專利名稱：斷裂長(zhǎng)絲的檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及斷裂長(zhǎng)絲的檢測(cè)，尤其涉及在制備聚合物纖維的工藝過程中特別是熔紡合成聚合物的工藝過程中的斷裂長(zhǎng)絲的檢測(cè)，及在上述工藝或在其他工藝中能檢測(cè)如斷裂的長(zhǎng)絲那么小疵點(diǎn)的裝置，和由上述工藝制得的產(chǎn)品的提高。
本世紀(jì)以來，用熔融的合成聚合物紡成合成長(zhǎng)絲(熔紡)以及用合成聚合物的溶液和再生聚合物的溶液紡絲(溶紡)在工業(yè)上已具有很大規(guī)模，數(shù)量之多已達(dá)數(shù)百萬噸，紡織速度之高達(dá)到每分鐘幾百米至幾千米。這些纖維大多數(shù)都具有細(xì)的單絲旦數(shù)(單絲旦數(shù)9仟米單絲重1克為1旦，而10仟米單絲重1克為1分特)。在現(xiàn)有技術(shù)中，已有幾項(xiàng)檢測(cè)紡絲注頭的建議。例如，Harvey等人在1971年5月出版的美國(guó)國(guó)防報(bào)告T 886007中公開的一種檢測(cè)紗或長(zhǎng)絲中的過尺寸疵點(diǎn)的帶槽的裝置特別適用于在合成纖維的溶紡中檢測(cè)過尺寸長(zhǎng)絲或聚合物注頭。Harvey提出的帶槽的裝置使用一種應(yīng)變測(cè)量?jī)x(例如Baldwin Lima Hamilton公司制造的SPB2-15-200型應(yīng)變測(cè)量?jī)x)來測(cè)量帶槽導(dǎo)絲器中應(yīng)變的變化(當(dāng)過尺寸的長(zhǎng)絲或聚合物注頭觸及導(dǎo)絲器并使之撓曲時(shí))。Harvey發(fā)現(xiàn)，上述裝置可用于指示上述的尺寸疵點(diǎn)，并可驅(qū)動(dòng)一種除廢裝置，將有疵點(diǎn)的長(zhǎng)絲投入廢料中，或驅(qū)動(dòng)一種標(biāo)識(shí)器，以標(biāo)出疵點(diǎn)的位置。在紡織場(chǎng)所的實(shí)際生產(chǎn)中已應(yīng)用多種型號(hào)的除廢裝置。
最好是能提高檢測(cè)和標(biāo)識(shí)新紡出的長(zhǎng)絲中的疵點(diǎn)的能力又不必?cái)嚅_整個(gè)端部。顯然，新紡出的未拉伸的合成纖維是十分脆弱和敏感的，所以在新紡的未拉伸合成長(zhǎng)絲的控制和監(jiān)測(cè)中存在的問題完全不同于紡織纖維(例如棉紗、羊毛或已抽拉的合成纖維)的問題。
70年代，Weidmann等人在美國(guó)專利NO.4133207中提出了一種檢測(cè)運(yùn)行中的紡織紗中的結(jié)頭狀粗點(diǎn)的裝置，其中，紡織紗穿過導(dǎo)紗器與機(jī)械振動(dòng)裝置之間的間隙，該機(jī)械振動(dòng)裝置的基本頻率低于100Hz，并含有一個(gè)片狀的振動(dòng)件或者說懸臂件和一個(gè)固定在懸臂件的一個(gè)面上的機(jī)電傳感件。該機(jī)電傳感件是一種對(duì)上述的機(jī)械振動(dòng)裝置的振動(dòng)敏感的片狀壓電構(gòu)件。Weidmann的裝置可用于織造機(jī)中鑒定緯紗或計(jì)算結(jié)頭或結(jié)頭狀粗點(diǎn)。迄今所知，Weidmann的裝置尚未實(shí)際用于熔紡機(jī)或溶紡機(jī)上。
