专利名称：合成纤维丝条的加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种合成纤维丝条的加热装置，特别涉及热定形或热处理温度达到聚酯、聚酰胺等合成纤维丝条熔点(例如250℃)以上的合成纤维丝条的高温加热装置。本发明尤其适合高速拉伸假捻机的非接触式高温加热装置，此外，在拉伸机、热定形机也能适用。
在加捻装置的上游设置加热装置，将由加捻装置赋与的沿着丝条追的捻回热定形，随后在通过加捻装置时解捻，得到假捻加工纱，作为加热装置，过去提出过许多方案。
最近，将该加热装置加热至高温(丝条熔点以上温度，最好是400℃以上的温度)，以非接触状态加热丝条。即，随着最近的拉伸假捻机加工速度高速化，使用高温非接触式的短加热器，以代替以往低温接触式加热装置。
加热温度400℃以下的加热器使用铝合金，可是加热温度若达到400℃以上，则因铝合金熔点低，不理想，在有的场合不能使用。作为对策，在上述那样高温中使用的加热装置的材料考虑使用黄铜、不锈钢、陶瓷等高熔点材料。另外，作为远红外线加热器，可以将原料设为远红外线放射陶瓷或在表面涂陶瓷。
可是，由黄铜制作加热板，则高温加热时劣化明显，尤其升温到400℃以上时腐蚀很显著。
另外，为了使合成纤维丝条在处理工序中状态良好，一般往往给予油剂(油)，带有这种油剂的丝条在上述高温下加热时，在加热装置(加热器)内油剂蒸发分解。由于该蒸发分解的油剂和高温，所以加热器材料易腐蚀，作为对策，必须使作为加热器的材料能耐油、耐高温。
如上所述，采用不锈钢作为这种加热器材料时，虽然耐氧化、耐腐蚀性好，但是，热传导系数低到0.03cal/cm·s·℃程度，作为上述那样的高温加热器使用时，加热器纵向温度分布非常不均匀，同时，加热板的温度与作为加热其的热源的护套加热器的温度差变大，为了将加热板加热到所希望的温度，需将护套加热器加热到非常高的温度，因此存在其寿命变短的问题。并且，用不锈钢制作加热装置时，机械加工性差。
作为其它材质，使用陶瓷时，耐氧化、耐腐蚀性上完全没有问题，可是，机械加工性非常差，难以制作复杂的形状。而且存在材料成本变高、制品成本变高的问题。
本发明就是为了解决上述问题提出来的，其目的在于，提供耐腐蚀性好、制作容易、而且温度分布良好的加热装置。
在本发明中，上述目的是通过下述合成纤维丝条的加热装置达到的在使实质上以非接触状态连续移动的合成纤维丝条热定形或热处理的加热装置中，其特征在于，将该加热装置的加热板用铜的重量含有率60%以上、铝的重量含有率3%以上的铜合金制作。
在本发明中，由铝的重量含有率3%以上、铜的重量含有率60%以上的铜合金制作加热板，能解决加热板的腐蚀问题。
另外，通过上述组成，加热板材质的热传导系数良好，例如能达到0.1cal/cm·S.℃以上，温度分布良好，作为假捻加工机式的假捻固定用加热器(所谓第1加热器)使用时，成为能得到丝品质良好的假捻加工丝的加热装置。
进一步说，为了使这种铜合金的挤压成形性良好，最好铜的重量含有率为60-70%，铝的重量含有率为3-6%。或者最好铜的重量含有率为85-90%，铝的重量含有率为8-11%。
下面，参照附图通过对实施例的说明来进一步说明本发明。附图简要说明如下
图1是本发明实施例的纵向断面图;
图2是图1的Ⅱ-Ⅱ断面图;
图3是装有本发明的热处理装置的拉伸假捻装置的断面图;
图4是表示加热板的温度分布曲线图;
图5是表示铜合金内铝的含有率对加热板的重量变化率及热传导系数所带来影响的曲线图。
在图3中，从供给丝1通过第1喂入罗拉2拉出丝条Y，与第2喂入罗拉6之间以设定的倍率拉伸，同时，通过摩擦皮带、摩擦圆板、假捻锭子等公知的假捻装置5，给与丝条Y以捻回。另外，也可以在拉伸后进行假捻，用来代替上述在拉伸同时进行假捻。
