DE4014414A1

DE4014414A1 - Anlage fuer die herstellung einer spinnvliesbahn aus verstreckten kunststoff-filamenten

Info

Publication number: DE4014414A1
Application number: DE19904014414
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl Ing Balk
Original assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Current assignee: Reifenhaeuser GmbH and Co KG Maschinenenfabrik
Priority date: 1990-05-04
Filing date: 1990-05-04
Publication date: 1991-11-07
Anticipated expiration: 2010-05-05
Also published as: DE4014414C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage für die Herstellung einer Spinnvliesbahn aus verstreckten Kunststoff-Filamen ten, mit einem Spinnkopf mit einer Mehrzahl von Spinndü senbohrungen, aus dem ein einerseits breiter, andererseits zumindest einreihiger Vorhang von Filamenten aus thermo plastifiziertem Kunststoff austritt, einer Kühlkammer, die an den Spinnkopf anschließt und in der der Vorhang aus den Filamenten von mit Hilfe einer Kühlanlage gekühl ter Kühlluft quer zur Vertikalen angeströmt wird, einer an die Kühlluftkammer angeschlossenen Prozeßlufteinfüh rungseinrichtung, mit der der Vorhang aus den in der Kühl kammer gekühlten Filamenten von ungekühlter Prozeßluft angeströmt wird, einer Verstreckdüse, die sich über die Breite des Vorhanges von Filamenten erstreckt, einem Ab lageband, welches als Siebband ausgeführt ist, und einer Luftabsaugeinrichtung, wobei die Verstreckdüse in verti kaler Richtung einen venturiartigen Düsenquerschnitt mit in Strömungsrichtung enger werdendem Einlaufteil, Spalt teil und Diffusorauslauf aufweist und die Luftabsaugein richtung unter Zwischenschaltung des Ablagebandes und, an einer Seite, unter Zwischenschaltung von fernerhin der abgelegten Spinnvliesbahn ausreichend dicht an die Ver streckdüse angeschlossen ist. - Es versteht sich, daß die Luftströme über Strömungsgleichrichter in die beschriebe nen Kammern eingeführt werden. Die Kühlluft ist bezüglich des Mengenstromes so eingerichtet, daß die Filamente eine ausreichende Kühlung erfahren. Die Prozeßluft ist erforder lich, um die aerodynamischen Verhältnisse für die Verstrec kung der Filamente einzurichten. In der Verstreckdüse wird die Verstreckkraft erzeugt, die an den einzelnen Filamen ten angreift. Die Verstreckung selbst beginnt, sobald die Filamente die Spinndüsenbohrungen verlassen. Stets muß darauf geachtet werden, daß störende Verwirbelungen der Filamente, die auf unkontrollierten Turbulenzen im Weg der Filamente zwischen Spinnkopf und Ablageband auftreten, verhindert werden.

Bei der aus der Praxis bekannten Anlage des eingangs be schriebenen Aufbaus, von der die Erfindung ausgeht (vgl. auch DE 37 13 862), ist die Kühlkammer eine bis auf die Austrittsseite für den Vorhang aus den Filamenten und den Kühllufteintritt geschlossene Kammer, in die die Kühlluft so einströmt, daß sie unter dem Einfluß der Luftabsaugein richtung mit dem Vorhang der Filamente zur Verstreckdüse hin abströmt. Es wird mit zwei Kühlluftströmen gearbeitet, die im Gegenstrom aufeinander gerichtet sind und sich gleichsam in dem Vorhang treffen. Die zur Verstreckdüse abströmende Kühlluft passiert die Prozeßlufteinführungs einrichtung. Es handelt sich um eine Prozeßluftkammer, in die zwei Prozeßluftströme im Gegenstrom einführbar sind. Die Verstreckung wird über die Saugkraft gesteuert, mit der die Luftabsaugeinrichtung arbeitet. Es handelt sich um eine Saugverstreckung und diese ist wesentlich wirk samer sowie mit höherem Verstreckungsgrad und genauer mög lich, als mit älteren Maßnahmen (US 43 40 563, US 44 05 297), bei denen lediglich eine Kühlkammer vorgesehen ist, die Prozeßluftkammer also fehlt und in der Verstreckkammer eine Beschleunigung der Kühlluft lediglich über einen Ven turieffekt nach Maßgabe eines Uberdruckes der Kühlluft in der Kühlluftkammer gegenüber der Umgebungsluft erreich bar ist. Es handelt sich insoweit gleichsam um eine Druck verstreckung. Demgegenüber hat sich die eingangs beschrie bene bekannte Anlage bewährt, sie ist jedoch verbesserungs fähig, wenn es darauf ankommt, Spinnvliesbahnen zu erzeu gen, die in engen Grenzen vorgebbare physikalische Para meter aufweisen. Diese Verbesserung ist Aufgabe der Er findung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Anlage durch die Kombination der folgenden Merkmale gekennzeich net:

