DE102010048017A1

DE102010048017A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Verstrecken mehrerer synthetischer Fäden

Info

Publication number: DE102010048017A1
Application number: DE102010048017A
Authority: DE
Inventors: Stefan Becker; Andreas May
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2010-10-09
Publication date: 2011-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Verstrecken mehrerer synthetischer Fäden, bei welchem pro Faden eine Vielzahl einzelner Filamente gesponnen, abgekühlt und durch Benetzen mit einem Präparationsfluid zum Faden zusammengeführt werden und bei welchem die Fäden parallel nebeneinander zum Verstrecken durch mehrere Galetten geführt werden. Um eine Gleichbehandlung aller einen Faden bildenden Filamente zu gewährleisten, werden erfindungsgemäß die Filamente pro Faden zum Benetzen in ein Filamentband mit nebeneinander liegenden Filamenten überführt, wobei die pro Faden gebildeten Filamentbänder parallel nebeneinander einer der Galetten zugeführt werden. Hierzu sind die Benetzungsmittel zur Benetzung der Filamente mit jeweils einer Kontaktfläche mit einer Breite im Bereich von 2 mm bis 60 mm vorzugsweise von 4 mm bis 20 mm ausgeführt, so dass die Filamente zu einem Filamentband pro Faden überführbar sind. Die Benetzungsmittel sind einer von mehreren Galetten der Verstreckeinrichtung derart zugeordnet, dass die Filamentbänder parallel nebeneinander führbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzspinnen und Verstrecken mehrerer synthetischer Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Bei der Herstellung von synthetischen multifilen Fäden ist es üblich, dass jeder einzelne Faden aus einer Vielzahl feinster Filamentstränge extrudiert wird. Die Filamente werden nach einer Abkühlung und Verfestigung des thermoplastischen Materials gebündelt, um den Faden entsprechend seiner Bestimmung weiter bearbeiten zu können. Die Bündelung der Filamente erfolgt dabei vorzugsweise durch nutförmige oder ösenförmige Fadenführer, so dass sich ein ungeordneter Verbund von Filamenten einstellt. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise aus der WO 2006/000429 bekannt.
In Abhängigkeit von der Anzahl der Filamentstränge pro Faden führen die Bündelungen dazu, dass der Faden innenliegende und außenliegende Filamente aufweist. Derartige Filamentbündel zeigen nun bei den nachfolgenden Behandlungen wie beispielsweise einer Benetzung oder einer Erwärmung durch eine Kontaktoberfläche eines Galettenmantels ungleichmäßig behandelte Filamente. Um derartige Ungleichmäßigkeiten beispielsweise in der Benetzung des Filamentbündels zu beseitigen, ist es bekannt, den Präparationsauftrag an dem Faden durch eine zusätzliche Verwirbelung zu vergleichmäßigen. Ebenso werden zur Erwärmung derartiger Filamentbündel üblicherweise die Fäden mit mehreren Umschlingungen um beheizte Galettenoberflächen geführt, so dass eine Vergleichmäßigung innerhalb des Filamentbündels an allen Filamentsträngen erreicht wird. Derartige vergleichmäßigende Behandlungsschritte führen jedoch insbesondere bei relativ großen Fadentitern und Filamenttitern zu langen Behandlungszeiten und hohen Energieverlusten. Zudem lassen sich Ungleichmäßigkeiten in den einzelnen Filamentsträngen dadurch nicht vollständig vermeiden. So ist es insbesondere für die Herstellung von Fäden für technische Anwendungen, die in der Fachwelt auch als sogenannte IDY-Garne bezeichnet werden, wichtig, dass jeder der Filamentstränge möglichst identische physikalische Eigenschaften aufweist. So werden beispielsweise Fäden für Sicherheitsgurte mit großen Fadentitern im Bereich von > 1.000 dtex. benötigt.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Schmelzspinnen und Verstrecken mehrerer synthetischer Fäden der gattungsgemäßen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens derart weiterzubilden, dass die einzelnen Filamente unabhängig von ihrer Anzahl und Dicke möglichst in den Fäden identische Eigenschaften aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung löst sich von dem Konzept, bei der Herstellung synthetischer Garne die den Fäden zugeordneten Filamentstränge unmittelbar nach dem Extrudieren und Abkühlen zu bündeln. Die Filamente pro Faden werden nach dem Extrudieren und Kühlen in ein Filamentband überführt, in welchem die