用于制造卷曲变形长丝的熔融纺丝方法和熔融纺丝设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的用于制造卷曲变形的长丝的熔融纺丝方法以及一种根据权利要求5前序部分所述的用于制造卷曲变形的长丝的熔融纺丝设备。
【背景技术】
[0002]DE 103 26 850 Al已经公开了用于制造卷曲变形的长丝的该类型的方法以及该类型的设备。
[0003]在以熔融纺丝工艺制造优选用于制造地毯的卷曲变形长丝时，用于形成所期望的纱线物理特性的处理步骤通常通过单独的相继布置的处理装置来进行。首先利用纺丝装置从聚合物熔体挤压出大量单丝，这些单丝在冷却后被聚集成单丝束并被上油。之后利用拉伸装置将单丝束完全拉伸。在拉伸单丝束后进行变形，其中利用输送喷嘴将单丝束输送至填塞箱中，在该填塞箱中利用优选被加热的气流将单丝束以弧线和圈结沉积成填塞丝。该填塞丝在冷却后被开松为长丝并作为卷曲变形的长丝在卷绕装置中被卷绕成丝卷。
[0004]在现有技术所公开的该方法和所公开的该设备中，所述处理装置都尽可能在没有额外的长丝导引的情况下相继布置以形成长丝路径。因此常见的是，变形喷嘴直接布置在拉伸装置的拉伸导丝辊下游，以便将被拉伸的单丝束从拉伸装置牵引出并输送至后续的填塞箱中。为此，在输送喷嘴内部产生优选由热空气构成的气动的输送气流，该输送气流在单丝束上产生所需的用于牵引和输送的拉力。为此需要相应强烈的热空气体积流量，这需要对压缩空气进行相应的过压设定。取决于单丝束的总纤度和拉伸工艺，只留有一部分的输送介质来将单丝压缩成填塞丝。由于所需的用于建立拉力来拉入单丝束的该部分输送空气的量基本是未知的，因此通常在变形喷嘴内部选择比例过大的设定来确保填塞丝的压缩。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是，这样进一步改进本类型的熔融纺丝方法和本类型的熔融纺丝设备，使得尤其能够在卷曲变形方面个性化地设定长丝的物理特性。
[0006]本发明的另一目的在于，提供一种本类型的熔融纺丝方法和一种本类型的熔融纺丝设备，其中能够尽可能节省能量地使变形装置运行。
[0007]对于熔融纺丝方法，该目的根据本发明由下述方式实现:通过被驱动的辅助导丝辊将拉伸的单丝束输送至输送喷嘴，其中该单丝束局部缠绕地接触辅助导丝辊的辊套。
[0008]根据本发明的熔融纺丝设备提供如下方式的解决方案，S卩:在拉伸装置和变形装置之间设置被驱动的辅助导丝辊，该辅助导丝辊以短的距离布置在输送喷嘴上游，并且具有辊套用来以单次局部缠绕的方式引导长丝。
[0009]本发明的有利的改进方案通过相应权利要求的特征和特征组合来限定。
[0010]本发明的突出之处在于，变形装置的输送喷嘴只需产生较小的用于拉入单丝束的长丝拉力。输送喷嘴内部的气流可以被主要用于输送单丝和将单丝压缩成填塞丝。单丝束从拉伸装置的拉出以及单丝束向输送喷嘴的输入可以有利地通过被驱动的辅助导丝辊实现。本发明的另一特别优势在于，变形装置的输送喷嘴能够以较小的空气压力来工作，以产生单丝的铺放和压缩。
[0011]为确保对输送喷嘴的足够减负，提出如下方法变型方案:利用由辅助导丝辊所产生的大于150cN的最小拉力引导所述被拉伸的单丝束。由此不仅可以确保单丝束从拉伸装置的拉出，还可以确保向输送喷嘴的输入。
[0012]为支持单丝束向变形装置的输入，优选使用如下方法变型方案:在辅助导丝辊和输送喷嘴之间以在50mm至200mm范围内的自由长丝长度引导单丝束。由此可以减小在拉伸过程中被加热了的长丝在过渡时的额外的热损失。
