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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Spinnen und Aufwickeln synthetischer multifiler Fäden gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Spinnen und Aufwickeln
synthetischer und multifiler Fäden
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 8.
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Zur Herstellung synthetischer multifiler
Fäden ist
es bekannt, dass die Fäden
nach dem Schmelzspinnen und vor dem Aufwickeln über zwei angetriebene Galetten
geführt
werden um die Fadenspannung zum Aufwickeln der Fäden von der Fadenspannung in
der Spinnzone zu trennen. Hierzu werden die Galetten mit einer Differenzgeschwindigkeit
angetrieben, so dass die vorzugsweise mit S-förmigem Fadenlauf über die
Galetten geführten
Fäden eine
entsprechende Spannungsbehandlung erhalten. Zur Herstellung eines
Fadenschlusses in den Fäden
ist es des weiteren bekannt, zwischen den Galetten eine Verwirbelungseinrichtung
anzuordnen, so dass gleichzeitig unter Wirkung der Geschwindigkeitsdifferenz
mit Folge einer definierten Fadenspannung die Fäden separat verwirbelt werden.
Derartige Verfahren und Vorrichtungen werden zu Herstellung von
teilverstreckten Fäden,
den sogenannten Pre Oriented Yarns (POY) eingesetzt, da diese eine
relativ geringe Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Galetten
erfordern und somit die zwischen den Galetten ausgeführte Verwirbelung
einen ausreichend hohen Fadenschluss erbringt.
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Um die Fadenspannung zur Behandlung
und Verwirbelung der Fäden
zwischen den Galetten zu verändern,
ist beispielsweise aus der
WO
96/09425 bekannt, den Galetten separate Einzelantriebe
zuzuordnen. Durch Veränderung
der Antriebsdrehzahl an den Galetten lässt sich somit die wirksame
Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Galetten einstellen. Das
bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung besitzen jedoch
den Nachteil, dass bei Verwendung eines einzigen Motors mit Übertragung
an beide Galetten keine Veränderung
der Geschwindigkeitsdifferenz möglich
ist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art derart weiterzubilden, dass unabhängig von den Antrieben der
Galetten eine Veränderung
der Geschwindigkeitsdifferenz möglich
ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verfahren
mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit
den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst.
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Durch die Merkmale und Merkmalskombinationen
der jeweiligen Unteransprüche
sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung definiert.
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Die Erfindung macht sich die Erkenntnis
zunutze, dass die Umfangsgeschwindigkeit einer Galette, mit welcher
der Faden geführt
wird, einerseits durch die Antriebsdrehzahl eines Antriebes der
Galette und andererseits durch den Durchmesser des Galettenmantels,
an dessen Oberfläche
die Fäden
geführt
werden, bestimmt ist. Somit stehen zwei unabhängige Parameter zur Veränderung
der Geschwindigkeitsdifferenz und damit zu Einstellung der Fadenspannung
zwischen den Galetten zur Verfügung.
Bei gleicher Antriebsdrehzahl beider Galetten wird die Geschwindigkeitsdifferenz
allein ausschließlich
durch die Durchmesserdifferenz der Galetten bestimmt. Der besondere
Vorteil der Erfindung liegt somit darin, dass die Einstellung der
Geschwindigkeitsdifferenz im wesentlichen von geometrischen Parametern
der Galetten abhängt,
die sich während
der Betriebslaufzeit nicht verändern.
Eine gewählte
Einstellung der Geschwindigkeitsdifferenz bleibt somit im wesentlichen
konstant während
der gesamten Betriebsdauer. Ins besondere die zur Herstellung von
teilverstreckten Fäden
geringen Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den Galetten lassen
sich somit ohne Steuerung der Antriebe auf einfach Art und Weise
realisieren. Hierzu ist zumindest eine der Galetten mit mehreren
Führungsabschnitten
ausgebildet, die unterschiedliche Durchmesserstufen aufweisen. Jede
der Führungsabschnitte
der Galette läßt sich
wahlweise zur Führung
der Fäden
einsetzen. Für
den Fall, dass zur Behandlung der Fäden und zur Verwirbelung der
Fäden eine
geänderte
Fadenspannung zwischen den Galetten erforderlich wird, wird der
Führungsabschnitt
an der gestuften Galette gewechselt, so dass eine veränderte Durchmesserdifferenz
zwischen den Galetten und damit eine veränderte Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen den Galetten wirksam wird.
