DE10005664A1 - Melt spinning assembly has larger spinneret drillings for the outer filaments which shroud the inner filaments in the cooling station but with a constant flow throughput of the molten polymer - Google Patents
Melt spinning assembly has larger spinneret drillings for the outer filaments which shroud the inner filaments in the cooling station but with a constant flow throughput of the molten polymerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spinnen eines synthetischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Spinnvorrichtung zum Spinnen eines synthetischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13 und eine Spinndüse zum Extrudieren des Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 24.The invention relates to a method for spinning a synthetic thread according to the preamble of claim 1, a spinning device for spinning a synthetic thread according to the preamble of claim 13 and one Spinneret for extruding the thread according to the preamble of the claim 24th
Bei der Herstellung eines synthetischen multifilen Fadens aus einem thermoplastischen Kunststoff wird der Faden in einer Spinneinrichtung aus einer Vielzahl von Filamenten gebildet. Die Filamente werden hierbei mittels einer Spinndüse aus der Polymerschmelze extrudiert. Hierzu weist die Spinndüse eine Vielzahl von gleichgroßen Düsenbohrungen auf. Nach Austritt aus der Spinndüse werden die Filamente durch ein strömendes Kühlmedium, vorzugsweise Luft, abgekühlt und zu dem Faden zusammengefaßt, der in einer Aufwickeleinrichtung zu einer Spule aufgewickelt wird. Die Qualität des Fadens wird hierbei durch das Zusammenwirken der Filamenteigenschaften bestimmt. Es ist daher bekannt, daß zur Herstellung eines hochwertigen Garnes jedes Filament innerhalb eines Filamentbündels eine gleiche Behandlung erfahren muß. Somit kommt der Abkühlung der Filamente besondere Bedeutung zu.When producing a synthetic multifilament thread from one The thread is made of a thermoplastic material in a spinning device Variety of filaments formed. The filaments are here by means of a Spinneret extruded from the polymer melt. For this purpose, the spinneret has a Large number of equally large nozzle bores. After exiting the spinneret the filaments are passed through a flowing cooling medium, preferably air, cooled and combined to form the thread in a winder is wound into a coil. The quality of the thread is determined by the Interaction of the filament properties determined. It is therefore known that to produce a high quality yarn each filament within one Filament bundle must undergo the same treatment. Thus comes the Cooling of the filaments is of particular importance.
Aus der DE 25 39 840 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei welchen die Düsenbohrungen in einer bestimmten Anordnung in der Spinndüse ausgebildet sind, damit jedes extrudierte Filament eine gleichmäßige Abkühlung erhält. Hierbei wird das Filamentbündel durch einen von außen auf das Filamentbündel einwirkenden Kühlmedienstrom abgekühlt. Hierbei werden die außenliegenden Filamente des Filamentbündels unmittelbar durch das Kühlmedium durchströmt. Die im Innern des Filamentbündels verlaufenden Filamente werden dagegen nur mittelbar von dem Kühlmedium umströmt, da sie durch die außenliegenden Filamente zum Teil abgeschirmt werden. Damit tritt eine ungleichmäßige Abkühlung sowie eine ungleichmäßige Heißverstreckung der einzelnen Filamentstränge auf, die die Qualität des Fadens beeinträchtigt.DE 25 39 840 describes a method and a device in which the nozzle bores in a specific arrangement in the spinneret are formed so that each extruded filament cools evenly receives. Here, the filament bundle is attached to the outside Cooling media stream acting on the filament bundle cooled. Here, the outer filaments of the filament bundle directly through the Coolant flows through. The ones running inside the filament bundle Filaments, on the other hand, are only indirectly flowed around by the cooling medium since they partially shielded by the external filaments. With that occurs uneven cooling and uneven hot stretching of the individual filament strands, which affects the quality of the thread.
Um eine möglichst gleichmäßige Abkühlung aller Filamentstränge eines Filamentbündels zu erreichen, sind viele Vorrichtungen und Verfahren bekannt, die versuchen, durch spezielle Führung und Erzeugung des Kühlmedienstroms das Filamentbündel abzukühlen. So ist aus der US 4,943,220 eine Vorrichtung bekannt, bei welcher der Kühlmedienstrom durch verstellbare Seitenwände eines Kühlschachtes beeinflußt wird. Aus der US 5,034,182 ist bekannt, das Filamentbündel durch eine Überdruckatmosphäre des Kühlmediums zu führen. In der US 4,702,871 wird dagegen vorgeschlagen, das Filamentbündel durch eine Unterdruckatmosphäre des Kühlmediums zu leiten. Desweiteren sind aus der WO 93/19229 und der EP 0 530 652 Vorrichtungen und Verfahren bekannt, bei welchem die Bewegung der Filamentbündel in einem Abkühlschacht mit luftdurchlässiger Wandung einen Luftstrom im Inneren des Abkühlschachtes erzeugt.In order to cool all filament strands as evenly as possible To reach the filament bundle, many devices and methods are known who try to do this by special guidance and generation of the coolant flow Cool the filament bundle. So is a device from US 4,943,220 known in which the cooling medium flow through adjustable side walls of a Cooling shaft is affected. From US 5,034,182 it is known that Guide the filament bundle through an overpressure atmosphere of the cooling medium. In US 4,702,871, on the other hand, proposes that the filament bundle be replaced by a Conduct negative pressure atmosphere of the cooling medium. Furthermore, are from the WO 93/19229 and EP 0 530 652 devices and methods are known which the movement of the filament bundles in a cooling shaft with air-permeable wall an air flow inside the cooling shaft generated.
Bei allen bekannten Verfahren und Vorrichtungen wirkt ein Kühlmedienstrom von außen auf ein Filamentbündel ein, so daß die am Rand des Filamentbündels verlaufenden Filamentstränge unmittelbar und die im Innern des Filamentbündels verlaufenden Filamentstränge mittelbar umströmt sind. Damit ist eine gleichmäßige Filamentbehandlung vom Austritt aus der Spinndüse bis zum Zusammenfassen zu einem Faden nur bedingt möglich.A coolant flow acts in all known methods and devices from the outside onto a filament bundle, so that the edge of the filament bundle running filament strands immediately and those inside the filament bundle flowing filament strands are indirectly flowed. So that's one Uniform filament treatment from the exit from the spinneret to Combining into a thread is only possible to a limited extent.
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spinnen eines synthetischen Fadens der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß beim Zusammenfassen des Filamentbündels alle Filamente im wesentlichen in ihren Eigenschaften gleich sind. Accordingly, it is an object of the invention, a method and an apparatus for spinning a synthetic thread of the type mentioned above to further develop all the filaments when the bundle of filaments is combined are essentially the same in their properties.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Spinndüse mit flächig angeordneten Düsenbohrungen zur Verfügung zu stellen, die ein Filamentbündel extrudiert, welches insbesondere für eine von außen nach innen wirkende Kühlung geeignet ist, um einen hochwertigen Faden zu extrudieren.Another object of the invention is to provide a spinneret with two-dimensional arrangement To provide nozzle bores that extrude a filament bundle, which is particularly suitable for external cooling is to extrude a high quality thread.
Die Lösung ist durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Spinnvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 und durch eine Spinndüse mit den Merkmalen des Anspruchs 24 gegeben.The solution is by a method having the features of claim 1 a spinning device with the features of claim 13 and by a Spinneret given the features of claim 24.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei einem von außen auf ein Filamentbündel einwirkenden Kühlmedienstrom die am Rand des Filamentbündels verlaufenden Filamentstränge (Außenfilamente) intensiver gekühlt werden. Zudem werden die Außenfilamente durch Reibung des strömenden Kühlmediums stärker belastet. Die Erfindung besitzt nun den Vorteil, daß die unterschiedlichen Kühl- und Strömungswirkungen des Kühlmediums durch unterschiedliche Beschaffenheit der Filamente bei Austritt aus der Spinndüse ausgeglichen wird. Erfindungsgemäß werden die Außenfilamente des Filamentbündels mit einem größeren Filamentquerschnitt bei Austritt aus der Düsenbohrung erzeugt. Somit ergeben sich dickere Außenfilamente, die im Vergleich zu den dünneren Innenfilamenten langsamer abkühlen, was jedoch durch die intensivere Kühlung kompensiert wird, so daß am Ende der Kühlstrecke alle Filamente des Filamentbündels eine gleichmäßige Kühlung aufweisen.The invention is based on the knowledge that in the case of an external one Filament bundle acting coolant flow at the edge of the Filament bundle extending filament strands (outer filaments) more intense be cooled. In addition, the outer filaments by friction of the flowing cooling medium more heavily loaded. The invention now has the advantage that the different cooling and flow effects of the cooling medium due to different properties of the filaments when they emerge from the Spinneret is balanced. According to the outer filaments of the Filament bundle with a larger filament cross section when exiting the Nozzle bore created. This results in thicker outer filaments, which in the Cool down more slowly compared to the thinner inner filaments, however is compensated by the more intensive cooling, so that at the end of the cooling section all filaments of the filament bundle have uniform cooling.
