-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen mehrerer multifiler Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es allgemein bekannt, dass bei dem Extrudieren von bestimmten Polymeren wie beispielsweise Polyamiden vermehrt flüchtige Bestandteile wie Monomere und Oligomere auftreten, die sich in der Spinnumgebung unkontrolliert ablagern können. Um das Mitführen derartiger Monomere sowie eine Verschmutzung durch Ablagerungen zu verhindern, werden derartig flüchtige Bestandteile vorzugsweise vor dem Abkühlen der Filamente durch eine Absaugung gesammelt und abgeführt.
-
So ist beispielsweise aus der
US 3,672,801 eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen von multifilen Fäden bekannt, bei welcher in einem Bereich zwischen einer Abkühlvorrichtung und einer Spinndüse eine Absaugeinrichtung angeordnet ist. Die Absaugeinrichtung weist eine ringförmige Saugkammer auf, die über mehrere Saugöffnungen mit einem unterhalb der Spinndüse ausgebildeten Ausspinnraum verbunden ist. Die Saugkammer ist an einem Absaugkanal angeschlossen. Somit lassen sich die beim Extrudieren von Filamentsträngen an einer Spinndüse frei werdenden Monomere und Oligomere abführen.
-
Die Herstellung der Fäden erfolgt jedoch üblicherweise mit einer Mehrzahl von Spinndüsen, die vorzugsweise in einer reihenförmigen Anordnung an der Unterseite eines Spinnbalkens gehalten sind. Dabei treten an jeder Spinndüse beim Extrudieren der Filamente derartige flüchtige Bestandteile auf. Um an jeder Spinndüse innerhalb einer Spinnposition eine gleichmäßige Absaugung der Monomere zu erhalten, wird beispielsweise in der
WO 91/19840 A1 vorgeschlagen, an einem Absaugkanal mehrere parallel nebeneinander ausgebildete Saugstutzen anzuordnen, die zu mehreren mit ihren freien Enden in einen Kühlschacht münden, um in einem Bereich unterhalb der Spinndüse die freiwerdenden Monomere aufzunehmen. Damit lassen sich zwar vorzugsweise mehrere Spinndüsen gleichzeitig besaugen, jedoch mit dem Nachteil, dass in den Übergangsbereichen zwischen dem Spinnbalken und der Abkühlvorrichtung unkontrollierte Ablagerungen entstehen können.
-
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen mehrerer multifiler Fäden bereitzustellen, bei welcher die an mehreren Spinndüsen beim Extrudieren auftretenden Monomere gleichmäßig abgesaugt werden können.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
-
Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass die an einem Spinnbalken angeordneten Spinndüsen aus einer Saugkammer heraus besaugt werden können. So lassen sich im wesentlichen gleiche Druckabfälle zwischen dem Ausspinnräumen unterhalb der Spinndüsen und der Saugkammer realisieren. Die Saugkammer erstreckt sich hierzu parallel zu einer Unterseite des Spinnbalkens und weist zu jeder Spinndüse einen von mehreren die Ausspinnräume umschließende Fadendurchlässe auf. Damit lassen sich die in einer Reihe an dem Spinnbalken gehaltenen Spinndüsen über die gesamte Breite des Spinnbalkens gleichmäßig besaugen. Zudem ist die Lage der Saugkammer unmittelbar unterhalb des Spinnbalkens vorteilhaft, um die direkt nach der Extrusion des Polymermaterials freiwerdenden flüchtigen Bestandteile unmittelbar an der Unterseite der Spinndüse aufnehmen zu können.
-
Um über den Umfang der durch die Spinndüsen extrudierten Filamentbündel eine gleichmäßige Aufnahme der flüchtigen Bestandteile zu erhalten ohne dabei das Ausspinnen der Filamentstränge zu stören, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Fadendurchlässe durch Rohrstutzen gebildet sind, die die Saugkammer zwischen einer oberen Saugkammerwand und einer unteren Saugkammerwand vollständig durchdringen und bei welcher die Rohrstutzen mehrere Saugöffnungen aufweisen, die jeweils auf einem Teilkreis am Umfang des Rohrstutzens gleichmäßig verteilt angeordnet sind. So kann durch Anzahl und Lage der Saugöffnungen die Intensität der Saugwirkung zusätzlich beeinflusst werden. Grundsätzlich können die Saugöffnungen jede beliebige Form aufweisen und auch in versetzter Anordnung zueinander ausgebildet sein.
