DE3105784C2 - - Google Patents
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- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/08—Melt spinning methods
- D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
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- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/18—Formation of filaments, threads, or the like by means of rotating spinnerets
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Spinnverfahren zur Herstellung von
Thermoplastfenstern und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 3.
Bei einer derartigen Herstellung von Thermoplastfasern war es bisher nur schwer
möglich, eine erwünschte Fasermenge pro Zeiteinheit zu erhalten. Dies
rührt daher, daß die Fasern miteinander zusammenschmelzen, wenn sie
miteinander in Berührung kommen, wobei das Fertigprodukt mit
zusammengeschmolzenen Fasern eine verschlechterte Qualität aufweist,
u. a. deshalb, weil es eine kleinere, spezifische Fläche aufweist, als
ein Faserprodukt mit freiliegenden Fasern.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren bzw. einer gattungsgemäßen
Vorrichtung nach der EP 19 383 A1 wird der kühlende Luftstrom durch ein
in das Innere des Spinnorgans ragendes Rohr eingeführt, tritt stromauf
der Austrittsöffnungen aus einem Spalt des Spinnorgans radial aus und
biegt dann gemeinsam mit den Fasern in axiale Richtung um. Der
Kühlmediumstrom, der in den Raum innerhalb der erstarrenden Fasern
geführt wird, entsteht bei diesem Stand der Technik durch die
Saugwirkung des rotierenden Spinnorgans. Dabei wird durch eine zentrale
Öffnung eines im Inneren des erstarrenden Faserbündels angeordneten
Gehäuses Luft angesaugt und gemeinsam mit den Fasern an der Außenwand
des Gehäuses entlanggeführt. Ein zusätzlich zu den beiden Kühlströmen
außerhalb des Fadenbündels geführter Heißluftstrom dient bei dem in
erste Linie zum Lösungsspinnen verwendeten Verfahren nach der EP 19 383
A1 der Trocknung der Fasern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine
Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß es möglich
ist, ohne Verwendung eines Gehäuses im Inneren des Faserbündels große
Thermoplastfasermengen unter zuverlässiger Vermeidung gegenseitiger
Verklebung der Fasern herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 bzw.
3 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
Die Merkmale der Erfindung werden im folgenden anhand der
Zeichnungen näher beschrieben, und zwar zeigt
Fig. 1 schematisch in einer Seitenansicht eine Anordnung zum
Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 in einer Seitenansicht einen Teil dieser Anordnung mit einer
Vorrichtung zum Ablenken des Luftstromes;
Fig. 3 in einer Seitenansicht einen Teil dieser Anordnung mit einer
Gebläsevorrichtung;
Fig. 4 in Seitenansicht einen Teil der Anordnung mit einem
Kühlmediums-Einlaß und
Fig. 5 in einer Seitenansicht einen Teil der Anordnung mit einem
Spinnorgan in einer alternativen Ausführung.
Die schematisch dargestellte Vorrichtung zum Herstellen von Fasern weist
einen Motor 1 auf, der eine in zwei Lagergehäusen 3, 4 gelagerte Welle 2
dreht. Auf dem freien Endteil der Welle 2 ist ein Spinnorgan 5 derart
angebracht, daß es von der Rotation der Welle 2 mitgenommen wird. Die
Vorrichtung weist auch einen Behälter 6 für geschmolzenes
Thermoplastmaterial 12 auf, das mittels einer Pumpe 7 aus dem Behälter 6
durch eine Rohrleitung 8 zu einem im Innern der Welle 2 sich axial in
der Richtung nach dem Spinnorgan 5 erstreckenden Kanal 9 gepumpt wird.
Mit diesem Kanal 9 kommunizieren eine große Anzahl Kanäle 10 (z. B. 180
Reihen mit 7 Kanälen in jeder Reihe), die sich im Spinnorgan 5 vom Kanal
9 radial nach außen erstrecken und in der Außenkante 11 des Spinnorgans
5 ausmünden.
