用于制造合成纤维的方法和设备与流程

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于制造合成纤维的方法以及一种根据权利要求8的前序部分所述的、用于制造合成纤维的设备。

背景技术：

在制造合成纤维时常见的是，由聚合物熔体挤出纤维。依赖于纤维是被用于制造长丝、无纺织物还是用于制造短纤维/切段纤维，必须在纤维条子上进行不同的处理。因此已知的是，在挤出纤维条子之后直接进行冷却形式的热处理。为了获得对于最终产品重要的物理性质，此外已知加热形式的热处理，该热处理特别在拉伸纤维条子时被使用。这种在纤维条子上的热处理因此在制造合成纤维的过程中形成主要的生产步骤。

因此例如由WO 2015/110357 A1得知用于制造纤维——在这种情况下用于制造短纤维——的此类的方法和此类的设备。因此，纤维条子借助于熔纺/熔融纺丝装置由聚合物熔体挤出。为了使纤维条子固化，需要冷却纤维材料，因此纤维条子被利用空调空气冷却。在过程的后续阶段中必须拉伸纤维，为此需要加热纤维。因此，纤维在拉伸之前通过炉子利用热空气处理。在拉伸纤维条子之后，该纤维条子受到热的后处理，以便使纤维材料的分子结构稳定。在此类的方法和此类的设备中通过辊引导纤维条子，该辊具有被加热的辊套。辊套通常布置在关闭的加热室中，以便获得具有热空气的相应环境。在后续阶段中纤维条子被卷曲变形并且在卷曲变形之后被引导通过干燥器以用于调节剩余湿度。在此也借助于热空气干燥纤维条子。

此类的方法和此类的设备因此具有多个热处理，这些热处理整体上导致在制造纤维时的高能耗。在此，处理介质、像例如热空气或热蒸气的产生和制备需要最大的能量耗费。

技术实现要素：

本发明的目的是，这样改进此类的用于制造合成纤维的方法以及此类的用于制造合成纤维的设备，即，能够实现尽可能高能效的纤维制造。

所述目的对于方法来说由下述方式实现，即，处理介质至少部分地由中央热电站的废气流/排气流产生。

对于设备来说因此得出以下解决方案，即，处理装置通过废气管与中央热电站连接，通过该废气管能将废气/排气输入处理装置。

本发明的有利的改进方案通过相应的从属权利要求的特征和特征组合定义。

本发明也不由于以下情况而是显而易见的，即，由DE 10 2013 021125 A1已知在塑料加工过程中使用中央热电站。在该已知的方法和在该已知的设备中通过热交换器使得中央热电站的热能可使用。因此在中央热电站内所产生的燃烧气体可以与相邻的制造过程分开并且保持远离。

就此来说甚至存在以下限制，即，在中央热电站内部产生的废气完全不适于直接在合成纤维的制造过程中使用。然而以令人惊奇的方式证明，依赖于中央热电站的类型可以产生高纯度的废气，因此废气可以直接与纤维条子接触。因此本发明能够实现，使得在中央热电站中产生的燃烧气体直接在合成纤维的制造过程中可使用。

下述方法变型方案在此是特别有利的，其中，废气流在中央热电站内部通过燃气涡轮机产生并且被直接用作处理介质。以非常低的浓度包含的有害物质不影响纤维条子的常见的聚合物材料。因此，全部在中央热电站内部产生的有效热量可以被完全用于纤维的热处理。

为了加热、定型或干燥合成的纤维条子，优选地使用下述方法变型方案，其中，将废气流导入处理室中，和其中，丝束在处理室内部或在处理室外部通过多个被驱动的辊来引导。因此可以有利地在处理室中通过废气产生热气体氛围/热气体环境，通过该热气体氛围能实现纤维条子的加热。

依赖于制造工艺过程和纤维类型，在此能这样实现废气的调温调湿，即，使新鲜空气与废气混合或使生产用蒸汽与废气混合。就此来说，处理介质可以根据需要进行调节以产生在处理室中的热气体氛围。