Damit die Einzelfilamente beim Zusammenfassen zu einem Faden einen gleichmäßigen Spinntiter aufweisen, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher der Schmelzedurchsatz pro Düsenbohrung für alle Düsenbohrungen gleich ist. Hierzu wird vorgeschlagen, die im Querschnitt größeren Düsenbohrungen mit einem höheren Fließwiderstand auszuführen, so daß trotz der größeren Düsenbohrungen die dickeren Filamente mit einer verringerten Austrittsgeschwindigkeit austreten. Die verringerte Austrittsgeschwindigkeit führt dazu, daß bei vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit des Fadens die Außenfilamente des Filamentbündels einen größeren Verzug erhalten, so daß eine größere Reduzierung des Filamentquerschnitts bei den Außenfilamenten erreicht wird. Die Außen- und Innenfilamente des Filamentbündels weisen beim Zusammenfassen zu dem Faden somit einen im wesentlichen gleichen Filamentquerschnitt auf.So that the individual filaments unite when combined into a thread Having a uniform titer is the development of the invention particularly advantageous in which the melt throughput per nozzle bore for all nozzle bores are the same. To this end, it is proposed that in cross section larger nozzle holes with a higher flow resistance, so that despite the larger nozzle holes, the thicker filaments with a emerge at a reduced exit speed. The diminished Exit speed causes that at a given Pull-off speed of the thread the outer filaments of the filament bundle get a larger delay, so that a greater reduction in Filament cross section is achieved with the outer filaments. The foreign and Inner filaments of the filament bundle point to the thread when they are combined thus a substantially the same filament cross section.
Der Fließwiderstand der Düsenbohrungen läßt sich auf einfache Weise durch die Länge der Düsenbohrung bei unverändertem Querschnitt verändern. Damit läßt sich bei einem konstanten Druckgefälle zwischen dem Schmelzedruck in der Spinndüse und dem Schmelzedruck außerhalb der Spinndüse vorteilhaft die Spritzgeschwindigkeit bzw. die Austrittsgeschwindigkeit der Filamente beeinflussen.The flow resistance of the nozzle bores can be easily by Change the length of the nozzle bore with the cross-section unchanged. So that leaves at a constant pressure drop between the melt pressure in the The spinneret and the melt pressure outside the spinneret are advantageous Spray speed or the exit speed of the filaments influence.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind unabhängig von der Erzeugung des Kühlmedienstroms einsetzbar. Wesentlich ist dabei, daß die Außenfilamente des Filamentbündels unmittelbar, also ohne jegliche Abschirmung, von dem Kühlmedium umströmt werden. So ist bei Verwendung einer ringförmigen Spinndüse und einer Kühleinrichtung, welche einen Kühlmedienstrom radial von innen nach außen erzeugt, die Lage der Außenfilamente durch die im Innern verlaufenden Filamentstränge definiert.The method according to the invention and the device according to the invention are can be used regardless of the generation of the cooling medium flow. Is essential thereby that the outer filaments of the filament bundle directly, that is without any shield from which cooling medium flows. So is with Use of an annular spinneret and a cooling device, which generates a flow of cooling media radially from the inside out, the location of the External filaments defined by the filament strands running inside.
Bei Verwendung einer Kühleinrichtung, welche einen Kühlmedienstrom im wesentlichen quer zu dem Filamentbündel erzeugt, ist die Lage der Außenfilamente durch die einer Blaswand gegenüberliegenden Filamentstränge definiert. Die Innenfilamente sind alle Filamentstränge, die nur einen abgeschirmten Kühlmedienstrom erhalten.When using a cooling device which a cooling medium flow in generated essentially across the filament bundle, is the location of the External filaments through the filament strands opposite a blowing wall Are defined. The inner filaments are all filament strands that are only one shielded coolant flow.
Besonders vorteilhaft sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Spinnvorrichtung jedoch bei Verwendung eines von außen nach innen wirkenden Kühlmedienstroms geeignet. Hierbei werden die Außenfilamente vorzugsweise aus einer ringförmigen Bohrungsreihe der Düsenbohrungen erzeugt. Diese Weiterbildung ist insbesondere für einen Kühlmedienstrom geeignet, der radial von außen nach innen auf das Filamentbündel gleichmäßig am Umfang einwirkt. Dabei werden die Innenfilamente von den Außenfilamenten umhüllt. Um eine gleichmäßige Verteilung der Filamentstränge innerhalb des Filamentbündels zu erreichen, werden die Innenfilamente aus einer Vielzahl von Düsenbohrungen erzeugt, welche Düsenbohrungen mit gleichem Abstand zueinander in mehreren ineinander geschachtelten parallelen Bohrungsreihen angeordnet sind.The method according to the invention and the However, the spinning device according to the invention when using an outside internal coolant flow. Here, the Outer filaments preferably from an annular row of holes Nozzle holes created. This training is especially for one Suitable coolant flow, the radially from the outside to the inside Filament bundle acts evenly on the circumference. The Inner filaments covered by the outer filaments. To be even To achieve distribution of the filament strands within the filament bundle, the inner filaments are generated from a large number of nozzle bores, which nozzle holes with the same distance to each other in several nested parallel rows of holes are arranged.
Um einen Faden mit einer möglichst hohen Anzahl von Einzelfilamenten zu erzeugen, ist die Weiterbildung der Erfindung von besonderem Vorteil, bei welchem die Innenfilamente in zumindest zwei Gruppen mit unterschiedlichen Filamentquerschnitten eingeteilt sind. Hierbei werden die zu den Außenfilamenten benachbarten Innenfilamente aus Düsenbohrungen erzeugt, die einen größeren Querschnitt aufweisen als die Düsenbohrungen im Innern des Filamentbündels. Dabei wird der Schmelzedurchsatz der Düsenbohrungen konstant gehalten, so daß sich die Austrittsgeschwindigkeit ausgehend vom Zentrum des Filamentbündels hin zum Rand des Filamentbündels stufenweise von Bohrungsreihe zu Bohrungsreihe verlangsamt.Around a thread with the highest possible number of individual filaments generate, the development of the invention is particularly advantageous in which the inner filaments in at least two groups with different Filament cross sections are divided. Here are the Outer filaments generated adjacent inner filaments from nozzle bores have a larger cross section than the nozzle bores inside the Filament bundle. The melt throughput of the nozzle bores kept constant so that the exit speed is based on the Center of the filament bundle gradually towards the edge of the filament bundle Row of holes slowed down to row of holes.
Um Fäden mit höheren Festigkeiten oder mit höheren Abzugsgeschwindigkeiten herstellen zu können, wird bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, das Filamentbündel zur Abkühlung mit dem Kühlmedium durch eine Vorkühlzone und eine Kühlzone zu führen, wobei in der Kühlzone vor der Erstarrung der Filamente ein die Filamentbewegung unterstützender Kühlmedienstrom erzeugt wird. Hierzu weist die Kühleinrichtung einen unterhalb der Spinndüse angeordneten Einlaßzylinder mit gasdurchlässigen Wandungen auf, der von dem Filamentbündel durchlaufen wird. Unterhalb des Einlaßzylinders ist in Fadenlaufrichtung ein Kühlrohr angeordnet, das ebenfalls von dem Filamentbündel durchlaufen wird. Zur Erzeugung eines die Filamentbewegung unterstützenden Kühlmedienstroms ist der Einlaßzylinder oder das Kühlrohr an einem Luftstromerzeuger angeschlossen.For threads with higher strength or with higher take-off speeds To be able to manufacture is proposed in a development of the invention, the filament bundle for cooling with the cooling medium through a Pre-cooling zone and a cooling zone, being in the cooling zone before Solidification of the filaments supports the filament movement Coolant flow is generated. For this purpose, the cooling device has one below the spinneret has arranged inlet cylinders with gas-permeable walls, which is passed through by the filament bundle. Below is the intake cylinder arranged in the thread running direction, a cooling tube, which is also from the Filament bundle is passed through. To create a filament movement supporting cooling medium flow is the inlet cylinder or the cooling pipe connected to an air flow generator.
