本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于對絲束的大量熔紡的纖維條子進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的方法以及一種根據(jù)權(quán)利要求8的前序部分所述的用于在短纖維/切斷纖維工藝過程中對絲束的大量熔紡的纖維條子進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的設(shè)備。

背景技術(shù)：

用于對絲束的多個熔紡的纖維條子進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的此類方法和此類設(shè)備由文獻(xiàn)wo2007/073784a1已知。

在制造短纖維時常見的是，在熔紡工藝過程中產(chǎn)生多個纖維條子。在一步式工藝過程/單級工藝過程中在熔融紡絲之后將纖維條子直接拉伸、卷曲變形并且切割成纖維。在兩步式工藝過程/兩級工藝過程中在熔融紡絲之后將纖維條子鋪放在條筒中，以便隨后在纖維生產(chǎn)線中作為絲束被拉伸、卷曲變形并且切割。與相應(yīng)的工作步驟無關(guān)地，希望具有在工藝工序中的高一致性。然而在此通常不能避免由于例如紡絲裝置失效、接收條筒的變換或其它材料缺陷例如纖維條子中的未伸張的塑化的材料積聚而引起的纖維條子中的缺陷。在已知的方法和已知的設(shè)備中，具有多個纖維條子的絲束的表面特性被連續(xù)探測。為此，通過攝像機(jī)系統(tǒng)獲得絲束的表面的監(jiān)控圖像并且分析所述監(jiān)控圖像的缺陷。然而，缺陷的發(fā)現(xiàn)需要高耗費(fèi)的圖像分析，以便有針對性地確定纖維條子中的瑕疵。在此重要的是絲束的表面結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)圖樣，以便能夠作出明確的診斷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此本發(fā)明的目的是，對用于對絲束的多個熔紡的纖維條子進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的此類方法和此類設(shè)備這樣加以改進(jìn)，使得能夠利用簡單的方法/裝置識別絲束或纖維束內(nèi)的材料缺陷。

該目的根據(jù)本發(fā)明利用一種方法由下述方式實現(xiàn)，即在絲束的纖維條子上面狀地或線狀地橫向于絲束地檢測和分析表面溫度。

該目的根據(jù)本發(fā)明在設(shè)備方面由下述方式實現(xiàn)，即監(jiān)控裝置具有用于測量纖維條子上的表面溫度的測量裝置。

本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案通過相應(yīng)的從屬權(quán)利要求的特征和特征組合來限定。

本發(fā)明使用了以下認(rèn)識，即在熱處理絲束的纖維條子時，材料缺陷、例如纖維加厚部、纖維端部、拼接處或未伸張的材料具有和纖維條子不相同的表面溫度。因此已知的是，材料加厚部通過材料積聚或通過未伸張的纖維在例如通過蒸汽處理或通過接觸加熱實現(xiàn)的相同調(diào)溫的情況下具有比纖維條子低的溫度，或例如通過冷卻而具有比纖維條子高的溫度。通過檢測絲束的纖維條子的表面溫度可以通過比較來確定絲束中的異常情況。為此，在絲束的整個寬度上以面的方式或以線的方式檢測表面溫度。通過例如與平均表面溫度相比較可以因此首先可靠地確定溫度偏差并從中推導(dǎo)出絲束的纖維延伸長度中的異常情況。

因此優(yōu)選地實施如下方法變型方案，其中，將在一個或多個測量區(qū)中測量到的表面溫度實際值與之前由實際值求得的表面溫度平均值相比較，對從中求得的差值進(jìn)行評估以用于發(fā)現(xiàn)絲束中的缺陷。因此可以單獨僅從表面溫度的實際值中就識別出絲束的纖維結(jié)構(gòu)中的異常情況。通過樣本圖像或理論溫度給定的額外的參數(shù)不是必需的。

為了實現(xiàn)表面溫度的面覆蓋方式的測量，還提出，在纖維條子上通過探測紅外輻射無接觸地測量表面溫度。因此由絲束的整個纖維表面產(chǎn)生紅外輻射，其根據(jù)探測得出統(tǒng)一的溫度剖面/溫度分布/溫度廓線。

