DE102016003796A1

DE102016003796A1 - Method and apparatus for hiding a plurality of melt-spun fiber strands

Info

Publication number: DE102016003796A1
Application number: DE102016003796.2A
Authority: DE
Inventors: Ralph Bressmer; Wilhelm-Martin Callsen-Bracker
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2016-03-26
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen in Form eines Faserkabels. Hierbei wird das Faserkabel in mehreren Streckstufen zwischen mehreren Streckwalzen verstreckt, wobei die Streckwalzen zur Einstellung mehrerer Teilverstreckungen mit steuerbaren Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben werden. Um unterschiedliche Konditionierungen des Faserkabels im Verstreckprozess zu kompensieren, ist erfindungsgemäß innerhalb einer ersten Streckstufe (Masterstreckstufe) die Teilverstreckung in Abhängigkeit von einer Lage eines Streckpunktes an dem Faserkabel eingestellt. Zur Einhaltung einer Gesamtverstreckung des Faserkabels werden die Teilverstreckungen der nachfolgenden Streckstufen (Slavestreckstufen) angepasst. Hierzu ist in einer ersten Streckzone (Masterstreckzone) eine Messeinrichtung zur Lageerfassung des Streckpunktes vorgesehen, wobei die Messeinrichtung mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Walzenantriebe verbunden ist.The invention relates to a method and an apparatus for drawing a plurality of melt-spun fiber strands in the form of a fiber cable. In this case, the fiber tow is stretched in several draw stages between a plurality of draw rolls, wherein the draw rolls are driven to set a plurality of Teilverstreckungen with controllable peripheral speeds. In order to compensate for different conditioning of the fiber cable in the drawing process, according to the invention, the partial drawing is adjusted within a first drawing stage (master drawing stage) as a function of a position of a drawing point on the fiber cable. In order to maintain a total drawing of the fiber cable, the partial stretching of the subsequent drawing stages (slave stretching stages) is adjusted. For this purpose, in a first draw zone (master draw zone), a measuring device is provided for detecting the position of the draw point, wherein the measuring device is connected to a control device for controlling the roller drives.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen eines Faserkabels gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen eines Faserkabels gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.The invention relates to a method for drawing a plurality of melt-spun fiber strands of a fiber cable according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for drawing a plurality of melt-spun fiber strands of a fiber cable according to the preamble of claim 8.

Bei der Herstellung von Stapelfasern ist es üblich, aus einer Polymerschmelze eine Vielzahl von feinen Fasersträngen zu extrudieren, abzukühlen und in mehreren Stufen zu verstrecken. Hierbei werden insbesondere die physikalischen Eigenschaften wie beispielsweise die Festigkeit der Fasern wesentlich durch die Verstreckparameter der Fasern bestimmt. Zum Verstrecken werden die Faserstränge gemeinsam als ein Faserkabel bandförmig über eine Mehrzahl von Streckwalzen geführt. Zwischen den Streckwalzen sind mehrere Streckzonen ausgebildet, so dass das Faserkabel in mehreren Streckstufen teilverstreckt wird. Hierbei ist jedoch stets eine Gesamtverstreckung des Faserkabels einzuhalten, um die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu erhalten.In the manufacture of staple fibers, it is common to extrude, cool, and draw in multiple stages from a polymer melt a plurality of fine fiber strands. In particular, the physical properties, such as the strength of the fibers, are determined essentially by the stretching parameters of the fibers. For stretching, the fiber strands are led together in the form of a ribbon cable over a plurality of draw rolls. Between the draw rolls a plurality of draw zones are formed, so that the fiber tow is partially drawn in several draw stages. In this case, however, it is always necessary to maintain a total stretching of the fiber cable in order to obtain the desired physical properties.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise in der WO 2004/031459 A1 beschrieben.Such a method and such a device are for example in the WO 2004/031459 A1 described.

Bei dem bekannten Verfahren und bei der bekannten Vorrichtung bilden die Streckwalzen zu mehreren jeweils ein Streckwerk, wobei vier Streckwerke vorgesehen sind, um mehrere Streckstufen zu bilden. In jeder der Streckstufen wird eine Teilverstreckung des Faserkabels durchgeführt, die am Ende zu einer Gesamtverstreckung führen. Hierbei wird insbesondere innerhalb einer ersten Streckstufe eine relativ hohe Teilverstreckung erzeugt.In the known method and in the known apparatus, the drafting rollers form several drafting units each, four drafting units being provided in order to form a plurality of drafting stages. In each of the draw stages, a partial drawing of the fiber tow is carried out, leading to a total drawing at the end. In this case, a relatively high partial drawing is generated, in particular within a first drawing stage.

In Praxis tritt jedoch das Problem auf, dass die Konditionierung des Faserkabels in Abhängigkeit vom Prozess größeren Schwankungen unterliegt, die sich insbesondere in der ersten Verstreckzone auswirken. So sind Schwankungen des Feuchtegehaltes des Faserkabels bekannt, die sich unmittelbar auf die thermische Behandlung des Faserkabels in Vorbereitung der Verstreckung auswirken. Derartige Einflüsse können ein sogenanntes Wandern des Streckpunktes bewirken. Insbesondere eine Verlagerung des Streckpunktes innerhalb der Fasern auf einer Walzenoberfläche einer der Streckwalzen führt dann unmittelbar zu Filamentbrüchen, die in der Regel Wicklungen zur Folge haben.In practice, however, the problem arises that the conditioning of the fiber cable depending on the process subject to greater fluctuations, which in particular affect the first drafting zone. Thus, fluctuations in the moisture content of the fiber cable are known, which directly affect the thermal treatment of the fiber cable in preparation for drawing. Such influences can cause a so-called migration of the draw point. In particular, a shift of the draw point within the fibers on a roll surface of one of the draw rolls then leads directly to filament breaks, which usually result in windings.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen eines Faserkabels sowie eine Vorrichtung zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen eines Faserkabels der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass Fasern mit hoher Festigkeit bei einer gleichmäßigen Gesamtverstreckung sicher herstellbar sind.It is therefore an object of the invention to develop a method for drawing a plurality of melt-spun fiber strands of a fiber cable and a device for drawing a plurality of melt-spun fiber strands of a fiber cable of the generic type such that fibers with high strength at a uniform Gesamtverstreckung are safe to produce.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, das Verstrecken des Faserkabels möglichst energieeffizient durchzuführen.Another object of the invention is to perform the stretching of the fiber cable as energy efficient.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst.This object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a device having the features of claim 8.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.Advantageous developments of the invention are defined by the features and feature combinations of the respective subclaims.

