用于制造卷曲长丝的熔融纺丝方法和熔融纺丝设备的制造方法
【技术领域】
[0001]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卷曲长丝的熔融纺丝方法以及一种根据权利要求9的前序部分所述的用于制造卷曲长丝的熔融纺丝设备。
【背景技术】
[0002]所述类型的方法以及所述类型的设备由WO 2011/138302 Al已知。
[0003]在以熔融纺丝工艺制造卷曲长丝一一该卷曲长丝优选地用于制造地毯一一时，用于形成纱线的期望的物理特性的所有处理步骤通常依次进行。因此首先由聚合物熔体挤出多个单丝，所述单丝作为单丝束在冷却之后被聚集在一起、上油并拉伸。在单丝束拉伸之后，在填塞箱内压缩该单丝束，使得各单丝在填塞丝内部铺放成弧线和圈结。随后填塞丝开松成长丝，其中，单丝的圈结和弧线未完全恢复，长丝被赋予了一种卷曲的结构。取决于相应的聚合物，在热的影响下进行各处理步骤，以便特别是以期望的方式影响长丝材料的晶体形态。例如期望的是长丝的高卷曲稳定性。卷曲稳定性是纱线在机械负载下保持现有卷曲的能力。因此低卷曲稳定性会导致，在机械负载之后，单丝中保持的大部分圈结和弧线会恢复。
[0004]在已知的熔融纺丝方法和已知的熔融纺丝设备中在拉伸之前和在拉伸之后加热单丝束，从而能够在长丝材料内部形成定向的分子结构。然而在拉伸之后实施的单丝束热处理会导致，不受控制的膨胀作用在单丝上，这导致部分地恢复成聚合物材料的未定向的和无定形的/非晶形的部分。这种长丝材料中的非晶体的分子结构然而具有卷曲稳定性非常低的缺点。
[0005]原则上由用于制造变形的且卷曲的纱线的两阶段工艺方法已知的是，该纱线具有高的卷曲稳定性。在此，长丝的卷曲和拉伸在叠加的处理步骤中进行，因此人们也尝试，将这种技术用于单阶段的熔融纺丝方法。例如由DE 199 20 177 Al已知了一种用于制造卷曲长丝的方法和设备，其中布置有常见的假捻区，该假捻区具有加热设备、冷却设备和位于多个导丝辊对之间的假捻组件。因此虽然可以模仿出如在两阶段工艺过程中那样的类似效果，然而缺点是，在较高的过程速度下，在单丝束上捻线的产生会导致巨大的问题。因此该已知方法和已知设备在制造地毯纱的过程中未被证明是成功的。
[0006]此外由DE 10 2008 051 738 Al已知了一种用于由聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)制造卷曲长丝的方法。在此，单丝束在马上要进入卷曲室中之前不经受热处理。然而，在传统的聚合物材料中缺少热处理必然会导致，在拉伸中产生的内部张力直到卷曲时才产生效果。就此来说，PTT材料以特殊分子结构占据了特殊地位。
【发明内容】
[0007]因此本发明的目的是，对所述类型的用于制造卷曲长丝的熔融纺丝方法以及熔融纺丝设备这样加以改进，使得能够由传统的聚合物材料、例如PET制造出具有改进的卷曲稳定性的卷曲长丝。
[0008]该目的根据本发明对于熔融纺丝方法由下述方式实现，即:所述单丝束在拉伸之后、压缩之前在120°C至245°C的范围内的松弛温度和>0.05cN/dtex的最小长丝拉力的条件下经受松弛处理。
[0009]根据本发明的熔融纺丝设备这样实现所述目的，S卩:拉伸导丝辊对的加热的导丝辊分别具有阶梯形的或锥形的导丝辊外壳/辊套，通过所述导丝辊外壳能够在多圈缠绕的单丝束上以>0.05cN/dtex的最小长丝张力和在120°C至245°C的范围内的松弛温度下实施松弛处理。
[0010]本发明的有利的改进方案通过相应从属权利要求的特征和特征组合来限定。
[0011]本发明基于这样的认识，即:在传统的所述类型的熔融纺丝方法中，在单丝束从拉伸导丝辊对过渡到卷曲装置时，在单丝束上出现长丝张力的完全崩溃。这种在单丝束上的张力崩溃会直接导致，长丝材料在膨胀时结构重建成在能量上有利的状态，因此在分子结构中更多地出现了无定形的和半无定形的部分。这种结晶度的缺失因此会促使缺少卷曲稳定性。在根据本发明的熔融纺丝方法和根据本发明的熔融纺丝设备中，在单丝束上在进入卷曲装置中之前进行松弛处理，该松弛处理确保>0.05cN/dtex的最小长丝拉力。在此，松弛温度视聚合物类型而定处于120°C至245°C之间的范围内。
[0012]根据本发明的熔融纺丝设备特别提供了大的优点，即能够直接在拉伸导丝辊对上以最小长丝拉力实施松弛处理。为此，拉伸导丝辊对的导丝辊的导丝辊外壳具有锥形的或阶梯形的形状，从而随着每次将单丝束缠绕在导丝辊外壳的周部上而保持了最小长丝拉力。因此能够在单丝束的张紧状态下将长丝材料加热到在120°C至245°C之间的范围内的松弛温度。视导丝辊外壳上的绕圈的数量、单丝束的长丝速度和总长丝纤度而定，导丝辊外壳的经调节的表面温度略微高于松弛温度。导丝辊表面上的温度通常被调节成比期望的长丝温度高大约5°C至15°C。
