粘胶人造丝的制造方法和粘胶人造丝高纺速纺丝机

摘要

本发明涉及粘胶人造丝的制造方法，特别是粘胶人造丝的粘胶熟成度的工艺参数，本发明选用了有高纺性的粘胶熟成度值。粘胶人造丝高纺速纺丝机适用上述的制造方法和工艺参数，而且在机构上作了相应的改进，使机台粘胶熟成度值得到控制，机台粘胶的停留时间的最大差值≤1小时30分。纺速达120～140米/分。采用本发明的制造工艺和纺丝机，降低了建造粘胶人造丝厂的设备费用，能在短期内建成小型粘胶人造丝厂，而且能达到和超过大型工厂人造丝的质量。

说明书

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本发明涉及一种粘胶人造丝的制造方法和粘胶人造丝厂使用的纺丝设备，即粘胶人造丝高纺速纺丝机。

在粘胶人造丝生产过程中，纺前粘胶熟成度是纺丝工艺的主要参数，它影响粘胶的可纺性，影响人造丝的质量和染色均匀性，以及人造丝潜在的收缩性。

已有技术中认为纺前粘胶熟成度在9～9.3的范围时，粘胶长丝吸色率的对应差值最小。所以长期规定粘胶熟成度值是9～9.3，以此来保证人造丝的染色均匀性，但是粘胶熟成度值在9～9.3范围内的粘胶的可纺性並非最佳值。由于这一规定，使纺丝机纺速的提高长时期受到限制，92米/分成了最高的纺丝速度;也正是由于这一规定，而忽视了纺丝机机台粘胶熟成度，並导致人造丝染色均匀性长期没有新的改进和提高，人造丝的一等品率不能突破90%以上这一上限。

已有的粘胶人造丝湿法生头纺丝机，由于设备的技术性能和结构不能适用于低值熟成度的高速纺丝，其结构所存在的问题分述如下。

已有纺丝机的机台胶管，不是循环式的，粘胶在管内停留分布时间差值大，日本虽然在机台回路胶管中间加了一个循环泵，但仍然有部分粘胶在胶管内停留时间过长，因而，机台粘胶熟成度不能得到很好的控制;已有R531纺丝机的升降绕丝机构是经差微箱、变速装置和蜗轮蜗杆装置、以及蜗轮上装有的柱体槽式凸轮，並由蜗杆的定速转动与轴向往复移动使柱体槽式凸轮的转速为匀变速的时快时慢的转动来形成转速的差微运动。柱体槽式凸轮在180°对称位置上带动两个滚子，每一个滚子是单臂的固定在升降拉杆的夹头上，以使升降拉杆作上下往复运动，显然机构复杂，又由于一个凸轮担负左右两个区的工作，造成机台的工作区凸轮的突变负荷点在对称的两点上，负荷点集中，震动大，往复次数不能超过39次/分，无法适应高速纺丝;R531和R535纺丝机的生头工具都是生头碗;国外和国内纺丝机的传动装置都是齿轮式集体传动。

根据以上所述，目前纺丝机具有以下缺点：

1、通过机台胶管出来的粘胶熟成度差值＞3（NH₄Cl盐值）。因而，造成纺丝的质量受到影响，目前的一等品率只能达到90%。

2、又由于喷头出来的含有大量的粘胶熟成度值是9的粘胶，可纺性比较差，不能实现高速纺丝。

3、对于粘胶熟成度值是9的粘胶长丝，不仅可纺性差，毛丝多，而且丝的强力差，以致不能加大拉伸，这就带来粘胶人造丝的后处理问题，回缩严重。

4、目前我国和世界上的粘胶人造丝厂都是大型工厂，其原因是粘胶人造丝厂的制胶车间的磺化机台每四小时出一次粘胶，为了消除四小时周期的影响，将磺化机台数加多，变为工厂建得越大越好。事实是机台胶管对粘胶的控制尤为重要，工厂规模再大也无法改善部分粘胶在管内停留时间长达5天即120小时之久的现状，用浩大的投资一亿元以上来消除四小时的周期为连续式生产，造成基建时间长、收效慢、且资金积压、不适合我国的国情。这也是造成我国长期大量进口日本和其他国国家的人造丝的主要原因之一。年年以低价出口棉短绒欲以高出数十倍的价格，並且是以每年十余万吨的惊人数字买进人造丝。

5、柱体槽式凸轮的升降绕丝机构，由于一个凸轮负担两个区的升降，而每一个区又必需由两个凸轮同时控制升降，因而使整台机组凸轮的突变负荷点在对称的两点上。形成震动大，升降往复次数限于39次/分。