由假捻装置5给与丝条Y的捻回，向着第1喂入罗拉2的方向沿着丝条Y追。沿丝条Y追的捻回由热处理装置3进行热固定，进而，在设于热处理装置3下游的稳定导向装置4a、4b被冷却。
这样，在第1喂入罗拉2和第2喂入罗拉6之间，假捻装置1的上游的丝条Y被给与假捻，离开假捻装置5之后，丝条Y被解捻，丝条Y从第2喂入罗拉6喂给卷取装置7。
卷取装置7由使丝条左右移动的往复动程装置8、装有卷取丝条Y的筒管的筒架10、以及筒管或者与卷取在筒管上的丝条压接、使筒管和筒管架10回转的摩擦辊9构成。
本发明涉及的热处理装置的实施例的详图参照图1和图2作详细说明。加热器本体全长是0.8-1.2m，如图1所示，本实施例的热处理装置3在长度方向分成加热器本体和加热体(在本实施例中，为护套加热器)两部分。另外，作为加热体也可以使用护套加热器以外的装置，例如也可以设为板式加热器。
即，加热器本体由在长度方向被分割成两部分的加热板11和21构成，加热这些加热板11、21的护套加热器12、22设于加热板11、21内。并且，13、23是设于加热板11、21中的温度传感器。被分割成两部分的加热体(护套加热器)12、22可以加热到超过250℃的温度。这些条件设定由没有图示的控制器进行的。
并且，加热板11、21的外侧通过保温材料31保温，在其外侧设置保温罩32。
如图2所示，加热板11、21以与丝道垂直的平面切断，那么为使丝条Y移动的槽11a、21a形成在加热板11、21的内侧，如上所述埋入护套加热器12、22。
在这个实施例中，槽11a、21a内，在丝条Y的移动方向间隔地突设有导丝机构14、24。
在此，本发明涉及的加热板11、21的材质采用铜的重量含有率在60%以上、铝的重量含有率在3%以上的铜合金，其热传导系数设为例如0.1cal/cm·s·℃以上，性能良好，尤其是作为加热板的构成成份最好是铜的重量含有率为60-70%、铝的重量含有率为3-6%的铜合金或者铜的重量含有率为85-90%、铝的重量含有率为8-11%的铜合金。
下面，根据本发明者所进行的实验结果，具体说明将本发明涉及的加热板11、21的材质设为铜的重量含有率60%以上、铝的重量含有率3%以上的铜合金，尤其是最好为铜的重量含有率60-70%、铝的重量含有率3-6%或者的重量含有率85-90%、铝的重量含有率8-11%的铜合金。
(1)关于加热板的均匀加热如图1所示，本发明涉及的高温加热装置的加热板11、21沿丝条的移动路径延伸，如图2所示，在其表面形成带有丝道的槽11a、21a，通过沿该丝道在长度方向在加热板内延伸的护套加热器12、22加热加热板11、21。
加热板11、21加热时，通常在加热板的长度方向(图1的上下)的中点位置(即，加热器长度方向的中间位置)，通过温度传感器13、23测定丝条移动的上述槽11a、21a的底部的温度，将加热板温度控制在设定的温度。这时的设定温度在假捻加工机的第1加热器，在加热器出口部的丝条温度选定为例如220℃那样的设定温度。
在本发明涉及的非接触型高温加热装置中，加热板的温度设定为所定温度(例如500℃)时，加热板长度方向的温度分布(测定丝条移动的上述槽的底部的温度)如图4所示。在图4中，虚线表示用黄铜制作加热板场合，点划线表示用不锈钢制作的场合。
加热装置在长度(上下)方向的上下有开口，所以通过对流等从此处放热，因而，图4的上下位置的加热板温度比中央部温度低。并且，若提高设定温度，温度分布的标准离差增加。
本发明者认为，以虚线表示的黄铜制作的加热板的温度分布状态与以点划线表示的不锈钢制作的加热板的温度分布状态的差异是由于加热板材料的热传导系数的差异引起的。
