DE10116294A1 - Verfahren zm Schmelzspinnen eines Verbundfadens und Spinnvorrichtung - Google Patents
Verfahren zm Schmelzspinnen eines Verbundfadens und SpinnvorrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzspinnen eines Verbundfadens sowie eine Spinnvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei werden zumindest zwei Filamentbündel separat extrudiert, abgekühlt und zu dem Verbundfaden zusammengeführt. Um bei gleicher Abzugsgeschwindigkeit unterschiedliche physikalische Eigenschaften, insbesondere in der Schrumpfneigung, zu erhalten, werden die Filamentbündel durch separat erzeugte Kühlfluidströme derart abgekühlt, daß beim Abzug der Filamentbündel die Kristallisation der Filamente für jedes der Filamentbündel unterschiedlich ausgebildet ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzspinnen eines Verbundfadens
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Spinnvorrichtung zur Durch
führung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Das Verfahren zum Schmelzspinnen eines Verbundfadens und die Spinnvorrich
tung sind aus der US 4,774,042 bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren werden mehrere Filamentbündel aus jeweils einer
Polymerschmelze durch Spinndüsen extrudiert. Anschließend erfolgt eine mehr
stufige Streckbehandlung der aus den Filamentbündeln erzeugten Teilfäden, die
vor dem Aufwickeln zu einem Verbundfaden zusammengeführt werden. Bei dem
bekannten Verfahren werden durch die mehrstufige und unterschiedliche Streck
behandlung der Teilfäden Filamente mit unterschiedlicher Schrumpfneigung er
zeugt. Hierbei tritt das Problem auf, daß die Differenz in der Schrumpfneigung
der Teilfäden relativ gering ausgeprägt ist, da mit jeder Verstreckung eine Ab
nahme der Schrumpfneigung verbunden ist.
Demgegenüber ist aus der WO 00/43581 ein Verfahren zum Schmelzspinnen ei
nes Verbundfadens bekannt, bei welcher die Teilfäden nach dem Spinnen und vor
dem Zusammenfassen eine unterschiedliche Wärmebehandlung erhalten. Damit
lassen sich zwar vorteilhaft höhere Differenzen in der Schrumpfneigung der Teil
fäden erreichen, jedoch mit dem Nachteil, daß bei der Herstellung des Verbundfa
dens nur geringe Geschwindigkeitsdifferenzen aufgrund erforderlicher Verstrec
kungen überbrückt werden können.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs ge
nannten Art sowie eine Spinnvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu
schaffen, bei welcher ein Verbundfaden bei hohen Geschwindigkeiten und mit
relativ großem Differenzschrumpf der Teilfäden herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1
und durch eine Spinnvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 14 gelöst.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bereits beim Abziehen eines Fadens
von der Spinndüse eine von der Abzugsgeschwindigkeit abhängige Verstreckung
erfolgt. So ist bekannt, daß ein Faden, welcher mit einer Abzugsgeschwindigkeit
von 3.000 m/min aus der Spinnzone abgezogen wird, einen wesentlich höheren
Kochschrumpf aufweist als ein Faden, der unter gleichen Bedingungen mit einer
Abzugsgeschwindigkeit von beispielsweise 6.000 m/min abgezogen wird. Durch
das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Möglichkeit gegeben, daß die Teilfäden
bei gleicher Abzugsgeschwindigkeit ihre unterschiedlichen physikalischen Eigen
schaften beibehalten. Hierzu werden die extrudierten Filamentbündel durch sepa
rat erzeugte Kühlfluidströme derart abgekühlt, daß beim Abzug der Filamentbün
del die Kristallisation der Filamente für jedes der Filamentbündel unterschiedlich
ausgebildet ist. Damit weisen die Filamentbündel einen unterschiedlichen Grad
der Orientiertung auf, was eine unterschiedliche Schrumpfneigung zur Folge hat.
So läßt sich beispielsweise durch eine verzögerte Abkühlung der Filamentbündel
der Erstarrungsbereich der Filamente des Filamentbündels derart verlagern, daß
bei gleichbleibenden physikalischen Eigenschaften eine Erhöhung der Abzugsge
schwindigkeit möglich ist. Diese Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit läßt sich
bei unveränderter Kühlung des benachbarten Filamentbündels zu einer höheren
Verstreckung und damit zu einer geringeren Schrumpfneigung umsetzen.