Die Erfindung nutzt nun die Erkenntnis, dass die unterschiedliche Konditionierung der Fasern sich auf die Lage eines Streckpunktes unmittelbar auswirkt. Um eine von der Lage des Streckpunktes abhängige Teilverstreckung zu erhalten, wird innerhalb einer ersten Streckstufe die Teilverstreckung in Abhängigkeit von der Lage des Streckpunktes an dem Faserkabel eingestellt. Die erste Streckstufe bildet dabei eine Masterstreckstufe, die den nachfolgenden Streckstufen übergeordnet ist. So werden zur Einhaltung einer Gesamtverstreckung des Faserkabels die Teilverstreckungen der nachfolgenden Streckstufen, die als Slavestreckstufen wirken, angepasst.The invention now uses the knowledge that the different conditioning of the fibers directly affects the position of a draw point. In order to obtain a partial stretch which depends on the position of the draw point, the partial stretch is adjusted within a first draw stage as a function of the position of the draw point on the fiber tow. The first stretching stage forms a master stretching stage, which is superior to the subsequent drawing stages. Thus, to maintain a total drawing of the fiber tow, the partial draws of the subsequent draw stages acting as slave draw stages are adjusted.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu eine Messeinrichtung zur Lageerfassung des Streckpunktes im Faserkanal auf, die unmittelbar der ersten Streckzone zugeordnet ist und die mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist. Hierbei wird die Teilverstreckung in der Master-Streckzone bevorzugt derart eingestellt, dass der Streckpunkt in dem Faserkabel möglichst in einem vordefinierten Lagebereich gehalten wird.The device according to the invention has for this purpose a measuring device for detecting the position of the draw point in the fiber channel, which is assigned directly to the first draw zone and which is coupled to a control device. In this case, the partial stretch in the master draw zone is preferably set in such a way that the draw point in the fiber tow is kept as far as possible in a predefined position range.

Da es bekannt ist, dass in einem Faserkabel das Fließen bzw. Dehnen der Faserstränge zur Freisetzung einer Wärmeenergie führt, die unmittelbar als Erwärmung der Fasern detektierbar ist, wird bevorzugt die Verfahrensvariante eingesetzt, bei welcher die Lage des Streckpunktes innerhalb der Masterstreckstufe durch eine Messung der Oberflächentemperatur an den Fasersträngen des Faserkabels überwacht wird.Since it is known that in a fiber cable, the flow or stretching of the fiber strands leads to the release of heat energy, which is directly detectable as heating of the fibers, the method variant is preferably used, in which the position of the draw point within the master draw stage by measuring the Surface temperature is monitored at the fiber strands of the fiber cable.

Damit lässt sich die Einstellung der Teilverstreckung in der Masterstreckstufe bereits in Abhängigkeit von einem Ist-Wert der Oberflächentemperatur des Faserkabels ändern.Thus, the setting of the partial stretch in the master drawing stage can already be changed depending on an actual value of the surface temperature of the fiber tow.

Um eine definierte Einstellung der Teilverstreckung in der Masterstreckstufe zu ermöglichen, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt genutzt, bei welcher der Ist-Wert der Oberflächentemperatur der Faserstränge mit einem vorgegebenen Soll-Wert der Oberflächentemperatur der Faserstränge verglichen wird und bei welchen die Einstellung der Teilverstreckung in der Masterstreckstufe in Abhängigkeit von einem aus dem Ist-Wert und dem Soll-Wert gebildeten Differenzwert geändert wird. So können insbesondere thermische Behandlungen der Faserstränge auf den Streckprozess und die Fasereigenschaften wie beispielsweise Fasertiter und Gesamttiter des Faserkabels abgestimmt werden.To allow a defined setting of the partial stretch in the master draw stage, the development of the invention is preferably used, in which the actual value of the surface temperature of the fiber strands with a predetermined target value of the surface temperature of the fiber strands is compared and in which the setting of the partial stretch in the master draw stage in dependence on one of the actual value and The difference value formed from the desired value is changed. In particular, thermal treatments of the fiber strands can be adapted to the stretching process and the fiber properties such as fiber titer and total titer of the fiber tow.

Da die parallel nebeneinander geführten Faserstränge in dem Faserkabel ein ausreichendes Energiepotential bilden, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Oberflächentemperatur an den Fasersträngen durch eine Erfassung von Infrarotstrahlen berührungslos gemessen. Der Prozessablauf zum Verstrecken der Faserstränge bleibt somit ungestört.Since the parallel juxtaposed fiber strands in the fiber cable form a sufficient energy potential, the surface temperature at the fiber strands is measured without contact by a detection of infrared rays according to an advantageous embodiment of the invention. The process sequence for stretching the fiber strands thus remains undisturbed.

