DE4208568A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung synthetischer endlosfilamente - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung synthetischer endlosfilamenteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spinnen
und Abkühlen von synthetischen, multifilen, spinnorientierten
Endlosfilamenten mittels einer Spinneinrichtung mit Düsenplatten
enthaltenden Spinnköpfen und Abkühlschächten mit luftdurchlässiger
Wandung, durch die ausschließlich aufgrund einer Reibungsmitnahme der
Luft durch die Filamente ein Luftstrom in das Innere der Abkühlschächte
gesaugt wird.
Multifile Endlosfilamente aus synthetischem Polymer werden aus der
Spinntemperatur aufweisenden Schmelze mittels einer Spinneinrichtung
hergestellt. Die Schmelze wird durch Bohrungen einer Düsenplatte
gepreßt, die ausgepreßten Schmelzeströme anschließend abgekühlt und zu
einem Filamentbündel zusammengefaßt, das mit einer Spinnpräparation
versehen und mit einer Fadenabzugseinrichtung abgezogen und schließlich
aufgespult wird.
Dem Abkühlen kommt eine besondere Bedeutung zu. Die Gleichmäßigkeit des
Abkühlens überträgt sich direkt auf die physikalischen Kenndaten der
Filamente, wie Gleichmäßigkeit der Filamentstärke (Uster) oder der
Anfärbung. Störungen werden durch nicht laminare oder turbulente
Strömung der Kühlluft übertragen. Bevor die mit hoher Spinntemperatur
ausgepreßten Schmelzeströme nicht unter den Erstarrungspunkt abgekühlt
sind, dürfen sie nicht zusammenstoßen oder mit Fadenführern berührt
werden, da sie sonst verkleben.
Systeme mit Kühlluftaufbereitung in einer Klimaanlage, Zuführung über
Luftkanäle zu Abkühlschächten und Einblasen mittels des von
Ventilatoren erzeugten Vordrucks in den Bereich der Schmelzeströme
unterhalb der Düsenplatten haben sich bewährt. Aufwendige
Luftverteilungs-, Regelungs- und Homogenisierungseinrichtungen müssen
jedoch angewendet werden, um die turbulente Kühlluft gerichtet und
laminarisiert zuzuführen.
Ausführungsbeispiele sind solche mit Queranblasung (cross flow), d. h.
im wesentlichen rechtwinklige Durchblasung der Filamente und direkte
Abfuhr der Schmelzwärme leeseitig (US-A 45 29 368), sowie solche mit
Radialanblasung, d. h. Luftrichtung von außen in das Filamentbündel
gerichtet und Wärmeabfuhr im wesentlichen in Filamentlaufrichtung
(US-A 14 12 988 und DE-A 34 06 347).
Eine andere Methode der Erzeugung eines Kühlluftstroms besteht darin,
die Filamente durch Unterdrucksysteme zu leiten, in denen aufgrund
des Unterdrucks der Kühlluftstrom erzeugt wird (US-A 44 96 505 und
WO 90-02 222 A).
Das Anblasen von Schmelzeströmen entweder durch Überdruck oder
Unterdruck ist jedenfalls die heute übliche Technik der notwendigen
Kühlung der Schmelzeströme, um diese anschließend zu einem
Filamentbündel zusammenzufassen und weiterverarbeiten zu können.