Um beim Spinnen der Filamentbündel eine möglichst hohe Differenz der
Schrumpfneigung zu erhalten, ist die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 2 und 3
besonders vorteilhaft. Hierbei werden die Filamentbündel nach dem Extrudieren
in eine Abzugsgeschwindigkeit von mindestens 5.000 m/min abgezogen, wobei
der Kühlfluidstrom zur Abkühlung eines der Filamente derart eingestellt ist, daß
das Filamentbündel zu einem Teilfaden mit einer vororientierten Molekularstruk
tur verstreckt wird. Derartige Teilfäden besitzen einen Kochschrumpf von bei
spielsweise 45%. Demgegenüber wird die Abkühlung des benachbarten Filament
bündels derart eingestellt, daß das benachbarte Filamentbündel zu einem Teilfa
den mit einer hochorientierten Molekularstruktur verstreckt wird. Derartige Teil
fäden zeichnen sich durch einen geringen Kochschrumpf im Bereich von bei
spielsweise 5% aus. Damit liegt der Teilfaden mit der hochorientierten Moleku
larstruktur im Kochschrumpf um den Faktor 9 niedriger, so daß derartig erfin
dungsgemäße Verbundfäden in der Weiterverarbeitung eine ausgezeichnete
Struktur und Bauschigkeit aufweisen.
Zur Beeinflussung der Abkühlung der Filamentbündel wird gemäß einer vorteil
haften Weiterbildung vorgeschlagen, zumindest eines der Filamentbündel durch
einen in Fadenlaufrichtung fließendes Kühlfluid zu kühlen, welches Kühlfluid
eine Strömungsgeschwindigkeit aufweist, die gleich oder größer ist als die Faden
geschwindigkeit der Filamente des betreffenden Filamentbündels vor dem Verfe
stigen. Damit wird die an dem Filament angreifende Luftreibung bereits vor Ein
tritt der Verfestigung vorteilhaft derart beeinflußt, daß eine verzögerte Kristallisa
tion eintritt. Zu gewährleisten, daß selbst bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten
lediglich eine Vororientierung stattfindet, wird der Durchlauf einer Kühlstrecke
des Filamentbündels mit geringerer Orientierung von mindestens 100 bis 500 mm
empfohlen. Damit lassen sich noch höhere Abzugsgeschwindigkeiten realisieren,
die bei den benachbarten Filamentbündeln vorteilhaft zu einer höheren Verstrec
kung und somit zu einer höheren Orientierung nutzbar gemacht werden kann.
Um eine ausreichende Stabilität der Filamentstränge nach dem Extrudieren zu
erhalten, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, daß die Fila
mentbündel nach dem Extrudieren durch separate im wesentlichen quer zu den
Filamenten fließende Kühlfluidströme vorgekühlt oder gekühlt werden und zu
mindest eines der Filamentbündel in einer zweiten Zone durch den in Fadenlauf
richtung fließenden Kühlfluidstrom bis zur Verfestigung gekühlt werden. Damit
läßt sich einerseits eine verzögerte thermische Kristallisation beeinflussen und
andererseits eine durch das in Fadenlaufrichtung strömende Kühlfluid verzögerte
spannungsinduzierte Kristallisation erreichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit insbesondere geeignet, um neben der
reinen thermischen Kristallisation auch die durch Abziehen des Fadens entstehen
de spannungsinduzierte Kristallisation zu beeinflussen. Es ist bekannt, daß die
Kristallisation der Filamente durch zwei sich gegenseitig beeinflussende Effekte
bestimmt ist. Beim Abkühlen eines Filamentes ist die Verfestigung der Polymer
schmelze in den Filamenten von der Temperaturveränderung in der Schmelze
abhängig. Diese wird somit als thermische Kristallisation bezeichnet. Beim Spin
nen der Filamentbündel wird der Faden von der Spinndüse abgezogen. Dabei wir
ken an dem Faden Abzugskräfte, die eine spannungsinduzierte Kristallisation in
den Filamenten bewirken. Beim Spinnen des Fadens treten somit die thermische
Kristallisation und die spannungsinduzierte Kristallisation überlagert auf und füh
ren gemeinsam zur Erstarrung des Filamentes. Durch das in Fadenlaufrichtung
fließende Kühlfluid wird eine Entlastung der Abzugsspannung erreicht, so daß
ebenfalls eine verzögerte spannungsinduzierte Kristallisation einsetzt.
Um bereits eine verzögerte Vorkühlung der Filamente und damit eine Umorientie
rung der Moleküle unmittelbar nach dem Extrudieren zumindest eines der Fila
mentbündel zu ermöglichen, wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Verfahrens
variante vorgeschlagen, das Filamentbündel unmittelbar nach der Extrusion durch
eine Heizzone zu führen, in welcher den Filamenten des Filamentbündels eine
Wärmemenge zugeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Spinnen eines Verbundfadens, bei dem
die Filamentbündel aus beispielsweise Polyester, Polyamid oder Polypropylene
extrudiert sind, geeignet. Hierbei können zur Unterstützung der gewünschten Ef
fekte jeweils einem Grundpolymer eines Filamentbündels ein Modifikator beige
mengt sein. So lassen sich beispielsweise auch unterschiedlich eingefärbte Fila
mentbündel erzeugen. Es ist jedoch auch möglich, Filamentbündel aus jeweils
unterschiedlichen Polymeren zu extrudieren.
Um die Teilfäden zu dem Verbundfaden zusammenzuführen, wird gemäß einer
Weiterbildung vorgeschlagen, die Filamentbündel durch eine Tanglebehandlung
zu führen. Es ist jedoch auch möglich, die Filamentbündel durch Texutiereinrich
tungen, Benetzungseinrichtungen oder sonstige Kompaktierungsmittel zusam
menzuführen.