Um während der Änderungen der Teilverstreckung in der Masterstreckstufe das Gesamtverstreckungsverhältnis einhalten zu können, ist die Verfahrensvariante bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Teilverstreckungen der Slavestreckstufen derart zeitversetzt zu der Änderung der Teilverstreckung der Masterstreckstufe angepasst werden, dass die Gesamtverstreckung des Faserkabels konstant bleibt. Damit treten keine Schwankungen in der Gesamtverstreckung auf. Die in der Masterstreckstufe eingestellten Änderungen der Teilverstreckung können so unmittelbar durch zeitversetzte Anpassung der Teilverstreckungen der Slavestreckstufen kompensiert werden.In order to be able to adhere to the overall draw ratio during the changes of the partial stretch in the master draw stage, the method variant in which the partial draws of the slave draw stages are adjusted with a time offset to the change of the partial draw of the master draw stage such that the total stretch of the fiber tow remains constant. Thus, no fluctuations in the total stretching occur. The changes in the partial stretch set in the master draw stage can thus be compensated directly by time-delayed adaptation of the partial draws of the slave stretch stages.

Hierbei werden die Teilverstreckungen der Slavestreckstufen bevorzugt im gleichen Verhältnis zueinander geändert. Damit kann eine vorgegebene stufige Verstreckung des Faserkabels in mehr als drei Streckzonen eingehalten werden.In this case, the partial dilations of the slave stretching stages are preferably changed in the same ratio to one another. Thus, a predetermined stage stretching of the fiber cable can be maintained in more than three draw zones.

Zur Lageüberwachung des Streckpunktes des Faserkabels in der Masterstreckzone ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Messeinrichtung bevorzugt als eine mit Abstand zu den Fasersträngen angeordnete Infrarotdetektoreinrichtung ausgebildet, die kontaktlos eine Oberflächentemperatur an den Fasersträngen erfassen kann. Hierbei sind die Sensoren der Infrarotdetektoreinrichtung zumindest auf eine oder auf mehrere Messzonen des Faserkabels ausgerichtet.For position monitoring of the draw point of the fiber cable in the master draw zone, the measuring device is preferably formed in the apparatus according to the invention as an infrared detector device arranged at a distance from the fiber strands which can contactlessly detect a surface temperature at the fiber strands. In this case, the sensors of the infrared detector device are aligned at least on one or more measuring zones of the fiber cable.

Um möglichst die im Faserkabel enthaltene Wärmeenergie mit einer Messung ausnutzen zu können, ist desweiteren vorgesehen, dass die Infrarotdetektoreinrichtung mit einem Reflektor zusammenwirkt, der einer gegenüberliegenden Seite des Faserkabels zugeordnet ist. So können auch reflektierte Wärmestrahlungen zur Messung genutzt werden.In order to be able to use as much as possible the heat energy contained in the fiber cable with a measurement, it is further provided that the infrared detector device cooperates with a reflector which is associated with an opposite side of the fiber cable. Thus, reflected heat radiation can be used for measurement.

Um trotz schwankender Konditionierungsbedingungen an dem Faserkabel eine gleichmäßige Verstreckung des Faserkabels zu erhalten, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, bei welcher die Steuereinrichtung eine Regeleinrichtung aufweist, durch welche der Streckpunkt des Faserkabels durch Änderung einer Teilverstreckung der Masterstreckzone in einer Solllage haltbar ist. Die Regeleinrichtung wirkt dabei unmittelbar auf die Walzenantriebe der Streckwalzen ein.In order to obtain a uniform stretching of the fiber cable despite fluctuating conditioning conditions on the fiber cable, the development of the device according to the invention is particularly advantageous, in which the control device has a control device by which the draw point of the fiber cable by changing a Teilverstreckung the master draw zone in a desired position is preserved. The control device acts directly on the roller drives of the drafting rollers.

Um die Verhältnisse der Teilverstreckungen in den nachgeordneten Slave-Streckzonen möglichst exakt zu bestimmen, weist die Steuereinrichtung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen Mikroprozessor zur Berechnung mehrerer Teilverstreckungen mehrerer Slave-Streckzonen unter Einhaltung der Gesamtverstreckung des Faserkabels auf. So ist eine exakte Anpassung in den Slave-Streckzonen möglich.In order to determine the ratios of the partial distortions in the slave stretching zones as closely as possible, the control device according to an advantageous development of the invention, a microprocessor for calculating a plurality of partial dilations of multiple slave stretch zones while maintaining the Gesamtverstreckung the fiber cable. Thus, an exact adaptation in the slave-stretching zones is possible.

Je nach Abhängigkeit vom jeweiligen Herstellungsprozess der Stapelfasern und in Abhängigkeit vom Gesamttiter des Faserkabels können die Streckwalzen zu mehreren Walzenduos angeordnet sein, wobei die Streckzonen zwischen den Walzenduos ausgebildet sind.Depending on the dependence on the respective production process of the staple fibers and depending on the total titer of the fiber tow, the draw rolls can be arranged to form several roll dows, wherein the draw zones are formed between the roll dows.

Es ist jedoch auch möglich, dass die Streckwalzen zu mehreren Walzengruppen angeordnet sind, wobei die Streckzonen zwischen den einzelnen Walzengruppen ausgebildet sind.However, it is also possible that the draw rolls are arranged to form a plurality of roll groups, wherein the draw zones are formed between the individual roll groups.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen sind in jedem Stapelfaserherstellungsprozess einsetzbar. So besteht die Möglichkeit, die Verstreckung der Faserkabel direkt in einem Einstufenprozess auszuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind jedoch auch geeignet, um in einer Faserstraße eines zweistufigen Prozesses eingesetzt zu werden. Dabei sind Faserstränge aus Polyester, Polypropylen oder Polyamid verstreckbar.The inventive method and apparatus for drawing a plurality of melt-spun fiber strands can be used in any staple fiber manufacturing process. Thus, it is possible to carry out the stretching of the fiber cables directly in a single-stage process. However, the method and device according to the invention are also suitable for use in a fiber line of a two-stage process. Fiber strands of polyester, polypropylene or polyamide are stretchable.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen ist nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.The inventive method and the device according to the invention for drawing a plurality of melt-spun fiber strands is explained in more detail below with reference to some embodiments with reference to the accompanying figures.

