专利名称：用来纺造有色纤维的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用来由染色的聚合物熔体纺造有色纤维的装置以及一种按权利要求9前序部分所述的用来由染色的聚合物熔体纺造有色纤维的方法。
背景技术：
例如由DE1956251A1已知一种这样的装置和方法。
为了制造例如作为无端的地毯纱线的有色纤维，基本聚合物必须在纺丝前通过混入色料染色。对此在现有技术中已知各种不同方案的装置和方法方案。在第一种方案中将色料和基本聚合物颗粒一起输入熔体发生器，从而在一个工作过程中通过熔体发生器进行熔化和混合。这样的系统例如由US5756020和US6182685已知。但是已知的装置通常具有这样的缺点，即在更换颜色时必须从熔体发生器到各个纺丝喷嘴对装置进行完全冲洗，从而造成长的停机时间。
因此特别是为了实现灵活的用于纺造有色纤维的灵活性开发出了这样的方法和装置，其中在基本聚合物熔化后直接输入色料。例如由EP0837161A1或EP1054083A1已知，在色料和聚合物熔体合并后进行剧烈的混合，以获得希望的聚合物熔体染色。因此色料供给的位置可以从熔体发生器移向纺丝喷嘴，从而在更换颜色时由于较小的冲洗工作可以实现较短的停机时间。但是在熔体产生后供给色料造成颜料和聚合物熔体之间对于聚合物熔体的强烈和均匀的染色来说过短的逗留时间和反应时间。
特别是如由DE19956251A1已知的那样，在采用液体染料时短的反应时间会导致在纺出的纤维中颜色的(不)均匀性。此外在已知装置和已知方法中液体染料在纺丝泵和纺丝喷嘴之间的区域内才通过一静态或动态混合器混合。这时液体染料在聚合物熔体内特别短的逗留时间使所有熔体部分的均匀染色都变得困难。
发明内容
因此本发明的目的是这样地改进开头所述类型的装置和方法，从而在纺丝前通过给聚合物熔体定量供给地掺入的液体染料实现聚合物熔体非常均匀的染色。
这个目的通过具有按权利要求1的特征的装置以及用具有按权利要求9特征的方法来实现。
本发明有利的改进方案由相应从属权利要求的特征和特征组合确定。
本发明的特征是，在供给液体染料后非常短的时间内在聚合物熔体内便已经存在所有染料颗粒的分布并从而使得聚合物熔体均匀地染色。为此本发明的装置具有一由至少一个静态混合器和至少一个动态混合器组成的组合混合器，从而液体染料和聚合物熔体可以通过多个顺序进行的混合过程混合。静态混合和动态混合之间的组合特别对液体染料在聚合物熔体内的均匀分布起作用。本发明另一个优点是，可在熔体发生器和纺丝喷嘴之间任意选择供给位置，因此在制造有色纤维时得到高度的灵活性。因此本发明可用来纺造单色长丝、多色长丝或有色短纤维以及纺粘型非织造织物。
根据所用的基本聚合物一这里原则上所有可纺造和可染色的基本聚合物都适用，混合过程可以按一确定的预定次序进行。为此静态混合器在组合混合器内可以沿流动方向设置在动态混合器的前面或后面。
同样除动态混合器以外，可以交替地或串联式地采用多个静态混合器。但是也可以除一个或多个静态混合器外设置多个动态混合器。
为了纺造染色纤维，优选采用本发明这样的改进方案，其中在聚合物熔体形成后并在其分成多个熔体支流之前进行染色。这里混合装置和颜料定量供给装置沿流动方向设置在一设置在熔体发生器和纺丝装置之间用于分配聚合物熔体的熔体分配器之前。此外由此保持聚合物熔体染色设备的费用较低。
对于在纺造多色纤维时需要在颜色设计和颜色更换上具有高的灵活性的情况，本发明这样的改进结构是特别有利的，其中在分配成多个熔体支流后对聚合物熔体进行染色。这时每个熔体支流配设一个供给装置和一个混合装置，从而每股支流进行多次混合过程。
