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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von Kurzfäden aus
einem wärmeformbaren
Material, speziell Glasfäden,
und insbesondere ein System für
die Herstellung solcher Fäden.
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Es
sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, die für solche Produktionen geeignet
sind. Diese Systeme umfassen im Allgemeinen mindestens eine Spinndüse, aus
welcher die Glasfäden
gezogen und bis in eine Schneidvorrichtung gebracht werden, die beispielsweise
aus einer Auflage- oder Ambosswalze besteht, die mit einer Schneidewalze
zusammenarbeitet, die mit über
ihrem Umfang regelmäßig verteilten
Schneiden ausgerüstet
ist. Die Schneidvorrichtung ist derart angeordnet, dass sie unter
Druck mit der Umfangsfläche
der Auflagewalze zusammenwirkt, wodurch eine Schneidfläche gebildet
wird.
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Im
französischen
Zusatzpatent FR 2 075 019 ist ein System dieses Typs beschrieben,
in welchem eine Spinndüse
mit einer Schneidvorrichtung verknüpft ist.
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Zur
Produktivitätssteigerung
der Anlagen für die
Herstellung von Kurzfäden
sind Lösungen
entworfen worden, gemäß welchen
eine einzige Schneidvorrichtung von mehreren Spinndüsen versorgt
wird. Im französischen
Patent FR 2 490 251 ist eine Lösung
dieses Typs beschrieben. Diese Verfahren haben a priori den Vorteil,
dass nur eine einzige Schneidmaschine mit mehreren Spinndüsen verbunden
werden muss.
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Bei
Benutzung haben diese Anlagen jedoch mehrere Nachteile: zunächst einen
schnellen Verschleiß der
Schneidwalzen, die sehr große
Fadenmengen zerschneiden müssen. Üblicherweise
werden etwa 12 Tonnen Kurzfäden
pro Tag produziert, sodass die Schneidwalzen nach sechs bis acht
Stunden Betrieb ersetzt werden müssen.
Diese Anordnung hat folgende Nachteile:
- - Verlust
an Glasschmelze nach den Spinndüsen und
- - ein gestörtes
Wärmeregime
von Spinndüsen und
Glasrinne.
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Weiterhin
zwingen, da mehrere Fäden
eine einzige Schneidvorrichtung versorgen, die Schwankungen des
Glasdurchflusses durch die Spinndüsen dazu, den Mittelwert der
Glasdurchflüsse
bei der Berechnung der Geschwindigkeit der Schneidvorrichtung einzuhalten.
D.h. die Standardabweichung des Titers ist groß, was die Qualität des Endproduktes
betrifft, nicht zufriedenstellend und ergibt eine Produktivität, die umso
geringer ist, je weiter sich die Spinndüse vom Standard entfernt.
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Außerdem besteht
die aktuelle Tendenz darin, die Anzahl der Filamente pro Strang
zu erhöhen. Damit
lässt sich
jeder Strang immer schwieriger zerschneiden. Daraus folgen unregelmäßige Schnitte mit
mehr oder weniger feinen Faserenden und somit einer nicht einheitlichen
Dichte des Endprodukts. Weiterhin ist eine Erhöhung des Schneiddrucks festzustellen,
wodurch die Räder
vorzeitig verschleißen und
Verschmelzungsvorgänge
verursacht werden können.
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Ein
weiteres großes
Problem, das mit diesem Konzept verknüpft ist, betrifft das Reißen von Fäden. Diese
Reiß-
oder "Bruch"stellen erfordern den
Eingriff des Personals, um den Faden erneut in die Schneidmaschine
einzufädeln.
Diese Unterbrechung ist deshalb für die Produktivität besonders
störend,
da sie eine relativ lange Vorbereitungszeit erfordert.
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Außerdem kann
ein Bruch nach einer Spinndüse
wechselwirken und durch Aufwickeln um ein Führungsorgan den Bruch nach
anderen Spinndüsen verursachen,
wobei dann wiederum die Notwendigkeit eines Neustarts all dieser
Spinndüsen
besteht. Dieser menschliche Eingriff erfordert eine sehr lange Produktionsunterbrechung,
da das Bedienpersonal nacheinander alle Fäden wieder einfädeln muss.
