DE3823337A1

DE3823337A1 - Verfahren zum herstellen von glattgarn

Info

Publication number: DE3823337A1
Application number: DE19883823337
Authority: DE
Inventors: Werner Pieper
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1987-07-18
Filing date: 1988-07-09
Publication date: 1989-01-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Glattgarn aus Polyester, insbesondere Polyäthylentere phthalat, oder Polyamid, bei welchem die aus der Spinnzone anlaufenden Filamente als paralleles Fadenbündel durch ein Flüssigkeitsband geführt werden, welches auf eine Oberfläche in dosierter Menge aufgetragen wird, wobei das Fadenbündel durchtränkt und die Außenoberfläche des Fadenbündels mit einem Flüssigkeitsmantel umgeben wird, das Fadenbündel in diesem durchtränkten Zustand über mehrere gekrümmte, im Fadenlauf einander mit wechselnder Krümmungsrichtung folgende Bremsflächen geführt und von dem Galettenwerk mit einer Ge schwindigkeit von mehr als 3500 m/min abgezogen wird.

Die Erfindung geht von einem Verfahren aus, wie es in der DE- OS 34 35 594 beschrieben ist, weshalb zu den Einzelheiten dieses Verfahrens auf sie als Bestandteil der Beschreibung der Erfindung verwiesen wird.

Durch das Gegenstand der genannten DE-OS 34 35 594 darstel lende Verfahren wurde die bis dahin übliche Trockenreibung durch die hydrodynamische Reibung in einem engen Spalt ersetzt. Hierdurch wurde das Verstreckverfahren unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit der Bremsflächen und des zu verstreckenden Fadens.

Die Bremskraft wird bei der Naßreibung insbesondere durch das weitgehend von der Fadenspannung unabhängige Schergefälle innerhalb einer dünnen Flüssigkeitsschicht hervorgerufen. Zur Erzielung der Flüssigkeitsreibung muß der Faden den Bremsflä chen mit einer keinesfalls zu unterschreitenden Mindestge schwindigkeit zulaufen, die ca. 1000 m/min beträgt. Bevorzugt werden jedoch höhere Geschwindigkeiten von vorzugsweise min destens 1800 m/min. Bei einer Geschwindigkeit von mindestens 2500 m/min beim Auflauf auf die erste Bremsfläche erfährt der Faden vor dem Auflauf auf die Bremsflächen bereits eine höhere Vororientierung. Damit wird das Verfahren unempfindli cher bezüglich der Wahl der Verfahrensparameter.

Die Länge der gesamten vom Faden überlaufenen Bremsfläche läßt sich weitgehend durch die Bemessung der Umschlingung einstellen. Hierzu wird die Eintauchtiefe eingestellt, mit der die entgegengesetzt gekrümmten Bremsflächen in den Fadenlauf eintauchen. Der Umschlingungswinkel ist gering und beträgt vorteilhaft auf der ersten und der letzten Brems fläche höchstens 70°, vorzugsweise weniger als 60°, und auf den dazwischen liegenden Bremsflächen nicht mehr als 140°, vorzugsweise weniger als 120°. Auch durch Hintereinanderrei hen einer entsprechenden Anzahl derartiger Bremsflächen läßt sich die Gesamtlänge der Umschlingung einstellen, ohne daß hierdurch ein nennenswerter Platzbedarf entsteht.

