DE4236514C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Förderung und Ablage von Scharen endloser Fäden mittels Luftkräften - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Förderung und Ablage von Scharen endlo­ ser Fäden nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs und des nebengeordneten Anspruchs.

Die Förderung von endlosen Fäden findet beispielswei­ se breite Anwendung bei der Herstellung von Spinnvliesen, wo aus einer Spinndüse Fäden vermittels Luftströmen abgezogen und direkt zu einem Vlies abge­ legt werden. Es sind zahlreiche Verfahren zur Her­ stellung dieser Spinnvliesen bekanntgeworden, die sich zum einen darin unterscheiden, ob Fadenbündel aus Runddüsen oder Fadenscharen aus Längsdüsen ausge­ sponnen werden und zum anderen in der Erzeugung der Luftströme, ihrer Führung und in der Regel meist gleichzeitigen Verwendung zur Ablage der Fäden auf einem Auffangband, der sogenannten Vlieslegung.

Es ist bekannt, Fadenscharen aus Längsdüsen, auch Rechteckdüsen genannt, auszuspinnen und sie in voller Breite dem Auffangband zuzuführen. Demgegenüber haben zu Bündeln zusammengefaßte Fäden den Nachteil, daß sie nach dem Abzugsorgan, meist ein runder Injektorkanal, wieder ausgebreitet werden müssen, um zu einer mög­ lichst gleichmäßigen Ablage der Fäden zu gelangen.

Bei der Erzeugung der die Fäden ziehenden Luftströme sind entsprechend den bereits genannten Injektorkanä­ len auch solche für Fadenscharen bekanntgeworden. In einen rechteckigen Kanal, der in seinem oberen Teil an den zwei gegenüberliegenden Längsseiten Schlitze hat, wird durch die Schlitze Luft, in Ausnahmefällen auch ein anderes Gas, hindurchgedrückt und durch­ strömt den Kanal nach unten (DE-OS 19 65 054). Dabei wird je nach Schlitzkonfiguration und Druckverhält­ nissen ein bestimmter Teil der umgebenden Atmosphäre, meist auch Luft, oben in den Kanal mit eingesaugt. Die Fäden treten ebenfalls oben in den Kanal ein, wobei sich diese Sekundärluftzuströmung zum Kanal hin vorteilhaft für das Einfädeln erweist. Diese Schlitz­ kanäle haben den Nachteil, daß sie zum einen eine hohe Fertigungsgenauigkeit erfordern, denn es handelt sich meistens um Schlitzweiten von unter 1 mm, und daß sie sich im Laufe der Zeit durch Verschmutzung oder Beschädigung, zum Beispiel bei Behebung der Ver­ schmutzung, verändern. Durch das Anhaften von Schmutz oder Scharten in den empfindlichen und in der Her­ stellung teuren Schlitzlippen ergeben sich Geschwin­ digkeitsunterschiede in der über die Breite des Ka­ nals strömenden Luft. Das zieht Ungleichmäßigkeiten in der geförderten Fadenschar nach sich, indem näm­ lich Bereiche höherer Geschwindigkeit die Fäden in vermehrtem Maße führen, weil ein Faden, der einmal dort hineingelangt ist, nicht oder nur durch eine von außen erzwungene Seitenbewegung wieder in Bereiche geringerer Geschwindigkeit gelangt.

Ein anderer Weg besteht darin, die Strömung durch Absaugen zu erzeugen (Textiltechnik 23 (1973) S. 82-87). Dabei wird unter­ halb eines Auffangbandes abgesaugt und die Fäden fal­ len frei durch Schwerkraft in einen Trichter oberhalb des Bandes und werden dort von der Saugströmung gezo­ gen.

Wieder eine andere Möglichkeit besteht darin, den Raum zwischen Spinndüse und Kanal vollständig zu kap­ seln und die Luft in einem gehörigen Abstand zum Ka­ nal von seitlich oberhalb desselben hineinzudrücken, um die geschilderten Nachteile der Schlitze zu ver­ meiden (US-PS 4 340 563). Der Abzugskanal besteht dann aus einem verengten Teil des unter Überdruck stehenden gekapselten Raumes in Form zweier eng ge­ genüberstehender Wände, geschlossen durch Stirnwände, die parallel verlaufen können oder sich im Quer­ schnitt erweitern können (Diffusor) oder sich veren­ gen und anschließend sich erweitern (Venturi) können.