该方法变型方案可以特别通过根据本发明的设备的下述根据本发明的改进方案实施，其中，处理装置具有一处理室和多个可驱动的辊，其中，处理室与废气管/排气管连接，其中，辊在处理室内部和/或在处理室外部布置。根据应用情况可以在此将不具有辊的处理室用于强烈加热纤维条子或将具有辊的处理室用于定型或用于干燥纤维条子。

调温调湿在此优选地通过根据本发明的设备的下述改进方案实现，其中，废气管与混合机构耦合，其中，混合机构具有至少一个新鲜空气入口或生产用蒸汽入口。因此能实现在废气和新鲜空气或生产用蒸汽之间的混合。

在纤维条子的热处理中的另一个主要的过程步骤通过直接冷却被挤出的纤维给出。在此通常需要的是，用于冷却的空调空气受到温湿度调节。对此特别优选的是下述方法变型方案，其中，处理介质由空调空气和一部分废气流产生并且被吹到纤维条子上以用于冷却。

吹送空气的期望的处理温度的调节在此可以有利地通过废气流与空调空气的混合来实现。

根据本发明的设备为此被这样改进，即，处理装置具有冷却装置，该冷却装置与空调装置连接，其中，冷却装置被分配给连接在废气管上的温湿度调节装置。在此，温湿度调节装置具有至少一个混合单元，通过该混合单元能将空调空气与废气混合。就此来说可以产生吹风空气，该吹风空气具有适配于相应的冷却过程的温度。

为了使得中央热电站的潜能可全部用于纤维制造过程，本发明的下述改进方案是优选的，其中，使用通过中央热电站产生的电能来供给辊驱动装置和/或纺丝泵驱动装置。因此，中央热电站通过至少一个供给线路与处理装置和/或纺丝装置连接以供给电能。因此，用于制造纤维的设备的整体的电能需求可以通过中央热电站所产生的能量来提供。

附图说明

下面基于根据本发明的用于制造合成纤维的设备的一些实施例详细描述根据本发明的用于制造合成纤维的方法。

其中：

图1示意性地示出具有用于冷却纤维的处理装置的熔纺装置的横剖面图，

图2示意性地示出具有用于拉伸和定型纤维的处理装置的熔纺装置的视图，

图3示意性地示出用于使纤维卷曲变形和切割纤维的处理装置，

图4示意性地示出中央热电站的构造。

具体实施方式

在图1中示意性地以横剖面图示出根据本发明的用于制造合成纤维的设备的第一实施例。该实施例示出熔纺装置1和处理装置8，所述处理装置作为冷却装置9直接布置在纺丝装置1下方。

纺丝装置1在该实施例中显示了一个纺丝部位，其在纺丝箱体4的下侧具有纺丝喷嘴5。纺丝喷嘴5与纺丝泵3通过熔体管6.1连接。纺丝泵3被连接在熔体分配系统6上，该熔体分配系统与挤出机2耦合。这种熔体分配系统6延伸经过多个纺丝部位，其中，在被加热的纺丝箱体4上可以保持多个纺丝喷嘴。

保持在纺丝箱体4的下侧的纺丝喷嘴5可以设计为圆形喷嘴用于制造长丝或设计为矩形喷嘴用于制造纤维帘。

在纺丝箱体4下方设有用于冷却新挤出的纤维条子的处理装置8，其中，纤维条子在图1中示出并且以附图标记F表示。

作为处理介质在此使用吹风空气，以便在挤出之后冷却纤维条子F，以使纤维材料固化。为此设置的冷却装置9具有在这种情况下在侧向布置的吹气室15，该吹气室通过吹气壁16与冷却甬道44连接。

吹气室15通过空气通道45与空调装置12连接。空调装置12在此仅示范性地显示并且具有至少一个鼓风机11，该鼓风机连续地向吹气室15输入空调空气。

在空气通道45内部布置有温湿度调节装置10，该温湿度调节装置具有混合单元46。温湿度调节装置10连接在废气管14上并且与中央热电站13连接。中央热电站13通过用于供电的供给线路7与挤出机驱动装置2.1和纺丝泵驱动装置3.1连接。