多年來，有許多文獻(xiàn)中提出過用于檢測(cè)行進(jìn)中的絲束內(nèi)的疵點(diǎn)的壓電元件，例如美國(guó)專利NO.3611342(Raaben等人，1971)、NO.4110654(Paul,1978)、NO.4254613(Arita等人，1981)、NO.4393647(Kilamura,1983)、NO.4605875(Bobbola,1986)、NO.5043708(Kimura,1991)和歐洲專利A 616058 A1(Atex Savio等人，1994)。上述的壓電元件一般用作整體地檢測(cè)紗線中的破損疵點(diǎn)。并非用于檢測(cè)連續(xù)的復(fù)合纖維紗中單根長(zhǎng)絲的破損疵點(diǎn)。而且，這些現(xiàn)有建議一般用于織造機(jī)，例如環(huán)錠紡紗、加捻、復(fù)繞或織造過程中，并非用在最初由熔體擠壓、激冷或最初卷繞剛激冷的和紡制的單絲以制造紗或纖維束的熔紡場(chǎng)所中。
如在上面Weidmann所述，電容的或者光電的傳感器或者說檢測(cè)裝置已被提出在不觸及紗線的情況下進(jìn)行檢測(cè)，但其制造費(fèi)用昂貴。例如，有限技術(shù)公司在國(guó)際專利WO 92/01622(1992)中敘述過幾種紗線檢測(cè)裝置，并且提出了用于這一目的的超聲波檢測(cè)儀。
多年來一直缺少能夠在例如熔紡過程中檢測(cè)出現(xiàn)的單根斷裂長(zhǎng)絲而其余絲束與未斷裂的長(zhǎng)絲一起繼續(xù)行進(jìn)的實(shí)用裝置。最近，Reese在美國(guó)專利NO.5034174中公開了一種現(xiàn)行的操作規(guī)程，首先檢查完全繞好的紗線筒管的端部以發(fā)現(xiàn)斷裂長(zhǎng)絲，然后計(jì)算從筒管端伸出的斷裂長(zhǎng)絲數(shù)量，給出該筒管的紗中可能的斷裂長(zhǎng)絲的數(shù)量，然后將伸出的斷裂長(zhǎng)絲總數(shù)除以筒管上的紗線磅數(shù)，其結(jié)果從BFC(斷裂長(zhǎng)絲計(jì)數(shù))表示之。如意識(shí)到的那樣，上述技術(shù)(最近投入應(yīng)用)在熔紡場(chǎng)所中檢測(cè)熔紡過程中斷裂的單絲一直具有許多疵點(diǎn)?？墒牵駷橹?，還沒有一種可在熔紡生產(chǎn)線上足夠靈敏地檢測(cè)單根斷裂長(zhǎng)絲而不像例如由Weidmann早在70年代所提出的裝置付出那樣高成本的代價(jià)的實(shí)用方法。
本發(fā)明解決了上述長(zhǎng)期存在的問題，本發(fā)明的一個(gè)基本要點(diǎn)是采用壓電薄膜傳感件在例如熔紡場(chǎng)所中檢測(cè)新紡出原斷裂的合成長(zhǎng)絲。所述的壓電薄膜已在市場(chǎng)上出現(xiàn)幾十年，但是，從前并沒有人提出用其解決上述的問題，盡管有各種出版物談到過這種元件，例如BenCarlisle《機(jī)械設(shè)計(jì)》1986、10、23、P105～110和Garen20等人的美國(guó)專利NO.5136202，后者參考了1987和1988年出版的有關(guān)Kynar壓電薄膜的技術(shù)手冊(cè)和其他文件。
因此，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提出了一種將合成聚合物熔紡成復(fù)合長(zhǎng)絲的工藝的改進(jìn)，該工藝包含如下步驟將熔融聚合物擠壓通過紡斷裂長(zhǎng)絲細(xì)管而形成長(zhǎng)絲流；用冷卻空氣快速冷卻上述的長(zhǎng)絲流，使之固化而成長(zhǎng)絲；然后對(duì)上述的長(zhǎng)絲涂敷整理劑，其中，上述的工藝改進(jìn)包括能夠在上述長(zhǎng)絲通過與它隔開預(yù)定距離的可撓曲的懸臂片時(shí)檢測(cè)和記錄出現(xiàn)的斷裂長(zhǎng)絲，在上述的懸臂片上固定一個(gè)壓電薄膜傳感件，該薄膜傳感件是也含有可記錄來自該傳感件的電脈沖的記錄裝置的電路的一部分，因此，長(zhǎng)絲的疵點(diǎn)與上述懸臂片的碰撞會(huì)使懸臂片撓曲，并使上述薄膜傳感件伸張，從而使上述電路中產(chǎn)生來自薄膜傳感件的電脈沖，該電脈沖可被記錄下來。
