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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Präparationseinrichtung in einem Schmelzspinnprozess für Filamentstränge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Präparationseinrichtung zur Verwendung in einem Schmelzspinnprozess für Filamentstränge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Bei der Herstellung von synthetischen Fäden und Fasersträngen, die aus einer Mehrzahl von einzelnen Filamentsträngen gebildet werden, ist es üblich, derartige Filamentbündel nach dem Schmelzspinnen mit einem Fluid zu benetzen, damit einerseits ein Zusammenhalt der Filamentstränge in dem Herstellungsprozess und den nachfolgenden Prozessen gewährleistet ist und um andererseits die Kontaktführung zwischen Behandlungsaggregaten und den Filamentsträngen zu optimieren. Zur Benetzung der Filamentstränge werden üblicherweise Präparationseinrichtungen eingesetzt, die zumindest ein Benetzungsmittel aufweisen, das ein dosiertes Fluid zur Benetzung der Filamentstränge kontinuierlich abgibt. Die Abgabemenge des Fluids an dem Benetzungsmittel wird dabei vorzugsweise durch eine Dosierpumpe erzeugt, um eine definierte Benetzung während des Herstellungsprozesses zu gewährleisten. Die Abgabemenge des Fluids, die durch die Drehzahl der Dosierpumpe veränderbar ist, wird in der Regel über eine Steuereinheit bestimmt, die auf die Dosierpumpe einwirkt. Eine derartige Präparationseinrichtung geht beispielsweise aus der Druckschrift
WO 2012/013367 A1 hervor.
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Bei der bekannten Präparationseinrichtung werden die mittels einer Spinneinrichtung extrudierten Filamentstränge nach einem Verstrecken mit einem Fluid benetzt. Hierbei weisen die Filamentstränge bereits eine relativ hohe Fadengeschwindigkeit auf, so dass gewährleistet sein muss, dass ein kontinuierlicher Fluidstrom ohne Unterbrechung an dem Benetzungsmittel erzeugt wird. Die Benetzungsmittel sind dabei vorzugsweise unmittelbar in einem Fadenlauf der Filamentstränge integriert. Die Verbindung zu der den Benetzungsmittel zugeordneten Dosierpumpe erfolgt dabei über eine mehr oder weniger lang ausgeführte Leitung, in welcher das Fluid gefördert wird. Insbesondere bei Prozessunterbrechungen beispielsweise durch einen Fadenbruch wird die Dosierpumpe deaktiviert, um einen Austritt des Fluids an dem Benetzungsmittel zu vermeiden. Diese unregelmäßig wiederkehrende Prozessunterbrechungen haben mm zur Folge, dass sich innerhalb der Leitung Einschlüsse von einzelnen Luftblasen bilden können. Derartige Luftblasen sind jedoch ungewünscht, das insbesondere bei den hohen Fadengeschwindigkeiten der Filamentstränge diese unmittelbar Störstellen in der Benetzung bilden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Präparationseinrichtung in einem Schmelzspinnprozess sowie eine Präparationseinrichtung zur Verwendung in einem Schmelzspinnprozess zu schaffen, bei welchem bzw. bei welcher derartige Lufteinschlüsse innerhalb des Fluidstromes zwischen Dosierpumpe und Benetzungsmittel vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch die Präparationseinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 7 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
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Die Erfindung bietet den besonderen Vorteil, dass die Zeitspanne einer Prozessunterbrechung vorteilhaft dazu genutzt wird, um das Benetzungssystem der Präparationseinrichtung zu regenerieren. Hierbei wird über die Steuereinheit, die mit einer Überwachungseinrichtung zur Prozessüberwachung verbunden ist, an der Dosierpumpe eine Spüldrehzahl zur Erzeugung einer Spülmenge des Fluids an dem Benetzungsmittel vorgegeben. Der von der Dosierpumpe ausgelöste Spülstrom des Fluids durchdringt die Leitung und das Benetzungsmittel, so dass die in dem System durch Luft oder Verschmutzung eingestellten Störungen vorteilhaft beseitigt werden. So können beispielsweise auch Dosierbohrungen an dem Benetzungsmittel vorteilhaft von Ablagerungen und sonstigen Fremdteilen befreit werden.
