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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für den Einbau an einer Kompaktspinnanlage für die großtechnische Herstellung von feuerfesten Kieselsäurestapelfaser-Vorgarnen.
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Bekannt ist das kostengünstige Ein-Stufen-Verfahren zur Herstellung von Kieselsäurestapelfaser-Vorgarn (
DE-PS 42 40 354 ). Kombiniert werden danach das Trockenspinnen von wässrigem Natronwasserglas, die unmittelbare Bildung von Natronwasserglasstapelfaser-Vorgarn nach dem Abzugstrommelverfahren und die chemische und thermische Nachbehandlung unter Bildung von Kieselsäurestapelfaser-Vorgarn, das auf Förderbändern abgelegt durch die Nachbehandlungsstrecke transportiert und direkt aufgespult wird.
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Beim Trockenspinnen verfestigen sich gesponnene Filamente durch Verdampfen des in der eingesetzten Spinnlösung verwendeten Lösungsmittels. Nach diesem Spinnprinzip werden heute großtechnisch verschiedene Chemiefasern wie z. B. aus Polyacrylnitril (Lösungsmittel in der Spinnlösung: Dimethylformamid) oder aus Polyvinylalkohol (Lösungsmittel in der Spinnlösung: Wasser) hergestellt. Der Hauptbestandteil einer Trockenspinnanlage ist ein senkrechter beheizbarer Spinnschacht, durch den das gesponnene Filamentgarn nach unten abgezogen wird. Gleich- oder entgegengesetzt strömt das Spinngas, das das Lösungsmittel aufnimmt und abführt. Die Temperaturgleichmäßigkeit von Schacht zu Schacht ist besonders wichtig. Es gibt verschiedene Möglichkeiten die Spinnschächte anzuordnen: Bekannt ist die Anordnung in Reihe von im Allgemeinen 12–64 Stück nebeneinander oder in Gruppen zweiseitig von z. B. 2 × 4 Spinnschächten. Betriebsgrößenvorteile ergeben sich durch die platzsparende Anordnung der Spinnschächte und durch die sich daraus ergebende Möglichkeiten der zentralen Versorgung der Spinnanlage mit Spinnlösung, mit Flüssigheizung und mit konditioniertem Spinngas sowie durch Einstellung einheitlicher Spinn- und Trockenbedingungen und Filamengarn Abzugsgeschwindigkeiten.
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Entsprechend ihrer Verbreitung sind Trockenspinnanlagen für Chemiefasern in der Literatur ausführlich beschrieben (Béla von Falkai, Synthesefasern, Verlag Chemie, Weinheim 1981, S. 100–103 und Franz Fourné, Synthetische Fasern: Herstellung, Maschinen und Apparate, Eigenschaften, C. Hanser Verlag, München 1995, S. 489–497 und S. 708–711). Nicht bekannt ist die Kombination des Trockenspinnens von Chemiefasern mit dem Abzugstrommelverfahren.
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Zur Herstellung von voluminösen Glasstapelfaser-Vorgarnen wird das Abzugstrommelverfahren verwendet. Die Herstellung erfolgt in einer Produktionseinheit. Diese besteht im Wesentlichen aus einer beheizten Düse, einer Abzugstrommel mit Spinntrichter und einem Aufspulaggregat. Glasfilamentgarn wird aus der Düse von der Trommel abgezogen und im Spinntrichter in einem kreisenden Luft-Faser-Wirbel in das Glasstapelfaser-Vorgarn umgewandelt. Dieses wird schließlich aufgespult. (R. Kiener, Die Verarbeitung von Glasfaser-Garnen auf maschenbildenden Maschinen, Wirkerei- und Strickerei-Technik 41 (1991) 1, S. 33–34). Der Aufbau und die Funktionsweise des beim Abzugstrommelverfahren eingesetzten 'Spinntrichters' (gelegentlich auch 'konische Kammer' genannt) wurde in
DE 36 34 904 A1 und in
DE 42 40 354 C1 beschrieben. Eine andere Funktion haben 'Spinntrichter' bei sogenannten Naßspinnverfahren wie zur Herstellung von Cellulosefasern (
DE 747 489 A ). In diesem Fall wird eine Koagulations- bzw. Fällflüssigkeit durch den Spinntrichter geleitet. Aus Düsen im Spinntrichter wird eine hochpolymere Viskoselösung in diese Flüssigkeit hineingesponnen. Die Fällflüssigkeit wirkt auf die Viskosefäden koagulierend, eine Verwirbelung zur Bildung eines Vorgarnes erfolgt nicht.
