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Die
Erfindung betrifft eine Spinnanlage zum Schmelzspinnen und Kühlen einer
Filamentschar sowie Filamente hergestellt unter Verwendung der erfindungsgemäßen Spinnanlage.
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DE 101 34 003 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Kühlen einer Filamentschar. Diese
Vorrichtung besitzt eine Spinneinrichtung mit einer ringförmigen Spinndüse. Die
unterhalb der Spinneinrichtung angeordnete Kühleinrichtung besteht unter
anderem aus einer Blaskerze, die zentrisch zu der Spinndüse angeordnet
ist, wobei Kühlluft
radial in alle Richtungen aus der Blaskerze austritt. Die Blaskerze
besitzt einen porösen
Mantel, der beispielsweise aus einem Vlies, Siebgewebe oder einem
Sintermaterial besteht. Dieser Aufbau soll dafür sorgen, dass Kühlmedium
gleichmäßig über den
Mantel der Blaskerze nach außen
durchtritt und eine durch die Spinndüse erzeugte Filamentschar von
innen nach außen
durchdringt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass ein poröses Material
allein nicht ausreichend ist, um tatsächlich über die gesamte Fläche, aus
der Kühlluft
ausströmt,
Kühlluft
gleichmäßig auszuströmen. Die
Anblasgeschwindigkeit der Filamente mit Kühlluft ist deshalb nicht homogen
und damit befinden sich nicht alle Filamente im gleichen Abstand
zur Kühleinrichtung
auf einem Kreisring. Die weiter außen liegenden Filamente werden
mit geringerer Geschwindigkeit und höherer Temperatur angeblasen
als die der Blaskerze näher
liegenden Filamente. Die Einheitlichkeit der schmelzgesponnenen Filamente könnte durch
eine homogene Anblasung mit Kühlluft
noch weiter verbessert werden.
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Eine
Spinnanlage mit einem Spinnbalken zum Spinnen einer Mehrzahl von
synthetischen Fäden
und einer Kühleinrichtung
in Form eines Blaskastens offenbart WO 96/17116. Die ausgesponnenen Filamentfäden werden
unterhalb der Spinndüsenplatte
durch Kühlluft
im Querstrom angeblasen, wobei die Kühlluft aus einer der Spinndüsenreihe
zugewandten Blaswand eines Blaskastens austritt. Dieser Blaskasten
bildet zusammen mit einem weiteren Blaskasten einen gemeinsamen
Quader, der so schmal ausgelegt werden kann, dass er zwischen zwei
Düsenreihen
in enger Anordnung Platz findet.
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Um
sämtliche
aus den Spinndüsen
der Düsenreihen
austretenden Filamente gleichmäßig zu kühlen, verengt
sich der vertikale Querschnitt der Blaskästen in Strömungsrichtung. Dadurch soll
erreicht werden, dass die Austrittsgeschwindigkeit der Blasluft
durch die porös
ausgeführte
Blaswand in Richtung der Filamentbündel im wesentlichen für sämtliche
Spinndüsen
gleich ist.
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Nachteil
dieser Konstruktion ist, dass aufgrund des keilförmigen, bzw. im wesentlichen
die Form eines rechtwinkligen Dreiecks aufweisenden Querschnitts
eine gleichmäßige Austrittsgeschwindigkeit
der Kühlluft
nur an einer Seite des Blaskastens möglich ist. Wie in der WO 96/17116
beschrieben können
Filamente aus zwei gegenüber
liegenden Spinndüsen
nur gekühlt
werden, wenn zwei gleichartige Blaskästen Rücken an Rücken angeordnet sind, da ein
Austritt von Kühlluft
an zwei gegenüberliegenden
Seiten des Blaskastens nicht möglich ist.
Die Verwendung von zwei Blaskästen
zur Lösung dieser
Aufgabe erhöht
den konstruktiven und apparativen Aufwand, weil dann für jeden
Blaskasten eine eigene Luftzuführung
notwendig ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der
Technik zu verringern und für
eine konstante Produktqualität
von schmelzgesponnenen Filamenten, die durch Queranblasung gekühlt werden,
zu sorgen. Es ist damit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine im Vergleich zum Stand der Technik nochmals verbesserte Kühleinrichtung
zur Kühlung
von schmelzgesponnenen Filamenten durch eine homogene Queranblasung
zur Verfügung
zu stellen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine Spinnanlage zum Schmelzspinnen und Kühlen einer
Filamentschar mit einer Spinneinrichtung, die mindestens eine Spinndüse zum Extrudieren
einer Filamentschar und mindestens eine unterhalb der Spinndüse angeordnete
Kühleinrichtung
in Form eines Blaskastens aufweist, wobei der Blaskasten an einem
Kühlmediumzufuhrkanal
angeschlossen ist, an mindestens einer von zwei gegenüberliegenden
Seiten eine Blaswand aufweist und wobei die Blaswand einer Spinndüse zugewandt
ist. Überraschenderweise
hat sich gezeigt, dass eine homogenere Kühlluftaustrittsgeschwindigkeit
als nach dem Stand der Technik dadurch erreicht werden kann, dass
in den Blaskasten Einbauten in Form von mindestens 2 porösen oder perforierten
Platten eingebracht werden, die den Innenraum des Blaskastens in
mindestens drei Räume teilen.
