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Verfahren zum Trockenspinnen von Kunstfäden Man benutzt zum Trockenspinnen
ein gasförmiges Medium, vorzugsweise Luft als Träger der Wärmemenge, welche zum
Verdampfen des in der Spinnflüssigkeit enthaltenen Lösemittels erforderlich ist.
Die Trockenluft wird an irgendeiner Stelle in den geschlossenen Verdampfungsraum
des Lösemittels, Spinnzelle genannt, eingeführt und an einer anderen Stelle zwecks
Wiedergewinnung des angereicherten Lösemittels abgesaugt. Die verschiedensten Systeme
der Luftführung sind vorgeschlagen worden, sei es unter Zuführung stets frischer
Luft, sei es unter Bewegung der Luft im Kreislauf, wobei an einer Stelle dieses
Kreislaufes das Lösemittel der Luft ganz oder teilweise entzogen wird. Die Führung
der Luft im Gegenstrom zu den Fäden ist im Interesse wirtschaftlicher Ausnutzung
meist üblich. Gleichstrom oder ein geteilter Luftstrom ist aus anderen Gründen vorgeschlagen
worden.
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Unabhängig von diesen verschiedenen Arten der Bewegung der Trockenluft
hat man erst später erkannt, wie wichtig die Zone unmittelbar unterhalb des Fadenaustrittes
aus der Spinndüse für den Erstarrungsvorgang, insbesondere für die Querschnittsbildung,
ist und hat daraus die Notwendigkeit abgeleitet, diese Zone besonders zu belüften.
Verschiedene Vorschläge sind in dieser Richtung gemacht worden. Soweit sie darauf
abzielen, einen Teil der Luft innerhalb des mehrfädigen Fadenbündels zuzuführen,
bestehen große Schwierigkeiten der praktischen Durchführung bei normalen Spinnvorrichtungen
und bei Spinndüsen normaler Abmessung (15 bis 40 mm 0). Indem aber bei den bekannten
Vorschlägen die Luft in der Hauptsache parallel zur Achse der Fäden zugeleitet wird,
ist die erstrebte Beeinflussung des Verdunstungsvorganges in unmittelbarer Düsennähe
von vornherein in Frage gestellt.
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Physikalische Gesetze und Vorstellungen besagen, daß die Oberfläche
des aus der Düse gespritzten Fadens von einer Gashülle umgeben 'ist (Grenzschicht),
welche mit Lösemitteldampf, entsprechend der Temperatur dieser Gashülle, gesättigt
ist. Es kommt darauf an, die Lösemitteldämpfe aus der Zone der Grenzschicht so rasch
als möglich zu entfernen. Da jedoch wenige Zentimeter unterhalb der Düse, normalerweise
zwischen 4 und 8 cm, die Bildung der Oberflächenhaut und zugleich der Querschnittsform
beendet ist, so sind alle Verfahren und Vorrichtungen unzulänglich, durch welche
die Luft vorwiegend axial gerichtet in der Düsengegend zugeführt wird und in gleicher
Richtung, mit gleicher oder kleinerer Geschwindigkeit, als der Faden mit diesem
parallel strömt. Eine wirksame Beeinflussung der Erstarrungszone in Düsennnähe findet
hierbei nicht statt.
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Es ist auch bereits bekannt, den Gasstrom in einem gewissen Abstand
unterhalb der Düse durch einen perforierten, mit der Spinnzelle fest verbundenen
Ring konzentrisch auf die Fäden in der Spinnzelle zuzuleiten. Dieser Ring ist -
schon der Zugänglichkeit der Düse wegen - ziemlich tief gesetzt. Das austretende
Trockengas trifft daher nicht in einer solchen Nähe der Düse auf die Fäden auf,
daß eine erhebliche Beeinflussung
der Fadeneigenschaften, insbesondere
der Querschnittsgestaltung, eintreten könnte. Dies ist um so weniger möglich, als
die Luft in der trichterförmigen Verengung sofort nach unten abgeleitet wird, wodurch
die Einwirkung auf die Fäden noch weiter nach unten verlegt wird.