[0013]该效果仍可以通过以下方式进一步改进:在辅助导丝辊的被加热了的辊套的周部上引导单丝束。单丝束的加热同样带来了能量优势，因为能够减小通过加热空气带入到单丝束中的热量。
[0014]根据本发明的熔融纺丝设备原则上使得能够通过相应设计辅助导丝辊将单丝束在尽可能无张力的情况下转移到变形装置中。
[0015]为了在局部缠绕和传统导丝辊表面的情况下产生150cN的最小拉力，根据本发明设备的一种有利的改进方案，$昆套具有60mm至10mm范围内的外直径。视辅助导丝棍在长丝路径内的布置而定，在此可以实现单丝束的在60°至180°范围内的局部缠绕。为了产生还更高的拉力，也可以实现大于180°的局部缠绕。
[0016]为了获得环境和长丝输送之间的尽可能小的交互影响，还提出，这样选择在辅助导丝棍与输送喷嘴的入口之间的间距，使得单丝束能够以在50mm至200mm范围内的自由长丝长度被引导。
[0017]单丝束的调温可以有利地在变形喷嘴上游由下述方式实现:配设有用于无接触地加热辅助导丝辊的辊套的加热结构。这类加热结构可以由热辐射器或感应线圈构成。
[0018]辊套的圆周速度的设定可以优选地通过本发明的如下改进方案进行调整:所述辅助导丝辊具有无刷直流电机(例如BLDC电机)以驱动辊套。由此可以根据工艺和长丝拉力直接在辅助导丝辊上进行个性化的设定。但原则上，能够实现转速匹配的类似的电机、例如PMSM电机也是适用的。
[0019]根据本发明的熔融纺丝方法和根据本发明的熔融纺丝设备原则上适用于所有的被用于制造纤维的热塑性聚合物。因此可以由聚烯羟、聚酰胺、聚酯或其他聚合物例如PTT、PLA被用于制造卷曲变形长丝。
【附图说明】
[0020]下面借助几个实施例参照附图对根据本发明的熔融纺丝方法以及根据本发明的熔融纺丝设备详细加以说明。
[0021]附图示出:
[0022]图1示出根据本发明的熔融纺丝设备的第一实施例的示意图，
[0023]图2示出图1实施例的辅助导丝辊的一个实施例的示意图，
[0024]图3使出根据本发明的熔融纺丝设备的另一实施例的示意图。
【具体实施方式】
[0025]图1中示意性示出了根据本发明的用于由热塑性聚合物生产卷曲变形长丝的熔融纺丝设备的第一实施例。根据本发明的熔融纺丝设备的该实施例以长丝路径为例示出，其中这类熔融纺丝设备也为生产多条长丝而被并排平行使用。
[0026]图1中所示的根据本发明的熔融纺丝设备的实施例具有纺丝装置1、冷却装置5、拉伸装置11、变形装置15、后处理装置20以及卷绕装置24，它们前后相继布置以形成长丝路径。纺丝装置I在该实施例中通过纺丝头2示出。该纺丝头2被实施为被加热的，以便对用于引导和分配聚合物熔体的组件和管路进行调温。因此该纺丝头2在其底侧上具有纺丝喷嘴3，该纺丝喷嘴与在此未示出的纺丝栗耦合。纺丝喷嘴3在其底侧上载有喷嘴板，其具有大量喷嘴孔，大量单丝通过所述喷嘴孔被挤出。这类纺丝喷嘴早已公开，因而不再赘言。由在此未示出的挤出机输入的聚合物熔体经由熔体入口4输入到纺丝头2中。
[0027]在生产多条并排平行的长丝时，在本领域中还被称为纺丝箱体的纺丝头2载有多个并排的纺丝喷嘴。
[0028]在纺丝装置I下方设有冷却装置5，该冷却装置构成了用于容纳新挤出的单丝的冷却甬道6，其中该冷却甬道6配设有用于产生冷却气流的吹风机构7 ο该冷却空气在此可以从外向内地通过横流吹风或径流吹风来实现。但原则上也可以沿径向从内向外地将冷却气流引导通过单丝束。