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Die Verstellung und Änderung
der Geschwindigkeitsdifferenz lässt
sich gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch ausführen, dass
die gestufte Galette relativ zu der anderen Galetten axial verschiebbar
ausgebildet ist. Damit bleibt die Fadenführung ohne zusätzliche
Auslenkung und Umlenkung der Fäden
erhalten.
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Eine weitere Möglichkeit der Veränderung
der Geschwindigkeitsdifferenz ist dadurch gegeben, dass die Galetten
in ihren Lagen ausgetauscht werden.
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Grundsätzlich ist durch Weiterbildungen
der Erfindung möglich,
die Behandlung der Fäden
derart auszuführen,
dass die Geschwindigkeitsdifferenz zu einer Entspannung der Fäden zwischen
den Galetten führt oder
aber, dass die Geschwindigkeitsdifferenz zu einem Strecken der Fäden zwischen
den Galetten führt.
Die hohe Flexibilität
der Behandlung und Einstellmöglichkeit
bietet somit den Vorteil, dass Fäden
aus beliebigen Polymertypen wie beispielsweise Polyester, Polyamid,
Polypropylen oder Modifikationen oder Kombinationen (sogenannte
Bikomponentengarne) dieser Polymere hergestellt werden können.
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Um größere Geschwindigkeitsdifferenzen
zwischen den Galetten einstellen zu können, lässt sich beispielsweise eine
Grundeinstellung der Geschwindigkeitsdifferenz durch unterschiedliche
Antriebsdrehzahlen der Antriebe der Galetten vorgeben. Überlagert
zu der Grundeinstellung der Geschwindigkeitsdifferenz erfolgt sodann
die Feinjustierung mittels der wirksamen Durchmesserdifferenz zwischen
den Galetten. Damit lassen sich vorteilhaft beide die Umfangsgeschwindigkeit
der Galetten bestimmenden Parametern verknüpfen, um eine günstige Fadenspannung
zur Behandlung und Verwirbelung der Fäden zu erhalten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung
sind insbesondere geeignet, um synthetische Fäden ohne oder mit leichter
Verstreckung als sogenannte POY-Garne herzustellen. Bei gesteuerten
Antrieben der Galetten können
auch vorteilhaft vollverstreckte Fäden hergestellt werden.
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Weitere Vorteile der Erfindung sind
im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
unter Hinweis auf die beigefügten
Zeichnungen näher
beschrieben.
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Es stellen dar:
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1 schematisch
ein erstes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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2 schematisch
ein Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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3 schematisch
ein Ausschnitt aus einem weiteren Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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In 1 ist
schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
dargestellt. Zum Schmelzspinnen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Spinneinrichtung 1 auf. In dem Ausführungsbeispiel
nach 1 wird die Spinneinrichtung 1 durch
einen Spinnkopf 3 und eine auf der Unterseite des Spinnkopfes 3 angeordnete
Spinndüse 4 gebildet.
Der Spinnkopf 3 enthält
hier nicht dargestellte Spinnpumpen und Verteilerleitungen, die
mehreren nebeneinander angeordneten Spinndüsen zugeordnet sind. Hierzu
ist der Spinnkopf 3 beheizt ausgebildet. Eine Polymerschmelze
wird dem Spinnkopf 3 über
einen Schmelzezulauf 2 zugeführt und über Spinnpumpen und Verteilerleitungen
zu den Spinndüsen
geleitet.
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Die Spinndüse 4 an der Unterseite
des Spinnkopfes 3 weist eine Vielzahl von Düsenbohrungen
auf, durch welche die Polymerschmelze unter Druck extrudiert wird.
Somit treten an der Spinndüse 4 eine
Vielzahl von strangförmigen
Filamenten, die ein Filamentbündel 5 bilden,
aus. Unmittelbar unterhalb der Spinndüse 4 ist eine Kühlvorrichtung 6 vorgesehen,
um die frisch extrudierten Filamentstränge 5 zu kühlen. Die
Kühlvorrichtung 6 ist
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
als eine Anblasung ausgewählt,
bei welcher ein Kühlluftstrom
radial von außen
auf die Filamentbündel 5 gerichtet
ist. In dem Spinnkopf 3 sind mehrere Spinndüsen 4 nebeneinander
angeordnet, deren Filamentbündel
gemeinsam durch die Kühleinrichtung 6 geführt werden.
