專利名稱：卷繞單絲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用高的卷繞速度將單絲卷繞成卷筒的方法。本發(fā)明特別涉及預(yù)取向的非結(jié)晶聚酯單絲的卷繞方法。
對(duì)于儲(chǔ)存、后續(xù)處理或發(fā)運(yùn)最重要的紗線包裝方式是紗線筒子。對(duì)紗線筒子的制造提出高的要求。特別是紗線筒子不應(yīng)該損害紗線性能，并且它們應(yīng)該具有良好的退繞性能。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)良好的卷筒結(jié)構(gòu)要求卷筒圓周速度有高的精度。已知各種不同的卷筒驅(qū)動(dòng)裝置。在錠子驅(qū)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)紗線筒子支承芯軸并調(diào)節(jié)其圓周速度。這時(shí)隨著卷筒直徑的加大卷筒支承芯軸的轉(zhuǎn)速減小。眾所周知，圓周速度用一探輥測(cè)量，探輥貼合在卷筒圓周上。如果在紗線卷繞時(shí)間內(nèi)卷筒直徑加大，那么圓周速度便提高。這種提高傳遞到探輥的轉(zhuǎn)速上。產(chǎn)生一控制信號(hào)，使支承芯軸的轉(zhuǎn)速隨卷筒直徑的加大而減小。在摩擦驅(qū)動(dòng)時(shí)一個(gè)貼合在卷筒圓周上的加壓輥以恒定的圓周速度帶動(dòng)未受到驅(qū)動(dòng)的卷筒芯軸。
還已知帶有錠子驅(qū)動(dòng)裝置的卷繞機(jī)，其中用來(lái)測(cè)量圓周速度的探輥(摩擦輥)配備一電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。由此提供一附加的調(diào)整量，它表示為與筒管包裝相比探輥的超越。
正超越給探輥的驅(qū)動(dòng)裝置上發(fā)出一調(diào)整信號(hào)，以便速度提高；負(fù)超越產(chǎn)生一信號(hào)，使速度降低。在兩種情況下探輥和卷筒始終保持接觸，使得探輥對(duì)卷筒產(chǎn)生拉動(dòng)作用或制動(dòng)作用。在Bamag公司的型號(hào)為CW的卷繞機(jī)上超越的調(diào)整借助于一載荷偏移因子進(jìn)行，它以標(biāo)尺刻度定義。對(duì)于正超越設(shè)定一正的載荷偏移因子，其中標(biāo)尺數(shù)值大致(‰)表示超越的單位。
為了將待卷繞紗線鋪放在整個(gè)卷筒寬度上已知各種不同的往復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。已知往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)絲器，其運(yùn)動(dòng)方向在卷筒棱邊處突然反向，這造成很大的加速力，并可能造成很快的磨損。與此不同旋轉(zhuǎn)錠翼系統(tǒng)可以快得多地往復(fù)引導(dǎo)紗線，但是在紗線反向點(diǎn)可能出現(xiàn)紗線的沖擊載荷。
通常預(yù)取向的非結(jié)晶聚酯單絲(也稱為POY)根據(jù)制造的纖度不同在2500-3500m/min的牽引速度下制造。這種單絲具有75-165％的斷裂延伸率/值，這對(duì)于在拉伸式或拉伸卷曲變形過(guò)程中的后處理證明是有利的。
但是如果在制造紡絲取向的結(jié)晶PET單絲—它們也稱為FOY或HOY-時(shí)試圖繼續(xù)提高卷繞速度，那么便會(huì)發(fā)現(xiàn)缺陷增多，它們?cè)趶耐补馨b中抽出紗線以進(jìn)行后處理時(shí)造成操作和質(zhì)量故障。
用高的卷繞速度制造POY絲例如在以下資料中介紹過(guò)WO99/51799公開(kāi)一種紡造無(wú)端單絲的方法，其中新紡出的單絲在一管子中借助于加速的冷空氣冷卻。通過(guò)這種方式紡絲牽引速度可以提高到4530m/min，而不降低斷裂延伸率。
WO99/07927介紹了一種由以聚酯為基的聚合物混合物制造預(yù)取向單絲的方法。在存在一定量的添加劑-共聚物的情況下在高達(dá)6000m/min的紡絲牽引速度時(shí)仍能得到高斷裂延伸率的PES單絲。