Eine weitere Möglichkeit der Erzeugung und Führung der die Fäden ziehenden Luftströme besteht darin, daß der Raum zwischen der Unterkante des Abzugskanals (bzw. des als solchen fungierenden verengten Teils des beschriebenen gekapselten Raumes) und der Ablage­ fläche von der umgebenden Atmosphäre abgekapselt wird und unterhalb der Ablagefläche abgesaugt wird (DE-OS 34 01 639). Das erfordert gleitende oder rei­ bende Dichtungen zwischen dem Kanalende und der Abla­ gefläche und zwischen ihr und den Absaugeleitungen darunter. Dabei kann der obere Teil ebenfalls gekap­ selt sein und gezielt Luft zur Abkühlung der Fäden und zur Zufuhr an den Kanal erhalten, der Bereich zwischen Spinndüse und Kanal kann aber auch frei zur Atmosphäre geöffnet bleiben.

Die DE-AS 16 35 596 betrifft eine Fadenabzugsdüse zur Verwendung bei der Faservlies-Herstellung, die einen Umschließungskanal aufweist, durch den hindurch die Endlosfäden mittels eines Hochgeschwindigkeits-Fluid­ stroms gefördert werden, wobei in den Stirnflächen, d. h. den Schmalwänden des stromabgelegenen Endes des Umschließungskanals, das als Diffusorabschnitt ausge­ bildet sein kann, Perforationen vorgesehen sind, durch die ein Teil des Fluidstroms abgesaugt wird. Diese Absaugung über die Schmalwände dient zur Grenz­ schichtbeeinflussung, wobei die höhere Geschwindig­ keit in der Grenzschicht durch Absaugen eines kleinen Teils des Fluidstroms in der Grenzschicht verringert wird.

Diese beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen haben zwar nicht den Nachteil der sich als empfindliche Geometrie über die Zeit verändernden Schlitze, sie finden aber eine Be­ grenzung zu hohen Geschwindigkeiten hin. Hohe Luftge­ schwindigkeiten werden benötigt, um eine möglichst hohe molekulare Orientierung der Fäden durch Verzie­ hen unterhalb der Spinndüse bis zu ihrer Erstarrung zu erreichen. Besonders ist das der Fall bei Fäden aus Polyester, während bei Polypropylen ohnehin mit reinem Luftabzug keine hohen Festigkeiten und gerin­ gen Dehnungen, wie sie Polykondensate ermöglichen, erhalten werden können, sie aber auch bei den meisten Anwendungsfällen im hygienischen und medizinischen Bereich nicht braucht. Bei Geotextilien aus Polypro­ pylen werden jedoch höhere Festigkeiten als bisher gewünscht, und es bleibt dann nur die zusätzliche mechanische Verstreckung, wobei wieder Luftströme die Vlieslegung vornehmen können. Außerdem ist eine höhe­ re Fadengeschwindigkeit auch im Zuge der Durchsatz­ steigerung und der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erwünscht. Sie hat ihre Grenzen in der Vlieslegung. Je höher die Luftgeschwindigkeit ist, desto höher ist die Turbulenz zwischen Abzugskanal und Auffang­ band. Zudem wird durch die Freistrahlen unterhalb des Abzugskanals Umgebungsluft angesaugt. Es kommt zu einem erhöhten, das gesamte Verfahren beladenden Luftumsatz, und es werden durch die Vermischung wei­ tere Turbulenzen erzeugt. Außerdem bringt der starke Grad der Verzögerung der den Kanal verlassenden Strömung auf dem Weg zur Auffangfläche hin durch den Aufstau ein hohes Naß von ungeregelter Strömung, teilweise mit Rückströmung und starkem Wiederaufwirbeln der Fäden von der Ablagefläche her mit sich. Neben dem erhöhten Energieaufwand bringt dies vor allem durch die Turbulenzen ungleichmäßige Fadenverteilung durch Bündelungen und Strähnen im späteren Vlies.

Die Erweiterung des Luftkanals nach seinem engsten Bereich, in dem die höchsten Luftgeschwindigkeiten herrschen und damit die größten Kräfte auf die Fäden ausgeübt werden, zu einem Diffusor bringt ebenfalls große Probleme, weil solche verzögerten Strömungen insbesondere im Anschluß an eine Vorlaufströmung im engen Teil des Kanals durch die dort gebildeten Grenzschichten keine starke Verzögerung gestatten, ohne daß die Strömung abreißt. Derartige Ablösungen erzeugen Wirbel und diese wiederum Zusammenballungen der Fäden zur Strähnen und Bündeln. Außerdem sind derartige Ablösungen meistens keine stetigen Strömun­ gen, was sich in ungleicher Fadenverteilung dann im Vlies auswirkt.