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Erfindungsgemäß wird eine
Lösung
dieser Probleme vorgeschlagen. Sie erlaubt es, die Produktivität solcher
Systeme zu erhöhen
und die Produktionskosten zu senken, wobei auch die neuesten Kundenwünsche erfüllt werden
können.
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Insbesondere
erlaubt es die Erfindung, die Lebensdauer der Schneidwalzen zu verlängern.
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Außerdem wird
eine bessere Beherrschung der Qualität des Endprodukts gewährleistet.
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Somit
hat die Erfindung ein System zum Gegenstand, das zur Herstellung
von Kurzfäden
aus einem wärmeformbaren
Material wie Kurzglasfäden vorgesehen
ist und mindestens eine Spinndüse,
die mit wenigstens einer Schneidmaschine zusammenwirkt, die in Verlängerung
zueinander angeordnet sind, mindestens ein Umlenkmittel, ein Mittel
zum Aufbringen von Schlichte auf die Fäden und/oder Filamente, die
von der Spinndüse
kommen, und einen Boden umfasst.
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Erfindungsgemäß umfasst
dieses System außerdemn
ein Mittel, das vorgesehen ist, die Schneidmaschine zu bewegen und
in mindestens zwei Positionen: die erste unter dem Boden und die zweite über dem
Boden, zu bringen, und im Boden in der Nähe dieser Maschine eine erste Öffnung,
durch welche die Schneidmaschine bewegt wird.
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Weiterhin
kann das System ein Mittel umfassen, das vorgesehen ist, die Fäden vor
ihrem Eintritt in die Schneidmaschine aufzuteilen.
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Entsprechend
einem erfindungsgemäßen Merkmal
umfasst das System außerdem
ein Element, das vorgesehen ist, die erste Öffnung im Boden zu bedecken,
insbesondere wenn die Maschine unter dem Boden angeordnet ist.
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Ohne
den Erfindungsumfang zu verlassen, umfasst das Bewegungsmittel eine
im Wesentlichen horizontale Achse, um welche sich die Schneidmaschine
zwischen der ersten und der zweiten Position bewegen kann.
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Vorzugsweise
sind die verschiedenen Elemente derart angeordnet, dass der Weg
der Fäden und
der Filamente von der Spinndüse
bis zur Schneidmaschine im Großen
und im Ganzen in einer vertikalen Ebene enthalten ist, die Filamente
eine im Wesentlichen zur Spinndüse
vertikale Richtung bis zum Umlenkmittel verfolgen und die Fäden vom
Umlenkmittel bis zu ihrem Eintritt in die Schneidmaschine eine im
Wesentlichen horizontale Ausrichtung besitzen.
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Vorteilhafterweise
umfasst das erfindungsgemäße System
darüber
hinaus mindestens eine zweite Öffnung
in dem Boden für
den Durchgang der Filamente nach der Spinndüse und vor ihrem Durchlauf über das
Umlenkmittel.
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Entsprechend
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
umfasst das System mehrere Spinndüsen, wovon jede mit einer Schneidmaschine verbunden
ist, wobei die Spinndüsen
nebeneinander angeordnet sind.
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Somit
sind die Schneidmaschinen parallel zu den Spinndüsen ausgerichtet.
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Entsprechend
einem bevorzugten erfindungsgemäßen Merkmal
umfasst jede Spinndüse mindestens
4 000 Durchgangslöcher
für die
wärmeformbaren
Filamente.
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Zusätzlich kann
das System ein Mittel zur individuellen Regelung der Ziehgeschwindigkeit
der Fäden
in Abhängigkeit
vom Durchsatz der mit ihm verbundenen Spinndüse enthalten.
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Weitere
erfindungsgemäße Merkmale,
Einzelheiten und Vorteile werden anhand der folgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen näher erläutert, wobei
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1 eine
vereinfachte perspektivische Übersicht
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
und
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2 eine
perspektivische Darstellung, in welcher die Schneidmaschine in zwei
unterschiedlichen Positionen zu sehen ist, zeigt.
