DE2115312B2 - Beheizbarer Spinnschacht - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen beheizbaren Spinnschacht zum Erwärmen frisch gesponnener Fäden, der beidseitig offen ist und eine Strahlungsheizung und einen Reflektor aufweist.

Fäden mit hoher Festigkeit können nur erhalten werden, wenn sie sehr hoch verstreckt werden. Eine hohe Verstreckung aber kann nur an Fäden mit niedriger Vororientierung erzielt werden. Bei der Herstellung hochfester Fäden, wie sie z. B. für Reifencord eingesetzt werden, muß deshalb bereits der Spinnprozeß so durchgeführt werden, daß dabei Fäden mit möglichst geringer Vororientierung entstehen. Ein weiteres Problem ist die erforderliche Gleichmäßigkeit, da die Fäden nur dann hoch verstreckt werden können, wenn jeder einzelne Faden beim Spinnen gleichmäßig behandelt wird. Eventuell auftretende Ungleichheiten, wie sie z. B. durch unsachgemäße Kühlung entstehen können, lassen sich bei der weiteren Verarbeitung nicht mehr beheben und beeinträchtigen die Qualität des fertigen Fadens.

Man hat erkannt, daß die Vororientierung der Fäden beim Spinnen herabgesetzt werden kann, wenn man unter der Spinndüse eine Heizzone anbringt und damit die Abkühlung der Fäden hinauszögert. Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beheizung von frisch gesponnenen, nach dem Trockenspinnverfahren erzeugten Fäden wird in der britischen Patentschrift 5S0 832 beschrieben. Hier wird innerhalb eines Rohres mit vertikaler Achse der Faden parallel zur Rohrachse abgezogen und von horizontal auftreffenden Wärmestrahlen beheizt. In einer Spezialausführung ist der Querschnitt des Rohres ellipsenförmig und die Rohrinnenwand ein guter Reflektor. Zur guten Bün-

delung der Strahlung befindet sich die Wärmestrahlungsquelle in einem Brennpunkt der Ellipse und der Faden im anderen Brennpunkt. Die so erzielte Erwärmung der Fäden soll auch beim Schmelzspinnen von Polyamiden von Vorteil sein, da sie auf diese Weise

^!5 die Fäden in einem plastischen oder halbplastischen Zustand erhält und damit das Verstrecken der Fäden fördert. Die beschriebene Vorrichtung ist jedoch sehr groß und damit unhandlich.

Nach der deutschen Offenlegungsschrift 1 435 512 kann diese Heizzone aber auch eine lange geheizte zylindrische oder rechteckige Hüise sein, die den Raum mit den frisch gesponnenen Fäden unterhalb

der Spinndüse auf einer langen Strecke umgibt.

Nach der französischen Patentschrift 1 347 985 ist

*5 ein Verfahren bekannt, bei dem die frisch gesponnenen Polyester- oder Polyamidfäden ein zylindrisches beheiztes Rohr durchlaufen.

Nach dem Verlassen des Zylinders werden die Fäden durch einen waagerechten Luftstrom rasch abge-

kühlt. Sie werden daraufhin präpariert, mit heißem Dampf zur Erwärmung angeblasen und dann verstreckt und aufgespult.

Bei diesen bekannten Verfahren werden Heizvorrichtungen verwendet, die die laden nach dem Vor lassen der Spinndüse auf einer langen Streckt.· erwärmen, wodurch die Abkühlung und Verfestigung dieser Faden nur sehr langsam erfolgt und ihre Vororientierung herabgesetzt wird. Es hat sich gezeigt, daß diese Arbeitsweise nicht zu optimalen Fadenqualitäten fühn. Die erzielte Fadengleichmäßigkeit ist unbefriedigend, und die Anblasung, die sich an den Heizstrahler anschließt, hat Verklebungen der Fäden zur Folge, da bei dieser Konstruktion der Heizstrahler die Anblasluft in die Heizzone eindringt und dort die noch plastischen Fäden verwirbelt. Als unerwünschte Folge der Ungleichmäßigkeit müssen außerdem Einbußen der Reißfestigkeit in Kauf genommen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen beheizbaren Spinnschacht zu entwikkein, mit dessen Hilfe Polyester-Fäden mit niedriger Vororientierung und mit zufriedenstellender Gleichmäßigkeit erhalten werden, aus denen Fäden von hoher Reißfestigkeit produziert werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem beheizbaren Spinnschacht zum Erwärmen frisch gesponnener Fäden, der beidseitig offen ist und eine Strahlungsheizung und einen Reflektor aufweist, dadurch gelöst, daß der Spinnschacht sich aus einem oberen und einem unteren kegelstumpfförmigen Teil zusammensetzt, wobei der untere Teil die Strahlenheizung aufweist und der obere Teil der Reflektor ist, der die vom unteren Teil ausgehenden Wärmestrahlen reflektiert, und daß die öffnung des unteren Teiles durch eine kreisförmige Blende verengt ist.