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Unterhalb der Kühlvorrichtung 6 ist
eine Präpariereinrichtung 7 sowie
eine Fadenführer 8 jedem
der Spinndüsen 4 zugeordnet,
durch welche das aus den jeweiligen Spinndüsen 4 austretende
Filamentbündel 5 zu
einem Faden 9 zusammengefügt werden. Insgesamt werden
durch die Spinneinrichtung 1 in diesem Ausführungsbeispiel
vier Fäden 9.1, 9.2, 9.3 und 9.4 parallel
nebeneinander gesponnen.
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In Fadenlaufrichtung folgt unterhalb
der Spinneinrichtung 1 eine erste Galette 10 und
eine zweite Galette 12, die von den Fäden 9.1 bis 9.4 teilumschlungen
sind und einen S-förmigen
Fadenlauf bilden. Die zweite Galette 12 besitzt zwei Führungsabschnitte 13.1 und 13.2,
die jeweils unterschiedliche Durchmesserstufen aufweist. Der Führungsabschnitt 13.1 ist
im Manteldurchmesser größer ausgebildet,
als der Führungsabschnitt 13.2.
Hierbei ist der Manteldurchmesser des Führungsabschnittes 13.1 der
Galette 12 gleich dem Manteldurchmesser der ersten Galette 10.
Der zweite Führungsabschnitt 13.2 weist
einen kleineren Manteldurchmesser auf, als der erste Führungsabschnitt 13.1.
In der in 1 dargestellten
Situation werden die Fäden 9.1 bis 9.4 über den
zweiten Führungsabschnitt 13.2 an
der zweiten Galette 12 geführt. Zum Antrieb der Galetten 10 und 12 sind
die Elektromotoren 11 und 14 vorgesehen. Die Elektromotoren 11 und 14 können beispielsweise
durch Synchronmotoren gebildet sein, die mit gleicher Sollfrequenz
angesteuert werden, so dass jede der Galetten 10 und 12 mit
gleicher Antriebsdrehzahl angetrieben werden.
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Die zweite Galette 12 ist
relativ zu der ersten Galette 10 axial verstellbar ausgebildet,
so dass wahlweise der Führungsabschnitt 13.1 oder
der Führungsabschnitt 13.2 in
den Fadenlauf der Fäden 9.1 bis 9.4 führbar ist.
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Zwischen der ersten Galette 10 und
der zweiten Galette 12 ist eine Verwirbelungseinrichtung 15 vorgesehen,
durch welche die Fäden 9.1 bis 9.4 mittels
eines Luftstromes verwirbelt werden. Hierzu weist die Verwirbelungseinrichtung 15 vorzugsweise
zu jeden Faden 9.1 bis 9.4 einen Fadenkanal auf,
in welchem ein Luftstrom zum Verwirbeln der Fäden 9.1 bis 9.4 mündet.
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Zur Aufnahme und Speicherung der
Fäden 9.1 bis 9.4 ist
der zweiten Galette 12 eine Aufwickeleinrichtung 16 nachgeordnet.
In der Aufwickeleinrichtung 16 werden den Fäden 9.1 bis 9.4 zu
jeweils einer Spule 17 gewickelt, die an einer dre henden
Spulspindel 18 gebildet werden. Hierzu laufen die Fäden 9.1 bis 9.4 jeweils über einen
Kopffadenführer 22 in
die Aufwickeleinrichtung 16 ein. Die Aufwickeleinrichtung 16 verfügt somit über 4 parallel
nebeneinander angeordnete Wickelstellen (hier nicht dargestellt).
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Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Fäden 9.1 bis 9.4 durch
die erste Galette 10 aus der Spinneinrichtung 1 abgezogen.
Anschließend
erfolgt eine Behandlung und Verwirbelung der Fäden 9.1 bis 9.4 zwischen
der ersten Galette 10 und der zweiten Galette 12.
Hierzu ist zwischen den Galetten 10 und 12 eine
Geschwindigkeitsdifferenz eingestellt. Die Geschwindigkeitsdifferenz
wird dabei durch die Durchmesserdifferenz zwischen dem Manteldurchmesser
der ersten Galette 10 und dem Manteldurchmesser des zweiten
Führungsabschnittes 13.2 der
zweiten Galette 12 bestimmt. Die Galette 10 wird
durch den Elektromotor 11 und die Galette 12 durch
den Elektromotor 14 dabei mit gleicher Antriebsdrehzahl
angetrieben. Da der Manteldurchmesser des Führungsabschnittes 13.2 der
zweiten Galette im Durchmesser kleiner ist als die erste Galette 10,
erfolgt eine Entspannung an den Fäden 9.1 bis 9.4.