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Üblicherweise
wird zum Kühlen
der Filamentschar ein gasförmiges
Kühlmedium
verwendet. Die Kühlung
kann mit einem Inertgas, z.B. Stickstoff erfolgen, aus Kostengründen wird
allerdings bevorzugt mit Luft gekühlt. Besonders bevorzugt ist
die Luft temperiert, so dass die Kühllufttemperatur unabhängig von
den äußeren Bedingungen
immer konstant ist.
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Das
gasförmige
Kühlmedium
strömt
durch eine poröse
Blaswand. Die Blaswand besteht z.B. aus Sintermetall, wobei auch
andere gesinterte poröse
Werkstoffe wie Glas oder Kunststoff möglich sind. In einer bevorzugten
Ausführungsform
besteht die Blaswand aus einem ein- oder mehrlagigen Sieb, Gaze
oder ähnlichem
Gewebe, da diese Materialien dünner
als die gesinterten Werkstoffe sind und eine homogenere Porenverteilung
aufweisen. Besonders bevorzugt besteht die Blaswand aus Poroplate®,
das einen Porendurchmesser von 30μm
aufweist und aus mehreren Lagen einer feinen Gaze besteht.
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Die
Einbauten in Form von porösen
oder perforierten Platten erstrecken sich entlang der longitudinalen
Seite des Blaskastens, vorzugsweise über die gesamte Länge des
Blaskastens.
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Die
porösen
oder perforierten Platten weisen in einer Ausführungsform einen Abstand zueinander auf.
Der Abstand ist an der Stelle, wo der Luftzufuhrkanal am Blaskasten
angeschlossen ist am größten, bevorzugt
haben die Einbauten an dieser Stelle den maximal möglichen
Abstand voneinander, d.h. sie liegen an der Innenseite der Blaskastenwand
an. Der Abstand der Platten, die sich vorzugsweise über die gesamte
Länge des
Blaskastens erstrecken, ändert sich
stetig entlang der Longitudinalachse. Bevorzugt verringert sich
der Abstand der Platten zueinander, wobei sich die Platten auf der
dem Luftzufuhrkanal gegenüberliegenden
Seite treffen können.
Die porösen
oder perforierten Platten können
auf der dem Luftzufuhrkanal gegenüberliegenden Seite auch noch
einen Abstand aufweisen, der aber geringer sein muss als der Abstand,
den die Platten an der Stelle aufweisen, wo der Luftzufuhrkanal
am Blaskasten angeschlossen ist Die porösen oder perforierten Platten
können
sich auch kreuzen, d.h. der Abstand verringert sich bis zu dem Kreuzungspunkt, vorzugsweise
etwa in der Mitte des Blaskastens, um dann bis zu der dem Luftzufuhrkanal
gegenüberliegenden
Seite wieder anzusteigen.
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Die
Lage der porösen
Platten im Blaskasten ist abhängig
vom Strömungswiderstand
bzw. Druckverlust der Blaswand. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Position der porösen
Platten deshalb variierbar, um ein optimales Ergebnis hinsichtlich
einer homogenen Ausblasgeschwindigkeit zu erzielen.
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In
einer Ausführungsform
weist der Blaskasten an zwei gegenüberliegenden Seiten, die jeweils einer
Filamentschar zugewandt sind eine Blaswand auf. Dadurch können zwei
Filamentscharen von einem Blaskasten mit Kühlluft versorgt werden.
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Bevorzugt
ist, dass der Blaskasten so flach ausgeführt ist, dass er unterhalb
und zwischen zwei Spinndüsen
angeordnet werden kann. Besonders bevorzugt ist der Blaskasten 10mm
bis 30mm tief. Die Angabe flach bzw. 10mm bis 30mm tief bezieht sich
auf den Abstand zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Blaskastens,
die eine Blaswand enthalten. Durch diese Bauweise ergibt sich die
Möglichkeit
Spinnanlagen mit der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung nachzurüsten, auch
wenn die Spinndüsen
ringförmig
angeordnet sind. Ringförmig
angeordnete Spinndüsen
sind häufig
zur Kühlung
der Filamente mit einer Radialanblasung von außen nach innen kombiniert.
Durch diese Anordnung ist eine gleichmäßige Abkühlung der Filamente nicht gewährleistet,
da sich die erhitzte Kühlluft
nach dem Durchtreten durch die Filamentscharen unterhalb der ringförmigen Spinndüse staut
und so ein Temperaturgradient zwischen Außen- und Innenseite der ringförmig ausgesponnenen
Filamente entsteht. Bei einer radialen Anblasung bei der Kühlluft die
Filamentschar von innen nach außen
durchdringt, wie in
DE 10134003
A1 vorgeschlagen, wird dieser Gradient zwar vermieden,
es treten aber die eingangs beschriebenen Nachteile auf.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Blaskasten so unter einer Spinndüse zum Extrudieren einer Filamentschar
angeordnet, dass die Filamentschar in zwei Teile aufgeteilt wird,
die im wesentlichen die gleiche Anzahl Filamente aufweisen.