Es ist weiterhin aus der DE-A 19 14 556 eine Vorrichtung zum Spinnen und
Abkühlen von synthetischen Endlosfilamenten bekannt geworden, bei der
der erforderliche Kühlluftstrom innerhalb eines mit einer Vielzahl von
Perforationen versehenen Rohres, durch das ein aus einer Düsenplatte
ausgepreßtes Bündel von Schmelzeströmen geführt wird, erzeugt wird. Es
handelt sich dabei um die Anordnung gemäß den Fig. 5 und 6 dieser
Druckschrift. Das Rohr ist dabei bewußt so gestaltet, daß es in seinem
an den Spinnkopf anschließenden Bereich über eine Länge von mindestens
300 mm keine Perforation aufweist, wodurch ein Zutritt von Außenluft in
den dahinterliegenden Bereich des Rohres ausdrücklich ausgeschlossen
wird. Die Schmelzeströme sollen also unmittelbar nach dem Verlassen des
Spinnkopfes zunächst keiner Kühlung unterworfen werden. Die Folge davon
ist eine entsprechende Verlängerung der erforderlichen Kühlstrecke,
worauf übrigens auch ausdrücklich in der oben zitierten DE-A 34 06 347,
Seite 5, Absatz 1 hingewiesen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Spinnen und Abkühlen von synthetischen Endlosfilamenten
zu schaffen, das bzw. die mit einem minimalen apparativen und
regelungstechnischen Aufwand auskommt und insbesondere für hohe
Abzugsgeschwindigkeiten geeignet ist. Diese Aufgabe wird unter
Zugrundelegung des eingangs geschilderten Verfahrens dadurch gelöst,
daß der Luftstrom bei Abzugsgeschwindigkeiten von mindestens 2400 m/min
unmittelbar an der Unterseite der Spinnköpfe und ohne Unterbrechung
weiter über die Länge der Abkühlschächte eingesaugt wird.
In Abkehr von den Lehren der vorstehend zitierten DE-A 19 14 556 wird
also von der Außenluft her den Schmelzeströmen unmittelbar an der
Unterseite der Spinnköpfe Kühlluft zugeführt, und zwar eingesaugt durch
die Reibung zwischen der Luft und den durch den betreffenden
Abkühlschacht geführten Filamenten, was in gewisser Weise mit einer
Injektorwirkung zu vergleichen ist. Diese Injektorwirkung erstreckt
sich auf die gesamte Länge des Abkühlschachtes und insbesondere auch
auf den Bereich unmittelbar an der Unterseite der Spinnköpfe, so daß
die zu kühlenden Schmelzeströme sofort nach Verlassen des Spinnkopfes
einer Kühlung unterworfen werden. Dabei bewirkt der Abkühlschacht eine
Kanalisierung der durch seine Wandung einströmenden Luft längs der
Richtung der Filamente, die damit eine Luftströmung erzeugen, die sich
gleichmäßig um die Filamente schließt und somit auf diese eine
durchgehend gleichmäßige Abkühlung bewirkt.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß eine durch die vorstehend
beschriebene Injektorwirkung erzeugte und sich insbesondere auf den
Bereich unmittelbar an der Unterseite der Spinnköpfe erstreckende
Kühlung im Sinne der Erfindung besonders bei hohen
Abzugsgeschwindigkeiten zu Filamenten führt, die zum einen wegen der
hohen Abzugsgeschwindigkeit eine Spinnorientierung aufweisen, die bei
der Anwendung der Vorrichtung gemäß der DE-A 19 14 556 wegen der in
dieser Druckschrift bevorzugt angegebenen Abzugsgeschwindigkeit von
1000 m/min nicht entstehen kann, und zum anderen eine
Filamentgleichmäßigkeit besitzen, die bei Anwendung der Vorrichtung der
DE-A 19 14 556 in Verbindung mit Abzugsgeschwindigkeiten von über
2400 m/min wegen des in dieser Druckschrift vorgeschriebenen bewußten
Ausschlusses des Bereichs unterhalb des Spinnkopfes von der Kühlung
nicht erzielbar ist. Die gemäß der Erfindung durch die perforierten
Abzugsschächte sich ergebende gleichmäßige Kühlung vom Bereich
unmittelbar unterhalb der Spinnköpfe ab, führt darüberhinaus dazu, daß
die so erzeugten Einzelfilamente eine hohe Gleichmäßigkeit über die
Länge und von Einzelfilament zu Einzelfilament aufweisen.
Darüberhinaus ergibt sich der wesentliche Vorteil für die Praxis, daß
gegenüber den herkömmlichen Kühlsystemen mit Anblasen durch Überdruck
oder Unterdruck, die einen erheblichen technischen Aufwand,
insbesondere Ventilatoren erfordern, dieser Aufwand vollständig
vermieden wird, so daß durch das erfindungsgemäße Verfahren, das in
praktikabler und vorteilhafter Weise die Herstellung von Filamenten
gestattet, eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit ermöglicht wird.
