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Verfahren und Vorrichtung zum Spinnen von Endlosfäden
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aus synthetischem Polymerisat Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Spinnen von Endlosfäden aus synthetischem Polymerisat, die aus einer Spinnvorrichtung
austreten, durch Anblasen mit Gas in einer Kühlzone gekühlt und mit Geschwindigkeiten
von 3000 bis 6000 m/Min. aufgewickelt, dabei abgezogen und zumindest weitgehend
verstreckt werden, sowie eine Vorrichtung hierzu.
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Das Spinnen mit Abzugsgeschwindigkeiten von 3000 m/Mint und höher,
z.B. von Polyesterfäden, ist aus dem US-Patent 3 837 156 und der deutschen Offenlegungsschrift
2 347 801 bekannt. Problematisch bei den bekannten Verfahren ist das Kühlen der
zunächst schmelzflüssigen Fäden, um sie zu verfestigen. Bei den erwünscht hohen
Abzugsgeschwindigkeiten ist nach bekannter Arbeitsweise eine ziemlich lange Kühlstrecke
nötig, welche die Fäden im wesentlichen ohne Führung durchlaufen. Durch die lange
Kühlstrecke ergibt sich auch ein störend hoher Luftwiderstand der schnell abgezogenen
Fäden, so daß spezielle Vorkehrungen getroffen werden müssen, um Fadenrisse zu vermeiden.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die frisch gesponnenen Fäden möglichst
intensiv entlang einer möglichst kurzen Kühlstrecke zu kühlen. Erfindungsgemäß wird
dies dadurch erreicht, daß das untere Ende der Kühlzone weitgehend abgeschlossen
ist und die Fäden dort zu mindestens einem Bündel zusammengefaßt werden.
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Die weitgehend abgeschlossene Kühlzone ermöglicht ein intensiveres
Anblasen der Fäden mit dem Kühlgas, üblicherweise Luft.
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Da die Fäden bereits am Ende der Kühlzone zu einem Bündel zusammengefaßt
werden, besteht bereits dort eine definierte Führung
für die Fäden,
so daß der starke Kühigasstrom nicht zum Verhängen der Fäden untereinander führen
kann. Das Flattern langer offener Fadenbündel, wie man es von bekannten Verfahren
her kennt, entfällt auf diese Weise. Dadurch, daß beim erfindungsgemäßen Verfahren
die Fäden bereits nach kurzer Kühlstrecke zum Bündel zusammengefaßt werden, ist
ihr Strömungswiderstand erheblich verringert, so daß auch die auf den Einzelfaden
wirkende Spannung durch das Abziehen reduziert ist. Es ist leicht einzusehen, daß
dadurch Fadenbrüche, wie sie beim Schnellspinnen bisher immer wieder auftreten konnten,
nunmehr äußerst selten werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß auf die Fäden
am Ende der Kühlzone oberflächenmodifizierende Mittel aufgetragen werden. Diese
Mittel, die in der Spinntechnik meist auch als Präparationen bezeichnet werden,
sind Flüssigkeiten und üblicherweise Öl-Wasser-Emulsionen von verschiedenartiger
Zusammensetzung.
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Die Führung und Bündelung der gekühlten Fäden am Ende der Kühlzone
ermöglicht es, das Fadenbündel unterhalb der Kühlzone noch vor dem Aufwickeln nachzubehandeln.
Das Fadenbündel kann auf dieser Strecke z.B. erhitzt, texturiert und/oder mit Wasserdampf
behandelt werden. Zum Texturieren kann eine an sich bekannte Falschdralleinrichtung
auf die Fäden einwirken, die etwa nach dem Friktionsprinzip arbeiten kann. Auch
eine Stauchkräuselung in einer an sich bekannten Stauchkammer wird noch vor dem
Aufwikkeln der Fäden möglich. Für die Stauchkräuselung ist empfehlenswert, die Fäden
nach der Kühlzone zunächst über eine oder mehrere Galetten zu führen, um eine gleichmäßige
Fadenzulieferung zur Stauchkammer zu gewährleisten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die nachfolgend noch beschriebene
Vorrichtung eignen sich für das Schnellspinnen unterschiedlicher Polymere und insbesondere
von Polyester, Polyamid und Polypropylen. Der Titer des gesponnenen Einzelfadens
kann in einem weiten Bereich von etwa 1,5 bis 20 dtex liegen.