Anschließend
werden die Fäden 9.1 bis 9.4 in der
Aufwickeleinrichtung 16 von der zweiten Galette 12 abgezogen
und jeweils zu Spulen 17 aufgewickelt.
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Um beispielsweise einen Faden ohne
Entspannung mit veränderter
Verwirbelungscharakteristik herstellen zu können, wird die Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen der ersten Galette 10 und der zweiten Galette 12 dadurch
verändert,
dass die zweite Galette 12 in axialer Richtung relativ
zu der ersten Galette 10 verschoben wird, bis der Führungsabschnitt 13.1 in
Höhe des
Fadenlaufs anlangt. Der Führungsabschnitt 13.1 der zweiten
Galette 12 und die erste Galette 10 besitzen den
gleichen Manteldurchmesser, so dass die Fäden 9.1 bis 9.4 ohne
Geschwindigkeitsdifferenz zum Verwirbeln und Behandeln geführt werden.
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In 2 ist
ein Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt.
Hierbei sind die Spinneinrichtung 1 sowie die Aufwickeleinrichtung 16 nicht
gezeigt. Diese Einrichtungen sind identisch zu dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel,
so dass auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen werden kann.
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Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden
Galetten 10 und 12 an einem Träger 21 gehalten. Der
Träger 21 lässt sich
um eine Schwenkachse 19 derart verschwenken, dass die Galetten 10 und 12 in
ihren Lagen austauschbar sind. Bei der in 2 dargestellten Situation ist die Galette 10 unmittelbar unterhalb
der hier nicht dargestellten Spinneinrichtung angeordnet. Die Galette 10 weist
zwei Führungsabschnitte 13.1 und 13.2 auf,
die unterschiedliche Manteldurchmesser besitzen. Die zweite Galette 12 ist
mit insgesamt drei Führungsabschnitten 13.1 bis 13.3 ausgebildet,
die jeweils unterschiedliche Durchmesserstufen besitzen. Der Führungsabschnitt 13.1 am
Lagerende der Galette 12 besitzt den größten Manteldurchmesser. Demgegenüber sind
die Führungsabschnitte 13.2 und 13.3 der
Galette 12 mit jeweils kleiner gestuften Manteldurchmessern
ausgeführt.
Die Galetten 10 und 12 sind axial verschiebbar
ausgebildet, so dass wahlweise jede der Führungsabschnitte in den Fadenlauf
der Fäden
verschoben werden kann. Bei der in 2 dargestellten
Situation werden die Fäden 9.1 bis 9.4 über den
Führungsabschnitt 13.2 an
der ersten Galette 10 und über den Führungsabschnitt 13.2 an
der zweiten Galette 12 geführt. Die zwischen den jeweiligen
Manteldurchmessern der Galette 10 und der Galette 12 bestehend
Durchmesserdifferenz bestimmt die Geschwindigkeitsdifferenz unter
der Voraussetzung, dass die Galette 10 und die Galette 12 mit
gleicher Antriebsdrehzahl umlaufen.
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Zwischen den Galetten 10 und 12 ist
die Verwirbelungseinrichtung 15 angeordnet. Die Verwirbelungseinrichtung 15 ist
identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach 1, so dass auf die vorhergehende
Beschreibung Bezug genommen wird.
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Um bei der in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel einerseits die
zwischen den Galetten 10 und 12 wirkende Geschwindigkeitsdifferenz
zu verändern
oder um die Abzugsgeschwindigkeit der Fäden 9.1 bis 9.4 aus
der Spinneinrichtung zu variieren, lässt sich der Träger 21 um
180° um
die Schwenkachse 19 verschwenken. In dem Fall tritt die
Galette 12 an die Stelle der Galette 10 und übernimmt
somit den Abzug der Fäden 9.1 bis 9.4 aus
der Spinneinrichtung 1. Die Galette 10 tritt an
die Stelle der Galette 12 und ist somit der Aufwickeleinrichtung
unmittelbar vorgeordnet.
