本發(fā)明涉及一種纖維生產系統(tǒng)和生產方法，其使得在纖維生產期間應用的熱處理能夠實施為將激光應用于纖維上。

背景技術：

纖維生產通過加熱并牽拉（draw）聚酯（諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚乳酸）以及聚酰胺（聚酰胺6、聚酰胺66）熱塑性材料來實現(xiàn)。在纖維生產期間，應用以便牽拉呈紗線形式的纖維材料的熱處理通常沿著線路經由加熱輥和室實施。在加熱在纖維生產中使用的材料中使用的加熱室中，實施熱空氣或蒸汽應用。以此方式，紗線退火，并且使得能夠保持給定形式。對于加熱，常規(guī)方法、紅外光束和蒸汽是當前優(yōu)選的。熱處理在纖維生產過程中通過熱來允許纖維材料的塑化和牽拉。此外，通過以接近于結晶的溫度進行退火而針對纖維的結晶所應用的熱處理經由上述方法提供。

在纖維生產中使用的聚合物（例如聚酯（聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚乳酸等）、聚酰胺（聚酰胺6、聚酰胺66等））的熱導率低。為此，熱在熱處理期間沿著纖維不均勻地分布。在處理期間到熱源的距離可防止熱有規(guī)律且連續(xù)地到達纖維并且可致使纖維的表面和內部不同地冷卻（形成“皮芯”結構）。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標是提供一種纖維生產系統(tǒng)和生產方法，其使得能夠經由激光對絲（filament）實施瞬間熱處理，并且其在纖維生產中通過牽拉來消除絲結構中的缺陷點。

附圖說明

開發(fā)用以實現(xiàn)本發(fā)明的目標的纖維生產系統(tǒng)和生產方法在附圖中示出，其中；

圖1是本發(fā)明纖維生產系統(tǒng)的示意圖。

圖中所示的部件每個給予如下參考編號：

1. 纖維生產系統(tǒng)

2. 熔體成形構件

3. 擠壓構件

4. 冷卻單元

5. 輥

6. 移動激光裝置

7. 加熱室

8. 相機

9. 控制構件

10. 繞線機

F. 絲

L. 激光束。

具體實施方式

在常規(guī)纖維生產系統(tǒng)中，熱由于所應用的方法而無法均勻地施加于纖維材料上，并且其無法穿透到所述材料的整個結構中；相應地，本發(fā)明纖維生產系統(tǒng)(1)，其防止形成在纖維中的皮芯結構和/或消除此結構，包括

- 至少一個熔體成形構件(2)，其使得將在纖維生產中使用的聚合物原材料能夠被加熱并且熔化，

- 至少一個擠壓構件(3)，其使得熔化原材料在其端部部分處能夠穿過至少一個噴絲頭，

- 至少一個冷卻單元(4)，其通過冷卻原材料來向從擠壓構件(3)出來并且穿過噴絲頭的原材料提供絲結構，

- 輥(5)，其使得原材料能夠被加熱到玻璃轉化溫度或結晶溫度和/或高于玻璃轉化溫度或結晶溫度，并且呈絲形式的纖維材料通過以某一張力被牽拉而達到某一結晶度，

- 至少一個移動激光裝置(6)，其使得能夠形成平衡熱分布，并且因此絲結構中的缺陷通過在采用輥(5)牽拉絲(F)期間將激光束(L)應用于絲(F)上來經由熱和輥通過牽拉消除，

- 至少一個加熱室(7)，其定位于任何兩個輥之間，優(yōu)選地在第四輥之前，將熱施加于材料上以便增大采用輥(5)所牽拉的纖維材料的結晶度，并且實現(xiàn)提供至材料的絲結構的連續(xù)性，

- 至少一個繞線機(10)，其用于在包裝期間按繞線筒的形式捆扎成為絲結構的材料。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，使用熱塑性材料作為纖維原材料。此材料可優(yōu)選地是聚對苯二甲酸乙二醇酯。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，控制構件(9)根據(jù)其從相機(8)接收的數(shù)據(jù)將移動激光裝置(6)引導到相關部分，并且使得具有缺陷點的部分能夠通過將激光束(L)局部應用于絲結構上通過被輥牽拉而被加熱且校正，所述相機(8)可在絲(F)由輥(5)牽拉期間檢測絲結構中的缺陷點。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，將激光束(L)應用于纖維材料上的激光裝置(6)是應用二氧化碳激光的裝置。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，將激光束(L)應用于纖維材料上的激光裝置(6)是呈10.6 μm波長和脈沖形式的二氧化碳激光裝置。