Besonders schwer ist die ablösungsfreie Strömung in einem ebenen Diffusor zu verwirklichen, weil dort Störungen von den Stirnwandgrenzschichten ausgehen und es häufig zu einseitiger Ablösung an den Längs­ flächen kommt mit schiefem Strömungsprofil und damit ungleichmäßiger Verteilung der Fäden über den Kanal. Bei runden Diffusorkanälen sind die Verhältnisse et­ was besser, aber auch hier gelingt nur eine begrenzte Erweiterung; man rechnet maximal mit 7° Erweiterungs­ winkel.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen Scharen endloser Fäden oder auch im wesentlichen endloser Fäden bei hoher Geschwindigkeit durch Luftströme, das können allgemein auch Gas- oder Dampfströme sein, gezogen werden und gleichmäßig ohne Fadenbündelung oder Zwir­ nungen auf eine Ablagefläche abgelegt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Verfahrens- und des Vorrich­ tungsanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen der Oberbegriffe gelöst.

Dadurch, daß Luft durch einen Kanal von unterhalb der Fadenablagefläche gesaugt wird, wobei sie oben in den Kanal in den im wesentlichen rechteckigen Querschnitt eintritt, zwischen den vorzugsweise parallelen Sei­ tenwänden im oberen Bereich des Kanals eine hohe Ge­ schwindigkeit erhält und anschließend über seitliche Durchbrüche in den langen Seitenwänden des Kanals bis zu einem bestimmten Reststrom, der notwendig ist, die Fäden weiter der Ablagefläche zuzuführen, abgesaugt wird, können die Fäden gleichmäßig ohne Fadenbündelungen abgelegt wer­ den. Im oberen Teil des Kanals, dem Ziehteil, wird eine sehr gleichmäßige Strömung erhalten, weil die Luft aus der ungestörten Umgebung angesaugt wird, vergleichbar mit dem vorderen Teil eines offenen Windkanals, in dem sich das zu untersuchende Modell befindet. Der Kanal hat in diesem Bereich eine hohe Ziehwirkung auf die Fäden, es sind aber durch die seitliche Absaugung nicht mehr die hohen Luftge­ schwindigkeiten bei der Legung und auch keine seit­ lich einwirkenden Sekundärströmungen vorhanden, weil der gesamte Zieh- und Legebereich bis zur Ablageflä­ che von der Umgebung abgekapselt ist.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen möglich. Die Dichtung der stetig bewegten Ab­ lagefläche, sei es ein Siebband oder eine Trommel, gegenüber dem Kanal und der Absaugekammer unterhalb der Ablagefläche wird durch bewegte Rollen, gleitende oder mitbewegte Flächen oder Bürsten, auch durch La­ byrinthdichtungen, welche Sperrgasströme enthalten können, in bekannter Weise geschaffen. Der Kanal kann zur Verringerung der angesaugten Luftmenge und damit des Energieaufwandes ziemlich eng, zum Beispiel 2 bis 4 mm, gehalten werden, denn es kommt zur Erzeugung der Kraftwirkung auf den Faden nur auf die Größe der Geschwindigkeit an. Neben der zur verziehung/Ver­ streckung notwendigen Luftmenge wird die Kanalweite und noch durch die Menge und Dicke der Fäden und ei­ nem betrieblichen Sicherheitszuschlag zur Vermeidung von Anschlagen an der Wand bestimmt. Sind enge Kanal­ weiten möglich, so sind auch bei hohen Geschwindig­ keiten im parallelen Ziehteil des Kanals laminare Strömungen möglich mit dem Vorteil einer geringeren Hin- und Herbewegung der Fäden verglichen mit turbu­ lenter Strömung. Die Fäden haben dann einen ruhigeren Lauf längs im wesentlichen paralleler Bahnen in Ab­ stände voneinander wie von den Düsenbohrungen vor­ gegeben, zusammengerückt quer zur Düsenlängsachse auf die Kanalweite von der im allgemeinen größeren Breite der Düsenplatte.

Die Fäden, die schmelzflüssig aus der Spinndüse aus­ treten, werden in bekannter Weise meist über Queran­ blasungen abgekühlt und treten in erstarrter Form in den Kanal ein. Der Bereich oberhalb des Kanals ist vorzugsweise nicht von der Umgebungsluft abgeschlos­ sen, so daß die Anblasluft nur zu einem Teil von dem Kanal angesaugt wird, Spinnrauch jedoch, der den Ka­ nal verschmutzen könnte, weiter oben seitlich abge­ blasen werden kann.