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Um die zur Spülung erzeugte Spülmenge des Fluids möglichst gering zu halten, ist die Verfahrensvariante bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Dosierpumpe die Spüldrehzahl über eine durch die Steuereinheit vorbestimmt Spülzeit einhält, wobei die Spülzeit kürzer ist als die Dauer der Prozessunterbrechung. So lassen sich die Phasen der Spülung während einer Prozessunterbrechung auf ein Minimum reduzieren.
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Es hat sich gezeigt, dass die Spülzeit von weniger als 60 Sekunden vorzugsweise von weniger als 45 Sekunden eine ausreichende Spülwirkung und Regenerierung des Benetzungssystems gewährleistet.
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Zur Vermeidung von Verschmutzungen innerhalb des Schmelzspinnprozesses wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Spülmenge des Fluids am Benetzungsmittel gesammelt und abgeführt. Die zur Spülung genutzte Spülmenge des Fluids wird dadurch sicher aus dem Prozess herausgehalten.
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Die erfindungsgemäße Präparationseinrichtung weist hierzu eine Auffangeinrichtung auf, die dem Benetzungsmittel zum Aufnehmen und Abführen der Spülmenge des Fluids zugeordnet ist. Damit lässt sich die Spülmenge des Fluids unabhängig von dem Benetzungssystem aus dem Prozess heraushalten.
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Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass bei einer Aufbereitung des Fluids die gesamte Spülmenge des Fluids zur Weiterverwendung dem Prozess zurückgeführt wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Auffangeinrichtung gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Präparationseinrichtung mit einem Vorratstank zu verbinden. Dabei wird vorzugsweise eine Aufbereitungseinrichtung genutzt, um die Spülmenge des Fluids zuvor zu reinigen und zu entlüften.
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Es hat sich gezeigt, dass der Spüleffekt noch dadurch verbessert werden kann, in dem die Spülmenge deutlich größer ist als die Abgabemenge des Fluids. Hierzu wird die Verfahrensvariante genutzt, bei welcher die Dosierpumpe zur Erzeugung der Abgabemenge des Fluids an dem Benetzungsmittel mit einer zur Spüldrehzahl niedrigeren Betriebsdrehzahl angetrieben wird.
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Hierzu weist die erfindungsgemäße Präparationseinrichtung eine Steuereinheit mit mehreren Steuerprogrammen auf, so dass je nach Betriebszustand des Prozesses an der Dosierpumpe eine Abgabemenge des Fluids oder eine Spülmenge des Fluids erzeugbar ist.
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Beim Schmelzspinnen von multifilen Fäden, die jeweils aus einem Bündel von Filamentsträngen gebildet sind, ist es üblich, direkt mehrere Fäden parallel nebeneinander in einem Prozess herzustellen. Die Mehrfädigkeit lässt sich mit der erfindungsgemäßen Weiterbildung der Präparationseinrichtung ohne Probleme ausführen, bei welcher die Dosierpumpe durch eine Mehrfachpumpe mit mehreren Pumpenauslässen gebildet ist und bei welcher mehrere Benetzungsmittel durch mehrere Leitungen mit den Pumpenauslässen der Mehrfachpumpe verbunden sind. Somit können an jedem der Benetzungsmittel synchron pro Benetzungsmittel jeweils eine Spülmenge des Fluids durch das zugeordnete Pumpenelement erzeugt werden. Damit können Präparationseinrichtungen mit einer Mehrzahl von Benetzungsmitteln und einer Mehrzahl von Leitungen vorteilhaft in einem Arbeitsschritt während einer Prozessunterbrechung gespült werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Präparationseinrichtung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Präparationseinrichtung näher beschrieben. Hierzu sind mehrere Figuren beigefügt, die im einzelnen folgendes darstellen:
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1 schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Präparationseinrichtung in einem Schmelzspinnprozess
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2 schematisch eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Präparationseinrichtung in einem Schmelzspinnprozess
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3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Präparationseinrichtung
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In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Präparationseinrichtung innerhalb eines Schmelzspinnprozesses für Fäden schematisch dargestellt. Die Präparationseinrichtung 12 weist ein Benetzungsmittel 13 auf, das in einen Fadenlauf eines Fadens 25 gehalten ist. Das Benetzungsmittel 13, das in diesem Ausführungsbeispiel eine mit Fluid benezte Kontaktoberfläche aufweist, ist über eine Leitung 14 mit einer Dosierpumpe 15 gekoppelt. Die Dosierpumpe 15 ist mit einem Vorratstank 24 verbunden, in welchem ein Fluid zum Benetzen des Fadens 25 vorgehalten wird.
