处理绳状材料的方法和装置

总的来说，本发明涉及处理绳状材料的一种方法和装置。更具体地 说，本发明涉及一种热处理这种材料以提供尺寸稳定的材料的方法及 其装置。

绳状材料，例如在割绒地毯中用作绒头的纱，其制备一般是通过将 两个或多个单独的股束并捻(“合股捻”)，在它们的加捻状态下将 它们用热空气和/或蒸汽热定形，最后将它们干燥而进行。各股被热定 形成合股捻结构，以便当各股被簇绒进地毯和被切削时，绒头仍将保 持在它们的加捻状态而在磨损过程中不分开和消光。

热定形绳状材料的一种已知的方法是将绳状材料通过一台 Superba连续热定形机。通常，在Superba热定形单元的操作中，将 环状的绳状材料放置在一条运输带上，运输带首先经过一个大气压下 的蒸汽预膨胀器，然后通过一个加热区。在预膨胀器中，绳状材料被 热松弛处理，材料发生膨胀。在加热区，按照材料的类型，绳状材料 用保持在高温下的加压的饱和蒸汽处理，以热定形加捻状态。另一个 已知的方法是将绳状材料通过一台Suessen连续热定形机的加热区。 Suessen单元通过干燥加热来处理绳状材料，以热定形加捻状态。

当在加热区时，已经发现不均匀调节可能发生在绳状材料上。不均 匀调节导致不规则，例如在后续的染色操作中出现条花和山形。例如， 当在加热区时，纱的高膨胀和高收缩导致带上的纱料太致密而不能均 匀地热定形。然后当纱在一个标准的簇绒操作中被制成地毯，并且用 传统的染色设备染色时，目测检验显示出外观不均匀，例如在染色后 的地毯上有条花和山形。

尽管通过降低纱线线速度可以看到在地毯的均匀性方面有一些改 进，但结果是产率低，这在经济上是不合理的。但是，通过提高纱线 线速度来提高产率会减少在加热区的停留时间，这导致地毯的不均匀 性。高通过速度导致的另一个问题是绳状材料有缠结的倾向。一旦缠 结发生，机器必须停止运行，让其冷却直到材料不缠结。

SuperbaTVP2S热定形机已经提高了带的宽度和卷线机直径(都从 200毫米增大到260毫米)。尽管这些改进提高了绳状材料的机器通 过量，但它们没有致力于生产率和地毯均匀性的问题。另外一个局限 性是与以一个低廉得多的价格改进现有设备相比较，人们不得不以一 个昂贵的价格购买这种新设备。

因此，希望有一种既提高了通过量和生产率同时又可克服绳状材料 的不均匀调节的方法和装置。

因此，本发明的目的之一是克服从热定形后的绳状材料制得并染色 后的地毯的不规则性。

本发明的另一个目的是提供一种用以保证绳状材料的均匀处理的方 法，以及提供一种均匀处理绳状材料的装置。

此外本发明的另一个目的是提高绳状材料的通过量和生产率，而不 对均匀性产生负面影响。

因此，按照本发明，提供了一种用于处理绳状材料的装置，它包括 一个卷线机(coiler)直径为d的卷线机头、一个用于处理材料的处理 区和一条带宽度为w的用于输送材料通过处理区的运输带，其中卷线 机直径d与带宽度w之比为约1.05∶1～约1.40∶1。 

按照本发明，提供了一种用于处理绳状材料的方法，包括将材料从 来源拉出，将其通过一个卷线机直径为d的卷线机头，将环状材料放 置在一条带宽度为w的运输带上，并且输送材料通过一个处理区，在 处理区处理材料，并将材料从运输带上取出，其中卷线机直径d与带 宽度w之比为约1.05∶1～1.40∶1。