Hierbei können die Filamentbündel sowohl unmittelbar durch eine Aufspulvor
richtung aus der Spinnzone abgezogen oder durch ein zwischen der Aufspulvor
richtung und der Spinndüse angeordnetes Lieferwerk abgezogen werden. Als Lie
ferwerke sind Galetten, Galettenduos oder Lieferrollen geeignet. Hierbei ist be
sonders vorteilhaft, wenn das Zusammenführen zwischen zwei Galetten erfolgt,
wobei eine definierte Fadenspannung einstellbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere vorteilhaft durch eine
Spinnvorrichtung durchgeführt werden, bei welcher die Kühleinrichtung separate
Kühlschächte aufweist, durch welche die Filamentbündel separat geführt sind.
Den Kühlschächten sind mehrere Stromerzeugungsmittel zugeordnet, so daß sepa
rate Kühlfluidströme in den Kühlschächten zur unterschiedlichen Abkühlung der
Filamentbündel erzeugt werden.
Zur Erzeugung unterschiedlicher Kühlfluidströme in den Kühlschächten sind ge
mäß einer vorteilhaften Weiterbildung die Stromerzeugungsmittel durch zumin
dest ein mit den Kühlschächten verbundenes Gebläse und einen innerhalb eines
der Kühlschächte angeordneten Konfusor mit einer Querschnittsverengung gebil
det. Der Konfusor wird von den Filamenten eines der Filamentbündel durchlaufen
und führt mit seiner Querschnittsverengung zu einer Beschleunigung des parallel
zu dem Filamentbündel fließenden Kühlfluidstroms. Damit lassen sich sowohl die
thermische Kristallisation als auch die spannungsinduzierte Kristallisation in dem
Filamentbündel vorteilhaft beeinflussen.
Die Querschnittsverengung im engsten Querschnitt des Konfusors ist hierbei vor
zugsweise im Bereich von 10 mm bis maximal 40 mm ausgebildet.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist der Konfusor auf der Auslaß
seite mit einem Diffusor verbunden, welcher an einer Unterdruckquelle ange
schlossen ist. Damit wird ein gleichmäßiger Kühlfluidstrom innerhalb des Kühl
schachtes erzeugt.
Es ist jedoch auch möglich, jedem der Kühlschächte jeweils ein separates Gebläse
zuzuordnen. Hierbei sind die Gebläse unabhängig voneinander steuerbar, so daß
die Kühlfluidströme einzeln veränderbar sind.
Um eine schockartige Abkühlung der Filamentbündel zu vermeiden, besitzen die
Kühlschächte vorteilhaft einen gasdurchlässigen Abschnitt, der unmittelbar unter
halb der Spinndüse in einer Blaskammer angeordnet ist. Es ist jedoch auch mög
lich, daß jedem Kühlschacht eine separate Blaskammer zugeordnet ist.
Zur Beeinflussung des Kühlfluidstroms besteht auch die Möglichkeit, die gas
durchlässigen Abschnitte der Kühlschächte mit jeweils unterschiedlicher Gas
durchlässigkeit der Wandung auszubilden.
Weitere vorteilhafte Verfahrensvarianten sowie Weiterbildungen der Spinnvor
richtung sind in den Unteransprüchen definiert.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden einige Ausführungsbeispiele der
erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung sowie vorteilhafte Auswirkungen des erfin
dungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben.
Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Spinnvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 und 3 schematisch weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Spinn
vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnvor
richtung zum Schmelzspinnen eines Verbundfadens, welcher aus zwei schmelzge
sponnenen Teilfäden gebildet wird, gezeigt. Hierbei werden die Teilfäden 12.1
und 12.2 jeweils aus einem thermoplastischen Material gesponnen. Das ther
moplastische Material, das beispielsweise durch einen Extruder aufgeschmolzen
wird, wird über Schmelzeleitungen 3 zu einem Spinnkopf 1 geführt. An der Un
terseite des beheizten Spinnkopfes 1 sind zwei Spinndüsen 2.1 und 2.2 nebenein
ander angeordnet. Die Spinndüsen 2.1 und 2.2 weisen auf ihren Unterseiten eine
Vielzahl von Düsenbohrungen auf. Unter Druck wird die Polymerschmelze durch
die Düsenbohrungen extrudiert und tritt aus den Spinndüsen 2.1 und 2.2 in Form
von feinen Filamentsträngen, die bezogen auf die Spinndüse 2.1 und 2.2 jeweils
ein Filamentbündel 5.1 und 5.2 bilden. Die Filamentbündel 5.1 und 5.2 durchlau
fen jeweils den Spinndüsen 2.1 und 2.2 zugeordnete Kühlschächte 6.1 und 6.2.