優(yōu)選地借助于熱成像攝像機(jī)檢測紅外輻射并生成熱圖像和/或溫度剖面。因此可以例如在顯示器上可視化地顯示熱圖像，從而操作人員可以直接識別不允許的偏差。

絲束內(nèi)的多種材料缺陷已經(jīng)是源于紡絲疵點，該紡絲疵點在纖維條子的熔紡過程中產(chǎn)生。因此可能由于所謂的紡絲噴滴而使得單獨的液滴從紡絲噴嘴單元的下側(cè)脫離并且導(dǎo)致在纖維條子內(nèi)的材料積聚。在此甚至可能出現(xiàn)短時間的紡絲中斷，其導(dǎo)致在纖維復(fù)合物內(nèi)的材料空隙。就此來說，下述的方法變型方案是特別有利的，其中，緊接在熔紡的纖維條子冷卻之后立即測量表面溫度。因此，在纖維結(jié)合處內(nèi)的材料積聚導(dǎo)致，該材料積聚由于冷卻不充足而具有比纖維條子高的溫度。就此來說可以通過纖維條子的表面溫度來識別這種紡絲疵點。

在此存在以下可能性，即通過紡絲噴嘴單元紡出的纖維條子與相鄰的紡絲噴嘴單元的纖維條子無關(guān)地被監(jiān)控。為此，在通過多個紡絲噴嘴單元之一熔紡出的纖維條子上測量表面溫度。因此可以例如基于紡絲疵點的積累通過工藝過程控制器開始清潔紡絲噴嘴單元的下側(cè)。

為了識別特別在纖維條子拉伸過程中出現(xiàn)的材料缺陷，提出一種方法變型方案，其中，在在纖維生產(chǎn)線內(nèi)引導(dǎo)的纖維條子上測量表面溫度。纖維條子的監(jiān)控在此優(yōu)選地在被拉伸的絲束上進(jìn)行，以便在識別缺陷的過程中利用拉伸的熱反應(yīng)。

為了測量表面溫度，優(yōu)選地應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，其中，測量裝置具有與纖維條子間隔開地布置的紅外探測器單元，該紅外探測器單元的傳感器對準(zhǔn)絲束上的一個或多個測量區(qū)。因此可以在之前確定的測量區(qū)上以面覆蓋的方式檢測由纖維表面產(chǎn)生的紅外輻射。

為此，紅外探測器單元有利地具有熱成像攝像機(jī)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)直接整合/集成到纖維生產(chǎn)系統(tǒng)中。

為了監(jiān)控纖維條子的熔紡工藝過程，提出所述設(shè)備的根據(jù)本發(fā)明的改進(jìn)方案，其中，監(jiān)控裝置被分配給位于所述多個裝置上游的紡絲裝置。在此這不依賴于紡絲裝置是直接在一步式工藝過程中連續(xù)地與處理裝置相組合還是紡絲裝置與用于暫時鋪放絲束的條筒站共同作用。在此重要的是，由于纖維條子內(nèi)的材料缺陷而在纖維條子熔融紡絲期間出現(xiàn)的紡絲疵點在冷卻之后能夠被識別。

為了彼此獨立地監(jiān)控通過紡絲裝置的多個紡絲噴嘴單元產(chǎn)生的纖維條子，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的下述改進(jìn)方案是特別有利的，其中，監(jiān)控裝置具有多個測量裝置。就此來說，每個紡絲噴嘴單元都可以分配有測量裝置，以便監(jiān)控在擠出之后被冷卻的纖維條子。

為了識別特別在纖維生產(chǎn)線中處理絲束時出現(xiàn)的材料缺陷，提出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的下述改進(jìn)方案，其中，監(jiān)控裝置被分配給纖維生產(chǎn)線的裝置之一。

