DE4416136A1

DE4416136A1 - Spinnanlage für Chemiefasern

Info

Publication number: DE4416136A1
Application number: DE4416136A
Authority: DE
Inventors: Detlev Schulz
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 1994-11-17

Description

Die Erfindung betrifft eine Spinnanlage nach dem Oberbegriff des An spruchs 1. Diese Spinnanlage ist bekannt durch die DE-A 19 14 556. Diese Spinn anlage erfordert zur Kühlung der Filamente einen sehr geringen Auf wand. Sie hat jedoch nur einen eingeschränkten Anwendungsbereich, da die Kühlluftmenge und die Strömungsintensität der Kühlluft nicht steuer bar sind.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannte Spinnanlage so auszu gestalten, daß durch die Kühlung die Geschwindigkeit der molekularen Orientierung und Kristallisation der Filamente gesteuert und den ge wünschten Eigenschaften der Filamente bzw. Fäden angepaßt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des An spruchs 1.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine zweistufige Kühlung aus. Dabei übernimmt die Zwangskühlung die Steuerung der molekularen Orientie rung und der Kristallisation bevor die ersponnenen Filamente in den Kühlschacht eintreten. Die frisch ersponnenen Filamente werden nämlich durch die Zwangskühlung mit hoher Abkühlgeschwindigkeit schockgekühlt, so daß die ursprüngliche molekulare Orientierung im frisch ersponnenen Zustand im wesentlichen beibehalten wird, da keine Zeit zur Verfügung steht, die molekulare Gefügestruktur zu verändern.

Durch die Abkühlgeschwindigkeit ist die molekulare Orientierung zu mindest nach Bedarf steuerbar.

Die Zwangskühleinrichtung ist vorteilhafterweise so auszulegen, daß das zwangsweise zugeführte Kühlmedium im wesentlichen nur im Bereich der Zwangskühleinrichtung mit den Filamenten in Kontakt kommt, nicht jedoch in den nachgeordneten Kühlschacht gelangt. Hierzu ist es von Vorteil, wenn die Zwangskühleinrichtung mit einer Absaugung verbunden ist, welche den vom Gebläse angelieferten Kühlmittelstrom im wesentlichen vollständig aus der Zwangskühleinrichtung herausfördert.

Im Idealfall entspricht die Absaugmenge genau der Zufuhrmenge, so daß keinerlei Eintritt des Kühlmediums in den Kühlschacht gegeben ist.

Das Kühlmedium wird vorteilhaft als Querstrom auf das Filamentbündel geblasen, z. B. als Luftstrahl. Eine Querstromeinblasung bietet den Vorteil einer kompakten Bauweise und einer Kühlmediumbeaufschlagung, mit einer über die Filamentlänge in der Zwangskühleinrichtung gleichmäßigen Temperatur.

Dabei können auch mehrere Filamentbündel aus mehreren Spinndüsen platten gemeinsam an einer einzigen Zwangskühleinrichtung angeschlossen sein, ggf. mit Teilströmen jeweils neu hinzukommender kühler Luft ge speist, um eine zu hohe Aufheizung des Kühlmediums zu vermeiden. Auch in diesem Falle gilt sinngemäß, daß die Summe der zugeführten Teilströme im Idealfall identisch der Summe aller abgeführten Teilströme ist.

Die Merkmale der Ansprüche 2 und 3 bieten sich an, um die Abküh lung der Filamente zu verzögern und Zeit zu gewinnen, um die durch den Düsenverzug entstandenen inneren Spannungen der Filamente ab zubauen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 4 und 5.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Spinnanlage mit Kühlschacht und Zwangskühleinrichtung für jede Spinnstelle;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Spinnanlage gem. Fig. 1 in Richtung I.

Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die Beschreibung stets für alle Figuren.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird, wie an sich be kannt, eine Polymerschmelze durch eine Schmelzeleitung dem sogenann ten Spinnkopf zugeleitet. Der Spinnkopf enthält insbesondere eine (nicht dargestellte) Spinnpumpe, durch welche eine dosierte Menge der Schmel ze einer Spinndüsenplatte 3 zugeführt wird. Die Spinndüseplatte 3 ist eine Platte mit einer Vielzahl von Austrittsbohrungen. Aus jeder Aus trittsbohrung tritt ein Filament 4 aus. Die Filamente einer jeden Platte werden durch einen ortsfesten Fadenführer 7 zu einem Faden zusam mengefaßt. Im vorliegenden Fall liegen vier Spinndüsenplatten unmittelbar nebeneinander.