Hierbei läßt sich je nach Garntyp ein Kühlmedienstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit erzeugen, die im wesentlichen gleich groß der Laufgeschwindigkeit der Filamente vor dem Erstarren ist. Damit wird erreicht, daß der Erstarrungspunkt der Filamente sich von der Spinndüse wegbewegt. Dies führt zu einer verzögerten Kristallisation, die sich günstig auf die physikalischen Eigenschaften des Fadens auswirkt.Depending on the type of yarn, a coolant flow with a Generate flow rate that is substantially equal to the Filament running speed before solidification. So that is achieved that the solidification point of the filaments moves away from the spinneret. This leads to delayed crystallization, which is beneficial to the physical Properties of the thread.
Es ist jedoch auch eine Verfahrensvariante möglich, bei welcher ein Kühlmedienstrom erzeugt wird, dessen Strömungsgeschwindigkeit größer als die Laufgeschwindigkeit der Filamente vor dem Erstarren ist. Damit können beispielsweise hochorientierte Fäden mit hoher Festigkeit bei noch höherer Prozeßgeschwindigkeit hergestellt werden.However, a method variant is also possible in which a Cooling media flow is generated, the flow rate of which is greater than that Filament running speed before solidification. So that can for example, highly oriented threads with high strength and even higher ones Process speed can be produced.
Bei einer besonders vorteilhaften Verfahrensvariante wird zur Erzeugung des Kühlmedienstroms das Filamentbündel vor dem Erstarren durch einen Konfusor und ein Kühlrohr mit Diffusor geführt. Dadurch kann gezielt an einer Stelle oder einer kurzen Strecke der Spinnlinie der Kühlmedienstrom erzeugt werden.In a particularly advantageous method variant, the Cooling media flow the filament bundle before solidification through a confuser and a cooling tube with diffuser. This can be targeted at one point or a short distance of the spinning line of the cooling medium stream are generated.
Vorzugsweise wird der enge Querschnitt des Konfusors in der Spinnlinie derart plaziert, daß er kurz vor dem Erstarrungspunkt der Filamente liegt. Durch diese Maßnahme läßt sich beispielsweise eine spannungsinduzierte Vororientierung innerhalb der Filamente vermeiden, was insbesondere bei der Herstellung eines hochorientierten Fadens von Vorteil ist. Die Verfestigung des Fadens erfolgt innerhalb einer sehr kurzen Strecke, was zu einer besonders hohen Orientierung der Molekülketten in dem Polymer führt. Zur Erzeugung des Kühlmedienstroms ist der Diffusor oder das Kühlrohr an einer Unterdruckquelle angeschlossen. Die unterschiedlichen Filamentquerschnitte der Außenfilamente und der Innenfilamente können hierbei besonders vorteilhaft dazu führen, daß eine vergleichmäßigte Behandlung aller Filamente in dem Kühlrohr eintritt. The narrow cross section of the confuser in the spinning line is preferably such placed that it is just before the solidification point of the filaments. Through this Measure can be, for example, a tension-induced pre-orientation avoid within the filaments, which is particularly important when producing a highly oriented thread is an advantage. The thread is solidified within a very short distance, resulting in a particularly high orientation of molecular chains in the polymer. To generate the cooling medium flow the diffuser or the cooling pipe is connected to a vacuum source. The different filament cross sections of the outer filaments and the Inner filaments can particularly advantageously lead to a equal treatment of all filaments in the cooling tube occurs.
Zur Beeinflussung des auf das Filamentbündel einwirkenden Kühlmedienstroms ist die gasdurchlässige Wandung des Einlaßzylinders vorteilhaft in Fadenlaufrichtung in mehrere Zonen mit jeweils unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit unterteilt. Dadurch ist es möglich, gezielt auf die Eigenschaften der Außen- und Innenfilamente des Filamentbündels Einfluß zu nehmen. Die Einflußnahme kann zum einen darin liegen, daß alle Filamente möglichst unter gleichen Abkühlbedingungen eine Vorkühlung zur Verfestigung der Randzone erhalten. Des weiteren läßt sich das Einlaufen der Filamente in das Kühlrohr sowie die Ausbildung des die Filamentbewegung unterstützenden Kühlmedienstroms durch die insbesondere im unteren Bereich des Einlaßzylinders eintretende Luftmenge beeinflussen. Die durch die Wandung des Einlaßzylinders eintretende Luftmenge ist hierbei proportional abhängig von der Gasdurchlässigkeit bzw. der Porösität der Wandung.To influence the cooling medium flow acting on the filament bundle the gas permeable wall of the inlet cylinder is advantageous in Thread running direction in several zones, each with different Divided gas permeability. This makes it possible to target the Properties of the outer and inner filaments of the filament bundle influence to take. The influence can be on the one hand that all filaments if possible, pre-cooling for solidification under the same cooling conditions the edge zone. Furthermore, the filaments can be run into the Cooling tube and the formation of the supporting filament movement Coolant flow through the in particular in the lower area of the Influence the amount of air entering the intake cylinder. The through the wall of the The amount of air entering the intake cylinder is proportionally dependent on the Gas permeability or the porosity of the wall.
Eine derartige Maßnahme läßt sich durch die Verfahrensvariante, bei welcher das Filamentbündel unmittelbar nach der Extrusion durch eine Heizzone geführt wird, in welcher den Filamenten eine Wärmemenge zugeführt wird, noch weiter verbessern. Die erfindungsgemäße Spinnvorrichtung weist hierzu eine direkt unterhalb der Spinndüse angeordnete Heizeinrichtung auf. Die Heizeinrichtung kann hierbei durch einen Strahlungsheizer oder durch einen beheizten Luftstrom, der in Richtung des Filamentbündels erzeugt wird, gebildet werden.Such a measure can be done by the method variant, in which the The filament bundle is passed through a heating zone immediately after the extrusion, in which a quantity of heat is supplied to the filaments, even further improve. The spinning device according to the invention has one for this purpose heater arranged below the spinneret. The heater can be done by a radiant heater or by a heated air flow, which is generated in the direction of the filament bundle.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Spinnvorrichtung basieren auf einer Spinndüse, welche eine Düsenplatte mit einer Vielzahl von Düsenbohrungen aufweist, die mit ungleich großen, frei durchströmbaren Querschnitten ausgebildet sind. Hierbei weisen die Düsenbohrungen im Randbereich der Düsenplatte einen größeren Querschnitt auf als die übrigen Düsenbohrungen.The method according to the invention and the spinning device according to the invention are based on a spinneret, which is a nozzle plate with a variety of Has nozzle bores with unequal sized, freely flowable Cross sections are formed. Here, the nozzle bores in Edge area of the nozzle plate has a larger cross section than the rest Nozzle bores.
Die bekannten Spinndüsen zur Extrusion eines Filamentbündels, wie beispielsweise in der DE 196 28 646 beschrieben, zeichnen sich durch eine Düsenplatte mit gleichgroßen Düsenbohrungen aus. Derartige Spinndüsen erfordern jedoch eine Kühleinrichtung, die einen auf jedes Filament gleich einwirkenden Kühlmedienstrom erzeugt.The known spinnerets for extruding a bundle of filaments, such as described for example in DE 196 28 646, are characterized by a Nozzle plate with equally large nozzle bores. Such spinnerets however, require a cooling device that is the same on each filament acting coolant flow generated.
Die erfindungsgemäße Spinndüse zeichnet sich dagegen aus, daß insbesondere bei einem von innen nach außen auf ein Filamentbündel wirkenden Kühlmedienstrom ein Faden mit gleichmäßigen Filamenteigenschaften erzeugt wird.The spinneret according to the invention, on the other hand, is distinguished by the fact that in particular a flow of cooling media acting from the inside out on a filament bundle a thread with uniform filament properties is generated.