Der erfindungsgemäße Spinnschacht wird an Hand der F i g. 1 und 2 in beispielsweiser Ausführung erläutert.

Fig. 1 zeigt den Spinnschacht in Detektivischer

Darstellung;

Fig. 2 zeigt den Spinnschacht im Schnitt.

Der beheizbare Spinnschacht set2t sich aus zwei kegelstumpfförmigen Teilen 1 und 2 zusammen, die an ihren größeren Kreisöffnungen miteinander verbunden sind. Der untere Teil 2 ist beheizbar, während die Wand des oberen Teils 1 die vom unteren Teil ausgehenden Wärmestrahlen reflektiert. Dieser Teil 1 ist also als Reflektor und Teil 2 als Strahler ausgebildet. Die untere Öffnung 3 des Heizstrahlers ist durch eine kreisförmige Blende 4 abgeschirmt, damit die Luft, mit der die Fäden nach dem Verlassen des Strahlers angeblasen werden, nicht in den Raum unterhalb der Spinndüse gelangen und den Lauf der dort noch weichen FäJ^n stören kann.

Der Durchmesser d, dieser Blende ist mindestens 5 und höchstens 30 mm größer als der Durchmesser d_F des Fadenbündels.

Die obere Öffnung des oberen Teiles 1 ist im Durchmesser t/₄ größer als der Durchmesser des Fadenbündels. Die Spinnschachthöhe L beträgt das 1,0-bis 2,5fache des Durchmessers d_t der Öffnung des oberen Teiles 1.

Zwischen Fadenbündel und Wand des unteren Teiles 2 strömt Luft nach oben, die die vom Fadenbündel nach unten mitgeführte Luft ersetzt. Die Strömungsquerschnittsfläche soll möglichst groß sein, damit der Luftausgleich mit geringer Geschwindigkeit erfolgen kann. Die Querschnittsfläche im größten Durchmesser d_% des Spinnschachtes ist mindestens doppelt so groß zu wählen wie die Querschnittsfläche d_t des Fadenbündels.

Die Seitenlinie H und der Kegelwinkel 4 des unteren Teiles 2 ist so zu wählen, daß die Mittelsenkrechte 5 auf die Fallinie H der Kegelfläche des Teiles 2 auf die Kegelfläche des oberen Teiles 1 zeigt.

Die bi konische Form des Spinnschachtes dient zur Erzielung einer konzentrierten Wärmestrahlung. Die Form wurde so gewählt, damit nur ein geringer Teil der Strahlung auf die Spinndüse trifft, der größere Teil aber von dem Reflektor in den Raum unter der Düse reflektiert wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist deshalb der obere Teil 1 hochglanzpoliert oder mit einer reflektierenden Folie belegt. Die Heizkörper des unteren Teiles 2 bestehen vorzugsweise aus Keramikplatten mit eingelegten Heizwendeln.