Separate und energieaufwendige Klimaanlagen zur Aufbereitung der
Kühlluft, Zuführkanäle und Homogenisierungseinrichtungen zur
Laminarisierung der turbulenten Luft können entfallen.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann wegen der dabei
entstehenden besonderen Gleichmäßigkeit des Luftstromes der mittlere
Abstand der Einzelfilamente eines Filamentbündels am Austritt des
Abkühlschachtes unter 6 mm liegen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist
so gestaltet, daß die Wandung der Abkühlschächte über die ganze Länge
mit Durchbrüchen für den Luftzutritt versehen ist, so daß auch im Falle
eines Anschlusses der Abkühlschächte direkt an der Unterseite der
Spinnköpfe an dieser Stelle Luft in den Abkühlschacht eingesaugt werden
kann. Darüberhinaus ist es auch möglich, den Abkühlschacht mit Abstand
von der Unterseite des Spinnkopfes anzuordnen, so daß sich an dieser
besonders kritischen Stelle ein besonders großer Querschnitt für den
Zutritt von Luft ergibt. Dabei wählt man den durch den Abstand
gebildeten Spalt zwischen Abkühlschacht und Spinnkopf zweckmäßig so
groß, daß durch den Spalt nur Luft in den Abkühlschacht eingesaugt wird
und im Spalt kein Gegenstrom entsteht und somit vermieden wird, daß
etwa im Inneren des Abkühlschachtes eine Turbulenz entstehen kann.
Vorteilhaft wird die Vorrichtung so gestaltet, daß der Zutritt von
Kühlluft im Bereich unmittelbar unterhalb des Spinnkopfes geregelt
werden kann. Im Falle eines Anschlusses des Abkühlschachtes direkt an
der Unterseite des Spinnkopfes geschieht dies dadurch, daß die
Durchbrüche hinsichtlich ihres Querschnittes einstellbar gestaltet
werden. Im Falle der Anordnung eines Spaltes zwischen Abkühlschacht und
Unterseite des Spinnkopfes kann man diesen Spalt in seiner Breite
entsprechend einstellbar gestalten.
Der Abkühlschacht läßt sich als Metallsieb ausbilden, wobei in diesem
Fall über seine gesamte Oberfläche dicht benachbart relativ große
Durchlässe vorhanden sind.
Es ist auch möglich, den Abkühlschacht als perforierten Schacht
auszubilden, der über seine gesamte Oberfläche mit Perforationen
versehen ist. Vorteilhaft besitzen die Löcher einen Durchmesser
zwischen 1 bis 5 mm und erstrecken sich in ihrer Summe über eine
Fläche, die 50% der Gesamtoberfläche nicht überschreitet.
Die Form der Abkühlschächte orientiert sich zweckmäßigerweise an der
Form der Düsenplatten, die rund, oval oder rechteckig sein können.
Entsprechend weisen die Abkühlschächte einen kreisförmigen, ovalen oder
rechteckigen Querschnitt auf, der vorzugsweise um 10 bis 60 mm größer
ist als derjenige des Lochfeldes der Düsenplatte. Der Querschnitt des
Abkühlschachtes ist zweckmäßigerweise über die gesamte Länge konstant.
Bei einer alternativen Ausführungsform schließt sich an den Bereich mit
konstantem Querschnitt in der Nähe der Austrittszone ein kurzer Bereich
an mit nach unten abnehmendem Querschnitt, wobei die untere Öffnung zum
Durchtritt des Filamentbündels einen Mindest-Durchmesser bzw. ein
Mindestmaß von mehr als 10 mm aufweist.
Die Abkühlschächte kann man zweckmäßig zylindrisch ausbilden und diesen
jeweils einen zweiten Zylinder mit Abstand konzentrisch zuordnen, wobei
beide Zylinder mit Perforationen versehen sind. Der äußere Zylinder hat
in diesem Fall die Wirkung einer gewissen Luftströmungsberuhigung, so
daß die durch den Abkühlschacht (innerer Zylinder) angesaugte Luft dann
aus einer luftberuhigten Zone stammt und entsprechend gleichmäßig im
Inneren des Abkühlschachtes strömt.