黄铜的热传导系数为0.26cal/cm·s·℃，不锈钢的热传导系数为0.03cal/cm·s·℃，不锈钢的热传导系数比黄铜小，约为1/10，因此，用不锈钢作为加热板时，如图4点划线所示，加热器的长度方向的温度分布是非常不均匀的。
这种加热器是高温加热器，为了在断丝时使熔融在导丝机构上的丝条在短时间里熔融除去以便能进行穿丝，必须使加热板全部加热到充分的高温(例如320℃以上，最好400℃以上)，即，必须提高加热板的设定温度，于是，加热板的设定温度与作为加热其的热源的护套加热器的温度差变大。
另外，这时，为了使在加热器出口部的丝条温度设为所定温度，必须提高加热板的设定温度，同样，加热板的设定温度与作为加热其的热源的护套加热器的温度差变大。
这样，为了将加热板加热到所希望的温度，使护套加热器加热到非常高的温度，所以存在其寿命变短的问题。另外，由于丝条移动在温度分布不均匀的加热器内，担心会对丝质产生坏影响。因此，最好不要使用不锈钢作为高温加热装置的加热板。
一方面，由图4虚线可知，用热传导系数大(0.26cal/cm·s·℃)的黄铜作为加热板时，温度分布不均匀的问题实质上变得不存在了。根据本发明者的研究，不锈钢的热传导系数约为黄铜的1/10，所以有上述问题，若具有黄铜的热传导系数的1/4-1/3程度的热传导系数，那么温度分布的不均一问题几乎不会产生。根据本发明者的经验，热传导系数最好为0.10cal/cm·s·℃以上。
(2)关于加热板的耐腐蚀性可是，根据本发明者的研究，若用黄铜制作加热板，如前所述，高温加热时的劣化显著，特别当升温到400℃以上时，腐蚀显著，本发明那样的高温加热器不能使用。
尤其是，通常为使处理工序状态良好，往往将油剂(油)给予合成纤维丝条，被给予这种油剂的丝条如上所述加热到高温时，在加热装置(加热器)内油剂蒸发分解。由于该蒸发分解的油剂和高温，加热器材料易腐蚀，作为对策，材质必须选用能耐油剂和耐高温的。
作为对策，本发明者在铜合金中添加铝(Al)，着眼于提高其腐蚀性，研究各种铝含有率的铜合金作高温加热装置的加热板的适应性(热传导系数和对于油剂的耐腐蚀性等)。
在表1中，表示研究的各种铜合金的一部分(试料A-H)及其研究结果(热传导系数，重量变化率等)。
在此，表1的重量变化率是通过下述方法求得的。将试料在典型的合成纤维聚酯丝条的处理用油剂原液中浸10秒左右，随后保持在560℃的气体介质中(浸烧)，在200小时内进行反复36次处理，处理前试料重量设为W，上述处理后的重量设为W1，处理前后的重量变化(W1-W0)的绝对值与处理前的重量W0之比的百分率[100×(W1-W0)/W0]作为重量变化率。重量变化率成为耐腐蚀性的判断指标，可以说，重量变化率越小耐腐蚀性越好。
表1所表示的实验结果内，试料A是铜合金内的铝含有率为0，其重量变化率(表1的＊1)如前面所述是很大的，由于没有测定，所以省略。另外，在表1中，试料D、F、G的各自浸烧次数是16次，其间重量变化状态与试料E、H没有大差别，所以试料D、F、G中止了此后的浸烧试验，因此，它们的重量变化率没有记载(表1的＊2)。可是，可以认为，即使将这些试料D、F、G作为合成纤维丝条的加热装置的加热板使用，也没有问题。并且，铜合金熔点高，所以用于在400-800℃使用的加热板，不会存在问题。
表1所示试验结果，铜合金内铝的含有率对耐氧化、耐腐蚀性以及温度分布(传热系数)的影响若表示成曲线图，则如图5所示。从图5可以明白，通过由铝的重量含有率为3%以上的铜合金制作加热板，能提供耐氧化、耐腐蚀性好、温度分布良好的加热装置。并且，从加热器的加热板的均匀加热考虑，铝的添加量为11%以下，最好不满8%，这样，热传导系数能达到理想的0.1cal/cm·s·℃。但是，优先考虑耐腐蚀性时，即使是0.07cal/cm·s·℃程度也可能使用。