a) Die Kühlkammer ist von der Kühlluft von einer Seite zur anderen offenen Seite durchströmbar,
b) die Prozeßlufteinführungseinrichtung weist eine Mehr zahl von Prozeßlufteinführungsöffnungen im Einlauf teil der Verstreckdüse auf,
c) zwischen der Kühlkammer und der Verstreckdüse ist eine zumindest über die Breite des Vorhanges der Filamente erstreckte Luftstrom-Trenneinrichtung an geordnet, welche die Kühlluft von der Prozeßluft trennt und den Vorhang der Filamente passieren läßt,

wobei der Förder-Mengenstrom der Luftabsaugeinrichtung steuerbar oder regelbar ist und ein Saugverstreckungsgrad der Filamente über den Förder-Mengenstrom der Luftabsaug einrichtung steuerbar oder regelbar ist. - Bezeichnet man die Maßnahmen für die Kühlung der Filamente als Kühlsystem und die sich anschließenden Maßnahmen, einschließlich der Prozeßlufteinführungseinrichtung, als Verstrecksystem, so ist für die Erfindung wesentlich, daß das Kühlsystem einerseits, das Verstrecksystem andererseits in funktio neller Hinsicht voneinander getrennt sind. Gekoppelt sind beide Systeme durch den durchlaufenden Vorhang der Fila mente. Es versteht sich, daß die Verstreckdüse unter Zwi schenschaltung der Luftstrom-Trenneinrichtung an die Kühl kammer angeschlossen ist. Demgegenüber ist bei der ein gangs beschriebenen bekannten Ausführungsform eine ent sprechende, saubere funktionelle Trennung nicht verwirk licht. Daraus resultieren für die physikalischen Parameter in der fertigen Spinnvliesbahn Bandbreiten, die erfindungs gemäß wesentlich reduziert werden können.

Grundsätzlich ist es bekannt (DE 20 53 918), einer Kühl kammer, die als Kühlschacht ausgeführt ist, ein als Spinn schacht bezeichnetes Aggregat nachzuschalten, in das über Düsen mit hoher Geschwindigkeit zum Zwecke der Kräuselung Spinnluft eingeblasen wird. Dabei ist zwischen dem anderen Ende des Spinnschachtes und dem Einlauf des vorstehend genannten Aggregates ein deutlicher Abstand in Form eines Freiraumes verwirklicht.