Um den Querschnitt der Perforation im Abkühlschacht auf einfache Weise
leicht den jeweiligen Bedürfnissen anpassen zu können, kann man den
Abkühlschacht zylindrisch ausbilden und auf diesen Zylinder einen
weiteren Zylinder aufschieben, wobei beide Zylinder mit Perforationen
versehen sind und durch gegenseitige Verdrehung eine mehr oder minder
starke Überdeckung der Perforationen erzielbar ist. Hierdurch läßt sich
dann der jeweils gewünschte Querschnitt der Luft-Durchtritte
einstellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich bevorzugt zur Herstellung
von Einzelfilamenttitern von 0,3 bis 3,0 dtex bei
Abzugsgeschwindigkeiten von 2400 bis 7000 m/min, besonders bevorzugt
0,3 bis 1,5 dtex bei 2400 bis 5000 m/min, jedoch unter Berücksichtigung
des nachfolgend angeführten Verhältnisses Abzugsgeschwindigkeit zu
Spinntiter.
Besonders vorteilhafte Bedingungen bestehen, wenn Filamenttiter zu
bestimmten Geschwindigkeitsbereichen hergestellt werden. Es hat sich
gezeigt, daß das Verhältnis von Abzugsgeschwindigkeiten und Spinntiter
des Einzelfilamentes, berechnet in den Dimensionen m/min und dtex, mit
mindestens 1800 vorteilhaft ist. Verhältnisse größer als 8000 führen zu
Filamentabrissen und Verhältnisse größer als 10 000 vermehrt zu
Filamentabrissen. Vorteilhafterweise wird man das Verhältnis kleiner
als 6000 wählen.
Als Abzugsgeschwindigkeit (auch Spinngeschwindigkeit) wird die
Geschwindigkeit der ersten angetriebenen Galette nach dem
Konvergenzpunkt definiert. Bei galettenlosem Filamentabzug gilt die
Geschwindigkeit des Aufspulaggregates. Der Einzelfilamenttiter, auch
Spinntiter, an der Abzugseinrichtung wird in bekannter Weise bezogen
auf die definierte Abzugsgeschwindigkeit berechnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 7 erörtert,
wobei die
Fig. 1-6 schematisch, verschiedene Ausführungen der erfindungs
gemäßen Vorrichtung zeigen, und zwar
Fig. 1 einen mit einstellbarem Abstand zur Spinnkopf-Unterseite
angeordneten Abkühlschacht mit perforierter Wandung,
Fig. 2 einen mit einstellbarem Abstand zur Spinnkopf-Unterseite
angeordneten Abkühlschacht mit doppelter, mit festem
Abstand konzentrisch zueinander angeordneter, perforierter
Wandung,
Fig. 3 einen unmittelbar an den Spinnkopf anschließenden
Abkühlschacht mit im Bereich nahe dem Spinnkopf
einstellbarer Größe der Perforierungen,
Fig. 4 einen mit einstellbarem Abstand zur Spinnkopf-Unterseite
angeordneten Abkühlschacht mit über die gesamte Länge des
Schachtes einstellbarer Größe der Perforierungen,
Fig. 5 den konisch ausgeführten unteren Bereich eines
Abkühlschachtes,
Fig. 6 einen Abkühlschacht, wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch mit
rechteckigem Querschnitt.
In Fig. 7 ist die Geschwindigkeit der vom Filamentbündel mitgeführten
Luft in Funktion des Abstandes von der Spinndüse bei einer Spinnvor
richtung ohne Zwangszuführung von Luft dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch, als Beispiel, einen mit Abstand (2) zur
Spinnkopf-Unterseite (1) angeordneten Abkühlschacht, der die aus dem
Spinnkopf austretenden Filamente (5) konzentrisch umgibt und im
wesentlichen aus einem Metallochzylinder (3) besteht. Eine
Spaltverstellung (4) erlaubt es, den Metallochzylinder (3) mit einem
mehr oder weniger großen Spalt (2) zum Spinnkopf anzuordnen.