-
Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Saugöffnungen in einer Schlitzform, so dass eine kontinuierliche Besaugung über größere Umfangsbereiche der Filamentbündel möglich ist. So lassen sich vorteilhaft sehr gleichmäßige Mantelströmungen erzeugen, die das Ausspinnen der Filamentstränge begünstigen.
-
Die unmittelbare Nähe zu dem beheizten Spinnbalken lässt sich auch vorteilhaft nutzen, um möglichst keine vorzeitige Kondensation im Bereich der Rohranschlüsse zu erhalten. So ist desweiteren vorgesehen, dass die Saugkammer in einem mittleren Bereich unmittelbar unterhalb des Spinnbalkens an einem Absaugkanal angeschlossen ist. So wird ein vorzeitiges Niederschlagen der Monomere verhindert.
-
Zur Fortsetzung der gleichmäßigen Behandlung der Filamentbündel ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher die Abkühlvorrichtung koaxial zu den Fadendurchlässen der Saugkammer jeweils einen von mehreren Kühlzylindern mit gasdurchlässigen Zylinderwänden aufweist, die innerhalb eines Blaskastens angeordnet sind. So können die Kühlluftströme radial von außen nach innen auf die Filamentbündel gerichtet werden. Die Kombination der Saugkammer und dem Blaskasten der Abkühlvorrichtung ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise.
-
Zur Erzeugung des Kühlluftstromes ist der Blaskasten dabei bevorzugt aus einer oberen Druckkammer zur Aufnahme der Kühlzylinder und einer unteren Druckkammer gebildet, die über eine Lochplatte von der oberen Druckkammer getrennt ist und die koaxial zu den Kühlzylindern mehrere Durchlasszylinder aufweist. Derartige Faden- und Luftführungen haben sich besonders bewährt, um eine intensive und gleichmäßige Abkühlung einer Vielzahl von Fäden ausführen zu können.
-
Da Schmelzspinnvorrichtungen grundsätzlich geeignet sind, um Fäden aus verschiedenen Polymermaterialien herzustellen, lässt sich die Flexibilität der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die Weiterbildung der Erfindung erheblich steigern, in dem die Saugkammer auswechselbar mit der Abkühlvorrichtung verbunden ist, wobei die Abkühlvorrichtung zwischen einer Betriebsstellung und einer Wartestellung höhenverstellbar ist. So lassen sich schnelle Umbauten ausführen, falls als Fadenmaterial ein Polyester verwendet wird. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Auswechselung der der Saugkammer dazu zu nutzen, um Reinigungsarbeiten auszuführen.
-
Grundsätzlich ist jedoch auch die Möglichkeit gegeben, dass die Saugkammer unmittelbar an der Unterseite des Spinnbalkens angeordnet ist. Damit besteht zudem die Möglichkeit, die Saugkammer direkt zu beheizen. Derartige Temperierungen der Kammerwände der Saugkammer begünstigt das Abführen der Monomere und Oligomere. Eine vorzeitige Kondensation der Monomere und Oligomere innerhalb der Ausspinnräume und der Absaugeinrichtung kann dadurch vollständig vermieden werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
-
Es stellen dar:
-
1 schematisch ein Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
-
2 schematisch eine Längsschnittansicht des Ausführungsbeispiels aus 1
-
3 schematisch eine Draufsicht der Unterseite der Absaugeinrichtung des Ausführungsbeispiels aus 1
-
4 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
-
In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen von multifilen Fäden in mehreren Ansichten dargestellt. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel in einer Querschnittsansicht ohne Darstellung eines Fadenlaufs und in 2 in einer Längsschnittansicht mit Fadenlauf. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
-
Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen multifiler Fäden weist einen Spinnbalken 1 auf, der an seiner Unterseite 12 mehrere Spinndüsen 2 in einer reihenförmigen Anordnung nebeneinander hält. Die Spinndüsen 2 sind innerhalb des Spinnbalkens 1 durch mehrere Schmelzeleitungen 6 mit einer Spinnpumpe 3 verbunden. Die Spinnpumpe 3 ist über einen Pumpenantrieb angetrieben, wobei die Spinnpumpe 3 zu jeder Spinndüse 2 ein separates Fördermittel aufweist. Die Spinnpumpe 3 ist über einen Schmelzezulauf 5 mit einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle verbunden. Der Spinnbalken 1 ist beheizt ausgeführt, so dass die Spinndüsen 2, die Schmelzeleitung 6 und die Spinnpumpe 3 beheizt werden.