盡管所述方法可以在高牽引速度時(shí)紡造預(yù)取向非結(jié)晶單絲，但是沒(méi)有進(jìn)一步說(shuō)明單絲的卷繞和避免筒管包裝缺陷。
實(shí)際表明，在卷繞用高的紡絲牽引速度制造的單絲時(shí)可能出現(xiàn)以下缺陷由于旋轉(zhuǎn)的筒管包裝上大的離心力在滿卷筒制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)包裝的不可控制的崩潰。
筒管包裝表面和探輥之間大的摩擦力導(dǎo)致變形(Walken)和發(fā)熱。
觀察到特別是卷筒邊緣上的凸脹和在筒管包裝整個(gè)寬度上的鞍形，以及紗線脫邊，亦即單根或整個(gè)單絲從卷筒邊緣上滑脫。這種缺陷在POY一卷筒儲(chǔ)存期間還可能發(fā)生或加劇。
這里應(yīng)該考慮，紡絲牽引速度由第一牽引機(jī)構(gòu)—大多是一導(dǎo)絲輥—的速度確定，卷繞速度相應(yīng)于筒管包裝的圓周速度。
在資料中看到卷筒結(jié)構(gòu)缺陷最常見(jiàn)的原因是往復(fù)運(yùn)動(dòng)相對(duì)于卷繞速度比的誤差以及在筒子上卷繞張力的誤差。隨著卷繞張力的過(guò)于增大首先在棱邊處形成凸脹或在中間形成鞍形。然后便是脫邊和紗線斷裂。紗線張力太小時(shí)首先形成窄帶狀表面，伴隨著擠出的卷筒棱邊，脫落的數(shù)量加大，并在紗線較大的過(guò)量供給時(shí)形成纏繞，紗線斷裂和在摩擦輥上的卷繞(Franz Fourné合成纖維Carl Hanser出版社München Wien，1995年第210頁(yè))。
由JP63-147780A已知一種帶有受驅(qū)動(dòng)的接觸輥和受驅(qū)動(dòng)的筒管架的卷繞機(jī)。它介紹了一種用于高結(jié)晶絲的卷繞方法。但是給出的卷繞參數(shù)不能轉(zhuǎn)用到非結(jié)晶絲上。此外沒(méi)有記述在卷繞行程上的鋪放角。卷筒表面和接觸輥相同的速度導(dǎo)致，無(wú)法避免卷筒棱邊處的紗線脫落。
JP62-244873A同樣介紹了一種帶有受驅(qū)動(dòng)的接觸輥和筒管架的卷繞機(jī)。這里此方法也適合于卷繞高結(jié)晶絲。因此也存在對(duì)于接觸輥和卷筒表面速度一致性的要求。紗線脫落同樣是不可避免的。
JP11-263534A涉及丙烯腈系纖維的卷繞。但是對(duì)于PES紗線卷繞行程上卷繞張力的變化是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種用來(lái)卷繞預(yù)取向的非結(jié)晶聚酯單絲的方法，用這種方法即使在高卷繞速度時(shí)也能達(dá)到良好的卷筒結(jié)構(gòu)。應(yīng)該可以達(dá)到這樣的卷筒結(jié)構(gòu)，它使得在筒裝上可以卷繞4kg以上，尤其是12-32kg的高的紗線重量，并且即使在卷筒較長(zhǎng)期儲(chǔ)存后在后續(xù)處理時(shí)仍能保持良好的卷筒退繞。
按照本發(fā)明這個(gè)目的用權(quán)利要求1中給出的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明方法優(yōu)良和適宜的變型方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
使人意想不到地顯示，即使在高的卷繞速度時(shí)，如果
·將待卷繞單絲以0.03cN/dtex和0.20cN/dtex之間的紗線張力輸送給往復(fù)導(dǎo)絲器。
·探輥以與卷筒圓周速度相比正的超越運(yùn)行，·在卷繞行程上紗線鋪放角在3.5°至7.5°之間調(diào)整，·探輥在卷筒圓周上的貼緊力在8至18kg之間。那么對(duì)于預(yù)取向非結(jié)晶聚酯單絲(POY)也可以達(dá)到良好的卷筒結(jié)構(gòu)。
集束的多絲稱為長(zhǎng)絲或紗線。預(yù)取向的非結(jié)晶單絲特別是理解為具有75至165％之間的斷裂延伸率的單絲。可以不受限制地應(yīng)用聚酯，例如PET、PBT、PTT等等。
待卷繞單絲用以輸送給往復(fù)導(dǎo)絲器的卷繞張力(cN/dtex)通過(guò)形成直接在往復(fù)導(dǎo)絲器之間測(cè)量的紗線張力(cN)和卷繞的紗線的纖度(dtex)之商求出。按本發(fā)明的方法并不強(qiáng)制要求采用導(dǎo)絲輥。如果單絲用導(dǎo)絲輥抽出，那么測(cè)量被最后一個(gè)牽引導(dǎo)絲輥輸送給往復(fù)導(dǎo)絲器的單絲的張力。紗線在卷筒寬度上的鋪放借助于旋轉(zhuǎn)的錠翼進(jìn)行。