支承壓電薄膜傳感件的可撓曲的懸臂片最好具有一個(gè)與導(dǎo)絲器隔開的自由端，以便在該自由端與導(dǎo)絲器之間形成預(yù)定寬度的間隙。
按照本發(fā)明的另一方面，提出一種適用于檢測(cè)正在沿紡絲路線連續(xù)移動(dòng)的復(fù)合長(zhǎng)絲中的斷裂長(zhǎng)絲的裝置，它含有(1)一個(gè)具有兩個(gè)表面并在沿上述長(zhǎng)絲移動(dòng)的方向上具有低慣性懸臂片，該懸臂片與上述絲路相隔預(yù)定的距離；(2)一個(gè)永久地粘合在上述懸臂片的一個(gè)面上的壓電薄膜傳感件，當(dāng)上述懸臂片由于碰到斷裂長(zhǎng)絲或其他絲中疵點(diǎn)而撓曲時(shí)，上述的壓電薄膜傳感件會(huì)發(fā)出一個(gè)電信號(hào)；和(3)一個(gè)含有可記錄上述電信號(hào)的記錄裝置的電路。
上述的懸臂片最好具有一個(gè)位于上述絲路之第一側(cè)的自由端，一個(gè)導(dǎo)絲器置于與上述自由端相對(duì)的位置，而使在上述自由端與上述導(dǎo)絲器之間形成一個(gè)預(yù)定寬度的絲路間隙。
也可以采用另一種結(jié)構(gòu)，例如，在懸臂片上做出一個(gè)凹槽，使絲路通過形成預(yù)定寬度的絲路間隙的上述凹槽。
按照本發(fā)明的又一個(gè)方面，由于采用了改進(jìn)的工藝并使用了本發(fā)明的裝置及所取得的經(jīng)驗(yàn)，可提供高質(zhì)量的產(chǎn)品例如優(yōu)質(zhì)紗。
下面結(jié)合


本發(fā)明，附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)熔紡合成纖維絲的典型工藝過程的示意圖；圖2和3分別是本發(fā)明裝置的最佳實(shí)施例的示意正視圖和平面圖。
下面參考

本發(fā)明的最佳實(shí)施例。參看圖1，圖中示出一種用于制備紗線的典型高速熔紡設(shè)備。熔融的聚酯通過加熱過的噴絲頭2上的孔熔紡成絲，并在大氣中冷卻而凝固成長(zhǎng)絲1。當(dāng)熔融的聚酯從噴絲頭2露出并通過吐絲孔與通入冷卻空氣的部位10之間時(shí)，由一個(gè)包圍長(zhǎng)絲1的金屬管(例如在帶孔的金屬管11中對(duì)稱地圍繞通過吐絲孔的長(zhǎng)絲的金屬管)將它與大氣隔開。長(zhǎng)絲1可任意地通過用于約束它的匯聚導(dǎo)絲器21之間，然后與輥?zhàn)?0接觸，該輥?zhàn)?0在一個(gè)紡絲整理劑槽中轉(zhuǎn)動(dòng)，因此可對(duì)固態(tài)長(zhǎng)絲涂上所需量的紡絲整理劑(或者也可采用其它的涂敷紡絲整理劑的裝置例如計(jì)量器)。長(zhǎng)絲1通過輥?zhàn)?0后，再通過另一組導(dǎo)絲器22，并由該導(dǎo)絲器22保持長(zhǎng)絲1與整理輥20相接觸并導(dǎo)引長(zhǎng)絲進(jìn)入另一組導(dǎo)絲器25，而后長(zhǎng)絲繼續(xù)前進(jìn)而進(jìn)入纏繞系統(tǒng)，該纏繞系統(tǒng)含有一個(gè)第一從動(dòng)輥31、一個(gè)第二從動(dòng)輥32、一個(gè)橫動(dòng)導(dǎo)絲器35和一個(gè)從動(dòng)繞紗輥33，長(zhǎng)絲1由交纏噴嘴34交纏成紗。