DE102020109250A1

DE102020109250A1 - Process for melt spinning and cooling a wide variety of synthetic filaments

Info

Publication number: DE102020109250A1
Application number: DE102020109250.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Fischer
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2019-04-10
Filing date: 2020-04-02
Publication date: 2020-10-15
Also published as: CN111809255A; CN111809255B

Abstract

Es ist eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente beschrieben. Die Vorrichtung weist eine Spinneinrichtung mit zumindest einer Spinndüse und eine Abkühleinrichtung mit einem hohlzylindrischen Kühlschacht unterhalb der Spinndüse auf. Die Spinndüse besitzt eine Vielzahl von Düsenöffnungen zum Extrudieren der Filamente. Der Kühlschacht unterhalb der Spinndüse besteht zumindest aus einem gasdurchlässigen Zylinderabschnitt und einem gasundurchlässigen Zylinderabschnitt, wobei der gasdurchlässige Zylinderabschnitt innerhalb einer Druckkammer und der gasundurchlässige Zylinderabschnitt innerhalb einer Luftkammer angeordnet sind, wobei die Luftkammer mit einer Klimaluftquelle und der Druckkammer verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der gasdurchlässige Zylinderabschnitt des Kühlschachtes und die Luftkammer unterhalb der Spinndüse ausgebildet und die Luftkammer durch ein gelochtes Bodenblech mit der unterhalb der Luftkammer ausgebildeten Druckkammer verbunden. Somit lässt sich eine nicht aktive Kühlzone unter der Spinndüse realisieren.Apparatus for melt spinning and cooling a variety of synthetic filaments is described. The device has a spinning device with at least one spinneret and a cooling device with a hollow cylindrical cooling shaft below the spinneret. The spinneret has a plurality of nozzle openings for extruding the filaments. The cooling shaft below the spinneret consists at least of a gas-permeable cylinder section and a gas-impermeable cylinder section, the gas-permeable cylinder section being arranged within a pressure chamber and the gas-impermeable cylinder section being arranged within an air chamber, the air chamber being connected to a source of conditioned air and the pressure chamber. According to the invention, the gas-permeable cylinder section of the cooling shaft and the air chamber are formed below the spinneret, and the air chamber is connected to the pressure chamber formed below the air chamber by a perforated bottom plate. In this way, an inactive cooling zone can be implemented under the spinneret.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for melt spinning and cooling a large number of synthetic filaments according to the preamble of claim 1.

Bei der Herstellung von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess ist es allgemein bekannt, die mittels einer Spinneinrichtung erzeugten Filamente nach dem Extrudieren durch eine Spinndüse durch eine klimatisierte Luft abzukühlen. Durch die Abkühlung der Filamente wird erreicht, dass das beim Extrudieren noch schmelzflüssige Polymer sich zu einem definierten strangförmigen Filamentquerschnitt verfestigt. Dabei wird eine für alle Filamente einer Filamentgruppe möglichst identische Verfestigung und Ausbildung der Filamentquerschnitte gewünscht, so dass im wesentlichen eine hohe Titergleichmäßigkeit an den Filamenten eintritt. Um eine derartige Kühlwirkung an den Filamenten nach dem Extrudieren zu erhalten, sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Abkühleinrichtungen im Stand der Technik bekannt. So lässt sich beispielsweise eine Filamentschar durch einen quer gerichteten Kühlluftstrom abkühlen. Für die Herstellung von synthetischen Fäden werden jedoch bevorzugt Abkühleinrichtungen eingesetzt, bei welchem ein radial gerichteter Kühlluftstrom von außen auf die Filamentschar gerichtet ist. Eine derartige Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen ist beispielsweise aus der DE 37 41 135 A1 bekannt.In the production of synthetic threads in a melt spinning process, it is generally known to cool the filaments produced by means of a spinning device after being extruded through a spinneret using conditioned air. The cooling of the filaments ensures that the polymer, which is still molten during extrusion, solidifies to form a defined, strand-shaped filament cross-section. A solidification and formation of the filament cross-sections that is as identical as possible for all filaments of a filament group is desired, so that essentially a high uniformity of the denier occurs in the filaments. In order to obtain such a cooling effect on the filaments after extrusion, a large number of different cooling devices are known in the prior art. For example, a filament bundle can be cooled by a transverse cooling air flow. For the production of synthetic threads, however, cooling devices are preferably used in which a radially directed cooling air flow is directed from the outside onto the filament group. Such a device for melt spinning and cooling is for example from DE 37 41 135 A1 known.