Filamente nebeneinander liegen, wobei die Filamentbänder parallel nebeneinander einer der Galetten zugeführt werden. Damit wird erreicht, dass alle Filamentstränge eines Fadens jeweils einer Außenseite zugeordnet sind, um eine Behandlung durch Benetzen oder Erwärmen durchführen zu können. Jedes der in den Filamentbändern geführte Filament hält somit die gleiche Historie, so dass die hergestellten Fäden sich insbesondere durch ihre Gleichmäßigkeit auszeichnen. Da insbesondere zu Beginn beim Abkühlen, Abziehen und Verstrecken der Filamente die physikalischen Eigenschaften der Filamente maßgeblich bestimmt werden, ist das erfindungsgemäße Verfahren besonders geeignet, um eine hohe Gleichmäßigkeit in der Ausbildung, Verfestigung und Verstreckung der Filamente zu erhalten. So können auch insbesondere die für technische Anwendungen hergestellten Fäden in einem Fadentiterbereich von 1.000 den. bis 4.000 den. mit hoher Gleichmäßigkeit der Filamente hergestellt werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die erfindungsgemäße Vorrichtung Benetzungsmittel zur Benetzung der Filamente auf, die eine Kontaktfläche mit einer Breite im Bereich von 2 mm bis 60 mm vorzugsweise von 4 mm bis 20 mm aufweisen, so dass die Filamente zu einem Filamentband pro Faden überführbar sind. Dabei sind die Benetzungsmittel unmittelbar einer von mehreren Galetten der Verstreckeinrichtung derart zugeordnet, dass die Filamentbänder parallel nebeneinander mit im wesentlichen konstanter Bandbreite geführt werden können. Damit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet, um die für technische Anwendungen üblichen synthetischen Fäden herzustellen. Ein synthetischer Faden für die Herstellung von Sicherheitsgurten könnte beispielsweise einen Fadentiter von 1.000 den. mit 96 Einzelfilamenten aufweisen. Um die Anzahl der Filamente nebeneinander als Filamentband zu führen, wäre eine Mindestbandbreite von 8 mm erforderlich.
Bei der Führung von multifilen Fäden ist es allgemein bekannt, dass die Fäden die energetisch günstigste Führungsbahn einnehmen. Insoweit ist die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders vorteilhaft, um die Filamentbänder mit möglichst gleichbleibender Bandbreite zu führen und zu behandeln. Hierbei werden die Filamentbänder zur Benetzung jeweils orthogonal zu einer Kontaktfläche einer Präparationsrolle und nach dem Benetzen gemeinsam parallel nebeneinander orthogonal zu einer Führungsfläche der Galette geführt. Somit wird jedes der Filamentstränge innerhalb des Filamentbandes in seiner energetisch günstigsten Führungsbahn gehalten, so dass keine wesentliche Veränderung der Bandbreite eintritt.
Diese Verfahrensvariante lässt sich durch die Weiterbildung der Vorrichtung um setzen, bei welcher die Benetzungsmittel durch separate Präparationsrollen gebildet sind, die mit der Galette der Verstreckeinrichtung achsparallel ausgerichtet sind. Um die Filamentbänder parallel nebeneinander der Galette zuführen zu können, sind die in einer Reihe nebeneinander angeordneten Präparationsrollen mit ihren Achsen um einen Neigungswinkel gegenüber einer Mittelebene zur Spindüse gehalten.
Der Neigungswinkel wird hierbei vorteilhaft in Abhängigkeit von einem Abstand benachbarter Präparationsrollen und einem Fadenabstand benachbarter Filamentbänder am Umfang der Galette durch die Formel α = arcsin (F/A) bestimmt. Der Fadenabstand benachbarter Filamentbänder ist hierbei als F und der Abstand benachbarter Präparationsrollen als A definiert. Damit lässt sich die Belegungslänge einer Galette mit minimalem Fadenabstand und vorgegebenen Bandbreiten der Filamentbänder vollständig ausnutzen.
Um bei relativ großen Filamenttitern der Filamente eine umschließende Benetzung der Filamentstränge zu erhalten, ist die Verfahrensvariante bevorzugt verwendet, bei welcher die Filamentbänder vor dem Verstrecken von zwei Seiten mit dem Präparationsfluid benetzt werden.
Hierzu wird die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt, bei welcher die Benetzungseinrichtung pro Filamentband zwei sich mit ihren Kontaktflächen gegenüberliegenden Benetzungsmitteln aufweisen, wobei die Benetzungsmittel im Fadenlauf untereinander angeordnet sind. So lässt sich das Filamentband nach dem Extrudieren und Abkühlen von zwei Seiten mit einem Präparationsfluid benetzen.
