DE10226291A1

DE10226291A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Präparieren eines synthetischen Filamentbündels

Info

Publication number: DE10226291A1
Application number: DE2002126291
Authority: DE
Inventors: Matthias Schemken; Diethard Huebner; Stefan Kalies
Original assignee: Neumag GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2003-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Präparieren eines synthetischen Filamentbündels sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei wirken ein gasförmiges Medium und ein flüssiges Medium auf das laufende Filamentbündel ein, wobei die Medien in separaten Fluidströmen geführt werden. Vor dem Auftreffen auf das Filamentbündel werden die beiden Fluidströme zu einem Gemischstrom zusammengeführt, so daß ein Gemisch aus dem flüssigen Medium und dem gasförmigen Medium auf das Filamentbündel einwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Präparieren eines synthetischen Filamentbündels gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Im Bereich der synthetischen Faserherstellung ist es bekannt, daß ein aus einer Vielzahl von Filamentsträngen durch Schmelzspinnen hergestellter Faden einen Flüssigkeitsauftrag erhält, um einerseits einen Zusammenschluß der einzelnen Filamentstränge innerhalb des Fadens zu erhalten und andererseits, eine Führung des Fadens ohne Beschädigung einzelner Filamente zu ermöglichen. Hierbei ist es erforderlich, daß bei der Benetzung des Fadens möglichst jeder der einzelnen Filamente einen Flüssigkeitsauftrag erhält, um hohe Bindungskräfte innerhalb des Filamentbündels zu bewirken. Daher wird in der Praxis der Flüssigkeitsauftrag des Fadens in einem nachgeschalteten zweiten Schritt durch einen auf den Faden gerichteten Luftstrom innerhalb des Filamentbündels vergleichmäßigt.
Aus der DE 40 06 398 ist ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, bei welcher zwei benachbarte Fluidströme auf ein laufendes Filamentbündel gerichtet sind. Einer der Fluidströme führt ein gasförmiges Medium und der andere Fluidstrom führt das zur Präparierung erforderliche flüssige Medium. Hierbei werden die jeweiligen Fluidströme durch benachbarte Düsenbohrungen parallel nebeneinander auf das Faserbündel gerichtet. Aufgrund der wesentlich höheren Energie des austretenden gasförmigen Mediums tritt dabei jedoch das Problem auf, daß ein Teil der Filamente des Filamentbündels derart ausgelenkt werden, daß keine ausreichende Zuführung des flüssigen Mediums mehr möglich ist. Um diesen Nachteil auszugleichen, besitzt da bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung eine Vielzahl von Düsenbohrungen aus denen abwechselnd ein flüssiges und gasförmiges Medium unter Druck abgegeben wird.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Präparieren eines Filamentbündels der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem bzw. bei welcher eine hohe Gleichmäßigkeit in der Benetzung der einzelnen Filamente des Filamentbündels erreicht wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, durch welches beim Präparieren in einem Filamentbündel ein gleichmäßiger und stabiler Fadenschluß erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 7 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß auf das Filamentbündel nur ein einziger Gemischstrom einwirkt, welcher das gasförmige Medium und das flüssige Medium gleichzeitig führt. Somit trifft ein Gemisch aus dem gasförmigen Medium und dem flüssigen Medium auf das Filamentbündel. Selbst bei einer durch das gasförmige Medium bewirkten Verwirbelung wird gleichzeitig jedes einzelne Filamente mit dem in dem Gemischstrom enthaltenen flüssigen Medium benetzt. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß die aus der Tangelung bekannten Verwirbelungseffekte trotz der Gemischbildung im wesentlichen erhalten bleiben. Ebenso ließ sich beobachten, daß eine im wesentlichen gleichmäßige und durchgängige Benetzung der Filamentstränge trotz der hohen Energiedichte des Gemischstroms erreicht werden konnte.