Bei der bekannten Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente weist die Abkühleinrichtung einen hohlzylindrischen Kühlschacht auf, der im Wesentlichen konzentrisch unterhalb einer Spinndüse angeordnet ist. Der hohlzylindrische Kühlschacht weist einen gasdurchlässigen Zylinderabschnitt und einen gasundurchlässigen Zylinderabschnitt auf, die in Fadenlaufrichtung untereinander ausgebildet sind. Der gasundurchlässige Abschnitt ist innerhalb einer Luftkammer ausgebildet, die mit einer Kühlluftquelle verbunden ist. Demgegenüber ist der gasdurchlässige Zylinderabschnitt des Kühlschachtes in einer oberen Druckkammer angeordnet, wobei die Druckkammer durch ein den Kühlschacht konzentrisch umschließenden Lochblech mit der Luftkammer verbunden ist. Somit wird eine klimatisierte Luft, die nachfolgend als Kühlluft bezeichnet wird, entgegen der Fadenlaufrichtung in die Druckkammer eingeleitet und durch den gasdurchlässigen Zylinderabschnitt des Kühlschachtes zu der Filamentschar geführt. Zur Erhöhung der Kühlleistung ist zudem zwischen der Spinndüse und dem gasdurchlässigen Zylinderabschnitt des Kühlschachtes ein weiterer gasundurchlässiger Zylinderabschnitt vorgesehen, der mit einer unmittelbar unterhalb der Spinneinrichtung ausgebildeten Saugkammer verbunden ist. So lässt sich eine sogenannte Gegenstromkühlung erzeugen, bei welcher ein Teil der in den Kühlschacht eingeblasenen Kühlluft entgegen der Fadenlaufrichtung der Filamente geführt wird. Bei einer derartigen Luftführung der Kühlluft innerhalb des Kühlschachtes besteht jedoch die Gefahr, dass bei feinen Titern die Filamentquerschnitte sich zu schnell verfestigen und somit der zur Ausrichtung und Orientierung der Molekularstruktur des Polymers durch den Spinnverzug unzureichend eintritt.In the known device for melt spinning and cooling a large number of synthetic filaments, the cooling device has a hollow cylindrical cooling shaft which is arranged essentially concentrically below a spinneret. The hollow cylindrical cooling shaft has a gas-permeable cylinder section and a gas-impermeable cylinder section, which are formed one below the other in the thread running direction. The gas impermeable portion is formed within an air chamber that is connected to a source of cooling air. In contrast, the gas-permeable cylinder section of the cooling shaft is arranged in an upper pressure chamber, the pressure chamber being connected to the air chamber by a perforated plate concentrically surrounding the cooling shaft. Thus, conditioned air, which is referred to below as cooling air, is introduced into the pressure chamber counter to the thread running direction and guided through the gas-permeable cylinder section of the cooling shaft to the filament sheet. To increase the cooling capacity, a further gas-impermeable cylinder section is also provided between the spinneret and the gas-permeable cylinder section of the cooling shaft, which cylinder section is connected to a suction chamber formed directly below the spinning device. So-called countercurrent cooling can be generated, in which part of the cooling air blown into the cooling shaft is guided against the direction of the thread running of the filaments. If the cooling air is routed in this way within the cooling shaft, however, there is the risk that the filament cross-sections solidify too quickly in the case of fine titers, and that the spinning draft causes the alignment and orientation of the molecular structure of the polymer to be insufficient.

Zur Vermeidung einer entgegen der Fadenlaufrichtung strömenden Kühlluft ist aus der WO 03/056074 eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente bekannt, bei welcher die Abkühleinrichtung einen oberen gasundurchlässigen Zylinderabschnitt aufweist, in welcher keine Kühlung stattfindet. Derartige Zonen führen zu einer längeren Verweilzeit des schmelzflüssigen Zustands des Polymers innerhalb der Filamentquerschnitte und bewirken bei einem Spinnverzug eine zunehmende Querschnittsverengung an den Filamenten. In Abhängigkeit vom Polymertyp und in Abhängigkeit vom Fadentyp sind derartige Querschnittsveränderungen an den Filamenten jedoch ungewünscht.In order to avoid cooling air flowing against the thread running direction, the WO 03/056074 a device for melt spinning and cooling a plurality of synthetic filaments is known, in which the cooling device has an upper gas-impermeable cylinder section in which no cooling takes place. Such zones lead to a longer dwell time of the molten state of the polymer within the filament cross-sections and cause an increasing cross-sectional constriction of the filaments in the event of spinning draft. Depending on the type of polymer and the type of thread, however, such cross-sectional changes on the filaments are undesirable.

Aus dem Stand der Technik sind jedoch auch solche Vorrichtungen zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente bekannt, bei welcher die Kühlluft unmittelbar unterhalb einer Spinndüse in den Kühlschacht eingeleitet wird. Eine derartige Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen ist beispielsweise aus der DE 20 2008 015 311 bekannt. Hierbei erstreckt sich der gasdurchlässige Zylinderabschnitt des Kühlschachtes, der innerhalb einer Druckkammer angeordnet ist, bis zur Unterseite einer Spinneinrichtung. Am gegenüberliegenden Ende des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes des Kühlschachtes schließt sich ein gasundurchlässiger Zylinderabschnitt an, der den Auslass des Kühlschachtes bildet und der innerhalb einer Luftkammer angeordnet ist. Die Luftkammer ist mit einer Klimaluftquelle verbunden und über ein gelochtes Abdeckblech mit der darüber liegenden Druckkammer verbunden. Insoweit wird die Kühlluft entgegen der Fadenlaufrichtung zugeführt.However, such devices for melt spinning and cooling a large number of synthetic filaments are also known from the prior art, in which the cooling air is introduced into the cooling shaft directly below a spinneret. Such a device for melt spinning and cooling is for example from DE 20 2008 015 311 known. Here, the gas-permeable cylinder section of the cooling shaft, which is arranged inside a pressure chamber, extends to the underside of a spinning device. At the opposite end of the gas-permeable cylinder section of the cooling duct, there is a gas-impermeable cylinder section which forms the outlet of the cooling duct and which is arranged within an air chamber. The air chamber is connected to a source of conditioned air and connected to the pressure chamber above it via a perforated cover plate. In this respect, the cooling air is supplied against the thread running direction.

