用于长丝纺丝、拉伸和卷绕的方法及装置的制作方法

专利名称：用于长丝纺丝、拉伸和卷绕的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的合成长丝的纺丝，拉伸和卷绕方法，以及按权利要求9前序部分的纺丝装置。
由DE3146054已知一种这样的方法和装置，其中全拉伸(Vollverstreckt)复丝在紧靠着卷绕(机)之前在一个喷气变形喷嘴中喷气变形(Verwirbelung)。在卷绕以前喷气变形用来产生对于长丝的后续处理所需要的丝线紧密度。
这种已知方法和已知装置有这样的缺点，在长丝卷绕时长丝张力取决于喷气变形，长丝必须以较高的长丝张力卷绕。但是这使得卷筒有强烈的凸胀倾向，使得只能卷绕直径较小的卷筒。
在US 4,228,120中介绍了一种方法和装置，其中在卷绕装置和喷气变形喷嘴之间设有一个驱动辊子。这里只有采用一个附加装置达到在卷绕以前长丝张力的可调性。由于引入一个附加装置需要多一次长丝缠绕，这导致长丝流程的复杂化以及较高的长丝张力。
因此本发明的目的是，这样地改进开头所述这一类方法和装置，使得在卷绕以前喷气变形了的长丝可以用尽可能少的设备费用以可以调整的长丝张力进行卷绕。
这个目的的解决办法由具有权利要求1特征的方法和具有权利要求9特征的装置得到。
本发明特别的优点在于用于长丝卷绕的长丝张力可以通过拉伸单元的拉伸辊调整。事实令人惊讶地显示，尽管在拉伸区长丝张力较高，仍可以通过单丝的喷气变形达到足够高的丝线紧密度(Fadenschluss)。因为结点频次(Knotenhaeufigkeit)反比于长丝张力，因此长丝的喷气变形有利地在紧挨长丝在拉伸区的出口处，也即长丝以最后一个拉伸辊刚刚脱离的部位进行。其次本发明具有这样的优点，拉伸区或拉伸装置和卷绕区或卷绕装置之间的距离可以做得很短，因此不会由于长度上的空气摩擦造成明显的长丝张力变化。
为了在尽可能小的长丝张力状态下进行喷气变形，采用按权利要求2的变型方法特别有利。在长丝多圈卷缠的拉伸辊单元中从长丝卷上拉伸辊的起点开始直到长丝脱离拉伸盘的这一点为止长丝张力连续地减小。从而在最后一圈中达到拉伸区内的最小长丝张力。因此在长丝脱离拉伸辊以前的最后一圈的部分长度内长丝的喷气变形导致丝线紧密度的提高。
本发明一种特别优良的改进方案设想，长丝在喷气变形喷嘴内通过沿长丝运行方向的气流喷气变形。由此使长丝通过喷气变形喷嘴得到一个输送分力。这个效应有利于长丝的运行平稳性。
在本发明另一种特别优良的结构中长丝在加热的状态下喷气变形。由此可以达到长丝内结点数(Knotenzahl)的进一步提高，因为热单丝具有更高的弹性，从而具有更高的喷气变形倾向性。这里长丝单丝的加热可以借助于加热装置或直接通过加热的导辊进行。
但是用加热的气流进行喷气变形也特别优良。在这种变型方法时同时出现回缩(Relaxation)，已喷气变形的长丝通过后续的处理回缩还会增大。
按权利要求7或8的特别优良的变型方法具有这样的优点，通过喷气变形喷嘴的阻尼作用有利于长丝在导向元件上的缠绕以使长丝运行平稳。由此也可以使为了长丝导向所需要的缠绕(圈)做得尽可能小。