Es stellen dar:They show:

1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen eines Faserkabels 1 schematically a first embodiment of the device according to the invention for drawing a plurality of melt-spun fiber strands of a fiber cable

2 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen des Faserkabels 2 schematically another embodiment of the device according to the invention for drawing a plurality of melt-spun fiber strands of the fiber cable

3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen eines Faserkabels 3 schematically another embodiment of the inventive device for drawing a plurality of melt-spun fiber strands of a fiber cable

In der 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen eines Faserkabels dargestellt. Das Ausführungsbeispiel weist dabei nur die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Vorrichtungsteile auf.In the 1 schematically a first embodiment of the apparatus for drawing a plurality of melt-spun fiber strands of a fiber cable is shown. The embodiment has only the essential parts for explaining the invention.

Das gezeigte Ausführungsbeispiel besteht aus mehreren Walzenduos 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4. Jedes der Walzenduos 2.1 bis 2.4 enthält zwei angetriebene Streckwalzen 1.1 und 1.2. Der Antrieb der Streckwalzen 1.1 und 1.2 des Walzenduos 2.1 erfolgt über den Walzenantrieb 3.1. Dementsprechend sind den Walzenduos 2.2, 2.3 und 2.4 weitere Walzenantriebe 3.2, 3.3 und 3.4 zugeordnet. Am Umfang der Walzenduos 2.1 bis 2.4 wird ein Faserkabel 4 mit mehreren Umschlingungen geführt. Die Faserlaufrichtung ist hierbei in 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet. Insoweit liegt das Walzenduo 2.1 auf einer Einlassseite. Dabei können weitere Behandlungseinrichtungen dem Walzenduo 2.1 vorgeordnet sein, insbesondere Temperiereinrichtungen zum Erwärmen des Faserkabels. Zusätzlich können die Walzenmäntel der Streckwalzen 1.1 und 1.2 der Walzenduo 2.1 bis 2.4 zumindest teilweise beheizt ausgeführt sein.The embodiment shown consists of several Walzenduos 2.1 . 2.2 . 2.3 and 2.4 , Each of the rolling duets 2.1 to 2.4 contains two driven drafting rollers 1.1 and 1.2 , The drive of the drafting rollers 1.1 and 1.2 of the roller duo 2.1 via the roller drive 3.1 , Accordingly, the Walzenduos 2.2 . 2.3 and 2.4 further roller drives 3.2 . 3.3 and 3.4 assigned. At the circumference of the rolling duo 2.1 to 2.4 becomes a fiber cable 4 led with several wraps. The fiber direction is here in 1 indicated by an arrow. In that regard, lies the roller duo 2.1 on an inlet side. In this case, further treatment facilities the roller duo 2.1 upstream, in particular tempering for heating the fiber cable. In addition, the roll shells of the draw rolls can 1.1 and 1.2 the roller duo 2.1 to 2.4 be performed at least partially heated.

Zwischen dem ersten Walzenduo 2.1 und dem zweiten Walzenduo 2.2 ist eine erste Streckzone ausgebildet, die in diesem Ausführungsbeispiel als Masterstreckzone mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist. Innerhalb der Masterstreckzone 10 ist eine Messeinrichtung zu Überwachung eines Streckpunktes in den Fasersträngen angeordnet. Als Messeinrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Infrarotdetektoreinrichtung 5 gezeigt, die beispielsweise als Wärmebildkamera ausgeführt sein könnte und die mit ihren Sensoren auf eine Messzone an der Oberfläche des Faserkabels 4 ausgerichtet ist. Die Infrarotdetektoreinrichtung 5 ist mit einer Steuereinrichtung 7 gekoppelt. Die Steuereinrichtung 7 enthält eine Regeleinheit 8 und einen Mikroprozessor 9. Zur Steuerung einer Gesamtverstreckung des Faserkabels ist die Steuereinrichtung 7 mit den Walzenantrieben 3.2 bis 3.4 gekoppelt.Between the first pair of rollers 2.1 and the second roller duo 2.2 is formed a first draw zone, which in this embodiment as a master draw zone by the reference numeral 10 is marked. Within the master draw zone 10 a measuring device is arranged to monitor a draw point in the fiber strands. As a measuring device is in this embodiment, an infrared detector device 5 shown, for example, could be designed as a thermal imaging camera and with their sensors on a measuring zone on the surface of the fiber cable 4 is aligned. The infrared detector device 5 is with a control device 7 coupled. The control device 7 contains a control unit 8th and a microprocessor 9 , To control a total drawing of the fiber cable is the control device 7 with the roller drives 3.2 to 3.4 coupled.

Innerhalb der Masterstreckzone 10 ist der Infrarotdetektoreinrichtung 5 ein Reflektor 6 zugeordnet, der auf einer gegenüberliegenden Seite des Faserkabels 4 gehalten ist.Within the master draw zone 10 is the infrared detector device 5 a reflector 6 assigned to an opposite side of the fiber cable 4 is held.