用來(lái)使探輥貼合在卷筒圓周上的規(guī)定的壓緊力的調(diào)整確保卷筒和探輥之間的力鎖合。
用鋪放角表示卷筒上的紗線行進(jìn)方向與卷筒旋轉(zhuǎn)軸垂線之間的夾角。卷繞行程上的鋪放角為3.5°至7.5°之間有利于卷筒結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
由于探輥與卷筒圓周速度相比以正超越運(yùn)行，探輥對(duì)卷筒起拉動(dòng)作用。實(shí)際令人驚訝地顯示，如果POY用高卷繞速度制造，那么拉動(dòng)作用對(duì)避免卷筒棱邊上的紗線脫邊具有重要影響。
在上述范圍內(nèi)調(diào)整鋪放角有利于不在卷筒上留下鞍形和凸脹如果探輥與卷筒圓周速度相比以+0.3至+1.2％之間的正超越運(yùn)行，那么便得到特別好的卷筒結(jié)構(gòu)。單絲最好以0.05cN/dtex至0.15cN/dtex之間的紗線張力輸送給往復(fù)導(dǎo)絲器。
為了進(jìn)一步改善卷筒結(jié)構(gòu)單絲的鋪放角最好根據(jù)卷繞行程上卷筒的直徑而變化。通過(guò)改變鋪放角可以進(jìn)一步減小由于凸脹造成的運(yùn)輸損壞和紗線退繞誤差。在卷繞行程上的鋪放角在第一階段內(nèi)隨卷筒直徑的加大而加大，在隨后的第二階段內(nèi)隨卷筒直徑的加大而減小，證明是特別有利的。鋪放角的加大和減小最好以約0.5°的步距階梯式進(jìn)行。在第一和第二階段之間鋪放角最好保持不變。
在本發(fā)明范圍內(nèi)PES也可以具有少量，相對(duì)于單絲總重量最好不超過(guò)0.1％重量百分比的支化劑成分。其中對(duì)于本發(fā)明優(yōu)先的支化劑成分包括起多官能酸，如偏苯三酸、均苯四酸、或三價(jià)至六價(jià)的醇，如三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、甘油或相應(yīng)的羥基酸。
此外給PES混和作為延伸率增大劑的，相對(duì)于單絲總重量不超過(guò)2.5％重量百分比的添加劑-聚合物，可能是適宜的。按照本發(fā)明特別合適的添加劑-聚合物包括聚合物和/或共聚物。在這方面參照DE10063286的公開(kāi)內(nèi)容。
對(duì)于按本發(fā)明的方法原則上可以應(yīng)用市場(chǎng)上常見(jiàn)的可以形成所述參數(shù)的所有卷繞機(jī)。對(duì)于按本發(fā)明的方法采用在高紡絲牽引速度時(shí)減少產(chǎn)生應(yīng)加的結(jié)晶的紡絲冷卻裝置是適宜的。在本發(fā)明一種特別優(yōu)先的實(shí)施形式中采用如資料WO99/51799中所述的紡絲冷卻裝置。在這方面明確地參照這份資料的公開(kāi)內(nèi)容。
單絲在卷繞之前可以用已知方法卷曲變形。其中最好調(diào)整到至少10n/m的結(jié)數(shù)(在卷繞的紗線上測(cè)量)。
為了按本發(fā)明調(diào)整紗線張力預(yù)取向非結(jié)晶聚酯單絲的卷繞速度應(yīng)該低于卷繞牽引速度0-2％。如果單絲用導(dǎo)絲輥牽引，那么第一導(dǎo)絲單元的圓周速度稱為牽引速度。
此外通過(guò)鏡面干擾法(Spiegelstoerverfahren)防止特別是在鏡面區(qū)內(nèi)的紗線層滑脫是適宜的。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明下面參照附圖進(jìn)一步說(shuō)明按本發(fā)明的方法。
附圖表示；


圖1表示用在按本發(fā)明的方法中的卷繞機(jī)的大大簡(jiǎn)化的示意圖。
圖2表示在卷繞行程上鋪放角的變化。
本發(fā)明具體的實(shí)施方式在按本發(fā)明的方法中聚酯或混合聚合物的熔液借助于紡絲泵擠壓到噴嘴組件中，并通過(guò)組件的噴嘴板上的噴嘴孔擠出成熔液形單絲。擠出的單絲穿過(guò)冷卻延遲區(qū)。此外在紡絲箱體下面可以安裝一后加熱器。接著單絲冷卻到其凝固溫度以下的溫度。