-
Dem Spinnbalken 1 ist an der Unterseite 12 eine Absaugeinrichtung 13 zugeordnet. Die Absaugeinrichtung 13 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Saugkammer 14 gebildet, die sich an der Unterseite 12 des Spinnbalkens 1 anschließt und sich über die gesamte Länge des Spinnbalkens erstreckt. Die Saugkammer 14 weist zu jeder Spinndüse 2 einen Fadendurchlass 15 auf, der einen Ausspinnraum 21 unterhalb der Spinndüse 3 einschließt. Die Fadendurchlässe 15 sind durch mehrere Rohrstutzen 16 gebildet, die die Saugkammer 14 von einer oberen Saugkammer 17 zu einer unteren Saugkammer 18 vollständig durchdringen. Jeder der Rohrstutzen 16 weist an seinem Umfang eine oder mehrere Saugöffnungen 19 auf. Die Saugöffnungen 19 sind in dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2 durch Bohrungen gebildet, die auf einem Teilkreis gleichmäßig verteilt am Umfang des Rohrstutzens 16 ausgebildet sind.
-
Grundsätzlich sind auch andere Formen der Saugöffnung 19 möglich.
-
Zur Erläuterung der Saugkammer 14 wird zusätzlich zu der 3 Bezug genommen. In der 3 ist die Saugkammer 14 in einer unteren perspektivischen Draufsicht an der Unterseite des Spinnbalkens 1 gezeigt. Hierbei sind die Bauteile der Vorrichtung unterhalb der Saugkammer 14 der Übersicht halber weggelassen.
-
Wie aus der Darstellung in 3 hervorgeht, erstreckt sich die Saugkammer 14 parallel zur Unterseite 12 des Spinnbalkens 1. Die Anzahl der Fadendurchlässe 15 richtet sich nach der Anzahl der Spinndüsen 2 und ist in diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft. Grundsätzlich können innerhalb der Saugkammer einreihige oder auch mehrreihige Fadendurchlässe 15 ausgebildet sein, um größere Anzahl von Spinndüsen zu besaugen.
-
Die Saugkammer 14 ist unmittelbar unterhalb des Spinnbalkens 1 mit einem Absaugkanal 25 gekoppelt, der in diesem Ausführungsbeispiel in einen Mittenbereich der Saugkammer 14 mündet. Damit lassen sich die Rohranschlüsse vorzugsweise in einem Bereich ausbilden, der noch höhere Temperaturen aufweist.
-
Wie aus der Darstellung in 1 und 2 hervorgeht, stützt sich in diesem Ausführungsbeispiel die Saugkammer 14 an einer Druckplatte 20 ab, die an der Unterseite 12 des Spinnbalkens 1 angeordnet ist. Somit wird die Saugkammer 14 über eine sich unmittelbar anschließende Abkühlvorrichtung 4 gehalten.
-
Die Abkühleinrichtung 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Blaskasten 8 gebildet, der an einer Oberseite 11 die Saugkammer 14 trägt. Der Blaskasten 8 ist in eine obere Druckkammer 9 und eine untere Druckkammer 10 geteilt, wobei die obere Druckkammer 9 und die untere Druckkammer 10 durch eine Lochplatte 26 voneinander getrennt sind.
