專利名稱：合成纖維絲條的加熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成纖維絲條的加熱裝置，特別涉及熱定形或熱處理溫度達(dá)到聚酯、聚酰胺等合成纖維絲條熔點(diǎn)(例如250℃)以上的合成纖維絲條的高溫加熱裝置。本發(fā)明尤其適合高速拉伸假捻機(jī)的非接觸式高溫加熱裝置，此外，在拉伸機(jī)、熱定形機(jī)也能適用。
在加捻裝置的上游設(shè)置加熱裝置，將由加捻裝置賦與的沿著絲條追的捻回?zé)岫ㄐ?，隨后在通過加捻裝置時(shí)解捻，得到假捻加工紗，作為加熱裝置，過去提出過許多方案。
最近，將該加熱裝置加熱至高溫(絲條熔點(diǎn)以上溫度，最好是400℃以上的溫度)，以非接觸狀態(tài)加熱絲條。即，隨著最近的拉伸假捻機(jī)加工速度高速化，使用高溫非接觸式的短加熱器，以代替以往低溫接觸式加熱裝置。
加熱溫度400℃以下的加熱器使用鋁合金，可是加熱溫度若達(dá)到400℃以上，則因鋁合金熔點(diǎn)低，不理想，在有的場(chǎng)合不能使用。作為對(duì)策，在上述那樣高溫中使用的加熱裝置的材料考慮使用黃銅、不銹鋼、陶瓷等高熔點(diǎn)材料。另外，作為遠(yuǎn)紅外線加熱器，可以將原料設(shè)為遠(yuǎn)紅外線放射陶瓷或在表面涂陶瓷。
可是，由黃銅制作加熱板，則高溫加熱時(shí)劣化明顯，尤其升溫到400℃以上時(shí)腐蝕很顯著。
另外，為了使合成纖維絲條在處理工序中狀態(tài)良好，一般往往給予油劑(油)，帶有這種油劑的絲條在上述高溫下加熱時(shí)，在加熱裝置(加熱器)內(nèi)油劑蒸發(fā)分解。由于該蒸發(fā)分解的油劑和高溫，所以加熱器材料易腐蝕，作為對(duì)策，必須使作為加熱器的材料能耐油、耐高溫。
如上所述，采用不銹鋼作為這種加熱器材料時(shí)，雖然耐氧化、耐腐蝕性好，但是，熱傳導(dǎo)系數(shù)低到0.03cal/cm·s·℃程度，作為上述那樣的高溫加熱器使用時(shí)，加熱器縱向溫度分布非常不均勻，同時(shí)，加熱板的溫度與作為加熱其的熱源的護(hù)套加熱器的溫度差變大，為了將加熱板加熱到所希望的溫度，需將護(hù)套加熱器加熱到非常高的溫度，因此存在其壽命變短的問題。并且，用不銹鋼制作加熱裝置時(shí)，機(jī)械加工性差。
作為其它材質(zhì)，使用陶瓷時(shí)，耐氧化、耐腐蝕性上完全沒有問題，可是，機(jī)械加工性非常差，難以制作復(fù)雜的形狀。而且存在材料成本變高、制品成本變高的問題。
本發(fā)明就是為了解決上述問題提出來的，其目的在于，提供耐腐蝕性好、制作容易、而且溫度分布良好的加熱裝置。
在本發(fā)明中，上述目的是通過下述合成纖維絲條的加熱裝置達(dá)到的在使實(shí)質(zhì)上以非接觸狀態(tài)連續(xù)移動(dòng)的合成纖維絲條熱定形或熱處理的加熱裝置中，其特征在于，將該加熱裝置的加熱板用銅的重量含有率60%以上、鋁的重量含有率3%以上的銅合金制作。
在本發(fā)明中，由鋁的重量含有率3%以上、銅的重量含有率60%以上的銅合金制作加熱板，能解決加熱板的腐蝕問題。
另外，通過上述組成，加熱板材質(zhì)的熱傳導(dǎo)系數(shù)良好，例如能達(dá)到0.1cal/cm·S.℃以上，溫度分布良好，作為假捻加工機(jī)式的假捻固定用加熱器(所謂第1加熱器)使用時(shí)，成為能得到絲品質(zhì)良好的假捻加工絲的加熱裝置。
進(jìn)一步說，為了使這種銅合金的擠壓成形性良好，最好銅的重量含有率為60-70%，鋁的重量含有率為3-6%?；蛘咦詈勉~的重量含有率為85-90%，鋁的重量含有率為8-11%。
下面，參照附圖通過對(duì)實(shí)施例的說明來進(jìn)一步說明本發(fā)明。附圖簡要說明如下

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的縱向斷面圖;