Der Spalt (2) sollte maximal nur so groß sein, daß sich eine in
Richtung der Filamente gerichtete Luftströmung ausbildet. Bei zu großer
Öffnung würde hier umgekehrt aufsteigende warme Luft austreten, und in
Fadennähe bestünde die Gefahr der Wirbelbildung der unterschiedlich
gerichteten Luftströme. Zusätzlich minimiert der Spalt (2)
Wärmeübergänge vom Spinnkopf auf die Abkühleinrichtung.
Der Metallochzylinder (3) weist über die gesamte Wandung gleichmäßig
verteilte Öffnungen auf, wobei die Luftdurchlässigkeit in weiten
Bereichen wählbar ist. Allerdings sollte der Luftwiderstand nicht zu
groß werden, um den Sogeffekt nicht zu beeinträchtigen. Auch zu große
Öffnungen sollten vermieden werden, um Luftbewegungen in der Umgebung
zu puffern. Bewährt hat sich ein Anteil an freien Öffnungen (Löcher)
von maximal 50% der Gesamtfläche. Statt des hier gezeigten
Metallochzylinders kann auch ein Metallsiebzylinder verwendet werden.
Da jedes Fadenbündel separat von der luftdurchlässigen Wandung (3) des
Abkühlschachtes umgeben ist, ist die durch die Sogwirkung der Filamente
angesaugte Kühlluft (Pfeile) im wesentlichen radial von außen nach
innen gerichtet. Sie wird der Umgebung entnommen und hat daher eine
Temperatur entsprechend der des Spinnraumes.
Unterhalb des Abkühlschachtes befindet sich eine hier nicht gezeigte
Fadenölereinrichtung oder ein anderer Fadenführer zum Bündeln der
abgekühlten Filamente zu einem Faden, der danach einer
Abzugseinrichtung zugeführt wird.
Der in Fig. 2 schematisch dargestellte Abkühlschacht ist ähnlich
aufgebaut wie der der Fig. 1. Ein mit festem Abstand konzentrisch zum
ersten (3) angeordneter zweiter Metallochzylinder (6) ermöglicht es,
eventuelle Luftbewegungen im Spinnraum, z. B. beim Öffnen und Schließen
von Türen, zusätzlich zu puffern. Ein Wandungsabstand der beiden
Metallochzylinder von maximal 20 mm ist zu empfehlen.
Eine andere Ausführungsart der empfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt
Fig. 3. Die luftdurchlässige Wandung beginnt hier unmittelbar unterhalb
des Spinnkopfes (1). Der den Abkühlschacht bildende Metallochzylinder
ist im Bereich nahe dem Spinnkopf von einem zweiten, direkt auf dem
ersten aufliegenden, beweglichen Metallochzylinder (7) umgeben. Beide
Metallochzylinder weisen die gleiche Perforation auf, so daß durch
Drehbewegungen des zweiten Metallochzylinders (7) die Löcher des ersten
Zylinders entweder völlig freigegeben werden oder mehr oder weniger
abgedeckt werden. Eine Regulierung des Luftdurchtritts in diesem
Bereich nahe dem Spinnkopf ist somit möglich. Der nach unten
anschließende Metallochzylinder (3) ist ähnlich ausgeführt wie der von
Fig. 1, jedoch ohne Spaltverstellung.
Eine weitere Ausführungsart ist in Fig. 4 dargestellt. Dieser
Abkühlschacht ist zunächst ähnlich aufgebaut wie der der Fig. 1, mit
einem mit Abstand (2) zur Spinnkopfunterseite (1) angeordneten und in
der Höhe verstellbaren (4) Schacht mit perforierter Wandung (3). Ein
zweiter, an dem ersten perforierten Schacht (3) anliegender
perforierter Schacht gleicher Form (8) ermöglicht eine Regulierung des
Luftdurchtritts über die gesamte Höhe des Schachtes.
Die Einstellung erfolgt durch Drehen oder Verschieben der beiden
perforierten Schächte (3 und 8) zueinander. Eine optimale Einstellung
des Luftdurchtritts sowohl im Bereich nahe dem Spinnkopf als auch über
die gesamte Schachthöhe ist somit möglich.