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Die Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens besitzt
am unteren Ende des Kühlschachts, der die Kühlzone umgibt, einen Abschlußboden mit
Durchtrittsöffnungen für mindestens ein Fadenbündel. Am Abschlußboden kann für Jedes
Fadenbündel eine Vorrichtung zum Auftragen oberflächenmodifizierender Mittel angeordnet
sein. Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Abschlußbodens besteht darin, daß er zumindest
zum Teil als schwenkbare Klappe ausgebildet ist, deren freies Ende während des Spinnbetriebs
auf einer Stützplatte liegt.
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Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für
die Spinnvorrichtung.
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Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch die Spinnvorrichtung und Fig. 2
ein Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 durch den Kühlschacht.
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In der Spinnanlage nach Fig. 1 treten eine Anzahl von Einzelfäden
1 aus den Düsen der Spinnplatte 2 aus. Die Einzelfäden laufen zunächst im Abstand
voneinander durch einen Kühlschacht 3, der eine perforierte Rückwand 4 und eine
auch als Tür ausgebildete Vorderwand 5 aufweist. Luft zum Kühlen der Fäden wird
mit Hilfe eines nicht dargestellten Gebläses zunächst in die Verteilerkammer 6 geleitet
und tritt von dort etwa senkrecht durch die Perforationen der Rückwand 4 in den
Kühlschacht ein. Die in den Kühlschacht strömende Luft ist durch die Pfeile 7 angedeutet.
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Die Kühlluft strömt an den Fäden 1 vorbei, wodurch diese verfestigen,
und verläßt den Kühlschacht durch die Vorderwand 5 (Pfeile 8).
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Das untere Ende des Kühlschachts ist weitgehend abgeschlossen und
zu diesem Zweck mit einer ortsfesten Stützplatte 9 und einer schwenkbaren Abschlußklappe
10 versehen. Die Dicke der Platte 9 und der Klappe 10 ist in Fig. 1 der besseren
Deutlichkeit wegen etwas übertrieben gezeichnet.
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Die Draufsicht von oben auf die Stützplatte 9 und Abschlußklappe 10
zeigt die Fig. 2. Zur besseren Unterscheidung ist die Fläche der Abschlußklappe
10 punktiert gezeichnet. Auf der Klappe 10 sitzen mehrere Präparationsvorrichtungen
11, denen die Präparationsflüssigkeit von außen durch flexible Leitungen 12 zugeführt
wird. Die Klappe 10 ist um das Scharnier 13 schwenkbar; sie kann von außen mit dem
HaEgriff 14 (Fig. 2) bewegt werden.
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Beim Spinnbetrieb, dessen Verhältnisse in Fig. 1 wiedergegeben sind,
laufen die Fäden in Bündel zusammengefaßt durch Öffnungen 15 mit kleinem Querschnitt,
welche zwischen der Stützplatte 9 und den keilförmigen Vorsprüngen 10a der Stützplatte
10 freibleiben.
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Die Fäden werden dabei durch den Druck der Kühlluft gegen die Führungsflächen
der Präparationsvorrichtungen 11 gedrückt und mit Präparationsmittel versehen. Die
Präparationsvorrichtungen 11 sind an sich bekannt; ihre Führungsflächen, an denen
die Fäden beim Spinnen entlang gleiten, können so ausgebildet sein, daß sie das
Fadenbündel etwa V-förmig eingrenzen. Die Präparationsvorrichtungen übertragen damit
nicht nur die oberflächenmodifizierenden Mittel auf die Fäden, sondern stellen auch
eine ziemlich exakte Führung für das jeweilige Fadenbündel dar.
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Da beim Spinnbetrieb im Boden des Kühlschachts 3 im wesentlichen nur
die Durchtrittsöffnungen 15 für die Fadenbündel freibleiben müssen, kann die Querschnittsfläche
des Schachtes 3 mechanisch zu zumindest 85 , vorzugsweise zu mindestens 90 zu abgeschlossen
sein.
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Beim Beginn des Spinnens ist die Klappe 10 zunächst in die senkrechte
Lage geschwenkt, so daß der Kühischacht 3 offen ist und die Fäden frei hindurchlaufen
können. Dann wird die Klappe in ihre Betriebslage (Fig. 1 und 2) geschwenkt, wobei
ihre Vorsprünge Adie Fäden in Bündel aufteilen und zusammenführen. Jetzt können
die verschiedenen Fadenbündel getrennt abgezogen werden.