圖2是圖1的Ⅱ-Ⅱ斷面圖;
圖3是裝有本發(fā)明的熱處理裝置的拉伸假捻裝置的斷面圖;
圖4是表示加熱板的溫度分布曲線圖;
圖5是表示銅合金內(nèi)鋁的含有率對(duì)加熱板的重量變化率及熱傳導(dǎo)系數(shù)所帶來影響的曲線圖。
在圖3中，從供給絲1通過第1喂入羅拉2拉出絲條Y，與第2喂入羅拉6之間以設(shè)定的倍率拉伸，同時(shí)，通過摩擦皮帶、摩擦圓板、假捻錠子等公知的假捻裝置5，給與絲條Y以捻回。另外，也可以在拉伸后進(jìn)行假捻，用來代替上述在拉伸同時(shí)進(jìn)行假捻。
由假捻裝置5給與絲條Y的捻回，向著第1喂入羅拉2的方向沿著絲條Y追。沿絲條Y追的捻回由熱處理裝置3進(jìn)行熱固定，進(jìn)而，在設(shè)于熱處理裝置3下游的穩(wěn)定導(dǎo)向裝置4a、4b被冷卻。
這樣，在第1喂入羅拉2和第2喂入羅拉6之間，假捻裝置1的上游的絲條Y被給與假捻，離開假捻裝置5之后，絲條Y被解捻，絲條Y從第2喂入羅拉6喂給卷取裝置7。
卷取裝置7由使絲條左右移動(dòng)的往復(fù)動(dòng)程裝置8、裝有卷取絲條Y的筒管的筒架10、以及筒管或者與卷取在筒管上的絲條壓接、使筒管和筒管架10回轉(zhuǎn)的摩擦輥9構(gòu)成。
本發(fā)明涉及的熱處理裝置的實(shí)施例的詳圖參照?qǐng)D1和圖2作詳細(xì)說明。加熱器本體全長是0.8-1.2m，如圖1所示，本實(shí)施例的熱處理裝置3在長度方向分成加熱器本體和加熱體(在本實(shí)施例中，為護(hù)套加熱器)兩部分。另外，作為加熱體也可以使用護(hù)套加熱器以外的裝置，例如也可以設(shè)為板式加熱器。
即，加熱器本體由在長度方向被分割成兩部分的加熱板11和21構(gòu)成，加熱這些加熱板11、21的護(hù)套加熱器12、22設(shè)于加熱板11、21內(nèi)。并且，13、23是設(shè)于加熱板11、21中的溫度傳感器。被分割成兩部分的加熱體(護(hù)套加熱器)12、22可以加熱到超過250℃的溫度。這些條件設(shè)定由沒有圖示的控制器進(jìn)行的。
并且，加熱板11、21的外側(cè)通過保溫材料31保溫，在其外側(cè)設(shè)置保溫罩32。
如圖2所示，加熱板11、21以與絲道垂直的平面切斷，那么為使絲條Y移動(dòng)的槽11a、21a形成在加熱板11、21的內(nèi)側(cè)，如上所述埋入護(hù)套加熱器12、22。
在這個(gè)實(shí)施例中，槽11a、21a內(nèi)，在絲條Y的移動(dòng)方向間隔地突設(shè)有導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)14、24。
在此，本發(fā)明涉及的加熱板11、21的材質(zhì)采用銅的重量含有率在60%以上、鋁的重量含有率在3%以上的銅合金，其熱傳導(dǎo)系數(shù)設(shè)為例如0.1cal/cm·s·℃以上，性能良好，尤其是作為加熱板的構(gòu)成成份最好是銅的重量含有率為60-70%、鋁的重量含有率為3-6%的銅合金或者銅的重量含有率為85-90%、鋁的重量含有率為8-11%的銅合金。
下面，根據(jù)本發(fā)明者所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，具體說明將本發(fā)明涉及的加熱板11、21的材質(zhì)設(shè)為銅的重量含有率60%以上、鋁的重量含有率3%以上的銅合金，尤其是最好為銅的重量含有率60-70%、鋁的重量含有率3-6%或者的重量含有率85-90%、鋁的重量含有率8-11%的銅合金。
(1)關(guān)于加熱板的均勻加熱如圖1所示，本發(fā)明涉及的高溫加熱裝置的加熱板11、21沿絲條的移動(dòng)路徑延伸，如圖2所示，在其表面形成帶有絲道的槽11a、21a，通過沿該絲道在長度方向在加熱板內(nèi)延伸的護(hù)套加熱器12、22加熱加熱板11、21。