Alternativ zu den in Fig. 1, 2 und 4 schematisch dargestellten
Abzugsschächten mit konstantem Querschnitt zeigt Fig. 5 einen
erfindungsgemäßen Abkühlschacht, dessen ebenfalls perforierte
Austrittszone (9) konisch mit nach unten abnehmendem Querschnitt
ausgebildet ist. Die Injektor-Wirkung wird dadurch noch verbessert.
Fig. 6 ist ein Beispiel für einen Abkühlschacht mit rechteckigem
Querschnitt, der bei Spinnköpfen mit rechteckigen Düsenplatten
eingesetzt wird. Ansonsten entspricht der Aufbau dem der Vorrichtung
der Fig. 1.
Fig. 7 zeigt Messungen der Geschwindigkeit der vom Filamentbündel
mitgeführten Luft bei verschiedenen Abständen von der Düsenplatte in
Abhängigkeit vom Filamenttiter. Die Messungen erfolgten während des
Verspinnens von Polyethylenterephthalat (PET) einer Intrinsic
Viskosität (I. V.) von 0,67 dl/g mit Hilfe einer Spinn-Vorrichtung ohne
Zwangszuführung von Luft (d. h. ohne konventionellen Blasschacht und
ohne erfindungsgemäße Abkühlvorrichtung) bei einer
Wicklergeschwindigkeit von 3200 m/min. Gemessen wurde die vertikale
Komponente der Luftströmung unter Verwendung eines ALNOR Anemometers,
Meßbereich 0,1-30 m/sec. Die Luftgeschwindigkeit ist ein Maß für die
durch die Sogwirkung des Filamentbündels bewegte Luftmenge. Die bezogen
auf gleichen Düsenabstand niedrigere Luftgeschwindigkeit bei höherem
Titer kennzeichnet dessen langsamere Abkühlung. Man entnimmt der Figur,
daß durch Vergrößerung des Abstandes des Bündelungspunktes von der
Düsenplatte die Kühlluftmenge beliebig und auf einen gewünschten Wert
erhöht werden kann, wodurch ein Verkleben der Filamente vermieden wird.
Allerdings sollte der Abstand des Konvergenzfadenführers von der
Düsenplatte und damit dem Abkühlschacht auch nicht zu groß sein. Die
mitgeführte Luft erhöht die Filament-Luftreibung und damit die
Fadenspannung des Filamentbündels. Bei feinen Filamenten und hohen
Abzugsgeschwindigkeiten könnten diese den Bereich der Reißkraft der
Filamente erreichen und Filamentabrisse zur Folge haben.
PET-Schnitzel einer Viskosität von I. V. = 0,67 dl/g werden
aufgeschmolzen und die Schmelze wird bei einer Temperatur von 300°C
durch die Bohrungen einer in einen Spinnkopf üblicher Bauart
eingesetzten Düsenplatte gepreßt. Die Düsenplatte hat einen Durchmesser
von 70 mm; der Lochfelddurchmesser beträgt 55 mm; die 61 Bohrungen
haben einen Durchmesser d = 0,25 mm und eine Kapillarlänge von L = 2 D.
Die Fördermenge betrug 17,3 g/min, der Nominaltiter dtex 33f61, wobei
der Spinntiter pro Filament 0,89 dtex betrug.
Danach gelangten die Fäden in einen Abkühlschacht bestehend aus einem
Siebzylinder der Länge L = 350 mm, ⌀ = 100 mm, 600 Maschen/cm2. Der
Abstand zwischen Spinnkopfunterkante und Zylinderoberkante wurde
zwischen 0 und 15 mm variiert, so daß ein entsprechend freier Spalt
entstand. Der Sieb-Zylinder ist von der Raumluft einer Temperatur von
23°C umgeben.
In einem Abstand von 530 mm von der Spinnkopfunterkante war ein
Fadenöler zum Aufbringen einer wäßrigen Emulsion angebracht, wobei die
Dosiermenge einer Auflage auf dem Filamentbündel von 0,8% entsprach.