Um einen gleichmäßigen Schmelzedurchsatz pro Düsenbohrung zu erreichen, sind die Düsenbohrungen in der Düsenplatte der Spinndüsen in ihren Längen unterschiedlich ausgebildet. Hierbei weisen die Düsenbohrungen mit größerem Strömungsquerschnitt eine größere Länge auf.In order to achieve an even melt throughput per nozzle bore, are the nozzle bores in the nozzle plate of the spinnerets in their lengths trained differently. Here, the nozzle bores are larger Flow cross-section on a greater length.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.Further advantageous developments of the invention are in the subclaims Are defined.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtungen nachfolgend unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.The method according to the invention is illustrated by means of some exemplary embodiments of the Devices according to the invention with reference to the accompanying Drawings described in more detail.
Es stellen dar:They represent:
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung; Fig. 1 shows schematically a first embodiment of a spinning device according to the invention;
Fig. 2 schematisch eine erfindungsgemäße Spinndüse der Spinnvorrichtung aus Fig. 1; FIG. 2 shows schematically an inventive spinneret of the spinning device from FIG. 1;
Fig. 3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinndüse; Fig. 3 shows schematically a further embodiment of a spinneret according to the invention;
Fig. 4 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung; Fig. 4 schematically shows another embodiment of a spinning device according to the invention;
Fig. 5 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Kühleinrichtung. Fig. 5 shows schematically an embodiment of a cooling device.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung zum Spinnen eines synthetischen multifilen Fadens gezeigt. Hierbei wird ein Faden 12 aus einem thermoplastischen Material gesponnen. Das thermoplastische Material wird mittels eines Extruders oder einer Pumpe (hier nicht gezeigt) aufgeschmolzen. Die Polymerschmelze wird über eine Schmelzeleitung 3 mittels einer Spinnpumpe zu einem beheizten Spinnkopf 1 gefördert. An der Unterseite des Spinnkopfes 1 ist eine Spinndüse 2 angebracht. Die Spinndüse 2 weist auf der Unterseite in einer Düsenplatte eine Vielzahl von Düsenbohrungen auf, deren Anordnung und Ausbildung in Fig. 2 gezeigt ist, die später beschrieben wird. Aus den Düsenbohrungen der Spinndüse 2 tritt die Schmelze in Form von feinen Filamentsträngen 5 aus. Die Filamente 5 bilden ein Filamentbündel 6. Hierbei werden die Filamente, die am Rand des Filamentbündels verlaufen, aus Düsenbohrungen mit größerem Querschnitt extrudiert, so daß das Filamentbündel aus zwei Gruppen von Filamenten besteht. Die am Rand des Filamentbündels 6 verlaufenden Filamente werden als Außenfilamente und die im Innern des Filamentbündels verlaufenden Filamente als Innenfilamente bezeichnet. Die Innenfilamente sind dabei von den Außenfilamenten umhüllt. Die Außenfilamente besitzen gegenüber den Innenfilamenten einen größeren Filamentquerschnitt.In Fig. 1 a first embodiment of a spinning device according to the invention is shown for spinning a synthetic multifilament yarn. Here, a thread 12 is spun from a thermoplastic material. The thermoplastic material is melted by means of an extruder or a pump (not shown here). The polymer melt is conveyed via a melt line 3 by means of a spinning pump to a heated spinning head 1 . A spinneret 2 is attached to the underside of the spinning head 1 . The spinneret 2 has a plurality of nozzle bores on the underside in a nozzle plate, the arrangement and design of which is shown in FIG. 2, which will be described later. The melt emerges from the nozzle bores of the spinneret 2 in the form of fine filament strands 5 . The filaments 5 form a filament bundle 6 . Here, the filaments that run at the edge of the filament bundle are extruded from nozzle bores with a larger cross section, so that the filament bundle consists of two groups of filaments. The filaments running at the edge of the filament bundle 6 are referred to as outer filaments and the filaments running inside the filament bundle as inner filaments. The inner filaments are covered by the outer filaments. The outer filaments have a larger filament cross section than the inner filaments.
Das Filamentbündel 6 wird unterhalb der Spinndüse 2 durch eine Kühleinrichtung 4 geführt. Die Kühleinrichtung 4 besteht hierbei aus einem Einlaßzylinder 7, der eine gasdurchlässige Wand 10 aufweist. Das Filamentbündel 6 durchläuft den Einlaßzylinder 7, so daß die Wandung 10 das Filamentbündel 6 umhüllt. Der Einlaßzylinder 7 ist in einem Blaskasten 8 angeordnet. Der Blaskasten 8 weist einen Zulauf 9 auf, durch welchen ein Kühlmedium in den Blaskasten 8 eingeführt wird. Hierzu ist der Zulauf 9 mit einem Luftstromerzeuger (hier nicht gezeigt) verbunden. Das Kühlmedium tritt durch die Wandung 10 des Einlaßzylinders 7 aus und strömt im wesentlichen quer von außen in das Filamentbündel 6 hinein. Das Filamentbündel 6 tritt aus einer auf der Unterseite der Kühleinrichtung 4 gebildeten Auslaßöffnung 13 aus und wird in einem Konvergenzpunkt zu einem Faden 12 zusammengeführt. Der Konvergenzpunkt kann hierbei durch eine Präparationseinrichtung oder - wie gezeigt - durch einen Fadenführer 11 gebildet werden. Nach Durchlauf einer Behandlungseinrichtung 17 wird der Faden 12 in einer Aufspulvorrichtung 20 zu einer Spule 23 aufgewickelt. Dabei wird die Spule 23 auf einer angetriebenen Spulspindel 24 erzeugt. Am Umfang der Spule 23 liegt eine in dem Fadenlauf angeordnete Andrückwalze 22 an. Die Andrückwalze 22 dient zur Regelung der Umfangsgeschwindigkeit der Spule 23.The filament bundle 6 is guided below the spinneret 2 by a cooling device 4 . The cooling device 4 consists of an inlet cylinder 7 , which has a gas-permeable wall 10 . The filament bundle 6 passes through the inlet cylinder 7 so that the wall 10 envelops the filament bundle 6 . The inlet cylinder 7 is arranged in a blow box 8 . The blow box 8 has an inlet 9 through which a cooling medium is introduced into the blow box 8 . For this purpose, the inlet 9 is connected to an air flow generator (not shown here). The cooling medium exits through the wall 10 of the inlet cylinder 7 and flows essentially transversely from the outside into the filament bundle 6 . The filament bundle 6 emerges from an outlet opening 13 formed on the underside of the cooling device 4 and is brought together into a thread 12 at a point of convergence. The point of convergence can be formed by a preparation device or - as shown - by a thread guide 11 . After passing through a treatment device 17 , the thread 12 is wound into a bobbin 23 in a winding device 20 . The coil 23 is generated on a driven winding spindle 24 . A pressure roller 22 arranged in the thread run bears against the circumference of the bobbin 23 . The pressure roller 22 serves to regulate the peripheral speed of the coil 23 .
Bei der in Fig. 1 gezeigten Spinnvorrichtung wird eine Polymerschmelze zum Spinnkopf 1 gefördert und über die Spinndüse 2 in eine Vielzahl von Filamenten 5 extrudiert. Das Filamentbündel 6 wird von der Aufspulvorrichtung 20 abgezogen. Hierbei durchläuft das Filamentbündel 6 mit zunehmender Geschwindigkeit eine Kühlzone innerhalb des Einlaßzylinders 7 der Kühleinrichtung 4. Das Filamentbündel 6 tritt auf der Unterseite der Kühleinrichtung 4 durch eine Auslaßöffnung 13 aus und wird zu dem Faden 12 zusammengeführt.In the spinning device shown in FIG. 1, a polymer melt is conveyed to the spinning head 1 and extruded into a multiplicity of filaments 5 via the spinneret 2 . The filament bundle 6 is drawn off the winding device 20 . Here, the filament bundle 6 passes through a cooling zone within the inlet cylinder 7 of the cooling device 4 with increasing speed. The filament bundle 6 emerges on the underside of the cooling device 4 through an outlet opening 13 and is brought together to form the thread 12 .
In Abhängigkeit von dem Herstellungsprozeß kann in der Behandlungseinrichtung 17 eine Verwirbelungsdüse 18 angeordnet sein, durch welche der Faden zur Erhöhung des Fadenschlusses geführt wird.Depending on the manufacturing process, a swirling nozzle 18 can be arranged in the treatment device 17 , through which the thread is passed to increase the thread closure.