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Bekannt geworden ist auch eine Glasstapelfaser-Vorgarn Anlage, bei der anstelle der Abzugstrommel mit der Standardbreite von 1000 mm mehrere, d. h. bis etwa 15 Abzugsscheiben (d. s. schmale Abzugstrommeln) mit je einem Abstreifer Gruppen von, im Beispiel, jeweils 100 Filamenten aus einer Düse abziehen (
DE-PS 35 18 769 ). Nach diesem Verfahren werden die 15 Gruppen zu jeweils 100 Filamenten in einem Drallrohr wieder zusammengefaßt, zu einem Vorgarn oder Garn geschlossen und dieses schließlich aufgespult. Betriebsgrößenvorteile ergeben sich alleine durch die zentrale Herstellung von Glaspellets, die dosiert den einzelnen Spinnmaschinen zugeführt werden, um im Schmelztrog unmittelbar vor der Düse erschmolzen zu werden. Nicht genutzt werden Betriebsgrößenvorteile, indem die von den Abzugsscheiben aus einer Düse abgezogenen Filamentgruppen getrennt in Glasstapelfaser-Vorgarn umgewandelt und aufgespult werden. Eine chemische und thermische Nachbehandlung von Glasstapelfaser-Vorgarnen, wie der von Kieselsäurestapelfaser-Vorgarnen ist nicht bekannt.
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In der Chemiefaserindustrie werden aus Kosten- und Qualitätsgründen seit Langem und wo immer möglich aufeinanderfolgende Verfahrensstufen zusammengefaßt. Um aufeinanderfolgende Verfahrensstufen zusammenfassen zu können, müssen ihre Mengendurchsätze und gegebenenfalls ihre Geschwindigkeiten etwa gleich oder ohne zu große Schwierigkeiten aneinander anpaßbar sein (Winnacker-Küchler, Chemische Technologie, Band 6, Organische Technologie II, C. Hanser Verlag, München 1982, S. 670–672). Über die Zusammenfassung aufeinanderfolgender Verfahrensstufen: Trockenspinnen – Abzugstrommelverfahren – Nachbehandlungsstrecke – Aufspulaggregat zur Herstellung von Kieselsäurestapelfaser-Vorgarn berichtet auch
DE-PS 42 40 354 . Nicht eingegangen wird in diesem Patent auf die Übertragung dieses Prinzips auf eine großtechnische Kompaktspinnanlage mit mehreren, z. B. 2, 4, 6, ... Düsenpaketen und Spinnschächten am Beginn der Anlage und mit einer entsprechenden Anzahl von z. B. 2, 4, 6, ... Aufspulaggregaten am Ende der Anlage.
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Bei einem Verfahren zum Herstellen von Fäden aus thermoplastischem Material wird u. a. eine bewegliche Verbindung (z. B. Gummischlauch) zwischen einer Blasdüse und einem Fortsatzrohr eingesetzt (
DE 1 710 631 A ). Bei diesem Verfahren geht es darum, Fäden mit hoher Geschwindigkeit aus den Spinndüsen abzuziehen und dabei eine sichere Fadenablage auf einem fortlaufenden, bewegliche Band, welches zu einer Rolle aufgewickelt wird, zu gewährleisten. Beim Abwickeln der Rolle lassen sich die abgelegten Fäden bei niedriger Geschwindigkeit der mechanischen Weiterverarbeitung zuführen. Es handelt sich hierbei um ein ganz anderes Material und um eine ganz andere Aufgabe, sodass diese technische Lehre nicht ohne weiteres auf die Herstellung von Kieselsäurestapelfaser-Vorgarn übertragen werden kann.
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Der in Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde mehrere nebeneinander liegende Spinnschächte und Düsenpakete einer Trockenspinnanlage mit einer gleich großen Anzahl Abzugsscheiben und dazugehörigen Spinntrichtern zu kombinieren und mit einer Vorrichtung zu versehen, die es ermöglicht, das in jedem Spinntrichter gebildete Natronwasserglasstapelfaser-Vorgarn mit definierter Geschwindigkeit, getrennt und unbeeinflußt voneinander zu einem sowie spannungslos und changierend in einen Einlauf des Säurebades einer Nachbehandlungsstrecke zu befördern, um die hier gebildeten Kieselsäurestapelfaser-Vorgarne nach der Nachbehandlungsstrecke an mehreren, der Anzahl der Spinnschächte und Düsenpakete gleich großen Zahl von Aufspulaggregaten aufspulen zu können.
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Dieses Problem wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, vorteilhafte Ausführungsformen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.
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Die in der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass erstmalig an einer großtechnischen Kompaktspinnanlage aus Natronwasserglas durch Kombination des Trockenspinnverfahrens mit dem Abzugstrommelverfahren, dem sich unmittelbar eine Nachbehandlungsstrecke anschließt, mehrere Spulen Kieselsäurestapelfaser-Vorgarn gleichzeitig, kosten- und qualitätsgünstig hergestellt werden können.
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Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Berücksichtigung findet die in
DE-PS 42 40 354 gegebene Lehre.