Ein wichtiger Beitrag zur Herstellung hochwertiger Fäden wird durch die Erhitzung der dem Faden zugeführten Flüssigkeit sowie mindestens einer der Bremsflächen erbracht. Bekanntlich ist für den geordneten Ablauf der Verstreckung eine wesent lich vom Fadenmaterial bestimmte gleichbleibende Fadentempe ratur Voraussetzung. Zwar kann diese unter bestimmten Bedin gungen, etwa bei Polyamidfäden, durch die beim Verstrecken geleistete in Wärme umgesetzte Formänderungsarbeit sicherge stellt sein, bei höheren Verstreckgeschwindigkeiten, insbe sondere bei Geschwindigkeiten, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung finden, entsteht jedoch eine sehr starke Wärmeentwicklung. Zwar sorgte die nach dem Verfahren der DE- OS 34 35 594 dem Faden vor dem Uberlauf über die Bremsfläche zugeführte erwärmte Flüssigkeit dafür, daß überschüssige Wärme abgeführt wurde, konstante Temperaturverhältnisse und insbesondere eine konstante Verstrecktemperatur ließen sich jedoch nicht immer sicherstellen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Fadentemperatur während des Fadenüberlaufes über die Bremsflächen so zu führen, daß gleichmäßige Verstreckbedingungen gewährleistet sind. Sie wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß mindestens eine Bremsfläche beheizt wird und die Gesamtlänge der Bremsflächen, ihre Beheizung und die Fadengeschwindigkeit derart aufeinander eingestellt werden, daß das Fadenbündel durch das Galettenwerk einer zur plastischen Verstreckung ausreichenden Fadenzugkraft unter worfen wird. Dabei sind vorteilhaft die Gesamtlänge der Bremsflächen, die Temperatur der beheizten Bremsfläche(n) und die Fadengeschwindigkeit derart aufeinander eingestellt, daß der Faden durch das Galettenwerk einer Fadenzugkraft zwischen 0,5 und 2 cN/dtex, vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,5 cN/dtex unterworfen wird. Der Flüssigkeitsauftrag sowie das anschlie ßende Führen über die Bremsflächen, von denen mindestens eine beheizt ist, erfolgen vorzugsweise in einem eng begrenzten, mit Flüssigkeitsnebel gefüllten Raum, wobei der Faden über mindestens drei hintereinander angeordnete, aufeinander folgend mit wechselnder Richtung gekrümmte Bremsflächen geführt wird. Von den Bremsflächen wird mindestens eine beheizt und dabei vorzugsweise auf einer Temperatur gehalten, die unter der Siedetemperatur der das Flüssigkeitsband bildenden Flüssigkeit liegt. Vorzugsweise werden alle Bremsflächen beheizt, wobei die beheizten Bremsflächen auf einer Temperatur gehalten werden können, die im wesentlichen mindesten der gewählten Temperatur der Bandflüssigkeit entspricht.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die beim Verstrecken erforderliche Fadentemperatur in Höhe und Gleichmäßigkeit sichergestellt sowie eine hervorragende Ver gleichmäßigung der Fadenqualität erreicht. Durch die Erwär mung der Flüssigkeit vor ihrem Aufbringen sowie das Beheizen mindestens einer Bremsfläche können offenbar die Temperatur schwankungen des Fadens über seinen Querschnitt sowie über seine Länge auch zeitlich auf einen engen, physikalisch optimalen Bereich begrenzt werden, dessen Schwankungsbereich zwischen der aktuellen Flüssigkeitstemperatur und der Ver dampfungstemperatur der Flüssigkeit liegt. Der Schwankungs bereich kann dadurch eingegrenzt werden, daß neben der Tempe ratur der Flüssigkeit auch die der beheizten Bremsfläche(n) nahe dem Siedepunkt liegt und beispielsweise zwischen 70°C und 90°C festgelegt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels beschrieben.

In der Figur ist mit 1 der Spinnkopf einer Extrusionsspinnan lage bezeichnet. Aus der Düsenplatte 2 treten eine Vielzahl von Filamenten 3 aus, die durch Anblasung abgekühlt und im Kühlschacht bzw. Fallschacht 4 zu einem Faden zusammengefaßt werden. Der Faden wird sodann in eine geschlossene Box 5 geleitet. In der Box 5 befindet sich eine Düse 6, durch die Wasser auf den Faden aufgetragen wird. Mit 8 ist eine Heiz einrichtung für das Wasser angedeutet.

Die Wasserauftragsdüse 6 besitzt eine sowohl in Fadenlauf richtung als auch quer dazu gekrümmte Fadenlaufrinne, in deren Grund ein Wasserzufuhrkanal einmündet. Die Einmündung des Wasserzufuhrkanals liegt möglichst nahe am Fadeneinlauf. Der Radius der Krümmung in Fadenlaufrichtung beträgt 40 mm. Quer zum Faden beträgt der Krümmungsradius 10 mm. Durch diese Krümmung wird erreicht, daß die Filamente zu einem Faden bündel zusammengeschlossen sind, wenn sie in den Bereich des einmündenden Wasserzufuhrkanals gelangen.

Hinter der Wasserauftragsdüse 6 wird der Faden über die drei parallelen, zylindrischen Bremsflächen 9, 10, 11 geführt, die vorzugsweise alle drei beheizbar und auch beheizt sind. Durch die als Umlenkfläche dienende Bremsfläche 11 wird der Faden zwischen den Bremsflächen 9, 10 im Zickzack geführt. Da die Bremsfläche 11 senkrecht zum Fadenlauf bewegbar ist, kann sie in die gemeinsame Tagentialebene der Bremsflächen 9, 10 unterschiedlich tief eintauchen. Hierdurch kann der Um schlingungswinkel und damit die Berührungslänge an jeder Bremsfläche 9 bis 11 in gewünschter Weise eingestellt werden. Die Bremsflächen haben einen Krümmungsradius von 10 mm.