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Die Dosierpumpe 15 ist über eine Steuereinheit 16 mit einer veränderbaren Drehzahl zur Einstellung einer Fördermenge des Fluids verbunden. Die Steuereinheit 16 ist mit einer Überwachungseinrichtung 17 gekoppelt, die in diesem Fall durch einen Fadenwächter zur Überwachung des Fadenlaufs des Fadens 25 gebildet ist.
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Der Schmelzspinnprozess wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Spinneinrichtung 1 ein Galettensystem 10 und eine Aufwickeleinrichtung 18 ausgeführt. Die Spinneinrichtung 1 weist eine Spinndüse 2 auf, die mit einer Spinnpumpe 3 gekoppelt ist. Die Spinnpumpe 3 ist über einen Schmelzezulauf 4 mit einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle verbunden.
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Unterhalb der Spinneinrichtung ist eine Kühleinrichtung 5 vorgesehen, durch welche die aus der Spinndüse 2 austretenden frisch extrudierten Filamentstränge gekühlt werden. Hierzu werden die Filamentstränge innerhalb eines Kühlschachtes 6 geführt, der mittels einer Blaskammer 7 mit einer Kühlluft beaufschlagt wird.
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Unterhalb der Kühleinrichtung 5 ist ein Sammelfadenführer 8 vorgesehen, der die Filamentstränge zu dem Faden 25 bündelt. Der Faden 25 wird über ein Galettensystem 10 aus der Spinneinrichtung 1 abgezogen und verstreckt. Hierzu weist das Galettensystem 10 mehrere Galetten 11 auf, die angetrieben sind und teilweise einen beheizten Mantel aufweisen.
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Unterhalb des Galettensystems 10 ist die Aufwickeleinrichtung 20 angeordnet, die den Faden 25 zu einer Spule 21 wickelt. Hierzu hat die Aufwickeleinrichtung 20 zwei Spindeln 22 sowie eine an der Spule 21 anliegende Andrückwalze 23, wobei die Spindeln 22 an einem beweglichen Spindelträger 33 gehalten sind.
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Die in 1 dargestellten Einrichtungen des Schmelzspinnprozesses sind beispielhaft. Grundsätzlichen ist die Präparationseinrichtung nicht auf einen derartigen Prozess eingeschränkt. Wesentlich hierbei ist, dass die Präparationseinrichtung 12 mit zumindest einem Benetzungsmittel 13 eine in dem Prozess hergestellte synthetischen Faserstrang benetzt.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Benetzungsmittel beispielhaft in einem Bereich zwischen dem Galettensystem 10 und der Aufwickeleinrichtung 20 angeordnet. Während der Herstellung des Fadens 25 wird aber die Steuereinheit 16 an der Dosierpumpe 15 eine Betriebsdrehzahl eingestellt, die kontinuierlich eine Abgabemenge des Fluids an dem Benetzungsmittel 13 erzeugt. Die dosierte Abgabemenge des Fluids an dem Benetzungsmittel 13 ist dabei derart eingestellt, dass der kontinuierlich an dem Benetzungsmittel 13 geführte Faden 25 einen für den Prozess erforderlichen Auftrag an Fluid aufnimmt.
