卷绕单丝的方法 【技术领域】
本发明涉及一种用高的卷绕速度将单丝卷绕成卷筒的方法。本发明特别涉及预取向的非结晶聚酯单丝的卷绕方法。
对于储存、后续处理或发运最重要的纱线包装方式是纱线筒子。对纱线筒子的制造提出高的要求。特别是纱线筒子不应该损害纱线性能，并且它们应该具有良好的退绕性能。
背景技术
为了实现良好的卷筒结构要求卷筒圆周速度有高的精度。已知各种不同地卷筒驱动装置。在锭子驱动时驱动纱线筒子支承芯轴并调节其圆周速度。这时随着卷筒直径的加大卷筒支承芯轴的转速减小。众所周知，圆周速度用一探辊测量，探辊贴合在卷筒圆周上。如果在纱线卷绕时间内卷筒直径加大，那么圆周速度便提高。这种提高传递到探辊的转速上。产生一控制信号，使支承芯轴的转速随卷筒直径的加大而减小。在摩擦驱动时一个贴合在卷筒圆周上的加压辊以恒定的圆周速度带动未受到驱动的卷筒芯轴。
还已知带有锭子驱动装置的卷绕机，其中用来测量圆周速度的探辊(摩擦辊)配备一电动驱动装置。由此提供一附加的调整量，它表示为与筒管包装相比探辊的超越。
正超越给探辊的驱动装置上发出一调整信号，以便速度提高；负超越产生一信号，使速度降低。在两种情况下探辊和卷筒始终保持接触，使得探辊对卷筒产生拉动作用或制动作用。在Bamag公司的型号为CW的卷绕机上超越的调整借助于一载荷偏移因子进行，它以标尺刻度定义。对于正超越设定一正的载荷偏移因子，其中标尺数值大致(‰)表示超越的单位。
为了将待卷绕纱线铺放在整个卷筒宽度上已知各种不同的往复运动系统。已知往复运动导丝器，其运动方向在卷筒棱边处突然反向，这造成很大的加速力，并可能造成很快的磨损。与此不同旋转锭翼系统可以快得多地往复引导纱线，但是在纱线反向点可能出现纱线的冲击载荷。
通常预取向的非结晶聚酯单丝(也称为POY)根据制造的纤度不同在2500-3500m/min的牵引速度下制造。这种单丝具有75-165％的断裂延伸率/值，这对于在拉伸式或拉伸卷曲变形过程中的后处理证明是有利的。
但是如果在制造纺丝取向的结晶PET单丝—它们也称为FOY或HOY-时试图继续提高卷绕速度，那么便会发现缺陷增多，它们在从筒管包装中抽出纱线以进行后处理时造成操作和质量故障。
用高的卷绕速度制造POY丝例如在以下资料中介绍过：
WO99/51799公开一种纺造无端单丝的方法，其中新纺出的单丝在一管子中借助于加速的冷空气冷却。通过这种方式纺丝牵引速度可以提高到4530m/min，而不降低断裂延伸率。
WO99/07927介绍了一种由以聚酯为基的聚合物混合物制造预取向单丝的方法。在存在一定量的添加剂-共聚物的情况下在高达6000m/min的纺丝牵引速度时仍能得到高断裂延伸率的PES单丝。
尽管所述方法可以在高牵引速度时纺造预取向非结晶单丝，但是没有进一步说明单丝的卷绕和避免筒管包装缺陷。
实际表明，在卷绕用高的纺丝牵引速度制造的单丝时可能出现以下缺陷：
由于旋转的筒管包装上大的离心力在满卷筒制动时出现包装的不可控制的崩溃。
筒管包装表面和探辊之间大的摩擦力导致变形(Walken)和发热。
观察到特别是卷筒边缘上的凸胀和在筒管包装整个宽度上的鞍形，以及纱线脱边，亦即单根或整个单丝从卷筒边缘上滑脱。这种缺陷在POY一卷筒储存期间还可能发生或加剧。
这里应该考虑，纺丝牵引速度由第一牵引机构—大多是一导丝辊—的速度确定，卷绕速度相应于筒管包装的圆周速度。
在资料中看到卷筒结构缺陷最常见的原因是往复运动相对于卷绕速度比的误差以及在筒子上卷绕张力的误差。随着卷绕张力的过于增大首先在棱边处形成凸胀或在中间形成鞍形。然后便是脱边和纱线断裂。纱线张力太小时首先形成窄带状表面，伴随着挤出的卷筒棱边，脱落的数量加大，并在纱线较大的过量供给时形成缠绕，纱线断裂和在摩擦辊上的卷绕(Franz Fourné合成纤维Carl Hanser出版社München Wien，1995年第210页)。