Die Box 5 besitzt einen Auslaß 18, durch welchen die ablau fende Flüssigkeit gesammelt und eventuell dem Prozeß wieder zugeführt werden kann. Der von den Berührungsflächen kommende Faden erhält durch Auftragsrolle 16 sein Spinn-Finish, bevor er von der beheizten Galette 19 abgezogen wird.

Der Auftrag des Spinn-Finish kann auch innerhalb der Box 5 und z.B. durch eine Auftragsdüse erfolgen, die im wesent lichen der Wasserauftragsdüse 6 entspricht.

Es sei ferner bemerkt, daß der Auftrag des Spinn-Finish auch hinter der Galette 19 erfolgen kann. Jedoch hat der Auftrag des Spinn-Finish vor der Galette den Vorteil, daß der Faden auf der Galette ruhiger läuft. So wird das Verfahren "siche rer" und die Gleichmäßigkeit des Fadens noch verbessert.

Anschließend wird der Faden aufgespult. Die Spulspindel ist mit 13, die Spule mit 14, die Changiereinrichtung mit 12 und der Eingangsfadenführer, von dem aus der Faden zur Changier einrichtung läuft, mit 15 bezeichnet. 17 deutet eine soge nannte Tangledüse an, durch die die Einzelfilamente in einzelnen Knoten miteinander verflochten werden. Dies hat sich zur Erzielung von guten Spulen und zur Verbesserung der Weiterverarbeitungseigenschaften des Multifilamentfadens, der bei der Ausführung dieser Erfindung keine Zwirnung besitzen sollte, als zweckmäßig erwiesen. Die Aufspulung kann durch eine andere Art der Fadenspeicherung, insbesondere durch die Ablage in Kannen ersetzt werden. Zwischen der Galette und der Speicherung können weitere Einrichtungen zur Modifizierung des Fadens angeordnet sein wie z.B. eine Spinnfaserschneid einrichtung. Ebenso ist es möglich, das hergestellte Glatt garn vor der Speicherung noch einer Texturierung zu unterwer fen, beispielsweise durch Kaltluft-Verwirbeln oder Heißdampf- Kräuseln der Filamente. Das hergestellte Glattgarn ist indes auch ohne derartige eingeschaltete Zwischenstufen wie ein "Streckzwirngarn" gebrauchsfertig.

In einem Ausführungsbeispiel wird ein Polyesterfaden 90 f 30 ersponnen, wobei die Galette 19 eine Abzugsgeschwindigkeit von 4000 m/min hat. Der Faden wird zunächst im Kühlschacht und Fallschacht 4 bis auf ca. 90°C abgekühlt. Der Wasserauf tragsdüse 6 wird Wasser zugeführt, das auf 80°C erhitzt ist. Die Wassermenge ist so eingestellt, daß die natürliche Wasseraufnahmefähigkeit des Fadens überschritten wird. Die strömende Wassermenge beträgt 30% des Fadengewichtes.

Die Bremsflächen 9, 10 sind beheizt und weisen eine Ober flächentemperatur von 80°C auf; sie werden durch Einstellung der Eintauchtiefe der Umlenkfläche 11 mit einem Umschlin gungswinkel von 35°, die Umlenkfläche 11 mit einem Umschlin gungswinkel von 70° überfahren; die Bremsfläche 11 ist nicht beheizt. Durch die angegebenen Werte für die Umschlingung wird die gesamte Berührungslänge zwischen Faden und Bremsflä chen auf ca. 25 mm eingestellt. Durch Verstellung der Eintauchtiefe der Umlenkfläche 11 kann diese Länge beeinflußt werden. Dabei sei bemerkt, daß der Umschlingungswinkel aus Gründen des Wasserhaushaltes des laufenden Fadens nicht so groß werden sollte, daß der Faden um wesentlich mehr als 60° aus seiner senkrechten Laufrichtung abgelenkt wird. Dadurch, daß die Bremsflächen senkrecht untereinander angeordnet sind und auch die Umlenkflächen nur mit einem vorgegebenen Winkel aus dem senkrechten Fadenweg versetzt sind, wird erreicht, daß abspritzendes und abtropfendes Wasser dem Faden bzw. den Brems- bzw. Umlenkflächen wieder zugeführt wird. Wo eine Verlängerung der Gesamtlänge der Bremsflächen durch Vergröße rung des Umschlingungswinkels aus dem genannten Grunde bzw. auch aus geometrischen Gründen nicht mehr möglich oder wünschenswert ist, können zur Verlängerung der Bremsflächen eine oder mehrere weitere Bremsflächen angefügt werden.