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In 1 ist
somit schematisch das erfindungsgemäße System gezeigt, das mindestens
eine Spinndüse 1 umfasst,
die auf bekannte Weise mit Glasschmelze oder Glaskugeln versorgt
wird, die von einer nicht dargestellten Zufuhreinrichtung bereitgestellt
wird/werden. Diese Spinndüsen,
beispielsweise aus einer Platin-Rhodium-Legierung,
werden üblicherweise
durch Joulesche Wärme
erhitzt. Sie sind in ihrem unteren Teil mit einer Vielzahl von Löchern versehen,
aus welchen eine Vielzahl von Filamenten 2 (wovon hier
nur einige als punktgestrichelte Linien dargestellt sind) mechanisch
gezogen werden kann.
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Die
Filamente 2 können
mit einer Schlichte versehen, d.h. einer chemischen Behandlung unterworfen
werden, in welcher eine Schlichte oder ein Gleitmittel mittels einer
Auftragswalze 3 aufgebracht wird.
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Die
von der Spinndüse
kommenden Filamente 2 werden anschließend zu mindestens einem Faden
vereinigt, der von einem Mittel wie einem Umlenkrad 4 abgelenkt
wird, um die Fäden 5 oder
Stränge
umzulenken und sie zu einer Schneidmaschine 7 zu schicken,
die sich vor der Anordnung aus Spinndüse 1, Auftragswalze 3 und
Umlenkrad 4 befindet.
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Ohne
den Erfindungsumfang zu verlassen, kann die Schneidmaschine 7 auch
hinter der Spinndüse
angeordnet werden.
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Vorzugsweise
kann die Schneidmaschine 7 ein Messerrad 71, ein
Ambossrad 72 und gegebenenfalls ein Schleifrad 73 umfassen,
wie beispielsweise in der von der Patentanmelderin eingereichten Patentanmeldung
FR 2 075 019 beschrieben.
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Erfindungsgemäß umfasst
die Schneidmaschine 7 außerdem eine vorzugsweise horizontale Achse 74,
um welche sie sich drehen kann, um von einer ersten in eine zweite
Position überzugehen.
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Weiterhin
ist die Anordnung der Hauptkomponenten des erfindungsgemäßen Systems
derart, dass der Weg der Filamente 2 und anschließend der Fäden 5 im
Großen
und Ganzen in einer vertikalen Ebene von der Spinndüse 1 bis
zur Schneidmaschine 7 enthalten ist. Insbesondere haben
die Filamente 2 zunächst
eine im Wesentlichen vertikale Richtung von der Spinndüse 1 bis
zum Umlenkrad 4 und verfolgen die Fäden 5 anschließend einen
im Wesentlichen horizontalen Weg bis zum Eintritt in die Schneidmaschine 7.
Am Eingang der Maschine 7 kann ein Führungsrad 6 vorgesehen
werden, um einen Wickelbogen der Fäden auf dem Ambossrad 72 zu
gewährleisten,
der ausreichend groß ist,
um die Vorwärtsbewegung
der Fäden
durch die Reibungskraft sicherzustellen.
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Ein
unmittelbar am Eingang der Schneidmaschine 7 angeordneter
Kamm 12 erlaubt es, die Fäden zum Zerschneiden in der
Maschine 7 während ihrer
hin- und hergehenden Bewegung, die üblicherweise durchgeführt wird,
um den Verschleiß auf
die gesamte Breite des Rades zu verteilen, aufgeteilt zu halten.
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Spinndüse 1 und
Auftragswalze 3 sind vorzugsweise übereinander, beispielsweise
in ein und derselben Spinnzelle 81, angeordnet, die auf
einem Boden 9 ruht, der mit mindestens einer ersten Öffnung 10 für den Durchgang
der Schneidmaschine 7 versehen ist.
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Das
Umlenkrad 4 ist vorzugsweise lotrecht zur Auftragswalze 3 unter
dem Boden 9 angeordnet. Eine (nicht gezeigte) zweite Öffnung,
die im Boden 9 angebracht ist, erlaubt vorteilhafterweise
erfindungsgemäß den Durchgang
des Bündels
aus Fila menten 2 nach der Auftragswalze 3. Die
(nicht gezeigte) zweite Öffnung
kann es auch ermöglichen,
die Fasern im Falle eines Bruchs herauszuziehen.