用作冷卻單絲的手段對(duì)于專業(yè)人員可以從現(xiàn)有技術(shù)中得知。為了冷卻單絲例如可以采用單根紗線/長(zhǎng)絲系統(tǒng)，它們由具有打孔的壁的單根冷卻管組成。通過(guò)主動(dòng)的冷空氣輸入或通過(guò)利用單絲的自抽吸效應(yīng)和/或通過(guò)冷空氣抽出達(dá)到每根單獨(dú)的單絲的冷卻。除了使用單根管子外，另一種選擇方案也可以采用已知的橫流驟冷系統(tǒng)。
單絲集束成至少一根紗線在一加油銷(xiāo)上進(jìn)行，它均勻地輸送希望數(shù)量的紡絲上油劑。在卷繞前對(duì)紗線的單絲進(jìn)行卷曲變形，由此改善在卷筒上紗線的結(jié)合。
用來(lái)卷繞連續(xù)輸入的紗線的卷繞機(jī)包括一電機(jī)驅(qū)動(dòng)的卷筒支承芯軸1、筒管2插在此芯軸上。以恒定的速度連續(xù)輸入的紗線3在筒管2上卷繞成一卷筒4。
首先通過(guò)一個(gè)導(dǎo)絲器5引導(dǎo)紗線3，該導(dǎo)絲器構(gòu)成往復(fù)運(yùn)動(dòng)三角形的頂點(diǎn)。接著紗線到達(dá)一往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6。卷繞機(jī)尤其是僅僅具有一示意表示的錠翼輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它對(duì)于每根紗線包括一往復(fù)驅(qū)動(dòng)裝置7和兩個(gè)反方向旋轉(zhuǎn)的錠翼系統(tǒng)8、9。這種紡紗杯(/轉(zhuǎn)子型)紗線鋪放系統(tǒng)屬于現(xiàn)有技術(shù)，并例如在Fourné，合成纖維，Carl Hansa出版社München Wien1995年，第401頁(yè)中作過(guò)說(shuō)明。
紡紗杯往復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的錠翼8、9在卷筒寬度上反復(fù)來(lái)回引導(dǎo)紗線3。輸入的單絲用以輸送給往復(fù)導(dǎo)絲器的紗線張力在0.03cN/dtex至0.20cN/dtex之間，尤其在0.05cN/dtex至0.15cN/dtex的范圍內(nèi)。根據(jù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6頻率的高低在卷繞行程上紗線鋪放角在3.5°至7.5°之間調(diào)整。
在往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6后面紗線在探輥10上轉(zhuǎn)向90°以上，然后在筒管2上卷繞成卷筒4。探輥10具有一單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)裝置。卷筒支承芯軸1和探輥10的旋轉(zhuǎn)方向分別用箭頭表示。探輥用來(lái)貼緊在卷筒圓周上的壓緊力F在卷繞機(jī)上可以改變。壓緊力F在8至18kg間調(diào)整。
這樣調(diào)節(jié)卷筒支承芯軸1的轉(zhuǎn)速，使得卷筒圓周速度保持不變。與卷筒支承芯軸的調(diào)節(jié)無(wú)關(guān)探輥10的驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)整到具有正超越，使它對(duì)筒裝置施加拉動(dòng)作用。探輥驅(qū)動(dòng)裝置與卷筒支承芯軸驅(qū)動(dòng)裝置相比的這種正超越最好在+0.3和+1.2％之間。
在卷筒行程上鋪放角在3.5°至7.5°的范圍內(nèi)變化。圖2表示作為相對(duì)于滿卷筒(100％)的卷筒直徑(％)的函數(shù)的鋪放角(°)。開(kāi)始時(shí)最好調(diào)整到4.5°的鋪放角。在到相對(duì)卷筒直徑為40％的第一階段I內(nèi)鋪放角從4.5°階梯形升高到6°。接著鋪放角在直到相對(duì)卷筒直徑為60％的這個(gè)范圍內(nèi)保持不變。接著是第二階段II，在該階段內(nèi)鋪放角從6.0°階梯形減小到5.5°度。在卷筒卷繞時(shí)間內(nèi)鋪放角應(yīng)該在它們之間調(diào)整的上下限在圖2中用虛線表示。上下限數(shù)值分別在特別優(yōu)選的數(shù)值附近上或下1.0°。