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Dazu
wird ein flacher, 10mm bis 30mm tiefer Blaskasten fest unterhalb
der Spinndüse
montiert. Auf ein Einbringen des Blaskastens in den Filamentstrom
wird dabei bewusst verzichtet, da dieser Vorgang in der Praxis sehr
problematisch ist und einen großen
technischen Aufwand bedeutet, um den Spinnprozess zu starten. Die
Filamente könnten während des
Einbringens des Blaskastens in den Filamentstrom sehr leicht auf
den Blaskasten treffen und den Blaskasten oder die Blaswand verschmutzen
oder verkleben.
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Die
Spinnlöcher,
die direkt über
dem fest montierten Blaskastens liegen, werden deshalb über den
gesamten Durchmesser der Spinndüse
hinweg etwa entsprechend der Stirnfläche des Blaskastens verschlossen,
so dass keine ausgesponnenen Filamente auf den Blaskasten treffen.
Dadurch ist es möglich,
ohne einen Düsenwechsel,
die Filamentzahl zu ändern.
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Diese
Vorgehensweise, die Öffnungen
der Spinndüse
in 2 Bereiche zu teilen, dazwischenliegend zwei flache Blaskästen anzuordnen,
die zusammen nur etwa 20mm tief sind, ist dem Fachmann lange bekannt
(
US 3,118,012 ). Allerdings
sind dabei keine Maßnahmen
beschrieben, die dafür
sorgen, dass die Kühlluft
in möglichst
homogener Geschwindigkeit über
die gesamte Austrittsöffnung
austritt und die vorbei laufenden Filamente gleichmäßig abkühlt.
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Die
Erfindung umfasst auch Filamente hergestellt unter Verwendung einer
erfindungsgemäßen Spinnanlage.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
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Es
zeigen
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1:
schematischer Querschnitt der erfindungsgemäßen Spinnanlage
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2:
Ausführungsbeispiel
Blaskasten
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3:
Ausführungsbeispiel
Blaskasten
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1 zeigt
eine mögliche
Ausführung
der erfindungsgemäßen Spinnanlage
zum Schmelzspinnen und Kühlen
einer Filamentschar 1 in einer schematischen Querschnittzeichnung. 1 zeigt
eine Spinneinrichtung 2 enthaltend drei Spinndüsen 3 aus denen
jeweils eine Filamentschar 1 ausgesponnen wird. Die Blaskästen 4 sind
so unterhalb der Spinneinrichtung 2 angebracht, dass jede
Filamentschar 1 von zwei Seiten angeblasen wird. Dafür sind die
zwischen zwei Filamentscharen 1 befindlichen Blaskästen 4 so
ausgeführt,
dass sie an zwei gegenüberliegenden
Seiten, die einer Filamentschar 1 zugewandt sind, eine
Blaswand 6 aufweisen. Die Blaskästen 4, die nur an
einer Seite einer Flamentschar 1 zugewandt sind, weisen
entsprechend auch nur eine Blaswand 6 auf.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen
Blaskasten 4 im Hinblick auf die Lage der Einbauten in
Form von porösen
oder perforierten Platten 7, die für eine homogene Austrittsgeschwindigkeit
der Kühlluft
sorgen. Die Einbauten in Form von porösen oder perforierten Platten 7 erstrecken sich
auch hier entlang der longitudinalen Seite des Blaskastens 4 über die
gesamte Länge
des Blaskastens 4.
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Die
porösen
oder perforierten Platten 7 weisen einen Abstand zueinander
auf, der an der Stelle, wo der Kühlmediumzufuhrkanal 5 am
Blaskasten 4 angeschlossen ist, am größten ist. Die Einbauten liegen
an der an der Innenseite der Blaskastenwand an. Der Abstand der
Platten 7 verringert sich entlang der longitudinalen Achse
des Blaskastens 4, wobei die Platten an der dem Kühlmediumzufuhrkanal 5 gegenüberliegenden
Seite noch einen Abstand aufweisen.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für einen
Blaskasten 4 im Hinblick auf die Lage der Einbauten in
Form von porösen
oder perforierten Platten 7, die für eine homogene Austrittsgeschwindigkeit der
Kühlluft
sorgen. Die Einbauten in Form von porösen oder perforierten Platten 7 erstrecken
sich entlang der longitudinalen Seite des Blaskastens 4 über die
gesamte Länge
des Blaskastens 4. Die porösen oder perforierten Platten 7 kreuzen
sich etwa in der Mitte des Blaskastens 4 und weisen an
der Stelle, wo der Kühlmediumzufuhrkanal 5 am
Blaskasten 4 angeschlossen ist und der dieser Seite gegenüberliegenden
Seite den größten Abstand
zueinander auf.