DE2155207A1

DE2155207A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzspinnen von synthetischen Textilfaden

Info

Publication number: DE2155207A1
Application number: DE19712155207
Authority: DE
Inventors: John Astley Lancashire Benyon (Großbritannien)
Original assignee: Platt International Ltd., Oldham, Lancashire (Grossbritannien)
Priority date: 1970-11-06
Filing date: 1971-11-06
Publication date: 1972-05-10
Also published as: FR2113636A5; CH545353A; IT942297B; GB1297289A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W. Scherrmann Dr.-Ing. R. ROger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348

4. November 1971 _Τβ|β|οη

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Eitllngennedter PLATT INTERNATIONAL LIMITED, Oldham, Lancashire, England

Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzspinnen von synthetischen Textilfaden

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzspinnen von synthetischen Textilfaden, bei dem eine Mehrzahl von getrennten Fäden extrudiert wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei den bekannten Vorrichtungen zum Schmelzspinnen werden Polymerschnitzel, -granulate oder dergleichen aus einem Trichter über ein Schmelzgitter einer Meßpumpe zugeführt, die das geschmolzene Polymer einer Schmelzkammer zuführt, das schließlich durch Spinndüsen am Ende der Schmelzkammer austritt. Die Spinndüsen sind im Abstand voneinander auf einer kreisförmigen Fläche des Spinndüsenblocks angeordnet, wie die öffnungen an einer Sprinklerbrause. Die an den Spinndüsen erzeugten Fäden werden von einer Streckwalze aufgenommen, die etwa 305 bis 365 cm unterhalb des Spinndüsenblocks angeordnet ist. Hiernach werden die verzogenen Fäden zu Wickeln aufgewickelt. Der Zweck der Streckwalze besteht darin, gemeinsam mit der Schwerkraft einen ausreichenden Zug auf die Fäden auszuüben, um den Titer der Fäden zu verringern und die Moleküle in den Fäden zu orientieren. Die Fäden sind über eine gewisse Strecke nach dem Verlassen der Spinndüsen klebrig und sind nur durch einen Abstand von wenigen Millimetern voneinander getrennt. Daher muß dafür Sorge getragen werden, daß die nach unten laufenden Fäden nicht einem Luftzug ausgesetzt sind, der bewirkt, daß ein Faden den anderen berührt

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und an ihm festklebt.

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren zum Schmelzspinnen von synthetischen Textilfaden derart abzuwandeln, daß der lange Abwärtsweg der Fäden wesentlich verkürzt wird und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens einen wesentlich geringeren Raum einnimmt.

Gemäß der Erfindung werden die getrennten Fäden auf getrennten Wegen auf eine Kühlwalze aufgebracht und wird die Trennung der Fäden aufrechterhalten, bis sie ausreichend abgekühlt sind, um sich nicht gegenseitig zu verkleben. Bei einer Vorrichtung zur ™ Durchführung dieses Verfahrens ist gemäß der Erfindung hinter einem Extruder zum Extrudieren einer Mehrzahl getrennter Fäden eine Kühlwalze angeordnet, über welche die getrennten Fäden auf getrennten Wegen hinweglaufen, derart, daß die Trennung der Fäden aufrechterhalten wird, bis sie ausreichend abgekühlt sind, um sich nicht gegenseitig zu verkleben.

Die Wärmemenge, die von der Kühlwalze den Fäden entnommen wird, braucht nicht größer zu sein, als es notwendig ist, um die Klebrigkeit der Fäden zu beseitigen. In der Praxis ist es üblich, die extrudierten Fäden einem Verzugsvorgang zu unterziehen und sich hierbei die Wärme zunutze zu machen, die während des Extrudierens in den Fäden erzeugt wird. Hiervon kann auch bei dem Verfahren und bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung Gebrauch gemacht werden, vorausgesetzt, daß die erforderliche Temperatur zum Verziehen der Fäden gleich oder niedriger ist gegenüber derjenigen, bei der die Klebrigkeit verschwindet. Wenn die optimale Verzugstemperatur viel niedriger ist als die Temperatur, bei der die Klebrigkeit verschwindet-/ dann können die Fäden durch eine geeignete Einstellung entweder der Temperatur der Kühlwalze oder der Länge der Berührung zwischen den Fäden und der Kühlwalzenoberfläche auf die Verzugstemperatur gebracht werden.

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In manchen Fällen kann es vorzuziehen sein, die Fäden unter die erforderliche Verzugstemperatur abzukühlen und sie dann In der Verzugszone wieder zu erwärmen. Die Kühlwalze wirkt dann als eine Wärmesenke mit einer konstanten Temperatur zwischen O und 120 Grad C, vorzugsweise zwischen 70 und 90 Grad C.