6、已有的升降绕丝机构的机台差微机构与1∶9锥度的离心罐功能重复，影响丝并的舒解性能、易于成形卷绕并丝，而且这种机构复杂造价高。

7、生头碗无法完成高纺速的生头任务。

8、由于纺丝机是集体传动，必需停机调换齿轮以调整人造丝纤度，在停机调纤时，纺丝机的全部喷头（48个或77个喷头）必需全部更换。

9、由于调纤困难，因此，R531和R535纺丝机的丝并内外层粗细差是5.2%，日本可乐丽的内外层粗细差是1.4%，差值都偏大，这是丝并成形过程中无法单独调节泵量而引起的。

10、丝并内外色差R531和R535是1.8%，可乐丽是1.3～3.5%，这是由于不能单独调节上纺丝盘和下纺丝盘速度而造成。

11、纺丝机采用集体传动对机台振动不利，因抽丝过程中由喷头挤出的粘胶细流已存在毛细波现象，机身振动直接使毛细波扩大，造成丝的条干不匀、强力下降、毛细和断头。

本发明的目的是提出一种新的人造丝的生产方法和新的纺丝设备，以提高纺丝的质量、纺丝速度，染色均匀性和增强丝的强力，並且改变丝的后处理性能以及粘胶人造丝厂厂规模的限定条件。

纺前粘胶熟成度是纺丝工艺的主要参数，纺前粘胶熟成度的改变对于纺丝条件有很大影响，国内外长期规定纺前粘胶熟成度为9。本发明根据粘胶熟成度值越低则低酯化度的磺酸酯分子增加，分子间氢键作用力越大，在流速增加的喷孔处的粘胶细流线性分子的定向排列的趋势越大，以细流为主体的轴向强力越高，最终使可纺性增强的这一原理，以及又能同时提高人造丝的染色均匀性的前提下，采用7.5以下的低值粘胶熟成度纺丝，提高了可纺性，提供了实现每分钟120～140米纺速的良好的工艺条件。

粘胶人造丝的粘胶熟成度的工艺参数

1、纺前粘胶即熟成桶出胶的熟成度是7.5以下的低值熟成度;

2、纺前粘胶的低值熟成度粘胶的停换粘胶时间≤5小时;

3、机台胶管进口至各纺丝喷头的机台粘胶的停留时间的最大差值≤1小时30分其最佳实施，纺前的低值熟成度粘胶的停换粘胶的最长时间≤4小时，纺前低值粘胶熟成度是7～6。

粘胶人造丝高速纺丝机的结构适应新的纺丝工艺即7.5以下低值熟成度纺丝和机台粘胶停留时间差值控制≤1小时30分，以达高质量和高纺速（120～140米/分）。

一、纺丝机的机台胶管直径小于原机台胶管直径，在机台胶管外套有保温加强管，用以加强机台胶管的强度，两管夹缝中可用循环水调温，机台胶管内设有管内隔绝物，管内隔绝物可以做成一个单头或多头的螺旋供胶推进器隔绝物，其功能是当机台胶管向计量泵送胶时，它能在机台胶管内由一端移向另一端，在供胶过程中不停的作往返移动，用以克服管内的非理想流动，为了加强螺旋供胶推进器隔绝物的作用，每根机台胶管内可以装上2n个螺旋供胶推进器隔绝物，但必需在其两端更替进胶。机台前的输送泵通向两个输送阀门，这两个输送阀门可定时切换一个输送阀经中间输送管並串联一个阀门后与机台胶管的中部连通，另一个输送阀门经两根对称输送管分别各自串联一个阀门后和机台胶管的两端或尾端相连通，这两个阀门与中间输送管的阀门之间可定时切换，且阀门之间的定时切换和输送阀门之间的定时切换相同步。因此供胶是由机台胶管的中部供往两端，又由两端供往中部，每一机台胶管可与2n根对称输送管相连通，各输送管之间的距离等于机台胶管总长度/2n。阀门之间和输送阀门之间的切换装置可由时间继电器控制，阀门和输送阀门可采用电磁阀。

二、凸轮升降绕丝机构，本机台的一个凸轮只负担一个区的升降绕丝，而一个区又同时有两个凸轮共同负担升降绕丝，77锭的机台有11个区，本发明每台机共有22个凸轮。

凸轮升降绕丝机构有一个盘式内轮廓式凸轮，他的盘式内轮廓是左右对称的，在凸轮腹板上装有上、下两个限位器，凸轮带动单臂滚子夹头上下移动，单臂滚子夹头所夹持的拉杆沿拉杆轴承滑动，而拉杆轴承与滑轨铸为一体构成滑轨轴承架，滑轨具有方形式长方形的断面，一侧是滑轨面，其背面有1～2根加强筋。单臂滚子夹头的滑动面沿滑轨滑动。拉焊下端的升降梁是单梁，升降杆下端具有棱形断面，漏斗支架的孔也具有棱柱形孔与升降杆相配合。