Zur Bildung des Gemischstroms besteht grundsätzlich die Möglichkeit, den Fluidstrom mit dem gasförmigen Medium und den Fluidstrom mit dem flüssigen Medium erst kurz vor Auftreffen des Fadens zusammenzuführen.
Um die durch Mischung des gasförmigen Mediums mit dem flüssigen Medium zu verbessern, wird jedoch vorzugsweise der Gemischstrom vor Austritt aus einer Düsenbohrung gebildet. Hierzu werden die Fluidströme durch Förderkanäle zusammengeführt.
Um einerseits bestimmte Mischungsverhältnisse herstellen zu können und andererseits eine auf die Fadenlaufgeschwindigkeit abgestimmten Gemischstrom zu erzeugen, werden die Fluidströme vorteilhaft unabhängig voneinander in ihren Fördermengen und Förderdrücken eingestellt. Hierzu wird das gasförmige Medium über ein Fördermittel beispielsweise eine Druckluftquelle und das flüssige Medium durch ein zweites Fördermittel beispielsweise eine Pumpe bereitgestellt, wobei die Fördermittel über eine Steuereinrichtung unabhängig voneinander steuerbar sind.
Der Fluidstrom mit dem gasförmigen Medium wird dabei vorzugsweise mit einem höheren Förderdruck zugeführt als der Fluidstrom mit dem flüssigen Medium. Damit wird eine Auffächerung sowie eine intensive Verwirbelung der Filamente innerhalb des Filamentbündels erreicht. Als flüssiges Medium wird zur Benetzung der Filamentstränge innerhalb des Filamentbündels vorzugsweise eine Öl-/Wasseremulsion verwendet, die mittels einer Druckluft als gasförmiges Medium gleichmäßig auf das Filamentbündel verteilt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich vorteilhaft durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 7 durchführen. Hierbei ist den Förderkanälen, die die Fluidströme separat führen eine gemeinsame Düsenbohrung zugeordnet, durch welche der Gemischstrom in eine vom Filamentbündel durchlaufene Benetzungskammer geführt wird.
Die Düsenbohrung ist vorzugsweise in einer Fadenlaufebene im wesentlichen quer zur Laufrichtung des Filamentbündels angeordnet, damit der Gemischstrom unmittelbar ohne wesentliche Verluste innerhalb der Benetzungskammer auf das Filamentbündel treffen kann.
Um besondere Effekte wie beispielsweise die Spannung des Filamentbündels zu beeinflussen, kann die Düsenbohrung mit eine Neigung in Fadenlaufrichtung oder mit einer Neigung gegen Fadenlaufrichtung in die Benetzungskammer münden.
Zur Bildung des Gemisches können die Förderkanäle unmittelbar ineinander münden oder gemeinsam an einer Mischkammer angeschlossen sein.
Weiter Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch eine Querschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 2 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 3 schematisch ein Ausschnitt aus einer Spinneinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Die Präparationsvorrichtung ist in einer Querschnittsansicht gezeigt. Die Präparationsvorrichtung weist eine Benetzungskammer 2 auf. In der Benetzungskammer 2 ist an einer Seite ein Fadeneinlaß 3 und auf der gegenüberliegenden Seite ein Fadenauslaß 4 zugeordnet. Der Fadeneinlaß 3 und der Fadenauslaß 4 dienen zur Führung eines Filamentbündels 1, das in einem geraden Lauf durch die Benetzungskammer 2 geführt wird.