按照本发明的方法可以用于各种通用的聚合物类型，如聚酰胺、聚酯或聚丙烯。在制造具有50dtex f24的聚酯长丝时卷绕前的长丝张力可以比通常的方法降低50％。在卷绕前可以达到4cN的最小长丝张力。因此这种方法特别适合于细纤度的长丝，这种长丝用尽可能小的长丝张力进行卷绕。
按本发明的纺丝装置其特征特别在于为了将长丝输送给卷绕装置，除了拉伸装置以外不需要附加的受到驱动的导丝辅助装置。此外通过将喷气变形的喷嘴设置在拉伸装置内可以取消附加的抽吸装置以及附加的喷气变形喷嘴热防护装置。这些功能由拉伸装置中现有的导丝辊箱承担。
为了通过一个拉伸辊以多圈缠绕引导长丝，优良地采用一个拉伸辊单元。这里拉伸辊单元可以由一个拉伸辊和一个超程滚子(Ueberlaufrolle)或一第二拉伸辊组成。
为了使喷气变形后的长丝张力降低到卷绕所需要的程度，拉伸辊在长丝的最后一圈与之相接触的外表面的部分区域内做得具有约0.1μm的光洁度。相比之下长丝的其他部分与之相接触的外表面的区域具有约5μm的光洁度。
为了进一步减小卷绕以前的长丝张力，拉伸辊在长丝的最后一圈与之相接触的部分区域内具有比拉伸辊的其余区域较小的直径的这种纺丝装置结构特别有好处。这里实际表明，直径差为0.5至1％已经可以使喷气变形长丝内的结点数有明显的提高。
为了制造细纤度的长丝，超程滚子或者第二拉伸辊同样受到驱动这种纺丝装置的具体结构有好处。
本发明其他优良的具体结构在从属权利要求中确定。
下面借助于附

图1至4介绍本发明的实施例。
其中表示图1.示意表示按本发明的方法和为此所需要的装置部件；图2.示意表示图1中的纺丝装置的拉伸辊单元；图3.示意表示按本发明的纺丝装置的另一个实施例；图4.示意表示拉伸辊单元的另一个实施例。
图1中示意表示按本发明的纺丝装置的第一个实施例。纺丝装置具有一个制造长丝的纺丝装置1，一个连接在纺丝装置1后面的拉伸装置2以及一个用来卷绕长丝的卷绕装置3。
在纺丝装置1中长丝由一种热塑性材料纺出。热塑性材料通过加料装置6送给挤出机4。挤出机4通过驱动装置5驱动。在挤出机4内热塑性材料熔化。通过熔液导管7熔液流到达纺丝泵8。纺丝泵8将熔液流输送到加热的纺丝头9。在纺丝头9的底面上有一个纺丝喷嘴10。熔液以细单丝束11的形式从喷丝嘴10中流出。单丝通过设置在喷丝嘴下方的冷却装置12。在冷却装置12内单丝通过气流冷却。这里如图1所示，气流可以通过一个沿单丝簇横向或径向的鼓风(机)(Anblasung)产生，但是也可以通过一个装在冷却装置12出口处的抽吸装置产生。在紧靠冷却装置12的下方设有一个上油装置13，它使单丝合并成长丝14。
长丝14通过拉伸装置2从纺丝区内抽出。为此拉伸装置2具有一个第一拉伸辊单元15。拉伸辊单元15由一个牵伸导丝辊17和一个与牵引导丝辊17交叉布置的超程滚子(Ueberlaufroll)18组成。长丝14多次缠绕拉伸辊单元15。这里牵引导丝辊17通过一个速度可预调的驱动装置驱动。这个牵伸速度比单丝11从喷丝嘴10中自然地流出的速度高很多倍。超程滚子18可自由旋转。
长丝从牵引导丝辊17到达拉伸辊单元16，这个拉伸辊单元由一个拉伸辊19和一个超程滚子20组成。拉伸辊19以一个高于前述牵引导丝辊17的速度驱动。由此长丝在两个导丝辊17和19之间受到拉伸。导丝辊17和19可以做成可加热的。