特別是絲束中的缺陷——該缺陷由于塑化的材料的積聚而出現(xiàn)在絲束中——可能導(dǎo)致在系統(tǒng)部件、例如卷曲變形裝置中的損壞。就此來說必須從絲束的纖維復(fù)合物中去除這種塑料部分。為此特別適合的是下述設(shè)備變型方案，其中，監(jiān)控裝置與工藝過程控制單元相聯(lián)接，通過該工藝過程控制單元能夠改變絲束的引導(dǎo)速度。因此可以特別在纖維生產(chǎn)線中在出現(xiàn)絲束的局部的加厚部時改變工藝過程速度。

在直接在纖維條子的紡絲之后出現(xiàn)的纖維條子中的材料缺陷的情況下，可以通過工藝過程控制單元改變紡絲噴嘴單元上的熔體通過量。因此可以例如切斷單個的紡絲泵，以便能夠在紡絲噴嘴單元之一上進(jìn)行清潔。

在此特別有利的是，監(jiān)控裝置與信號發(fā)生器相聯(lián)接，通過該信號發(fā)生器能夠為操作人員產(chǎn)生信號、例如光信號或聲音信號。因此能夠在工藝過程速度降低時快速干預(yù)和排除絲束內(nèi)的缺陷。

附圖說明

為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，下面參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個實施例。

其中:

圖1示意性地示出用于制造短纖維的系統(tǒng)的整體視圖，

圖2示意性地示出用于質(zhì)量監(jiān)控的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的一個實施例的視圖，

圖3示意性地示出絲束的俯視圖，

圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在紡絲裝置方面的另一個實施例的視圖，

圖5示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在紡絲裝置方面的又一個實施例的視圖

具體實施方式

在圖1中示意性地示出用于由絲束制造合成短纖維的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有處理裝置3，以便接納絲束用于進(jìn)行處理和分割。處理裝置3在專業(yè)領(lǐng)域也被稱為所謂的纖維生產(chǎn)線，以便由絲束連續(xù)地制造短纖維。在圖1中示出的處理裝置3因此可以與熔紡裝置1或選擇性地與條筒站2組合。處理裝置3因此既適用于制造短纖維的一步式工藝過程又適用于兩步式工藝過程。

在圖1中，熔紡裝置1以及條筒站2象征性地示出并且在此不進(jìn)一步說明。

處理裝置3在該實施例中包括多個拉伸裝置4和5、一個定型裝置12、一個移距裝置14、一個卷曲變形裝置15、一個帶式烘干機(jī)16、一個牽引調(diào)節(jié)裝置17以及一個切割裝置18。上述裝置部件被依次布置以形成纖維行進(jìn)路線。

拉伸裝置4和5具有多個拉伸輥4.1和5.1，以便將多個熔紡的纖維條子以帶形的布置引導(dǎo)成絲束。在此可以將纖維條子直接從熔紡裝置1中抽出或另選地從條筒站2的多個條筒中抽出。在一步式工藝過程中，在熔紡裝置1的多個紡絲站中由聚合物熔體擠出纖維條子并將纖維條子在冷卻之后抽出并作為帶形的布置結(jié)構(gòu)并排地匯集成絲束。在兩步式工藝過程中將分別中間存放在條筒中的絲束從多個條筒中以多個數(shù)量同時抽出并帶形并排地作為絲束被引導(dǎo)。與纖維條子的提供無關(guān)地，在拉伸裝置4和5之間拉伸絲束。為此，拉伸裝置4和5的拉伸輥4.1和5.1被以差速驅(qū)動。在此，拉伸裝置4或拉伸裝置5的輥可以被單獨驅(qū)動器或組合驅(qū)動器驅(qū)動。拉伸輥4.1和5.1在此優(yōu)選地被懸伸地、并排地和上下重疊地布置，從而在拉伸輥4.1和5.1上形成絲束的s形纖維行進(jìn)路線。依賴于聚合物類型和短纖維類型，可以將拉伸裝置4和5的拉伸輥4.1和5.1設(shè)計為被加熱的或不加熱的。