In die Benetzungskammer 2 mündet eine Düsenbohrung 5 im wesentlichen quer zur Fadenlaufrichtung des Filamentbündels 1. Die Düsenbohrung 5 ist in einem ersten Förderkanal 7 verbunden. Der erste Förderkanal 7 führt ein gasförmiges Medium A in einem Fluidstrom 6. Der erste Förderkanal 7 ist mit einem zweiten Förderkanal 9 verbunden, welcher seitlich in den ersten Förderkanal 7 einmündet. Der zweite Förderkanal 9 führt ein flüssiges Medium B in einem Fluidstrom 8. Die Mündung des zweiten Förderkanals 9 in den ersten Förderkanal 7 liegt in einem Abstand zu der Verbindung des ersten Förderkanals 7 zu der Düsenbohrung 5. In dem durch den Abstand definierten Abschnitt des Förderkanals 7 erfolgt eine Durchmischung beider Medien, so daß ein Gemischstrom 10 aus der Düsenbohrung 5 in die Benetzungskammer 2 austritt und auf das Filamentbündel 1 einwirkt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Präparationsvorrichtung könnte beispielsweise das Medium A durch eine Druckluft gebildet sein, welches mit einem Förderdruck von größer 1 bar geführt wird. Das zweite Medium B wird durch ein Präparationsmittel vorzugsweise eine Öl-/Wasseremulsion gebildet, die mit einem niedrigeren Druck dem Druckluftstrom beigemengt wird. Innerhalb der Mischzone, die durch den letzten Abschnitt des Förderkanals 7 gebildet wird, erfolgt eine Durchmischung und Zerstäubung des Präparationsmittels innerhalb der Druckluft. Der dadurch entstehende Gemischstrom 10 wird im wesentlichen durch den Förderdruck der Druckluft aus der Düsenbohrung 5 in die Benetzungskammer 2 und auf das Filamentbündel 1 ausgestoßen. Die mit dem Präparationsmittel angereicherte Druckluft führt nun einerseits zum Verwirbeln der einzelnen Filamente des Filamentbündels 1 und andererseits wird gleichzeitig jedes einzelne Filament des Filamentbündels 1 mit dem Präparationsmittel benetzt. Hierbei besteht die die Möglichkeit, daß der Förderdruck der Druckluft derart eingestellt ist, daß während der Präparierung das Filamentbündel gleichzeitig eine intensive Verwirbelung der Filamente stattfindet. Damit wird ein sehr hoher Fadenschluß des Filamentbündels 1 bereits beim Präparieren erreicht. Das Filamentbündel weist somit einen besonders vergleichmäßigten Präparationsauftrag an den Filamenten des Filamentbündels sowie einen hohen Fadenschluß auf.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so daß an dieser Stelle auf die vorangegangene Beschreibung Bezug genommen wird und nachfolgend nur die Unterschiede näher erläutert werden.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein Medium A in einem ersten Förderkanal 7 und ein Medium B in einem Förderkanal 9 getrennt voneinander geführt. Der Förderkanal 7 und der Förderkanal 9 münden beide in eine Mischkammer 11. Die Mischkammer 11 ist mit einer Düsenbohrung 5 verbunden, die die Mischkammer 11 mit der Benetzungskammer 2 verbindet. Die Düsenbohrung 5 mündet dabei mit einer Neigung in Fadenlaufrichtung des Filamentbündels 1 in die Benetzungskammer 2, so daß der aus der Düsenbohrung 5 austretende Gemischstrom 10 schräg auf das Filamentbündel 1 auftrifft und zu einer Unterstützung der Fortbewegung des Filamentbündels 1 führt.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Fluidströme 6 und 8 mit dem Medien A und B innerhalb der Mischkammer 11 zusammengeführt, vermischt und als Gemischstrom 10 durch die Düsenbohrung 5 in die Benetzungskammer 2 abgegeben.
Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung mit einer wie in Fig. 1 ausgebildeten Zuführung der Fluidströme ausgebildet sein kann, wie beispielsweise in der unteren Hälfte der Vorrichtung gestrichelt dargestellt. Dabei könnte die Düsenbohrung 5 mit einer Neigung gegen Fadenlaufrichtung in die Benetzungskammer münden, so daß der auf das Filamentbündel 1 treffende Gemischstrom 10 zu einem Abbremsen der Filamentbewegung führt.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtungen basierend darauf, daß die Fluidströme vor Austritt aus der Düsenbohrung zu einem Gemischstrom zusammengeführt werden. Es sei jedoch an dieser Stelle bemerkt, daß eine Gemischbildung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch derart erfolgen könnte, indem jedem der Fluidströme eine Düsenbohrung zugeordnet ist, die derart gerichtet und ausgebildet sind, daß nach dem Austreten der Fluidströme innerhalb der Benetzungskammer 2 zunächst ein Gemischstrom sich ausbildet, der anschließend auf das Filamentbündel 1 einwirkt.
Die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden insbesondere zum Präparieren von schmelzgesponnenen Filamenten eingesetzt. In Fig. 3 ist ein Ausschnitt aus einer Spinneinrichtung gezeigt, bei welcher ein zwischen zwei Galetteneinheiten 13.1 und 13.2 geführtes Filamentbündel 1 präpariert wird. Hierzu ist der ersten Galetteneinheit 13.1 eine Präparationsvorrichtung 12 nachgeordnet. Die Präparationsvorrichtung 12 ist beispielsweise wie das Ausführungsbeispiel in Fig. I aufgebaut. Dabei verbindet der Förderkanal 7 die Präparationsvorrichtung 12 mit einer Druckluftquelle 16. Die Druckluftquelle 16 ist über eine Steuereinrichtung 17 in ihrer Fördermenge und ihrem Förderdruck einstellbar.
Der Förderkanal 7 ist mit einem zweiten Förderkanal 9 verbunden, welcher an einer Pumpe 14 angeschlossen ist. Der Pumpe 14 ist ein Tank 15 zugeordnet, aus welchem die Pumpe 14 ein Präparationsmittel fördert. Die Pumpe 14 ist in ihrer Fördermenge und ihrem Förderdruck durch die Steuereinrichtung 17 steuerbar.
Zum Präparieren des Filamentbündels 1 wird das Filamentbündel 1 durch die Galetteneinheit 13.1 zur Präparationsvorrichtung 12 geführt und durch die Galetteneinheit 13.2 aus der Präparationsvorrichtung 12 abgezogen. Das Filamentbündel 1 wird hierbei vorzugsweise mit Vorlauf geführt, so daß die Galetteneinheit 13.1 mit einer geringfügig höheren Umfangsgeschwindigkeit betrieben wird als die nachgeordnete Galetteneinheit 13.2. Zum Präparieren des Filamentbündels 1 wird über die Druckluftquelle 16 ein Druckluftstrom erzeugt und durch den Förderkanal 7 der Präparationsvorrichtung 12 zugeführt. Dabei wird dem Druckluftstrom 7 eine über die Pumpe 14 und dem Förderkanal 9 geführter Flüssigkeitsstrom beigemengt. Die in der Druckluftquelle 16 und der Pumpe 14 eingestellten Fördermengen bilden somit ein vorgegebenes Mischungsverhältnis zwischen den beiden Fluidströmen. Das Mischungsverhältnis läßt sich dabei vorteilhaft durch die Steuereinrichtung 17 einstellen oder verändern. So könnte beispielsweise der Steuereinrichtung 17 laufend ein Sensorsignal eines die Laufgeschwindigkeit des Filamentbündels 1 erfassenden Sensors zugeführt werden. Würde beispielsweise eine höhere Laufgeschwindigkeit des Filamentbündels 1 signalisiert, könnte zur Erhaltung eines vorbestimmten Präparationsauftrages die Fördermenge der Pumpe 14 durch die Steuereinrichtung 17 erhöht werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß die Druckluftquelle 16 in ihrer Fördermenge unabhängig von der Pumpe 14 zu verändern um beispielsweise eine höhere Verwirbelung und damit einen intensiveren Fadenschluß zu erhalten.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Situation könnte beispielsweise das Filamentbündel 1 von der Galetteneinheit 13.1 aus der Spinndüse abgezogen werden. Es ist jedoch auch möglich, die in Fig. 3 dargestellte Anordnung derart zu verwenden, daß das Filamentbündel 1 unmittelbar durch die nachgeordnete Galetteneinheit 13.2 aus einer Spinndüse abgezogen wird. Die der Präparationsvorrichtung 12 vorgeordnete Galetteneinheit 13. 1 würde entfallen. Bezugszeichenliste 1 Filamentbündel