在图1所示的根据本发明的设备的实施例中利用熔纺装置由聚合物熔体挤出多个纤维条子。为此，聚合物由挤出机2熔融并且通过熔体分配系统6输入纺丝泵3。纺丝泵3在压力下将聚合物熔体输送到纺丝喷嘴5，该纺丝喷嘴在其下侧具有多个喷嘴口，通过所述多个喷嘴口挤出纤维条子。

被挤出的纤维条子进入下游的处理装置8中，其中，纤维条子经过冷却甬道44。将吹风空气连续地输入冷却甬道44，以便冷却纤维条子。

吹风空气由空调装置12和鼓风机11输入，其中，在温湿度调节装置10内部将空调空气调节到期望的温度。为此，通过废气管14将废气流输入温湿度调节装置10。废气流通过混合单元46与空调空气的空气流混合并且随后被导入吹气室15中。用于对空调空气进行温湿度调节的废气流在此被直接从中央热电站13取出并且输入温湿度调节装置10。

为了调节吹风空气温度所需要的传感器和执行构件在此未详细显示。因此常见的是，废气流的输入以计量方式进行，因此至少一个计量阀被分配给废气管14。废气的输入在此依赖于温度进行，因此例如控制器借助于温度传感器分别调节所输入的废气的量。

中央热电站13被至少部分地用于为电驱动装置2.1和3.1供给能量。因此，中央热电站13通过供给线路7与挤出机驱动装置2.1和纺丝泵驱动装置3.1连接。因此存在以下可能性：在例如用于制造短纤维的大型系统中，所有电驱动装置通过中央热电站获得其供给能量。为此在图2中示出根据本发明的设备的另一个实施例。

在图2中示出的根据本发明的设备的实施例显示出熔纺装置1以及多级的处理装置8。

熔纺装置1在该实施例中具有带有多个纺丝喷嘴5的多个纺丝部位。例如三个纺丝喷嘴5在纺丝箱体4的下侧示出。纺丝喷嘴5在该实施例中被设计为环形喷嘴，该环形喷嘴产生纤维条子的环形纤维帘。这种纺丝喷嘴5优选地被用于制造短纤维，其中，多个所述纤维条子被共同集合成丝束。纤维条子以及丝束在图2中显示并且用附图标记F和S表示。

每个所述纺丝喷嘴5都被分配有一个纺丝泵3，这些纺丝泵共同通过熔体分配系统6与挤出机2耦合。

处理装置8在该实施例中通过冷却装置9、牵引装置19、拉伸装置21、定型装置23和保持装置26形成。冷却装置9在该实施例中对于每个纺丝喷嘴5具有一个吹风烛/吹风筒17。为该吹风烛17分别分配有上油站18，通过该上油站润湿纤维条子。

牵引装置19处于冷却装置9下游，该牵引装置具有多个被驱动的牵引辊20。牵引辊20与拉伸装置21的多个拉伸辊22共同作用，以便拉伸纤维条子。

定型装置23处于拉伸装置21下游，该定型装置具有多个在处理室24内部的被驱动的定型辊25。处理室24被连接在废气管14上，该废气管将处理室14与中央热电站13相连。在处理室14的相对侧上布置有排出空气接口28。

保持装置26处于定型装置23下游，该保持装置具有多个被驱动的保持辊27。

为了给处理装置8供给能量，中央热电站13通过多个供给线路7与多个供给接口29连接。在此，牵引装置19、拉伸装置21、定型装置23和保持装置26分别具有供给接口29中的一个，以便为辊20、22、25和27的驱动装置供给电能。同样地，挤出机驱动装置2.1和纺丝泵驱动装置3.1与中央热电站13耦合。

