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Vorrichtung zum Verspinnen heißer Schmelzen, insbesondere aus organischen
Hochpolymeren Es ist bekannt, aus Schmelzen anorganischer oder organischer Art,
beispielsweise aus geschmolzener Glasmasse oder aus durch Polymerisation hergestellten
organischen Schmelzmassen, insbesondere Polyamiden, Polyestern oder Mischpolymerisaten,
endlose Fäden oder Stapelfasern herzustellen, indem man die Schmelzen durch Düsen
auspreßt und die ausgepreßten Fäden in einer kühleren Zone, beispielsweise in Luft,
erstarren läßt und gegebenenfalls in Stapel schneidet. Die Gleichmäßigkeit der so
hergestellten Erzeugnisse läßt oft zu wünschen übrig, weil der Erstarrungspunkt
des fadenartigen Gebildes leicht etwas schwankt. Diese Schwankungen können beispielsweise
durch die Strömung der Kühlluft, in die der durch die Düse gepreßte Faden eintritt,
verursacht werden. Eine solche Strömung ist durch die hohen Temperaturunterschiede
der Schmelzmasse und der umgebenden Kühlluft unvermeidlich. Wenn aber der Erstarrungspunkt
des Fadens schwankt, so wirkt sich der durch die Aufwickelwalze auf die erzeugten
Fäden während des Spinnvorganges ausgeübte Zug ungleichmäßig aus. Die Folgen sind
Dickenunterschiede in dem fertigen Faden.
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Es ist weiter bekannt, den Faden während des Erstarrungsvorganges
mit einem quer zur Fadenachse gerichteten Gaskühlstrom anzublasen. Bei entsprechender
Stärke dieses Blasstromes läßt sich eine unkontrollierbare Luftströmung, wie sie
durch die vorhandenen Temperaturdifferenzen hervorgerufen wird, weitgehend ausschalten,
so daß die Erstarrung des Fadens wesentlich gleichmäßiger erfolgt. Derartige Maßnahmen
führen jedoch nicht zu einem zufriedenstellenden Erfolg, weil es durch ein starkes
Anblasen des Fadens in dem das Fadenbündel umgebenden Spinnschacht unter Umständen
zu Wirbelbildungen kommt, die den gleichmäßigen Lauf des Fadens durch den Schacht
stören und Schwankungen des Fadenbündels hervorrufen können. Das Auftreten derartiger,
zu unerwünschten Titerschwankungen Anlaß gebender Strömungsunregelmäßigkeiten wird
auch nicht dadurch vermieden, daß man in den Lauf des senkrecht gegen das Fadenbündel
gerichteten Gaskühlstromes Siebe bzw. Drahtnetze oder jalousieähnliche Vorrichtungen
einschaltet, wie dies bei bekannten Vorrichtungen zur Herstellung von Fäden aus
organischen Hochpolymeren nach dem Schmelzspinnverfahren oder von Kunstseide nach
dem Trockenspinnverfahren der Fall ist. Bei einer anderen bekannten Vorrichtung
zum Verspinnen von organischen Hochpolymeren aus dem Schmelzfluß ist zum Anblasen
der ausgepreßten Fäden während ihres Laufes durch den Spinnschacht mit dem Kühlgas
eine Mehrzahl von übereinander und senkrecht zur Fadenachse angeordneten Leitungen
vorgesehen, welche in einem ihren Durchmesser um ein Mehrfaches überschreitenden
Abstand voneinander stehen und an eine gemeinsame Verteilungsleitung angeschlossen
sind. Diese Anordnung der Kühlgaszuführungsmittel sichert ebensowenig die Erzeugung
eines wirbelfreien Gasstromes wie die Anordnung eines die Fäden über die Länge des
Kühlschachtes umgebenden Siebes bei einer bekannten Vorrichtung zum Schmelzspinnen,
bei welcher der Kühlgasstrom in Längsrichtung des Fadenbündels geführt wird.