Die Faserherstellung geht in der Weise vor sich, daß man aus dem
Behälter 6 durch die Leitung 8, den Kanal 9 in der rotierenden Welle 2
zu den Kanälen 10 des ebenso rotierenden Spinnorgans 5 geschmolzenes
Thermoplastmaterial 12 pumpt, vorzugsweise aus Paraffin und Polyäthylen
bestehend, wobei Fasern gebildet werden, die hydrophobe Flüssigkeiten
aufnehmen bzw. aufsaugen können. Das Thermoplastmaterial 12 verläßt die
Kanäle 10 in flüssigem Zustand und mit einer Normal-Temperatur von
200-210°C, aber weil das Thermoplastmaterial von der umgebenden Luft,
die eine wesentlich niedrigere Temperatur hat, schnell abgekühlt wird,
bilden sich dünne Thermoplastfasern 13, die sich an der freien Seite 14
des Spinnorgans 5 sammeln und auf dem Spinnorgan 5 nicht
hängenbleiben.
Um die Abkühlung der Thermoplastfasern 13 zu beschleunigen und
sicherzustellen, daß diese nach der dreien Seite 14 neben dem Spinnorgan
5 ausweichen, werden Luftströme 15 erzeugt, die am Spinnorgan 5 nach der
Außenseite desselben geleitet werden. Diese Luftströme 5 werden z. B.
mittels einer (nicht gezeigten) Gebläseanordnung erzeugt, und werden
durch schematisch gezeigte Führungselemente 16 geführt.
Die Theroplastfasern 13 grenzen am Spinnorgan 5 einen Raum 17 ab, bevor
sie sich ansammeln und in diesem Raum 17 entsteht ein gewisser
Unterdruck im Verhältnis zur Umgebungsluft. Diesem Unterdruck zufolge
entstehen im Raum 17 Wirbelluftströme, welche unmittelbar innerhalb der
Theroplastfasern 13 nach dem Spinnorgan 5 gerichtet sind. Durch den im
Raum 17 bestehenden Unterdruck und durch die Richtung der darin
entstehenden Luftströme, werden die Thermoplastfasern 13 veranlaßt, sich
in der Nähe des Spinnorgans 5 anzusammeln. Solange die vom Spinnorgan 5
pro Zeiteinheit gebildete Thermoplastfasermenge klein ist, herrschen im
Raum 17 ein geringer Unterdruck und schwache Luftströme, wodurch die
Thermoplastfasern 13 sich in einer derartigen Entfernung vom Spinnorgan
5 ansammeln, daß sie etwa so viel abgekühlt werden können, daß sie nicht
zusammenschmelzen, wenn sie miteinander in Berührung kommen. Je größer
die Menge der vom Spinnorgan 5 pro Zeiteinheit gebildeten
Thermoplastfasern ist, desto höher wird aber der Unterdruck und
proportional die Wirbelbildung im Raum 17, d. h. desto mehr werden die
Thermoplastfasern 13 veranlaßt, sich möglichst nahe am Spinnorgan 5
anzusammeln, was eine Zusammenschmelzung der Thermoplastfasern 13
deshalb mit sich bringt, weil sie nicht ausreichend abgekühlt werden
können, ehe sie miteinander in Berührung kommen.
Bei der gezeichneten Einrichtung wird dieses Problem mit
einfachen Mitteln dadurch gelöst, daß Kühlmittelströme 18 in den Raum 17
zwischen den erstarrenden Thermoplastfasern 13 durch mindestens eine
Öffnung 19 und/oder 20 im Spinnorgan 5 seiner Lagerungsvorrichtung 2
eingeleitet werden. Hierdurch werden mehrere Funktionen erreicht, und
zwar teils eine Abkühlung der Thermoplastfasern 13 auch "vom Innern" des
Raumes 17, teils ein Aufheben des Unterdruckes und der ungünstigen
Wirbelbildung im Raum 17, teils auch eine derart "auseinanderhaltende"
Einwirkung auf die Thermoplastfasern 13, daß diese sich nicht näher dem
Spinnorgan 5 ansammeln können, auch wenn größere
Thermoplastfasermenge pro Zeiteinheit abgegeben wird. Statt dessen kann
die Kühl- und Auseinanderhaltungswirkung dadurch gesteigert werden, daß
die Geschwindigkeit der Kühlmittelströme 18 bei einem Anstieg der
Thermoplastfasermenge pro Zeiteinheit ansteigt, was bedeutet, daß die
Produktionskapazität einer vorhandenen Faserherstellungsanlage
wesentlich gesteigert werden kann.