Die erfindungsgemäße Anlage kann auf verschiedene Weise weiter ausgebildet und optimierend gestaltet werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch ge kennzeichnet, daß die Kühlkammer für eine Abkühlung der Filamente des Vorhanges bis in den thermoelastischen Be reich eingerichtet ist. Die Prozeßlufteinführungseinrich tung arbeitet zweckmäßigerweise mit Prozeßluftströmen, die eine über der Temperatur der Filamente in der Prozeß lufteinführungseinrichtung liegende Konditionierungstem peratur aufweisen. Konditionierungstemperatur bezeichnet diejenige Temperatur, die ausreicht, um sicherzustellen, daß alle Filamente des Vorhanges beim Eintritt in den Spaltbereich der Verstreckdüse praktisch die gleiche Tem peratur aufweisen. Dazu trägt ein weiterer Vorschlag der Erfindung bei, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Prozeßlufteinführungseinrichtung in bezug auf die Symme trieverhältnisse, einschließlich der Prozeßluftzuführung, und in bezug auf die Prozeßluftströme und die Strömungs parameter so eingerichtet sind, daß sich in dem Einlauf der Verstreckdüse eine über die Vorhangbreite erstreckte, mittige Staufläche ausbildet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist fernerhin die Luftstrom-Trenneinrichtung zwischen der Kühl kammer und der Prozeßlufteinführungseinrichtung als Spalt drossel ausgeführt, die zwei gegeneinander gerichtete drosselspaltbildende Elemente aufweist, wobei die drossel spaltbildenden Elemente gegeneinander verstellbar sind. Die Luftstrom-Trenneinrichtung kann aber auch aus einer unverstellbaren Spaltdrossel bestehen. Der statische Druck in der Prozeßlufteinführungseinrichtung ist zweckmäßiger weise auf einen höheren Wert einstellbar als in der Kühl kammer, so daß ein Ubertritt von Kühlluft in die Verstreck düse nicht möglich ist. Um die Arbeitsparameter der erfin dungsgemäßen Anlage einzustellen, kann es zweckmäßig sein, die Anordnung so zu treffen, daß die Spaltweite des Düsen querschnitts der Verstreckdüse steuerbar oder regelbar ist. In der Verstreckdüse sind zweckmäßig, vorzugsweise im Bereich des engsten Düsenquerschnittes, Korrekturklap pen angeordnet und diese sind verstellbar.

Anlagen des vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Aufbaus sind im allgemeinen in eine automatische Ferti gungsstraße integriert. Insbesondere in diesem Falle emp fiehlt es sich, für den Kühlluftstrom und für die Prozeß luftströme jeweils ein mit einem Rechner ausgerüstetes Steuer- und Regelsystem vorzusehen. Dieses erlaubt ein besonderes Verfahren zum Betrieb einer Anlage des beschrie benen Aufbaus. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeich net, daß das Steuer- und Regelsystem für den Kühlluftstrom einerseits, das Steuer- und Regelsystem für die Prozeßluft ströme andererseits, unabhängig voneinander betätigt, je doch über das Rechnersystem so verbunden werden, daß die Filamente in der Spinnvliesbahn eine definierte Saugver streckung in einem vorgebbaren Saugverstreckungsgradbe reich erfahren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführ licher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße An lage und

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung A-A durch den Gegenstand nach Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Anlage dient zur Herstel lung einer Spinnvliesbahn 1 aus verstreckten Kunststoffmono filamenten 2. Zum grundsätzlichen Aufbau gehört zunächst ein Spinnkopf 3 mit einer Vielzahl von Spinndüsenbohrungen, aus welchem Spinnkopf 3 ein einerseits breiter, anderer seits zumindest einreihiger Vorhang von Filamenten 4 aus thermoplastifiziertem Kunststoff austritt. Zum grundsätz lichen Aufbau gehört fernerhin eine Kühlkammer 5, die an den Spinnkopf anschließt und der der Vorhang aus den Fila menten 4 von mit Hilfe einer Kühlanlage gekühlter Kühlluft quer zur Vertikalen angeströmt wird. Es gehört zum Aufbau außerdem eine Prozeßlufteinführungseinrichtung 6, mit der der Vorhang aus den in der Kühlkammer 5 gekühlten Fila menten 4 von ungekühlter Prozeßluft angeströmt wird. Außer dem ist die Verstreckdüse 6 vorgesehen, die sich über die Breite des Vorhanges von Filamenten 4 erstreckt. Sie be sitzt ein Einlaufteil 7, ein Spaltteil 8 und einen Diffu sor 9. Unter der Verstreckdüse 6 befindet sich ein Ablage band 10, welches als Siebband ausgeführt ist. Eine Luft absaugeinrichtung 11 ist im Bereich der Mündung des Dif fusors 9 der Verstreckdüse 6 unter dem Ablageband 10 vor gesehen. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Verstreck düse 6 in vertikaler Richtung einen venturiartigen Düsen querschnitt aufweist und die Luftabsaugeinrichtung 11 un ter Zwischenschaltung des Ablagebandes und, an einer Seite, unter zusätzlicher Zwischenschaltung der abgelegten Spinn vliesbahn 1, ausreichend dicht an die Verstreckdüse 6 an geschlossen ist.