三、正负压生头器有正压空腔、负压板和通孔，三者的园心和园柱孔中心位于同一中心线上，与正压空腔並列有一喷咀，喷咀下方正对一导管，二者的园柱孔中心是同一中心线。喷咀和正压空腔的下端的中部位置有一断头刀，断头刀是由固定断头刀和活动断头刀组成，固定断头刀的刀刃数为2n+1，活动断头刀的刀刃数是2n。活动断头刀是由弹簧离合器控制，当断头刀相吻合的同时，正压空腔的开关被打开，丝条被压缩空气吹入通孔位置上的尖咀漏斗内。因此，控制活动断头刀的弹簧离合器与正压空腔内的压缩空气开关同步，通孔的直径与尖咀漏斗外径大小相配，负压板是一个有小园孔的薄板且具有一个扇形缺口，断头刀的左右水平位置上和正压空腔的一侧有4～10根导丝杆，导管内壁上有3～7道环状凸台，以免喷咀吹入的生头丝条粘附在内壁上。生头方法是借助于助导盘，生头前将手持式助导盘插入右侧的上纺丝盘上，将绕好的左上纺丝盘的丝头引向手持式助导盘，这时将正负压生头器放入左、右上纺丝盘之间，将丝条引入导丝杆，丝条被喷咀吹入导管，将正负压生头器套至尖咀漏斗上，再开启断头刀，生头完毕，取走正负压生头器。

四、本粘胶人造丝高纺速纺丝机的传动机构是采用单独传动，每台机单独配有四台不同型号的齿链式无级减速器，以分别单机调速传动计量泵轴、上纺丝盘轴、下纺丝盘轴和升降轴。单机传动便于单独调节各轴的转速，能及时调节各轴转速才能保证纺丝的质量，同时也减少整体机台的振动。对已有的纺丝机改装为单独传动，对机台和纺丝质量也是大为有益的。

本发明与已有技术相比有以下优点：

1、新的纺丝工艺是选用低值熟成度纺丝，使粘胶可纺性提高，获得高产量即高纺速;高质量，提高染色均匀性;增加拉伸提高强度，减少潜在收缩，进而提高丝条的组织，提高光泽。

2、本发明粘胶人造丝高速纺丝机，机台胶管可以完全控制机台粘胶熟成度值，使机台粘胶熟成度对应的时间差值≤1小时30分，最大熟成度NH₄Cl盐值差0.05，最大吸色率差值0.035～0.07。因此本发明适用于新的纺丝方法即低值熟成度纺丝。

3、纺丝速度可达120～140米/分。

4、丝并可直接整经。

5、能在短期内建成小型粘胶人造丝厂，而且能达到和超过大型工厂人造丝的质量。

6、本发明机台的凸轮升降绕丝机构传动装置是油脂润滑，可避免设备漏油，以减少丝并污染。

7、凸轮升降绕丝机构的升降次数达51次/分，完成高速纺丝的要求。

8、省去机台差微，简化了机构，因而降低了造价。

9、由于是凸轮升降机构，一个凸轮只负担一个区，一个区又是由两个凸轮负担，因此各个区的突变负荷可以进行合理分布，该机构不仅结构简单合理，降低了造价，而且减少机台振动。

10、粘胶人造丝高纺速纺丝机的正负压生头器可完成140米/分纺速的湿法生头任务。

11、粘胶人造丝高纺速纺丝机，可在不停机状态下单独调节各轴转速。随时调节泵量控制纤度，以减少丝并内外层粗细差和色差;在丝并成型过程中根据需要调节纤度和拉伸，即调节上纺丝盘和下纺丝盘的转速，使丝并内外色差＜1档，丝并内外纤度差＜1.4%。

12、粘胶人造丝高纺速纺丝机采用单独传动，机台的整体振动小，其产品的强力在17千米以上。

附图说明：

图1是机台胶管示意图

（3）-隔绝物

图2是机台胶管的剖视图

（1）-机台胶管;（2）-保温加强管。

图3是机台胶管和输送管的总布置图

（1）-机台胶管;（4）-中间输送管;（5）-对称输送管;（6）、（7）-输送阀门;（8）、（9）-阀门。

图4是隔绝物的侧视图

图5是隔绝物的正视图

图6是粘胶人造丝高纺速纺丝机的正视图

（36）-升降轴;（34）-齿链式无级减速器;（11）-凸轮;（10）-滑轨轴承架;（14）-单臂滚子夹头;（37）-上纺丝盘轴;（38）-下纺丝盘轴;（39）-拉杆;（18）-升降梁;（19）-升降杆;（20）-漏斗支架;（41）-上纺丝盘;（42）-下纺丝盘;（35）-计量泵轴。