如由圖1的圖示中得出地，在拉伸裝置5后面跟隨有定型裝置12，該定型裝置具有多個被加熱的定型輥13。定型輥13同樣被布置在輥支架上，其中，輥套被自由懸伸地保持。定型輥13的驅(qū)動可以通過單獨驅(qū)動或組合驅(qū)動實現(xiàn)。

為了使得絲束的纖維條子在熱定型之后卷曲變形，絲束的處理寬度通過移距裝置14調(diào)節(jié)成卷曲變形寬度。移距裝置14為此具有多個移距輥25。

跟隨在移距裝置14后面的卷曲變形裝置15在該實施例中具有兩個卷曲變形輥26，這兩個卷曲變形輥與填塞箱27共同作用。

在卷曲變形裝置15的排出側(cè)上布置有帶式烘干機(jī)16的傳送帶28，通過該傳送帶將被卷曲變形的纖維條子引導(dǎo)用于通過帶式烘干機(jī)16烘干。

在纖維生產(chǎn)線的末端上設(shè)有牽引調(diào)節(jié)裝置17以及切割裝置18，以便將纖維條子連續(xù)地切割成具有規(guī)定的纖維長度的短纖維。

為了進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控，處理裝置3具有監(jiān)控裝置6，該監(jiān)控裝置在該實施例中在纖維行進(jìn)路線中被布置在拉伸裝置5與定型裝置12之間。為了說明監(jiān)控裝置6，在此額外參考圖2。圖2示出具有布置在拉伸裝置5與定型裝置12之間的監(jiān)控裝置6的處理裝置3局部。就此來說，只要不明確地指出參照哪個附圖，下面的描述就對兩個附圖都適用。

監(jiān)控裝置6被設(shè)計為用于測量纖維條子的表面溫度的測量裝置。為了能夠無接觸地測量纖維條子上的表面溫度，測量裝置7具有紅外探測器單元7.1。紅外探測器單元7.1包含傳感器的布置結(jié)構(gòu)，這些傳感器對準(zhǔn)絲束的表面上的一個或多個測量區(qū)。傳感器能夠接收來自于纖維條子的輻射并且由此確定表面溫度。作為紅外探測器單元可以使用所謂的高溫計或熱成像攝像機(jī)。在應(yīng)用熱成像攝像機(jī)時已經(jīng)可以顯示出絲束的被可視化的纖維表面以及測得的溫度剖面。在此重要的是，根據(jù)表面溫度測量獲得在絲束的纖維延伸長度上的局部界定的不均勻性。

如由在圖1和圖2中的圖示得出地，測量裝置7直接與工藝過程控制裝置8聯(lián)接。工藝過程控制裝置8與處理裝置3內(nèi)的裝置部件的驅(qū)動器和執(zhí)行器連接，以便控制用于拉伸、卷曲變形和切割纖維的整個工藝過程。監(jiān)控裝置6與工藝過程控制裝置8之間直接連接的優(yōu)點是，依賴于所探測到的缺陷能夠直接實現(xiàn)工藝過程變化。特別是由在絲束內(nèi)的未被拉伸的無定形材料引起的較厚部位可能導(dǎo)致在卷曲變形裝置或切割裝置上的損壞。

如此外由圖1和圖2的圖示得出地，監(jiān)控裝置6具有信號發(fā)生器11，該信號發(fā)生器與測量裝置7聯(lián)接。因此可以將在絲束的表面上所探測到的不均勻性直接轉(zhuǎn)換為可視信號，從而操作人員可以對工藝過程進(jìn)行必要的修改。

在工作時，以帶形的布置并排地引導(dǎo)絲束的纖維條子。絲束的示意性圖示在圖3中在俯視圖中示出。絲束用附圖標(biāo)記9表示，纖維條子用附圖標(biāo)記10表示。纖維條子10基本上平行、并排地設(shè)置并且共同形成絲束9。