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Für den Fall, dass in dem Schmelzspinnprozess ein Bruch des Fadens 25 auftritt, wird eine Schneid-Saug-Einrichtung 9 aktiviert, die unmittelbar unterhalb der Kühleinrichtung 5 angeordnet ist. Die Schneid-Saug-Eintrichtung 9 durchtrennt den Faden 25 und saugt die durch die Spinndüse 2 kontinuierlich extrudierten Filametnstränge ab und führte diese zu einem Abfallbehälter. Parallel wird über die Überwachungseinrichtung 17 der Steuereinheit 16 eine Prozessunterbrechung signalisiert, die zunächst zu einem Stopp der Dosierpumpe 15 führt. Damit ist die Fluidversorgung des Benetzungsmittels 13 unterbrochen. Nun wird die Zeit der Prozessunterbrechung vorteilhaft zum Spülen der Leitung 14 und des Benetzungsmittels 13 genutzt. Hierzu wird über die Steuereinheit 16 die Dosierpumpe 15 mit einer Spüldrehzahl angetrieben, die zur Erzeugung einer Spülmenge des Fluids führt. Die Spüldrehzahl der Dosierpumpe 15 ist hierbei üblicherweise höher als die Betriebsdrehzahl der Dosierpumpe 15 zur Erzeugung einer Abgabemenge des Fluids. Dadurch lässt sich ein relativ hoher Volumenstrom zum Spülen der Leitung 14 und des Benetzungsmittels 13 erzeugen. Die Spüldrehzahl wird an der Dosierpumpe 15 über eine vorbestimmte Spülzeit eingehalten. Die Spülzeit ist in einem Steuerprogramm der Steuereinheit 16 hinterlegt und weist eine Zeitspanne von < 60 Sekunden vorzugsweise < 45 Sekunden auf. Die Prozessunterbrechungen dauern dagegen in der Regel mehrere Minuten, da der Faden in manueller Bedienung an den einzelnen Einrichtungen neu angelegt werden muss. Sobald das Ende der Spülzeit erreicht ist, wird über die Steuereinheit 16 die Dosierpumpe 15 erneut gestoppt. Über eine hier nicht näher dargestellte zentrale Steuereinrichtung wird dann das Ende der Prozessunterbrechung signalisiert, so dass die Steuereinheit 16 gemäß einem weiteren Steuerprogramm im Betriebszustand einer Dosierpumpe 15 einstellt.
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Der an der Präparationseinrichtung 12 durchgeführte Spülzyklus lässt sich regelmäßig oder unregelmäßig bei Prozessunterbrechungen durchführen. So können Spülintervalle in der Steuereinheit 16 hinterlegt sein, die eine Mindestlaufzeit bis zur nächsten Spülung des Systems vorgeben.
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Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Benetzungsmittel 13 eine Auffangeinrichtung 18 zugeordnet. Die Auffangeinrichtung 18 ist als eine Auffangwanne ausgebildet, die über eine Abführleitung 19 mit einer Sammelstelle 34 verbunden ist. Durch die Auffangeinrichtung 18 wird die während des Spülzyklusses erzeugte Spülmenge des Fluids an dem Benetzungsmittel 13 kontinuierlich aufgefangen und abgeführt. Das abgeführte Fluid lässt sich somit aus dem Benetzungsprozess heraushalten.
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Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, das aufgefangene Fluid während des Spülzyklus dem Benetzungssystem wieder zuzuführen. Hierzu ist in 2 ein alternative Ausbildung der erfindungsgemäßen Präparationseinrichtung dargestellt. Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1, so dass nachfolgend nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Präparationseinrichtung 12 ist die Auffangeinrichtung 18 über die Abführleitung 19 mit einer Unterdruckquelle 26 verbunden. Somit lässt sich das von dem Benetzungsmittel 13 abgegebene Fluid während des Spülzyklus aus der Auffangwanne absaugen und einer Aufbereitungseinrichtung 27 zuführen. Die Aufbereitungseinrichtung 27 ist über ein Fördermittel 28 mit dem Vorratstank 24 gekoppelt.