上述的熔紡設(shè)備的配置在美國(guó)專利NO.4156071(Knox)中已有敘述。也可以采用幾種改型的配置方式；例如，交纏噴嘴34可置于輥?zhàn)?1與32之間，或置于導(dǎo)絲器25與輥?zhàn)?1之間，特別是對(duì)于單輥纏繞(或無導(dǎo)絲盤系統(tǒng))。以及對(duì)于通常既不交纏又不纏繞、纖維絲只是成束地通過第一從動(dòng)輥31到達(dá)一種集束裝置并通常與其他絲束合并成一個(gè)較大的絲束后加工成一個(gè)大絲束的短纖維，更可如此安排。如上所述，迄今為止，一般尚未在高速熔紡過程中實(shí)際應(yīng)用過監(jiān)控疵點(diǎn)的現(xiàn)有技術(shù)。所以，只能像現(xiàn)有技術(shù)例如在Quick的美國(guó)專利NO.2624933或Ebnesajjad等人的美國(guó)專利NO.4668453中所述的那樣采用除雜導(dǎo)絲器，在較大疵點(diǎn)通過該導(dǎo)絲輪時(shí)除去整個(gè)絲束。這種除雜導(dǎo)絲器可以方便地沿熔紡絲束的流水線設(shè)置，例如設(shè)置在導(dǎo)絲器22或25的位置，或其他方便的任何位置。但是，按照本發(fā)明，檢測(cè)斷裂長(zhǎng)絲的裝置可以設(shè)置在沿熔紡絲束的流水線中與除雜導(dǎo)絲器類似的位置上，代替上類的除雜導(dǎo)絲器，或者附在除雜導(dǎo)絲器上，或者按其他方式設(shè)置。
下面參看圖2，在圖的右邊，總的以標(biāo)號(hào)40示出斷裂長(zhǎng)絲檢測(cè)裝置。若干懸臂片41伸向通過位于絲條1之同一側(cè)并分別置于懸臂片之上方和下方的導(dǎo)絲器42和44之間的絲條1，這些懸臂片41也位于絲條的同一側(cè)，而導(dǎo)絲器43則位于絲條1的另一側(cè)，即與懸臂片41相對(duì)的位置。在導(dǎo)絲器43與懸臂片41之間形成一個(gè)預(yù)定寬度的間隙，當(dāng)絲條1通過上述間隙時(shí)，由上導(dǎo)絲器42和下導(dǎo)絲器44推向?qū)л?3。圖3更清楚地示出上述的間隙48，但未示出絲條1，圖3是斷裂長(zhǎng)絲檢測(cè)裝置40和導(dǎo)絲器43的上視平面圖，其比例比圖2小，圖中示出8個(gè)從基座45伸出的懸臂片41和導(dǎo)絲器43，它們均牢牢地安裝在剛性支架46上。8個(gè)懸臂片41均富有柔性，可用不銹鋼制造，例如用厚度為3～4密耳(0.075～0.1毫米)的鋼片制成。在每個(gè)懸臂片41上固定一個(gè)壓電薄膜傳感件47。
壓電傳感件47應(yīng)永久地粘在懸臂片41上，因?yàn)閼冶燮?1的彎曲會(huì)使薄膜傳感件47彎曲和變形，從而檢測(cè)出疵點(diǎn)例如斷裂長(zhǎng)絲。圖3示出并排設(shè)置的8個(gè)懸臂片41和用于檢測(cè)8條新熔紡出來的長(zhǎng)絲/絲束的壓電薄膜傳感件47。顯然，根據(jù)通過疵點(diǎn)檢測(cè)裝置的長(zhǎng)絲、絲束或紗的排列情況，可以采用不同的布局。例如，對(duì)于將纖維紡成一種較大的絲束并加工成毛束的情況，可以采用跨越整個(gè)絲束橫向的單根較粗的懸臂片。