為了在工作時當(dāng)絲束9連續(xù)運(yùn)動時能夠探測整個表面，在圖3中示意性地以點劃線示出測量區(qū)19。測量區(qū)19形成絲束9上的、通過紅外探測器裝置7.1檢測輻射的表面區(qū)域。在絲束9內(nèi)均勻布置和分配纖維條子時在測量區(qū)的所有區(qū)域中得到基本上均勻的表面溫度。就此來說絲束9的質(zhì)量是令人滿意的。

對于在絲束9中出現(xiàn)缺陷的情況，在測量區(qū)19中檢測溫差。在圖3中示意性地示出作為較厚部位的缺陷20。如果纖維材料相互粘合成塊而未被拉伸，則得到這種較厚部位。缺陷20的材料積聚引起在絲束9的表面上的溫差。因此該缺陷顯示出比其余的纖維條子明顯低的溫度。因此在測量表面溫度時便已可以明確地通過實際溫度與實際溫度的平均值的比較來定位缺陷。借助于這種溫度分析可以有利地探測所有常用的缺陷、像例如拼接處、絲束端部、未伸張的材料(塑料)、缺少的絲束部分(成卷)，移動的絲束層、較薄部位或較厚部位。通過指示出缺陷，還能實現(xiàn)手動干預(yù)，從而例如能夠從絲束中有針對性地去除由較厚部位或塑化的材料造成的雜質(zhì)。

在圖3中示出的絲束9實施例中示出用于在絲束的整個寬度上線狀地檢測表面溫度的測量區(qū)。然而原則上也存在以下可能性，即：在絲束的表面上通過紅外探測器裝置7.1的一個或多個傳感器布置結(jié)構(gòu)來探測多個面狀交疊的測量區(qū)。因此可以有利地也將纖維行進(jìn)方向上的溫差考慮用于進(jìn)行分析。根據(jù)本發(fā)明的方法因此特別適合于改進(jìn)短纖維制造質(zhì)量。通過纖維表面的無接觸的溫度測量和隨后的分析，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備也可以有利集成到已經(jīng)安裝好的系統(tǒng)中。

如由圖1的圖示所得出地，監(jiān)控裝置6被布置在最后的拉伸裝置5下游。監(jiān)控裝置在纖維生產(chǎn)線內(nèi)的該位置是示例性的。然而該位置具有特別的優(yōu)點，即在拉伸纖維條子期間被釋放的動能可以被直接用于，確定絲束的纖維結(jié)構(gòu)中的缺陷。就此來說可以單獨僅從拉伸能量中識別缺少的絲束部分或絲束端部。

在圖4中示意性地示出用于對纖維條子進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一實施例。該實施例基本上等同于前述的根據(jù)圖2的實施例，其中，監(jiān)控裝置6被直接分配給紡絲裝置1。就此來說將根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在該實施例中用于，在熔紡纖維條子時識別和指示出紡絲疵點。

在圖4中示出的紡絲裝置1具有紡絲箱體30，在其下側(cè)上布置有多個紡絲噴嘴單元31.1至31.3。紡絲噴嘴單元的數(shù)量僅是示例性的。所述數(shù)量基本上取決于短纖維系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。

每個紡絲噴嘴單元31.1至31.3分別分配有紡絲泵32.1至32.3。紡絲泵32.1至32.3通過分配管路35與擠出機(jī)34連接或另選地直接與聚合系統(tǒng)連接。在擠出機(jī)34內(nèi)將聚合物、例如聚酯或聚丙烯熔融。被輸送給紡絲泵32.1至32.3的聚合物熔體在壓力下被輸送給紡絲噴嘴單元31.1至31.3，紡絲噴嘴單元在其下側(cè)上具有多個噴嘴孔，以便擠出纖維條子。紡絲噴嘴單元31.1至31.3為此具有環(huán)形的噴嘴孔布置結(jié)構(gòu)。

在紡絲噴嘴單元31.1至31.3下方布置有吹風(fēng)燭/吹風(fēng)筒36.1至36.3，該吹風(fēng)燭產(chǎn)生徑向從內(nèi)向外流動的冷卻空氣流。冷卻空氣流從內(nèi)向外穿過纖維條子簇/纖維條子簾并且因此導(dǎo)致纖維條子的冷卻和凝固。

