法和机械的进一步发展已大幅度地提高了目前织机的速度。
因此对浆液配方要求已大大地提高，浆过的经纱线应当具有覆盖、封闭的表面结构，呈平整光滑状态。在整经期间经纱不能彼此相互粘合。浆液应当对经纱有相对长的适用期，不会剥离。浆液在最后的工序中应当易于洗脱并易生物降解。为了满足所有这些要求，要使用的浆液必须具有其特定的组成。对应用新的经济和生态学的要求提出要达到目标，需要具有高质量参数的浆液产品。
正如本领域技术人员所知那样，许多给纺织经纱上浆系统的确采用不同的浆液。所有这些浆液的共同处是给经纱片上浆的温度大于50℃，在筒式干燥器中干燥。大多数浆液配方含有聚合物或缩聚物，它们是难于分解，或是非生物降解的。
以前称之为“冷的浆液”已在室温下应用于经纱中，无需干燥。
在DOS 41 18076中记载了一种在室温下给经纱上浆的浆液。为了满足浆液上浆的要求，配方中不得不含有超过40％的固体。
用这种高浓度的配方，则使用和控制这些产品的流动性和触变性都变得很复杂，这些都使浸轧浆液不均匀。
另外，对需上浆的纤维进行良好的上浆是困难的。载过量浆液的经纱浪费原料，且经过织物洗涤工艺后增加了废水中的负载。
许多公知方法中对纺织经纱的给浆过程是通过辊筒装置和接着通过刮刀或辊筒输送设备移走剩余浆液，它是传统方法中给浆量控制体系的一部分。在这种机械系统中会产生些问题。问题之一是由于一些纤维如合成纤维的磨损性能所致的刮刀磨耗。此外，浆液杂质滞留在刮刀上。当它们脱落时，这些碎屑会沾污经纱片。
热的给浆系统需要维持约90℃的恒定上浆温度。如果温度下降，如到70℃，则会导致整个过程破坏。此浆液会达到相当高的粘度，以致于不可能涂浆。在后续的干燥筒中会产生严重浆液沉积物，这样会使整个过程中止。因此，为了取缔采用刮刀或辊筒输送技术已经研究出一些新方法来移走剩余浆液。
在浸轧辊筒方法中，采用完全浸渍经纱片的方式，这样也同样存在许多缺点。
随着新发明产生了新构思以一种无拉伸的新方式给经纱上浆以不浸渍经纱片。此给浆方法的操作步骤中需要完整地控制经纱的润湿过程，这是必需的，因为浆液不是低粘度溶液，而是含有相当高固体量活性物质的中等粘度溶液。
因此，本发明内容之一是研制出一种浆液，它适合于低温上浆体系的所有指定参数，且不存在任何问题。
本发明的浆料是采用一种浆液，如水基悬浮液，所述浆液的配方中含有下列物质(a)易生物降解的、成膜的、纺织纤维粘合性的、易水洗的基本组份，如改性蛋白、蛋白质；改性的纤维素醚以及用以覆盖经纱线的作为成膜剂的聚合物，该聚合物为乙烯基衍生物，如聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮。
(b)控制PH的助剂、软化剂、亲水剂、保存剂、消泡剂等。
(c)所述浆液成份(a)和(b)的固体含量占溶液总重量的1030％，以及(d)浆液可在温度为40℃或更低情况下给浆纱层施用。
来自于天然原料来源的物质，首先是酪蛋白，具有成膜性能。来源于合成聚合物，优选的是具有低或中等分子量的聚乙烯基吡咯烷酮、更多是具有更好的性能的聚乙烯醇，重要的是具有较高分子量的聚乙烯醇产品也用来配制成膜浆液以覆盖经纱片的纱线。
控制PH值的助剂也称之为调节剂。当调节剂用作分散剂时，它们为碱性活性产品。
助剂如柔软剂保持粘着的浆膜处于弹性和柔软状态，并抑制膜变脆。于此重要的是介质，如用于成膜基本成分的高分子量聚合物的性质与高化学分子范围是否相关。