本发明的上面列出的和其它的目的、效果、特点和优点从下面关于 其优选的实施方案的详细描述中将变得更清楚。

图1显示了按照本发明用于处理绳状材料的装置的侧视示意图。

图2是用在按照本发明的装置和方法中的卷线机头的示意图。

为了促进对本发明的原理的理解，紧接着进行本发明的特别的实施 方案的描述，特定的语言用于描述实施方案。无论如何，应该理解成 应用这种特定的语言，没有任何限制本发明的范围的意思，对于在本 发明涉及领域中的一个普通熟练技术人员来说，对所讨论的本发明的 原理作出变化、改进、等效替代以及其它应用都被认为是可能的。

广义地说，本发明涉及用于处理绳状材料的一种装置，包括一个卷 线机直径为d的卷线机头、一个用于处理材料的处理区和一条带宽度 为w的用于输送材料通过处理区的运输带，其中卷线机直径d与带宽 度w之比为约1.05∶1～1.40∶1。

本发明还包括了一种用于处理绳状材料的方法，包括将材料从来源 拉出，将其通过一个卷线机直径为d的卷线机头，将环状材料放置在 一条带宽度为w的运输带上，并且输送材料通过一个处理区，在处理 区处理材料，并将材料从运输带上取出，其中卷线机直径d与带宽度 w之比为约1.05∶1～1.40∶1。

许多不同种类的纱和纤维，包括但不局限于尼龙、聚酯、聚对苯二 甲酸丙二醇酯和聚丙烯以及它们的结合物，可以按照本发明进行加工。

在图中描绘的用于实施按照本发明的方法的装置1，正如从图1中 可以看到的，包括卷线机头2、运输带3和处理区4。当装置1运行时， 绳状材料5，在这种情况下为并捻的BCF(“膨胀后的连续丝”)纱， 从卷线筒6中取出，借助于卷线机头2，以一种将要被更详细描述的 方式以环状放置在运输带3上。运输带3包括一块连续的多孔不锈钢 薄板，带宽度为w。

现在参照图2，它示出了卷线机直径为d的卷线机头2。卷线机头 2包括齿轮箱12、导纱管13、压延指(spreader finger)14、15和导 纱螺丝16、17。当纱5从卷线筒6中取出时，纱5被拉通过导纱管13， 并且在压延指14、15周围围成环状。导纱管13通过齿轮、带轮和电 机结合系统(未示出)驱动。导纱螺丝16、17向下输送环状纱，将其 以环状放置在运输带3上。当纱5放置在运输带3上时，通过测定环 状纱的宽度来决定卷线机直径d。

为了提供绳状材料的均匀调节，卷线机直径d与带宽度w之比在约 1.05∶1～1.40∶1的范围内是至关重要的。因此，按照本发明的方法和 装置，卷线机头2具有的直径d和运输带3具有的宽度w应该使卷线 机直径d与带宽度w之比为约1.05∶1～约1.40∶1，优选为约1.10∶1～ 约1.30∶1。

纱5以环状放置在运输带3上后，运输带3向下游输送环状纱到处 理区4。带3缓慢并连续地通过处理区4，处理区可能包括一个预膨胀 器7，紧跟一个热定形室8和一台干燥器9。在热定形室8中，环状纱 经受热处理，优选以蒸汽和/或热空气的形式，以热定形它。

材料5离开处理区4后，在通过导出装置10将其从带上取出并通 过一台络纱机(未示出)绕在卷线筒11上之前，材料5在带3上被冷 却。得到的热定形后的花色地毯纱已经准备好可以通过传统的簇绒步 骤簇绒进花色地毯。

已经发现将卷线机直径d与带宽度w之比改进为约1.05∶1～约 1.40∶1的范围内会导致生产率提高最多达20％，以及绳状材料缠结的 倾向减少(也就是，通过量提高)。

在按照本发明处理绳状材料之前，材料可以用传统的染料例如金属 和非金属化酸性染料进行染色。可以应用通常的染色浴条件。以下的 通常条件是示范性的，没有任何限制的意思。染色浴在体积等于要被 染色的物品重量的约20倍的条件下制备。加入处理化学品，包括一种 用以防止金属离子在硬水中沉积或络合的螯合剂、一种匀染剂，以及 在金属化酸性染料的情况中，加入一种用以缓慢降低染色浴pH的酸供 体。加入染料，调节染色浴pH。以一个约0.5℃～约3.0℃/分钟的速 率将溶液加热到所希望的温度，典型地为约95℃～约110℃，并保持 在那个温度约30分钟～约60分钟。染色浴被冷却或排空，绳状材料 用新鲜水彻底冲洗。染色后的材料在转鼓式干燥器或烘箱中干燥，或 者通过加热箱。