由JP63-147780A已知一种带有受驱动的接触辊和受驱动的筒管架的卷绕机。它介绍了一种用于高结晶丝的卷绕方法。但是给出的卷绕参数不能转用到非结晶丝上。此外没有记述在卷绕行程上的铺放角。卷筒表面和接触辊相同的速度导致，无法避免卷筒棱边处的纱线脱落。
JP62-244873A同样介绍了一种带有受驱动的接触辊和筒管架的卷绕机。这里此方法也适合于卷绕高结晶丝。因此也存在对于接触辊和卷筒表面速度一致性的要求。纱线脱落同样是不可避免的。
JP11-263534A涉及丙烯腈系纤维的卷绕。但是对于PES纱线卷绕行程上卷绕张力的变化是不可接受的。
【发明内容】
本发明的目的是，提供一种用来卷绕预取向的非结晶聚酯单丝的方法，用这种方法即使在高卷绕速度时也能达到良好的卷筒结构。应该可以达到这样的卷筒结构，它使得在筒装上可以卷绕4kg以上，尤其是12-32kg的高的纱线重量，并且即使在卷筒较长期储存后在后续处理时仍能保持良好的卷筒退绕。
按照本发明这个目的用权利要求1中给出的特征来实现。本发明方法优良和适宜的变型方案是从属权利要求的内容。
使人意想不到地显示，即使在高的卷绕速度时，如果
·将待卷绕单丝以0.03cN/dtex和0.20cN/dtex之间的纱线张力输送给往复导丝器。
·探辊以与卷筒圆周速度相比正的超越运行，
·在卷绕行程上纱线铺放角在3.5°至7.5°之间调整，
·探辊在卷筒圆周上的贴紧力在8至18kg之间。那么对于预取向非结晶聚酯单丝(POY)也可以达到良好的卷筒结构。
集束的多丝称为长丝或纱线。预取向的非结晶单丝特别是理解为具有75至165％之间的断裂延伸率的单丝。可以不受限制地应用聚酯，例如PET、PBT、PTT等等。
待卷绕单丝用以输送给往复导丝器的卷绕张力(cN/dtex)通过形成直接在往复导丝器之间测量的纱线张力(cN)和卷绕的纱线的纤度(dtex)之商求出。按本发明的方法并不强制要求采用导丝辊。如果单丝用导丝辊抽出，那么测量被最后一个牵引导丝辊输送给往复导丝器的单丝的张力。纱线在卷筒宽度上的铺放借助于旋转的锭翼进行。
用来使探辊贴合在卷筒圆周上的规定的压紧力的调整确保卷筒和探辊之间的力锁合。
用铺放角表示卷筒上的纱线行进方向与卷筒旋转轴垂线之间的夹角。卷绕行程上的铺放角为3.5°至7.5°之间有利于卷筒结构的稳定。
由于探辊与卷筒圆周速度相比以正超越运行，探辊对卷筒起拉动作用。实际令人惊讶地显示，如果POY用高卷绕速度制造，那么拉动作用对避免卷筒棱边上的纱线脱边具有重要影响。
在上述范围内调整铺放角有利于不在卷筒上留下鞍形和凸胀
如果探辊与卷筒圆周速度相比以+0.3至+1.2％之间的正超越运行，那么便得到特别好的卷筒结构。单丝最好以0.05cN/dtex至0.15cN/dtex之间的纱线张力输送给往复导丝器。
为了进一步改善卷筒结构单丝的铺放角最好根据卷绕行程上卷筒的直径而变化。通过改变铺放角可以进一步减小由于凸胀造成的运输损坏和纱线退绕误差。在卷绕行程上的铺放角在第一阶段内随卷筒直径的加大而加大，在随后的第二阶段内随卷筒直径的加大而减小，证明是特别有利的。铺放角的加大和减小最好以约0.5°的步距阶梯式进行。在第一和第二阶段之间铺放角最好保持不变。
在本发明范围内PES也可以具有少量，相对于单丝总重量最好不超过0.1％重量百分比的支化剂成分。其中对于本发明优先的支化剂成分包括起多官能酸，如偏苯三酸、均苯四酸、或三价至六价的醇，如三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇、甘油或相应的羟基酸。
此外给PES混和作为延伸率增大剂的，相对于单丝总重量不超过2.5％重量百分比的添加剂-聚合物，可能是适宜的。按照本发明特别合适的添加剂-聚合物包括聚合物和/或共聚物。在这方面参照DE10063286的公开内容。
对于按本发明的方法原则上可以应用市场上常见的可以形成所述参数的所有卷绕机。对于按本发明的方法采用在高纺丝牵引速度时减少产生应加的结晶的纺丝冷却装置是适宜的。在本发明一种特别优先的实施形式中采用如资料WO99/51799中所述的纺丝冷却装置。在这方面明确地参照这份资料的公开内容。