在本发明另一种特别优选的结构中，熔体发生器配设有多个熔体分配器，并且熔体分配器配设一单独的带一颜料定量供给装置的混合装置，这种结构特别是用于纺造所谓的三色长丝。这里由三种染成不同颜色的单股长丝制成一复合长丝。因此利用配设给熔体分配器的颜料定量供给装置，以分别供应不同的液体颜料。但是由此也可以有利地制造由四种、五种或更多种颜色构成的多色纱线。
本发明的方法和本发明的装置还特别适用于对温度不敏感的添加剂，所述添加剂和颜料一样也必须尽可能晚地加入给熔体纺丝过程。因此本发明并不仅局限于纺造有色纤维，而且也包括其中代替液体颜料仅采用添加剂的方法和装置。
下面借助于几个实施例参照附图详细说明本发明的装置以及本发明的方法。
附图表示图1示意性地示出本发明的用来纺造有色纤维的装置的第一实施例；图2示意性地示出本发明的用来纺造有色纤维的装置的另一个实施例；图3示意性地示出本发明的用来纺造多色纤维的装置的又一个实施例；图4示意性地示出本发明的用来纺造单色纤维的装置的再一个实施例；具体实施方式
图1中示出本发明的用来纺造单色纤维的装置的第一实施例，以便由所述纤维制造例如卷曲变形地毯丝。为此该装置具有一熔体发生器1。熔体发生器1表示为一具有一挤出机螺杆2和一挤出机驱动装置3的挤出机。熔体发生器1具有一用来接纳颗粒21的输入漏斗4。熔体发生器1与一熔体管道22连接。
一连接在颜料定量供给装置5上的供给管23通入熔体管道22。颜料定量供给装置5由一定量给料泵6和一与定量给料泵6连接的容器8组成。定量给料泵6通过一定量给料驱动装置7驱动。在容器8中含有液体颜料9。沿流动方向在供给管23入口的后面在熔体管道22上连接一混合装置10。混合装置10包括一静态混合器11和一由一混合器驱动装置13驱动的动态混合器12。静态混合器11和动态混合器12连接成一结构单元。静态混合器11设置在动态混合器12前面。
沿流动方向在混合装置10后面设置一熔体分配器14，在熔体分配器上连接一纺丝装置15。为此这里纺丝装置15具有两个分别通过泵驱动装置18.1和18.2驱动的纺丝泵16.1和16.2。每个纺丝泵16.1和16.2通过一单独的分配器管道24.1和24.2与熔体分配器14连接。在熔体分配器14内将从混合装置10中输出的熔体分配到分配器管道24.1和24.2内。纺丝泵16.1配设有总共三个纺丝喷头17.1，17.2和17.3。纺丝泵16.2配设有纺丝喷头17.4，17.5和17.6。
在图1中所示的实施例中，例如由聚丙烯或聚酰胺组成的基本聚合物的颗粒21通过输入漏斗4输送给挤出螺杆2。颗粒21由熔体发生器1熔化成未染色的聚合物熔体，并通过熔体管道22作为压力加载的熔体流输出。在熔体管道22内通过颜料定量供给装置5向未染色的聚合物熔体的熔体流定量加入液体颜料9。为此通过驱动装置7以一定转速驱动定量给料泵6，从而将确定量的液体颜料9由容器8通过供给管23输入熔体管道22。接着将聚合物熔体和液体颜料一起引入混合装置10。这里首先在静态混合器11内进行两种组分的静态混合。为此静态混合器11可以具有例如多个带有多个静止的混合元件的腔室，所述混合元件促使流过的聚合物熔体和液体颜料剧烈地转向。接着将两种组分直接从静态混合器11输入动态混合器12中。在动态混合器12内通过至少一个由混合器驱动装置13驱动的混合元件进行混合。由此通过静态混合器初步形成的预混合得到加强，从而实现液体颜料的颗粒在聚合物熔体内的均匀分布。接着将这样染色的聚合物熔体通过熔体分配器14分配到各个纺丝泵16.1和16.2。纺丝泵16.1和16.2设计成单路泵或产生多个支流的多路泵。纺丝泵16.1分别将支流输送到纺丝喷头17.1，17.2和17.3。纺丝喷头17.1至17.3中的每一个在其下侧上都具有大量喷嘴孔，从而由于泵压力将染色的聚合物熔体纺造成条状纤维。同样通过纺丝泵16.2和纺丝喷头17.4至17.7纺造出另外的染色纤维。
在图1中所示的实施例中，在通过熔体分配器14分配之前对聚合物熔体进行染色。这种结构特别用在单色纤维的纺造中。