[0013]为了尽管在单丝束上作用有长丝拉力但仍能获得足够的膨胀，以下的方法变型是特别有利的，其中，在松弛处理期间，作用在所述单丝束上的长丝拉力在0.lcN/dtex至2.0cN/dtex的范围内，优选在0.2cN/dtex至0.7cN/dtex的范围内。因此可以实现期望的膨胀效果以用于降低单丝束的单丝上的内部张力。
[0014]在根据本发明的熔融纺丝方法中，直接在压缩之前进行的单丝束的松弛处理可以借助于所有已知的用于产生最小长丝拉力和用于长丝热处理的装置来实施。然而特别有利的是以下的方法变型，其中，为了实现松弛处理，所述单丝束在具有加热的导丝辊和锥形的导丝辊外壳的导丝辊对上以多圈缠绕的方式被导引。通过导丝辊外壳的锥度确保了，在多圈缠绕单丝束时，在加热长丝材料期间存在规定的长丝拉力。
[0015]证明为特别有利的是，在松弛期间长丝材料的分子结构的转化还可以通过随后的定型处理来稳定。就此来说，优选地使用了以下的方法变型，其中，所述单丝束在松弛处理之后在维持>0.05cN/dtex的最小长丝拉力的条件下，在60°C至240°C的范围内的定型温度的情况下经受定型处理。该过程优选地通过在导丝辊对的冷的导丝辊上导引单丝束来实现。原则上，定型温度应比松弛温度至少低5°C。
[0016]视长丝材料的聚合物类型而定，另选地或额外地直接在压缩之前在单丝束上进行另一热处理。因此需要，单丝尽可能具有可延展性，以便被铺设为弧线和圈结。对此特别合适的是以下方法变型，其中，所述单丝束在压缩之前在维持>0.05cN/dtex的最小长丝拉力的条件下，在低于松弛温度的处理温度下经受热处理。处理温度应比之前调节的松弛温度低5至100°C。因此确保了，不会在长丝材料的分子结构中形成不期望的结构重建。
[0017]这种方法步骤也优选地通过导丝辊对的加热的导丝辊实施，所述单丝束在该导丝辊对上以多圈缠绕的方式被导引以进行热处理。
[0018]为了在单丝束卷曲变形时对调温过程加以辅助，所述单丝束优选地通过热空气流输送到填塞箱中以进行压缩。视长丝材料而定然而也存在借助冷空气流导引单丝束的可能性。
[0019]在根据本发明的熔融纺丝设备中，由下述方式提高实施根据本发明的熔融纺丝方法的灵活性，即:根据一个有利的改进方案，在所述拉伸装置与卷曲装置之间布置有一个或多个导丝辊对。因此可以在拉伸装置与卷曲装置之间有一个额外的导丝辊对的情况下选择性地在以多圈缠绕的方式被导引的单丝束上实施定型处理或热处理。为了实现定型处理，导丝辊对优选地具有冷的导丝辊。而热处理借助于加热的导丝辊对来实施。
[0020]对于所使用的长丝材料在压缩之前需要对单丝束进行定型处理和热处理的情况，提出了根据本发明的熔融纺丝设备的下述改进方案，其中，在所述拉伸装置与卷曲装置之间布置有多个导丝辊对。因此可以顺次地实施定型处理和热处理。
[0021 ] 为了压缩单丝束，所述卷曲装置优选地具有输送喷嘴，该输送喷嘴在输出侧上与填塞箱共同作用。这种卷曲装置特别在高过程速度的情况下证明为有利于产生连续且均匀的单丝束卷曲变形。
[0022]为了使在温度影响下产生的单丝弧线和圈结定型，填塞丝优选在冷却滚筒的周部上被导引以进行冷却。
[0023]根据本发明的熔融纺丝方法和根据本发明的熔融纺丝设备适用于以高的卷曲稳定性在单阶段工艺过程中制造卷曲长丝，而这一点在其它情况下仅能在两阶段的工艺过程中在长丝上实现。
【附图说明】
[0024]下面按照根据本发明的熔融纺丝设备的一些实施例参考附图详细说明根据本发明的熔融纺丝方法。
[0025]图中示出:
[0026]图1示意性示出根据本发明的熔融纺丝设备的第一实施例的视图，
[0027]图2示意性示出根据本发明的熔融纺丝设备的另一实施例的视图，
[0028]图3示意性示出根据本发明的熔融纺丝设备的又一实施例的视图，
[0029]图4示意性示出根据本发明的熔融纺丝设备的另一实施例的视图。
【具体实施方式】
[0030]在图1中示意性示出根据本发明的用于制造卷曲长丝的熔融纺丝设备的第一实施例的视图。根据本发明的熔融纺丝设备的该实施例以长丝行程的例子示出，其中，这种熔融纺丝设备也用于并排并行地制造多个长丝。
[0031]图1中所示的实施例具有纺丝装置1、冷却装置5、拉伸装置11、卷曲装置15、后处理装置20以及卷绕装置24，它们相对于长丝行程依次地布置。纺丝装置I在该实施例中仅通过纺丝头2显示。纺丝头2至少具有一个纺丝泵(此处未示出)和一个纺丝喷嘴3，该纺丝喷