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Der Erfindung liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß eine völlige
Gleichmäßigkeit der Erstarrung des Fadens und damit ein völlig einheitlicher Titer
sich nur dann erreichen lassen, wenn man den Faden quer zur Fadenachse mit einem
gänzlich wirbelfreien Strom eines Kühlmediums anbläst, in dem eine reine laminare
Strömung herrscht.
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Erfindungsgemäß ist zu diesem Zweck die Kammer zum Anstauen des Gaskühlstromes
gegen den Spinnschacht durch ein im wesentlichen über die ganze Staukammerwand sich
erstreckendes, vorteilhaft auswechselbares, senkrechtes lamellenartiges Richtgitter
abgeschlossen, bei welchem die Tiefe der Führungslamellen für den Gaskühlstrom mindestens
das Doppelte des seitlichen Abstandes zweier Lamellen voneinander beträgt, während
sich der Querschnitt des Spinnschachtes von der Luftaustrittsseite des Richtgitters
bis in den Bereich des Fadendurchlaufes verengt.
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Hierdurch wird eine gewisse Beschleunigung des Luftstromes erreicht,
ohne daß es zu einer Wirbelbildung kommt.
Die Anordnung eines Richtgitters
im Sinne der Erfindung ermöglicht es, die geschilderten Unzulänglichkeiten der bekannten
Vorrichtungen auszuschalten und eine wirbelfreie, ruhige Parallelströmung des senkrecht
gegen das Fadenbündel gerichteten Kühlmediums zu erzielen.
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An der Luftaustrittsseite des Richtgitters kann gegebenenfalls ein
feinmaschiges Drahtgewebe vorgesehen sein, welches den Spinnschacht gegen Verschmutzung
sichert. Es ist ferner für die Erzielung einer gleichmäßigen Strömung des Kühlmediums
durch das Richtgitter zweckmäßig, den in der vor dem Richtgitter befindlichen Staukammer
herrschenden Luftdruck zu vergleichmäßigen,was sich dadurch erzielen läßt. daß der
OOuerschnitt dieser Kammer von der Lufteintrittsstelle bis zum gegenüberliegenden
Ende gleichmäßig abnimmt. Wird beispielsweise die Luft von unten in die Staukammer
eingeleitet, so verengt sich der Querschnitt der Staukammer regelmäßig nach oben.
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Die gesamte aus Staukammer und Spinnschacht bestehende Blaskammer
ist zweckmäßig auf senkrechten Stützen verschiebbar angeordnet, so daß sie gegebenenfalls
durch Schrauben oder in anderer Weise je nach der Art des erzeugten Fadengebildes
der Düse mehr oder weniger genähert werden kann.
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Die Zeichnungen veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung,
und zwar zeigt Fig. 1 die gesamte Vorrichtung in Seitenansicht, Fig. 2 einen Schnitt
nach der Linie A-A der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und Fig. 3 einen Schnitt nach
der Linie B-B der Fig. 1, gleichfalls in vergrößertem Maßstab, das Lamellengitter
darstellend.
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Die Vorrichtung besteht aus einer Luftstaukammer 3, die an der Unterseite
mit einer Lufteintrittsöffnung 4 versehen ist. Die hintere Wand 12 der Staukammer
läuft, wie aus Fig. 1 ersichtlich, schräg von oben nach unten, so daß sich der lichte
Raum der Staukammer 3 nach oben allmählich verjüngt. Gegen den Spinnschacht ist
die Staukammer (vgl. Fig. 2) durch ein Lamellen-Richtgitter 1 abgeschlossen, dessen
Tiefe so bemessen ist, daß die einzelnen Querschnitts-Öffnungen zum Luftdurchtritt
mindestens doppelt so lang wie breit sind. Das Richtgitter ist gegen den Spinnschacht
zu an seiner Luftaustrittsseite durch ein feinmaschiges Drahtsieb 2 abgedeckt, welches
eine geringe Stärke aufweist und ohne Beeinträchtigung der durch das Richtgitter
hervorgebrachten laminaren Strömung des Kühlmediums verhindert, daß etwaige von
der Blasluft mitgerissene Verunreinigungen in den Spinnschacht eintreten. Die gegenüberliegenden
Wände des Spinnschachtes 5 sind bogenförmig gestaltet, so daß sich der Spinnschacht
hinter dem Lamellengitter verjüngt. Die Krümmung der Seitenwände ist nach aerodynamischen
Grundsätzen berechnet, um eine Wirbelbildung der Kühlluft hinter dem Richtgitter
auszuschalten. An die gebogenen Wände der Spinnkammer 5 sind mit Hilfe von Scharnieren
7, 7' zwei Klappen 6, 6' angelenkt, von denen die eine mit einem Fenster 13 versehen
ist, welches eine ständige Beobachtung des durch die Kammer hindurchlaufenden Fadenbündels
11 ermöglicht, während die gegenüberliegende Klappe 6 zweckmäßig eine dunkel-, vorzugsweise
schwarzgestrichene Innenfläche aufweist, so daß die Fäden deutlich sichtbar sind.