按图1的实施例还适合于，向熔体流掺入添加剂而不是液体颜料。为此容器8填充有添加剂，所述添加剂通过定量给料泵6输送给主熔体流。接下来的混合如前面所述那样进行。
为了能够制造不同颜色的纤维，优选采用图2中所示的本发明的装置的实施例。在在图2中所示的实施例中，熔体发生器1、熔体分配器14和纺丝装置15设计成和上述按图1的实施例相同，因此这里可参照上述说明。在这个实施例中为了给聚合物熔体染色分别设置两个颜料定量供给装置5.1和5.2以及两个混合装置10.1和10.2。这里颜料定量供给装置5.1和混合装置10.1设置在熔体分配器14和纺丝泵16.1之间，而第二颜料定量供给装置5.2和第二混合装置10.2配设给分配器管道24.2，并位于熔体分配器14和纺丝泵16.2之间。颜料定量供给装置5.1和5.2以及混合装置10.1和10.2的结构与按图1的实施例相同，因此在这里同样可以参照上述说明。
在图2中所示的实施例中，在主熔体流通过熔体分配器14分配后，所形成的每股熔体支流在分配器管道24.1和24.2内单独地并且相互独立地染色。这里未染色的聚合物熔体从一熔体发生器1输送到熔体分配器14。未染色的聚合物熔体由熔体分配器14分配进入相连的分配器管道24.1和24.2。通过供给管23.1和23.2分别给熔体支流掺入确定量的液体颜料，接着它们由混合装置10.1和10.2进行混合。在在多个混合过程中(充分)混合之后，染色的聚合物熔体由纺丝泵16.1和16.2输送给纺丝喷头17.1至17.6，从而可以纺出有色纤维。这里存在这样的可能性，即通过颜料定量供给装置5.1和5.2向熔体支流分别掺入不同或相同的液体颜料。
在图2中示出颜料定量供给装置5.1和5.2的驱动装置的不同的控制可能性。因此可以根据给料量调整混合器驱动装置13.1。为此混合器驱动装置13.1和定量给料驱动装置7.1与控制器19连接。但是也存在这样的可能性，即所有驱动装置由一共同的控制单元20控制。为此在图2的右半部中示出一种可能的解决方案，其中挤出机驱动装置3，定量给料驱动装置7.2，混合器驱动装置13.2和泵驱装置18.2连接到一个控制单元20。因此例如可以根据流量改变供给量。同样也存在这样的可能性，即在流量或供给量改变时调整混合器驱动装置13。
在图3中示意性地示出本发明的用来纺造多色复合长丝的装置的另一个实施例。此实施例具有一和上述实施例结构相同的熔体发生器1。熔体发生器1连接在一熔体管道22上。从熔体管道22上分叉出多个支管25.1，25.2和25.3。每个支管25.1，25.2和25.3通入一个熔体分配器14.1，14.2和14.3。熔体分配器前面14.1，14.2和14.3分别设置一颜料定量供给装置5.1，5.2和5.3以及一混合装置10.1，10.2和10.3。颜料定量供给装置5.1，5.2和5.3设计成和上述实施例相同，因此这里不再进行进一步的说明。混合装置10.1，10.2和10.3都设计成相同的。每个混合装置由一包括一静态混合器11.1和一动态混合器12的组合混合器—如对混合装置10.1的示例所说明那样—和一第二静态混合器11.2组成。动态混合器12由混合器驱动装置13驱动。
混合装置10.1、10.2和10.3后面分别设置熔体分配器14.1，14.2和14.3，从而将熔体分配到纺丝装置15。纺丝装置15具有这样的结构，即可以并行地制造四股染色复合长丝。这里每股复合长丝分别由三股单个的分丝合并而成，其中复合长丝的每股分丝染成不同的颜色。这种复合长丝也称为所谓的三色丝，它们在进一步的处理步骤中得到卷曲变形并用作地毯纱线。为了分配不同染色的熔体支流，给每个熔体分配器14.1，14.2和14.3分别配设两个纺丝泵，总共是六个纺丝泵16.1至16.6。每个纺丝泵16.1至16.6供应两个纺丝喷头，总共是十二个纺丝喷头17.1至17.12，从而由多个条状纤维分别纺造出一染色分丝。