Aus der Fig. 1 entnimmt man, daß die Kühlkammer 5 von der Kühlluft von einer Seite zur anderen offenen Seite 12 durch strömbar ist. Es versteht sich, daß die Kühlluft im Kreis lauf über ein Kühlaggregat geführt werden kann. Mit Hilfe der Prozeßlufteinführungseinrichtung sind zwei Prozeßluft ströme im Gegenstrom einführbar, und zwar in den Einlauf teil 7 der Verstreckdüse 6. Dieser weist dazu eine Mehr zahl von Prozeßlufteinführungsöffnungen 13 auf. Es ver steht sich, daß Verteilerkammern 13a, 13b vorgeschaltet sind. Zwischen der Kühlkammer 5 und der Prozeßlufteinfüh rungseinrichtung ist eine zumindest über die Breite des Vorhangs der Filamente 4 erstreckte Luftstrom-Trennein richtung 14 vorgesehen. Die Luftstrom-Trenneinrichtung 14 trennt die Kühlluft von der Prozeßluft und läßt den Vorhang der Filamente 4 passieren. Der Förder-Mengenstrom der Luftabsaugeinrichtung 11 ist steuerbar oder regelbar. Über diese Steuerung oder Regelung ist ein definierter Saugverstreckungsgrad der Filamente 4 über den Förder-Men genstrom der Luftabsaugeinrichtung 11 steuerbar oder regel bar. In der Kühlkammer 5 erfolgt, wie beschrieben eine definierte Abkühlung der Filamente 4. Die Kühllufttempe ratur, der Kühlluftmengenstrom und die Dimension der Kühl kammer 5 sind entsprechend eingerichtet. Die Prozeßluft einführungseinrichtung arbeitet regelmäßig mit Prozeßluft strömen, die eine über der Temperatur der Filamente 4 lie gende Konditionierungstemperatur aufweisen. Die Prozeß lufteinführungseinrichtung ist in bezug auf die Symmetrie verhältnisse, einschließlich der Prozeßluftzuführung, und in bezug auf die Prozeßluftströme und die Strömungsparame ter so eingerichtet, daß sich im Einlaufteil 7 der Ver streckdüse 6 eine über die Vorhangbreite erstreckte, mit tige Staufläche 15 der aufeinandertreffenden Prozeßluft ströme ausbildet, die in Fig. 1 strichpunktiert angedeutet worden ist. Die Luftstrom-Trenneinrichtung 14 zwischen der Kühlkammer 5 und der Prozeßlufteinführungseinrichtung 6 ist als Spaltdrossel ausgeführt, die zwei gegeneinander gerichtete drosselspaltbildende Elemente 16, 17 aufweist, wobei die drosselspaltbildenden Elemente, wie die einge zeichneten Doppelpfeile andeuten, gegeneinander verstell bar sind. Der statische Druck in der Prozeßluftkammer 5 liegt regelmäßig höher als der am Einlauf der Verstreckdü se 5. Auch die Spaltweite des Düsenquerschnittes der Ver streckdüse 6 ist verstellbar, wie die eingezeichneten Dop pelpfeile verdeutlichen. Man erkennt in der Verstreckdüse, vorzugsweise im Bereich des engsten Düsenquerschnittes, Korrekturklappen 18, die ihrerseits verstellbar sind.