单丝在卷绕之前可以用已知方法卷曲变形。其中最好调整到至少10n/m的结数(在卷绕的纱线上测量)。
为了按本发明调整纱线张力预取向非结晶聚酯单丝的卷绕速度应该低于卷绕牵引速度0-2％。如果单丝用导丝辊牵引，那么第一导丝单元的圆周速度称为牵引速度。
此外通过镜面干扰法(Spiegelstoerverfahren)防止特别是在镜面区内的纱线层滑脱是适宜的。
附图的简要说明
下面参照附图进一步说明按本发明的方法。
附图表示；
图1表示用在按本发明的方法中的卷绕机的大大简化的示意图。
图2表示在卷绕行程上铺放角的变化。
本发明具体的实施方式
在按本发明的方法中聚酯或混合聚合物的熔液借助于纺丝泵挤压到喷嘴组件中，并通过组件的喷嘴板上的喷嘴孔挤出成熔液形单丝。挤出的单丝穿过冷却延迟区。此外在纺丝箱体下面可以安装一后加热器。接着单丝冷却到其凝固温度以下的温度。
用作冷却单丝的手段对于专业人员可以从现有技术中得知。为了冷却单丝例如可以采用单根纱线/长丝系统，它们由具有打孔的壁的单根冷却管组成。通过主动的冷空气输入或通过利用单丝的自抽吸效应和/或通过冷空气抽出达到每根单独的单丝的冷却。除了使用单根管子外，另一种选择方案也可以采用已知的横流骤冷系统。
单丝集束成至少一根纱线在一加油销上进行，它均匀地输送希望数量的纺丝上油剂。在卷绕前对纱线的单丝进行卷曲变形，由此改善在卷筒上纱线的结合。
用来卷绕连续输入的纱线的卷绕机包括一电机驱动的卷筒支承芯轴1、筒管2插在此芯轴上。以恒定的速度连续输入的纱线3在筒管2上卷绕成一卷筒4。
首先通过一个导丝器5引导纱线3，该导丝器构成往复运动三角形的顶点。接着纱线到达一往复运动机构6。卷绕机尤其是仅仅具有一示意表示的锭翼轮往复运动机构，它对于每根纱线包括一往复驱动装置7和两个反方向旋转的锭翼系统8、9。这种纺纱杯(/转子型)纱线铺放系统属于现有技术，并例如在Fourné，合成纤维，Carl Hansa出版社München Wien1995年，第401页中作过说明。
纺纱杯往复运动系统的锭翼8、9在卷筒宽度上反复来回引导纱线3。输入的单丝用以输送给往复导丝器的纱线张力在0.03cN/dtex至0.20cN/dtex之间，尤其在0.05cN/dtex至0.15cN/dtex的范围内。根据往复运动机构6频率的高低在卷绕行程上纱线铺放角在3.5°至7.5°之间调整。
在往复运动机构6后面纱线在探辊10上转向90°以上，然后在筒管2上卷绕成卷筒4。探辊10具有一单独的驱动装置。卷筒支承芯轴1和探辊10的旋转方向分别用箭头表示。探辊用来贴紧在卷筒圆周上的压紧力F在卷绕机上可以改变。压紧力F在8至18kg间调整。
这样调节卷筒支承芯轴1的转速，使得卷筒圆周速度保持不变。与卷筒支承芯轴的调节无关探辊10的驱动装置调整到具有正超越，使它对筒装置施加拉动作用。探辊驱动装置与卷筒支承芯轴驱动装置相比的这种正超越最好在+0.3和+1.2％之间。
在卷筒行程上铺放角在3.5°至7.5°的范围内变化。图2表示作为相对于满卷筒(100％)的卷筒直径(％)的函数的铺放角(°)。开始时最好调整到4.5°的铺放角。在到相对卷筒直径为40％的第一阶段I内铺放角从4.5°阶梯形升高到6°。接着铺放角在直到相对卷筒直径为60％的这个范围内保持不变。接着是第二阶段II，在该阶段内铺放角从6.0°阶梯形减小到5.5°度。在卷筒卷绕时间内铺放角应该在它们之间调整的上下限在图2中用虚线表示。上下限数值分别在特别优选的数值附近上或下1.0°。
其它卷绕机的不同之处在于几何的、工艺的和控制技术的结构。用按本发明的卷绕条件制造出稳定的无缺陷的卷筒。单丝以至少4200m/min，尤其是≥4600m/min，特别是≥6000m/min的卷绕速度成形为卷筒包装。在本发明范围内特别优先的区域为4200至8000m/min之间，特别是4600至7000m/min之间。