在图3中所示的实施例中，通过颜料定量供给装置5.1，5.2和5.3分别将不同的液体颜料加入在支管25.1，25.2和25.3中流动的聚合物熔体。接下来通过混合装置10.1，10.2和10.3将相应的液体颜料与聚合物熔体充分混合。其中每股支流通过一包括三个混合过程的序列充分混合。在第一静态混合后进行一动态混合以及另一静态混合。然后三种不同颜色的聚合物熔体通过熔体分配器14.1至14.3输送给纺丝泵16.1至16.6以及纺丝喷头17.1至17.12。这样来进行向纺丝喷头17.1至17.12的分配，即三个相邻的纺丝喷头纺出三种不同颜色的将合并成一复合长丝的纤维条。这个实施例具有特别的优点，即在制造这种三色丝时只需要一个熔体发生器。与熔体形成独立地用三种不同的液体颜料对聚合物熔体进行染色。因此这种装置可用来制造不染色的、单色的或多色的长丝而不必对熔体分配进行大的调整。这里颜色的数量和颜料定量供给装置的数量是举例性的。原则上也可以同时纺造染成三种以上颜色的纤维条。
在图4中示出本发明的用来纺造有色纤维的装置的又一个实施例。此实施例基本上和按图1的实施例相同，因此这里参照前面的说明，在这里仅指出其区别。
在图4中所示的实施例用来纺造在纺丝过程中或一后续过程中直接切断成短纤维的纤维条。为此从纺丝装置15的环形纺丝喷头17.1至17.4中纺出条状纤维。每个纺丝喷头17.1至17.4配设一单独的纺丝泵16.1至16.4。纺丝泵16.1至16.4通过一熔体分配器14与熔体发生器1的主流连接。在熔体分配器14前面设置一颜料定量供给装置5以及一混合装置10。颜料定量供给装置5和前述实施例相同。混合装置10由一组合混合器构成，其中一动态混合器12设置在一静态混合器11前面。因此通过颜料定量供给装置5输入的液体颜料与聚合物熔体的混合通过一顺序进行的包括由动态混合器12进行的动态混合和由静态混合器11进行的静态混合的混合过程进行。
图1至4中所示的实施例在其各个组件的布局和结构上是举例性的。因此聚合物熔体的染色也可以补充另一后续的混合过程。此外也存在这样的可能性，即动态混合器和纺丝泵的驱动装置相互组合，从而动态混合器和纺丝泵可通过一个驱动装置共同驱动。特别是可以在纺丝喷头和/或纺丝泵前直接附加地采用静态和/或动态混合器。
同样也可以任意改变静态混合器、动态混合器和泵的顺序的组合，例如以这样的顺序一静态混合器、一动态混合器、一泵、一静态混合器和一纺丝喷头。
本发明还包括这样的装置和方法，即其中不是将液体颜料而是将其它添加剂掺入熔体流。这时也产生有利的效果，即添加剂颗粒在非常短的时间后便已存在于一稳定的分布中。
此外，在实际中还对引导熔体的构件加热。因此例如纺丝装置15的纺丝喷头和纺丝泵设置在一加热的纺丝箱内。这时熔体分配器14既可以单独设置在纺丝箱外，也可以直接设置在纺丝箱内。相应地液体颜料的供给可以在纺丝箱外或纺丝箱内进行。此外可以采用加热的定量供给装置，以便可以掺入已经预热的颜料或添加剂。
附图标记表1 熔体发生器2 挤出机螺杆3 挤出机驱动装置4 输入漏斗5、5.1、5.2、5.3颜料定量供给装置6 定量给料泵7、7.1、7.2 定量给料驱动装置8 容器9 液体颜料10、10.1、10.2、10.3混合装置11、11.1、11.2 静态混合器12 动态混合器13、13.1、13.2 混合器驱动装置14、14.1、14.2、14.3熔体分配器15 纺丝装置16.1、16.2…16…6 纺丝泵17.1、17.2…17.12 纺丝喷头18.1、18.2…18.6泵驱动装置19 控制器20 控制单元21 颗粒22 熔体管道23、23.1、23.2 供给管24.1、24.2 分配器管道25.1、25.2、25.3支管