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Bei dieser Ausbildung der erfindungsgemäßen Präparationseinrichtung lässt sich das während der Spülzeit erzeugte Spülmenge des Fluids auffangen und innerhalb der Aufbereitungseinrichtung 27 wieder regenerieren. So können beispielsweise Verschmutzungen aus dem Fluid entfernt und das Fluid entgast werden, so dass anschließend das Fluid über das Fördermittel 28 unmittelbar dem Vorratstank 24 zuführbar ist.
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In einem Schmelzspinnprozess für synthetische Fäden ist es allgemein üblich, dass mehrere Faden parallel nebeneinander erzeugt, behandelt und aufgewickelt werden. Zum Benetzen mehrerer Faden lässt sich die in 3 dargestellte Variante der erfindungsgemäßen Präparationseinrichtung vorteilhaft nutzen. Hierbei sind mehrere Benetzungsmittel 13 unmittelbar nebeneinander angeordnet, um eine Fadenschar mit mehreren Fäden 25 synchron zu benetzen. Jeder der Benetzungsmittel 13 ist über eine Leitung 14 mit einer Mehrfachpumpe 29 verbunden. Die Mehrfachpumpe 29 weist mehrere Pumpenauslässe 30 auf, an denen die Leitungen 14 eingeschlossen sind. Die Pumpenelemente der Mehrfachpumpe 19 werden gemeinsam über einen Pumpenantrieb 31 angetrieben.
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Um während einer Spülphase an den Benetzungsmitteln 13 die abgegebene Spülmenge des Fluids auffangen zu können, ist eine bewegliche Auffangeinrichtung 18 vorgesehen. Die Auffangeinrichtung 18 ist mit einer Verschiebeeinrichtung 32 gekoppelt, die die Auffangeinrichtung 18 zwischen einer Sammelstelle und einer Ruhestellung hin- und herführt. Die Position der Sammelstelle der Auffangeinrichtung 18 ist in 3 gestrichelt dargestellt.
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Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Präparationseinrichtung lässt sich bei einer mehrfädigen Führung ohne Probleme in den Ausführungsbespielen nach 1 und 2 integrieren.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Präparationseinrichtung sind insbesondere bei den Prozessen einsetzbar, bei denen regelmäßige Spülzyklen zum Reinigen und Entlüften des Benetzungssystems benötigt werden. Hierbei können beliebige Benetzungsmittel zum Auftragen eines Fluids auf synthetische Fasern oder Fäden genutzt werden. So können die Benetzungsmittel beispielsweise Stifte, Nuten oder benetzte Oberflächen zum Auftragen der Flüssigkeit nutzen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spinneinrichtung
- 2
- Spinndüse
- 3
- Spinnpumpe
- 4
- Schmelzezulauf
- 5
- Kühleinrichtung
- 6
- Kühlschacht
- 7
- Blaskammer
- 8
- Sammelfadenführer
- 9
- Schneid-Saug-Einrichtung
- 10
- Galettensysteme
- 11
- Galetten
- 12
- Präparationseinrichtung
- 13
- Benetzungsmittel
- 14
- Leitung
- 15
- Dosierpumpe
- 16
- Steuereinheit
- 17
- Überwachungseinrichtung
- 18
- Auffangeinrichtung
- 19
- Abführleitung
- 20
- Aufwickeleinrichtung
- 21
- Spule
- 22
- Spindel
- 23
- Spindel
- 24
- Vorratstank
- 25
- Faden
- 26
- Unterdruckquelle
- 27
- Aufbereitungseinrichtung
- 28
- Fördermittel
- 29
- Mehrfachpumpe
- 30
- Pumpenauslass
- 31
- Pumpenantrieb
- 32
- Verschiebeinrichtung
- 33
- Spindelträger
- 34
- Sammelstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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