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In 3 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel
im Ausschnitt dargestellt. Hierbei sind die Galetten 10 und 12 in
einer Seitenansicht gezeigt. Die nicht dargestellte Einrichtungen
zum Spinnen und Aufwickeln der Fäden
ist identisch zu dem Ausführungsbeispiel
nach 1. Die Fäden 9.1 bis 9.4 werden
durch die erste Galette 10 aus der Spinneinrichtung abgezogen
und über
der zweiten Galette 12 zur Aufwickeleinrichtung geführt. Zwischen
den Galetten 10 und 12 ist eine Verwirbelungseinrichtung 15 angeordnet.
Jede der Galetten 10 und 12 weist jeweils drei
unterschiedliche Führungsabschnitte 13.1 bis 13.3 auf, über die
die Fäden 9.1 bis 9.4 wahlweise
geführt
werden können.
Hierzu sind die Galetten 10 und 12 axial verschiebbar
ausgebildet. Zum Antrieb der Galetten 10 und 12 ist
ein Getriebemittel 20 vorgesehen. Das Getriebemittel 20 wird
bei diesem Ausführungsbeispiel
durch zwei Zahnräder 23.1 und 23.2 und
einem Zahnriemen 24 gebildet. Die Zahnräder 23.1 und 23.2 sind
mit den Antriebswellen 25.1 und 25.2 der Galetten 10 und 12 gekoppelt.
Hierbei könnte
die Verbindung zwischen den Galetten 10 und 12 und
den Antriebswellen 25.1 und 25.2 derart formschlüssig erfolgen,
dass eine axiale Verschiebbarkeit an den Antriebswellen 25.1 und 25.2 möglich ist.
Zum Antrieb der Galette 10 und 12 ist ein Elektromotor 11 vorgesehen,
der mit einem der Zahnräder 23.1 verbunden
ist.
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In einem Ausführungsbeispiel gemäß
3 waren die Galetten
10 und
12 jeweils
insgesamt 150 mm lang und in drei 50 mm lange Führungsabschnitte aufgeteilt.
Die Manteldurchmesser der Galetten
10 und
12 standen
im folgenden Verhältnis
zueinander:
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Die Führungsabschnitte 13.3 der
Galette 10 und der Galette 12 waren mit dem kleinsten
Manteldurchmesser ausgeführt,
der als relativer Wert mit 100 % in der Tabelle angegeben ist. Die
Führungsabschnitte 13.2 und 13.1 der
Galetten 10 und Galette 12 waren jeweils unterschiedlich
mit größeren Manteldurchmessern
versehen. Durch Kombination der Führungsabschnitte 13.1, 13.2 und 13.3 der
Galetten 10 und 12 ergab sich eine maximale Entspannung
der Fäden
von 1 % oder eine maximale Streckung der Fäden von 0,4 %. Durch Austausch
der Galetten 10 und 12 ließ sich die Streckung auf 1
% steigern. Damit ist eine hohe Flexibilität in der Herstellung noch nicht
verstreckter POY-Garne gegeben.
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- Der Aufbau und die Verwendung der beschriebenen
Ausführungsbeispiele
ist beispielhaft. So besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit,
dass die Galetten ortsfest gehalten werden und zur Veränderung
der Geschwindigkeitsdifferenz der Fadenlauf auf die entsprechend
gewählten
Führungsabschnitte
gelegt wird. Des weiteren lassen sich thermische Behandlungen des
Fadens dadurch ausführen,
dass zumindest eine der Galetten ein Heizmittel enthält, durch
welches der Mantel erwärmt
ist.
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- 1
- Spinneinrichtung
- 2
- Schmelzezulauf
- 3
- Spinnkopf
- 4
- Spinndüse
- 5
- Filamentbündel
- 6
- Kühlvorrichtung
- 7
- Präpariereinrichtung
- 8
- Fadenführer
- 9.1,
9.2, 9.3, 9.4
- Faden
- 10
- Galette
- 11
- Elektromotor
- 12
- Galette
- 13.1,
13.2, 13.3
- Führungsabschnitt
- 14
- Elektromotor
- 15
- Verwirbelungseinrichtung
- 16
- Aufwickeleinrichtung
- 17
- Spule
- 18
- Spulspindel
- 19
- Schwenkachse
- 20
- Getriebemittel
- 21
- Träger
- 22
- Kopffadenführer
- 23.1,
23.2
- Zahnräder
- 24
- Zahnriemen
- 25.1,
25.2
- Antriebswelle