Die Behandlungseinrichtung 17 kann jedoch auch eine oder mehrere unbeheizte oder beheizte Galetten aufweisen, so daß der Faden vor der Aufwicklung verstreckt wird. Ebenso besteht die Möglichkeit, zusätzliche Heizeinrichtungen zur Verstreckung oder zur Relaxation innerhalb der Behandlungseinrichtung 17 anzuordnen.However, the treatment device 17 can also have one or more unheated or heated godets, so that the thread is drawn before winding. It is also possible to arrange additional heating devices for stretching or relaxation within the treatment device 17 .
Zur Abkühlung der Filamente nach dem Extrudieren wird das Filamentbündel 6 durch die Kühleinrichtung 4 geführt. Hierbei wird ein Kühlmedienstrom von außen auf das Filamentbündel gerichtet. Durch die flächige Anordnung der Düsenbohrungen werden hierbei die Außenfilamente des Filamentbündels 6 stärker gekühlt als die im Innern verlaufenden Innenfilamente. Aufgrund des größeren Filamentquerschnitts der Außenfilamente tritt jedoch keine vorzeitige Verfestigung der Außenfilamente ein. Die Verfestigung und damit die Kristallisation der Filamente des Filamentbündels 6 wird erfindungsgemäß für die Außenfilamente und die Innenelemente gleichzeitig auftreten. Damit weisen beim Zusammenfassen des Filamentbündels 6 alle Filamente gleiche Eigenschaften auf. Damit die Filamente des Fadens einen im wesentlichen gleichmäßigen Filamentquerschnitt beim Zusammenfassen aufweisen, werden die Außenfilamente des Filamentbündels mit einer geringeren Austrittsgeschwindigkeit aus der Spinndüse extrudiert. Aufgrund der durch die Aufspulvorrichtung 20 vorgegebenen Abzugsgeschwindigkeit werden die Außenfilamente im Vergleich zu den Innenfilamenten des Filamentbündels 6 höher verstreckt. Durch den größeren Verzug der Außenfilamente tritt eine höhere Verjüngung der Filamentstränge ein. Hierbei wird jeder einzelne Filamentstrang des Filamentbündels 6 mit gleichem Schmelzedurchsatz pro Düsenbohrung der Spinndüse 2 erzeugt.To cool the filaments after extrusion, the filament bundle 6 is passed through the cooling device 4 . Here, a flow of cooling media is directed onto the filament bundle from the outside. Due to the flat arrangement of the nozzle bores, the outer filaments of the filament bundle 6 are cooled more strongly than the inner filaments running inside. However, due to the larger filament cross section of the outer filaments, there is no premature solidification of the outer filaments. The solidification and thus the crystallization of the filaments of the filament bundle 6 will occur simultaneously for the outer filaments and the inner elements. Thus, when the filament bundle 6 is combined, all the filaments have the same properties. In order for the filaments of the thread to have an essentially uniform filament cross section when they are combined, the outer filaments of the filament bundle are extruded from the spinneret at a lower exit speed. Due to the take-off speed predetermined by the winding device 20, the outer filaments are stretched higher in comparison to the inner filaments of the filament bundle 6 . The greater distortion of the outer filaments leads to a higher tapering of the filament strands. Each individual filament strand of the filament bundle 6 is produced with the same melt throughput per nozzle bore of the spinneret 2 .
In Fig. 2 ist die in der Spinnvorrichtung aus Fig. 1 eingesetzte Spinndüse dargestellt. Fig. 2.1 zeigt eine untere Ansicht der Spinndüse 2, und Fig. 2.2 zeigt schematisch einen Teilquerschnitt der Spinndüse. FIG. 2 shows the spinneret used in the spinning device from FIG. 1. Fig. 2.1 shows a bottom view of the spinneret 2 , and Fig. 2.2 shows schematically a partial cross section of the spinneret.
Die nachfolgende Beschreibung gilt somit gleichermaßen für die Fig. 2.1 und die Fig. 2.2. Die Spinndüse 2 weist einen zylinderförmigen Düsentopf 32 auf, der auf der Unterseite durch eine kreisförmige Düsenplatte 33 verschlossen ist. Das gegenüberliegende Ende des Düsentopfes 32 ist an einer Schmelzeleitung angeschlossen (hier nicht gezeigt). Im Innern des Düsentopfes 32 weist die Spinndüse 2 ein Filterelement 35 auf. Das Filterelement 35 stützt sich an einer Stützplatte 34 ab. Die Stützplatte 34 liegt an der Düsenplatte 33 an, wobei zwischen der Stützplatte 34 und der Düsenplatte 33 eine Auslaßkammer 36 gebildet ist. Die Stützplatte 34 weist auf der gesamten Fläche mehrere Durchdringungen auf.The following description applies equally to the thus Fig. 2.1 and Fig. 2.2. The spinneret 2 has a cylindrical nozzle pot 32 which is closed on the underside by a circular nozzle plate 33 . The opposite end of the nozzle pot 32 is connected to a melt line (not shown here). The spinneret 2 has a filter element 35 in the interior of the nozzle pot 32 . The filter element 35 is supported on a support plate 34 . The support plate 34 abuts on the nozzle plate 33, wherein an outlet chamber 36 is formed between the support plate 34 and the nozzle plate 33rd The support plate 34 has several penetrations on the entire surface.
Im Randbereich der Düsenplatte 33 sind in einer Bohrungsreihe 39 zahlreiche Düsenbohrungen 37 eingebracht. Die Düsenbohrungen 37 weisen einen freien durchströmbaren Querschnitt mit dem Durchmesser DA auf. Sie druchdringen die Düsenplatte 33 mit einer Länge von LA. Die Düsenbohrungen 37 weisen in der Bohrungsreihe 39 jeweils einen gleichen Abstand zueinander auf.Numerous nozzle bores 37 are made in a row 39 of holes in the edge region of the nozzle plate 33 . The nozzle bores 37 have a free cross-section with the diameter D A. They penetrate the nozzle plate 33 with a length of L A. The nozzle bores 37 each have the same distance from one another in the row of bores 39 .
Innerhalb der Bohrungsreihe 39 sind eine Vielzahl von Düsenbohrungen 38 in der Düsenplatte 33 eingebracht. Die Düsenbohrungen 38 weisen einen frei durchströmbaren Querschnitt mit dem Durchmesser DI auf. Dabei ist der Durchmesser DI der Düsenbohrungen 38 kleiner als der Durchmesser DA der außenliegenden Düsenbohrungen 37. Die Düsenbohrungen 38 durchdringen die Düsenplatte 33 mit konstantem Querschnitt in einer Länge LI. Hierbei ist das Verhältnis aus der Länge der Düsenbohrung zu dem Durchmesser der Düsenbohrung derart gewählt, daß bei anliegendem Schmelzedruck innerhalb des Düsentopfes 32 jede der Düsenbohrungen 37 und 38 einen Filamentstrang mit gleichem Schmelzedurchsatz erzeugt. Somit werden die Filamentstränge mit unterschiedlicher Austrittsgeschwindigkeit aus den Düsenbohrungen 37 und 38 der Düsenplatte 33 extrudiert. Die Außenfilamente des Filamentbündels, die aus den größeren Düsenbohrungen 37 austreten, weisen eine geringere Austrittsgeschwindigkeit auf als die aus den Düsenbohrungen 38 austretenden Innenfilamente. A plurality of nozzle bores 38 are made in the nozzle plate 33 within the row of holes 39 . The nozzle bores 38 have a freely flowable cross section with the diameter D I. The diameter D I of the nozzle bores 38 is smaller than the diameter D A of the outer nozzle bores 37 . The nozzle bores 38 penetrate the nozzle plate 33 with a constant cross section in a length L I. Here, the ratio of the length of the nozzle bore to the diameter of the nozzle bore is chosen such that when the melt pressure is present within the nozzle pot 32, each of the nozzle bores 37 and 38 produces a filament strand with the same melt throughput. The filament strands are thus extruded at different exit speeds from the nozzle bores 37 and 38 of the nozzle plate 33 . The outer filaments of the filament bundle, which emerge from the larger nozzle bores 37 , have a lower exit speed than the inner filaments emerging from the nozzle bores 38 .