Die Absaugung findet zur Vermeidung der bekannten Schwierigkeiten beim Diffusor in einem parallelen oder im wesentlichen parallelen unteren Kanalteil statt, indem dort poröse Flächen oder einzelne Löcher angebracht sind. Es hat sich überraschenderweise ge­ zeigt, daß große Luftmengen seitlich aus einem Kanal abgesaugt werden können, ohne daß die Fadenschar in ihrem Lauf beeinflußt wird. Dabei muß die Geschwin­ digkeit der seitlich durch die Flächen strömenden Luft nur unterhalb der Geschwindigkeit der Luft in der Richtung durch den Kanal nach unten hin liegen. Es gelingt dann ohne sonstige Grenzschichtbeeinflus­ sung, wie sie durch Absaugung oder Einblasen zur Im­ pulszufuhr in der Aerodynamik und bei Diffusorströ­ mungen zum Beispiel in der DE-PS 38 07 420 bekannt­ geworden sind, die Geschwindigkeit durch Abführung von Masse zu verringern. Anders ist es beim Diffusor, wo unter Beibehaltung der Nasse, aber durch Quer­ schnittserweiterung die Verringerung der Geschwindig­ keit erfolgt.

Die seitlich abgesaugte Luft kann von demselben Ge­ bläse angesaugt werden, welches auch unterhalb der Ablagefläche absaugt. Sie kann auch durch gesonderte Gebläse oder sonstige Absaugevorrichtungen vorgenom­ men werden. Die abgesaugte Luft kann dem Spinnraum von den Absaugevorrichtungen her zum Luftausgleich wieder zugeführt werden, wenn dafür nicht auf andere Weise gesorgt wird.

Wenn so viel Luft seitlich abgeführt worden ist, daß die Fäden noch genügend gradlinig der Ablagefläche zugeführt werden, kann sich der Kanal am Ende des parallelen Teils zu einer Ablagekammer erweitern. In solch einen Stoßdiffusor können Leitbleche einge­ bracht werden und es gelingt, die Fäden unter weitaus geringeren Luftgeschwindigkeiten als sie im Ziehteil darüber angewendet wurden, zu einem gleichmäßigen Vlies abzulegen. Dabei können die Absaugekammern seitlich an der Kanalwand mit dem Legeraum kommuni­ zieren, indem die abgesaugte Luft ganz oder teilweise dort dem Hauptkreislauf wieder zugeführt wird, aller­ dings im allgemeinen ohne auf die Fadenschar direkt einzuwirken.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Vor­ richtung zur Förderung und anschlie­ ßenden Verzögerung von Scharen endlo­ ser Fäden nach einem Ausführungsbei­ spiel der Erfindung bei der Herstel­ lung von Spinnvliesen direkt aus der Spinndüse,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1, wobei zusätzlich eine mechanische Kraftübertragung auf die Fäden durch Reibungswirkung mit Hilfe drehender Walzen eingesetzt wird.

Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, treten aus in einer Spinndüse 1 rechteckigen Querschnitts 1 in Rei­ hen parallel zueinander angeordneten Bohrungen 2 Fä­ den 3 als Fadenschar aus und werden über eine seitli­ che Anblasungsvorrichtung 4 durch im allgemeinen nach Temperatur und Feuchtigkeit konditionierte Luft abge­ kühlt. Sie treten in einen Abzugskanal 5 in dessen obere rechteckige Öffnung 6 ein. In dem Kanal 5 wird ein Unterdruck erzeugt, der von einer unterhalb einer im Ausführungsbeispiel als perforierte Trommel 7 aus­ geführten Ablagefläche angeordneten, nicht gezeigten Absaugeeinrichtung (Gebläse, Verdichter oder Strahl­ pumpe), veranschaulicht durch die Pfeile 8 und 9, hervorgerufen wird. Die Umgebungsluft wird durch den Unterdruck beim Eintritt in den Abzugskanal 5 stark beschleunigt und strömt dann mit hoher Geschwindig­ keit durch einen oberen, als Ziehteil 10 bezeichneten Bereich des Abzugskanals 5, der als Parallelkanal ausgebildet ist und in einen unteren Bereich 11, der gleichfalls parallel ist, übergeht. Die Wände dieses Bereichs 11 weisen Durchbrüche 26 auf, die in Kammern 13 münden. Die Luft aus dem freien Kanalquerschnitt 12 wird über die Durchbrüche 26 und Kammern 13 ent­ sprechend den Pfeilen 14a und 14b von einer hier ebenfalls nicht näher gezeigten Absaugeinrichtung abgesaugt. Ein Teil oder die gesamte seitliche Absau­ gung aus dem Kanalbereich 11 kann aber auch durch die in ihrer Wirkung durch die Pfeile 8 und 9 veranschau­ lichte Absaugvorrichtung vorgenommen werden.

Die Durchbrüche 26 in den Kanalwänden sind als runde Löcher ausgebildet, sie können aber auch einen ande­ ren Querschnitt aufweisen. Darüber hinaus kann für die Kanalwand im unteren Bereich 11 ein poröses Mate­ rial verwendet werden, das die Luft in bestimmten Mengen durchläßt.