2 Benetzungskammer
3 Fadeneinlaß
4 Fadenauslaß
5 Düsenbohrung
6 Erster Fluidstrom
7 Erster Förderkanal
8 Zweiter Fluidstrom
9 Zweiter Förderkanal
10 Gemischstrom
11 Mischkammer
12 Präparationsvorrichtung
13.1, 13.2 Galetteneinheit
14 Pumpe
15 Tank
16 Druckluftquelle
17 Steuereinrichtung

Claims

1. Verfahren zum Präparieren eines synthetischen Filamentbündels, bei welchem ein gasförmiges Medium in einem Fluidstrom und ein flüssiges Medium in einem anderen Fluidstrom auf das laufende Filamentbündel einwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fluidströme vor dem Auftreffen auf das Filamentbündel zu einem Gemischstrom zusammengeführt werden, welcher ein Gemisch aus dem flüssigen Medium und dem gasförmigen Medium führt und welcher auf das Filamentbündel einwirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gemischstrom vor Austritt aus einer Düsenbohrung gebildet wird, wobei die beiden Fluidströme durch Förderkanäle zusammengeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fluidströme unabhängig voneinander mit jeweils einer Fördermenge und/oder einem Förderdruck eingestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fluidstrom mit dem gasförmigen Medium mit einem höheren Förderdruck geführt wird als der Fluidstrom mit dem flüssigen Medium.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fluidströme zur Bildung des Gemischstromes in Abhängigkeit von der Laufgeschwindigkeit des Fadens eingestellt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Öl-Wasser-Emulsion als flüssiges Medium und eine Druckluft als gasförmiges Medium verwendet wird.

7. Vorrichtung zum Präparieren eines synthetischen Filamentbündels (1) gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Benetzungskammer (2), welche einen Fadeneinlaß (3) und einen Fadenauslaß (4) zur Führung des die Benetzungskammer (2) durchlaufenden Filamentbündels (1) aufweist, und mit mehreren Förderkanälen (7, 9) zur getrennten Führung mehrerer Fluidströme (6, 8), dadurch gekennzeichnet, daß die Förderkanäle (7, 9) miteinander verbunden und einer gemeinsamen Düsenbohrung (5) zugeordnet sind, durch welche ein aus den Fluidströmen (6, 8) gebildeter Gemischstrom (10) in die Benetzungskammer (2) und auf das Filamentbündel (1) führbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrung (5) in einer Fadenlaufebene im wesentlichen quer zur Laufrichtung des Filamentbündels (1) in die Benetzungskammer (2) mündet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrung (5) mit einer Neigung in Fadenlaufrichtung oder einer Neigung gegen Fadenlaufrichtung in die Benetzungskammer (2) mundet.

10. Vorrichtung nach einem der Anspruche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Förderkanäle (7) unmittelbar mit der Düsenbohrung (5) verbunden ist, wobei ein zweiter der Förderkanäle (5) seitlich in den ersten Förderkanal (7) mundet.

11. Vorrichtung nach einem der Anspruche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderkanäle (7, 9) in eine Mischkammer (11) munden, welche Mischkammer (11) mit der Düsenbohrung (5) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach einem der Anspruche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jedem der Förderkanäle (7, 9) ein Fördermittel (14, 16) zugeordnet ist und daß die Fördermittel (14, 16) mit einer Steuereinrichtung (17) verbunden sind, durch welche die Fördermittel (14, 16) unabhängig voneinander steuerbar sind.