DE3727374A1 - Vorrichtung zum herstellen von elementarfadenvliesstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Elementarfadenvliesstoff nach dem Schmelzspinn­ prinzip, dessen Elementarfäden hoch verstreckt werden.

Für die Herstellung von Elementarfadenvliesstoff sind bereits sehr viele Vorrichtungen vorgeschlagen worden, die verschiedenste Vorteile, insbesondere aber Qualitäts­ verbesserungen und/oder eine Senkung des Herstellungs­ aufwandes, erbringen sollen.

Nach DD-PS 85 849 wurde ein Verfahren mit zugehöriger Vorrichtung vorgeschlagen, welches eine erhebliche Sen­ kung des Energieverbrauches für das Betreiben des Ab­ zugskanals erbringt. Die Elementarfäden weisen jedoch eine Restdehnung von mehr als 300% auf. Auf diese Weise ist nur eine geringe Substanzausnutzung des eingesetzten Polymeren möglich.

Werden bisher bekannte Verstreckinjektoren für die Ele­ mentarfäden mit einem entsprechenden Energieverbrauch betrieben, stellt sich ein solcher Volumendurchsatz der Luft und damit deren Strömungsgeschwindigkeit im Kanal ein, die eine unzureichende Kraftaufprägung auf die Ele­ mentarfäden bewirken. Folge davon ist eine ungenügende Verstreckung, in deren Ergebnis eine Substanzfestigkeit der Elementarfäden erreicht wird, die nicht zufrieden­ stellen kann.

Um die geforderte Substanzfestigkeit dennoch zu erzielen, wurde in die Treibdüse ein erhöhter Druck eingebracht, der die für eine ausreichende Verstreckung notwendige Luftge­ schwindigkeit im Mischkanal des Verstreckinjektors gewähr­ leistet. Durch diese Maßnahme wurde jedoch der Energie­ verbrauch erheblich erhöht, was aber auf Grund der not­ wendigen Vliesstoffeigenschaften als Kompromiß akzeptiert wurde. Zusätzlich ergab sich mit der Erhöhung der Aus­ trittsgeschwindigkeit der Luft in die freie Atmosphäre ein stark erhöhter Lärmpegel.

Versuche, durch Abstimmung von Düsenquerschnitten mit Druck und Luftgeschwindigkeiten innerhalb des Verstreckinjektors zu einer hohen Ausnutzung der Energie für die Beschleuni­ gung der Elementarfäden zu gelangen, führten auch nicht zu einer wesentlichen Senkung des Energieverbrauches.

Am Ende des Verstreckinjektors angebrachte Vorrichtungen zur Verbesserung der Fadenablage beruhen grundsätzlich auf der Erzeugung von Turbulenzen. Durch Diffusoren, in die z. B. nach FR-PS 23 92 159 das Ejektorrohr hineinragt oder bei denen durch seitliche Spalte zusätzliche Luft ange­ saugt wird (z. B. DE-OS 16 35 596), werden die Elementar­ fäden so voneinander getrennt, daß sich die Wirrlage auf dem Ablageband verbessern läßt. Damit steigt der Energie­ verbrauch aber ebenfalls zusätzlich an.

Insgesamt ist festzustellen, daß mit allen bekannten Vorrichtungen keine wesentliche Verbesserung des Ver­ hältnisses spezifischer Energieverbrauch zur Substanz­ festigkeit der Elementarfäden erreicht wird.

Technische Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung einer Vorrichtung zum Herstellen von Elementarfaden­ vliesstoff nach dem Schmelzspinnprinzip ohne erhebliche Zusatzaufwendungen, durch die der spezifische Energie­ verbrauch für die Erzielung einer geforderten Substanz­ festigkeit der Elementarfäden minimiert werden soll und die Elementarfäden in definierter Anordnung den Injektor verlassen, wobei der Verstreckinjektor so gestaltet werden soll, daß er allein durch seine Form einen aus­ gangsseitigen Unterdruck auf den atmosphärischen Druck anhebt und eine definierte Strömung auch am Ausgang des Mischkanals gesichert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für eine Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Mischkanal des jeweiligen Versteckinjektors von 180 bis 260 m · s^-1 direkt im Anschluß an den Mischkanal, der einen Durchmesser von 5 bis 10 mm aufweist, eine Kanalerweiterung angeordnet ist. Die Länge der Kanalerweiterung beträgt 20 bis 50 mm, ihr Wandneigungswinkel α 2 bis 4°. Beide Größen weisen innerhalb ihrer Grenzen entgegengesetzte Tendenz auf. Durch die allmähliche Vergrößerung der durchströmten Fläche im Bereich der Kanalerweiterung verzögert sich die Strö­ mungsgeschwindigkeit der Luft, es tritt ein Druckrückgewinn ein. Durch diesen Druckrückgewinn kann ein um diesen Be­ trag reduzierter Druck in das System eingebracht werden, um die gleiche Verstreckkraft auf die Elementarfadenschar auf­ zuprägen. Damit ergibt sich eine Einsparung bis zu 50% der bisher eingesetzten Treibluftmenge und damit von Energie.