Die sich beim Extrudieren einstellende Breite der Filamente lässt sich grundsätzlich durch die jeweilige Spinndüse bestimmen, so dass die Bandbreite der Filamentbänder gleich einer Breite der Spinndüse ist. Da jedoch die Spinndüsen üblicherweise größere Abstände zwischen den Filamentsträngen beim Extrudieren aufweisen, ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher eine Breite der Filamentbänder pro Faden vor oder nach dem Benetzen durch Kontakt zu einem Führungsmittel eingestellt wird.
Hierzu sind zwischen der Spinneinrichtung und der Verstreckeinrichtung mehrere Führungsmittel vorgesehen, durch welche eine Bandbreite an den Filamentbändern einstellbar ist. Diese Führungsmittel können der Benetzungseinrichtung vorgeordnet oder der Benetzungseinrichtung nachgeordnet sein.
Die Breite der Filamentbänder ist hierbei vorzugsweise derart gewählt, dass in Abhängigkeit von der Anzahl der Filamente und dem Filamenttiter pro Faden im wesentlichen keine Überlappungen der Filamente innerhalb des Filamentbandes eintritt.
Zum Verstrecken der Fäden ist es üblich, dass die Filamente auf eine Verstrecktemperatur erwärmt werden, die üblicherweise im Bereich oberhalb der ersten Glasumwandlungstemperatur des jeweiligen thermoplastischen Fadenmaterials liegt. Um eine schnelle und gleichmäßige Erwärmung aller Filamente innerhalb des Filamentbandes zu erhalten, wird die Verfahrensvariante vorgeschlagen, bei welcher die Filamente vor und/oder nach dem Verstrecken von zwei Seiten durch Kontakt zur beheizten Galettenoberflächen mehrerer Galetten erwärmt werden. Damit lässt sich das Filamentband jeweils von zwei Seiten in den Kontakt mit einer beheizten Galettenoberfläche bringen. Besonders bei großen Fadentitern können dadurch zusätzliche Umschlingungen an Galettenduos auf ein Minimum reduziert werden.
Insoweit ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, bei welcher die Verstreckeinrichtung mehrere Galettenduos mit mehreren beheizten Galetten aufweist, wobei auf einer Zulaufseite der Verstreckeinrichtung die ersten beiden Galettenduos gegensinnig antreibbar sind. Damit ist eine wechselnde Umschlingungsrichtung an den Galettenduos möglich, so dass die Filamentbänder im wesentlichen mit gleichbleibender Bandbreite an den ersten Galettenduos führbar sind.
Bei der Herstellung von synthetischen Fäden für IDY-Garne ist es üblich, dass nach dem Verstrecken die Fäden eine Entspannungsbehandlung zum Auslösen eines Schrumpfes erhalten. Hierzu ist die Verfahrensvariante vorgesehen, bei welcher die Fäden nach dem Verstrecken zwischen mehreren Galetten parallel nebeneinander entspannt werden und bei welcher die Fäden nach dem Entspannen parallel zur Spulen aufgewickelt werden.
Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung auf einer Ablaufseite der Verstreckeinrichtung zumindest eine Entspannungseinrichtung und eine Aufwickeleinrichtung auf, durch welche die Fäden entspannbar und zu Spulen aufwickelbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:
1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
2 schematisch eine Draufsicht der Benetzungseinrichtung des Ausführungsbeispiels aus 1
3 schematisch eine Seitenansicht der Spinneinrichtung und der Benetzungseinrichtung des Ausführungsbeispiels aus 1
4 schematisch eine Seitenansicht der Spinneinrichtung und der Benetzungseinrichtung des Ausführungsbeispiels aus 1 mit zusätzlichem Führungsmittel
5 schematisch eine Seitenansicht der Spinneinrichtung und der Benetzungseinrichtung zu einem alternativen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
6 schematisch eine Vorderansicht der Benetzungseinrichtung mit einem Führungsmittel eines alternativen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines synthetischen Fadens insbesondere zu einem IDY-Garn in einer Ansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Spinneinrichtung 1, eine Benetzungseinrichtung 9, eine Verstreckeinrichtung 13, eine Entspannungseinrichtung 16 sowie eine Aufwickeleinrichtung 17, die zu einem Fadenlauf untereinander angeordnet sind. Derartige Einrichtungen werden zum Schmelzspinnen, Behandeln und Aufwickeln einer Mehrzahl von synthetischen Fäden eingesetzt. In dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist die dargestellte Anzahl von drei Fäden daher nur beispielhaft.