染色也可以发生在绳状材料已经按照本领域熟练技术人员熟知的传 统技术被簇绒进地毯以后，例如将地毯进行连续染色浴。

或者，在制成纤维之前，应用传统的溶液染色技术，绳状材料可以 在熔化状态下(也就是要被染色的溶液)被染色。下面的通常条件是 示范性的，没有任何限制的意思。聚合物被熔化，并用一种选自包括 颜料、染料、任何具有介于颜料和染料之间的性质的有色化合物以及 它们的结合物这一组物质的着色剂进行染色。然后，按照传统的方法， 例如那些在美国专利No.4,983,448，Karageorgiou，美国专利No. 5,487,860，Kent等人，以及美国专利No.4,918,947，Speich，中所 揭示的方法，将染色后的聚合物纺成纤维或织物。

可应用任何传统的、为本领域熟练技术人员所熟知的制毯技术，由 按照本发明处理后的绳状材料制成地毯。地毯可以是割绒、本色、 unlevel loop、level loop或者任何其它的按照流行款式的式样。例 如，在割绒地毯的情况中，纱被簇绒进基底布，并被切割以制成割绒 地毯。基底材料可以是编织或无纺的麻、尼龙、聚酯、聚丙烯等等。 割绒地毯被染成所希望的色调。然后基底布用一种合适的胶乳材料例 如常规的苯乙烯-丁二烯(“SB”)胶乳、偏二氯乙烯聚合物或者氯 乙烯-偏二氯乙烯共聚物涂覆。通常的做法是应用填料例如碳酸钙以 减少胶乳的成本。最后的步骤是将第二地毯基材施于以胶乳为基础的 粘合剂上。第二基材可以是麻、聚丙烯、尼龙、聚酯等等。地毯可以 有泡沫背衬或没有泡沫背衬。地毯可以有多种绒头重量、绒头高度和 款式。目前认为在地毯款式上没有任何限制。

提高卷线机直径d与带宽度w之比约1.05∶1～约1.40∶1，可以通 过减少条花和山形的出现而改善地毯的均匀性。

将参照下面的详细的实施例进一步描述本发明。实施例通过举例的 方式提出，没有任何限制本发明的范围的意思。 实施例1～8

常规的可酸性染色尼龙6的纱(由位于新泽西州Mt.Olive的BASF 公司提供的BS-700A)被熔融纺丝、拉伸并膨胀。纱具有约1100旦 (约1250dtex)。然后将纱双股并捻成3.75捻度/寸(146.4567捻 度/米)。

完成并捻后，并捻后的纱用一台SuperbaTVP热定形机通过为本领 域的熟练技术人员所熟知的方法进行热定形。纱线线速度设定为550mpm (“米/分钟”)或700米/分钟。预膨胀器温度为约210华氏度(约 98.9℃摄氏度)。带速度为约16.7米/分钟。加热/处理区在约255华 氏度(约123.9℃)的温度和约22psi(15.1642×104帕)的压力下操 作。

本发明的纱(实施例2、4、6和8)用图1所示的方法和装置进行 热定形。具体来说，纱用一台Superba热定形机进行热定形，机器中 有一个改进的卷线机，其卷线机直径为约230毫米，带宽度为200毫 米。因此，卷线机直径与带宽度之比为约1.15∶1。通过量和生产率的 提高可以从对比纱中看出。具体来说，产量有约15％的提高。

对比纱(实施例1、3、5和7)在同样的条件下制备，但它们用一 台卷线机直径和带宽度均为200毫米的Superba热定形机进行热定 形。因此，卷线机直径与带宽度之比为1∶1。在对比纱的生产中，缠 结更明显。