Durch die Verzögerung der Luftgeschwindigkeit wird außer­ dem der Schallpegel am Ausgang des Verstreckinjektors er­ heblich gesenkt.

Bei Verlassen der angegebenen Bereiche der Parameter kann es z. B. durch Ablösen der Strömung von den Kanalwandungen zu zusätzlichen Energieverlusten oder Störungen im techno­ logischen Ablauf, insbesondere der Fadenablage, kommen. Die Fadenablage kann durch die mit der Erfindung bewirkte weitgehend wirbelfreie Strömung gezielt durch eine Ablenk­ einrichtung mit hoher Gleichmäßigkeit erfolgen. Entschei­ dend dabei ist, daß bei Einhaltung der erfindungsgemäßen Parameterbereiche die Luftgeschwindigkeit nicht unter die Fadengeschwindigkeit absinkt.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert werden.

Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch einen Injektor mit erfindungsgemäßer Kanalerweiterung.

Der Verstreckinjektor 1 besteht aus einer Treibdüse 4, einer Schleppdüse 5, einem Mischkanal 2 und einer Kanal­ erweiterung 3.

Aus einer Spinndüsenanordnung 5 wird eine Elementarfaden­ schar 7 extrudiert und von der Saugströmung der unterhalb des Spinnbalkens angeordneten Schleppdüse 5 erfaßt.

Die Treibdüse 4 mündet in die Schleppdüse in Form eines Ringspaltes 10. Die Treibdüse, die in der Zeichnung ver­ einfacht mit geradlinigen Wandungen dargestellt ist, ist für das Betreiben im Überschallbereich als Lavaldüse zu formen. Durch den Austritt der Treibluft mit Überschall­ geschwindigkeit aus dem Ringspalt wird die Schleppluft auf etwa 320 m · s^-1 beschleunigt. Im nachfolgenden Misch­ kanal 2 erfolgt der Impulsaustausch zwischen Treib- und Schleppluft. Die Strömungsgeschwindigkeit beträgt am Ausgang 220 m · s^-1. Diese reicht aus, um auf einer Misch­ kanallänge von 250 mm die Elementarfäden auf 4000- 5000 m · min^-1 zu beschleunigen, wodurch eine hohe Reckung zum Erreichen einer maximalen Substanzaus­ nutzung gewährleistet ist. Der Durchmesser des Misch­ kanals 2 beträgt 7 mm, die Anzahl der Elementarfäden aus Polycaprolaktam 92 mit einem Gesamtfadentiter von 27,6 Tex in verstrecktem Zustand. Die Lufttemperatur beträgt 305 K. Der Wandneigungswinkel der Kanaler­ weiterung 3 beträgt 4°, deren Länge 21 mm. Die Luftge­ schwindigkeit wird bis zum Austritt aus der Kanaler­ weiterung auf ca. 100 m · s^-1 verzögert, wodurch ein Druckrückgewinn von ca. 0,15 bar erreicht wird. Damit reduziert sich die Treibluftmenge auf ca. 65%.

Die mit dieser Vorrichtung erzielten Strömungsverhält­ nisse sind so störungsarm, daß die Elementarfaden­ scharen 7, die aus nebeneinander angeordneten Verstreck­ injektoren 1 auf Ablenkeinrichtungen 8 treffen, aus nahezu parallel verlaufenden Elementarfäden bestehen und dann durch die Ablenkeinrichtungen gleichmäßig auf dem Ablageband 9 verteilt werden können. Die Ablenkein­ richtung 8 kann dabei in bekannter Weise z. B. durch eine Platte, auf welche zusätzlich Luft geblasen wird, eine Fangelektrode, bei der die Spreizung der Fäden durch eine Koronaentladung erreicht wird oder auch kombinierte Einrichtungen gebildet sein.

In einem zweiten Beispiel sind bis auf die Gestaltung der Kanalerweiterung 3 alle anderen Parameter gleich gewählt. Der Wandneigungswinkel beträgt hier 2°, die Länge der Kanalerweiterung dagegen 50 mm.

Für die Erreichung eines guten Wirkungsgrades in den Düsen und der Kanalerweiterung sind hydraulisch glatte Wände und Übergänge erforderlich.

Claims (1)

1. Vorrichtung zum Herstellen von Elementarfadenvlies­ stoff nach dem Schmelzspinnprinzip, die Verstreck­ injektoren zum Auftragen der Abzugskraft auf eine aus einer Spinndüsenanordnung extrudierte Fadenschar, die anschließend über Ablenkeinrichtungen auf einem per­ forierten Band zum Vlies abgelegt wird, besitzt, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im jeweiligen Mischkanal der Verstreckinjektoren 180 bis 260 m · s^-1 beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils direkt im Anschluß an den einen Durchmesser von 5 bis 10 mm aufweisenden Mischkanal (2) eine Kanalerweiterung (3) angeordnet ist, deren Länge 20 bis 50 mm und deren Wandneigungswinkel α 2 bis 4° betragen, wobei beide Größen innerhalb ihrer Grenzen entgegengesetzte Ten­ denz aufweisen.