In Laufrichtung des Fadens gesehen hinter dem Fadenführer 7 werden die Fäden auf ein Paar Abzugspaletten 18, 20 geführt. Hierzu dienen die Eingangsfadenführer 14, die der ersten Galette 18 vorgeordnet sind und die der Annäherung der einzelnen Fäden auf die Breite der ersten Galette 18 dienen.

Hinter der zweiten Galette 20 werden die einzelnen Fäden 7 zunächst durch die weiteren ortsfesten Fadenführer 16 geführt, um dann unter gleichzeitiger Changierung aufgewickelt zu werden. Jede der Galetten 18, 20 wird von den Fäden teilweise umschlungen, so daß eine hinreichend große Reibkraft von der drehend angetriebenen ersten Galette 18 auf die Fäden ausgeübt werden kann, um diese aus den Spinndüsen der Spinn anlage herauszuziehen, und so daß zwischen der ersten Galette 18 und der zweiten Galette 20 eine gewisse Verstreckung stattfinden kann, sofern sich die zweite Galette 20 schneller dreht als die erste Galette 18.

Hinter der zweiten Galette 20 wird jeder Faden durch eine Changier einrichtung 8 seiner Aufwickelspule 10 zugeführt. Jede Aufwickelspule 10 wird auf einer Spulhülse 12 gebildet. Die Spulhülse 12 ist auf einer drehend angetriebenen Spindel 11 aufgespannt. In diesem Ausführungs beispiel werden auf einer Spindel 11 vier Hülsen 12 aufgespannt und es werden gleichzeitig vier Fäden zu jeweils einer Spule 10 aufgewickelt.

Es werden die Filamente 4 vor dem Fadenführer 7 in offenem Zustand durch den Kühlschacht 5 geleitet.

Der Kühlschacht ist auf seinem Außenumfang mit atmosphärischem Luftdruck beaufschlagt. Ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen, kann der Luftdruck auch geringer sein als atmosphärischer Luftdruck, z. B. durch Umhüllung der Spinnanlage mit einer Unterdruck kammer.

Der Kühlschacht 5 schließt sich jedoch nicht unmittelbar an die Spinn düsenplatte 3 an. Dem der Spinndüsenplatte 3 zugewandten Ende des Kühlschachtes 5 ist die erfindungsgemäße Zwangskühleinrichtung 22 vorgeordnet. Die Zwangskühleinrichtung wird durch einen quer zur Fadenlaufrichtung orientierten Kanal 28 gebildet, der zur Führung des Kühlmittelstromes, z. B. eines Kaltluftstrahles, dient. Hierdurch wird erreicht, daß der Kühlmittelstrom auf die noch flüssigen, frisch ersponne nen Filamente 4 jeweils unmittelbar nach deren Austritt aus der Spinn platte auftrifft. Hierdurch kann infolge des hohen Temperaturgradienten zwischen der Filamenttemperatur und der Kühlmitteltemperatur eine schockartige Abkühlung der Filamente erzielt werden. Die Geschwindig keit des Luftstrahles begünstigt den Abkühleffekt durch verbesserten Wärmeübergang.

Die Länge der Kühlstrecke, in der die schockartige Abkühlung des schmelzeflüssigen Polymers bzw. Filamentes erfolgt, beträgt in Faden laufrichtung gesehen zwischen 20 und 200 mm. Eine optimale Länge liegt etwa bei 120 mm.

Zur Erzeugung des Kühlmittelstromes dient zunächst das Zuluftgebläse 24, welches eingangsseitig an den Kanal 28 der Zwangskühleinrichtung 22 angeschlossen ist. Hierdurch wird ein Luftstrahl kühler Temperatur in den Kanal 28 eingeblasen, der danach auf die frisch ersponnenen Fila mente 4 der ersten Spinndüsenplatte 3 auftrifft.