在运行中，通过中央热电站13产生的废气直接通过废气管14输入处理室24。在处理室24内部通过废气产生热气体氛围，通过该热气体氛围进行纤维条子的调温调湿。为了将处理室24内部的处理介质保持在尽可能恒定的条件下，通过排出空气接口28连续地将排出空气流从处理室中排出。就此来说，中央热电站13的废气被连续地作为废气流通过废气管14输入处理室24。

在图2所示的实施例中，纤维条子在冷却之后被集合成为丝束S并且通过牵引辊20从纺丝喷嘴5抽出。拉伸辊22被以相对于牵引辊20更高的圆周速度驱动，从而使纤维条子被拉伸。

在定型辊25和保持辊27之间调节出小的速度差，因此可以在处理室24内部放松/松弛被加热的纤维条子。

在最后，纤维条子可以例如被直接铺放在条筒中或另选地直接转入纤维生产流水线中。

在图2所示的纤维条子热处理中，通过中央热电站13的废气实现纤维的加热。在此，基本上预先确定中央热电站13内部的废气的温度。原则上然而也存在以下可能性：在导入处理室中之前对废气流进行温湿度调节。为此在图3中示出处理装置的另一个实施例。

图3示意性地示出一处理装置，其例如在用于制造短纤维的纤维生产流水线的末端被使用。在该实施例中，处理装置8具有敷设装置30、卷曲变形装置32、干燥装置47、保持装置33和切割装置34。敷设装置30具有多个敷设辊31，以便使被输入的纤维条子F在其工作宽度方面缩小。随后，纤维条子在卷曲变形装置32内部通过填塞-卷曲变形而卷曲变形并且转入干燥装置47中。干燥装置47具有处理室24，纤维条子被引导通过该处理室。引导可以例如通过传送带实现。在处理室24内部通过处理介质形成热气体氛围。作为处理介质在此同样将废气流导入处理室24中。为此，处理室24连接在废气管14上。废气管14将处理室24与中央热电站13相连。

为了对废气流进行温湿度调节，在废气管14内部布置有混合机构35。混合机构35具有入口接口36，该入口接口例如与蒸汽发生器耦合。在混合机构35内部可以因此将生产用蒸汽流与废气流混合。因此可以进行特定的废气流温湿度调节。另选地然而存在以下可能性：通过入口接口36向废气流输入新鲜空气。通过将新鲜空气与废气混合，产生对于纤维的处理、特别是对于纤维的干燥所期望的处理介质。因此特别是可以不依赖于中央热电站而调节废气温度。

干燥装置47的处理室24具有排出空气接口28，因此可以在处理室24内部发生热气体氛围的交换。

为了供给电能，为装置30、32、33和34分别分配有单独的供给接口29，该供给接口通过供给线路7与中央热电站13连接。因此通过中央热电站13确保各装置的能量供给。

为了能够利用中央热电站的废气直接处理纤维条子，特别使用具有燃气涡轮机的中央热电站13。在图4中示意性地示出这种中央热电站的构造。中央热电站13具有压缩机39，该压缩机与新鲜空气接口37连接并且压缩新鲜空气。被压缩的新鲜空气和通过燃料接口38输入的燃料一同在燃烧装置40中燃烧。燃烧气体被输入燃气涡轮机41，以便驱动该燃气涡轮机。燃气涡轮机41与发电机42耦合，该发电机产生电流。由涡轮机排出的废气借助于废气接口/排气接口43导出。废气此时可以具有在200℃至600℃的范围内的温度。作为燃料在此优选地使用燃气、像例如沼气。

在根据图1至图3的实施例中示出的处理装置仅为示例性的。原则上，根据本发明的方法和根据本发明的设备适用于制造纤维，该纤维被用于形成长丝、无纺织物或短纤维。因此这种设备可以在用于长丝的熔纺系统中、在用于制造无纺织物的纺黏系统或熔喷系统中或在用于制造短纤维的短纤维系统中使用。

同样地存在以下可能性：可以通过热交换器使得中央热电站的燃烧气体的能量可使用。因此，流体或蒸汽可以通过热交换器调温调湿并且被用于辊、蒸汽室的调温调湿或被直接用于纤维处理。