Der Öler ist der erste Konvergenzpunkt des Fadenbündels. Danach wurde
der Faden mittels eines Wicklers mit Spannungsreduziereinrichtung mit
einer Geschwindigkeit von 3200 m/min aufgespult.
Die besten Uster-half inert-Werte von 0,80% wurden bei einem Spalt von
0-5 mm erreicht. Bei 15 mm-Spalt betrug der U-Wert 7,2%.
Die Ausführung erfolgte wie in Beispiel 1, jedoch mit zusätzlichem
Sieb-Konus am Austritt des Siebzylinders, wobei die Öffnung für den
Fadendurchtritt ⌀ = 30 mm betrug. Der Uster-Wert verbesserte sich auf
U = 0,60%.
PET-Schnitzel einer Viskosität I. V. = 0,67 dl/g werden aufgeschmolzen,
und die Schmelze wird bei einer Temperatur von 294°C durch die
Bohrungen einer Düsenplatte gepreßt. Die Düsenplatte hat einen
Durchmesser von 80 mm; der Lochfelddurchmesser betrug 70 mm, der
Bohrungsdurchmesser = 0,17 mm, L = 2 D.
In einem ersten Versuch betrug die Anzahl der Bohrungen in der
Düsenplatte 72 in einem zweiten Versuch 144. Die Fördermenge betrug
entsprechend 16,0 g/min bzw. 31,0 g/min, so daß ein Nominaltiter von
36f72 bzw. 72f144 dtex entsprechend einem vergleichbaren Spinntiter pro
Filament von 0,8 dtex resultierte.
An den Spinnkopf direkt anschließend befand sich ein perforierter
Zylinder der Länge L = 500 mm, ⌀ = 100 mm, Lochdurchmesser = 5 mm,
gleichmäßig über die Wandung verteilt. Die freie Fläche betrug 34%
(39×70 Löcher).
Der Zylinder ist von Raumluft einer Temperatur von 28°C umgeben. Der
Konvergenzpunkt wird durch einen Fadenöler gebildet, der einen Abstand
von 250 mm zum Kühlzylinder aufwies. Der mittlere Abstand der
Einzelfilamente am Zylinderaustritt liegt je nach Kapillarzahl zwischen
1,7 und 2,5 mm. Danach wurde das Filamentbündel mittels Galetten und
einem Wickelaggregat mit 2800 m/min abgezogen und aufgespult. Der
Spinnorientierungsgrad, gekennzeichnet durch die Reißdehnung sowie
weitere Kenndaten und deren Gleichmäßigkeit sind in Tabelle 1
zusammengestellt.
Die Ausführung erfolgte wie im Beispiel 3, jedoch unter Variation des
Abstandes des Fadenölers zum perforierten Zylinder zwischen 50 und
850 mm entsprechend 550 bis 1350 mm Abstand zum Spinnkopf. Die
Untersuchungen erfolgten am Nenntiter 36f72 dtex. Bei 850 mm Abstand
traten vermehrt Spinnabrisse auf, ausgelöst durch eine relativ hohe
Fadenspannung aufgrund zu langer offener Strecke des Filamentbündels.
Bei Abständen unter 850 mm lag der Uster-Wert unverändert gut bei
0,39-0,58%.
PET-Schnitzel einer Viskosität I. V. = 0,63 dl/g wurden aufgeschmolzen
und die Schmelze wurde bei einer Temperatur von 294°C durch die
Bohrungen einer Düsenplatte gepreßt. Die Düsenplatte hatte einen
Durchmesser von 80 mm; der Lochfelddurchmesser betrug 70 mm, der
Bohrungsdurchmesser = 0,25 mm, L = 2 D. Die Anzahl der Bohrungen in der
Düsenplatte betrug 34.
Die Fördermenge betrug 18,5 g/min, so daß ein Nominaltiter von dtex
50f34 entsprechend einem Spinntiter pro Filament von 1,47 dtex
resultierte.
In einem Abstand zum Spinnkopf von 50 mm befand sich der in Beispiel 3
beschriebene Lochzylinder.