[0029]通过纺丝喷嘴3产生的单丝8在冷却后被聚集以形成单丝束10。为此，在冷却装置5下方设有上油装置9。该上油装置9通常具有长丝收集引导器以及润湿机构。作为润湿机构，可以使用上油销或上油辊。
[0030]在长丝路径中跟在上油装置9之后的是拉伸装置11，该拉伸装置在该实施例中由具有两个被加热的导丝辊12.1和12.2的牵引导丝辊对12以及具有两个被加热的导丝辊14.1和14.2的拉伸导丝辊对14构成。所述被加热的导丝辊12.1和12.2以及14.1和14.2分别布置在导丝辊箱13中。原则上在此可以将导丝辊对12和14布置在单独的导丝辊箱中或布置在共同的导丝辊箱中。
[0031]在接下来的长丝路径中，在拉伸装置11和变形装置15之间布置有辅助导丝辊26。该辅助导丝辊26具有以可转动的方式被支承的辊套27，该辊套被电机31驱动。该电机31被实施为无刷直流电机(BLDC电机或PMSM电机)，从而能够直接通过BLDC电机31的电子部件来控制或调节辅助导丝辊26的辊套27的圆周速度。该辅助导丝辊26在长丝路径中这样布置在拉伸导丝辊14.1和变形装置15之间，使得从拉伸导丝辊14.1出来的单丝束能够以单次局部缠绕的方式在辅助导丝辊26的辊套27的周部上被引导。该辅助导丝辊26以短的距离布置在变形装置15上方。
[0032]变形装置15在该实施例中由输送喷嘴16和在该输送喷嘴16的出口侧上布置的填塞箱17构成，该填塞箱与下游的冷却转筒19共同作用。输送喷嘴16与压缩空气源親合，以便利用气流向填塞箱17中输送单丝束10并将其压缩成填塞丝。用于输送单丝束的气流优选是被加热的。填塞丝18在冷却转筒19的周部上被冷却空气冷却。
[0033]变形装置15下游布置有后处理装置20，该后处理装置一方面通过在冷却转筒19周部上牵引出卷曲变形的长丝而开松填塞丝18，另一方面对长丝实施涡流变形来增加长丝抱合性。为此一个涡流变形喷嘴22布置在两个引导导丝辊单元23.1和23.2之间。每个引导导丝辊单元23.1和23.2都具有一个导丝辊和一个空转辊/无载托辊。
[0034]最后，卷曲变形的长丝21利用卷绕装置24被卷绕成丝卷25。为此，该卷绕装置24具有带有两个悬伸的筒管锭子29.1和29.2的筒管转塔28。这些筒管锭子相继地被引导到卷绕区域和更换区域中，以便连续地将卷曲变形的长丝卷绕成丝卷。这类卷绕装置通常是已知的，因而在此无需再对此加以说明。
[0035]在熔融纺丝设备的在图1中所示的实施例中，例如通过挤出机使热塑性聚合物材料例如聚酯的颗粒熔融，并通过熔体入口 4输送至纺丝头2 ο在纺丝头2的内部，熔体在压力下被纺丝栗输送至纺丝喷嘴3，从而在纺丝喷嘴3的底侧有大量单丝8从喷嘴板的喷嘴孔中出来。新挤出的单丝8在冷却装置5的内部被冷却气流冷却并最终被汇集成单丝束10。为此利用上油液、优选油水乳液将单丝8润湿。通过牵引导丝辊对12从纺丝装置I牵引出单丝束
10。被加热的导丝辊12.1和12.2在其辊套上具有在90°C至100°C范围内的表面温度。在此，将单丝束10在牵引导丝辊对12上优选缠绕10-15圈地进行引导。由此将单丝的长丝材料升温至一个适于拉伸的温度。
[0036]为拉伸单丝10，相对于牵引导丝辊对12以更高的速度驱动拉伸导丝辊对14，从而使单丝束10在牵引导丝辊对12与拉伸导丝辊对13之间的长丝路程中被拉伸。根据聚合物类型而定，导丝辊14.1和14.2的辊套具有在120°C至210°C范围内的表面温度。导丝辊14.1和
14.的辊套的该表面温度同时也是用于使单丝束10内部的单丝的单丝材料升温和松弛的松弛温度。单丝束10为此也优选在导丝辊对14上总共缠绕8至12圈地被引导。