Zum Schmelzspinnen multifiler Fäden weist die Spinneinrichtung 1 einen beheizten Spinnbalken 2 auf, der an seiner Unterseite mehrere Spinndüsen 4.1, 4.2 und 4.3 in einer reihenförmigen Anordnung aufweist. Jede der Spinndüsen 4.1, 4.2 und 4.3 ist mit einer Spinnpumpe 3 vorzugsweise eine Mehrfachpumpe verbunden, die über einen Pumpenantrieb 5 antreibbar ist. Die Spinnpumpe 3 ist über einen Schmelzezulauf 6 mit einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle beispielsweise einem Extruder verbunden.
Die Spinndüsen 4.1, 4.2 und 4.3 weisen an einer Unterseite eine Vielzahl von Düsenöffnungen auf, durch welche jeweils eine Vielzahl von Filamenten 7 extrudiert werden.
Unterhalb des Spinnbalkens 2 ist eine Abkühleinrichtung 8 vorgesehen, die in diesem Ausführungsbeispiel als eine Querstromanblasung ausgeführt sein könnte.
Die Abkühleinrichtung 8 erzeugt einen Kühlluftstrom, der auf die Filamente 7 gerichtet ist.
An dieser Stelle sei ausdrücklich erwähnt, dass die Abkühleinrichtung 8 auch andere Mittel zur Erzeugung eines Kühlluftstroms aufweisen könnte. So wäre es alternativ möglich, den Kühlluftstrom radial von innen nach außen durch eine Blaskerze oder radial von außen nach innen durch einen Kühlzylinder innerhalb einer Blaskammer zu erzeugen.
Unterhalb der Abkühleinrichtung 8 ist eine Benetzungseinrichtung 9 angeordnet, um die extrudierten Filamente 7 pro Spinndüse 4.1 bis 4.3 zu benetzen und zu einem Filamentband zusammenzuführen. Die Benetzungseinrichtung 9 weist hierzu pro Fadenlauf jeweils zwei Benetzungsmittel in Form von Präparationsrollen auf. So sind der ersten Spinndüse 4.1 die Präparationsrollen 10.1 und 11.1 im wesentlichen mittig zugeordnet. Dementsprechend sind der Spinndüse 4.2 die Präparationsrollen 10.2 und 11.2 sowie der Spinndüse 4.3 die Präparationsrollen 10.3 und 11.3 zugeordnet.
Die Präparationsrollen 10.1 bis 10.3 und die Präparationsrollen 11.1 bis 11.3 weisen jeweils eine umlaufende Kontaktfläche auf, die mit einem Präparationsfluid benetzt ist. Hierbei sind die Präparationsrollen 10.1 bis 10.3 den Präparationsrollen 11.1 bis 11.3 jeweils im Fadenlauf gegenüberliegend zugeordnet, so dass die Schar der Filamente 7 pro Spinndüse 4.1 bis 4.3 jeweils zu einem Filamentband 12.1 bis 12.3 zusammengeführt wird.
Diese Situation geht insbesondere aus der in 3 dargestellten Seitenansicht der Spinneinrichtung 1 und der Benetzungseinrichtung 9 hervor. Die 3 zeigt dabei einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels aus 1. An der Unterseite des Spinnbalkens 2 ist die Spinndüse 4.1 angeordnet, durch welche eine Filamentschar mit den Filamenten 7 extrudiert wird. Die Filamentschar wird durch die Präparationsrollen 10.1 und 11.1 mit einem Präparationsfluid benetzt und zu dem Filamentband 12.1 zusammengeführt. Innerhalb des Filamentbandes 12.1 werden alle Filamente gemeinsam nebeneinander geführt. Hierzu weisen die Präparationsrollen 10.1 und 11.1 jeweils eine umlaufende Kontaktfläche 23 auf, die eine Breite zur Bildung des Filamentbandes 12.1 aufweist. Je nach Anzahl der Filamente und je nach Filamenttiter liegt die Breite der Kontaktfläche 23 in einem Bereich von 2 mm bis 60 mm. Vorzugsweise werden jedoch Filamentbänder im Bereich von 4 mm bis 20 mm gebildet. Das Filamentband 12.1 weist hierzu eine Bandbreite auf, die in 3 durch den Großbuchstaben B gekennzeichnet ist. Hierbei ist die Bandbreite B im wesentlichen gleich einer Breite der Spinndüse 4.1. Die Spinndüse 4.1 ist als Runddüse ausgebildet, so dass die Breite durch einen Durchmesser bestimmt ist, auf welchem die äußeren Filamente extrudiert werden. Der Durchmesser ist in 3 mit dem Großbuchstaben D gekennzeichnet. Insoweit ist die Bandbreite B des Filamentbandes 12.1 im wesentlichen gleich dem Durchmesser D der Spinndüse 4.1.