Die Kühlmittelströme 15, 18 können je nach Bedürfnis vermehrt, vermindert
oder geeigneterweise gesteuert werden. Die Vermehrung und Verminderung
geschieht ganz einfach dadurch, daß die Geschwindigkeit der die
Kühlmittelströmung erzeugenden Gebläseeinrichtung geändert wird, und die
Steuerung erfolgt z. B. dadurch, daß die Luftströme 18 nach außen gegen
die dem Spinnorgan 5 am nächsten befindlichen Thermoplastfasern 13 durch
einen auf dem Spinnorgan 5 vorgesehenen Schirm 21 nach Fig. 2 abgelenkt
werden. Gegebenenfalls kann dieser Schirm 21 derart verschiebbar im
Spinnorgan 5 gelagert werden, daß man die Richtung der Luftströme 18
ändern kann.
Die Kühlmittelströme 18 können dadurch unter Zuhilfenahme des
Spinnorgans 5 selbst erzeugt und/oder vermehrt werden, weil dieses Organ
wie ein Gebläse wirkt, das Luft durch die Öffnung 19, 20 herangesaugt und
die Luft in den Raum 17 hineinbläst. Diese Gebläsewirkung kann durch
verschiedene Anordnungen am Spinnorgan 5 und/oder dessen Welle 2 erzeugt
werden, z. B. mittels Flügel 22, wie in der Fig. 3 schematisch
dargestellt. Diese Flügel können bezüglich Blattwinkel und/oder Abstand
vom Spinnorgan 5 einstellbar sein, wodurch die Gebläsewirkung je nach
Bedürfnis variiert werden kann.
Es ist zwar möglich, Öffnungen für das Kühlmittel 18 in der Welle 2
anzuordnen, aber es ist vorteilhafter, die Öffnungen außerhalb dieser
Welle 2 vorzusehen, falls Platz in der Welle 2 benötigt wird, für den
Kanal 9 und eventuell andere (nicht gezeigte) Kanäle für erwärmtes
Medium zur Erhaltung einer ausreichend hohen Temperatur der
Thermoplastmasse, wenn sie durch den Kanal 9 passiert.
Die Umgebungsluft weist gewöhnlich Raumtemperatur auf, was bedeutet, daß
sie wesentlich kälter ist als das Thermoplastmaterial, wenn dieses das
Spinnorgan 5 verläßt. Demzufolge kann die Umgebungsluft als Kühlmittel
verwendet werden, ohne zuerst ihre Temperatur zu senken. Die
Raumtemperatur aufweisende Luft kann in Richtung gegen das Spinnorgan 5
geblasen, teils gegen die Öffnungen 19, 20 des Spinnorgans 5, teils an
der Außenseite des Spinnorgans 5 (siehe Fig. 4) unter Zuhilfenahme von
in den Fig. 4 und 5 schematisch eingezeichneten Lenkblechen 16 und 23
gelenkt werden.
Das Fertigprodukt, das aus großen Mengen einzelnen Thermoplastfasern 13
besteht, wird an einer geeigneten Stelle aufgesammelt und wird durch
ein Reibeinrichtung geleitet, die sie zur gewünschten Größe zerreißt,
so daß große Mengen von Thermoplastfasern enthaltenden Flöckchen
watteähnlicher Konsistenz in großen Mengen, z. B. über
ölverunreinigtem Wasser verbreitert werden können, wodurch die Fasern
das Öl aus dem Wasser aufnehmen.