Hierbei wirkt die Kühlluft unmittelbar direkt auf die frisch extrudierten Filamentstränge ein, so dass die Randzonen der Filamente gegenüber dem Kernbereich der Filamente zu einer raschen Verfestigung geführt werden, was die Homogenität des gesamten Filamentquerschnittes und insbesondere die Orientierung der Molekularstruktur beeinflusst.The cooling air acts directly on the freshly extruded filament strands, so that the edge zones of the filaments are led to a rapid solidification opposite the core area of the filaments, which influences the homogeneity of the entire filament cross-section and in particular the orientation of the molecular structure.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente zu schaffen, mit welcher homogene und identische Filamentquerschnitte an den Filamenten erzeugt werden können.It is the object of the invention to create a device of the generic type for melt spinning and cooling a large number of synthetic filaments, with which they are homogeneous and identical Filament cross-sections can be generated on the filaments.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der gasundurchlässige Zylinderabschnitt des Kühlschachtes und die Luftkammer unterhalb der Spinndüse ausgebildet sind und dass die Luftkammer durch ein gelochtes Bodenblech mit der unterhalb der Luftkammer ausgebildeten Druckkammer verbunden ist.This object is achieved according to the invention in that the gas-impermeable cylinder section of the cooling shaft and the air chamber are formed below the spinneret and that the air chamber is connected to the pressure chamber formed below the air chamber by a perforated bottom plate.

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

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass unmittelbar unterhalb der Spinndüse eine Kühlzone geschaffen wird, bei welcher die gasundurchlässigen Wände des Zylinderabschnittes durch eine äußere Kühlluft kühlbar sind. Insoweit treten die frisch extrudierten Filamentstränge zunächst in einen beruhigten von außen gekühlten Zylinderabschnitt des Kühlschachtes ein. Durch den Abzug der Filamente wird eine Orientierung der Molekularstruktur über den gesamten Filamentquerschnitt erreicht, der anschließend in dem gasdurchlässigen Zylinderabschnitt des Kühlschachtes aktiv durch die zugeführte Kühlluft verfestigt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Kühlluft aus der Luftkammer in Fadenlaufrichtung der Filamente geführt wird und somit das Eindringen der Kühlluft in den Kühlschacht begünstigt.The invention is characterized in that a cooling zone is created directly below the spinneret, in which the gas-impermeable walls of the cylinder section can be cooled by an external cooling air. In this respect, the freshly extruded filament strands first enter a calmed, externally cooled cylinder section of the cooling shaft. By withdrawing the filaments, the molecular structure is oriented over the entire filament cross-section, which is then actively solidified in the gas-permeable cylinder section of the cooling shaft by the cooling air supplied. A further advantage of the invention is that the cooling air is guided out of the air chamber in the direction of the thread running direction of the filaments and thus promotes the penetration of the cooling air into the cooling duct.

Um über den gesamten Mantel des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes des Kühlschachtes eine gleichmäßige Zufuhr der Kühlluft zu erreichen, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher das gelochte Bodenblech der Luftkammer konzentrisch zum Kühlschacht ausgebildet ist und wobei die Luftkammer an einer Rückseite einen mit der Klimaluftquelle verbundenen Einlassstutzen aufweist. So ist eine Verteilung und Zuführung der Kühlluft konzentrisch zum Kühlschacht gewährleistet.In order to achieve a uniform supply of cooling air over the entire jacket of the gas-permeable cylinder section of the cooling duct, the further development of the invention is provided in which the perforated base plate of the air chamber is designed concentrically to the cooling duct and the air chamber has an inlet connection connected to the air conditioning source on a rear side having. This ensures that the cooling air is distributed and supplied concentrically to the cooling shaft.

Beim Schmelzspinnen von Fäden ist es üblich, dass die durch eine Spinndüse erzeugte Filamentschar nach der Abkühlung in einem sogenannten Konvergenzpunkt zusammengeführt werden. Damit ist es erforderlich, dass die zunächst in die Filamentschar eintretende Kühlluft innerhalb des Kühlschachtes vor dem Zusammenführen möglichst schonend aus der Filamentschar wieder herausgeführt wird. Um diesen Vorgang zu ermöglichen, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher der gasdurchlässige Zylinderabschnitt des Kühlschachtes eine obere Anblaszone und eine untere Entlüftungszone aufweist, wobei nur die Anblaszone innerhalb der Druckkammer ausgebildet ist.When melt spinning threads, it is common for the filament bundle generated by a spinneret to be brought together in a so-called convergence point after cooling. It is therefore necessary that the cooling air which initially enters the filament group within the cooling shaft is guided out of the filament group as gently as possible before being brought together. In order to enable this process, the further development of the invention is particularly advantageous in which the gas-permeable cylinder section of the cooling shaft has an upper blowing zone and a lower venting zone, only the blowing zone being formed within the pressure chamber.

Um eine vergleichmäßigte Abfuhr der Kühlluft aus der Filamentschar zu erreichen, ist bei einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Entlüftungszone des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes frei auskragend unterhalb der Druckkammer einen Auslass des Kühlschachtes bildet.In order to achieve a more even removal of the cooling air from the filament group, a first embodiment variant according to the invention provides that the vent zone of the gas-permeable cylinder section, freely cantilevered below the pressure chamber, forms an outlet of the cooling duct.

Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Entlüftungszone des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes eine Saugkammer durchdringt und am Ende einen Auslass des Kühlschachtes bildet, wobei die Saugkammer mit einer Unterdruckquelle verbunden ist. Damit lässt sich das Austreten der Kühlluft aus der Filamentschar durch die Unterdruckquelle steuern.Alternatively, however, there is also the possibility that the vent zone of the gas-permeable cylinder section penetrates a suction chamber and forms an outlet of the cooling shaft at the end, the suction chamber being connected to a vacuum source. This allows the exit of the cooling air from the filament sheet to be controlled by the vacuum source.