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So
verfolgen die Filamente 2 einen im Wesentlichen vertikalen
Weg von der Spinndüse 1 bis zum
Umlenkrad 4, das die Fäden
um etwa 90° ablenkt,
um sie horizontal (oder im Wesentlichen horizontal) zur Schneidmaschine 7 zu
bringen. Diese ist nach der Spinnzelle 81 entweder über oder
unter dem Boden 9 angeordnet. Wenn die Schneidmaschine 7 unter
dem Boden 9 angeordnet ist, wird die Öffnung 10 im Boden 9 vorzugsweise
mit einem Deckel 11 verschlossen.
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In 2 sind
die möglichen
Anordnungen der Schneidmaschine 7 veranschaulicht.
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Im
Vordergrund dieser Figur ist die Schneidmaschine in unterer Position
unter dem Boden 9, die als Produktionsposition bezeichnet
wird, dargestellt. Im Hintergrund ist eine Schneidmaschine 7 in
der oberen Position, die als Wartungsposition bezeichnet wird, dargestellt.
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Diese
Anordnung erlaubt es vorteilhafterweise, dass weder das Gesichtsfeld
des Bedienpersonals noch dessen Beweglichkeit um die verschiedenen
Maschinen herum eingeschränkt
wird.
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Selbstverständlich ist
jede Schneidmaschine 7 mit einer horizontalen Drehachse 74 oder
einem beliebigen anderen gleichwertigen Mittel versehen, das es
erlaubt, sie von einer Position zur nächsten zu bringen.
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In
erhöhter
Position kann das Bedienpersonal beispielsweise den Wechsel eines
Rades oder eines anderen Bauteils der Maschine 9 durchführen. Kleinere
Wartungsvorgänge
werden deshalb in dieser Position durchgeführt. Für eine umfangreichere Wartung
ist es möglich,
eine defekte Maschine durch eine Austauschmaschine zu ersetzen.
Beispielsweise kann eine einsatzbereite Ersatzmaschine für sämtliche
im Betrieb befindlichen Maschinen vorgesehen werden.
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Die
Erfindung erlaubt es, die Aufteilung der Fäden nach dem Umlenkrad 4 bis
zum Kontakt mit Ambossrad 72 und Messerrad 71 aufrechtzuerhalten.
Die Einfachheit des Wegs der Fäden 5 vom
Umlenkrad 4 bis zur Schneidmaschine 7 erlaubt
es, diese Aufteilung auf einfache und damit zuverlässige Weise
aufrecht zu erhalten. Diese Auftrennungseinrichtung ermöglicht es,
den Kurzfaden ausgehend von großen
Spinndüsen,
die mit mehreren Tausend Löchern
versehen sind, zu produzieren, ohne dass Probleme mit der Schnittqualität oder mit
einem vorzeitigen Verschleiß der
Ziehwalzen aufträten.
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Das
Wiedereinfädeln
in die Schneidmaschine 7 kann automatisch ohne menschliches
Zutun erfolgen.
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Die
Erfindung erlaubt es vorteilhafterweise, die, was die Qualität angeht,
immer anspruchsvolleren Kundenwünsche
zu erfüllen.
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Dabei
ist die Schnittqualität
besser, insbesondere was die Dichte (gleichmäßiger) und Integrität, d.h.
Kohäsion
der die Fäden
bildenden Filamente, betrifft.
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Weiterhin
erlaubt die erfindungsgemäße Anordnung
eine perfekte Beherrschung jeder Spinndüse. So ist es möglich, die
Ziehgeschwindigkeit jeder Schneidmaschine 7 an den Ausstoß der mit
ihr verbundenen Spinndüse 1 gut
anzupassen. Eine spezielle Anpassung des Ausstoßes wird daher für jede Einheit
aus Spinndüse
und Schneidmaschine derart realisiert, dass ein Erzeugnis mit hoher
Qualität
erhalten werden kann. Weiterhin wird erfindungsgemäß eine bessere
Einhaltung der Spezifikationen erreicht.
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Ein
weiterer großer
Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
betrifft die Produktivitätserhöhung. Beispielhaft
enthalten die mit einer Schneidmaschine wie einer bisher bekannten
Schneidmaschine verbundenen Spinndüsen jeweils höchstens
4 000 Löcher.
Oberhalb dieses Wertes verursacht die Schneidmaschine große Probleme,
sehr häufig
treten Bruchvorgänge
auf, die Produktivität
sinkt und die Qualität des
Endproduktes ist mittelmäßig. Anders ausgedrückt, erreicht
ein solches Verfahren seine Grenzen.