其它卷繞機(jī)的不同之處在于幾何的、工藝的和控制技術(shù)的結(jié)構(gòu)。用按本發(fā)明的卷繞條件制造出穩(wěn)定的無(wú)缺陷的卷筒。單絲以至少4200m/min，尤其是≥4600m/min，特別是≥6000m/min的卷繞速度成形為卷筒包裝。在本發(fā)明范圍內(nèi)特別優(yōu)先的區(qū)域?yàn)?200至8000m/min之間，特別是4600至7000m/min之間。
權(quán)利要求
1.用來(lái)將預(yù)取向的非結(jié)晶聚酯單絲以至少4200m/min的卷繞速度卷繞成卷筒的方法，用這種方法時(shí)輸入的單絲輸送給一往復(fù)導(dǎo)絲器，并在卷筒的寬度上鋪放，并由一受驅(qū)動(dòng)的以規(guī)定的壓緊力貼合在一裝在受驅(qū)動(dòng)的卷筒支承芯軸上的卷筒圓周上的探輥轉(zhuǎn)向，其特征為-待卷繞單絲以在0.03cN/dtex至0.20cN/dtex之間的較高紗線張力輸送給往復(fù)導(dǎo)絲器，-探輥以比卷筒高的圓周速度運(yùn)轉(zhuǎn)，-紗線在卷繞行程上的鋪放角在3.5°至7.5°之間調(diào)整，-探輥的壓緊力在8至18kg之間。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征為探輥或加壓輥以一與卷筒圓周速度相比在0.3至1.2％的圓周速度正超越運(yùn)行。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為單絲以0.05cN/dtex至0.15cN/dtex的紗線張力輸送給往復(fù)導(dǎo)絲器。
4.按權(quán)利要求1-3之任一項(xiàng)所述的方法，其特征為單絲的鋪放角根據(jù)卷筒直徑在卷筒行程上變化。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征為在卷繞行程上的鋪放角在第一階段內(nèi)隨卷筒直徑的加大而加大，而在隨后的第二階段隨卷筒直徑的加大而減小。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征為鋪放角在第一和第二階段之間保持不變。
7.按權(quán)利要求1-6之任一項(xiàng)所述的方法，其特征為給往復(fù)導(dǎo)絲器輸送具有至少10結(jié)/米的卷曲變形紗線。
8.按權(quán)利要求1-7之任一項(xiàng)所述的方法，其特征為單絲以4600至7000m/min的卷繞速度卷繞。
9.按權(quán)利要求1-8之任一項(xiàng)所述的方法，其特征為輸入的單絲借助于旋轉(zhuǎn)的錠翼系統(tǒng)鋪放。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用來(lái)將預(yù)取向的非結(jié)晶聚酯單絲以至少4200m/min的速度卷繞成卷筒的方法，用這種方法時(shí)輸入的單絲被一錠翼－往復(fù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在卷筒寬度上鋪放并被一受驅(qū)動(dòng)的探輥轉(zhuǎn)向，探輥以8至18kg的壓緊力貼合在裝在一受驅(qū)動(dòng)的卷筒支承芯軸上的卷筒的圓周上。待卷繞的單絲以0.03cN/dtex至0.20cN/dtex的紗線張力輸送給往復(fù)導(dǎo)絲器。探輥以與卷筒圓周速度相比最好在0.3至1.2％之間的正超越運(yùn)轉(zhuǎn)。在卷繞行程上紗線鋪放角在3.5°至7.5°之間調(diào)整。用按本發(fā)明的方法即使在高的卷繞速度時(shí)也能達(dá)到良好的卷筒結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B65H54/40GK1525934SQ02813880
公開(kāi)日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2002年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月13日
發(fā)明者H·許特里希凱特, H 許特里希凱特 申請(qǐng)人:齊默爾股份公司