Infolge der schockartigen Abkühlung kann bei diesen Filamenten die molekulare Struktur im frisch ersponnenen Zustand eingefroren werden.

Die Schockwirkung hängt dabei ab von u. a. der Temperatur des Luft strahles und der Filamente sowie im wesentlichen von der Geschwindig keit des Luftstrahles. Durch Verwendung anderer Kühlmittel als Luft kann die Schockwirkung weiterhin beeinflußt werden, falls erforderlich.

Die Geschwindigkeit des Luftstrahles kann z. B. über eine Drehzahlsteue rung des Zuluftgebläses 24 einstellbar sein.

Ausgangsseitig der Zwangskühleinrichtung 22 kann ein Abluftgebläse 26 vorgesehen sein, welches in seiner Förderleistung auf die Förderleistung des Zuluftgebläses 24 so abgestimmt ist, daß die zugeführte Luftmenge genau gleich der abgeführten Luftmenge ist.

Um zu verhindern, daß der Schockeffekt über die Länge der Zwangs kühleinrichtung 22 abnimmt, kann vorgesehen werden, mehrere Teil luftströme nacheinander zuzuführen und ggf. gleichgroße Abluftströme jeweils abzuführen.

Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der von dem Zuluft gebläse 24 geförderte Kühlmittelstrom in einer Verteileinrichtung aufge teilt wird und jeder Teilstrom quer zu einem der Filamentbündel geführt und alle Teilströme nach der Durchströmung der Filamentbündel in einen gemeinsamen Kanal zusammengeführt und von dem Abluftgebläse 26 abgesaugt werden. Bei einer derartigen Parallelführung der Kühlluft ströme liegen zwar für alle Fadenbündel gleiche Temperaturdifferenzen zwischen den Filamenten 4 und den Kühlmittelströmen vor, doch müssen größere Kühlmittelströme gefördert werden, um gleiche Strömungsge schwindigkeiten und Wärmeübergangsverhältnisse zu schaffen.

Wesentlich ist, daß der Schockeffekt alle Filamente eines jeden Filam entbündels erfaßt. Hierzu weitet sich der Kanal 28 der Zwangskühleinrichtung jeweils unterhalb der Spinndüsenplatte 3 so auf, daß alle Filamente von dem Luftstrom erfaßt werden.

Um den Abstand zwischen der Spinndüsenplatte 3 und dem Kanal 28 der Zwangskühleinrichtung zu überbrücken, ist der Zwangskühleinrichtung 22 ein luftdichtes Rohr 30 vorgeordnet, welches den Kanal 28 durch dringt und welches sich noch ein kleines Stück in den Kühlschacht 5 fortsetzt. Die Längsachse des Rohres 30 steht im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Kanals 28 und ist im wesentlichen koaxial zur Längs achse des Kühlschachtes 5.

Das Rohr 30 ist gegenüber der Atmosphäre luftdicht und schirmt den Kanal 28 gegenüber der Atmosphäre ab. Das Rohr 30 mit dem jeweili gen Kanalstück 28 ist muffenartig auf das obere Ende des Kühlschachtes 5 aufgesetzt und flanschartig an die Spinndüsenplatte 3 angesetzt.

Hierdurch wird die Abdichtung gegen unkontrollierte Verluste des Kühl mittels gewährleistet.

Der Spinnanlage ist außerdem ein Luftkasten 32 zugeordnet. Jeder Kühlschacht 5 durchdringt den Luftkasten 32 und ist hierzu mit seinem Einlaßende 34 und mit seinem Auslaßende 36 jeweils in die Oberwand und die Unterwand des Luftkastens 32 luftdicht eingepaßt. Der Luftka sten dient der Zuführung eines Kühlluftstromes und weist hierzu eine oder mehrere Luftzufuhröffnungen 38 auf.

Die Luftabfuhr erfolgt durch die einzelnen Filamentbündel, welche die zugeführte Luft mitschleppen. Die gezeigte Luftzufuhröffnung ist mit einem in Einlaßrichtung öffnenden Ventil 40 versehen, so daß ein Zu rückströmen der angesaugten Luft unterbleibt. Eingangsseitig kann hinter der Luftzufuhröffnung 38 eine Beruhigungswand 42 vorgesehen sein.

