DE10116294A1 - Verfahren zm Schmelzspinnen eines Verbundfadens und Spinnvorrichtung - Google Patents

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.

Bezugszeichenliste

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.