壓電薄膜傳感件47的電路可以像在與本文有關(guān)的Atochem的產(chǎn)品資料號(hào)NO.61(B/91)或Garenzo等人的美國(guó)專利NO.5136202或Kynar公司的壓電薄膜手冊(cè)(以及產(chǎn)品簡(jiǎn)介和價(jià)格表)中所述的那樣也可以像在Weidmann等人的美國(guó)專利NO.4133207(一種陶瓷型壓電傳感器)所述的那樣的電路。在圖2和3未示出上述電路，但示出了通向電源的導(dǎo)體50。換言之，合適的電路是在市場(chǎng)上可購(gòu)得的。
如上所述，懸臂片41可以用厚度為3～4密耳的不銹鋼片制成。這種尺寸的鋼片已成功地用于制造低慣性、高彈性以及高撓度和高信號(hào)靈敏度的懸臂片。懸臂片的寬度和長(zhǎng)度與具體用途有關(guān)，并且主要取決于絲束(絲條)的寬度及其存在的疵點(diǎn)。寬度和長(zhǎng)度范圍分別為0.18～1英寸(4.5～25毫米)和0.5～1.5英寸(12～40毫米)的懸臂片已在不同的機(jī)器結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品上成功地試驗(yàn)和評(píng)價(jià)過。
也可以不用不銹鋼而用其他材料來制造具有所需傳感特性的懸臂片，例如可以采用黃銅片和塑料片，但是，從制造方便和降低成本來說，不銹鋼對(duì)于一般用途已被證明是合適的。
對(duì)于不同的用途，可以按絲束厚度和靈敏度要求來調(diào)節(jié)“檢測(cè)間隙”。已經(jīng)成功地試驗(yàn)出4～30密耳(0.1～0.8毫米)的間隙范圍可用于各種生產(chǎn)線。這個(gè)與所需靈敏度有關(guān)的間隙尺寸一般是絲束厚度的2～3倍。典型的絲束的厚度為1～3密耳(25～75微米)。一般說來，如果可行的話，為達(dá)到最高的靈敏度，紗束最好在導(dǎo)輪上擴(kuò)張開來而僅出現(xiàn)一根長(zhǎng)絲的厚度，但是，這往往是不可行的，尤其是在熔紡大的絲束例如短纖維束時(shí)更是這樣。
檢測(cè)裝置的工作部件即壓電傳感件47(最好包括懸臂片41)最好是防水的，例如涂上合適的防水材料，本發(fā)明人在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于熔紡的應(yīng)用來說，十分重要的是防止薄膜站上紡絲整理劑。我已用過美國(guó)馬薩諸塞州Paratronic of Attleboro公司以商標(biāo)名Paralene出售的商業(yè)防水涂料，將上述工作部件直到基座45都涂上這種涂料。另外，包含電路的整個(gè)裝置(包括基座45)最好用一種合適的材料例如硅酮密封劑密封之。
與使用已證明不能令人滿意的現(xiàn)有技術(shù)裝置的做法不同，我用本發(fā)明的工藝和裝置已能檢測(cè)和記錄出新熔紡出的每一絲束中的斷裂長(zhǎng)絲，因此，由于我提高了檢測(cè)斷裂長(zhǎng)絲和其他疵點(diǎn)的能力而提高了紡紗的質(zhì)量，并因此能修正產(chǎn)生斷裂長(zhǎng)絲和其他疵點(diǎn)的原因。按照本發(fā)明也提供了高質(zhì)量的紗。雖然本發(fā)明的目的及最主要的應(yīng)用是熔紡過程，但是，可以認(rèn)為本發(fā)明的新型斷裂長(zhǎng)絲檢測(cè)裝置將可廣泛地應(yīng)用于監(jiān)控和記錄其他正在生產(chǎn)中的絲條中的疵點(diǎn)。根據(jù)所設(shè)定的裝置的靈敏度，可用于監(jiān)測(cè)單絲的斷裂(正如我曾經(jīng)做過的那樣)和/或更大的疵點(diǎn)(例如Harvey曾指出過的注頭、粗點(diǎn)或熔絲)。而且，除了監(jiān)控運(yùn)行中的絲條之外，本發(fā)明的裝置還可采用作手提式試驗(yàn)裝置用于檢查離線(即離開工業(yè)制造場(chǎng)地)的絲條質(zhì)量。可通過改變間隙的寬度來調(diào)節(jié)靈敏度，在這方面，具有自由端的懸臂片比帶有凹槽的懸臂片能更容易調(diào)節(jié)其相對(duì)于固定的導(dǎo)紗輪的位置。而且可以按照懸臂片的撓曲量調(diào)節(jié)電記錄的臨界靈敏度，正如在實(shí)踐中可證明是理想的那樣。