-
Innerhalb der oberen Druckkammer 9 weist der Blaskasten koaxial zu den Fadendurchlässen 15 der Saugkammer 14 mehrere Kühlzylinder 23 auf. Die Kühlzylinder 23 sind alle identisch ausgebildet und weisen eine gasdurchlässige Zylinderwand auf, die beispielsweise doppelwandig mit einem inneren Lochblech und einem äußeren Drahtgeflecht oder Metallgewebe gebildet sein kann.
-
In vertikaler Richtung sind den Kühlzylindern 23 mehrere Druchlasszylinder 27 zugeordnet, die jeweils geschlossene Zylinderwände aufweisen und die untere Druckkammer 10 durchdringen. Der Blaskasten 8 wird somit von der Oberseite 11 bis zu einer Auslassseite 30 vollständig durch die Kühlzylinder 23 und die Durchlasszylinder 27 durchdrungen.
-
Der Blaskasten 8 ist mit der unteren Druckkammer 10 mit einem Luftzufuhrkanal 24 verbunden, der an einer Luftzuführung 29 angeschlossen ist.
-
Zur Höhenverstellung des Blaskastens 8 sind zwei separate Kolben-Zylinder-Einheiten 28.1 und 28.2 vorgesehen, die unmittelbar auf der Auslassseite 30 mit dem Blaskasten 8 gekoppelt sind. Im Betrieb wird der Blaskasten 8 mit der Saugkammer 14 gegen die Unterseite 12 des Spinnbalkens 1 bzw. gegen die Druckplatte 20 gedrückt.
-
Zur Abdichtung und Isolierung ist an der Oberseite 11 des Blaskastens 8 eine Isolierplatte 22 vorgesehen, die sich zwischen der Saugkammer 14 und dem Blaskasten 8 erstreckt.
-
Im Betrieb wird der Spinnpumpe 3 eine Schmelze beispielsweise aus Polyamid zugeführt und unter Druck an die Spinndüsen 2 weitergeleitet. Jede der Spinndüsen 2 extrudiert eine Vielzahl von Filamenten 7, die an der Unterseite der Spinndüse 2 durch eine hier nicht näher dargestellte Düsenplatte mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen austreten. Die bei der Extrusion unmittelbar in den angrenzenden Ausspinnraum 21 auftretende flüchtige Bestandteile insbesondere die Monomere werden durch ein über die Absaugeinrichtung 13 erzeugten Saugstrom aufgenommen. Hierzu wird über die Saugkammer 14 an den Saugöffnungen 19 ein gegenüber dem Ausspinnraum 21 wirkender Unterdruck erzeugt, so dass über die Saugwirkung im Ausspinnraum 21 die Monomere über die Saugöffnungen 19 in die Saugkammer eingesaugt werden. Die aus den Ausspinnräumen 21 eingesaugten Monomere lassen sich dann gemeinsam aus der Saugkammer 14 über den Absaugkanal abführen.
-
Zur Abkühlung der Filamentstränge wird ein Kühlluftstrom über den Luftzuführkanal 24 in die untere Druckkammer 10 des Blaskastens 8 eingeleitet. Aus der unteren Druckkammer 10 gelangt die Kühlluft gleichmäßig über die Lochplatte 26 in die obere Druckkammer 9. Aus der oberen Druckkammer 9 wird die Kühlluft über die Kühlzylinder 23 den Filamenten zugeführt. Die Filamente 7 durchlaufen anschließend die nachgeordneten Durchlasszylinder 27 und verlassen den Blaskasten 8 an der Auslassseite 30.
-
Zum Zweck einer Wartung oder eines Umbaus lässt sich der Blaskasten 8 mit der Saugkammer 14 durch die Kolben-Zylinder-Einheiten 28.1 und 28.2 in eine untere Wartungsstellung (hier nicht dargestellt) führen. In der Wartungsstellung des Blaskastens 8 lässt sich beispielsweise die Saugkammer 14 auswechseln oder entfernen.