在本發(fā)明的另一實施例中，將激光束(L)應用于纖維材料上的激光裝置(6)是纖維激光裝置。

作為本發(fā)明纖維生產系統(tǒng)(1)的操作方法的纖維生產方法包括以下步驟

- 通過加熱來使在纖維生產中待被使用的原材料熔化，

- 使所述熔化原材料穿過一噴絲頭或多個噴絲頭，

- 通過使穿過所述噴絲頭的原材料穿過冷卻單元(4)來使其成為絲結構，

- 將原材料加熱到高于玻璃轉化溫度并牽拉其，

- 將原材料加熱到結晶溫度或高于結晶溫度并牽拉其，

- 采用加熱輥(5)牽拉呈絲形式的加熱的原材料，

- 采用移動激光束(L)進行加熱以便增大纖維材料中的結晶度并且采用熱和張力校正缺陷點，

- 通過使絲穿過定位于任何兩個輥之間、優(yōu)選地在第四輥之前的加熱室(7)來牽拉絲以便固定絲結構，

- 獲得最終產品。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在采用加熱輥(5)牽拉絲(F)的步驟中，在絲結構在兩個加熱輥(5)之間移動時將激光束(L)應用在所述絲結構上，并且實現(xiàn)均勻熱分布，并且缺陷點通過加熱和牽拉消除。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在于冷卻單元(4)和繞線機(10)之間牽拉所述絲(F)的步驟中，在絲結構在加熱輥(5)和加熱室(7)之間移動時將激光束應用于所述絲結構的缺陷點上，并且實現(xiàn)均勻熱分布，并且所述缺陷點通過加熱和牽拉而消除。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在使熔化原材料穿過一噴絲頭或多個噴絲頭的步驟中，原材料保持在270℃ – 300℃的范圍中。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在將原材料加熱到高于玻璃轉化溫度的步驟中，原材料根據(jù)傳輸方向經由第一輥(5)被加熱到80℃及以上。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在將原材料加熱到高于結晶溫度的步驟中，原材料根據(jù)牽拉方向經由第二輥(5)被加熱到100℃及以上。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在采用加熱輥牽拉呈絲形式的加熱的原材料的步驟中，原材料根據(jù)傳輸方向經由第三輥(5)加熱到200℃及以上。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在采用加熱輥牽拉呈絲形式的加熱的原材料的步驟中，第四輥(5)根據(jù)原材料的傳輸方向保持在室溫，并且其相對于第三輥(5)較慢旋轉，并且纖維上的張力減小。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在通過使絲穿過加熱室(7)來牽拉所述絲以便固定絲結構的步驟中，加熱室(7)被加熱到200℃及以上。

本發(fā)明可用于由熱塑性材料制造的纖維生產中。熱塑性熔體首先穿過多個噴絲頭（復絲）或單個噴絲頭（單絲），并且然后其采用鼓風冷卻單元(4)（用于薄紗線）或水浴（用于厚紗線）冷卻。然后，將冷卻的材料加熱到高于玻璃轉化溫度并且然后結晶溫度，在加熱輥(5)上滑動并通過穿過加熱室(7)而被牽拉，結晶度增大，并且所形成的結構固定。

在本發(fā)明生產系統(tǒng)(1)中，激光束(L)以移動方式指引到具有形變的點；其可更好、快速、暫時地并通過經受高溫而被牽拉，并且可提供更好定向。

通過將激光束(L)應用于絲(F)上，熱可以以快速且瞬間方式傳達給絲(F)并且熱可沿著絲的厚度穿透到絲中，并且這可防止在長時間內可經受另一熱源的絲結構中發(fā)生的熱降解。尤其在單絲的生產期間，表面冷卻比內部快導致在單絲結構中稱為“皮芯”的分層結構的形成。因此，可尤其在單絲生產中通過使用本發(fā)明方法來避免此問題，并且可通過沿著厚度的快速、瞬間加熱并且然后牽拉來提供均勻結構。采用不同于任何其它熱源的激光(L)產生的熱可穿透到纖維中，并且可防止由不需要的不同冷卻導致的“皮芯”結構的形成。本發(fā)明生產方法將還在并不具有熱導率或其熱導率低的熱塑性纖維的生產中提供重要用途。由于在單絲過程中存在單個紗線并且其相對于復絲過程而言較慢，因此認為，激光應用在單絲生產中將更有效。在本發(fā)明生產方法中，應用于纖維材料上的激光(L)可以是是新技術的二氧化碳激光或纖維激光。

通過本發(fā)明方法，在纖維過程期間，纖維將不僅從外部并且還從內部經受直接、快速瞬間熱。在采用該方法的纖維牽拉期間，激光指引到可采用快速相機檢測到的形變點；在熱的影響下軟化的區(qū)域可被牽拉而不結成硬皮（crust）或降解。纖維將通過施加高度有效、局部且均勻的熱而較短時間經受熱，并且因此熱降解將減少。結晶將通過均勻的熱分布而更均勻。此外，相信聚合物纖維的可牽拉性將通過激光應用而增大。