Das Spinnorgan 5 kann in vielerlei Weise ausgestaltet sein, z. B. als
eine oder mehrere Scheiben mit einem oder mehreren Löchern fürs
Kühlmittel 18. Die Größe der Löcher kann einstellbar sein, und ein oder
mehrere der Löcher können verschließbar sein. Auch kann das
Spinnorgan 5 aus einer Anzahl von der Welle 2 sich radial erstreckenden
"Armen" 24 (siehe Fig. 5) mit Kanälen 25 fürs Thermoplastmaterial
bestehen. Zwischen diesen Armen 24 bestehen Zwischenräume, durch die das
Kühlmittel 18 hindurchgeleitet wird. Jeder Arm 24 kann Gebläseflügel
aufweisen oder wie ein Gebläseflügel ausgestaltet sein, wodurch das
Spinnorgan 5 selbst eine Gebläsewirkung und ein gebläse-ähnliches
Aussehen erhält.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist für die Herstellung von Fasern aus
allen Typen von Thermoplastmaterial geeignet, wie hydrophobe
Flüssigkeiten, z. B. Spillöl aus Wasser, aufsaugen können. Ein
Thermoplastmaterial mit besonders guten Aufnahmeeigenschaften besteht
aus Paraffin und Polyäthylen, und dieses Material wird dadurch
hergestellt, daß man Paraffin schmilzt, darin ein feinverteiltes
Polyäthylen-Granulat einmischt und das Gemisch bis auf etwa 200°C unter
Rührung erwärmt, wodurch das Polyäthylenmaterial im Paraffin gelöst
wird. Die in dieser Weise gebildete, sirupähnliche Lösung ist damit
anwendungsbereit, d. h., sie kann vom Behälter 6 zum Spinnorgan 5 gepumpt
werden.
Als Kühlmittel 18 kann umgebende Raumluft verwendet werden, aber andere
Gase in gekühltem oder ungekühltem Zustand können selbstverständlich zur
Anwendung gelangen.
So kann es in gewissen Fällen zweckmäßig sein, Wasserdampf oder sogar
Flüssigkeiten anzuwenden, um die angestrebte Wirkung zu erhalten.
Claims (4)
1. Spinnverfahren zur Herstellung von Thermoplastfasern, bei dem
geschmolzenes Thermoplastmaterial (12) in radialer Richtung aus einem
rotierenden Spinnorgan (5) geschleudert wird, um am Umfang (11) des
Spinnorgans (5) Fasern (13) aus geschmolzenem Thermoplastmaterial (12)
zu bilden, wobei die aus geschmolzenem Thermoplastmaterial (12)
bestehenden Fasern unter dem Einfluß von axial strömenden Kühlströmungen
nach der freien Seite des Spinnorgans (5) geleitet, abgekühlt und
solange auseinander gehalten werden, bis die Fasern steife Konsistenz
erhalten, wobei eine der Strömungen als kühlender Luftstrom (15)
außerhalb und eine weitere Strömung als Kühlmediumstrom (18) in den Raum
innerhalb der erstarrenden Fasern geführt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der innerhalb der erstarrenden Fasern
geführte Kühlmediumstrom (18) so in den Raum an der freien Seite des
Spinnorgans (5) eingeleitet wird, daß dort ein Kühlmediumkonus (17) mit
im Verhältnis zum Spinnorgan (5) in axiale Richtung strömendem und
zwischen die Fasern (13) auswärts gepreßtem Kühlmedium entsteht.
2. Spinnverfahren nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des
Kühlmediumstromes (18) radial nach außen gelenkt wird in Richtung gegen
einen Teil der Fasern (13), die gerade das Spinnorgan (5) verlassen
haben.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Spinnverfahrens zur Herstellung von
Thermoplastfasern gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einem
rotierenden Spinnorgan (5) mit Kanälen (10) zum Ausbringen von
geschmolzenem Thermoplastmaterial (12) zur Bildung von Thermoplastfasern
(13), wobei die Kanäle (10) am Umfang (11) des Spinnorgans (5) münden,
und wobei eine Einrichtung zur Erzeugung eines axialen kühlenden
Luftstroms (15), der die Fasern nach der freien Seite des Spinnorgans
(5) leitet, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines weiteren
Kühlmediumstroms (18) in den Raum innerhalb der erstarrenden Fasern
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zur Erzeugung eines Kühlmediumstroms (18) so ausgebildet
ist, daß in dem Raum an der freien Seite des Spinnorgans (5) ein
Kühlmediumkonus (17) mit im Verhältnis zum Spinnorgan (5) in axiale
Richtung strömendem und zwischen die Fasern (13) auswärts gepreßtem
Kühlmedium entsteht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des
Kühlmediumstroms (18) ein Gebläse (22) aufweist, das vorgesehen ist, um
das Kühlmedium zwischen die Fasern (13) in Richtung auswärts zu pressen.
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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