在长丝14离开拉伸区以前，在长丝14脱离拉伸辊19之前通过一个设置在超程滚子20和拉伸辊19之间长丝流程内的喷气变形喷嘴21。在喷气变形喷嘴内长丝14的单丝通过气流相互喷气变形。由此在长丝14内各单丝之间建立所谓的丝线紧密度，这对于后面工艺过程中的后续处理是必要的。
长丝14借助于卷绕装置3从拉伸区内抽出并通过一个顶导丝器22进入卷绕区。长丝14从顶导丝器22到达往复运动三角形和装在往复运动三角形顶点处的往复运动机构23。这里往复运动机构可以做成翼锭往复机构或往复螺纹导丝轴往复机构。在这两种情况下长丝14借助于往复导丝器在往复行程之内来回运动。这里长丝环绕设置在长丝流程内往复运动机构之后的加压辊24。加压辊24靠在卷筒25的表面上。它用来测量卷筒25的表面速度。卷筒25在装夹在筒管锭子26上的筒管上形成。筒管锭子26由锭子电机27驱动。这里这样地控制锭子电机27，使卷筒25的表面速度保持不变。为此测出可自由旋转的加压辊24的转速作为调节量。
图1中表示纺丝装置特别适合于制造全拉伸长丝。其中由于喷气变形喷嘴设置在拉伸区之内用于长丝卷绕所需要的长丝张力可以通过设置在卷绕区前面的拉伸辊优良地调整。这里如果喷气变形喷嘴21(如图2所示)设置在拉伸辊19和超程滚子20之间的最后一圈内，特别有好处。
图2示意表示图1中拉伸辊单元16的侧视图。拉伸辊单元由拉伸导丝辊17组成，其一端与导丝辊驱动装置28相连。离拉伸导丝辊17一定距离处装有一个超程滚子18，其一端可自由旋转地支承在轴承座29内。与图1所示的状态不同在图2中绕上拉伸辊和离开拉伸辊的长丝流程旋转90°画出。这里已经被牵引导丝辊17加热的长丝绕上拉伸辊19。拉伸辊19同样做成可加热的。长丝14从导丝辊19走向超程滚子20，并从超程滚子20返回拉伸辊19。长丝14多次进行缠绕。这里长丝由于拉伸辊19加热的外壳面被加热。在超程滚子20和拉伸辊19之间的最后一次缠绕中的长丝流程内装有喷气变形喷嘴21。喷气变形嘴嘴21具有一个长丝通道30，长丝穿过这个通道。一个空气通道31这样地通向长丝通道30，使通过空气通道31输入的气流39沿长丝运行方向喷到长丝14上。长丝14的单丝通过喷入的气流喷气变形，并形成各个所谓的结点。通过喷气变形前长丝的加热处理单位长度上的结点数可以增加。此外紧接着喷气变形的短暂的加热处理促使结点的定型，从而形成稳定的丝线紧密度。
空气通道31对准长丝运行方向促使喷入的空气产生沿长丝运行方向的摩擦力，它在长丝上起沿长丝运行方向的拉伸力的作用。由此保持或支持用于拉伸的长丝张力。但是由于喷气变形在长丝内附加地引入的长丝张力可以优良地通过长丝在拉伸辊19上的缠绕由拉伸辊重新降低，使得长丝可以用比较小的长丝张力卷绕。
为了在喷气变形时进一步增加结点数量，可以将输入喷气变形喷嘴21的空气预先加热。
通过按本发明的纺丝装置和按本发明的方法可以在较低的长丝张力时制造具有很高丝线紧密度的复丝，并卷绕成卷筒。因此本方法特别适合于细纤度的丝线。
图3中表示按本发明的纺丝装置的另一个实施例。图3中所示的纺丝装置1和卷绕装置3与图1中的纺丝装置和卷绕装置相同。在这方面将参照对于图1的说明。