Die Kammern 13 können aus unterschiedlichen Segmenten bestehen, die über die Höhe des unteren Bereichs 11 übereinander angeordnet sind. Sie dienen entweder zur Vergleichmäßigung der Absaugung oder zur Bildung von unterschiedlichen seitlich abgesaugten Teilströmen. In dem Maße, wie seitlich Luft abgesaugt wird, ver­ ringert sich die Geschwindigkeit des Hauptstroms im Abzugskanal 5. Die Geschwindigkeit des jeweils seit­ lich durch die Durchbrüche abgesaugten Teil des Luft­ stroms muß an der jeweiligen Absaugstelle unter der dort vorhandenen Geschwindigkeit des Hauptstroms lie­ gen.

Der untere Kanalbereich 11 mündet in den Legeraum 16, in dem es zu einer plötzlichen Querschnittserweite­ rung des parallelen Kanals mit dem freien Querschnitt 12 kommt. Dort ist, wie es die Pfeile 17a, 17b, 17c, 17d, 17e, durch ihre unterschiedliche Länge andeuten, die Geschwindigkeit der Luft durch die seitliche Ab­ saugung stark vermindert worden und es werden die Fäden in dem Legeraum 16 unter weitaus geringerer Geschwindigkeit als im oberen Ziehteil 10 auf der Ablagefläche 15 abgelegt. Im Grenzfall kann die Luft­ geschwindigkeit am Ende des Abzugskanals 5, Pfeil 17e entsprechend, auf die Fadengeschwindigkeit und auch etwas darunter herabgesunken sein. Danach baut sie sich weiter ab und die Fäden stauen sich auf in ge­ krümmten Bahnen und verschlingen sich untereinander, die in der Vliesablage ihr Ende findet. Diese Einlei­ tung der Verschlingung der Fäden zu einem Wirrvlies kann im unteren Bereich 11 des Kanals bereits begin­ nen, wenn die begleitende Luftströmung kleiner als die Fadengeschwindigkeit im Ziehteil 10 ist. Unter­ halb des Legeraums 16 innerhalb der Trommel 7 ist ein Absaugbereich 18 abgetrennt, wobei die Abdichtung der unterdruckbereiche Legeraum 16 und Absaugbereich 18 gegenüber der Trommel hier nur in einer Walze 19 am Austritt des erzeugten Vlieses 20 und schleifenden Flächen 21a, 21b, 21c schematisch angedeutet ist. Das Vlies wird längs des Pfeiles 22 der weiteren Behand­ lung wie der Verfestigung zugeführt und anschließend kontinuierlich aufgerollt.

Das Ziel, möglichst hohe Kräfte auf den Faden wirken zu lassen, kann noch dadurch gesteigert werden, daß oberhalb des Kanals 5 in bekannter Weise Verstreck­ rollen oder Walzen 23a, 23b in die vom Kanal 5 abge­ zogene Fadenschar eingeschwenkt werden. Durch Rei­ bungswirkung an den umschlungenen Walzen wird ent­ sprechend der Wirkungsweise eines Seiltriebes die Abzugswirkung auf den Faden um die Reibungskräfte an den Walzen 23a, 23b vermehrt und es ergibt sich eine kombinierte mechanisch-aerodynamische Verstreckung der Fäden. Statt eines Walzenpaares können auch meh­ rere übereinander angeordnet werden, vorteilhaft in der Weise, daß die Walzen 23a, 23b zunächst waage­ recht nebeneinander auf gleicher Höhe liegen (in Fig. 2 gestrichelt gezeichnet), so daß die Fadenschar beim Anfahren von oben zwischen beiden Walzen hin­ durchtreten kann und der Ablagefläche 15 zugeführt wird. Dann wird das Walzenpaar um bis zu etwa 270° gedreht und der Antrieb der Walzen mit im wesentli­ chen gleicher Geschwindigkeit - die zweite Walze kann eine etwas höhere Umfangsgeschwindigkeit durch An­ triebsdrehzahl oder durch größeren Durchmesser bei gleicher Drehzahl haben - übt zusätzlich eine Kraft­ wirkung auf den Faden aus mit dem Zweck höherer Ver­ streckung im unteren Fadenbildungsbereich 24.