Die gesamte Vorrichtung ist mit Hilfe von Säulen 8, 8', 8" auf einer Bodenplatte
9 montiert. Diese Säulen können einzeln oder gemeinsam mit einem Schraubentrieb
10 aasgerüstet sein, der eine Höhenverstellung der Staukammer und des Spinnschachtes
ermöglicht, wobei sich diese mit Hilfe von Führungsösen 14 an den Schraubenmuttern
10 abstützen.
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Die Vorrichtung kann aus einem beliebigen Werkstoff, beispielsweise
Leichtmetall, hergestellt sein. Das Lamellengitter 1 besteht vorteilhaft aus einem
wärmebeständigen Kunstpreßstoff.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung wird an Stelle des oberen Teiles
der auch sonst üblichen Spinnschächte verwendet und wird vorteilhaft in einem geringen
Abstand unterhalb der Spinndüse, aus welcher die zu verspinnende Fadenmasse von
oben nach unten austritt, angeordnet. Selbstverständlich muß der Abstand der Vorrichtung
von der Düse so gering sein, daß der Faden noch in schmelzflüssigetn Zustand in
den Spinnschacht eintritt. Durch den quer zur Fadenachse gegen den laufenden Faden
gerichteten wirbelfreien Luftstrom läuft der Faden in einem leichten Bogen durch
den Schacht, wobei der Erstarrungspunkt des Fadens stets an genau der gleichen Stelle
bleibt. Infolge dieses völlig gleichmäßigen Erstarrungsvorgangeswerden Fäden erhalten,
die sich durch eine hervorragende Gleichmäßigkeit des Titers über die gesamte Fadenlänge
auszeichnen. Die sonst bei der Herstellung einfarbiger Gewebe oder Gewirke leicht
auftretenden Ungleichmäßigkeiten, die sich in schattenartigen Verfärbungen unangenehm
bemerkbar machen und durch mehr oder weniger regelmäßige oder unregelmäßige Titerschwankungen
des Fadens bei dem bisher üblichen Spinnverfahren verursacht werden, fallen bei
der Verarbeitung von mit Hilfe der Vorrichtung. nach der Erfindung gesponnenen Fäden
völlig fort. Das Maschenbild von Wirkwaren, beispielsweise Strümpfen, die aus in
der Vorrichtung nach der Erfindung hergestellten Fäden gewirkt sind, ist ein überraschend
einheitliches und gleichmäßiges.
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Die Gleichmäßigkeit des gesponnenen Fadens läßt sich im übrigen durch
das am Spinnschacht angebrachte Fenster 13 jederzeit kontrollieren. Da der vom Faden
im Spinnschacht beschriebene Bogen bei gleichbleibender Luftströmung nur eine Funktion
seines spezifischen Gewichtes ist, machen sich geringste Unregelmäßigkeiten, die
beispielsweise von einer Verunreinigung oder beginnenden Verstopfung der Düse herrühren
können, in dem gesponnenen Fadenbündel sofort dadurch bemerkbar, daß ein Faden oder
mehrere Fäden des gemeinsam gesponnenen Bündels aus der normalen Bogenrichtung herausfallen,
so daß beginnende Düsenverstopfungen oder sonstige Unregelmäßigkeiten schon im ersten
Stadium sofort feststellbar sind.