Zwischen den Walzenduo 2.2 und 2.3 ist eine weitere Streckzone ausgebildet, die in diesem Ausführungsbeispiel als Slave-Streckzone 11.1 gekennzeichnet ist. Die nachfolgende zwischen den Walzenduos 2.3 und 2.4 ausgebildete Streckzone wird als Slave-Streckzone mit dem Bezugszeichen 11.2 bezeichnet.Between the roller duo 2.2 and 2.3 is formed a further draw zone, which in this embodiment as a slave draw zone 11.1 is marked. The following between the roller duo 2.3 and 2.4 Traction zone formed is called the slave stretch zone by the reference numeral 11.2 designated.

Die in 1 dargestellte Vorrichtung ist somit geeignet, das Faserkabel 4 in drei Streckstufen zu verstrecken. In jeder der Streckstufen 10, 11.1 und 11.2 ist ein Teilverstreckverhältnis zwischen den Walzenduos 2.1 bis 2.4 eingestellt. Die in den Streckstufen 10, 11.1 und 11.2 durchgeführten Teilvestreckungen ergeben dabei ein Gesamtverstreckverhältnis, mit welchem das Faserkabel 4 am Ende verstreckt ist.In the 1 illustrated device is thus suitable, the fiber cable 4 in three stages of stretching. In each of the draw levels 10 . 11.1 and 11.2 is a Teilverstreckverhältnis between the Walzenduos 2.1 to 2.4 set. The in the stretching stages 10 . 11.1 and 11.2 Teilvestreckungen carried out here give a Gesamtverstreckverhältnis with which the fiber cable 4 stretched at the end.

Um nun unabhängig von der jeweiligen Konditionierung des Faserkabels eine gleichmäßige Verstreckung des Faserkabels mit dem vorgegebenen Gesamtverstreckverhältnis zu erhalten, wird in der Masterstreckzone 10 eine Oberflächentemperatur an dem Faserkabel 4 durch die Infrarotdetektoreinrichtung 5 kontinuierlich gemessen. Der Ist-Wert der Oberflächentemperatur des Faserkabels 4 wird der Steuereinrichtung 7 aufgegeben. Innerhalb der Steuereinrichtung 7 ist eine Regeleinheit 8 vorgesehen, die nach einem Ist-Soll-Vergleich der Oberflächentemperatur ein Steuersignal zur Einstellung des Walzenantriebes 3.2 generiert. Über den Walzenantrieb 3.2 lässt sich eine Teilverstreckung der ersten Streckstufe einstellen. Die erste Streckstufe wird als sogenannte Masterstreckstufe bezeichnet, die dem jeweiligen Zustand des Faserkabels 4 angepasst wird.In order to obtain a uniform stretching of the fiber cable with the predetermined Gesamtverstreckverhältnis regardless of the respective conditioning of the fiber cable is in the master draw zone 10 a surface temperature on the fiber cable 4 by the infrared detector device 5 continuously measured. The actual value of the surface temperature of the fiber cable 4 becomes the controller 7 given up. Within the control device 7 is a control unit 8th provided according to an actual target comparison of the surface temperature, a control signal for adjusting the roller drive 3.2 generated. About the roller drive 3.2 can be a Teilverstreckung set the first draft level. The first stretching stage is referred to as the so-called master stretching stage, which corresponds to the respective state of the fiber cable 4 is adjusted.

Zur Einstellung der Teilverstreckung innerhalb der Masterstreckzone 10 besteht auch die Möglichkeit, den Walzenantrieb 3.1 mit in die Regelung einzubeziehen, wie in 1 gestrichelt dargestellt.For setting the partial stretch within the master draw zone 10 There is also the option of the roller drive 3.1 to be included in the scheme, as in 1 shown in dashed lines.

Sobald die Einstellung der Teilverstreckung der Masterstreckstufe geändert wurde, wird über den Mikroprozessor 9 die nachfolgenden Teilvestreckungen der Slavestreckstufen berechnet. Über die Steuereinrichtung 7 werden entsprechende Steuerbefehle generiert und den Walzenantrieben 3.3 und 3.4 der Walzenduos 2.3 und 2.4 aufgegeben. Die Teilverstreckungen in der Slave-Streckzone 11.1 und 11.2 werden nun korrigiert und der Masterstreckzone derart angepasst, dass das Gesamtverstreckverhältnis zum Verstrecken des Faserkabels konstant bleibt. Die Einstellungen der Teilverstreckungen in den Slave-Streckzonen 11.1 und 11.2 folgen somit stets einer Änderung der Masterstreckzone 10. Die Änderungen der Teilverstreckungen der Slavestreckstufen werden derart zeitversetzt durchgeführt, so dass das am Ende Streckprozesses abgegebene Faserkabel stets eine konstante Gesamtverstreckung aufweist.Once the setting of the partial stretch of the master stretch stage has been changed, it will go through the microprocessor 9 the subsequent Teilvestreckungen the Slavestreckstufen calculated. About the controller 7 corresponding control commands are generated and the roller drives 3.3 and 3.4 the roller duo 2.3 and 2.4 given up. The partial dilations in the slave draw zone 11.1 and 11.2 are now corrected and the master draw zone adjusted so that the Gesamtverstreckverhältnis remains constant for stretching the fiber cable. The settings of the partial dilations in the slave stretch zones 11.1 and 11.2 thus always follow a change in the master draw zone 10 , The Changes in the partial dilations of the slavestreckstufen are carried out in such a time-shifted manner, so that the output at the end of the stretching process fiber cable always has a constant total stretching.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren sind somit besonders geeignet, um sehr gleichmäßige Verstreckungen auszuführen. Dabei lassen sich Schwankungen in der Konditionierung des Faserkabels vorteilhaft ausgleichen.The device according to the invention and the method according to the invention are thus particularly suitable for carrying out very uniform stretching. In this case, fluctuations in the conditioning of the fiber cable can be compensated advantageous.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verstreckung des Faserkabels in den einzelnen Streckzonen zwischen Walzenduos mit jeweils zwei Streckwalzen. Grundsätzlich können jedoch auch mehrere Streckwalzen als eine Streckwalzengruppe genutzt werden, um ein Faserkabel zu verstrecken.At the in 1 illustrated embodiment, the drawing of the fiber cable in the individual stretching zones between Walzenduos with two drafting rollers. In principle, however, a plurality of draw rolls may be used as a draw roll group to draw a fiber tow.