加熱板11、21加熱時(shí)，通常在加熱板的長度方向(圖1的上下)的中點(diǎn)位置(即，加熱器長度方向的中間位置)，通過溫度傳感器13、23測(cè)定絲條移動(dòng)的上述槽11a、21a的底部的溫度，將加熱板溫度控制在設(shè)定的溫度。這時(shí)的設(shè)定溫度在假捻加工機(jī)的第1加熱器，在加熱器出口部的絲條溫度選定為例如220℃那樣的設(shè)定溫度。
在本發(fā)明涉及的非接觸型高溫加熱裝置中，加熱板的溫度設(shè)定為所定溫度(例如500℃)時(shí)，加熱板長度方向的溫度分布(測(cè)定絲條移動(dòng)的上述槽的底部的溫度)如圖4所示。在圖4中，虛線表示用黃銅制作加熱板場(chǎng)合，點(diǎn)劃線表示用不銹鋼制作的場(chǎng)合。
加熱裝置在長度(上下)方向的上下有開口，所以通過對(duì)流等從此處放熱，因而，圖4的上下位置的加熱板溫度比中央部溫度低。并且，若提高設(shè)定溫度，溫度分布的標(biāo)準(zhǔn)離差增加。
本發(fā)明者認(rèn)為，以虛線表示的黃銅制作的加熱板的溫度分布狀態(tài)與以點(diǎn)劃線表示的不銹鋼制作的加熱板的溫度分布狀態(tài)的差異是由于加熱板材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)的差異引起的。
黃銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.26cal/cm·s·℃，不銹鋼的熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.03cal/cm·s·℃，不銹鋼的熱傳導(dǎo)系數(shù)比黃銅小，約為1/10，因此，用不銹鋼作為加熱板時(shí)，如圖4點(diǎn)劃線所示，加熱器的長度方向的溫度分布是非常不均勻的。
這種加熱器是高溫加熱器，為了在斷絲時(shí)使熔融在導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)上的絲條在短時(shí)間里熔融除去以便能進(jìn)行穿絲，必須使加熱板全部加熱到充分的高溫(例如320℃以上，最好400℃以上)，即，必須提高加熱板的設(shè)定溫度，于是，加熱板的設(shè)定溫度與作為加熱其的熱源的護(hù)套加熱器的溫度差變大。
另外，這時(shí)，為了使在加熱器出口部的絲條溫度設(shè)為所定溫度，必須提高加熱板的設(shè)定溫度，同樣，加熱板的設(shè)定溫度與作為加熱其的熱源的護(hù)套加熱器的溫度差變大。
這樣，為了將加熱板加熱到所希望的溫度，使護(hù)套加熱器加熱到非常高的溫度，所以存在其壽命變短的問題。另外，由于絲條移動(dòng)在溫度分布不均勻的加熱器內(nèi)，擔(dān)心會(huì)對(duì)絲質(zhì)產(chǎn)生壞影響。因此，最好不要使用不銹鋼作為高溫加熱裝置的加熱板。
一方面，由圖4虛線可知，用熱傳導(dǎo)系數(shù)大(0.26cal/cm·s·℃)的黃銅作為加熱板時(shí)，溫度分布不均勻的問題實(shí)質(zhì)上變得不存在了。根據(jù)本發(fā)明者的研究，不銹鋼的熱傳導(dǎo)系數(shù)約為黃銅的1/10，所以有上述問題，若具有黃銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)的1/4-1/3程度的熱傳導(dǎo)系數(shù)，那么溫度分布的不均一問題幾乎不會(huì)產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明者的經(jīng)驗(yàn)，熱傳導(dǎo)系數(shù)最好為0.10cal/cm·s·℃以上。