Die Kühlschächte 6.1 und 6.2 besitzen jeweils unmittelbar unterhalb der Spinndü
sen 2.1 und 2.2 einen gasdurchlässigen Abschnitt mit den gasdurchlässigen Wan
dungen 7.1 und 7.2. Die Wandungen 7.1 und 7.2 sind innerhalb einer Blaskammer
4 angeordnet. An der Blaskammer 4 ist zumindest ein Gebläse 28 angeschlossen.
Unterhalb der Blaskammer 4 sind die Kühlschächte 6.1 und 6.2 durch jeweils ge
schlossene Wandungen 8.1 und 8.2 gebildet.
Die Wandung 8.1 des Kühlschachtes 6.1 ist im wesentlichen in drei Abschnitten
aufgeteilt. Am Ausgang des gasdurchlässigen. Abschnitts des Kühlschachtes 6.1
schließt sich in Fadenlaufrichtung ein Konfusor 9 an. Der Konfusor 9 führt in Fa
denlaufrichtung zur Einschnürung des Kühlschachtes 6.1. Im engsten Querschnitt
des Konfusors 9 schließt sich ein Kühlrohr 11 an. Das Kühlrohr 11 mündet über
einen Diffusor 10 in eine Unterdruckkammer 13. An der Unterseite der Unter
druckkammer 13 ist in der Fadenlaufebene eine Öffnung zum Auslaß des Teilfa
dens 12.1 vorgesehen. An einer Seite der Unterdruckkammer 13 mündet ein
Saugstutzen 14. über den Saugstutzen 14 ist ein am freien Ende des Saugstutzens
14 angeordneter Unterdruckerzeuger 15 mit der Unterdruckkammer 11 verbun
den. Der Unterdruckerzeuger 15 kann hierbei beispielsweise eine Unterdruck
pumpe oder ein Gebläse sein, welche einen Unterdruck in der Unterdruckkammer
11 und damit in dem Diffusor 10 und dem Kühlrohr 11 erzeugt. Der Kühlschacht
6.2 ist durch die geschlossenen Wandungen 8.1 gebildet, die im wesentlichen par
allel zur der gasdurchlässigen Wandung 7.2 verläuft.
Unterhalb des Kühlschachtes 6.1 bzw. des Kühlschachtes 6.2 sind die Präparati
onseinrichtungen 16.1 und 16.2 angeordnet, durch welche die Filamentbündel 5.1
und 5.2 zu den Teilfäden 12.1 und 12.2 zusammengeführt werden. Zwischen den
Präparationseinrichtungen 16.1 und 16.2 und einer Aufspulvorrichtung 20 ist ein
Verbundmittel 26 in Form einer Tangledüse angeordnet. Durch die Fadenführer
27.1, 27.2 und 27.3 werden die Teilfäden 12.1 und 12.2 gemeinsam in das Ver
bundmittel 26 eingeführt, so daß ein Verbundfaden 18 entsteht. An dem Ver
bundmittel 26 ist die Aufspulvorrichtung 20 angeordnet. Die Aufspulvorrichtung
20 weist einen Kopffadenführer 19, eine Changiereinrichtung 21, eine Andrück
walze 22 und eine Spulspindel 24 auf. Die Spulspindel 24 wird über den Spindel
motor 25 angetrieben. Am Umfang der Spulspindel 24 wird eine Spule 23 gewic
kelt. Der Antrieb der Spulspindel 25 wird hierbei in Abhängigkeit von der Drehzahl
der Andrückwalzen 22 derart geregelt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der
Spule und damit die Aufwickelgeschwindigkeit während der Aufwicklung im
wesentlichen konstant bleibt.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Spinnvorrichtung wird eine Polymerschmelze dem
Spinnkopf 1 zugeführt und über die Spinndüsen 2.1 und 2.2 in zwei getrennte Fi
lamentbündel 5.1 und 5.2 extrudiert. Die Filamentbündel 5.1 und 5.2 werden von
der Aufspulvorrichtung 20 abgezogen. Hierbei durchläuft das Filamentbündel 5.1
mit zunehmender Geschwindigkeit den Kühlschacht 6.1. Im oberen Bereich
strömt ein Kühlfluid, vorzugsweise eine Kühlluft, aus der Blaskammer 4 durch
die gasdurchlässigen Wandungen 7.1 in das Innere des Kühlschachtes 6.1. Das
Kühlfluid und die Filamente des Filamentbündels 5.1 werden anschließend in den
Konfusor 9 eingesogen. Es bildet sich ein Kühlfluidstrom in Fadenlaufrichtung
aus, der auf das Filamentbündel 5.1 einwirkt. Durch den engsten Querschnitt des
Konfusors 9 wird der Kühlfluidstrom derart beschleunigt, daß eine Strömungsge
schwindigkeit erreicht wird, die gleich oder größer als die Fadenlaufgeschwindig
keit des Filamentbündels 5.1 ist. Dadurch wird die an dem Filamentbündel 5 wir
kende Luftreibung derart beeinflußt, daß die Filamente des Filamentbündels 5 in
ihrer Fortbewegung unterstützt werden. Damit wird die wirksame Abzugsspan
nung beim Verstrecken der Filamente im Erstarrungsbereich beeinflußt. Neben
der thermischen Kristallisation der Filamente werden somit auch die spannungs
induzierten Kristallisationsausbildungen in den Filamenten des Filamentbündels
5.1 beeinflußt. Dieser Effekt führt dazu, daß bei einer hohen Abzugsgeschwindig
keit von beispielsweise 5.000 m/min, die durch die Aufwickelgeschwindigkeit der
Aufspulvorrichtung 20 bestimmt ist, eine vororientierte Molekularstruktur in den
Filamenten des Filamentbündels 5.1 erhalten bleibt. Die Filamente des Filament
bündels 5.1 besitzen somit eine hohe Schrumpfneigung.