Wie aus der 1 hervorgeht, werden die Filamentbänder 12.1, 12.2 und 12.3 gemeinsam durch ein erstes Galettenduo 14.1 der Verstreckeinrichtung 13 von den Spinndüsen 4.1 bis 4.3 abgezogen. Das Galettenduo 14.1 weist hierzu zwei angetriebene Galetten 15 auf, die von den Filamentbändern 12.1 bis 12.3 parallel nebeneinander in mehreren Umschlingungen umschlungen werden.
Um bei der Führung der Filamentbänder 12.1 bis 12.3 möglichst keine Verlagerungen der Filamente innerhalb der Filamentbänder zu erhalten, sind die Präparationsrollen 11.1 bis 11.3 achsparallel zu der ersten Galetten 15 des Galettenduos 14.1 angeordnet. Diese Situation ist insbesondere in einer in 2 dargestellten Draufsicht der Präparationsrollen 11.1 bis 11.3 und der Galette 15 dargestellt.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, liegen die Präparationsrollen 10.1 bis 10.3 und 11.1 bis 11.3 in einer reihenförmigen Anordnung nebeneinander. Dabei werden die Filamente pro Spinndüse 4.1 bis 4.3 jeweils in eine Mittelebene 29 relativ zur Spinndüse zusammengeführt. Die Mittelebene 29 ist beispielhaft in 1 zur Spindüse 4.1 und deren Spinnstelle gezeigt. Aus der 2 geht hervor, dass die Präparationsrollen 11.1 bis 11.3 jeweils eine Neigung gegenüber der Mittelebene 29 aufweisen. An jeder der Präparationsrollen 11.1 bis 11.3 sind die Achsen der Präparationsrollen um den gleichen Neigungswinkel α gegenüber der Mittelebene der Spinndüsen 4.1 bis 4.3 geneigt.
Die den Präparationsrollen 11.1 bis 11.3 nachgeordnete Galette 15 des ersten Galettenduos 14.1 ist achsparallel zu den Präparationsrollen 11.1 bis 11.3 ausgerichtet. Somit lassen sich die Filamentbänder 12.1 bis 12.3 jeweils orthogonal zu der Kontaktfläche 23 der Präparationsrollen 11.1 und 11.3 sowie orthogonal zu einer Führungsfläche 24 der Galette 15 parallel nebeneinander führen. Jedes der Filamentbänder 12.1 bis 12.3 weist jeweils eine Bandbreite B auf. Um nun die Filamentbänder 12.1 und 12.3 mit möglichst definiertem Fadenabstand auf die Führungsfläche 24 der Galette 15 zu führen, lässt sich der Neigungswinkel α aus den geometrischen Gegebenheiten bestimmen. Hierzu ist der Abstand zwischen den Präparationsrollen 11.1 bis 11.3 jeweils gleich und durch den Großbuchstaben A gekennzeichnet. Der sich an der Führungsfläche 24 der Galette 15 einstellende Fadenabstand zwischen zwei benachbarten Filamentbändern ist durch den Großbuchstaben F gekennzeichnet. Der Neigungswinkel α, mit welcher jede der Präparationsrolle 11.1 bis 11.3 geneigt ist, lässt sich aus der Beziehung α = arcsin(F/A) berechnen. Damit können die Filamentbänder 12.1 bis 12.3 im geringen Abstand nebeneinander in jeweils geradliniger Führung der Verstreckeinrichtung 13 zugeführt werden.
Wie aus der 1 hervorgeht, weißt die Verstreckeinrichtung 13 neben dem ersten Galettenduo 14.1 noch weitere Galettenduos 14.2, 14.3 und 14.4 auf. Die Galettenduos 14.1 bis 14.4 werden jeweils mit einer Geschwindigkeitsdifferenz betrieben, so dass die Fäden in mehreren Stufen verstreckt werden. Um die Filamente der Filamentbänder 12.1 bis 12.3 auf eine Verstrecktemperatur zu erwärmen, sind die beiden Galettenduos 14.1 und 14.2 bevorzugt mit beheizten Galetten 15 ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Galettenduos 14.1 und 14.2 jeweils gegensinnig angetrieben, so dass die Filamentbänder 12.1 bis 12.3 mit gegensinniger Umschlingung an den Galettenduos 14.1 und 14.2 geführt werden. So werden die Galetten 15 des ersten Galettenduos 14.1 entgegen dem Uhrzeigersinn umschlungen, so dass die Filamentbänder 12.1 bis 12.3 mit einer Seite an den beheizten Führungsflächen 24 der Galetten 15 geführt werden.