(2)關(guān)于加熱板的耐腐蝕性可是，根據(jù)本發(fā)明者的研究，若用黃銅制作加熱板，如前所述，高溫加熱時(shí)的劣化顯著，特別當(dāng)升溫到400℃以上時(shí)，腐蝕顯著，本發(fā)明那樣的高溫加熱器不能使用。
尤其是，通常為使處理工序狀態(tài)良好，往往將油劑(油)給予合成纖維絲條，被給予這種油劑的絲條如上所述加熱到高溫時(shí)，在加熱裝置(加熱器)內(nèi)油劑蒸發(fā)分解。由于該蒸發(fā)分解的油劑和高溫，加熱器材料易腐蝕，作為對(duì)策，材質(zhì)必須選用能耐油劑和耐高溫的。
作為對(duì)策，本發(fā)明者在銅合金中添加鋁(Al)，著眼于提高其腐蝕性，研究各種鋁含有率的銅合金作高溫加熱裝置的加熱板的適應(yīng)性(熱傳導(dǎo)系數(shù)和對(duì)于油劑的耐腐蝕性等)。

在表1中，表示研究的各種銅合金的一部分(試料A-H)及其研究結(jié)果(熱傳導(dǎo)系數(shù)，重量變化率等)。
在此，表1的重量變化率是通過下述方法求得的。將試料在典型的合成纖維聚酯絲條的處理用油劑原液中浸10秒左右，隨后保持在560℃的氣體介質(zhì)中(浸燒)，在200小時(shí)內(nèi)進(jìn)行反復(fù)36次處理，處理前試料重量設(shè)為W，上述處理后的重量設(shè)為W1，處理前后的重量變化(W1-W0)的絕對(duì)值與處理前的重量W0之比的百分率[100×(W1-W0)/W0]作為重量變化率。重量變化率成為耐腐蝕性的判斷指標(biāo)，可以說，重量變化率越小耐腐蝕性越好。
表1所表示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果內(nèi)，試料A是銅合金內(nèi)的鋁含有率為0，其重量變化率(表1的＊1)如前面所述是很大的，由于沒有測(cè)定，所以省略。另外，在表1中，試料D、F、G的各自浸燒次數(shù)是16次，其間重量變化狀態(tài)與試料E、H沒有大差別，所以試料D、F、G中止了此后的浸燒試驗(yàn)，因此，它們的重量變化率沒有記載(表1的＊2)。可是，可以認(rèn)為，即使將這些試料D、F、G作為合成纖維絲條的加熱裝置的加熱板使用，也沒有問題。并且，銅合金熔點(diǎn)高，所以用于在400-800℃使用的加熱板，不會(huì)存在問題。
表1所示試驗(yàn)結(jié)果，銅合金內(nèi)鋁的含有率對(duì)耐氧化、耐腐蝕性以及溫度分布(傳熱系數(shù))的影響若表示成曲線圖，則如圖5所示。從圖5可以明白，通過由鋁的重量含有率為3%以上的銅合金制作加熱板，能提供耐氧化、耐腐蝕性好、溫度分布良好的加熱裝置。并且，從加熱器的加熱板的均勻加熱考慮，鋁的添加量為11%以下，最好不滿8%，這樣，熱傳導(dǎo)系數(shù)能達(dá)到理想的0.1cal/cm·s·℃。但是，優(yōu)先考慮耐腐蝕性時(shí)，即使是0.07cal/cm·s·℃程度也可能使用。
用表1的試料C制作的加熱板的溫度分布以實(shí)線表示在圖4。從圖4的實(shí)線可以明白，用試料C制作的加熱板的溫度分布與用黃銅制作的加熱板接近，而且，由表1和圖5可以明白，用試料C制作的加熱板重量變化率小，耐腐蝕性也良好。
(3)關(guān)于加熱器的擠壓成形性本發(fā)明涉及的高溫加熱裝置的加熱板沿絲條的移動(dòng)路徑延伸，在其表面形成帶有絲道的長度方向槽，因此，在制造時(shí)通過擠壓成形制造。
就上述A-H試料研究擠壓成形性，得到表1記載的結(jié)果。即，鋁添加量超過6%、不滿8%的范圍內(nèi)難以擠壓成形。因此，找到鋁添加量與加熱板的成形性的平衡是重要的，如本發(fā)明所示，將銅的重量含有率為60%以上的銅合金作為基礎(chǔ)，理想的是鋁的添加量如以重量含有率計(jì)算為3%以上，最好為3-6%或8-11%。