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Unterhalb des Kühlschachts 3, d.h. auch unterhalb der Abschlußklappe
10, befindet sich ein rohrartiger Schacht 16, dessen unteres Ende offen ist. Jedes
Bündel der gesponnenen Fäden läuft durch diesen Schacht 16 nach unten, wird dann
durch eine ortsfeste Führungsöse 17 geleitet und schließlich auf die Walze 18 aufgewickelt.
Die Aufwicklung auf die Walze 18 sowie der Antrieb dieser Walze sind an sich bekannt,
so daß Einzelheiten in der Zeichnung weggelassen werden konnten. Insbesondere ist
zumeist zwischen der Öse 17 und der Walze 18 eine Changiervorrichtung vorhanden,
welche das Fadenbündel in einer Ebene senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 1 hin
und her bewegt. Dabei bildet sich auf der Walze 18 ein zylindrischer Fadenwickel
19 aus.
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Die Aufwickelgeschwindigkeit eines Fadenbündels liegt im Bereich von
3000 bis 6000 m/Min. Die durch diesen Abzug erzeugte Spannung in den Fäden wirkt
zurück bis zum Austritt der Fäden aus der Spinnplatte 2 und ergibt eine weitgehende
Verstreckung des aufgewickelten Fadenbündels.
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In Fig. 1 ist nur eine Aufwickelstation gezeichnet, doch versteht
es sich für den Fachmann von selbst, daß zu jedem durch eine Öffnung 15 geführten
Fadenbündel auch eine eigene Aufwickelstelle gehört. Für das Ausführungsbeispiel
der Fig. 2 bedeutet dies, daß die gesponnenen Fäden 1 auf bis zu 4 Fadenbündel verteilt
sein können, die einer gleichen Anzahl von Aufwickelstellen zugeführt werden.
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Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, (laß
sie eine intensive Kühlung ermöglicht, wodurch die KühLstrecke im Kühl schacht 3
in erwünschter Weise kurz gehalten werden kann.
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Es hat sich gezeigt, daß Kühlstrecken von 0,5 bis 2,5 m Länge ausreichen,
wobei zu niedrigerem Fadentiter eine kürzere KEhlstrecke gehört. Durch eine relativ
kurze Kühlstrecke wird auch die Bauhöhe der Spinnanlage verringert. Damit ist der
weitere Vorteil gegeben, daß zwischen der Kühlstrecke und der Aufwicklung der Fäden
noch Nachbehandlungseinrichtungen angeordnet sein können. Im Schacht 16 kann z.B.
bereits die Texturierung der Fäden durchgeführt werden, wobei nach einem Wiederaufheizen
die
Fäden einen Drallgeber an sich bekannter Bauart passieren können.
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Das zum Zwirnen nötige Aufheizen der Fäden läßt sich durch Berührungs-
oder Strahlungsheizung bewerkstelligen. Wie leicht zu sehen ist, bietet die Strecke
des Fadenlaufs zwischen der Abschlußklappe 10 und der Öse 17 Platz für verschiedenartige
Nachbehandlungen der Fäden.
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B e i s n i e 7 In einer Verfahrensführung gemäß Fig. 1 ohne zusätzliche
Galetten werden Polyesterfäden gesponnene Die Schmelztemperatur des Polyesters liegt
bei 260°C. Aus der Spinnplatte 2 treten 136 Fäden bei einer Fördermenge pro Spinndüse
von 87,4 g/m aus. Die Ktihlung der Fäden erfolgt in einem Kühlschacht von 1,80 m
Länge mittels Luft von 210r Die Fäden werden auf 4 Bündel mit jeweils 34 Einzelfäden
verteilt und durchlaufen einen Abschluß des Kuhlschachts 3, wie er in Fig. 2 wiedergegeben
ist. Dabei wird eine 15 Öl enthaltende Öl-Wasser-Emulsion als Präparation auf die
Fäden aufgebracht, so daß der Prparationsauftrag 0,4 % des Fadengewichts beträgt.
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An die Kühlzone schließt sich ein Schacht 16 von 3 m Länge an, der
dieselbe Querschnittsfläche wie die Kühlzone aufweist.
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Die Fadenbündel werden mit einer Geschwindigkeit von 3 500 m/Mlnç
aufgewickelt, wobei sich eine Fadenspannung von 44 p ergibt.
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Die aufgewickelten Fäden bezi.tzen eine Festigkeit von 2,4 p/dtex
sowie eine Bruchdehnung von 120 %.
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Untersuchungen zeigten, daß die auf diese Weise erzeugten Fäden besonders
gleichmäßig im Fadenquerschnitt sind0