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Es zeigen:
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1 von einer zweiseitigen Kompaktspinnanlage mit insgesamt 2 × 4 Spinnstellen in Seitensicht: 4 Düsenpakete und Spinnschächte, 4 Abzugsscheiben mit Spinntrichter, die Vorrichtung nach Anspruch 1, die Nachbehandlungsstrecke und die 4 Aufspulaggregate;
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2 in Aufsicht die 4 Kieselsäurestapelfaser-Vorgarne, die auf einem Transportband der Nachbehandlungsstrecke zick-zackförmig nebeneinander liegen.
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Vier Spinnschächte (2), in denen das Lösungsmittel Wasser aus den an den Düsenpaketen (1) gesponnene Natronwasserglasfilamentgarnen (3) verdampft werden soll, sind der Hauptbestandteil der dargestellten Hälfte einer zweiseitigen Trockenspinnanlage. An jedem Schachtkopf befinden sich ein Düsenpaket (1) mit Ringspinndüse und Filter, die Spinnpumpe, die Zuleitung für Spinnlösung und die Zuleitung für konditioniertes Spinngas, das am unteren Schachtende abgesaugt wird. Die Spinnschächte (2) sind als Mantelrohre ausgebildet, die bei Betrieb mit Flüssigheizung auf der erforderlichen Temperatur gehalten werden. Unter jedem Spinnschacht (2) ist eine Galette (4) für den Schlichteauftrag vorgesehen, gefolgt von je einer Abzugseinheit bestehend aus Abzugsscheibe (d. i. eine schmale Abzugstrommel) (5) und Spinntrichter (6). Dieser ist etwa im Abstand von 3/4 des Umfanges der Abzugsscheibe (5) nach dem Auflaufpunkt von Natronwasserglasfilamentgarn (3) im Bereich der Abzugsscheibe (5) angebracht. Die Breite der Abzugsscheibe (5) wird im Wesentlichen vom Durchmesser des Düsenpaketes (1) und vom Innendurchmesser des Spinnschachtes (2) bestimmt. Jede Abzugsscheibe (5) soll Natronwasserglasfilamentgarn (3) vom Düsenpaket (1) durch den Spinnschacht (2) mit definierter Geschwindigkeit abziehen. In jedem Spinntrichter (6) der Abzugsscheibe (5) soll Natronwasserglasfilamentgarn (3) zu Natronwasserglasstapelfaser-Vorgarn (8) umgewandelt werden. Unmittelbar nach dem verjüngten Ende jeder der vier Spinntrichter (6) befinden sich je eine Einheit Fördergalette mit Hilfsrolle (7), gefolgt von je einer Injektordüse mit flexibler Schlauchleitung (9). Die Auslauföffnungen der flexiblen Schlauchleitungen (9) sind an einer Changiervorrichtung (10) befestigt. Die Abstände der Austrittsöffnungen der flexiblen Schlauchleitungen (9) auf der Changiervorrichtung (10) haben einen bestimmten Abstand zueinander. Die Fördergalette mit Hilfsrolle (7), angetrieben von einem E-Motor, soll das Natronwasserglasstapelfaser-Vorgarn (8) aus dem Spinntrichter (6) mit definierter Geschwindigkeit abziehen und nach ihrer mehrfachen Umschlingung der Injektordüse mit flexibler Schlauchleitung (9) zuführen. Das Natronwasserglasstapelfaser-Vorgarn soll pneumatisch durch die flexible Schlauchleitung (9) bis zur Austrittsöffnung befördert werden. Die Changiervorrichtung (10) befindet sich unmittelbar vor dem Einlauf in das Säurebad (11) der Nachbehandlungsstrecke. Die Hin- und Herbewegung der Changiervorrichrung (10) wird elektromechanisch gesteuert, sodass die Natronwasserglasstapelfaser-Vorgarne (8), die die Austrittsöffnungen der an der Changiervorrichtung (10) befestigten flexiblen Schlauchleitungen (9) spannungslos verlassen sollen, zick-zackförmig und mit bestimmtem Abstand zueinander, in den Einlauf des Säurebades (11) befördert werden können. Die Nachbehandlungsstrecke besteht aus Säurebad (11), Waschzone (13), Trockenzone (14), Glühzone (15), Srühdüse für die Schlichte (16), Trockenofen (17) und den Fördergaletten (18) am Auslauf. Im Säurebad (11) wird bekanntlich das Kieselsäurestapelfaser-Vorgarn (12) gebildet und auf Förderbändern durch die gesamte Nachbehandlungsstrecke transportiert. (2) zeigt beispielhaft in Aufsicht die vier gebildeten Kieselsäurestapelfaser-Vorgarne (12), die zick-zackförmig auf einem Transportband der Nachbehandlungsstrecke nebeneinander liegen. Nach dem Auslauf der Nachbehandlungsstrecke stehen vier Aufspulaggregate (19), die die vier gebildeten Kieselsäurestapelfaser-Vorgarne (12) getrennt voneinander aufspulen sollen.