权利要求
1.用来由染色的聚合物熔体纺造有色纤维的装置，具有一用来产生未染色的聚合物熔体的熔体发生器(1)，一用来供给液体颜料的定量供给装置(5)，一用来混合液体颜料和使聚合物熔体染色的混合装置(10)，和一纺丝装置(15)，其特征为所述混合装置(10)由一包括至少一个静态混合器(11)和至少一个动态混合器(12)的组合混合器形成。
2.按权利要求1所述的装置，其特征为在所述组合混合器内所述静态混合器(11)沿流动方向设置在所述动态混合器(12)之前。
3.按权利要求1所述的装置，其特征为在所述组合混合器内所述动态混合器(12)沿流动方向设置在所述静态混合器(11)之前。
4.按权利要求1至3之任一项所述的装置，其特征为所述动态混合器(12)与多个静态混合器(11.1、11.2)相配或者所述静态混合器与多个动态混合器相配。
5.按权利要求1至4之任一项所述的装置，其特征为在所述熔体发生器(1)和所述纺丝装置(15)之间设置一个用来形成多股熔体支流的熔体分配器(14)，并且所述混合装置(10)和所述定量供给装置(5)沿流动方向设置在所述熔体分配器(14)之前。
6.按权利要求5所述的装置，其特征为在所述熔体发生器(1)和所述纺丝装置(15)之间设置多个用来形成熔体支流的熔体分配器(14.1，14.2)，并且每个熔体分配器(14.1，14.2)配设有多个混合装置(10.1，10.2)中的一个和多个颜料定量供给装置(5.1，5.2)中的一个。
7.按权利要求1至4之任一项所述的装置，其特征为在所述熔体发生器(1)和所述纺丝装置(15)之间设置一个用来形成多股熔体支流的熔体分配器(14)，并且沿流动方向在所述熔体分配器(14)之后设置多个混合装置(10.1，10.2)和多个颜料定量供给装置(5.1，5.2)，以使熔体支流可相互独立地染色。
8.按权利要求1至7之任一项所述的装置，其特征为所述颜料定量供给装置(5)具有至少一个定量给料泵(6)和一个与定量给料泵(6)连接的容器(8)，所述容器(8)贮存液体颜料。
9.用来由染色的聚合物熔体纺造有色纤维的方法，其中，形成一种未染色的聚合物熔体，给所述未染色的聚合物熔体添加液体颜料，使加入的用于给聚合物熔体染色的液体颜料与聚合物熔体混合，并将染色的聚合物熔体纺造成纤维，其特征为液体颜料和聚合物熔体通过多个顺序进行的混合过程混合，其中至少在一个混合过程中进行一次静态混合，在另一个混合过程中进行一次动态混合。
10.按权利要求9所述的方法，其特征为交替的混合过程的序列由静态混合开始。
11.按权利要求9所述的方法，其特征为交替的混合过程的序列由动态混合开始。
12.按权利要求9至11之任一项所述的方法，其特征为在聚合物熔体形成后和分配成多股熔体支流之前对所述聚合物熔体进行染色。
13.按权利要求9至11之任一项所述的方法，其特征为在聚合物熔体形成后和在分配成多股熔体支流后通过对熔体支流进行染色而对所述聚合物熔体进行染色。
全文摘要
本发明涉及一种由染色的聚合物熔体纺造有色纤维的装置和方法。其中通过一熔体发生器产生未染色的聚合物熔体。通过一颜料定量供给装置向未染色的聚合物熔体加入液体颜料。为了混合液体颜料和使聚合物熔体染色设置一混合装置。然后借助于纺丝装置将染色的聚合物熔体纺造成纤维。为了尽管在纺丝前液体颜料在聚合物熔体内逗留时间很短仍能得到聚合物熔体染色的高度均匀性，液体颜料和聚合物熔体通过多次顺序进行的混合过程混合。这里混合装置由一包括至少一个静态混合器和至少一个动态混合器组成的组合混合器构成。
文档编号D01D1/00GK1745201SQ200480003199
公开日2006年3月8日 申请日期2004年1月22日 优先权日2003年1月29日
发明者T·罗伊特, D·许布纳, J·齐尔克 申请人:苏拉有限及两合公司