Um die Polymerschmelze zu extrudieren, wird der Spinndüse 2 ein Schmelzestrom unter hohem Druck zugeführt. Die Schmelze durchdringt das Filterelement 35 und gelangt durch die Öffnungen der Stützplatte 34 in die Auslaßkammer 36. Aufgrund der Druckbelastung wird die Schmelze nun in eine Vielzahl von Teilströmen pro Düsenbohrung aufgeteilt, so daß eine Vielzahl von Filamentsträngen auf der Austrittsseite der Spinndüse 2 entstehen. Die am Rand der Spinndüse aus den Düsenbohrungen 37 austretenden Filamente (Außenfilamente) weisen dabei den größten Filamentquerschnitt auf.In order to extrude the polymer melt, a melt flow is fed to the spinneret 2 under high pressure. The melt penetrates the filter element 35 and passes through the openings of the support plate 34 into the outlet chamber 36 . Due to the pressure load, the melt is now divided into a large number of partial flows per nozzle bore, so that a large number of filament strands are formed on the outlet side of the spinneret 2 . The filaments (outer filaments) emerging from the nozzle bores 37 at the edge of the spinneret have the largest filament cross section.
Erfindungsgemäß wird dadurch erreicht, daß nach Durchlauf der Kühlzone und nach Verstrecken innerhalb der Kühlzone die Filamente beim Zusammenfassen in ihren Eigenschaften im wesentlichen gleich sind, so daß ein hoch qualitativer Faden hergestellt wird.According to the invention is achieved in that after passing through the cooling zone and after stretching within the cooling zone, the filaments are combined in their properties are essentially the same, making a high quality Thread is made.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinndüse dargestellt. Fig. 3.1 zeigt eine untere Ansicht der Spinndüse und Fig. 3.2 einen Teilquerschnitt der Spinndüse. Die Spinndüse läßt sich ebenfalls in der Vorrichtung nach Fig. 1 einsetzen. Der Aufbau ist im wesentlichen identisch zu der in Fig. 2 beschriebenen Spinndüse. Insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen.In Fig. 3, another embodiment is shown of a spinneret according to the invention. 3.2 Fig. 3.1 shows a bottom view of the spinning nozzle, and Fig. Is a partial cross-section of the spinneret. The spinneret can also be used in the device according to FIG. 1. The structure is essentially identical to the spinneret described in FIG. 2. In this respect, reference is made to the preceding description.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Spinndüse ist die Düsenplatte 33 mit insgesamt drei Gruppen von Düsenbohrungen mit unterschiedlichen Bohrungsquerschnitten ausgeführt. Die erste Gruppe wird durch die Düsenbohrungen 37 gebildet, die im Randbereich der kreisförmigen Düsenplatte 33 in einer Bohrungsreihe 39 angeordnet sind. Benachbart zu den Düsenbohrungen 37 ist eine zweite Gruppe von Düsenbohrungen 38 in der Düsenplatte eingebracht, die ebenfalls in Bohrungsreihen 40 mit unterschiedlichem Durchmesser eingebracht sind. Innerhalb der Bohrungsreihen 40 ist eine dritte Gruppe von Düsenbohrungen 41 eingebracht. Die Düsenbohrung 41 weist einen freien Querschnitt mit dem Durchmesser DI2 auf. Die Düsenbohrung 41 durchdringt die Düsenplatte mit dem frei durchströmbaren Querschnitt DI2 mit einer Länge LI2. Dagegen besitzt die zweite Gruppe der Düsenbohrungen 38 einen etwas größeren Bohrungsquerschnitt mit dem Durchmesser DI1 und der Bohrungslänge LI1, die größer ist als die Länge LI2. Demgegenüber besitzen die am Rand der Düsenplatte 33 eingebrachten Düsenbohrungen 37 den größten Bohrungsquerschnitt mit dem Durchmesser DA mit der größten Länge LA. Durch die unterschiedlichen Längen der Düsenbohrungen 37, 38 und 41 wird der Fließwiderstand beeinflußt. Hierbei ist das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Düsenbohrung und der Länge der Düsenbohrung L:D derart gewählt, daß der Massefluß pro Zeiteinheit bei jeder Düsenbohrung unabhängig von ihrem Austrittsquerschnitt gleich ist. Dadurch werden dickere Filamente entsprechend langsamer aus der Spinndüse austreten.In the spinneret shown in FIG. 3, the nozzle plate 33 is designed with a total of three groups of nozzle bores with different bore cross sections. The first group is formed by the nozzle bores 37 , which are arranged in a row of bores 39 in the edge region of the circular nozzle plate 33 . Adjacent to the nozzle bores 37 , a second group of nozzle bores 38 is made in the nozzle plate, which are also made in rows 40 of bores with different diameters. A third group of nozzle bores 41 is introduced within the rows 40 of bores. The nozzle bore 41 has a free cross section with the diameter D I2 . The nozzle bore 41 penetrates the nozzle plate with the freely flowable cross section D I2 with a length L I2 . In contrast, the second group of nozzle bores 38 has a somewhat larger bore cross section with the diameter D I1 and the bore length L I1 , which is greater than the length L I2 . In contrast, the nozzle bores 37 made at the edge of the nozzle plate 33 have the largest bore cross section with the diameter D A with the greatest length L A. The flow resistance is influenced by the different lengths of the nozzle bores 37 , 38 and 41 . The ratio between the diameter of the nozzle bore and the length of the nozzle bore L: D is chosen such that the mass flow per unit of time is the same for each nozzle bore regardless of its outlet cross section. As a result, thicker filaments will emerge from the spinneret more slowly.
Durch die erfindungsgemäße Abstimmung zwischen dem Filamentquerschnitt und der Austrittsgeschwindigkeit läßt sich unter Berücksichtigung der eingesetzten Kühleinrichtung eine hohe gleichmäßige Ausbildung der Filamente kurz vor dem Zusammenfassen zu einem Faden erreichen.Due to the coordination between the filament cross section and the exit speed can be taken into account the used Cooling device a high uniform formation of the filaments shortly before Reaching together into a thread.
In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung zum Spinnen eines synthetischen Fadens gezeigt. Gegenüber dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Kühleinrichtung 4 der in Fig. 4 gezeigten Spinnvorrichtung derart aufgebaut, daß ein die Fortbewegung der Filamente unterstützender Kühlmedienstrom erzeugt wird. Durch diese Ausbildung wird eine verzögerte Abkühlung und damit eine verzögerte Verfestigung der Einzelfilamente erreicht. Dies führt zu einer verzögerten Kristallisation, die sich günstig auf die gewünschten physikalischen Eigenschaften des Fadens auswirkt. Hierbei ist es besonders von Vorteil, daß die Filamente bei Austritt aus der Spinndüse 2 unterschiedliche Filamentquerschnitte und unterschiedliche Austrittsgeschwindigkeiten aufweisen.In FIG. 4, a further embodiment of a spinning device according to the invention is shown for spinning a synthetic yarn. Compared to the embodiment shown in FIG. 1, the cooling device 4 of the spinning device shown in FIG. 4 is constructed in such a way that a cooling medium flow which supports the movement of the filaments is generated. This design results in delayed cooling and thus delayed solidification of the individual filaments. This leads to delayed crystallization, which has a favorable effect on the desired physical properties of the thread. It is particularly advantageous here that the filaments have two different filament cross-sections and different exit speeds when they emerge from the spinneret.
Der Spinnkopf 1 und die Spinndüse 2 sind zudem identisch zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Spinnvorrichtung. Insoweit wird auf die vorangegangene Beschreibung Bezug genommen. The spinning head 1 and the spinneret 2 are also identical to the previously described embodiment of the spinning device. In this respect, reference is made to the preceding description.