助剂，如亲水剂是已制成浆液的粘度和适用期的稳定剂，作为基本原料，使用二元醇、甘油醚、聚乙二醇、羰基水合物，多羰基水合物和类似的、中性、含OH基团的组合物。
助剂，如保存剂是使已制成浆液保持稳定的基本成份。有宽范围覆盖性的具有多官能基团保护的产品，是优选的。这些产品具有用量少和快速降解的优点。如果在适当时期使用的话，进一步保存浆料是不必要的。
如果在浆槽中搅拌和流经速度是相对高的话，助剂，如消泡剂是必需的。优选的消泡剂是基于肪肪胺的那些，它们还同时作为平滑剂。各基本成分的浓度取决于其使用具体条件、产品用途、纤维种类、经纱类型、纱线支数等等。在实际应用中，浆液按纤维类别分类，如合成纤维或天然纤维，或耐碱纤维如棉花，或者耐酸纤维如羊毛。
所述组份(a)和(b)的优选浓度为占总溶液重量的15-25％，如溶液是1.000g的改性纤维素醚，用淀粉衍生物改性。基本配方具有下述浓度范围。
酪蛋白基浆料的产品配方50-85％ 酪蛋白
2-15％碱性基质调节剂2-17％中等分子量的聚乙二醇2-21％脂肪胺基料柔软剂0.1-4％ 消泡剂0.5-7％ 亲水剂0.5-4％ 保存剂将各个组分在水中掺合。最后加入的水应使原料固体的浓度保持在10-35％。
采用这样制得的浆液，对于各种纤维类的特定经纱类型每次都能达到满意的上浆率和纤维吸温率。
特别有意义的是所述的本发明的上浆设备对于要施用的浆液粘度并不太敏感。
因此，要使用的浆液粘度并不固定在某一粘度程度上。粘度水平应调整到适合于经纱类型、上浆机速度以及所需的上浆率。
另一个基于聚乙烯醇的产品配方如下50-65％ 低分子量聚乙烯醇2-15％高分子量聚乙烯醇2-17％中等分子量聚乙二醇1-21％柔软剂0.1-4％ 消泡剂0.5-7％ 柔水剂0.5-4％ 保存剂另外，按照前述的制备方法的同样条件制备此浆液。
由这些基本配方制得的浆液用于冷上浆工艺中。此浆液在给经纱片上浆时并不需要象传统上浆工艺那样在90℃上浆，而是在室温下，最高到40℃，优选是在指定室温下上浆。
浆液从施浆辊筒上按控制速度输送到经纱片上，经纱片以不同速度传送，然后上浆。根据要被上浆材料所决定的速度差决定了上浆率，对于准确指定的加浆量来说，这一过程在任何时候都可以重复。
重要的是所述的上浆辊与经纱片的速度差产生整平效果，因此减少了天然纤维的发毛程度。
此新设备在理论上是较好的，易于采用，并且与现有机器相匹配，例如与分条整经机相匹配，可以使组合机械减少空间。
应当注意的是经纱与上浆辊筒间的较大的包角对于浆液输送来说并不是理想的。作为对上述发现的总结本发明具有许多优点，例如节能、降低经纱断头，工艺兼容的模化设计单元。
本发明是现代和先进的，因为本发明的浆液易于生物降解，因此对环境无害。因为浆液可以冷态施用，因而节能，否则按传统方法对浆液需恒定加热。由于不用蒸汽，工作条件改善使上浆过程中纤维进入和离开的倾角最佳化，上浆率提高。与热给浆过程相比，在洗涤织布过程中，最终使进入洗涤水中的浆液量减少。
由于相容性和模化设计，投资成本减少。十分重要的是含10-30％固体的浆液浓度一直在溶液中良好地保持，并所述浆液很好地施加到经纱片上。热浆液具有大约10％浓度范围，它们仅在高温下适用，并且只有在适宜上浆的粘度下才能实现上浆。
权利要求