用上述試料C的材料制作圖1所示的加熱裝置的加熱板，將該加熱裝置安裝在圖3所示的拉伸假捻機(jī)上，上側(cè)的加熱板11的溫度設(shè)定為550℃，并且，下側(cè)加熱板21的溫度設(shè)定為255℃，使125De/36f的聚酯絲條(POY)以拉伸率1.78拉伸，同時(shí)，通過三軸多板式假捻裝置賦與捻回，通過上述加熱裝置將沿絲條追的捻回進(jìn)行熱固定，以1000m/分加工速度卷繞在卷裝上，這樣，假捻加工實(shí)用試驗(yàn)歷經(jīng)六個(gè)月，在耐氧化、耐腐蝕性以及絲質(zhì)量上沒有任何問題。
根據(jù)本發(fā)明，能夠解決伴隨合成纖維絲條的加熱裝置的高溫化的加熱板的耐腐蝕性問題，使銅合金成份含有鋁，提高對(duì)于加熱器內(nèi)蒸發(fā)分解的油劑的耐腐蝕性?？墒?，存在由于鋁的含有量使加熱板的擠壓成形困難的問題。因此，找到鋁添加量與加熱板的成形性的平衡是重要的，根據(jù)本發(fā)明，將銅的重量含有率為60%以上的銅合金作為基體，使鋁的添加量以重量含有率計(jì)算為3%以上，最好為3-6%或8-11%，能夠達(dá)到本發(fā)明。并且，若鋁的添加量為3%以下，有耐腐蝕性問題，另外，鋁的添加量在超過6%、不滿8%范圍內(nèi)則難以擠壓成形，所以建議鋁的添加量最好取上述范圍。
進(jìn)一步說，從加熱器的加熱板的均一加熱方面看，理想的是使鋁的添加量在11%以下，最好是不滿8%，那樣熱傳導(dǎo)系數(shù)成為0.1cal/cm·s·℃。但是，優(yōu)先考慮耐腐蝕性時(shí)，即使為0.07cal/cm·s·℃程度也可以使用。
權(quán)利要求
1.一種合成纖維絲條的加熱裝置，實(shí)質(zhì)上以非接觸狀態(tài)對(duì)連續(xù)移動(dòng)的合成纖維絲條進(jìn)行熱定形或熱處理；其特征在于，該加熱裝置的加熱板由銅的重量含有率為60%以上、鋁的重量含有率為3%以上的銅合金組成。
2.一種合成纖維絲條的加熱裝置，設(shè)于加捻裝置的上游，加熱到250℃以上溫度，同時(shí)，實(shí)質(zhì)上以非接觸狀態(tài)使絲條移動(dòng)，對(duì)由上述加捻裝置賦與的沿絲條追捻回進(jìn)行熱定形;其特征在于，該加熱裝置的加熱板由銅的重量含有率為60%以上、鋁的重量含有率為3%以上的銅合金組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的合成纖維絲條的加熱裝置，其特征在于，加熱板由銅的重量含有率為60-70%、鋁的重量含有率為3-6%組成的銅合金制作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的合成纖維絲條的加熱裝置，其特征在于，加熱板由銅的重量含有率為85-90%、鋁的重量含有率為8-11%組成的銅合金制作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一個(gè)所述的合成纖維絲條的加熱裝置，其特征在于，加熱溫度為400℃以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐腐蝕性好、成型性好，而且溫度分布良好的合成纖維絲條的加熱裝置，設(shè)于加捻裝置上游，加熱到250℃以上；同時(shí)，實(shí)質(zhì)上以非接觸狀態(tài)使絲條移動(dòng)，對(duì)由上述加捻裝置賦予的沿絲條追∴的捻回進(jìn)行熱定型，使加熱裝置的加熱板的材質(zhì)為銅的重量含有率是60％以上、鋁的重量含有率是3％以上的銅合金。
文檔編號(hào)D02J13/00GK1098452SQ94101100
公開日1995年2月8日 申請(qǐng)日期1994年1月18日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月19日
發(fā)明者內(nèi)藤俊三, 森崎弘志 申請(qǐng)人:帝人制機(jī)株式會(huì)社