Die Kühleinrichtung 4 besteht aus einem unterhalb der Spinndüse angeordneten Einlaßzylinder 7. Der Einlaßzylinder 7 weist eine gasdurchlässige Wandung 10 auf. Unterhalb des Einlaßzylinders 7 schließt sich in Fadenlaufrichtung ein Kühlrohr 44 an. Das Kühlrohr 44 ist über einen Konfusor 43 mit dem Einlaßzylinder 7 verbunden. An dem gegenüberliegenden Ende des Kühlrohres 44 ist ein Diffusor 45 an dem Kühlrohr 44 angeschlossen, der in eine Auslaufkammer 46 mündet. Auf der Unterseite der Auslaufkammer 46 ist in der Fadenlaufebene eine Auslaßöffnung 13 in der Auslaufkammer 11 eingebracht. An einer Seite der Auslaufkammer 11 mündet ein Saugstutzen 14. Über den Saugstutzen 14 ist ein am freien Ende des Saugstutzens 14 angeordneter Luftstromerzeuger 15 über die Auslaufkammer 11 mit dem Diffusor 45 und dem Kühlrohr 44 verbunden. Der Luftstromerzeuger 15 ist als Unterdruckquelle ausgebildet. Die Unterdruckquelle kann beispielsweise durch eine Unterdruckpumpe oder ein Gebläse gebildet sein, welches einen Unterdruck in dem Kühlrohr 44 erzeugt.The cooling device 4 consists of an inlet cylinder 7 arranged below the spinneret. The inlet cylinder 7 has a gas-permeable wall 10 . Below the inlet cylinder 7 , a cooling pipe 44 connects in the thread running direction. The cooling tube 44 is connected to the inlet cylinder 7 via a confuser 43 . At the opposite end of the cooling tube 44 , a diffuser 45 is connected to the cooling tube 44 , which opens into an outlet chamber 46 . On the underside of the outlet chamber 46 , an outlet opening 13 is made in the outlet chamber 11 in the thread running plane. A suction port 14 opens on one side of the outlet chamber 11 . Via the suction nozzle 14 a arranged at the free end 14 of the suction air stream generator 15 is connected via the outlet chamber 11 to the diffuser 45 and the cooling tube 44th The air flow generator 15 is designed as a vacuum source. The vacuum source can be formed, for example, by a vacuum pump or a blower, which generates a vacuum in the cooling tube 44 .
In der Auslaufkammer 46 ist in Verlängerung des Diffusors 45 ein Siebzylinder 30 angebracht. Der Siebzylinder 30 weist eine luftdurchlässige Wandung auf und durchdringt die Auslaufkammer 46 bis zu der Unterseite. In der Fadenlaufebene unterhalb der Unterdruckkammer 11 sind eine Präparationseinrichtung 16 und eine Aufspulvorrichtung 20 angeordnet. Die Aufspulvorrichtung 20 besteht aus einem Kopffadenführer 19, der Kopffadenführer 19 zeigt den Beginn des Changierdreiecks an, welches durch die Hin- und Herbewegung eines Changierfadenführers einer Changiereinrichtung 21 entsteht. Unterhalb der Changiereinrichtung 21 ist eine Andrückwalze 22 angeordnet. Die Andrückwalze 22 liegt am Umfang einer zu wickelnden Spule 23 an. Die Spule 23 wird auf einer rotierenden Spulspindel 24 erzeugt. Die Spulspindel 24 wird hierzu über den Spindelmotor 25 angetrieben. Der Antrieb der Spulspindel 25 wird hierbei in Abhängigkeit von der Drehzahl der Andrückwalze 22 derart geregelt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Spule und damit die Aufwickelgeschwindigkeit während der Aufwicklung im wesentlichen konstant bleibt. In the outlet chamber 46 , a screen cylinder 30 is attached in the extension of the diffuser 45 . The screen cylinder 30 has an air-permeable wall and penetrates the outlet chamber 46 to the underside. A preparation device 16 and a winding device 20 are arranged in the thread running plane below the vacuum chamber 11 . The winding device 20 consists of a head thread guide 19 , the head thread guide 19 indicates the beginning of the traversing triangle, which is created by the back and forth movement of a traversing thread guide of a traversing device 21 . A pressure roller 22 is arranged below the traversing device 21 . The pressure roller 22 lies against the circumference of a coil 23 to be wound. The bobbin 23 is generated on a rotating bobbin 24 . For this purpose, the winding spindle 24 is driven by the spindle motor 25 . The drive of the winding spindle 25 is regulated depending on the speed of the pressure roller 22 in such a way that the peripheral speed of the bobbin and thus the winding speed remains substantially constant during winding.
Zwischen der Präparationseinrichtung 16 und der Aufspulvorrichtung 20 ist die Behandlungseinrichtung 17 im Fadenlauf angeordnet, die in diesem Fall durch eine Verwirbelungsdüse 18 gebildet wird. Innerhalb der Verwirbelungsdüse 18 wird der multifile Faden durch einen Luftstrom verwirbelt, so daß die Einzelfilamente durch Verschlingung zu einem Fadenschluß führen.Between the preparation device 16 and the winding device 20 , the treatment device 17 is arranged in the thread path, which in this case is formed by a swirling nozzle 18 . Inside the intermingling nozzle 18 , the multifilament thread is swirled by an air stream, so that the individual filaments lead to a thread closure due to intertwining.
Bei diesem Ausführungsbeispiel der Spinnvorrichtung durchläuft das Filamentbündel 6 mit zunehmender Geschwindigkeit die Kühlzone innerhalb des Einlaßzylinders 7. Anschließend wird das Filamentbündel 6 in den Konfusor 43 eingesogen. Der Konfusor 43 ist über dem Kühlrohr 44 und dem Diffusor 10 mit der Unterdruckquelle 15 verbunden. Somit wird aufgrund der Unterdruckwirkung die außen am Einlaßzylinder 7 anstehende Umgebungsluft in den Kühlschacht hineingesogen. Die als Kühlmedium einströmende Luft führt zu einer Vorkühlung der Filamente, so daß sich die Randschichten der Filamente verfestigen. Die Luftströmung wird aufgrund des engsten Querschnitts in dem Konfusor 43 unter der Wirkung der Unterdruckquelle 15 derart beschleunigt, daß die der Filamentbewegung entgegenwirkende Luftströmung reduziert oder vermieden wird. Damit wird eine Unterstützung der Filamentbewegung erreicht, so daß Luftreibungen an den noch nicht verfestigten Filamenten vermieden wird. Hierbei wird angestrebt, die Strömungsgeschwindigkeit möglichst in dem Bereich der Filamentgeschwindigkeit zu beschleunigen. Im weiteren Verlauf im Kühlrohr 44 werden die Filamente weiter abgekühlt. Bei einer derartigen Anordnung kann die Wirkung der erzeugten Luftströmung durch größere Filamentquerschnitte der Außenfilamente sowie geringere Austrittsgeschwindigkeiten der Außenfilamente aus der Spinndüse dahingehend beeinflußt werden, daß alle Filamente des Filamentbündels bei Verlassen der Kühleinrichtung im wesentlichen gleiche Eigenschaften aufweisen.In this embodiment of the spinning device, the filament bundle 6 passes through the cooling zone within the inlet cylinder 7 with increasing speed. The filament bundle 6 is then drawn into the confuser 43 . The confuser 43 is connected to the vacuum source 15 via the cooling tube 44 and the diffuser 10 . Thus, due to the negative pressure effect, the ambient air present on the outside of the inlet cylinder 7 is sucked into the cooling shaft. The air flowing in as the cooling medium leads to a pre-cooling of the filaments, so that the outer layers of the filaments solidify. Due to the narrowest cross section in the confuser 43 , the air flow is accelerated under the action of the vacuum source 15 in such a way that the air flow counteracting the filament movement is reduced or avoided. This supports the movement of the filament so that air friction on the as yet unconsolidated filament is avoided. The aim here is to accelerate the flow rate as far as possible in the area of the filament rate. In the further course in the cooling tube 44 , the filaments are further cooled. With such an arrangement, the effect of the air flow generated can be influenced by larger filament cross sections of the outer filaments and lower exit speeds of the outer filaments from the spinneret such that all filaments of the filament bundle have essentially the same properties when they leave the cooling device.