1.一种按垂直经纱路径施用浆液原则给纺织经纱线上浆的设备，它由下面的基本元件组成；整经轴(1)；上浆设备(2)；干燥工段、干燥器(3)和织机轴(4)，其中所述的上浆设备(2)由下述构成(a)至少一个低位经纱片导辊(5)用于将经纱向上成切线方向导向低位上浆辊筒(8)。(b)两组涂浆单元(k)设置在经纱片(12)的两侧，每组(k)分别由辊筒(7、8)和辊筒(9、10)构成，将均匀且限定的浆液涂覆到经纱片(12)上，在整个经纱宽度上的膜厚度是由两辊筒间隙(S)之间的压力控制的，朝经纱片上加入恒定的浆液是通过辊筒(8、9)和经纱片(12)之间的速度差来达到的，而辊筒组(7、8)和辊筒组(9、10)通过所有机构被恒定量地供应浆液(14)，这些机构包括所述的涂浆设备(2)，如浆液贮槽、滤浆器、泵、浆液进料管(27)、返接到浆液贮槽中的剩余浆液排出管(17)。(c)至少一个高位经纱片导辊(19)，或相应的第一干燥筒用来将经纱朝上切线方向地导向高位上浆滚筒(9)，和(d)干燥工段，干燥机T，其中所述设备的各个部件是立式排布的，使得经纱片(12)切向经过低位经纱片导辊(5)和高位经纱片导辊(19)，或相对应的一个第一干燥筒(20)，和切向经过其间的施浆单元(k)中的施浆辊筒(8)和(9)，使一层确定且均匀膜厚的浆料被输送到经纱片(12)的两面上。
2.根据权利要求1所述的设备，其中经纱片切向经过施浆单元(k)到上浆辊筒(8)和(9)上，包角(β1)为10-50℃，所述角度是等于直线轴线(15)为水平轴线之间夹角的两倍；而所述带辊轴(40、41)的辊筒组(7、8)和(9、10)以直线连接形成了直线(15)、该直线与垂直轴线形成了60°-90°(β2)的角度。
3.根据权利要求2所述设备，其中角度(β2)是在10°-30°范围。
4.用权利要求1至3的设备给纺织经纱上浆用的浆液，它由水基溶液或悬浮液构成，其中配方有以下特征(a)易于生物降解的、成膜的、纺织纤维粘合的、可水洗的基本组份，如改性的蛋白、蛋白质、改性的纤维素醚，以及乙烯基衍生物的聚合物，如聚乙烯醇和聚乙烯基吡咯烷酮。(b)调节PH的助剂、柔软剂、亲水剂、保存剂、浆液的消泡剂，以及(c)所述浆液成份(a)和(b)的重量浓度范围为固体占部溶液总重量的10-30％，以及(d)浆液在40℃温度或更低温度下给经纱片施浆。
5.一种权利要求4所述的浆液，其中与纺织纤维粘附的和成膜的原料由天然原料构成，如蛋白质、酪蛋白；和可基于乙烯基衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮和聚乙烯醇等聚合物，优选的具有低到中等分子量，和可以纤维素醚，如羧甲基纤维素和其衍生物为基料。
6.权利要求4和5的浆液，其中用于准备制浆的浆液组份(a)和(b)的浓度为含15-25％固体。
全文摘要
本发明涉及一种浆液和一种按垂直经纱路径施浆原则上浆的设备，包括整经轴(1)；上浆设备(2)；干燥工段、干燥器(3)和织机轴(4)，其中上浆设备(2)由下述构成(a)至少一个低位经纱片导布辊(5)；(b)两组涂浆单元(k)设置在经纱片(12)的两侧，且分别由辊筒(7、8)和辊筒(9、10)构成；(c)至少一个高位经纱片导布辊(19)，或相应的第一干燥筒；(d)干燥工段，干燥机T。所述设备的各个部件立式排布。本发明的上浆设备(2)中，经纱片切线地经过施浆单元(k)到上浆辊筒(8)和(9)上。
文档编号D06M15/15GK1166546SQ9612170
公开日1997年12月3日 申请日期1996年10月10日 优先权日1995年10月10日
发明者约阿希姆·布洛赫 申请人:希米特克斯有限公司