Nachdem der Kühlfluidstrom und das Filamentbündel 5.1 das Kühlrohr 11, das
vorzugsweise eine Länge von < 100 mm aufweist, durchlaufen haben, erfolgt eine
Expandierung des Kühlfluidstroms, der anschließend über die Unterdruckkammer
13 und den Unterdruckerzeuger 15 abgeführt wird. Das Filamentbündel 5.1 tritt
auf der Unterseite der Unterdruckkammer 13 aus und wird anschließend zu dem
Teilfaden 12.1 durch die Präparationseinrichtung 16.1 zusammengeführt.
In der benachbarten Spinndüse 2.2 wird ebenfalls ein Filamentbündel 5.2 extru
diert, das durch einen im wesentlichen quer gerichteten Kühlfluidstrom gekühlt
wird. Dabei gelangt das Kühlfluid aus der Blaskammer 4 durch die gasdurchlässi
ge Wandung 7.2 in den Kühlschacht 6.2. Der Kühlfluidstrom in dem Kühlschacht
6.2 ist dabei derart eingestellt, daß beim Abzug des Filamentbündels 5.2 die Fila
mente mit größerer Abzugsspannung verstreckt werden, so daß eine höher orien
tierte Molekularstruktur in den Filamenten des Filamentbündels 5.2 vorliegt. Das
Filamentbündel 5.2 wird nach der Abkühlung durch die Präparationseinrichtung
16.2 zu dem Teilfaden 12.2 zusammengeführt.
Die Teilfäden 12.1 und 12.2 werden anschließend durch das Verbundmittel 26
miteinander zu dem Verbundfaden 18 verbunden. Hierzu ist das Verbundmittel 26
als eine Tangledüse ausgebildet, bei welcher ein Druckluftstrom die Filamente der
Teilfäden 12.1 und 12.2 derart verwirbelt, daß ein Fadenschluß entsteht. Der Ver
bundfaden 18 wird anschließend zu der Spule 23 gewickelt.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spinnvor
richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dar
gestellt. Hierbei sind die Bauteile gleicher Funktion mit identischen Bezugszei
chen gekennzeichnet. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden nachfolgend
nur die Unterschiede der in Fig. 2 gezeigten Spinnvorrichtung beschrieben.
Die den Spinndüsen 2.1 und 2.2 zugeordneten Kühlschächte 6.1 und 6.2 sind
identisch aufgebaut. Jeder der Kühlschächte 6.1 und 6.2 wird durch einen gas
durchlässigen Abschnitt mit den Wandungen 7, einem anschließenden Konfusor
9, einen Kühlrohr 11 und einem Diffusor 10 gebildet. Jedem der Kühlschächte 6.1
und 6.2 ist im oberen gasdurchlässigen Abschnitt eine Blaskammer 4.1 und 4.2
zugeordnet. Die Blaskammer 4.1 ist an einem Gebläse 28.1 angeschlossen. Die
Blaskammer 4.2 ist mit dem Gebläse 28.2 verbunden. Die Gebläse 28.1 und 28.2
sind unabhängig voneinander steuerbar.
Die Filamentbündel 5.1 und 5.2 werden hierbei durch die Lieferwerke 17.1 und
17.2 von den Spinndüsen 2.1 und 2.2 abgezogen. Die Lieferwerke 17.1 und 17.2
sind beispielsweise hier als Galettenlieferwerke dargestellt, die durch eine ange
triebene Galette und eine zugeordnete Überlaufrolle gebildet sind. Die Lieferwer
ke 17.1 und 17.2 werden im wesentlichen mit identischen Abzugsgeschwindig
keiten betrieben. Lediglich zur Feineinstellung einer zwischen der Aufspulvor
richtung 20 und den Lieferwerken 17.1 und 17.2 wirkenden Fadenspannung kön
nen geringe Differenzgeschwindigkeiten in den Lieferwerken 17.1 und 17.2 ein
gestellt sein, um einen Zusammenschluß der Teilfäden 12.1 und 12.2 in besonde
rem Maße zu beeinflussen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Spinnvorrichtung wird das Filamentbündel 5.1 der
art abgekühlt, daß eine Verfestigung der Filamente erst innerhalb des Kühlrohres
11.1 stattfindet. Hierzu ist das Kühlfluid im Durchsatz so bemessen, daß im Be
reich der gasdurchlässigen Wandung 7.1 eine Vorkühlung der Filamente des Fi
lamentbündels 5.1 erfolgt. Unter Wirkung des Konfusors 9.1 und dem Gebläse
28.1 wird der Kühlfluidstrom in Fadenlaufrichtung des Filamentbündels 5.1 be
schleunigt, so daß die spannungsinduzierte Kristallisation auf die gewünschte
Weise beeinflußt werden kann. Demgegenüber wird das Filamentbündel 5.2 durch
einen Kühlfluidstrom derart gekühlt daß die Filamente bereits vor Eintritt in das
Kühlrohr 11.2 verfestigt sind. Das Gebläse 28.2 liefert hierzu eine geringere
Durchsatzmenge, so daß es zu keiner wesentlichen Beschleunigung des in Faden
laufrichtung strömenden Kühlfluidstroms im Kühlschacht 6.2 kommt.