用表1的试料C制作的加热板的温度分布以实线表示在图4。从图4的实线可以明白，用试料C制作的加热板的温度分布与用黄铜制作的加热板接近，而且，由表1和图5可以明白，用试料C制作的加热板重量变化率小，耐腐蚀性也良好。
(3)关于加热器的挤压成形性本发明涉及的高温加热装置的加热板沿丝条的移动路径延伸，在其表面形成带有丝道的长度方向槽，因此，在制造时通过挤压成形制造。
就上述A-H试料研究挤压成形性，得到表1记载的结果。即，铝添加量超过6%、不满8%的范围内难以挤压成形。因此，找到铝添加量与加热板的成形性的平衡是重要的，如本发明所示，将铜的重量含有率为60%以上的铜合金作为基础，理想的是铝的添加量如以重量含有率计算为3%以上，最好为3-6%或8-11%。
用上述试料C的材料制作图1所示的加热装置的加热板，将该加热装置安装在图3所示的拉伸假捻机上，上侧的加热板11的温度设定为550℃，并且，下侧加热板21的温度设定为255℃，使125De/36f的聚酯丝条(POY)以拉伸率1.78拉伸，同时，通过三轴多板式假捻装置赋与捻回，通过上述加热装置将沿丝条追的捻回进行热固定，以1000m/分加工速度卷绕在卷装上，这样，假捻加工实用试验历经六个月，在耐氧化、耐腐蚀性以及丝质量上没有任何问题。
根据本发明，能够解决伴随合成纤维丝条的加热装置的高温化的加热板的耐腐蚀性问题，使铜合金成份含有铝，提高对于加热器内蒸发分解的油剂的耐腐蚀性。可是，存在由于铝的含有量使加热板的挤压成形困难的问题。因此，找到铝添加量与加热板的成形性的平衡是重要的，根据本发明，将铜的重量含有率为60%以上的铜合金作为基体，使铝的添加量以重量含有率计算为3%以上，最好为3-6%或8-11%，能够达到本发明。并且，若铝的添加量为3%以下，有耐腐蚀性问题，另外，铝的添加量在超过6%、不满8%范围内则难以挤压成形，所以建议铝的添加量最好取上述范围。
进一步说，从加热器的加热板的均一加热方面看，理想的是使铝的添加量在11%以下，最好是不满8%，那样热传导系数成为0.1cal/cm·s·℃。但是，优先考虑耐腐蚀性时，即使为0.07cal/cm·s·℃程度也可以使用。
权利要求
1.一种合成纤维丝条的加热装置，实质上以非接触状态对连续移动的合成纤维丝条进行热定形或热处理；其特征在于，该加热装置的加热板由铜的重量含有率为60%以上、铝的重量含有率为3%以上的铜合金组成。
2.一种合成纤维丝条的加热装置，设于加捻装置的上游，加热到250℃以上温度，同时，实质上以非接触状态使丝条移动，对由上述加捻装置赋与的沿丝条追捻回进行热定形;其特征在于，该加热装置的加热板由铜的重量含有率为60%以上、铝的重量含有率为3%以上的铜合金组成。
3.根据权利要求1或2中所述的合成纤维丝条的加热装置，其特征在于，加热板由铜的重量含有率为60-70%、铝的重量含有率为3-6%组成的铜合金制作。
4.根据权利要求1或2中所述的合成纤维丝条的加热装置，其特征在于，加热板由铜的重量含有率为85-90%、铝的重量含有率为8-11%组成的铜合金制作。
5.根据权利要求1-4中任一个所述的合成纤维丝条的加热装置，其特征在于，加热温度为400℃以上。
全文摘要
本发明涉及一种耐腐蚀性好、成型性好，而且温度分布良好的合成纤维丝条的加热装置，设于加捻装置上游，加热到250℃以上；同时，实质上以非接触状态使丝条移动，对由上述加捻装置赋予的沿丝条追∴的捻回进行热定型，使加热装置的加热板的材质为铜的重量含有率是60％以上、铝的重量含有率是3％以上的铜合金。
文档编号D02J13/00GK1098452SQ94101100
公开日1995年2月8日 申请日期1994年1月18日 优先权日1993年1月19日
发明者内藤俊三, 森崎弘志 申请人:帝人制机株式会社