Der Zylinder ist von Raumluft einer Temperatur von 29°C umgeben. Der
Konvergenzpunkt wird durch einen Fadenöler gebildet, der einen Abstand
von 600 mm zum Kühlzylinder aufwies. Der mittlere Abstand der
Einzelfilamente am Zylinderaustritt betrug etwa 5,9 mm.
Danach wurde das Filamentbündel direkt von einem Wickelaggregat, das
mittels einer mit einer Voreilung von 6% betriebenen Nutwalze zur
Spannungskompensation ausgerüstet war, mit einer Geschwindigkeit von
3700 m/min abgezogen und aufgespult. Der Spinnorientierungsgrad ist
gekennzeichnet durch eine Reißdehnung des aufgespulten Filamentbündels
von 95%, die Reißfestigkeit betrug 28,8 cN/tex.
Die Uster-Gleichmäßigkeit war hervorragend und betrug Uster half inert
= 0,39%.
Die Ausführung erfolgte wie im Beispiel 5, jedoch mit der Maßnahme, daß
die Abzugsgeschwindigkeit von 4200 bis 5700 m/min, bei einer Voreilung
der Nutwalze von bis zu 10%, variiert wurde. Weiterhin wurde die
Fördermenge derart erhöht und zu jeder Geschwindigkeit neu eingestellt,
daß der Spinntiter dtex 76f34 entsprechend einem Einzelfilamenttiter
von 2,24 dtex konstant gehalten wurde.
Die Fadenkenndaten und Gleichmäßigkeitswerte sind in der Tabelle 2
zusammengestellt.
Die vorangehenden Beispiele belegen, daß bei Anwendung des
erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung Filamentkenndaten
erhalten werden, die zumindest denen der herkömmlichen Systeme
entsprechen und in bestimmten sensiblen Anwendungen, wie der
Herstellung von Mikrofilamenten bei Abzugsgeschwindigkeiten von mehr
als 2400 m/min, diese verbessern, und dies bei äußerst geringem
apparativen Aufwand.
Claims (11)
1. Verfahren zum Spinnen und Abkühlen von synthetischen, multifilen,
spinnorientierten Endlosfilamenten mittels einer Spinneinrichtung
mit Düsenplatten enthaltenden Spinnköpfen und Abkühlschächten mit
luftdurchlässiger Wandung, durch die ausschließlich aufgrund
einer Reibungsmitnahme der Luft durch die Filamente ein Luftstrom
in das Innere der Abkühlschächte gesaugt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftstrom bei Abzugsgeschwindigkeiten der
Filamente von mindestens 2400 m/min unmittelbar an der Unterseite
der Spinnköpfe und ohne Unterbrechung weiter über die Länge der
Abkühlschächte eingesaugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
mittlere Abstand der Filamente eines Filamentbündels am Austritt
des Abkühlschachtes unter 6 mm liegt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftstrom im Bereich nahe dem Spinnkopf
einstellbar ist.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung über
ihre ganze Länge mit Durchbrüchen für den Luftzutritt versehen
ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abkühlschacht mit Abstand von der Unterseite des Spinnkopfes
angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der durch
den Abstand gebildete Spalt zwischen Abkühlschacht und Spinnkopf
so groß ist, daß durch den Spalt nur Luft in den Abkühlschacht
eingesaugt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand des Abkühlschachtes von der
Unterseite des Spinnkopfes zwecks Regulierung des Luftdurchtritts
einstellbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Größe der Durchbrüche im Bereich nahe dem Spinnkopf zwecks
Regulierung des Luftdurchtritts einstellbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Größe der Durchbrüche über die ganze
Länge der Wandung zwecks Regulierung des Luftdurchtritts
einstellbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abkühlschacht aus zwei konzentrisch mit
einem Wandungsabstand bis zu 20 mm angeordneten Zylindern, die
beide mit Durchbrüchen für den Luftzutritt versehen sind,
besteht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die untere Öffnung des Abkühlschachtes durch
einen Konus gebildet wird, der sich nach unten hin verengt und
eine Öffnung zum Durchtritt des Filamentbündels von mindestens
10 mm freiläßt.
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: LURGI ZIMMER AG, 60388 FRANKFURT, DE RIETER AUTOMA |
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8141 | Disposal/no request for examination |