Die abgezogenen Teilfäden 12.1 und 12.2 werden durch die Aufspulvorrichtung
20 von den Lieferwerken 17.1 und 17.2 abgezogen. Hierbei ist die Aufwickelge
schwindigkeit der Aufspulvorrichtung 20 geringfügig niedriger eingestellt als die
Abzugsgeschwindigkeiten der Lieferwerke 17.1 und 17.2. Durch diese geringfü
gige Überlieferung der Lieferwerke 17.1 und 17.2 wird ein besonders intensiver
Verbund zwischen den Teilfäden 12.1 und 12.2 durch das Verbundmittel 26 er
reicht.
Die in Fig. 2 dargestellte Spinnvorrichtung ist insbesondere geeignet, um einen
Verbundfaden aus einem POY-Teilfaden und einem HOY-Teilfaden herzustellen.
Dabei werden Abzugsgeschwindigkeiten von mindestens 5.000 m/min in den Lie
ferwerken 17.1 und 17.2 eingestellt. Das Filamentbündel 5.1 wird dabei zu einem
POY-Garn verstreckt. Dagegen ist die Kühlung des Filamentbündels 15.2 derart
eingestellt, daß ein HOY-Teilfaden entsteht. Damit läßt sich ein Verbundfaden
herstellen, dessen Teilfäden eine maximale Differenz an Schrumpfneigung auf
weisen. So konnte mit der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung ein POY-Faden aus
PET bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von 6.000 m/min erzeugt werden, der
einen Kochschrumpf von 45% aufzeigte. Demgegenüber zeigte der HOY-
Teilfaden aus PET einen Kochschrumpf von 6%.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnvor
richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Auch
in diesem Ausführungsbeispiel sind die Bauteile gleicher Funktion mit identi
schen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Hierbei sind zwei Spinnköpfe 1.1 und 1.2 parallel nebeneinander ausgebildet. Je
der der Spinnköpfe 1.1 und 1.2 ist über eine Schmelzeleitung 3.1 imd 3.2 mit je
weils einem Schmelzeerzeuger verbunden. Unterhalb der Spinnköpfe 1.1 und 1.2
sind die Spinndüsen 2.1 und 2.2 angeordnet. Den Spinndüsen 2.1 und 2.2 sind die
Kühlschächte 6.1 und 6.2 zugeordnet, die wiederum aus einem gasdurchlässigen
Abschnitt 7.1 und 7.2 sowie den geschlossenen Wandungen 8.1 imd 8.2 gebildet
ist. Die gasdurchlässigen Wandungen 7.1 und 7.2 der Kühlschächte 6.1 und 6.2
sind innerhalb einer Blaskammer 4 angeordnet. Die Blaskammer 4 ist mit einem
Gebläse 28 verbunden.
Der Kühlschacht 6.1 weist unterhalb der gasdurchlässigen Wandung 7.1 einen
Konfusor 9, ein Kühlrohr 11 und einen Diffusor 10 auf. Demgegenüber ist der
Kühlschacht 6.2 ohne Querschnittsverengung durch ein Kühlrohr 11.2 im Bereich
der geschlossenen Wandungen 8 gebildet. Die gasdurchlässigen Wandungen 7.1
und 7.2 sind mit unterschiedlicher Durchlässigkeit ausgebildet. So besitzt die gas
durchlässige Wandung 7.2 einen hohen Luftwiderstand. Die gasdurchlässige
Wandung 7.1 des Kühlschachtes 6.1 besitzt dagegen einen geringen Durchlaßwi
derstand, so daß eine entsprechend größere Kühlfluidmenge zur Kühlung und
Fortbewegung des Filamentbündels 5.1 zur Verfügung steht.
Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist zwischen dem Verbundmittel
26 und der Aufspulvorrichtung 28 ein weiteres Lieferwerk 17.3 vorgesehen. Das
Lieferwerk 17.3 wird hierbei durch zwei S-förmig umschlungene angetriebene
Rollen gebildet. Diese Anordnung ist besonders vorteilhaft, um die für das Ver
bundmittel erforderliche Fadenspannung losgelöst von einer Aufwickelspannung
einstellen zu können. Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel ist besonders
geeignet, um einen Verbundfaden 18 aus unterschiedlichen Polymeren zu bilden.