Hierzu ist die Saugkammer an einer Rückseite über einen Abluftstutzen mit der Unterdruckquelle verbunden.For this purpose, the suction chamber is connected to the vacuum source on a rear side via an exhaust air connection.

Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es üblich, dass die Spinneinrichtungen mehrere an einem Spinnbalken angeordnete Spinndüsen aufweisen. Um dabei an jedem der erzeugten Filamentstränge die gewünschte Gleichmäßigkeit der Ausbildung der Filamentquerschnitte zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher mehrere Spinndüsen vorgesehen sind und bei welcher den Spinndüsen mehrere hohlzylindrische Kühlschächte zugeordnet sind, deren gasundurchlässige Zylinderabschnitte in der oberen Luftkammer und deren gasdurchlässige Zylinderabschnitte in der untere Druckkammer angeordnet sind. Somit können eine Mehrzahl von Kühlschächten vorteilhaft aus einer Luftkammer und einer Druckkammer mit Kühlluft versorgt werden.In the production of synthetic threads, it is common for the spinning devices to have a plurality of spinnerets arranged on a spinning beam. In order to obtain the desired uniformity of the formation of the filament cross-sections on each of the filament strands produced, the further development of the invention is provided in which several spinnerets are provided and in which the spinnerets are assigned several hollow cylindrical cooling shafts, their gas-impermeable cylinder sections in the upper air chamber and their gas-permeable cylinder sections are arranged in the lower pressure chamber. Thus, a plurality of cooling shafts can advantageously be supplied with cooling air from an air chamber and a pressure chamber.

Um das Austreten der Kühlluft aus den jeweiligen Filamentscharen zu beeinflussen, ist desweiteren vorgesehen, dass die gasdurchlässigen Zylinderabschnitte jeweils mit einer Anblaszone in der unteren Druckkammer und mit einer Entlüftungszone in einer Umgebung unterhalb der Druckkammer angeordnet sind.In order to influence the exit of the cooling air from the respective filament bundles, it is also provided that the gas-permeable cylinder sections are each arranged with a blowing zone in the lower pressure chamber and with a venting zone in an area below the pressure chamber.

Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die gasdurchlässigen Zylinderabschnitte jeweils mit einer Anblaszone in der unteren Druckkammer und mit einer Entlüftungszone in der Saugkammer unterhalb der Druckkammer angeordnet sind. Somit kann die Kühlluft vor Austritt der Filamente aus den Kühlschächten zentral in der Saugkammer gesammelt und abgeführt werden.Alternatively, however, there is also the possibility that the gas-permeable cylinder sections are each arranged with a blowing zone in the lower pressure chamber and with a ventilation zone in the suction chamber below the pressure chamber. In this way, the cooling air can be collected and discharged centrally in the suction chamber before the filaments exit the cooling ducts.

Die Erfindung und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.The invention and further advantages of the invention will be described below with reference to several exemplary embodiments of the device according to the invention for melt spinning and cooling a large number synthetic filaments with reference to the accompanying figures.

Es stellen dar:

1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente
2 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
3 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
4 schematisch eine Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
5 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung

They represent:

1 schematically a cross-sectional view of a first embodiment of the device according to the invention for melt spinning and cooling a plurality of synthetic filaments
2 schematically a cross-sectional view of a further embodiment of the device according to the invention
3 schematically a cross-sectional view of a further embodiment of the device according to the invention
4th schematically a longitudinal sectional view of a further embodiment of the device according to the invention
5 schematically a cross-sectional view of a further embodiment of the device according to the invention

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel weist ein Spinneinrichtung 1 und eine darunter angeordnete Abkühleinrichtung 6 auf. Die Spinneinrichtung 1 ist hier nur schematisch dargestellt und weist einen Spinnkopf 3 auf, der an seiner Unterseite eine Spinndüse 2 trägt. Der Spinnkopf 3 ist beheizt ausgeführt und weist noch weitere hier nicht dargestellte Bauteile zur Schmelzeführung beispielsweise Verteilerleitungen und Spinnpumpen auf. Die Spinndüse 2 besitzt an ihrer Unterseite eine Vielzahl von Düsenöffnungen 2.1 auf. Die Spinndüse 2 ist mit einem Schmelzezulauf 4 an der Oberseite des Spinnkopfes 3 verbunden, so dass im Betrieb eine Polymerschmelze durch die Düsenöffnungen 2.1 der Spinndüse 2 zu feinen Filamenten 5 extrudiert werden. In 1 ist die Spinneinrichtung 1 in Funktion dargestellt, bei welcher eine Vielzahl von synthetischen Filamenten 5 erzeugt werden.In 1 a first embodiment is shown schematically in a cross-sectional view. The embodiment has a spinning device 1 and a cooling device arranged below 6th on. The spinning device 1 is shown here only schematically and has a spinning head 3 on, which has a spinneret at its bottom 2 wearing. The spinner head 3 is designed to be heated and has other components, not shown here, for conveying the melt, for example distribution lines and spinning pumps. The spinneret 2 has a large number of nozzle openings on its underside 2.1 on. The spinneret 2 is with a melt inlet 4th at the top of the spinner head 3 connected so that a polymer melt through the nozzle openings during operation 2.1 the spinneret 2 into fine filaments 5 be extruded. In 1 is the spinning device 1 shown in function in which a variety of synthetic filaments 5 be generated.