In 2 ist hierzu ein Ausführungsbeispiel einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verstrecken eines Faserkabels dargestellt. Die Vorrichtung weist insgesamt vier Walzengruppen 12.1, 12.2, 12.3 und 12.4 auf. Jede der Walzengruppe 12.1 bis 12.4 enthält jeweils fünf Streckwalzen 1.1 bis 1.5 die zu einem Faserlauf nebeneinander und übereinander angeordnet sind. Die Streckwalzen 1.1 bis 1.5 sind jeweils zu einem Streckwerk 13 angeordnet. Die Anzahl der Streckwalzen ist hierbei beispielhaft. Grundsätzlich können die Walzengruppen 12.1 bis 12.4 unterschiedliche Anzahlen von Streckwalzen aufweisen. Wesentlich hierbei ist, dass die Streckzonen zum Verstrecken des Faserkabels zwischen den Walzengruppen ausgebildet sind.In 2 For this purpose, an embodiment of another device according to the invention for drawing a fiber cable is shown. The device has a total of four roller groups 12.1 . 12.2 . 12.3 and 12.4 on. Each of the roller group 12.1 to 12.4 Each contains five drafting rollers 1.1 to 1.5 which are arranged side by side and one above the other to form a fiber course. The drafting rollers 1.1 to 1.5 are each to a drafting system 13 arranged. The number of draw rolls is exemplary here. Basically, the roll groups 12.1 to 12.4 have different numbers of draw rolls. It is essential here that the stretching zones are designed to stretch the fiber cable between the roll groups.

Die Streckwalzen 1.1 bis 1.5 der Walzengruppe 12.1 wird über einen Walzenantrieb 3.1 angetrieben. Dementsprechend sind den Walzengruppen 12.2 bis 12.3 weitere Walzenantriebe 3.2 bis 3.3 zugeordnet. Die Walzenantriebe 3.1 bis 3.4 können hierbei sowohl als Gruppenantriebe zum gleichmäßigen Antreiben aller Streckwalzen oder durch mehrere Einzelantriebe gebildet sein, die jede Streckwalze für sich allein antreibt.The drafting rollers 1.1 to 1.5 the roll group 12.1 is via a roller drive 3.1 driven. Accordingly, the roll groups 12.2 to 12.3 further roller drives 3.2 to 3.3 assigned. The roller drives 3.1 to 3.4 can be formed both as a group drives for the uniform driving of all drafting rollers or by a plurality of individual drives, which drives each draw roller alone.

Zwischen der ersten Walzengruppe 12.1 und der zweiten Walzengruppe 12.2 ist eine erste Streckzone als Masterstreckzone 10 ausgebildet. In der Masterstreckzone 10 ist zur Überwachung des Streckpunktes an dem Faserkabel 4 die Messeinrichtung ebenfalls als Infrarotdetektoreinrichtung 5 ausgeführt. Die Infrarotdetektoreinrichtung 5 ist mit ihren Sensoren auf eine Messzone an der Oberfläche des Faserkabels 4 ausgerichtet. Die Infrarotdetektoreinrichtung 5, die beispielsweise als Wärmebildkamera ausgeführt sein könnte, ist mit einer Steuereinrichtung 7 verbunden. Innerhalb der Steuereinrichtung 7 sind eine Reglereinheit 8 und ein Mikroprozessor 9 vorgesehen, um aus den Messwerten der Infrarotdetektoreinrichtung 5 die Teilverstreckungen einzustellen.Between the first group of rolls 12.1 and the second roll group 12.2 is a first draw zone as a master draw zone 10 educated. In the master draw zone 10 is for monitoring the draw point on the fiber cable 4 the measuring device also as an infrared detector device 5 executed. The infrared detector device 5 is with its sensors on a measuring zone on the surface of the fiber cable 4 aligned. The infrared detector device 5 , which could be embodied for example as a thermal imaging camera, is provided with a control device 7 connected. Within the control device 7 are a regulator unit 8th and a microprocessor 9 provided to from the readings of the infrared detector device 5 to discontinue the partial drawings.

Zwischen den Walzengruppen 12.2 und 12.3 ist eine erste Slave-Streckzone 11.1 und zwischen den Walzengruppen 12.3 und 12.4 eine zweite Slave-Streckzone 11.2 ausgebildet. Zur Änderung der Teilverstreckungen in den Slave-Streckzonen 11.1 und 11.2 sind die Walzenantriebe 3.4 und 3.3 sowie der Walzenantrieb 3.2 mit der Steuereinrichtung 7 gekoppelt.Between the roll groups 12.2 and 12.3 is a first slave stretch zone 11.1 and between the roller groups 12.3 and 12.4 a second slave draw zone 11.2 educated. To change the partial dilations in the slave stretch zones 11.1 and 11.2 are the roller drives 3.4 and 3.3 as well as the roller drive 3.2 with the control device 7 coupled.

Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Teilverstreckung der Masterstreckzone 10 im wesentlichen durch Änderung einer Zuführgeschwindigkeit durch die Walzengruppe 12.1 vorgenommen. Insoweit wird in der Regeleinheit 8 in Abhängigkeit von den Messwerten der Infrarotdetektoreinrichtung 5 der Walzenantrieb 3.1 geändert, um die Einstellung der Teilverstreckung zur Einhaltung einer bestimmten Lage des Streckpunktes zu ändern.At the in 2 illustrated embodiment, the Teilverstreckung the master draw zone 10 essentially by changing a feed rate through the roll group 12.1 performed. In that regard, in the control unit 8th depending on the measured values of the infrared detector device 5 the roller drive 3.1 changed to change the setting of the partial stretch to comply with a certain position of the draw point.

Alternativ besteht jedoch auch hier die Möglichkeit, dass die Regeleinheit 8 mit dem Walzenantrieb 3.2 in einen Regelkreis eingebunden ist.Alternatively, however, there is also the possibility that the control unit 8th with the roller drive 3.2 is integrated into a control loop.

Die Funktion zur Anpassung und Änderung der Teilverstreckungen in den Slave-Streckzonen 11.1 und 11.2 ist identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, so dass an dieser Stelle keine weiteren Erläuterung erfolgt und Bezug zu der vorangegangenen Beschreibung genommen wird.The function for adjusting and changing the partial dilations in the slave stretch zones 11.1 and 11.2 is identical to the aforementioned embodiment, so that at this point no further explanation takes place and reference is made to the preceding description.

Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Streckstufen zur Teilverstreckung des Faserkabels zwischen mehreren Walzengruppen ausgebildet. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, bei geringen Fasertitern die Mehrfachverstreckung des Faserkabels durch eine einzige Gruppe von Streckwalzen auszuführen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in 3 schematisch dargestellt.At the in 2 illustrated embodiment of the device according to the invention, the drawing stages are designed for partial drawing of the fiber cable between a plurality of roll groups. In principle, however, it is also possible to carry out the multiple drawing of the fiber cable by a single group of draw rolls at low fiber titers. Such an embodiment is in 3 shown schematically.

Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt mehrere Streckwalzen 1.1 bis 1.5, die zwischen sich mehrere Streckzonen bilden. Eine erste Streckzone, die hier als Masterstreckzone 10 bezeichnet ist, ist zwischen den Streckwalzen 1.1 und 1.2 gebildet. Die nachfolgenden Streckwalzen 1.2 bis 1.5 spannen weitere Streckzonen auf, die als Slave-Streckzonen 11.1 bis 11.3 wirken. Jede der Streckwalzen 1.1 bis 1.5 ist über einen Walzenantrieb 3.1 bis 3.5 angetrieben. Die Steuerung der Walzenantriebe 3.1 bis 3.5 erfolgt über eine Steuereinrichtung 7. Die Steuereinrichtung 7 ist auch in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Messeinrichtung gekoppelt, die die Lage eines Streckpunktes in dem Faserkabel 4 innerhalb der Masterstreckzone 10 überwacht. Die Messeinrichtung ist als Infrarotdetektoreinrichtung 5 ausgeführt und erfasst eine Oberflächentemperatur des Faserkabels 4. Der Infrarotdetektoreinrichtung 5 ist ein Reflektor 6 zugeordnet, um auch die Rückseite 7 des Faserkabels 4 mit in die Messung der Oberflächentemperatur einzubeziehen.This in 3 illustrated embodiment shows several drafting rollers 1.1 to 1.5 that form several stretching zones between them. A first draw zone, here as a master draw zone 10 is designated, is between the draw rolls 1.1 and 1.2 educated. The following drafting rollers 1.2 to 1.5 stretch further stretch zones, which act as slave stretch zones 11.1 to 11.3 Act. Each of the drafting rollers 1.1 to 1.5 is via a roller drive 3.1 to 3.5 driven. The control of the roller drives 3.1 to 3.5 via a control device 7 , The control device 7 is also coupled in this embodiment with a measuring device which detects the position of a drawing point in the fiber cable 4 within the master draw zone 10 supervised. The measuring device is as an infrared detector device 5 executes and detects a surface temperature of the fiber cable 4 , The infrared detector device 5 is a reflector 6 assigned to the back as well 7 of the fiber cable 4 to be included in the measurement of the surface temperature.

Innerhalb der Steuereinrichtung ist eine Regeleinheit 8 vorgesehen, um anhand eines Ist-Soll-Vergleiches der Messwerte der Oberflächentemperatur eine gewünschte Lage des Streckpunktes an den Faserkabeln 4 innerhalb der Masterstreckzone 10 zu erhalten. Die Regeleinheit 8 ist hierzu mit dem Walzenantriebe 3.2 in einen Regelkreis eingebunden, um somit das Teilverstreckverhältnis in der Masterstreckzone 10 zwischen den beiden Streckwalzen 1.1 und 1.2 je nach Erfordernis zu ändern.Within the control device is a control unit 8th provided to a desired position of the drawing point on the fiber cables based on an actual-target comparison of the measured values of the surface temperature 4 within the master draw zone 10 to obtain. The control unit 8th is this with the roller drives 3.2 involved in a control loop, thus the Teilverstreckverhältnis in the master draw zone 10 between the two drafting rollers 1.1 and 1.2 to change as required.

Nach jeder Änderung des Teilverstreckverhältnisses in der Masterstreckzone 10 wird über einen Mikroprozessor 9 die nachfolgenden Teilverstreckverhältnisse der Slave-Streckzone 11.1 bis 11.2 neu berechnet und zeitversetzt derart korrigiert, dass das Faserkabel 4 am Ende eine konstante Gesamtverstreckung aufweist. Hierzu ist die Steuereinrichtung mit den Walzenantrieben 3.3, 3.4 und 3.5 verbunden.After each change of the partial draw ratio in the master draw zone 10 is via a microprocessor 9 the subsequent Teilverstreckverhältnisse the slave draw zone 11.1 to 11.2 recalculated and time-shifted corrected so that the fiber cable 4 has a constant total stretch at the end. For this purpose, the control device with the roller drives 3.3 . 3.4 and 3.5 connected.