Dabei wird beispielsweise ein Polymer A in der Spinndüse 2.1 zu dem Filament
bündel 5.1 extrudiert und ein Polymer B in der Spinndüse 2.2 zu dem Filament
bündel 5.2 extrudiert. Durch die anschließend unterschiedlich eingestellten Kühl
fluidströme innerhalb der Kühlschächte 6.1 und 6.2 wird das Filamentbündel 5.1
beim Abziehen durch das Lieferwerk 17.1 zu einem Teilfaden mit geringer Ori
entierung verstreckt und das Filamentbündel 5.2 zu einem Teilfaden mit höherer
Orientierung verstreckt. Die für das Zusammenführen der Teilfäden 12.1 und 12.2
zu dem Verbundfaden 18 erforderliche Fadenspannung wird zwischen den Lie
ferwerken 17.1, 17.2 und 17.3 eingestellt. Vorzugsweise wird das Lieferwerk 17.1
und 17.2 mit einer etwas höheren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Zwi
schen dem Lieferwerk 17.3 und der Aufspulvorrichtung 20 wird sodann die zum
Aufspulen des Verbundfadens 18 erforderliche Aufwickelspannung eingestellt.
Das Polymer A und das Polymer B können beispielsweise aus einem identischen
Polymertyp gebildet sein, der sich nur durch unterschiedliche Modifikatoren oder
Farbpigmente unterscheidet. Es ist jedoch auch möglich, das Polymer A und das
Polymer B durch unterschiedliche Polymertypen zu bilden.
Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3 ist das Verbund
mittel jeweils durch eine Tangledüse gebildet, bei welcher die Teilfäden 12 durch
Druckluftverwirbelung zusammengeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, das
Verbundmittel durch eine Texturiereinrichtung, eine Schrumpfeinrichtung oder
eine Benetzungseinrichtung zu bilden. Je nachdem, welche Art von Verbundfaden
benötigt wird, können die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Tangledüsen wahl
weise ersetzt werden.
1
Spinnkopf
2
Spinndüse
3
Schmelzeleitung
4
Blaskammer
5
Filamentbündel
6
Kühlschacht
7
Gasdurchlässige Wandung
8
Geschlossene Wandung
9
Konfusor
10
Diffusor
11
Kühlrohr
12
Teilfaden
13
Unterdruckkammer
14
Saugstutzen
15
Unterdruckerzeuger
16
Präparationseinrichtung
17
Lieferwerk
18
Verbundfaden
19
Kopffadenführer
20
Aufspulvorrichtung
21
Changiereinrichtung
22
Andrückwalze
23
Spule
24
Spulspindel
25
Spindelantrieb
26
Verbundmittel, Tangledüse
27
Fadenführer
28
Gebläse
Claims (21)
1. Verfahren zum Schmelzspinnen eines Verbundfadens aus zumindest
zwei Filamentbündeln, bei welchem die Filamentbündel separat mit
tels Spinndüsen aus einem thermoplastischem Grundpolymer extru
diert werden und bei welchem die Filamentbündel nach dem Abküh
len zu dem Verbundfaden zusammengefaßt und zu einer Spule aufge
wickelt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abkühlung der Filamentbündel durch separat erzeugte Kühl
fluidströme derart erfolgt, daß beim Abzug der Filamentbündel die
Kristallisation der Filamente für jedes der Filamentbündel unter
schiedlich ausgebildet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
beide Filamentbündel nach dem Extrudieren mit einer Abzugsge
schwindigkeit von mindestens 5000 m/min abgezogen werden und daß
der Kühlfluidstrom zur Abkühlung eines der Filamentbündel derart
eingestellt ist, daß das Filamentbündel zu einem Teilfaden mit einer
vororientierten Molekülstruktur verstreckt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kühlfluidstrom zur Abkühlung des anderen Filamentbündels der
art eingestellt ist, daß das Filamentbündel zu einem Teilfaden mit ei
ner hochorientierten Molekülstruktur verstreckt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
einer der Filamentbündel durch einen in Fadenlaufrichtung fließendes
Kühlfluid gekühlt wird, welches Kühlfluid eine Strömungsgeschwin
digkeit aufweist, die gleich oder größer ist als die Fadengeschwindig
keit der Filamente des Filamentbündels vor dem Verfestigen.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Filamente des Filamentbündels zur Verfestigung eine Kühlstrecke
durchlaufen, die in Abhängigkeit von dem Filamenttiter mindestens
100 bis 500 mm beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Filamentbündel vor dem Verfestigen der Filamente durch einen
Konfusor geführt werden, wobei der Konfusor auf der Auslaßseite
seinen engsten Querschnitt aufweist und an einem Diffusor ange
schlossen ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Filamentebündel nach dem Extrudieren durch separate im wesent
lichen quer zu den Filamenten fließende Kühlfluidströme vorgekühlt
oder gekühlt werden und zumindest einer der Filamentbündel in einer
zweiten Zone durch den in Fadenlaufrichtung fließenden Kühl
fluidstrom bis zur Verfestigung gekühlt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Extrudieren einer der Filamentbündel dem Grundpolymer
ein Modifikator zur Beeinflußung der Orientierung der Filamente bei
gemengt wird.