Die unterhalb der Spinneinrichtung 1 angeordnete Abkühleinrichtung 6 weist einen hohlzylindrischen Kühlschacht 7 auf, der im wesentlichen konzentrisch zu der Spinndüse 2 angeordnet ist und die aus den Düsenöffnungen 2.1 extrudierten Filamente 5 umschließt. Der Kühlschacht 7 weist unterhalb der Spinndüse 2 einen gasundurchlässigen Zylinderabschnitt 8 und einen unterhalb des gasundurchlässigen Zylinderabschnittes 8 sich unmittelbar anschließenden gasdurchlässigen Zylinderabschnitt 9 auf. Der gasundurchlässige Zylinderabschnitt 8 ist unterhalb des Spinnkopfes 3 innerhalb einer Luftkammer 11 angeordnet. Die Luftkammer 11 ist nach außen hin abgeschlossen und weist an einer Rückseite einen Einlassstutzen 13 auf. Der Einlassstutzen 13 ist mit einer Klimaluftquelle 14 verbunden.The one below the spinning device 1 arranged cooling device 6th has a hollow cylindrical cooling shaft 7th which is substantially concentric with the spinneret 2 is arranged and from the nozzle openings 2.1 extruded filaments 5 encloses. The cooling shaft 7th points below the spinneret 2 a gas impermeable cylinder section 8th and one below the gas-impermeable cylinder section 8th directly adjoining gas-permeable cylinder section 9 on. The gas impermeable cylinder section 8th is below the spinner head 3 inside an air chamber 11 arranged. The air chamber 11 is closed to the outside and has an inlet connection on a rear side 13 on. The inlet port 13 is with a source of air conditioning 14th connected.

Der gasdurchlässige Zylinderabschnitt 9 des Kühlschachtes 7 ist innerhalb einer Druckkammer 10 angeordnet, die gegenüber der Umgebung geschlossen ist. Hierbei bildet der gasdurchlässige Zylinderabschnitt 9 auf einer Auslassseite einen Auslass 15 des Kühlschachtes 7.The gas-permeable cylinder section 9 of the cooling shaft 7th is inside a pressure chamber 10 arranged, which is closed to the environment. Here, the gas-permeable cylinder section forms 9 an outlet on one outlet side 15th of the cooling shaft 7th .

Die Luftkammer 11 ist durch ein gelochtes Bodenblech 12 mit der unteren Druckkammer 10 verbunden. Das gelochte Bodenblech 12 ist im wesentlichen konzentrisch zu dem Kühlschacht 7 ausgebildet und umschließt den Kühlschacht 7 vollständig.The air chamber 11 is through a perforated bottom plate 12 with the lower pressure chamber 10 connected. The perforated floor panel 12 is essentially concentric with the cooling shaft 7th formed and encloses the cooling shaft 7th Completely.

Im Betrieb wird über die Klimaluftquelle 14 eine Kühlluft über den Einlassstutzen 13 in die Luftkammer 11 eingeleitet. Die Kühlluft umspült dabei den gasundurchlässigen Zylinderabschnitt 8 des Kühlschachtes 7. Somit wird die Wandung des gasundurchlässigen Zylinderabschnittes 8 gekühlt. Die Kühlluft durchdringt anschließend das Bodenblech 12 und gelangt in die Druckkammer 10. In der Druckkammer 10 wird der gasdurchlässige Zylinderabschnitt 9 des Kühlschachtes 7 von der Kühlluft komplett umspült und dann in den Kühlschacht 7 geführt. Somit gelangt die Kühlluft über den gasdurchlässigen Zylinderabschnitt 9 zu den Filamenten 5, um diese abzukühlen.During operation, the air conditioning source 14th cooling air through the inlet port 13 into the air chamber 11 initiated. The cooling air washes around the gas-impermeable cylinder section 8th of the cooling shaft 7th . Thus, the wall of the gas-impermeable cylinder section 8th chilled. The cooling air then penetrates the floor panel 12 and gets into the pressure chamber 10 . In the pressure chamber 10 becomes the gas-permeable cylinder section 9 of the cooling shaft 7th completely surrounded by the cooling air and then into the cooling duct 7th guided. The cooling air thus passes over the gas-permeable cylinder section 9 to the filaments 5 to cool them down.

Die durch die Spinndüse 2 extrudierten Filamente 5 werden zunächst durch den gasundurchlässigen Zylinderabschnitt 8 des Kühlschachtes 7 geführt, wobei eine gewissen Stabilisierung und Abkühlung der Filamente 5 insbesondere der Filamentquerschnitte eintritt. Insbesondere durch den Abzug der Filamente 5 kann eine Orientierung der Molekularstruktur über den gesamten Querschnitt ohne vorzeitige starke Verfestigung der Randzonen erfolgen. Anschließend treten die Filamente in den gasdurchlässigen Zylinderabschnitt 9 des Kühlschachtes 7 und werden aktiv durch die zugeführte Kühlluft gekühlt. Hierbei ist die Zuführung der Kühlluft von der Luftkammer 11 in die Druckkammer 10 in Fadenlaufrichtung der Filamente 5, was insbesondere den Eintritt der Kühlluft und die Verteilung innerhalb der Filamentschar der Filamente 5 begünstigt. Die in die Filamentschar eindringende Kühlluft wird gemeinsam mit den Filamenten 5 aus dem Auslass 15 herausgeführt.The one through the spinneret 2 extruded filaments 5 are initially through the gas-impermeable cylinder section 8th of the cooling shaft 7th guided, with some stabilization and cooling of the filaments 5 in particular the filament cross-section occurs. In particular by removing the filaments 5 the molecular structure can be oriented over the entire cross-section without premature strong consolidation of the edge zones. The filaments then enter the gas-permeable cylinder section 9 of the cooling shaft 7th and are actively cooled by the supplied cooling air. Here the supply of cooling air is from the air chamber 11 into the pressure chamber 10 in the thread running direction of the filaments 5 what in particular the entry of the cooling air and the distribution within the filament group of filaments 5 favored. The cooling air penetrating into the filament bundle is combined with the filaments 5 from the outlet 15th led out.