热定形纱用一台割绒簇绒机簇绒进地毯，设定值为1/8英寸(3.1750 ×10-3米)隔距，5/8英寸(1.5875×10-2米)割绒高度，9针迹/英 寸(354.3307针迹/米)，36盎司/平方码(1.2206千克/平方米)表 观重量(face weight)。簇绒机配有一台变速装置(shifting device)， 用于生产实施例1～4中的直立(straight set)(“SS”)式地毯。变 速装置在生产实施例5～8中的直立、直立簇绒(straight tuft) (“SSST”)式地毯时不工作。

应用常规的染色设备和为本领域熟练技术人员所熟知的染色技术， 用酸性染料将割绒地毯连续染色成浅灰色色调。染料的组分列在下面 的表1中。泵速为约218升/分钟，地毯速度为约40英尺/分钟(12.1921 米/分钟)。 表1 组分 量(克/升) C.I.酸性橙1561 0.078235 C.I.酸性红3612 0.076471 C.I.酸性蓝3243 0.081176 螯合剂4 0.500 琥珀酸二辛酯磺酸盐表面活性 剂5 3.000 烷基聚乙二醇醚6 1.000 阴离子匀染剂7 1.000 乙酸铵8 1.500 碱性缓冲剂9 0.800 消泡剂LBT-710 0.250 1 来自Ciba Specialty Chemicals of Greensboro，N.C.的 TectilonOrange 3G 200％ 2 来自Ciba Specialty Chemicals of Greensboro，N.C.的 TectilonRed 2B 200％ 3 来自DySatr L.P.of Charlotte，N..的Telon Blue BGL 200％ 4 来自American Emuls ions Co.of Dalton，GA.的Amquest N 5 来自MFG Chemicals，Inc.of Dalton，GA.的Wetter DO8S 70％ 6 来自Arrow Engineering of Dalton，GA.的Host CX NEW 7 来自Arrow Engineer ing Co.of Dalton，GA.的Arrosperse AC 8 来自Calloway Chemicals Co.of Columbus，GA.的乙酸盐缓冲剂 9 来自Sybron/Tanatex Co.of Wellford，S.C.的Alkaflo KDY 10 来自Rite Industrials Inc.of High Point，N.C.

以在地毯上明显可看到的可检测条花的出现或不出现为基础，通过 一组评判者将染色后的地毯主观地进行评价。实施例1～8的地毯均匀 性等级通过目测以1.0-10.0的尺度为地毯样品划分等级而获得，1.0 是指地毯有大量条花，10.0是指地毯没有条花。得分6.0是指地毯可 以接受。一组评判者为每个地毯样品划分等级，然后定出每个样品的 平均等级。等级结果汇总在表2中。 表2 实施例/类型 卷线机类型 卷线机直径与 带宽度之比 纱线线速度 (米/分钟) 条花等级 1/SS 标准的 1∶1  550  6.0 2/SS 改进了的 1.15∶1  550  6.5 3/SS 标准的 1∶1  700  5.5 4/SS 改进了的 1.15∶1  700  6.0 5/SSST 标准的 1∶1  550  4.5 6/SSST 改进了的 1.15∶1  550  5.0 实施例/类型 卷线机类型 卷线机直径与 带宽度之比 纱线线速度 (米/分钟) 条花等级 7/SSST 标准的 1∶1  700  4.0 8/SSST 改进了的 1.15∶1  700  5.0

地毯的条花等级表明当纱按照本发明进行热定形时，地毯在条花和 山形方面有改进(例如更少的条花和山形，更均匀的颜色)。

虽然上面的实施例应用了一台Superba热定形机进行，但本发明 也适用于例如由美国Linc.制造的，配有一台气动卷线机和一条连续 的带的Suessen热定形机。卷线机直径与带宽度之比在约1.05∶1～约 1.40∶1的范围内是至关重要的。

当本发明结合现在被认为是最可行和最优选的实施方案进行描述 时，应该被理解成本发明没有局限于所揭示的实施方案，而恰好相反， 是指包括了各种包含在所附的权利要求的精神和范围内的改进和等效 的设置。