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Erfindungsgemäß kann jede
Spinndüse
mindestens 6 000 Filamente ausstoßen, ohne dass die zuvor genannten
Probleme auftreten. Daraus ergibt sich eine deutliche Produktivitätssteigerung.
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Weiterhin
ist, vorausgesetzt, dass bei einem bekannten Mehr-Spinndüsen-Verfahren
die Schneidmaschine eine sehr große Anzahl Fäden zerschneiden muss, deren
Bruchanteil sehr hoch. Die Erfindung erlaubt es, diesen Bruchanteil
um etwa 80 % zu senken, da die Übergangsphasen
(nach dem Wiederanfahren) sehr kurz sind und es somit keine Wechselwirkungen
zwischen den Spinndüsen
mehr gibt.
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Die
Anzahl der Bruchvorgänge,
die auf das Wärmeregime
(Übergangszustände) und
den Weg zurückzuführen sind,
wird verringert, da jede Spinndüse 1 mit
einem stabileren und daher zuverlässigeren Regime arbeitet.
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Weiterhin
wird die Lebensdauer der Ambossräder 72 beträchtlich
verlängert,
da die maschinelle Bearbeitung direkt und vereinfacht ist. Die Lebensdauer
müsste
sich von gegenwärtig
fünf auf
erfindungsgemäße 25 Stunden
verlängern.
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Dadurch
verkürzt
sich selbstverständlich
die Eingriffszeit des Bedienpersonals, selbst wenn dieses mehrere
Schneidmaschinen (anstelle nur einer) bedienen muss. Gemäß dem Stand
der Technik dauert ein Radwechsel etwa eine Viertelstunde; die Senkung
der Anzahl der Eingriffe dieser Art ist deshalb gleichbedeutend
mit einer beträchtlichen
Zeiteinsparung.
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Weiterhin
ist es erfindungsgemäß interessant,
Kurzfäden
herzustellen zu können,
die aus Filamenten 2 mit einem kleinen Durchmesser von
unter 10 μm
bestehen. Beispielhaft erlaubt es die Erfindung, Fäden 5 herzustellen,
die aus Filamenten 2 mit einem Durchmesser von 9 μm bestehen,
wobei die Kurzfäden
eine Länge
von 1,5 bis 50 mm haben. Selbstverständlich erlaubt es die Erfindung,
auch Kurzfäden
herzustellen, die aus Filamenten 2 mit einem größeren Durchmesser
bestehen.
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Jede
erfindungsgemäße Einheit
aus Spinndüse
1-Schneidmaschine 7 hat einen geringeren Platzbedarf; ihre
Breite kann etwa 1 m und ihre Tiefe etwa mindestens zwei Meter betragen,
während
ihre Gesamthöhe
etwa 2,50 m beträgt.
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Eine
bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung
kann aus einer Ausrichtung mehrerer Einheiten (oder Module) 1–7,
wie schematisch und teilweise in 2 gezeigt,
bestehen.
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So
kann eine Bedienkraft leicht alle Einheiten aus Spinndüse 1-Schneidmaschine 7 überwachen und
schnell eingreifen, wenn eine Einheit ausfällt, ohne dass die anderen
Einheiten dabei beeinträchtigt werden.
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Außerdem erlaubt
eine solche Anordnung Produktionen mit unterschiedlichem Charakter,
wobei die Grenze die Anzahl der Module ist. Diese Flexibilität der Produktion,
die nicht nur ihren Charakter, sondern auch deren Menge betrifft,
ist ein anderer der Erfindung eigener Vorteil.
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In
Abhängigkeit
vom Bedarf kann eine geeignete Anzahl von Modulen aufgebaut werden.
Je nach der gewünschten
Produktion können
alle Module oder nur ein Teil davon zeitgleich arbeiten. Weiterhin kann
die Entwicklung eines neuen Spinnverfahrens nur ein einzelnes Modul
betreffen, ohne dass der Betrieb der anderen Module unterbrochen
oder gestört wird.
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Die
zuvor beschriebenen Verbesserungen sind selbstverständlich als
Ergebnis der Kombination der erfindungsgemäßen Komponenten zu verstehen.