Das Galettenduo 14.2 wird im Uhrzeigersinn von den Filamentbändern 12.1 bis 12.3 umschlungen, so dass die Führungsflächen 24 der Galetten 15 an dem Galettenduo 14.2 von der jeweils gegenüber liegenden Seite der Filamentbänder 12.1 bis 12.3 kontaktiert wird. Damit ist eine beidseitige Wärmebehandlung an den Filamentbändern 12.1 und 12.3 möglich, so dass eine intensive und gleichmäßige Erwärmung aller Filamente stattfindet.
Dearatige Umschlingungswechsel könnten auch zwischen anderen Galettenduos erfolgen. so wird oftmals auch noch das dritte Galettenduo 14.3 gegensinnig zu dem zweiten Galettenduo 14.2 angetrieben.
Im weiteren Fadenverlauf sind der Verstreckeinrichtung 13 eine Entspannungseinrichtung 16 sowie eine Aufwickeleinrichtung 17 nachgeordnet. Die Entspannungseinrichtung 16 wird durch ein weiteres Galettenduo 14.5 gebildet, das zwei angetriebene Galetten 15 aufweist. Das Galettenduo 14.5 wird gegenüber dem vorgeordneten Galettenduo 14.4 mit einer etwas geringeren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, so dass er Übergangszone zwischen den Galettenduos 14.4 und 14.5 eine Entspannung an den Fäden eintritt.
Nach der Entspannung werden die multifilen Fäden in der Aufwickeleinrichtung 17 zu jeweils einer Spule 20 aufgewickelt. Die Aufwickeleinrichtung 17 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine sogenannte Spulrevolvermaschine gebildet, welche einen drehbaren Spulrevolver 19 mit auskragenden Spulspindeln 18.1 und 18.2 aufweist. Der Spulrevolver 19 ist drehbar gelagert und führt die Spulspindeln 18.1 und 18.2 abwechselnd in einen Betriebsbereich zum Wickeln der Spule 20 und in einen Wechselbereich zum Auswechseln der Spulen. In den Wickelstellen sind zudem eine Changiervorrichtung 22 und eine Andrückwalze 21 vorgesehen, um die Fäden parallel zu Spulen zu wickeln.
Zur Herstellung eines IDY-Garnes wird bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine Polymerschmelze beispielsweise aus einem Polyester oder einem Polyamid der Spinnpumpe 3 zugeführt. Die Spinnpumpe 3 führt unter Druck die Polymerschmelze zu den Spinndüsen 4.1 bis 4.3, durch welche jeweils eine Vielzahl von Filamenten 7 extrudiert werden. Innerhalb eines durch die Abkühleinrichtung 8 gebildeten Kühlschachtes werden die Filamente 7 auf eine Temperatur unterhalb der Glasumwandlungstemperatur des thermoplastischen Materials abgekühlt, so dass eine Verfestigung und eine Vororientierung an den Filamenten eintritt. Nach der Abkühlung der Filamente 7 werden diese pro Spinndüse 4.1 bis 4.3 jeweils zu einem Filamentband 12.1 bis 12.3 zusammengeführt und durch die Präparationsrollen 10.1 bis 10.3 und den Präparationsrollen 11.1 bis 11.3 der Benetzungseinrichtung 9 mit einem Präparationsfluid beidseitig benetzt.
Anschließend werden die Filamentbänder 12.1 bis 12.3 orthogonal zu den jeweiligen Kontaktflächen der Präparationsrollen nebeneinander geführt, so dass die Filamentbänder 12.1 bis 12.3 orthogonal auf die Führungsfläche 24 der Galette 15 des ersten Galettenduos 14.1 auflaufen. Nach mehrfacher Umschlingung des ersten Galettenduos 14.1 werden die Filamentbänder 12.1 und 12.3 parallel nebeneinander jeweils an den beheizten Führungsflächen 24 der Galetten 15 erwärmt. Anschließend wird in dem nachgeordneten Galettenduo 14.2 die Erwärmung der Filamente forgeführt, wobei die Filamentbänder 12.1 und 12.3 mit den jeweils gegenüber liegenden Seiten die Führungsflächen 24 der Galetten 15 des zweiten Galettenduos 14.2 kontaktieren. Danach erfolgt die Verstreckung in mehren Stufen sowie die zuvor beschriebene Entspannung der Fäden in der Entspannungseinrichtung 16.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit besonders vorteilhaft, um große Fadentiter mit hoher Gleichmäßigkeit der Filamentstränge zu erzeugen. Um die Filamente nach dem Extrudieren möglichst ohne Abstand nebeneinander in dem Filamentband führen zu können, lässt sich das Ausführungsbeispiel nach 1 auch vorteilhaft derart erweitern, dass die Einstellung der Bandbreite der Filamentbänder 12.1 bis 12.3 unabhängig von dem Durchmesser der jeweiligen Spinndüse erfolgt. Hierzu ist in 4 eine alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welchem der Benetzungseinrichtung 9 ein Führungsmittel 25 nachgeordnet ist. Als Führungsmittel 25 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Führungsrolle 26 mit konkaven Führungsflächen gezeigt, durch welche die Filamentschar Spinndüse 4.1 zu einem Filamentband 12.1 mit der Bandbreite B zusammengeführt werden. Die Bandbreite B ist in diesem Ausführungsbeispiel kleiner als der Durchmesser D der Spinndüse 4.1. Das in 4 dargestellte Führungsmittel 25 ist in dem Ausführungsbeispiel nach 1 gestrichelt eingezeichnet. Wie in 1 dargstellt, ist jeder Spinndüse 4.1 bis 4.3 jeweils ein Führungsmittel 25 zur Einstellung der Bandbreite der Filamentbänder 12.1 bis 12.3 zugeordnet.
Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Bandbreite der Filamentbänder 12.1 bis 12.3 direkt durch die Benetzungseinrichtung 9 zu erzeugen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in 5 schematisch in einer Seitenansicht der Spinneinrichtung und der Benetzungseinrichtung gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Präparationsrolle 10.1 ebenfalls mit einer leicht nach innen gekrümmten Kontaktfläche 23 ausgebildet, so dass sich die Filamente der Spinndüse 4.1 zu einer bandförmigen Anordnung mit der Bandbreite B orientieren.
In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer möglichen Alternative zur Einstellung einer Bandbreite an einem Filamentband gezeigt. Das Ausführungsbeispiel in 6 stellt die Benetzungseinrichtung 9 und Führungsmittel 25 in einer Ansicht dar, wie sie beispielsweise in der in 1 dargestellten Vorrichtung einsetzbar wären. Die Benetzungseinrichtung 9 ist identisch zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen, so dass hierzu keine weitere Erläuterung erfolgt. Unterhalb der Benetzungseinrichtung 9 ist das Führungsmittel 25 vorgesehen, das in diesem Ausführungsbeispiel durch eine drehbare Führungsrolle 26 und eine verstellbare Andrückrolle 27 gebildet ist. Die Andrückrolle 27 ist über einen Schwenkarm 28 relativ zu der Führungsrolle 26 verschwenkbar. Hierbei ist der Verschwenkarm 28 um die Achse der Führungsrolle 26 verstellbar und in einer vorbestimmten Position fixierbar. Die Andrückrolle 27 weist hierbei eine geformte Oberfläche auf, um die Fadenschar innerhalb des Filamentbandes 12.1 auf eine bestimmte Bandbreite zu führen.
Das in 6 dargestellte Führungsmittel 25 ist besonders vorteilhaft, um bei Prozessbeginn die Filamentschar durch eine manuell geführte Saugpistole anzulegen. In diesem Zustand wird die Andrückrolle 27 in eine Anlegeposition geführt, die außerhalb des Fadenlaufs liegt. So lässt sich die Filamentschar in dem zwischen der Andrückrolle 27 und der Führungsrolle 26 gebildeten Abstand einfädeln und zu den nachgeordneten Galetten führen. Nachdem die Filamentschar angelegt ist, wird die Andrückrolle 27 in ihre Betriebsposition verschwenkt, so dass das Filamentband 12.1 seine vorbestimmte Bandbreite B einnimmt.
An dieser Stelle sei jedoch ausdrücklich erwähnt, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung auch für andere Prozesse, in welchen ein multifiler Faden durch ein Schmelzspinnverfahren hergestellt wird, geeignet ist. So ist die Erfindung auch zur Herstellung von sogenannten POY-Garnen oder FDY-Garnen direkt anwendbar und erfasst auch derartige Spinneinrichtungen.