图7是凸轮的正视图

（11）-凸轮;（12）-凸轮腹板;（13）-限位器。

图8是单臂滚子夹头的正视图

（14）-单臂滚子夹头;（15）-滑动面;（16）-滑轨;（39）-拉杆。

图9是滑轨轴承架的正视图

（16）-滑轨;（40）-加强筋;（17）-拉杆轴承;（10）-滑轨轴承架。

图10是升降拉杆和漏斗支架的剖视图

（19）-升降拉杆;（20）-漏斗支架。

图11是正负压生头器的剖视图

（21）-正压空腔;（22）-负压板;（23）-喷咀;（24）-固定断头刀;（25）-活动断头刀;（26）-导管;（27）-弹簧离合器;（28）-通孔;（29）、（32）-开关阀。

图12是负压板的俯视图

（22）负压板

图13是左右两个相邻的上纺丝盘的正视图。

（41）-上纺丝盘;（43）-手持式助导盘。

图14是上纺丝盘和助导盘的剖视图。

（41）-上纺丝盘;（43）-手持式助导盘。

结合附图说明本发明的最佳实施例：

一、粘胶人造丝高纺速纺丝机的机台胶管，机台胶管（1）的外面套有保温加强管（2），机台胶管内有隔绝物（3），隔绝物有多种形式和结构，图4所示是螺旋供胶推进器隔绝物，隔绝物（3）也可以是多头螺旋供胶推进器的隔绝物。

机台胶管（1）的粘胶是由输送泵（附图3中未视出输送泵）经两个並联的输送阀（6）、（7），和输送管后进入机台胶管（1）内。

输送阀（6）经中间输送管（4）、阀门（8）后与机台胶管（1）相连通;输送阀（7）经两根对称输送管（5）和阀门（9）后与机台胶管（1）的两端相连通。

输送阀（6）与（7）定时切换，阀门（8）与（9）等其他阀门是为了停机检修及放胶化验用，阀门切换开闭是为了改变供胶的流向，和改变隔绝物（3）的移动方向。

每一机台胶管（1）可以置入一个隔绝物（3）这时的输送管只有两根，分别在两端与机台胶管（1）相连通。每一机台胶管（1）也可置入2n个隔绝物（3），相应的每一机台胶管可与2n根对称输送管相连通，这时各输送管间的距离＝机台胶管总长度/2n。

二、粘胶人造丝高纺速纺丝机的凸轮升降绕丝机构。有一个盘式内轮廓式凸轮（11），凸轮复板（12）上装有上、下两个限位器。凸轮（11）带动单臂滚子夹头（14），单臂滚子夹头夹持拉杆（39）升降，拉杆（39）下端是升降梁（18）升降杆（19）和漏斗支架（20），他们同时作上下往复移动，升降梁（18）是单梁，升降杆（19）下端为棱形断面，漏斗支架（20）的孔与升降杆棱形断面相配合。

单臂滚子夹头（14）的一侧是滑动面（14），沿滑轨（16）滑动，滑轨（16）与拉杆轴承（17）铸为一体，成为滑轨轴承架（10），滑轨是方形或长方形的断面，在滑轨面的另一侧有1～2条加强筋（40）。

凸轮（11）的盘式内轮廓形状是左右对称的。

粘胶人造丝高纺速纺丝机的正负压生头器，有一正压空腔（21）、正对一个具有园形孔的负压板（22），负压板（22）下端正对一个通孔（28），三者的圆柱孔中心在同一中心线上。

与正压空腔（22）並列有一喷咀（23），其下方有一导管（26），喷咀和导管的园柱孔同一中心线，他和正压空腔（21）的中心线或夹角。

正压空腔（21）的一侧和下端的水平位置上有4～10根导丝杆（30），在水平导丝杆的位置上也即正压空腔（21）和喷咀（23）之间，有活动断头刀（25）和固定断头刀（24）。活动断头刀（25）由弹簧离合器（27）控制，弹簧离合器（27）和正压空腔内的压缩空气开关阀（29）同步。

负压板22上有一扇形缺口。

导管（26）的内壁上有3～7道环状凸台（31），凸台的作用是避免丝条粘附在内壁上。

固定断头刀（24）具有2n+1个平行的刀刃，活动断头刀（25）具有2n个平行的刀刃。

喷咀（23）有一个开关阀（32）。通孔（28）的孔径与尖咀漏斗（33）的外径相一致。

图13和图14是两个相邻的上纺丝盘（41）和一个手持式助导盘（43），生头时将手持助导盘（43）装在右边的上纺丝盘（41）上即可，生头完成后可将手持式助导盘（43）卸下。

该发明的传动装置是由四台不同型号和规格的齿链式无级减速器（34），分别单机调速传动计量泵轴（35）、上纺丝盘轴（37）、下纺丝盘轴（38）和升降轴（36）。