Die Vorrichtung kann verwendet werden zum Verspinnen von hochmolekularen Polyestern, insbesondere Polyäthylenterephthalat, sowie Copolyestern, deren Säurekomponenten zu einem überwiegenden Teil aus Terephthalsäure bestehen. Sie ermöglicht die Produktion von Hochfest-Fäden, für deren Herstellung die Fäden möglichst niedrig vororientiert sein müssen. Man kann aber auch den Schmelzedurchsatz steigern, indem man die durch höhere Spinnabzugsgeschwindigkeit erhöhte Vororientierung mittels dieser

Heizeinrichtung kompensiert. Darüber hinaus eignet sich die Vorrichtung auch für das kontinuierliche Spinnstrecken von Fäden mit hoher Viskosität.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen beheizbaren Spinnschachtes ist es möglich, unter der Spinndüse einen neuartigen, zeitlich und räumlich eng begrenzten Temperaturverlauf in der Verfestigungszone der Fäden zu erzielen, der sich auf die Verfestigung sehr günstig auswirkt.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Spinnschachtes ist es außerdem möglich, die gesponnenen Fäden schneller abzuziehen und dabei erhebliche Produktionssteigerungen zu erzielen. Verglichen mit den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art hat der erfindungsgemäße Spinnschacht auch den Vorteil, daß er

bei verbesserter Wirkungsweise wesentlich kleiner und damit handlicher und bequemer im Gebrauch ist.

Beispiel 1

Polyäthylenterre'_r ^u.;na!u. der Intrinsic-Viskosität 1,23 (gemessen bei 25° C in einem Gemisch aus Phenol/Tctrachloräthan im Verhältnis 3:2) wird bei 304° C mit einer Förderung von 220 g/min aus einer Spinndüse mit 200 Löchern von 0,5 mm Durchmesser versponnen und mit einer Geschwindigkeit von 320 m/min aufgespult. Direkt unter der Spinndüse ist ein beheizbarer Spinnschacht angebracht. Die Abmessungen des Spinnschachtes sind:

i/, = 140 mm, d₂ = 170 mm, d_y = 225 mm,
</₄ = 135 mm, H = 70 mm, L = 150 mm,
L_x = 85,6 mm, φ = 46°.

Er besitzt eine elektrische Heizleistung von 2000 Watt bei 220 Volt und wird im vorliegenden Fall mit 150 Volt betrieben. Direkt unterhalb des Spinnschachies schließt sich auf eine Länge von etwa 2 m eine Luftanblasung mit Luftgeschwindigkeiten von 0,8 m/sec an.

Als Maß für die Molekülorientierung besitzen die so erzeugten Spinnfäden eine Doppelbrechung von DB = (1,6... 2,0) · 10 \ gemessen nach der Kompensationsmethode nachEhringshaus mit Quarzbzw. Kalkspatkompensatoren.

Die Gleichmäßigkeit dieser Fäden über ihre Länge ist sehr gut.

An den Fäden gab es keine Verklebungen.

Die Fäden lassen sich im Verhältnis 1: 6,5 verstrekkcn und man erhält Festigkeiten von 82 g/tex.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   J. Beheizbarer Spinnschacht zum Erwärmen frisch gesponnener Fäden, der beidseitig offen ist und eine Strahlungsheizung und einen Reflektor aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnschacht sich aus einem oberen und einem unteren kegelstumpfförmigen Teil zusammensetzt, wobei der untere Teil (2) die Strahlungsheizung aufweist und der obere Teil (1) der Reflektor ist, der die vom unteren Teil ausgehenden Wärmestrahlen reflektiert, und daß die öffnung (3) des unteren Teiles durch eine kreisförmige Blende (4) verengt ist.
2. 2. Spinnschacht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (d_x) der Blende (4) mindestens 5 mm und höchstens 30 mm größer ist als der Durchmesser (d_f) des Fadenbündels.
3. 3. Spinnschacht nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (L) des Spinnschachts dem 1.0- bis 2,5fachen Wert des Durchmessers (i/₄) der Öffnung des oberen kege'stumpfförmigen Teiles (1) entspricht.
4. 4. Spinnschacht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche an der Stelle des größten Durchmessers (d₃) des Spinnschachts mehr als doppelt so groß ist wie die Querschnittsfläche des Fadenbündels.
5. 5. Spinnschacht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel winkel (φ) des unteren Teils (2) so groß ist, daß die Mittelsenkrechte auf einer Fallinie (H) der Kegelfläche des unteren Teiles (2) auf die Kegelfläche des oberen Teiles (1) zeigt.
6. 6. Spinnschacht nach Anspruch 1 bis 5, bestehend aus zwei Pyramidens'ümpfen mit einem regelmäßigen Vieleck als Grundfläche.