Da die bei der Herstellung von Fäden extrudierten Filamente unterhalb der Spinndüse zusammengerafft werden, muss die innerhalb der Filamentschar eingetretene Kühlluft möglichst turbulenzfrei herausgeführt werden. Einzelne durch Luftströmung angeregte Filamentschwingungen können bereits zu einer Verungleichmäßigung der Filamentquerschnitte führen.Since the filaments extruded during the production of threads are gathered together below the spinneret, the cooling air that has entered within the filament group must be led out with as little turbulence as possible. Individual filament oscillations excited by air flow can lead to a non-uniformity of the filament cross-sections.

Um die Kühlluft aus der Filamentschar herauszuführen, ist in 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 2 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1, so dass anschließend nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.In order to lead the cooling air out of the filament sheet, in 2 another one Embodiment of the device according to the invention shown schematically in a cross-sectional view. The embodiment according to 2 is essentially identical to the embodiment according to 1 , so that only the differences are explained below and otherwise reference is made to the above description.

Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der gasdurchlässige Zylinderabschnitt 9 des Kühlschachtes 7 in eine obere Anblaszone 9.1 und eine untere Entlüftungszone 9.2 geteilt. Die obere Anblaszone 9.1 erstreckt sich innerhalb der Druckkammer 10. Die Entlüftungszone 9.2 des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes 9 erstreckt sich außerhalb der Druckkammer 10 unmittelbar an einer Unterseite und bildet am Ende den Auslass 15 des Kühlschachtes 7. Die Anblaszone 9.1 und die Entlüftungszone 9.2 weisen hierbei einen identischen Querschnitt auf, wobei die Anblaszone 9.1 in ihrer Wandung derart ausgebildet ist, um eine vergleichmäßigte Zufuhr der Kühlluft in den Kühlschacht 7 zu ermöglichen. Demgegenüber ist die Entlüftungszone 9.2 in ihrer Wandung derart ausgelegt, dass ein Austritt der Kühlluft in die Umgebung ermöglicht. Durch die Entlüftungszone 9.2 ist somit eine Auslaufzone der Filamente 5 gebildet, in welcher ein Luftaustausch der Kühlluft mit der Umgebung stattfinden kann.The in 2 The embodiment shown is the gas-permeable cylinder section 9 of the cooling shaft 7th in an upper blowing zone 9.1 and a lower vent zone 9.2 divided. The upper blowing zone 9.1 extends within the pressure chamber 10 . The vent zone 9.2 of the gas-permeable cylinder section 9 extends outside the pressure chamber 10 directly on an underside and forms the outlet at the end 15th of the cooling shaft 7th . The blowing zone 9.1 and the vent zone 9.2 have an identical cross-section, with the blowing zone 9.1 is designed in its wall in such a way as to ensure an even supply of the cooling air into the cooling shaft 7th to enable. Opposite is the ventilation zone 9.2 designed in its wall in such a way that the cooling air can escape into the environment. Through the vent zone 9.2 is thus a run-out zone for the filaments 5 formed, in which an air exchange of the cooling air with the environment can take place.

Um den Austritt der Kühlluft aus der Filamentschar möglichst beeinflussen zu können, ist in 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 3 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 und 2, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.In order to be able to influence the exit of the cooling air from the filament bundle as much as possible, in 3 a further embodiment of the device according to the invention is shown schematically in a cross-sectional view. The embodiment according to 3 is essentially identical to the embodiment according to 1 and 2 , so that only the differences are explained at this point and otherwise reference is made to the above description.

Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erstreckt sich die Entlüftungszone 9.2 des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes 9 vom Kühlschacht 7 innerhalb einer Saugkammer 16. Die Saugkammer 16 ist nach außen hin geschlossen und umgibt die komplette Mantelfläche der Entlüftungszone 9.2. An einer Rückseite weist die Saugkammer 16 einen Abluftstutzen 17 auf, der mit einer Unterdruckquelle 18 verbunden ist. Über die Unterdruckquelle 18 lässt sich eine definierte Unterdruckatmosphäre der Saugkammer 16 erzeugen, die das Austreten der Kühlluft aus der Filamentschar begünstigt und steuerbar macht.The in 3 illustrated embodiment of the device according to the invention extends the vent zone 9.2 of the gas-permeable cylinder section 9 from the cooling shaft 7th inside a suction chamber 16 . The suction chamber 16 is closed to the outside and surrounds the entire surface of the ventilation zone 9.2 . The suction chamber has on a rear side 16 an exhaust port 17th on that with a vacuum source 18th connected is. Via the vacuum source 18th a defined negative pressure atmosphere of the suction chamber 16 generate, which favors the exit of the cooling air from the filament sheet and makes it controllable.

Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es üblich, dass innerhalb einer Spinneinrichtung mehrere Fäden gleichzeitig erzeugt werden. Hierzu ist in 4 ein mögliches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Längsschnittansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel in 4 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.In the production of synthetic threads, it is common for several threads to be produced simultaneously within a spinning device. To do this, in 4th a possible embodiment of the device according to the invention shown schematically in a longitudinal sectional view. The embodiment in 4th is essentially identical to the embodiment according to 1 so that only the differences are explained below and otherwise reference is made to the above description.