9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
einer der Filamentbündel unmittelbar nach dem Extrudieren durch ei
ne Heizzone geführt werden, in welcher den Filamenten des Fila
mentbündels eine Wärmemenge zugeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Filamentbündel vor der Aufwicklung durch eine Tangelbehand
lung zu dem Verbundfaden zusammengeführt werden.
11. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Verbundfaden durch eine Aufspulvorrichtung aufgenommen wird,
wobei die Abzugsgeschwindigkeit der Filamentbündel durch eine
Aufspulgeschwindigkeit von größer 5000 m/min bestimmt ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Filamentbündel jeweils durch ein Lieferwerk abgezogen und an
schließend zusammengeführt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Tangelbehandlung der Filamentbündel im Fadenlauf zwischen
zwei Galetten erfolgt.
14. Spinnvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 13, mit einem Spinnkopf 1 mit mehreren Spinndüsen
(2.1, 2.2) zum Extrudieren von mehreren Filamentbündeln (5.1, 5.2),
mit einer Kühleinrichtung (4, 6), mit einem Verbundmittel (26) zum
Zusammenfassen der Filamentbündel (5.1, 5.2) zu einem Verbundfa
den (18) und mit einer Aufspulvorrichtung (20),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kühleinrichtung mehrere Kühlschächte (6.1, 6.2), durch welche
die Filamentbündel (5.1, 5.2) separat geführt sind, und mehrere den
Kühlschächten (6.1, 6.2) zugeordneten Stromerzeugungsmittel (4, 28,
15) aufweist, welche Stromerzeugungsmittel (4, 28, 15) separate
Kühlfluidströme in den Kühlschächten (6.1, 6.2) zur unterschiedlichen
Abkühlung der Filamentbündel (5.1, 5.2) erzeugen.
15. Spinnvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromerzeugsmittel durch zumindest ein mit den Kühlschächten
(6.1, 6.2) verbundenes Gebläse (28) und einen innerhalb eines der
Kühlschächte (6.1) angeordneten Konfusor (9) mit einer Querschnitts
verengung gebildet ist, welcher von den Filamenten eines der Fila
mentbündel (5.1) durchlaufenen wird und welcher zur Beschleunigung
des parallel zu den Filamenten fließenden Kühlfluidstroms dient.
16. Spinnvorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Querschnittsverengung im engsten Querschnitt des Konfusors (9)
einen Durchmesser von mindestens 10 mm bis maximal 40 mm auf
weist.
17. Spinnvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf der Auslaßseite des Konfusors (9) ein Kühlrohr (11) und ein Dif
fusor (10) vorgesehen sind, welche an einer Unterdruckquelle (15) an
geschlossen sind und von den Filamenten eines der Filamentbündel
durchlaufenen werden.
18. Spinnvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16
dadurch gekennzeichnet, daß
jedem der Kühlschächte (6.1, 6.2) jeweils ein separates Gebläse (28.1,
28.2) zugeordnet ist, welche unabhängig voneinander steuerbar sind.
19. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kühlschächte (6.1, 6.2) unmittelbar unterhalb der Spinndüsen ei
nen gasdurchlässig Abschnitt (7) aufweisen, welche innerhalb einer
Blaskammer (4) oder innerhalb separater Blaskammern (4.1, 4.2) an
geordnet sind.
20. Spinnvorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß
die gasdurchlässigen Abschnitte (7.1, 7.2) der Kühlschächte (6.1, 6.2)
mit jeweils unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit der Wandung ausgebildet
sind.
21. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Verbundmittel (26) durch eine Tangeldüse gebildet ist, durch wel
che die Filamentbündel (5.1, 5.2) mittels Druckluft zu dem Verbund
faden (18) zusammengeführt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001116294 DE10116294A1 (de) | 2001-03-31 | 2001-03-31 | Verfahren zm Schmelzspinnen eines Verbundfadens und Spinnvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2001116294 DE10116294A1 (de) | 2001-03-31 | 2001-03-31 | Verfahren zm Schmelzspinnen eines Verbundfadens und Spinnvorrichtung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10116294A1 true DE10116294A1 (de) | 2002-10-10 |
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ID=7680045
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DE2001116294 Ceased DE10116294A1 (de) | 2001-03-31 | 2001-03-31 | Verfahren zm Schmelzspinnen eines Verbundfadens und Spinnvorrichtung |
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DE (1) | DE10116294A1 (de) |
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Owner name: OERLIKON TEXTILE GMBH & CO. KG, 42897 REMSCHEI, DE |
|
8131 | Rejection |