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Demgegenüber wurde festgestellt, daß ein möglichst horizontal gerichteter
Luft- oder Gasstrom, der die Fäden unmittelbar oder ganz kurz nach Verlassen der
Düse erreicht. die Ausbildung der Fäden beim Trocknen in unerwartet günstiger Weise
beeinflußt. Das Verfahren nach der Erfindung führt den Luftstrom oder allgemein
das gasförmige Medium, welches auch Lösemitteldämpfe in gewissen Mengen enthalten
kann, unmittelbar unterhalb der Düse von allen Seiten gleichmäßig quer zur Achse
der austretenden Fäden von außen nach innen gerichtet zu. Diese Art der Luftführung
ruft eine lebhafte Wirbelströmung hervor und damit sowohl eine beschleunigte Verdampfung
als eine sofortige Entfernung des verdampften Lösemittels von der Fadenoberfläche.
Man hielt eine solche ungeordnete, turbulente Strömung bisher für schädlich und
war bemüht, sie zu vermeiden. Es zeigt sich jedoch, daß man durch diese Arbeitsweise
im Gegenteil zu einem großen spinntechnischen Fortschritt gelangt. Man erhält selbst
unter ungünstigen Umständen einen verhältnismäßig reich und fein gegliederten Querschnitt
aus Lösungen, welche bei normaler Luftführung parallel zu den Fäden, jedoch unter
sonst gleichen Bedingungen versponnen, ganz flache, bändchenförmige Querschnitte
liefern.
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Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung kann die Luft entweder
radial oder in Spiralen von außen nach innen gerichtet strömen. Eine zusätzliche
Geschwindigkeitskomponente in der Achsrichtung beeinträchtigt die Wirkung nicht,
solange die Gasstrahlen nicht tiefer als in dem oben. umschriebenen Erstarrungsbereich
die Fäden treffen. Es ist nicht erforderlich, die ganze zur Trocknung der Fäden
notwendige Luftmenge an der Düse zuzuführen. Man kann sich mit Vorteil auf eine
geringere Menge beschränken, während der Rest in bekannter Weise, z. B. dem Fadenbündel,
von unten entgegengeführt wird.
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Die Zuführung eines spiraligen Gasstromes hat den Vorteil, die Wirbelbildung
um den Faden besonders wirksam zu gestalten, wodurch Luftstauungen beider Abführung
des Lösungsmittels mit Sicherheit vermieden werden.
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Die Abb. i bis 4 geben ein Schema des Verfahrens nach der Erfindung,
und zwar Abb. i und 2 bei radialer Luftströmung, Abb. 3 und 4 bei Führung der Luft
in Spiralen. In allen Abbildungen sind gleiche Teile mit gleichen Buchstaben bezeichnet.
Die Abb. i und 3 sind Aufrisse, die Abb. 2 und 4 stellen die entsprechenden Grundrisse
dar.
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a (Abb. i bis 4) bezeichnet die in der Pfeilrichtung aus der Spinndüse
b ausgespritzten Kunstfäden, d deutet die Zuführung der Spinnlösung zur Düse an,
e die Spinnzelle von beispielsweise kreisrundem Querschnitt. Der senkrecht zur Richtung
der austretenden Fäden unmittelbar unterhalb der Düse auf die Fäden treffende Gasstrom
c, ist in Abb. i und 2 radial konzentrisch von außen nach innen gerichtet. In Abb.3
und 4 geht diese Strömung c2 in Spiralen vor sich, welche ebenfalls von außen nach
innen in Ebenen senkrecht zur Fadenachse verlaufen.
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Zwei typische Ausführungsformen sind auf den Abb. 5 bis 8 wiedergegeben.
Abb. 5 und 6 zeigen in schematischer Weise eine Vorrichtung, bei der das Trockengas
durch ein Ringrohr f mit auf der Innenseite gleichmäßig verteilten Löchern g konzentrisch
in horizontaler Richtung an die Spinnfäden h unmittelbar nach Verlassen der Spinndüse
i herangeblasen wird. Die Zuleitung des Gases erfolgt durch die gleichzeitig als
Träger des Rings dienende Röhre k, die in der Stopfbuchse L am oberen Ende der Spinnzelle
m verschiebbar befestigt ist, damit die Düse zum Wechseln bzw. zum Anspinnen der
Fäden zugänglich gemacht werden kann.
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Abb. 7 und 8 geben eine Ausführungsform wieder, bei welcher das unter
Druck ausströmende Trockengas in Spiralen an die aus der Düse austretenden Fäden
tierangeleitet wird. Sie besteht aus einem schneckenartig _ verengten Ringrohr n
mit Schlitzen o, durch die das Gas in der gewünschten Richtung ausströmt. Im übrigen
ist die Anotdnung dieselbe wie bei der Vorrichtung nach Abb.5 und 6; gleiche Buchstaben
bezeichnen gleichartige Teile.