Die Spinneinrichtung 1 weist einen balkenförmigen Spinnkopf 3 auf, an dessen Unterseite mehrere Spinndüsen 2 angeordnet sind. Die Spinndüsen 2 sind über einen Schmelzezulauf 4 mit einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle verbunden. An jeder der Spinndüse 2 wird eine Filamentschar mit einer Vielzahl von Filamenten 5 extrudiert.The spinning device 1 has a bar-shaped spinning head 3 on, on the underside of several spinnerets 2 are arranged. The spinnerets 2 are via a melt inlet 4th connected to a melt source not shown here. At each of the spinnerets 2 becomes a bank of filaments with a multitude of filaments 5 extruded.

Die unterhalb der Spinneinrichtung 1 angeordnete Abkühleinrichtung 6 weist eine obere Luftkammer 11 und eine untere Druckkammer 10 auf. Die Luftkammer 11 ist auf einer Rückseite mit einem Einlassstutzen 13 mit einer hier nicht dargestellten Klimaluftquelle 14 verbunden.The one below the spinning device 1 arranged cooling device 6th has an upper air chamber 11 and a lower pressure chamber 10 on. The air chamber 11 is on a back with an inlet port 13 with a source of air conditioning not shown here 14th connected.

Zu jeder Spinndüse 2 weist die Abkühleinrichtung 6 einen Kühlschacht 7 auf. Die Kühlschächte 7 sind identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 aufgebaut und weisen jeweils einen gasundurchlässigen Zylinderabschnitt 8 und einen gasdurchlässigen Zylinderabschnitt 9 auf. Die gasundurchlässigen Zylinderabschnitte 8 sind gemeinsam in der Luftkammer 11 ausgebildet und erstrecken sich bis zu einem Bodenblech 12 der Luftkammer 11. Unterhalb der Luftkammer 11 sind die gasdurchlässigen Zylinderabschnitte 9 der Kühlschächte 7 angeordnet und erstrecken sich innerhalb der Druckkammer 10. Hierbei wird die Druckkammer 10 vollständig durchdrungen, so dass jeder der gasdurchlässigen Zylinderabschnitte 9 an einer Unterseite jeweils einen Auslass 15 des Kühlschachtes 7 bildet.For every spinneret 2 indicates the cooling device 6th a cooling shaft 7th on. The cooling shafts 7th are identical to the embodiment according to 1 constructed and each have a gas-impermeable cylinder section 8th and a gas-permeable cylinder portion 9 on. The gas-impermeable cylinder sections 8th are together in the air chamber 11 formed and extend to a floor panel 12 the air chamber 11 . Below the air chamber 11 are the gas-permeable cylinder sections 9 the cooling shafts 7th arranged and extend within the pressure chamber 10 . This is the pressure chamber 10 completely penetrated, so that each of the gas-permeable cylinder sections 9 one outlet on each bottom 15th of the cooling shaft 7th forms.

Zur Abkühlung der Filamente 5 wird eine Klimaluft in die Luftkammer 11 eingeleitet, so dass alle gasundurchlässigen Zylinderabschnitte 8 im oberen Bereich des Kühlschachtes 7 von außen gekühlt werden. Die Kühlluft durchdringt dann anschließend das Bodenblech 12 und gelangt in die Druckkammer 10. Von der Druckkammer 10 wird die Kühlluft über die gasdurchlässigen Zylinderabschnitte 9 in den Kühlschacht 7 eingeleitet, so dass jeder der Filamentscharen der Filamente 5 gekühlt wird.For cooling the filaments 5 is a conditioned air in the air chamber 11 initiated so that all cylinder sections impermeable to gas 8th in the upper area of the cooling shaft 7th be cooled from the outside. The cooling air then penetrates the floor panel 12 and gets into the pressure chamber 10 . From the pressure chamber 10 the cooling air is passed through the gas-permeable cylinder sections 9 in the cooling shaft 7th initiated so that each of the filament bundles of filaments 5 is cooled.

Die Anzahl der in 4 dargestellten Spinndüsen und Kühlschächte ist beispielhaft. Grundsätzlich können eine Mehrzahl von Spinndüsen und Kühlschächten in einreihiger oder mehrreihiger Anordnung kombiniert werden.The number of in 4th The spinnerets and cooling shafts shown are exemplary. In principle, a plurality of spinnerets and cooling shafts can be combined in a single-row or multiple-row arrangement.

Bei Extrudieren bestimmter Polymere ist es bekannt, dass Entgasungen unmittelbar unterhalb der Spinndüse austreten, so dass Monomere und Oligomere aus dem Polymer defundieren. Derartige Entgasungen werden bevorzugt unmittelbar nach Entstehung abgeführt. Hierzu ist in 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 5 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 3, so dass anschließend nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.When extruding certain polymers, it is known that degassing emerges immediately below the spinneret, so that monomers and oligomers defuse from the polymer. Such degassing is preferably discharged immediately after it occurs. To do this, in 5 a further embodiment of the device according to the invention is shown schematically in a cross-sectional view. The embodiment according to 5 is essentially identical to the embodiment according to 3 , so that only the differences are explained below and otherwise reference is made to the above description.

Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem Kühlschacht 7 eine Entgasungszone 19 vorgeordnet. Die Entgasungszone 19 weist einen gasdurchlässigen Saugstutzen 19.1 auf, der innerhalb einer Entgasungskammer 20 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der gasdurchlässige Saugstutzen 19.1 der Entgasungszone 19 zwischen der Spinndüse 2 und dem Kühlschacht 7 mit identischem Schachtquerschnitt ausgebildet wie der Kühlschacht 7.The in 5 The embodiment shown is the cooling shaft 7th a degassing zone 19th upstream. The degassing zone 19th has a gas-permeable suction nozzle 19.1 on, inside a degassing chamber 20th is trained. In this exemplary embodiment, the suction nozzle is permeable to gas 19.1 the degassing zone 19th between the spinneret 2 and the cooling shaft 7th designed with the same shaft cross-section as the cooling shaft 7th .

An dieser Stelle sei jedoch ausdrücklich erwähnt, dass sowohl die Entgasungszone 19 als auch die verschiedenen Zylinderabschnitte 8 und 9 des Kühlschachtes 7 in ihrem Querschnitt unterschiedlich ausgebildet sein könnten.At this point, however, it should be expressly mentioned that both the degassing zone 19th as well as the various cylinder sections 8th and 9 of the cooling shaft 7th could be designed differently in their cross-section.

Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Entgasungskammer 20 über einen Abluftanschluss 21 mit einer Absaugung 22 verbunden. Insoweit lassen lassen sich die unmittelbar bei dem Extrudieren der Filamente auftretenden Abgase vor Eintritt in den Kühlschacht 7 abführen. In Abhängigkeit von dem jeweils in der Entgasungskammer 20 eingestellten Unterdruck besteht auch die Möglichkeit, einen Anteil der Kühlluft aus dem Kühlschacht 7 als eine Rückströmung gegen den Fadenlauf der Filamente 5 aufzunehmen. Ein derartiger Rückstrom könnte einerseits die Kühlung der Filamente intensivieren und andererseits das Abführen der Entgasungen fördern.The in 5 The embodiment shown is the degassing chamber 20th via an exhaust air connection 21st with a suction 22nd connected. In this respect, the exhaust gases which occur directly during the extrusion of the filaments can be removed before they enter the cooling shaft 7th discharge. Depending on the one in the degassing chamber 20th If the negative pressure is set, there is also the possibility of a portion of the cooling air from the cooling shaft 7th as a backflow against the thread run of the filaments 5 record. Such a backflow could on the one hand intensify the cooling of the filaments and on the other hand promote the removal of the degassing.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 3741135 A1 [0002]
WO 03/056074 [0004]
DE 202008015311 [0005]

Claims

Device for melt spinning and cooling a large number of synthetic filaments with a spinning device (1) which has at least one spinning nozzle (2) with a large number of nozzle openings (2.1) for extruding the filaments, and with a cooling device (6) which has at least one hollow cylindrical cooling duct (7) below the spinneret (2), the cooling duct (7) having at least one gas-permeable cylinder section (9) and one gas-impermeable cylinder section (8), the gas-permeable cylinder section (9) being arranged within a pressure chamber (10), wherein the gas-impermeable cylinder section (8) is arranged within an air chamber (11) and wherein the air chamber (11) is connected to a conditioned air source (14) and the pressure chamber (10), characterized in that the gas-impermeable cylinder section (8) of the cooling duct (7 ) and the air chamber (11) are formed below the spinneret (2) and that the air chamber (11) by egg n perforated bottom plate (12) is connected to the pressure chamber (10) formed below the air chamber (11).

Device according to Claim 1 , characterized in that the perforated bottom plate (12) of the air chamber (11) is designed concentrically to the cooling shaft (7), the air chamber (11) having an inlet connection (13) connected to the conditioned air source (14) on a rear side.

Device according to Claim 1 or 2 , countersigned in that the gas-permeable cylinder section (9) of the cooling shaft (7) has an upper blowing zone (9.1) and a lower venting zone (9.2), only the blowing zone (9.1) being formed within the pressure chamber (10).

Device according to Claim 3 , characterized in that the ventilation zone (9.2) of the gas-permeable cylinder section (9) freely cantilevered below the pressure chamber (10) forms an outlet (15) of the cooling shaft (7).

Device according to Claim 3 , characterized in that the vent zone (9.2) of the gas-permeable cylinder section (9) penetrates a suction chamber (16) and at the end forms an outlet (15) of the cooling shaft (7), the suction chamber (16) being connected to a vacuum source (18) is.

Device according to Claim 5 , characterized in that the suction chamber (16) has an exhaust air connection (17) on a rear side, which is connected to the vacuum source (18).

Device according to one of the Claims 1 to 5 ; characterized in that a hollow cylindrical suction nozzle (19.1) is arranged between the spinneret (2) and the cooling shaft (7), which cooperates with a suction device (22) for removing monomers.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that several spinnerets (2) are provided and that several hollow cylindrical cooling shafts (7) are assigned to the spinnerets (2), their gas-impermeable cylinder sections (8) in the upper air chamber (11) and their gas-permeable Cylinder sections (9) are arranged in the lower pressure chamber (10).

Device according to Claim 8 , characterized in that the gas-permeable cylinder sections (9) are each arranged with a blowing zone (9.1) in the lower pressure chamber (10) and with a ventilation zone (9.2) in an area below the pressure chamber (10).

Device according to Claim 8 , characterized in that the gas-permeable cylinder sections (9) are each arranged with a blow zone (9.1) in the lower pressure chamber (10) and with a vent zone (9.2) in the suction chamber (16) below the pressure chamber (10).