在吹風(fēng)燭下方設(shè)有多個上油裝置38.1至38.3，以便對纖維條子上油。

為了將纖維條子聚束和轉(zhuǎn)向，為紡絲噴嘴單元31.1至31.3以收斂的間隔分配有多個轉(zhuǎn)向輥37.1至37.3。轉(zhuǎn)向輥37.1至37.3與牽引裝置33共同作用，以便將纖維條子匯集成絲束9。牽引裝置33可以在此直接與纖維生產(chǎn)線或與條筒鋪放站共同作用。

在絲束9的位于牽引裝置33與最后的紡絲噴嘴單元31.3之間的纖維部段中布置有監(jiān)控裝置6。監(jiān)控裝置6與根據(jù)圖2的實施例相同地設(shè)計并且檢測絲束9上的纖維條子的表面溫度。

纖維條子上的表面溫度的測量類似于前述實施例進(jìn)行，其中，纖維條子中的可能的較厚部位——其例如由于熔滴引起——在纖維條子冷卻之后由于材料積聚而具有較高的表面溫度。因此可以提早識別這種紡絲疵點。

監(jiān)控裝置6與工藝過程控制單元8連接，其中，工藝過程控制單元8與紡絲泵32.1至32.3并且與擠出機(jī)34聯(lián)接。就此來說可以根據(jù)紡絲疵點實現(xiàn)工藝過程修改。同樣地，工藝過程控制單元8與條筒鋪放處或纖維生產(chǎn)線的后面的裝置聯(lián)接，從而能夠考慮絲束中的缺陷進(jìn)入纖維生產(chǎn)線中或條筒鋪放處中。

已知了，必須反復(fù)清潔紡絲裝置中紡絲噴嘴單元的下側(cè)，這是因為在擠出時在噴嘴板的表面上形成沉積物。然而，這種沉積物促進(jìn)產(chǎn)生可能的紡絲疵點，因此監(jiān)控裝置可以有利地用于，通過工藝過程控制單元改變單個紡絲泵上的熔體通過量。為此在圖5中示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的另一實施例。該實施例被整合到紡絲裝置1中，其中，紡絲裝置1等同于根據(jù)圖4的實施例。就此來說，紡絲裝置1的各個裝置在此不進(jìn)一步說明并且可以參考前面的描述。

在圖5中示出的監(jiān)控裝置6具有多個測量裝置7，該測量裝置分別被分配給通過紡絲噴嘴單元31.1，31.2和31.3之一擠出的纖維條子。就此來說，監(jiān)控裝置6由三個測量裝置7組成，該測量裝置相同地被設(shè)計并且分別具有紅外電子單元7.1。因此可以例如使用三個熱成像攝像機(jī)來監(jiān)控每個新擠出的纖維條子。監(jiān)控裝置6在這種情況下同樣與工藝過程控制單元8聯(lián)接。通過分開監(jiān)控新擠出的纖維條子，可以將在纖維條子中出現(xiàn)的紡絲疵點直接與相關(guān)的紡絲噴嘴單元31.1至31.3對應(yīng)起來。就此來說可以通過紡絲疵點的頻率來識別可能的提前的紡絲噴嘴單元污染。在這種情況下可以通過工藝過程控制單元8切斷相關(guān)的紡絲泵32.1、32.2或32.3。通過額外的信號發(fā)生器則存在以下可能性：為操作人員指示出紡絲噴嘴的相應(yīng)即將發(fā)生的清潔循環(huán)。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明的方法因此特別適合于監(jiān)控用于產(chǎn)生短纖維的完整的工藝過程。在此可以在所謂的一步式工藝過程中設(shè)置多個監(jiān)控裝置，以便監(jiān)控在紡絲裝置中纖維條子的擠出和在纖維生產(chǎn)線中纖維條子的處理。