權(quán)利要求
1．一種將合成聚酯熔紡成復(fù)合長(zhǎng)絲工藝的改進(jìn)，該工藝包含如下步驟將熔融聚合物擠壓通過紡斷裂長(zhǎng)絲細(xì)管而形成長(zhǎng)絲流；用冷卻空氣快速冷卻上述的長(zhǎng)絲流，使之固化而成長(zhǎng)絲；然后對(duì)上述長(zhǎng)絲涂敷整理劑，其特征在于，上述的工藝改進(jìn)包括能夠在上述長(zhǎng)絲通過與它隔開預(yù)定距離的可撓曲的懸臂片41上固定一個(gè)壓電薄膜傳感件47，該薄膜傳感件47是也含有可記錄來自該傳感件的電脈沖的記錄裝置的電路的一部分，因此，長(zhǎng)絲疵點(diǎn)與上述懸臂片的碰撞會(huì)使懸臂片撓曲，并使上述薄膜傳感件伸張，從而使上述電路中產(chǎn)生來自薄膜傳感件的電脈沖，該電脈沖可被記錄下來。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的工藝，其特征在于，上述的壓電薄膜傳感件用防水涂層保護(hù)。
3．一種適用于檢測(cè)正在沿紡絲線路連續(xù)移動(dòng)的復(fù)合長(zhǎng)絲中的毛絲的裝置，其特征在于它包括(1)一個(gè)具有兩個(gè)表面并在沿上述長(zhǎng)絲移動(dòng)的方向上具有低的慣性的柔性懸臂片，該懸臂片與上述絲路相隔一定的距離；(2)一個(gè)永久地粘在上述懸臂片的一個(gè)面上的壓電薄膜傳感件，當(dāng)上述懸臂片由于碰到斷裂長(zhǎng)絲或其他的絲中疵點(diǎn)而撓曲時(shí)，上述的壓電薄膜就會(huì)發(fā)生一個(gè)電信號(hào)；和(3)一個(gè)含有記錄上述電信號(hào)的記錄裝置的電路。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，上述懸臂片的自由端位于上述線路的第一側(cè)，而上述裝置的導(dǎo)輪43設(shè)置在與上述懸臂片的自由端相對(duì)的位置上，因此在上述自由端與上述導(dǎo)輪之間形成一個(gè)預(yù)定寬度的絲路間隙48。
5．根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征在于，上述的懸臂片具有一個(gè)透槽，該片和槽的結(jié)構(gòu)可使上述的絲路通過上述的槽，并由上述的槽形成預(yù)定寬度的絲路間隙。
6．根據(jù)權(quán)利要求3～5中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于，上述的壓電薄膜傳感件涂有防水涂層。
全文摘要
用一種新型的壓電薄膜傳感裝置(40)可檢測(cè)和記錄正在運(yùn)行中的絲束例如新熔紡出的長(zhǎng)絲束(1)中的單根斷裂長(zhǎng)絲。
文檔編號(hào)B65H63/032GK1231647SQ97198302
公開日1999年10月13日 申請(qǐng)日期1997年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月27日
發(fā)明者Y·D·－T·恩古蕓 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司