Um insbesondere die Teilverstreckung innerhalb der Masterstreckzone 10 zu verändern, besteht auch die Möglichkeit, den Walzenantrieb 3.1 und der Streckwalze 1.1 in die Regelung miteinzubeziehen.In particular, the Teilverstreckung within the master draw zone 10 To change, there is also the possibility of the roller drive 3.1 and the draw roll 1.1 to be included in the regulation.

Auch hierbei sind die Walzenmäntel der Streckwalzen 1.1 bis 1.5 zumindest teilweise erhitzt, um die thermische Behandlung des Fadens zu ermöglichen. Zusätzlich können noch weitere hier nicht dargestellte Wärmebehandlungen beispielsweise durch Heißdampf vorgenommen werden.Again, the roller shells of the drafting rollers 1.1 to 1.5 at least partially heated to allow the thermal treatment of the thread. In addition, other heat treatments, not shown here, can be made for example by superheated steam.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verstrecken einer Vielzahl von schmelzgesponnenen Fasersträngen in Form eines Faserkabels bieten den großen Vorteil, dass Temperaturschwankungen aufgrund unregelmäßiger Feuchte sich nicht negativ auf das Verstreckergebnis des Faserkabels auswirken. Es wird unabhängig von Zustand des Faserkabels eine gleichmäßige Verstreckung aller Fasern erreicht.The method according to the invention and the device according to the invention for drawing a plurality of melt-spun fiber strands in the form of a fiber cable offer the great advantage that temperature fluctuations due to irregular moisture do not adversely affect the stratification result of the fiber cable. It is achieved regardless of the state of the fiber cable, a uniform stretching of all fibers.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2004/031459 A1 [0003]

Claims

Method for drawing a plurality of melt-spun fiber strands in the form of a fiber cable, in which the fiber cable is hidden in several stages of stretching between several draw rolls and wherein the draw rolls are driven to set a plurality of partial draws at controllable peripheral speeds, characterized in that within a first draw stage (master draw stage ) the partial stretch is set as a function of a position of a draw point on the fiber cable and that the partial stretches of the subsequent draw stages (slave stretch stages) are adapted to maintain a total draw of the fiber tow.

A method according to claim 1, characterized in that the position of the draw point within the master draw stage is monitored by measuring the surface temperature at the fiber strands of the fiber tow.

A method according to claim 2, characterized in that depending on an actual value of the surface temperature, the setting of the partial drawing in the master drawing stage is changed.

A method according to claim 2 or 3, characterized in that the actual value of the surface temperature of the fiber strands is compared with a predetermined target value of the surface temperature of the fiber strands and that the setting of the partial stretch in the master stretching step is changed depending on a difference value formed from the actual value and the desired value ,

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the surface temperature is measured without contact on the fiber strands by detecting infrared rays.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Teilverstreckungen the Slavestreckstufen be adjusted so offset in time to the change of the Teilverstreckung the Masterstreckstufe that the Gesamtverstreckung the fiber cable remains constant.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the Teilverstreckungen the Slavestreckstufen be changed to maintain the Gesamtverstreckung in the same ratio to each other.

Device for drawing a plurality of melt-spun fiber strands in the form of a fiber cable, comprising a plurality of draw rolls ( 1.1 - 1.5 . 2.1 - 2.4 . 12.1 - 12.4 ), which between them several stretching zones ( 10 . 11.1 . 11.2 ) to partial stretches of the fiber cable ( 4 ), with a plurality of draw rolls ( 1.1 - 1.5 . 2.1 - 2.4 . 12th - 12.4 ) associated roller drives ( 3.1 - 3.4 ) and with a control device ( 7 ) through which the roller drives ( 3.1 - 3.4 ) for maintaining a total drawing of the fiber cable ( 4 ) are controllable, characterized in that a first of the draw zones (master draw zone) ( 10 ) a measuring device ( 5 ) for the position detection of a drawing point in the fiber cable ( 4 ) and that the measuring device ( 5 ) with the control device ( 7 ) is coupled.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the measuring device as an arranged at a distance from the fiber strands infrared detector device ( 5 ) for measuring a surface temperature at the fiber strands ( 4 ) is formed, the sensors on at least one measuring zones on the fiber cable ( 4 ) are aligned.

Device according to Claim 9, characterized in that the infrared detector device ( 5 ) with a reflector ( 6 ) acting on an opposite side of the fiber cable ( 4 ) assigned.

Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the control device ( 7 ) a control device ( 8th ), through which the draw point of the fiber cable ( 4 ) by changing a partial stretch of the master draw zone ( 10 ) is stable in a desired position.

Apparatus according to claim 11, characterized in that the control device ( 7 ) at least one microprocessor ( 9 ) for the calculation of several partial dilations of several slave stretching zones ( 11.1 . 11.2 ) in compliance with the total drawing of the fiber cable ( 4 ) having.

Device according to one of claims 8 to 12, characterized in that the draw rolls ( 1.1 . 1.2 ) to several roller duos ( 2.1 - 2.4 ) and that the stretching zones ( 10 . 11.1 . 11.2 ) between the roller duos ( 2.1 - 2.4 ) are formed.

Device according to one of claims 8 to 12, characterized in that the draw rolls ( 1.1 - 1.5 ) to several roll groups ( 12.1 - 12.4 ) and that the stretching zones ( 10 . 11.1 . 11.2 ) between the roller groups ( 12.1 - 12.4 ) are formed.