在图3所示的纺丝装置中拉伸装置2由一个牵引导丝辊33组成。牵引导丝辊将长丝14从纺丝区中拉出。长丝从牵引导丝辊33到达一个拉伸辊单元，拉伸辊单元由拉伸辊34和35构成。长丝多圈缠绕拉伸辊34和35。在脱离拉伸辊34以后长丝14通过卷绕装置3从拉伸区拉出。在此之前长丝通过一个设置在拉伸辊34和35之间的喷气变形喷嘴21喷气变形。喷气变形喷嘴21的结构相当于对于图2已经介绍过的喷气变形喷嘴。在这方面参照对于图2的说明。
在图3中所示的纺丝装置中长丝14在进入拉伸区之前就已经通过喷气变形喷嘴32喷气变形。喷气变形喷嘴32做成这样，利用与长丝运行方向相反的气流使长丝喷气变形。由此在长丝14上出现一种制动效应。因此长丝14可以通过在牵引导丝辊33上的一次缠绕拉出。此外长丝的预先喷气变形有这样的优点使长丝导向稳定，即使在长丝导向元件上缠绕得较少也可能达到平衡和均匀的长丝运行。
拉伸辊34和35做成可加热的，使得加热过的长丝也能进行喷气变形。
为了达到长丝均匀的加热，图4中画出了一个拉伸辊单元，它安装在一个加热腔之内。加热腔41由一个箱体40构成，它里面装有拉伸辊34和35。拉伸辊34的驱动装置36和拉伸辊35的驱动装置37装在加热腔之外。这里长丝14通过入口42到达加热腔并卷上拉伸辊34。然后长丝从拉伸辊向设置在相隔一定距离处的第二个拉伸辊35运动。长丝多次重复缠绕直到它在脱离拉伸辊34后通过出口42离开。
在图4中所示的拉伸辊单元中拉伸辊34的外表面分成两个部分38.1和38.2。外表面38.1具有比分区域38.2略大一些的直径。长丝14在缠绕的最后一圈中与外表面直径较小的分区域38.2相接触。通过拉伸辊34直径的这种分档使得，长丝在前置的喷气变形喷嘴21中的喷气变形可以在较小的长丝张力状态下进行。由此长丝内的结点可以提高，因为众所周知，长丝单位长度内的结点数与长丝张力成反比。在这个实施例中喷气变形喷嘴同样设置在拉伸辊34之前长丝的最后一缠绕圈中。关于功能方面参阅对图2的说明。
在此前所示的所有拉伸装置中连接在卷绕装置前面的拉伸辊其表面特性做成这样，使得在最后一缠绕圈区域内由于喷气变形而造成的长丝张力增大可以通过拉伸辊承受。按本发明的方法在这个表面区域内光洁度为约0.1μm时可以使长丝张力在卷绕以前有足够的调整可能性。相比之下拉伸辊在其余表面区域内光洁度为约5μm。
按本发明的方法并不局限于这里所示的纺丝装置。图1和3中所示的拉伸装置是一个例子，拉伸单元的最后一个拉伸辊前面也可以连接一个用来对长丝进行热处理的加热装置，或者也可以在它后面连接一个用来使长丝回缩的加热装置。同样喷气变形喷嘴设置在拉伸辊之前也是柔性的，亦即喷气变形喷嘴可以设置在另一个缠绕分枝内。
按本发明的纺丝装置其特征特别在于其结构紧凑和拉伸单元和卷绕装置之间长丝流程短。不需要额外的转向或者拉伸单元和卷绕装置之间的额外的受驱动的导丝辊。另一个优点是，喷气变形喷嘴可以一起安装在导丝辊箱内，使得喷气变形喷嘴不需要单独的热保护以及单独的抽吸装置，因为导丝辊箱可实现这个功能。
权利要求
1.用于由许多合成单丝组成的长丝的纺丝、拉伸和卷绕的方法，其中单丝在纺丝区内合并成长丝，长丝在拉伸区内借助于拉伸辊拉伸并在卷绕区内卷绕成卷筒，其中长丝在卷绕以前借助于喷气变形喷嘴喷气变形，其特征在于长丝在拉伸区内长丝脱离拉伸辊之前进行喷气变形。
2.按权利要求1的方法，其特征在于长丝多圈缠绕由拉伸辊和超程滚子组成的拉伸辊单元，并且长丝在拉伸辊和超程滚子之间的部段内的最后一圈中喷气变形。