Die anschließende Galette 19 ist mit 120°C beheizt. Vor der Galette 19 wird durch die Rolle 16 ein übliches Spinn-Finish aufgetragen. Die Aufwickeleinrichtung wird so betrieben, daß eine Spule mit stufenweiser Präzisionswicklung entsteht. Bei der Präzisionswicklung wird die Changiergeschwindigkeit proportional mit der Spindeldrehzahl vermindert. Die Spindel drehzahl vermindert sich, weil die Spule mit konstanter Oberflächengeschwindigkeit angetrieben wird. Bei einer Stufenpräzisionswicklung wird jedoch die Changiergeschwindig keit von Zeit zu Zeit wieder im wesentlichen auf ihren Ausgangswert erhöht. Es zeigt sich dabei als besonders vorteilhaft, daß diese Erhöhung der Changiergeschwindigkeit einen kaum meßbaren Einfluß auf die Fadenspannung im Chan gierdreieck hat. Wird dagegen die Beheizung der Galette 19 abgeschaltet, so treten sehr starke Fadenspannungsschwankun gen bei Erhöhung der Changiergeschwindigkeit auf. Die Beheizung der Galette erweist sich damit als ausgezeichnetes Mittel, Spulen mit gleichmäßiger Fadenspannung und Härte aufzubauen und die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielten, hervorragenden Eigenschaften des Fadens auch beim Aufspulen und auf der Spule zu erhalten.

Bezugszeichenaufstellung 1 Spinnkopf
2 Düsenplatte
3 Filament
4 Fallschacht
5 Box
6 Düse
8 Heizeinrichtung
9 Bremsfläche
10 Bremsfläche
11 Bremsfläche, Umlenkfläche
12 Changiereinrichtung
13 Spulspindel
14 Spule
15 Eingangsfadenführer
16 Auftragsrolle
17 Tangledüse
18 Auslaß
19 Galette

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Glattgarn aus Polyester, insbesondere Polyäthylenterephthalat, oder Polyamid, bei welchem die aus der Spinnzone anlaufenden Filamente als paralleles Fadenbündel durch ein Flüssigkeitsband geführt werden, welches auf eine Oberfläche in dosierter Menge aufgetragen wird, wobei das Fadenbündel durch tränkt und die Außenoberfläche des Fadenbündels mit einem Flüssigkeitsmantel umgeben wird, das Fadenbündel in diesem durchtränkten Zustand über mehrere gekrümmte, im Fadenlauf einander mit wechselnder Krümmungsrichtung folgende Bremsflächen geführt und von dem Galettenwerk mit einer Geschwindigkeit von mehr als 3500 m/min abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Bremsfläche beheizt wird und die Gesamt länge der Bremsflächen, ihre Beheizung und die Fadenge schwindigkeit derart aufeinander eingestellt werden, daß das Fadenbündel durch das Galettenwerk einer zur plastischen Verstreckung ausreichenden Fadenzugkraft unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge der Bremsflächen, die Temperatur der beheizten Bremsfläche(n) und die Fadengeschwindigkeit derart aufeinander eingestellt sind, daß der Faden durch das Galettenwerk einer Fadenzugkraft zwischen 0,5 und 2 cN/dtex, vorzugsweise zwischen 0,7 und 1,5 cN/dtex unterworfen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsauftrag sowie das anschließende Führen über die Bremsflächen, von denen mindestens eine beheizt ist, in einem eng begrenzten, mit Flüssigkeitsnebel gefüllten Raum erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden über mindestens drei hintereinander angeord nete, aufeinanderfolgend mit wechselnder Richtung gekrümmte Bremsflächen geführt wird, von denen minde stens eine beheizt wird und dabei auf einer Temperatur gehalten wird, die unter der Siedetemperatur der das Flüssigkeitsband bildenden Flüssigkeit liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschlingung der einzelnen Bremsflächen zwischen ca. 15° und ca. 120° eingestellt wird, wobei der Fadenlauf zwischen den Bremsflächen abwärts gerichtet ist und weniger als 60° von der Vertikalen abweicht

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bremsflächen beheizt werden und auf einer unter der Siedetemperatur der Bandflüssigkeit liegenden Temperatur gehalten werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizten Bremsflächen auf einer Temperatur gehalten werden, die im wesentlichen mindesten der gewählten Temperatur der Bandflüssigkeit entspricht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden nach dem Lauf über die Bremsflächen, von denen mindestens eine beheizt wird, durch Beheizung des den Bremsflächen nachgeordneten Galettenwerks vorzugsweise bei einer Berührungstemperatur von 100°C ±20°C für Polyamid und 140°C ±20°C für Polyester erhitzt wird.