Die Vorrichtung und das Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesen mit dieser Vorrichtung ist nicht be­ schränkt auf endlose Fäden. Es können auch Fäden, die eine endliche Länge haben, durch sie begleitende Luftströme dem Kanal zugeführt werden und dann in gleicher Weise einer ziehenden Wirkung an Teilstücken der Fäden unterworfen sein. Solche Verfahren sind bekanntgeworden als schmelzgeblasene Fäden, wobei neben den Schmelzeöffnungen heiße Luftströme austre­ ten. Die Fäden können dabei endlos lang sein oder sie reißen von Zeit zu Zeit ab und bilden ein Spek­ trum unregelmäßig langer Fasern.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung erwei­ sen sich besonders bei der Herstellung von Spinnvlie­ sen wie anhand von Fig. 1 und 2 gezeigt. Die Ansau­ gung der praktisch ungestörten Luft in den Kanal 5 aus dem Bereich unterhalb der Abkühlungszone ergibt eine sehr gleichmäßige Strömung im oberen Kanalbe­ reich, dem Ziehteil 10. Bei guter Abdichtung zwischen Legeraum 16 und Ablagefläche 15 kann die Luftge­ schwindigkeit im Ziehteil 10 im Bereich von 10 000 m/min und darüber liegen - theoretisch bis zur Schallgeschwindigkeit von ungefähr 18 000 m/min, praktisch um einiges darunter. Durch die seitliche Absaugung durch die Durchbrüche 26 an diskreten Stel­ len wird, wie sich gezeigt hat, die parallele Bahn der Fäden nicht oder nicht wesentlich gestört. Eine leichte Einschnürung des Fadenbündels rührt von den sich aufbauenden Grenzschichten an den Stirnflächen des Kanals 5 her, welche durch bekannte Maßnahme der Grenzschichtbeeinflussung gemildert oder ganz aufge­ hoben werden kann. Das kann sowohl durch Einblasen, d. h. Zufuhr von Impulsenergie in die Grenzschichten wie durch Absaugung nach dem Stand der Technik auf diesem Gebiet geschehen. Die Ablegung der Fäden und die Vorformung ihrer Verschlingung zu einer Wirrlage der Fäden untereinander erfolgt bei weitaus geringe­ rer Geschwindigkeit als sie im Ziehteil 10 herrscht, wodurch starke Turbulenzen verhindert werden, die zu sich als Strähnen im Vlies nachteilig auswirkenden Fadenbündelungen und Zwirnungen führen. Es ist das Ziel, durch möglichst gleichmäßige Ablage von Fäden, und das bedeutet, daß diese voneinander getrennt sind, eine bestmögliche Bedeckung (Opazität) der Flä­ che zu erhalten, um den Spinnrohstoff bestmöglichst auszunutzen.

Neben diesen Vorteilen, die zudem in einer kompakten Anlage auf kleinem Raum verwirklicht worden sind, ist der Energieaufwand gegenüber den Verfahren der Spinn­ vliesherstellung nach dem stand der Technik deutlich geringer, indem praktisch keine die Luftumwälzung nur belastenden, aber nichts zur Fadenverstreckung und Vlieslegung leistenden Sekundärluftmengen bewegt wer­ den. Die Legung der Fäden kann mit der Absaugung an den unteren Seitenflächen des Kanals 5 teilweise ge­ koppelt werden, indem die Absaugung unterhalb der Ablagefläche 15 direkt mit den Kammern 13 kommuni­ ziert, veranschaulicht durch Pfeile 25a und 25b. Den­ noch ist die Zone zwischen Spinndüse 1 und Abzugska­ nals offen zur Reinigung der Spinndüse 1, auch eine zusätzliche mechanische Verstreckung ist dort unter­ zubringen, ebenfalls betrieblich vorteilhaft zugäng­ lich. Die Düse und die darauf folgenden Aggregate erstrecken sich damit, wie Fig. 1 zeigt, über die gesamte Breite des hergestellten Vlieses. Bei der zusätzlichen mechanischen Verstreckung können die Walzen 23a, 23b bei gewünschter großer Vliesbreite beidseitig gelagert sein, anders als bei der Ver­ streckung mit einseitig gelagerten Galetten von Fa­ denbündeln oder schmalen Fadenbändern oder -scharen.

Es ist denkbar, die parallel zueinander stehenden Kanalwände sowohl im Zieh- wie im Absaugeteil leicht geneigt, d. h. diffusor- oder düsenförmig einzustel­ len, und das kann in Sonderfällen Vorteile bringen. Grundsätzlich dienen aber dem Ziel der Erfindung, nämlich der Führung der Fäden auf parallelen Bahnen unter hohen Geschwindigkeiten der sie begleitenden Luftströme im Ziehteil 10 und den zunehmend verzöger­ ten Luftgeschwindigkeiten darunter bis in die Ablage­ fläche hinein, parallele Kanalwände am besten.

Die Erfindung wird in ihrer Anwendung auf die Spinnvliesherstellung an folgenden Beispielen weiter­ hin erläutert.