Die Wand des Kühlschachtes 5 selbst ist porös. Er hat eine Länge von etwa 0,5 bis etwa 2,0 Metern. Am Ausgang des Kühlschachtes 5 ist die Abschirmwand 6 angeordnet. Diese weist eine Durchtrittsöffnung für das Filamentbündel 4 auf, deren Weite kleiner oder höchstens gleich der lichten Weite des Kühlschachtes 5 ist. Die Abschirmwand 6 durchdringt des Ende des Kühlschachtes und liegt im wesentlichen quer zur Längs achse des Kühlschachtes.

Die Fadenlaufgeschwindigkeit beträgt mehr als 6000 m/min, um eine solche Kühlmittelmenge durch die porösen Schachtwände aus dem Luft kasten nachzusagen, daß eine optimale Kühlung der Filamente erfolgt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Schockanblasung der Filamente unmittelbar unterhalb der Spinndüsenplatte unabhängig von der Anwendung solch hoher Fadenlaufgeschwindigkeiten ist und auch bei niedrigeren Fadengeschwindigkeiten in vorteilhafter Weise angewandt wird.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Schockan blasung unabhängig von der weiteren Fadenbehandlung, insbesondere Verstreckung, ist. Sie kann ebenso beim Streckspinnen zur Erzeugung vororientierter Spinnfäden (POY) wie beim Spinnstrecken (FOY) oder beim galettenlosen Spinnen von Fäden (POY) mit Vorteil verwendet werden.

Bezugszeichenliste

3 Spinndüsenplatte
4 Filament
5 Kühlschacht
6 Abschirmwand
7 Fadenführer
8 Changiereinrichtung
10 Aufwickelspule
11 Spindel
12 Hülse
14 Eingangsfadenführer
16 ortsfester Fadenführer
18 erste Galette
20 zweite Galette
22 Zwangskühleinrichtung
24 Zuluftgebläse
26 Abluftgebläse
28 Kanal, Kanalstück
30 Rohr
32 Luftkasten
34 Einlaßende
36 Auslaßende
38 Luftzufuhröffnung
40 Ventil
42 Beruhigungswand

Claims

1. Spinnanlage für Chemiefasern mit einem unterhalb der Spinndüsenplatte (3) angeordneten, als Rohr ausgebildeten Kühlschacht (5), der zumindest über eine Teillänge perforiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlschacht (5) auf seinem Außenumfang mit atmosphäris chem Luftdruck oder geringerem als atmosphärischem Luftdruck beaufschlagt ist und daß dem Kühlschacht (5) vorgeordnet ist eine Zwangskühleinrichtung (22), durch die ein Kühlmedium, vorzugsweise Luft, mittels eines Gebläses (24) auf das Filam entbündel (4) geblasen wird.

2. Spinnanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwangskühleinrichtung (22) ein luftdichtes Rohr (30) vor geordnet ist, das den Abstand zwischen Spinndüsenplatte (3) und Zwangskühleinrichtung (22) überbrückt.

3. Spinnanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das luftdichte Rohr (30) zwischen Spinndüsenplatte (3) und Zwangskühleinrichtung (22) beheizbar ist, vorzugsweise auf eine Temperatur zwischen 150°C und 300°C insbesondere zwischen 150°C und 240°C beheizbar ist.

4. Spinnanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Kühlschachtes (5) eine Abschirmwand (6) ange ordnet ist, welche das Ende des Kühlschachtes (5) durchdringt und welche quer zu dem Kühlschacht (5) ausgerichtet ist.

5. Spinnanlage nach einem der Ansprüche 1, 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlschacht (5) einen Luftkasten (32) durchdringt und mit seinem Einlaßende (34) und seinem Auslaßende (36) in die Oberwand und Unterwand des Luftkastens (32) im wesentlichen luftdicht eingepaßt ist, und daß der Luftkasten (32) eine oder mehrere Luftzufuhröff nungen (38) aufweist.