Claims

1. Anlage für die Herstellung einer Spinnvliesbahn aus verstreckten Kunststoff-Filamenten, mit
einem Spinnkopf mit einer Mehrzahl von Spinndüsenboh rungen, aus dem ein einerseits breiter, andererseits zumindest einreihiger Vorhang von Filamenten aus ther moplastifiziertem Kunststoff austritt,
einer Kühlkammer, die an den Spinnkopf anschließt und in der der Vorhang aus den Filamenten von mit Hilfe einer Kühlanlage gekühlter Kühlluft quer zur Vertikalen angeströmt wird,
einer an die Kühlluftkammer angeschlossenen Prozeßluft einführungseinrichtung, mit der der Vorhang aus den in der Kühlkammer gekühlten Filamenten von ungekühlter Prozeßluft angeströmt wird,
einer Verstreckdüse, die sich über die Breite des Vor hanges von Filamenten erstreckt,
einem Ablageband, welches als Siebband ausgeführt ist, und
einer Luftabsaugeinrichtung,
wobei die Verstreckdüse in vertikaler Richtung einen ven turiartigen Düsenquerschnitt mit in Strömungsrichtung en ger werdendem Einlaufteil, Spaltteil und Diffusorauslauf aufweist und die Luftabsaugeinrichtung unter Zwischenschal tung des Ablagebandes und, an einer Seite, unter Zwischen schaltung von fernerhin der abgelegten Spinnvliesbahn aus reichend dicht an die Verstreckdüse angeschlossen ist, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merk male

a) die Kühlkammer ist von der Kühlluft von einer Seite zur anderen offenen Seite durchströmbar,
b) die Prozeßlufteinführungseinrichtung weist eine Mehr zahl von Prozeßlufteinführungsöffnungen im Einlauf teil der Verstreckdüse auf,
c) zwischen der Kühlkammer und der Verstreckdüse ist eine zumindest über die Breite des Vorhanges der Filamente erstreckte Luftstrom-Trenneinrichtung an geordnet, welche die Kühlluft von der Prozeßluft trennt und den Vorhang der Filamente passieren läßt, wobei der Förder-Mengenstrom der Luftabsaugeinrichtung steuerbar oder regelbar ist und ein Saugverstreckungsgrad der Filamente über den Förder-Mengenstrom der Luftabsaug einrichtung steuerbar oder regelbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer für eine Abkühlung der Filamente des Vor hanges bis in den thermoelastischen Bereich eingerichtet ist.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Prozeßlufteinführungseinrichtung mit Prozeßluftströmen arbeitet, die eine über der Tempera tur der Filamente liegende Konditionierungstemperatur auf weisen.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Prozeßlufteinführungseinrichtung in bezug auf die Symmetrieverhältnisse, einschließlich der Prozeßluftzuführungen, und in bezug auf die Prozeßluft ströme und die Strömungsparameter so eingerichtet sind, daß sich im Einlauf der Verstreckdüse eine über die Vor hangbreite erstreckte, mittige Prozeßluftstaufläche aus bildet.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Luftstrom-Trenneinrichtung zwischen der Kühlkammer und der Verstreckdüse als Spaltdrossel ausge führt ist, die zwei gegeneinander gerichtete, drosselspalt bildende Elemente aufweist, und daß die drosselspaltbil denden Elemente gegeneinander verstellbar sind.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß der statische Druck am Einlauf der Ver streckdüse auf einen höheren Wert einstellbar ist als in der Kühlkammer.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Spaltweite des Düsenquerschnittes der Verstreckdüse steuerbar oder regelbar ist.

8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verstreckdüse, vorzugsweise im Bereich des engsten Düsenquerschnittes, Korrekturklappen angeord net und diese verstellbar sind.

9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß für den Kühlluftstrom und für die Prozeßluft ströme jeweils ein mit einem Rechner ausgerüstetes Steuer- und Regelsystem vorgesehen ist.

10. Verfahren zum Betrieb einer Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuer- und Regelsystem für den Kühlluftstrom einerseits, das Steuer- und Regel system für die Prozeßluftströme andererseits, unabhängig voneinander betätigt, jedoch über das Rechnersystem so verbunden werden, daß die Filamente in der Spinnvliesbahn eine definierte Saugverstreckung in einem vorgebbaren Saug verstreckungsgradbereich erfahren.