Beispiel 1

Aus einer Schmelze von Polyethylenterephthalat (PET) mit einer intrinsischen Viskosität von 0,64, gemessen durch Lösung in Phenol/Tetrachlorethan 1 : 1 bei 20°C in bekannter Weise, und einer Temperatur der Schmelze von 290°C aus einer Düse mit in parallelen Reihen angeordneten Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,3 mm wurden Fäden ausgesponnen. Der Durchsatz pro Schmelzebohrung betrug 0,55 g/min. Insgesamt waren 180 Bohrungen auf einer Düsenbreite von 220 mm gleichmäßig verteilt. Unterhalb der Spinndüse befand sich eine senkrechte ebene Fläche, aus der Luft von 25°C zur Kühlung der Fäden mit einer Geschwindigkeit quer zu ihnen von 0,9 m/s austrat. Die Länge der Ab­ kühlfläche (Höhe der Anblaskasette) betrug 800 mm. Im Abstand von etwa 200 mm befand sich der Einlaßquer­ schnitt des Abzugskanals, dessen Weite 4 mm betrug und die Fadenscharbreite an jeder Seite um 8 mm über­ ragte. Die Länge des parallelen Ziehteils betrug 420 mm, darunter begann der Absaugeteil, d. h. der untere Bereich des Kanals, mit einer Gesamtlänge von 250 mm. Die seitliche Absaugung wurde durch einzelne Löcher in der Kanalwand mit unterschiedlichen Durch­ messern zwischen 2 und 8 mm vorgenommen. Es wurden auch poröse sintermetallflächen eingesetzt, die aber das verfahrenstechnische Ergebnis nicht änderten. Es konnte durch die teilweise durchsichtigen Kanalwände beobachtet werden, daß die Fäden sich auf im wesent­ lichen parallelen Bahnen über den gesamten Zieh- und Absaugeteil des Kanals nach unten bewegten.

Die Absaugung wurde unterschiedlich stark eingestellt von einer Luftgeschwindigkeit etwa doppelt so hoch wie die Fadengeschwindigkeit am Übergang des paralle­ len Absaugeteils in die plötzliche Erweiterung des Legeraums bis zu Geschwindigkeiten dort leicht unter der Fadengeschwindigkeit. In letzterem Falle fingen die Fäden an, sich bereits in geschlängelten Bahnen zu bewegen, was dann stark in der plötzlichen Erwei­ terung zunahm. Der Unterdruck im Legeraum 16 betrug 1050 mm WS, entsprechend etwa 105 mbar gegenüber At­ mosphäre. Der Legeraum 16 war über Abdichtelemente, wie sie im einzelnen beschrieben sind, gegenüber ei­ ner sich drehenden Trommel abgedichtet. Die Einschnü­ rung der Fadenschar im unteren Teil betrug nur wenige mm mit der Auswirkung, daß sich ein Vlies von einer Breite von ungefähr 200 mm gegenüber der ursprüngli­ chen Fadenscharbreite 220 mm ausbildete, mit ei­ nem leicht verstärkten Außenrand. Die Fäden hatten eine mittlere Stärke von 1,7 dtex, entsprechend etwa 17 µm, die Festigkeit betrug 2,6 cN/dtex, die Dehnung ebenso wie die Festigkeit beim Bruch der Fäden im Reißversuch gemessen 107%, der Kochschrumpf lag un­ ter 3%; alle Fadenwerte wurden nach den betreffenden DIN-Bestimmungen ermittelt.

Es wurden Vliese im Bereich von 6 bis 80 g/m² durch entsprechend geänderte Umfangsgeschwindigkeit der Trommel als Ablagefläche eingestellt. Die Trommel bestand aus einer perforierten Fläche mit aufgelegten Drahtgeweben. Die Flächengewichtsverteilung streute mit einem Variationskoeffizienten von unter 8%, bei den schweren Vliesen deutlich darunter bis zu 4%.

Beispiel 2

Polypropylen (PP) mit einem Schmelzeindex MFI von 28 g/10 min, gemessen nach DIN 53735 bei einer Tempe­ ratur von 230°C und einer Last im Meßkolben von 2,16 kg, wurde durch die gleiche Düse wie im Beispiel 1 beschrieben unter einer Temperatur von 260°C ausge­ sponnen mit einem Durchsatz pro Spinnbohrung von 0,5 g/cm. Dieser Versuch diente der Erzeugung von leichtgewichtigen Vliesen für Hygiene- oder medizini­ sche Anwendungen. Der Unterdruck im Ablageraum 16 betrug 850 mm WS, entsprechend etwa 85 mbar.