Um im Austrittsbereich des Diffusors 45 möglichst wenig Turbulenzen und damit ein möglichst konstantes Strömungsprofil zu erzeugen, wird die Luftströmung über den Diffusor 45 in den Siebzylinder 30 eingeleitet, der innerhalb der Auslaufkammer 46 angeordnet und mit der Unterdruckquelle 15 verbunden ist. Die Kühlluft wird sodann über den Stutzen 14 aus der Auslaufkammer 11 abgesogen und abgeführt. Das Filamentbündel tritt aus der Auslaßöffnung 13 aus und wird in der Präparationseinrichtung zu einem Faden zusammengeführt.In order to generate as little turbulence as possible and thus a flow profile that is as constant as possible in the outlet region of the diffuser 45 , the air flow is introduced via the diffuser 45 into the screen cylinder 30 , which is arranged within the outlet chamber 46 and is connected to the vacuum source 15 . The cooling air is then sucked out of the outlet chamber 11 via the nozzle 14 and discharged. The filament bundle emerges from the outlet opening 13 and is brought together into a thread in the preparation device.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines Einlaßzylinders gezeigt, wie er beispielsweise in der Spinnvorrichtung nach Fig. 1 oder nach Fig. 4 einsetzbar wäre. Der Einlaßzylinder 7 weist eine Wandung 10 auf, die als Lochblech mit zwei unterschiedlichen Lochungen 29 und 26 ausgebildet ist. In einer oberen Zone am Ende des Einlaßzylinders, welches zur Spinndüse 2 gewandt ist, ist eine mit kleinem Durchmesser ausgebildete Lochung 29 eingebracht. Die Lochung führt in der oberen Zone zu einem schematisch angegebenen Einströmprofil 28. Das Einströmprofil 28, welches durch Pfeile symbolisiert ist, gibt ein Maß für die in den Kühlschacht eintretende Luftmenge. Die Lochung 29 ist innerhalb der oberen Zone gleich. Damit erhöht sich die Luftmenge mit zunehmendem Abstand von der Spinndüse aufgrund der Unterdruckwirkung im Konfusor 43 und aufgrund der zunehmenden Filamentgeschwindigkeit des Filamentbündels. FIG. 5 shows an exemplary embodiment of an inlet cylinder as it could be used, for example, in the spinning device according to FIG. 1 or according to FIG. 4. The inlet cylinder 7 has a wall 10 which is designed as a perforated plate with two different perforations 29 and 26 . In an upper zone at the end of the inlet cylinder, which faces the spinneret 2 , a small diameter hole 29 is made . The perforation leads to a schematically indicated inflow profile 28 in the upper zone. The inflow profile 28 , which is symbolized by arrows, gives a measure of the amount of air entering the cooling shaft. The perforation 29 is the same within the upper zone. The amount of air thus increases with increasing distance from the spinneret due to the negative pressure effect in the confuser 43 and due to the increasing filament speed of the filament bundle.
In einer unteren Zone, die an dem zum Konfusor 43 gewandten Ende ausgebildet ist, besitzt die Wandung 10 eine Lochung 26 mit größerem Öffnungsquerschnitt. Wie durch das symbolisierte Einströmprofil 27 dargestellt, wird in der unteren Zone eine größere Luftmenge in den Spinnschacht eintreten. Auch hierbei ist die Tendenz erkennbar, daß mit zunehmendem Abstand von der Spinndüse die einströmende Luftmenge zunimmt.In a lower zone, which is formed at the end facing the confuser 43 , the wall 10 has a perforation 26 with a larger opening cross section. As represented by the symbolized inflow profile 27 , a larger amount of air will enter the spinning shaft in the lower zone. Here, too, the tendency can be seen that the inflowing air quantity increases with increasing distance from the spinneret.
Das in Fig. 5 gezeigte Einströmprofil über der Wandung des Kühlzylinders ist besonders geeignet, um eine langsame und geringe Vorkühlung der Filamente zu erhalten. Das führt insbesondere zu einer weiteren Verbesserung der gleichmäßigen Behandlung der Filamente. Hierbei kann vorteilhaft die Vorkühlung sowie die Ausbildung des Kühlmedienstroms beeinflußt werden. The inflow profile shown in FIG. 5 above the wall of the cooling cylinder is particularly suitable in order to obtain slow and low pre-cooling of the filaments. In particular, this leads to a further improvement in the uniform treatment of the filaments. Here, the pre-cooling and the formation of the cooling medium flow can advantageously be influenced.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung der Spinnvorrichtung ist zwischen dem Einlaßzylinder 7 und dem Spinnkopf 1 eine Heizeinrichtung 31 angeordnet. Die Heizeinrichtung 31 führt zu einer thermischen Behandlung der Filamente, so daß eine weitere verlangsamte Kühlung eintritt. Bei dieser in Fig. 5 gezeigten Anordnung kann die Heizeinrichtung mit ihrer zuvor beschriebenen Ausführung der Spinnvorrichtung kombiniert werden.In the embodiment of the spinning device shown in FIG. 5, a heating device 31 is arranged between the inlet cylinder 7 and the spinning head 1 . The heating device 31 leads to a thermal treatment of the filaments, so that further slowed cooling occurs. In this arrangement shown in FIG. 5, the heating device can be combined with its previously described embodiment of the spinning device.
Die zuvor beschriebenen Vorrichtungen sind alle geeignet, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Hierbei lassen sich Fäden aus Polyester, Polyamid oder Polypropylene vorteilhaft herstellen. Je nach Wahl der Behandlungseinrichtung und Abzugsgeschwindigkeit können teilverstreckte Fäden (POY) oder vollverstreckte Fäden (FDY) hergestellt werden. Insbesondere sind das Verfahren und die Vorrichtung geeignet, um hochorientierte Garne (HOY) mit höheren Festigkeiten zu erzeugen.The devices described above are all suitable, the invention Procedure. Threads made of polyester, polyamide or Advantageously manufacture polypropylene. Depending on the choice of treatment facility and take-off speed can be partially drawn threads (POY) or fully drawn threads (FDY) are produced. In particular, the process and the device is suitable to make highly oriented yarns (HOY) with higher To generate strengths.
Bei der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung ist die Ausbildung der Spinndüse beispielhaft. Die flächige Anordnung der Düsenbohrungen läßt sich in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Kühleinrichtung auch in rechteckiger Form, oval oder ringförmig ausbilden. Wesentlich ist dabei jedoch, daß die von einem Kühlmedium unmittelbar umströmten Filamente eines Filamentbündels einen größten Filamentquerschnitt aufweisen. Zur weiteren Unterstützung des Verfahrens wird weiter empfohlen, die Austrittsgeschwindigkeit der dickeren Filamente zu verlangsamen, so daß ein höherer Verzug bei vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit des Filamentbündels eintritt. In the spinning device according to the invention, the formation of the spinneret exemplary. The flat arrangement of the nozzle bores can be in Depending on the cooling device used in each case also in rectangular Form shape, oval or ring-shaped. It is essential, however, that the filaments of a filament bundle directly flowed around a cooling medium have a largest filament cross-section. To further support the The procedure further recommends the exit speed of the thicker Slow down filaments so that a higher warp at given Pull-off speed of the filament bundle occurs.
11
Spinnkopf
Spinning head
22nd
Spinndüse
Spinneret
33rd
Schmelzeleitung
Melting line
44th
Kühleinrichtung
Cooling device
55
Filamente
Filaments
66
Filamentbündel
Filament bundle
77
Einlaßzylinder
Inlet cylinder
88th
Blaskasten
Blow box
99
Zulauf
Intake
1010th
Wandung
Wall
1111
Fadenführer
Thread guide
1212th
Faden
thread
1313
Auslaßöffnung
Outlet opening
1414
Saugstutzen
Suction port
1515
Luftstromerzeuger, Saugeinrichtung
Air flow generator, suction device
1616
Präparationseinrichtung
Preparation device
1717th
Behandlungseinrichtung
Treatment facility
1818th
Verwirbelungsdüse
Swirl nozzle
1919th
Kopffadenführer
Head thread guide
2020th
Aufspulvorrichtung
Winding device
2121
Changiereinrichtung
Traversing device
2222
Andrückwalze
Pressure roller
2323
Spule
Kitchen sink
2424th
Spulspindel
Winding spindle
2525th
Spindelantrieb
Spindle drive
2626
Lochung
Perforation
2727
Strömungsprofil
Flow profile
2828
Strömungsprofil
Flow profile
2929
Lochung
Perforation
3030th
Siebzylinder
Screen cylinder
3131
Heizeinrichtung
Heating device
3232
Düsentopf
Nozzle pot
3333
Düsenplatte
Nozzle plate
3434
Stützplatte
Support plate
3535
Filterelement
Filter element
3636
Auslaßkammer
Outlet chamber
3737
Düsenbohrung
Nozzle bore
3838
Düsenbohrung
Nozzle bore
3939
Bohrungsreihe
Row of holes
4040
Bohrungsreihe
Row of holes
4141
Düsenbohrung
Nozzle bore
4242
Bohrungsreihe
Row of holes
4343
Konfusor
Confuser
4444
Kühlrohr
Cooling pipe
4545
Diffusor
Diffuser
4646
Auslaßkammer
Outlet chamber
Claims (28)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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