3.按权利要求1或2的方法，其特征在于长丝在喷气变形喷嘴内通过沿长丝运行方向的气流喷气变形。
4.按权利要求1至3之任一项的方法，其特征在于长丝在紧靠喷气变形之前加热。
5.按权利要求4的方法，其特征在于热处理通过可加热的拉伸辊进行。
6.按上述权利要求之任一项的方法，其特征在于长丝借助于输入喷气变形喷嘴的加热气流喷气变形。
7.按上述权利要求之任一项的方法，其特征在于长丝在进入拉伸区以前借助于另一个喷气变形喷嘴喷气变形。
8.按权利要求7的方法，其特征在于长丝在喷气变形喷嘴内通过与长丝运行方向相反的气流喷气变形。
9.用于合成长丝(14)的纺丝、拉伸和卷绕的纺丝装置，带一个纺丝装置(1)、一个拉伸装置(2)、一个卷绕装置(3)和一个连接在卷绕装置(3)之前的喷气变形喷嘴(21)，其特征在于喷气变形喷嘴(21)装在长丝流程中拉伸装置(2)的最后一个拉伸辊(19、34)之前。
10.按权利要求9的纺丝装置，其特征在于最后的拉伸辊(19、34)与一个配设的超程滚子(20，35)构成一个拉伸辊单元(16)，长丝(14)多圈缠绕拉伸辊单元，喷气变形喷嘴(21)设置在长丝流程内拉伸辊(19、34)和超程滚子(20，35)之间。
11.按权利要求10的纺丝装置，其特征在于喷气变形喷嘴(21)设置在长丝流程内脱离拉伸辊(19、34)之前的最后一圈内。
12.按权利要求11的纺丝装置，其特征在于拉伸辊(34)的外表面(38)在最后一圈内与长丝相接触的分区域(38.2)具有比在此之前与长丝相接触的分区域(38.1)更高的光洁度。
13.按权利要求11或12的纺丝装置，其特征在于拉伸辊(34)在最后一圈内与长丝相接触的分区域(38.2)的拉伸辊(34)直径小于在此之前与长丝相接触的分区域(38.1)的拉伸辊(34)直径。
14.按权利要求9至13之任一项的纺丝装置，其特征在于喷气变形喷嘴(21)具有一个用于长丝(14)导向和喷气变形的长丝通道(30)，以及一个通向长丝通道(30)的用来输入空气的空气通道(31)，其中两个通道(30，31)沿长丝运行方向相互夹一个小于90°的角。
15.按权利要求9至14之任一项的纺丝装置，其特征在于拉伸辊(19、34)具有一个可加热的外壳面。
16.按权利要求10至14之任一项的纺丝装置，其特征在于拉伸辊单元(16)可以借助于一个加热装置加热。
17.按权利要求10至16之任一项的纺丝装置，其特征在于拉伸辊单元(16)的拉伸辊(19、34)和超程滚子(18、35)可以分别借助于一个驱动装置(36，37)驱动。
18.按权利要求9至17之任一项的纺丝装置，其特征在于在长丝流程内纺丝装置(1)和拉伸装置(2)之间设置一第二喷气变形喷嘴(32)。
全文摘要
介绍一种用于合成长丝的纺丝、拉伸和卷绕的方法和装置。这里许多单丝在纺丝区内合并成长丝。接着长丝在拉伸区内借助于拉伸辊拉伸,并在卷绕区内卷绕成卷筒。为了建立丝线紧密度,在拉伸区内长丝从拉伸辊上脱开以前单丝喷气变形。
文档编号D02J1/00GK1229151SQ9910207
公开日1999年9月22日 申请日期1999年3月5日 优先权日1998年3月5日
发明者赫尔穆特·魏格恩德 申请人:巴马格股份公司