Die Kühlwalze wird vorzugsweise mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben, die etwa gleich groß 1st wie die Geschwindigkeit der extrudierten Fäden, unmittelbar bevor diese die Kühlwalze berühren. Die Kühlwalze kann unterhalb des Extruders angeordnet sein, so daß die Trennung der Fäden auf ihrem Wege zu der Kühlwalze unter Mitwirkung der Scir?;srkra£t aufrechterhalten wird. ^ Um eine einstellbare Länge der Umschlingung der Fäden auf der Kühlwalze aufrechtzuerhalten, kann eine Klemmwalze vorgesehen sein, die mit der angetriebenen Kühlwalze zusammenwirkt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: ^s

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen von synthetischen Textilfaden gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung in einer Seitenansicht und

Fig. 2 den Spinndüsenblock, der einen Teil der vorgenannten Vorrichtung bildet, in einer Ansicht von unten.

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In der Zeichnung ist ein Extruder 2 mit einem Trichtereinlaß 3 versehen, um einem Zylinder 5 des Extruders Polymerschnitzel zuzuführen. Auf dem oberen Ende des Zylinders 5 sitzt ein Deckelblock 7 aus Stahl, in welchem eine Schnecke 9 gelagert ist. Das obere Ende der Schnecke 9 ragt über den Block 7 hinaus und trägt ein Kettenrad 11, das einen Teil eines Kettentriebes bildet, der zum Antrieb der Schnecke 9 dient. Das untere Ende des Zylinders 5 ist mit einem Heizgitter 13 versehen, an dem ein Spinndüsenblock 4 befestigt ist. Der Spinndüsenblock 4 weist eine gerade Reihe von sechs öffnungen 6 auf, von denen jede einen Durchmesser von 0,05 cm besitzt.

Beim Betrieb des Extruders 2 fallen die Polymerschnitzel über den Trichtereinlaß 3 herunter und füllen den Zylinder 5 infolge ihrer Schwerkraft. Die Schnitzel werden im Zylinder 5 gefördert, indem der Schnecke 9 über das Kettenrad 11 ein Antrieb erteilt wird, und anxem Heizgitter 13 wird eine Schmelze erzeugt. Die Schmelze wird aus dem Spinndüsenblock 4 in Gestalt von sechs getrennten Fäden 15 extrudiert.

Unmittelbar unterhalb des Spinndüsenblocks 4 ist in einem Abstand von 30 cm eine Kühlwalze 8 aus Stahl mit einem Durchmesser von 15 cm angeordnet. Die sechs getrennten Fäden 15, die aus den öffnungen des Spinndüsenblocks 4 austreten, legen sich um die untere Hälfte des Umfangs der Kühlwalze 8 herum, bevor sie in eine Klemmstelle eintreten, die durch eine kleine Klemmwalze 10 erzeugt wird, die gegen die Kühlwalze 8 angedrückt wird. Von dieser Klemmstelle gelangen die Fäden zu einer Streckvorrichtung 12, die auf sie in einer Streckzone 14, die zwischen der von der Klemmwalze 10 erzeugten Klemmstelle und der Streckvorrichtung 12 liegt, eine Streckwirkung ausüben. Nach Verlassen der Streckvorrichtung 12 werden die Fäden zu einem zylindrischen Wickel 16 aufgewickelt.

Die Kühlwalze 8 ist hohl, und ihr Inneres bildet einen Teil eines Kühlmittelumlaufs, der ein Kühlöl enthält. Die Kühlwalze 8 wird von dem Kühlöl auf einer Temperatur gehalten, die eine solche Gr-Öße besitzt, daß dar erforderliche Wärmeaustausch «wischen der

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Walzenoberfläche und den Fäden zustandekommt, wenn man die Zeit berücksichtigt, während welcher die Fäden die Walze berühren.

Ausführungsbeispiel 1

Polypropylenschnitzel werden in dem Extruder 2 geschmolzen und besitzen in dem Spinndüsenblock 4 eine Temperatur von 280 Grad C. Sechs Fäden von insgesamt 30 denier, von denen jeder von dem benachbarten Faden einen Abstand von 3 mm besitzt, treten aus dem Spinndüsenblock 4 mit einer Geschwindigkeit von 30,40 cm / min. aus und gelangen auf die Kühlwalze 8, die eine Temperatur von 90 Grad C besitzt und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 95 m / min. umläuft. Die Eäden sind beim Erreichen der Klemmwalze 10 λ ausreichend abgekühlt, so daß sie nicht klebrig sind, und werden dann als Spinnkabel mit einer Geschwindigkeit von 100 m / min. zu einem Wickel aufgewickelt.