Bezugszeichenliste

1: Spinneinrichtung
2: Spinnbalken
3: Spinnpumpen
4.1, 4.2, 4.3: Spinndüse
5: Pumpenantrieb
6: Schmelzezulauf
7: Filament
8: Abkühleinrichtung
9: Benetzungseinrichtung
10.1, 10.2, 10.3: Präparationsrollen
11.1, 11.2, 11.3: Präparationsrollen
12.1, 12.2, 12.3: Filamentband
13: Verstreckeinrichtung
14.1–14.5: Galettenduo
15: Galette
16: Entspannungseinrichtung
17: Aufwickeleinrichtung
18.1, 18.2: Spulspindel
19: Spulrevolver
20: Spule
21: Andrückwalze
22: Changiervorrichtung
23: Kontaktfläche
24: Führungsfläche
25: Führungsmittel
26: Führungsrolle
27: Andrückrolle
28: Verschwenkarm
29: Mittelebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2006/000429 [0002]

Claims

Verfahren zum Schmelzspinnen und Verstrecken mehrer synthetischer Fäden, bei welchem pro Faden eine Vielzahl einzelner Filamente gesponnen, abgekühlt und durch Benetzen mit einem Präparationsfluid zum Faden zusammengeführt werden und bei welchem die Fäden parallel nebeneinander zum Verstrecken durch mehrere Galetten geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamente pro Faden zum Benetzen in ein Filamentband mit nebeneinander liegenden Filamenten überführt werden und dass die pro Faden gebildeten Filamentbänder parallel nebeneinander einer der Galetten zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamentbänder zum Benetzen jeweils orthogonal zu einer Kontaktfläche einer Präparationsrolle und nach dem Benetzen gemeinsam parallel nebeneinander orthogonal zu einer Führungsfläche der Galette geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamentbänder vor dem Verstrecken von zwei Seiten mit dem Präparationsfluid benetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite der Filamentbänder pro Faden vor oder nach dem Benetzen durch Kontakt zu einem Führungsmittel eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Filamentbänder in Abhängigkeit von der Anzahl der Filamente und dem Filamenttiter pro Faden derart eingestellt wird, dass im Wesentlichen keine Überlappungen der Filamente entstehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamentbänder vor und/oder nach dem Verstrecken von zwei Seiten durch Kontakt zu beheizten Galettenoberflächen mehrerer Galetten erwärmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fäden nach dem Verstrecken zwischen mehreren Galetten parallel nebeneinander entspannt werden und dass die Fäden nach dem Entspannen parallel zu Spulen aufgewickelt werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer Spinneinrichtung (1), mit einer Abkühleinrichtung (8) und mit einer Verstreckeinrichtung (13), wobei zwischen der Spinneinrichtung (1) und der Verstreckeinrichtung (13) eine Benetzungseinrichtung (9) angeordnet ist, wobei die Benetzungseinrichtung (9) mehrere in Abstand zueinander angeordnete Benetzungsmittel (11.1–11.3) aufweist, welche jeweils mehreren Spinndüsen (4.1–4.3) der Spinneinrichtung (1) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzungsmittel (11.1–11.3) zur Benetzung der Filamente jeweils eine Kontaktfläche (23) mit einer Breite im Bereich von 2 mm bis 60 mm, vorzugsweise von 4 mm bis 20 mm aufweisen, durch welche die Filamente (7) zu einem Filamentband (12.1–12.3) pro Faden überführbar sind, und dass den Benetzungsmitteln (11.1–11.3) eine von mehreren Galetten (15) der Verstreckeinrichtung (13) derart zugeordnet ist, dass die Filamentbänder (12.1–12.3) parallel nebeneinander führbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzungsmittel durch separate Präparationsrollen (11.1–11.3) gebildet sind, die mit der Galette (15) der Verstreckeinrichtung (13) achsparallel ausgerichtet sind, wobei die Präparationsrollen (11.1–11.3) in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind und wobei die Achsen der Präparationswalzen gegenüber einer Mittelebene (29) einen Neigungswinkel (α) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (α) in Abhängigkeit von einem Abstand (A) benachbarter Präparationswalzen (11.1–11.3) und einem Fadenabstand (F) benachbarter Filamentbänder (12.1–12.3) am Umfang der Galette (15) durch die Formel α = arcsin (F/A) bestimmt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Benetzungseinrichtung (9) pro Filamentband zwei sich mit ihren Kontaktflächen gegenüberliegende Benetzungsmittel (10.1–10.3; 11.1–11.3) aufweisen, wobei die Benetzungsmittel (10.1, 11.) im Fadenlauf untereinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Spinneinrichtung (1) und der Verstreckeinrichtung (13) mehrere Führungsmittel (25) vorgesehen sind, durch welche eine Bandbreite (B) an den Filamentbändern (12.1–12.3) einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (25) jeweils durch eine leicht nach innen gekrümmte Führungsrolle (26) gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstreckeinrichtung (13) mehrere Galettenduos (14.1–14.5) mit mehreren beheizten Galetten (15) aufweist, wobei auf einer Zulaufseite der Verstreckeinrichtung (13) die ersten beiden Galettenduos (14.1, 14.2) gegensinnig antreibbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Ablaufseite der Verstreckeinrichtung (13) zumindest eine Entspannungseinrichtung (16) und eine Aufwickeleinrichtung (17) folgt, durch welche die Fäden entspannbar und zu Spulen (20) aufwickelbar sind.