-
Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Absaugeinrichtung 13 an der Unterseite 12 des Spinnbalkens 1 zu befestigen. So ist in 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen von multifilen Fäden in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel nach 1 bis 3, so dass auf weitere Darstellungen verzichtet wurde und zu der vorhergehenden Beschreibung Bezug genommen wird.
-
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Saugkammer 14 der Absaugeinrichtung 13 in einem wärmeübertragenden Kontakt mit der Unterseite 12 des Spinnbalkens 1 angeordnet. Insoweit besteht die Möglichkeit, die Kammerwände 17 und 18 der Saugkammer 14 sowie die Rohrstutzen 16 zu erwärmen. Die Rohrstutzen 16 sind in diesem Ausführungsbeispiel mit schlitzförmigen Saugöffnungen 19 ausgeführt, die radial umlaufend verteilt am Umfang des Rohrstutzens 16 angeordnet sind. So lässt sich der Ausspinnraum 21 unterhalb der Spinndüse 2 sehr gleichmäßig über den gesamten Umfang der Filamentschar besaugen.
-
Die der Absaugeinrichtung 13 zugeordnete Abkühlvorrichtung 4 ist in diesem Fall identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, so dass an dieser Stelle keine weitere Erläuterung erfolgt. An der Oberseite 11 des Blaskastens 8 ist neben der Isolierplatte 22 eine Druckplatte 20 vorgesehen. Der Blaskasten 8 wird in diesem Fall an die Druckplatte 20 angedrückt, die unterhalb der Saugkammer 4 angeordnet ist.
-
An dieser Stelle sei grundsätzlich erwähnt, dass die Ausbildung der Abkühlvorrichtung 4 beispielhaft ist. So könnte der Blaskasten auch einteilig ausgebildet sein, so dass ein Luftzufuhrkanal unmittelbar in die obere Druckkammer mündet. Grundsätzlich sind auch Abkühlvorrichtungen mit der gezeigten Absaugeinrichtung kombinierbar, bei welchen ein quergerichteter Kühlluftstrom die Reihe der Filamentbündel durchströmt. Hierzu ist parallel zur Reihe der Spinndüsen innerhalb der Abkühlvorrichtung eine Blaswand vorgesehen.
-
Desweiteren ist der konstruktive Aufbau der Saugkammer der Absaugeinrichtung beispielhaft. Wesentlich hierbei ist, dass sich die Saugkammer über den gesamten Bereich der Spinndüsen unterhalb des Spinnbalkens erstreckt und zu jeder Spinndüse einen Fadendurchlass mit Saugöffnungen bildet. Somit lassen sich alle unterhalb der Spinndüsen gebildeten Ausspinnräume aus einer Saugkammer heraus besaugen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen ist daher besonders zur Herstellung von Fäden aus Polyamid oder Polypropylen geeignet.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Spinnbalken
- 2
- Spinndüse
- 3
- Spinnpumpe
- 4
- Abkühlvorrichtung
- 5
- Schmelzezulauf
- 6
- Schmelzeleitung
- 7
- Filamente
- 8
- Blaskasten
- 9
- obere Druckkammer
- 10
- untere Druckkammer
- 11
- Oberseite Blaskasten
- 12
- Unterseite Spinnbalken
- 13
- Absaugeinrichtung
- 14
- Saugkammer
- 15
- Fadendurchlass
- 16
- Rohrstutzen
- 17
- obere Saugkammerwand
- 18
- untere Saugkammerwand
- 19
- Saugöffnung
- 20
- Druckplatte
- 21
- Ausspinnraum
- 22
- Isolierplatte
- 23
- Kühlzylinder
- 24
- Luftzufuhrkanal
- 25
- Absaugkanal
- 26
- Lochplatte
- 27
- Durchlasszylinder
- 28.1, 28.2
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 29
- Luftzuführung
- 30
- Auslassseite
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 3672801 [0003]
- WO 91/19840 A1 [0004]