Die Fäden hatten eine mittlere Stärke von 1,6 dtex, entsprechend etwa 18 µm. Die erzeugten Vliese lagen im Bereich von 6 bis 35 g/m² und wiesen einen Varia­ tionskoeffizienten der Flächengewichtsverteilung von unter 10 bzw. unter 6% auf. Anschließend an die Le­ gung wurde das Vlies von der Trommel abgehoben und einem Kalander zugeführt, in welchem das Vlies zwi­ schen einer beheizten Walze, die mit Riffeln (Pyrami­ denstumpfform) versehen war, punktweise verfestigt und danach aufgerollt wurde.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde soweit an der Erzeugung von Spinnvliesen dargestellt. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Förderung von Fäden und Fa­ dengelegen, wobei die Geschwindigkeit der Ablageflä­ che in der Größenordnung der Fadengeschwindigkeit liegt. Eine weitere Anwendung liegt allgemein in der Förderung von Fäden mit Luft unter hoher Geschwindig­ keit und der Abtrennung der Luft, wo dieses nicht gleichzeitig mit hoher Turbulenzerzeugung verbunden sein soll.

Claims (15)

1. Verfahren zur Förderung und Ablage von Scharen endloser Fäden, die mittels Gasstrom vorzugsweise gefördert und im wesentlichen parallelliegend in einen Kanal mit entsprechendem Querschnitt eingeführt werden, wobei der die Fäden begleitenden Gasstrom beim Eintritt in den oberen Teil des Kanals auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt und anschlie­ ßend verlangsamt wird und die Fäden auf einer bewegten Ablagefläche abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlangsamung des die Fäden fördernden Gasstroms ein Teil des Gases im unteren Bereich des Kanals an den langen Seitenflächen durch die Kanalwände abge­ führt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der die Fäden fördernde Gasstrom über eine unterhalb der Absaugfläche liegende Ab­ saugvorrichtung, die den Gasstrom durch den Ka­ nal hindurch absaugt, erzeugt wird und daß der seitlich abgeführte Teil gleichmäßig über den gesamten unteren Bereich des Kanals oder in un­ terschiedlichen Teilströmen abgesaugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der seitlich abgeführte Teil des Gases in den Bereich unterhalb des Kanals teilweise oder vollständig zu dem aus dem Kanal austretenden Gasstrom über der Ablagefläche zu­ rückgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Scharen von endlo­ sen Fäden aus mindestens einer Spinndüse ausge­ spannen werden, wobei sie in den Bereich zwi­ schen Spinndüse und Kanal durch die von dem auf hohe Geschwindigkeit beschleunigten Gasstrom erzeugte Kraft verzogen und/oder verstreckt wer­ den und auf der Ablagefläche als Spinnvlies ab­ gelegt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des seitlich durch die Kanalwände abgesaugten Gas­ stroms jeweils unterhalb der jeweiligen Ge­ schwindigkeit des im Kanal nach unten strömenden Gasstroms liegt.

6. Vorrichtung zur Förderung und Ablage von Scharen endloser Fäden mit einem langgestreckten Kanal (5) zur Führung der im wesentlichen parallel laufenden Fäden (3), einer Vorrichtung zur Er­ zeugung eines die Fäden fördernden Gasstroms in dem Kanal (5) und mit einer eine Ablagefläche (15) aufweisenden Legevorrichtung, wobei der Kanal über der Ablagefläche in einen Legeraum erweiterten Querschnitt übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (5) einen oberen Bereich (10) und einen unteren Bereich (11) aufweist, wobei der untere Bereich mit Durchbrüchen (26) in den die langen Seitenwände bildenden Kanalwänden versehen ist, durch die ein Teil des die Fäden fördernden Gasstroms von einer Absaug­ vorrichtung abgesaugt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kanal (5) im wesentlichen pa­ rallele Wände aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kanal (5) und der Legeraum (16) direkt miteinander verbunden und nach außen hin abgedichtet sind und daß an dem Übergang zwischen Kanal (5) und Legeraum (16) eine plötz­ liche Querschnittserweiterung vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Erzeugung eines die Fäden fördernden Gasstroms als unter der Ablagefläche vorgesehene Absaug­ vorrichtung ausgebildet ist, wobei der Absaug­ raum (18) unter der Ablagefläche (15), der Lege­ raum (16) und der Kanal (5) zur Bildung eines gemeinsamen Unterdruckraums zur Umgebung hin abgedichtet sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (26) in den Kanalwänden gleichmäßig über den unteren Bereich (11) des Kanals (5) verteilt sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (26) als in den Kanalwänden vorgesehene Löcher glei­ chen oder unterschiedlichen Querschnitts ausge­ bildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalwand im unteren Bereich aus einem porösen Material be­ steht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal in seinem unteren Bereich von Kammern (13) umgeben ist, die mit der Absaugvorrichtung in Verbindung ste­ hen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kammern (13) über die Höhe des unteren Bereichs (11) des Kanals (5) unter­ schiedliche Segmente aufweisen, die zur Ver­ gleichmäßigung der Absaugung oder zur Bildung von unterschiedlichen Teilströmungen des über den unteren Bereich (11) abgesaugten Teils des in den Kanal eintretenden Gasstroms ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kammern (13) mit dem Legeraum (16) in Verbindung stehen.