Ausführungsbeispiel 2

Anstelle des Spinndüsenblocks des Ausführungsbeispiels 1 wird ein solcher mit acht öffnungen verwendet, so daß acht Fäden aus Polypropylen von insgesamt 140 denier-, erzeugt werden bei einer Temperatur von 280 Grad C und mit einer Geschwindigkeit von 102,8 cm / min.. Die Kühlwalze wird wiederum auf einer Temperatur von 90 Grad C gehalten und läuft mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 95 in / min. um. Nach dem Abkühlen auf der Kühlwalze " können sich die Fäden gegenseitig berühren und werden mit einer Geschwindigkeit von 100 m / min. aufgewickelt.

Ausführungsbeispiel 3

Polyäthylenterephthalat wird in '-idem Extruder geschmolzen und aus einem Spinndüsenblock bei einer Temperatur von 285 Grad C extrudiert. Acht Fäden werden mit einer Geschwindigkeit von cm / min. erzeugt und gelangen zu einer Kühlwalze, die auf 90 Grad C gehalten wird und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 100 m/ min. umläuft, wobei insgesamt Fäden von 240 denier Zustandekommen. Die Fäden werden sodann als Teil eines fortlaufenden

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Arbeitsganges mit dem Schmelzspinnen und dem Kühlen zu einem Band von 70 denier verzogen, das acht Fäden von 8,75 denier enthält, was einem Verzugsverhältnis von 3,43 : 1 entspricht. Die verzogenen Fäden werden bei einer Geschwindigkeit von etwa 343 m / min. aufgewickelt.

Ausführungsbeispiel· 4

Polypropylenschnitzel werden in einem Extruder geschmolzen und bei einer Temperatur von 240 Grad C durch einen Spinndüsenblock gepreßt. Der Spinndüsenblock besitzt 15 öffnungen von je 0,0254 cm Durchmesser, die in zwei Reihen angeordnet sind. Eine dieser Reihen besitzt acht öffnungen in einem Abstand von 6 mm, und die ψ andere Reihe sieben öffnungen in einem Abstand von 4 nun von der ersten Reihe. Die öffnungen der einen Reihe sind hierbei gegen-* über den öffnungen, der anderen Reihe versetzt. Die Geschwindigkeit des Polymers in den öffnungen des Spinndüsenblocks beträgt 5m/ min.. Die Fäden laufen senkrecht abwärts tangential an eine Kühlwalze an und bleiben mit dieser über einen Bogenwinkel von 200 Grad in Berührung. Die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze ist 188 m / min., und die Oberfläche der Kühlwalze wird auf einer Temperatur von 90 Grad C gehalten. Die 15 Fäden laufen durch die Klemmstelle, die durch die Walze 10 erzeugt wird, hindurch und können nunmehr zusammenlaufen, wobei sie nach Passieren einer Führung ein Band bilden, das sodann von einer Wickelspindel aufgewickelt wird, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 200 m / min. umläuft. Das unverzogene Band, das auf diese Weise erzeugt wird, besitzt einen Gesamttiter von 163 denier und enthält 15 Fäden von je 10,9 denier. ■·

Ausführungsbeispiel 5

Das Verfahren stimmt mit demjenigen gemäfl Ausführungsbeispiel 4 überein bis zu dem Arbeitsgang, bei welchem das Band nach seinem Durchgang durch die von der Walze 10 erzeugte Klemmstelle zusammengefaßt wird. Nach Verlassen der Walze 10 und nach Hindurchlaufen durch die Führung läuft das Garn um die Streckwalze und

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die Umlenkwalze der Streckvorrichtung 12 herum, die Umfangsgeschwindigkeiten von 640 m / min. besitzt. Der Titer des Bandes wird hierdurch von 163 auf 48 denier verringert. Die Geschwindigkeit der Aufwickelspindel beträgt 660 m / min.. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann auch eine plattenförmige Heizvorrichtung vorgesehen sein, um die Fäden in der Streckzone 14 zu erwärmen.

Die Kühlwalze kann eine Oberfläche besitzen, die derart beschaffen ist, daß sie ein Ankleben der Fäden verhindert. Die Vorrichtung kann in Verbindung mit üblichen Streckwalzen und irgendeiner üblichen Aufwickelvorrichtung benutzt werden, d. h., die Fäden können ohne Verzwirnung einfach zu einem Wickel aufge- * wickelt werden oder mit Verzwirnung auf eine Spule aufgebracht werden. Die Bezeichnung "Reihe" schließt sowohl eine gerade als auch eine versetzte Anordnung von Spinndüsen ein. Die Vorrichtung kann dazu verwendet werden, um Fäden aus Polyole finen wie Polypropylen, Polyamiden wie Nylon und Polyestern wie Terylene (eingetragenes Warenzeichen) zu erzeugen.

Gegebenenfalls können die getrennten Fäden 15 einer zusätzlichen Kühlung unterworfen werden, indem z. B. ein Luftstrom auf sie gerichtet wird. Vorzugsweise wird der Luftstrom auf diejenigen Seiten der Fäden gerichtet, die denen entgegengesetzt sind, welche die Kühlwalze 8 berühren. Bei einem bevorzugten AusfUhrungs- | beispiel der Erfindung, bei dem die zusätzliche Kühlung vorgesehen ist, ist, wie Fig. 1 zeigt, eine Luftdüse 17 vorgesehen, die Luft auf die Fäden 15 bläst, wenn sie sich auf der Kühlwalze 8 befinden. Die.Düse 17 besitzt vorzugsweise die Gestalt eines Fischschwanzes, wobei ihr langes offenes Ende sich parallel zu der Achse der Kühlwalze 8 erstreckt und sämtliche Fäden IS erfaßt.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Schmelzspinnen von synthetischen Textilfaden, bei dem eine Mehrzahl von getrennten Fäden extrudiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Fäden (15) auf getrennten Wegen auf eine Kühlwalze (8) aufgebracht werden und die Trennung der Fäden (15) aufrecht erhalten wird, bis sie ausreichend abgekühlt sind, um sich nicht gegenseitig zu verkleben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwalze (8) mit einer Umfangsgeschwindigkeit umläuft, die größer ist als die Extrudiergeschwindigkeit der Fäden (15)un-

fk mittelbar nach deren Austritt aus den Spinndüsen (4), so daß sich die Stärke der extrudierten Fäden (15) auf ihrem Wege zu der Kühlwalze (8) verringert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlwalze (8) 30 bis 350 mal größer ist als die Extrudiergeschwindigkeit der Fäden (15) unmittelbar nach deren Austreten aus den Spinndüsen (4)*
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (15) in einem fortlaufenden Arbeitsgang gekühlt und sodann verzogen werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (15) gekühlt und sodann ohne weiteres Kühlen oder Erhitzen verzogen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (15) durch Kühlen auf eine Temperatur gebracht werden, die unter derjenigen liegt, bei der sie anschließend verzogen werden, indem den Fäden (15) vor dem Verziehen oder während des Verziehens weitere Wärme zifgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Kühlwalze (8) in einem

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Temperaturbereich von O bis 150 Grad C konstallt oder nahezu konstant gehalten wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Kühlwalze (8) in einem Temperaturbereich von 70 bis 90 Grad C konstant oder nahezu konstant gehalten wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche/ dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Kühlwalze (8) durch den Durchfluß von umlaufender Flüssigkeit beeinflußt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die getrennten Fäden (15) aus einer Reihe von getrennten Spinndüsen (6) eines Extruderblocks (4) extru- a diert werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Kühlwalze (8) und die Spinndüsen (6) in einem Abstand von 5 bis 30 cm voneinander angeordnet sind.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (15) durch einen auf sie gerichteten Luftstrom gekühlt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß

die Fäden (15) durch einen Luftstrom gekühlt werden, der auf ™ diejenige Seite der Fäden gerichtet ist, die der Seite, welche die Kühlwalze (8) berührt, entgegengesetzt ist.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter ein«· Extruder (2) sum Extrudieren einer Mehrzahl getrennter Fäden (15) eine Kühlwalz· (8) angeordnet ist, über welche die getrennten Fäden (15) auf getrennten Hegen hinweglaufen, derart, daß die Trennung der Fäden (15) aufrechterhalten wird, bis sie ausreichend abgekühlt sind» um sich nicht gegenseitig su verkleben.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

der Extruder (2) einen Block (4) mit einer Reihe getrennter Spinndüsen (6) enthält.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwalze (8) unterhalb des Extruders (2) angeordnet ist, so daß die Trennung der Fäden (15) auf ihrem Wege zu der Kühlwalze (8) unter Hitwirkung der Schwerkraft aufrechterhalten wird.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschlingung der Fäden um die Kühlwalze (8) an einer Klemmstelle zwischen der Kühlwalze (8) und einer mit ihr zusammenwirkenden Klemmwalze (10) endet, deren Lage zur Veränderung der Länge der Umschlingung einstellbar ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlwalze (8) einen Hohlraum enthält, der ein Teil eines Umlaufs für eine Kühlflüssigkeit bildet.

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