EP0468918B1

EP0468918B1 - Flüssigkeitsstreckanordnung mit veränderbarer Bremswirkung

Info

Publication number: EP0468918B1
Application number: EP91810514A
Authority: EP
Inventors: Felix Graf
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2011-07-02
Also published as: US5307547A; DE59104851D1; JPH0657574A; EP0468918A1

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Textiltechnik und betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 zum Verstrecken von synthetischen Filamenten, wie dies aus der EP-A-0 176 937 bekannt ist.
Bei der Herstellung von synthetischen Filamenten, genauer gesagt von linear polymeren Filamenten (Glattgarne), müssen diese kurz nach der Extrusion gestreckt werden, um eine Orientierung der Moleküle entlang der Fiberachse zu erhalten. Erst nach diesem Streckvorgang erreicht das synthetische Fadenwerk bezüglich Festigkeit und Bruchdehnung brauchbare Werte. Die Streckdehnung zur Ausrichtung der Polymere ist beträchtlich, sie beträgt in der Regel das Mehrfache ihrer ursprünglichen Länge. Zum Stand der Technik gehört die Erkenntnis, dass die Streckdehnung in einer definiert kleinen Streckzone stattfinden muss, um eine über die gesamte Länge gleichmässige Filamentcharakteristik zu erhalten (US-2,289,232 von 1942). Ganz offensichtlich ist heute noch dieselbe Meinung weitverbreitet, obschon diese Idee ungefähr 20 Jahre später (US-3,002,804 von 1961) angezweifelt und ihr ein Verfahren für einen nichtmechanischen Streckprozess entgegengehalten wurde, der allerdings erst bei hohen, damals industriell unerreichten Fadengeschwindigkeiten zum tragen kommt. Doch trotz der zunehmenden Fadengeschwindigkeiten, heute bis 6000 m/min, werden die Streckprozesse noch immer mit einem nicht unerheblichen Aufwand mechanisch bewerkstelligt.
Das Wegrücken vom Fachzwang der "möglichst kleinen Einschnürzone" erlaubte das Einführen der Idee einer Flüssigkeitsbremse zwischen Spinndüse und Spulautomaten, in welcher natürlich das Filament nicht so "scharf" wie an einer mechanischen Bremsvorrichtung abgezogen werden kann, dafür aber sehr gleichmässig. Allerdings waren dieser frühen Idee (1961) Grenzen gesetzt, Grenzen, die bis heute eine industriell brauchbare Umsetzung nicht zugelassen haben. So blieb das in der US-3,002,804 publizierte Verfahren trotz aller Vorteile ein Laborverfahren und hat leider keinen Eingang in die industriellen Herstellungsverfahren für synthetische Garne gefunden. Dies ist bis heute so geblieben, was bspw. durch die DE-35'34'079 bestätigt wird, gemäss welcher man 1985 noch der Ansicht war, dass die industrielle Einführung dieses Verfahrens durch erhebliche Nachteile heute noch verhindert wird. Ausserdem hat es sich nun herausgestellt, dass die kurze Einschnürzone auch bei einem Bremsvorgang in einem flüssigen Medium realisiert werden kann.
Betrachtet man Figur 5 der US-3,002,804, so sieht man, dass hohe Fadengeschwindigkeiten kleinere Durchlauflängen in der Flüssigkeit erfordern, was an und für sich erwünscht ist, es fällt aber auch auf, dass diese wünschbare Wirkung erst bei Garngeschwindigkeiten ab ca. 5000 m/min markant spürbar wird und bei höheren Geschwindigkeiten nur noch wenig zunimmt. Damit könnte dieses Verfahren von seiner Dynamik her heutzutage Vorteile bieten. Kennt man aber die Erfordernisse bei der aktuellen hochgeschwinden Garnherstellung, so sieht es nicht gut aus für die adäquate Umsetzung eines Flüssigkeitsbremsverfahrens. Zuviele Fragen sind bis heute offen geblieben, bspw. die Strömungsverhältnisse in der Flüssigkeit bei hoher Filamentgeschwindigkeit, und mit zuvielen technischen Unzulänglichkeiten ist diese Methode behaftet bspw. das Einführen des Fadens in die Flüssigkeit und das entsprechende Ausführen durch kleine Ösen (die nicht zu klein und nicht zu gross sein dürfen), als dass die Realisierung im Bereich des fachmännischen Könnens liegen würde. Die sich entgegenlaufenden Sachzwänge, nämlich: je grösser die Durchlaufgeschwindigkeit desto kleinere Bremszonen (Durchlaufstrecken), stehen im Gegensatz mit der Erfahrung, dass höhere Fadengeschwindigkeiten die technische Handhabung und ausserdem den parallel geführten mehrfädigen Streckprozess überproportional erschweren.
In der oben erwähnten DE-35'34'079 wird die Verwendung eines Bremsbades für derart nachteilig gehalten, dass in dieser Schrift das Strecken mittels Streckstift sinngemäss beibehalten wird und man die Lösung mit Hilfe von Flüssigkeitsreibung an einer Art Streckstift sucht. Das Hauptproblem stellt dabei der ausreichende Wasserauftrag auf den Faden dar, das zu lösen sich diese Patentschrift auch zur Aufgabe stellte. Die Lösung dieses Benetzungsproblems liegt darin, dass das gestreckte Fadenbündel mit den parallel laufenden Filamenten durch einen Flüssigkeitsfilm geführt wird, welcher auf zylinderförmige Bremsflächen dosiert aufgebracht wird. Die Zylinderflächen weisen vorzugsweise eine Fadenlaufrille auf und die Kapillarkraft zwischen dem Filamentbündel unterstützt den Benetzungsvorgang zusätzlich. Dabei soll die Flüssigkeit nicht von der Zylinderfläche abgeschleudert (weggerissen) werden, um sich in von der Bremsfläche abgewandten Fadenbereichen anzusammeln. Dabei ist die Gefahr gross, dass der Flüssigkeitsfilm trotzdem reisst und der Faden trockenläuft, ganz unbemerkt, wobei die hydrodynamische Reibung mindestens teilweise in die unerwünschte mechanische Reibung übergeht. Ausserdem ist eine Temperaturführung bzw. eine Temperaturkontrolle in einem dünnen Flüssigkeitsfilm sehr schwierig, sodass auch damit gerechnet werden muss, dass unterhalb des Glasumwandlungspunktes (bei einer Sprödtemperatur) gestreckt wird und es deshalb zu Sprödbrüchen kommen kann. Dieses Verfahren scheint technisch heikel.
Aus der DE-A-1 435 704 ist ein Streck-Verfahren bekannt, bei dem das Strecken durch unterschiedliche Geschwindigkeiten von Zufuhrwalzen und Streckwalzen erfolgt und wobei die Fasern in zwei Bädern mit unterschiedlichen Temperaturen aufgewärmt werden. Dies ergibt jedoch kein hydrodynamisches Strecken, da die Bäder nur eine Erwärmung des Fadens jedoch keine Bremsung bewirken können.
Es ist denn auch ein Anliegen der Anmelderin, trotz allen bestehenden Vorurteilen den Weg zur Realisierung des Flüssigbadverfahrens, das heisst zur Umsetzung eines Verfahrens ähnlich der genannten amerikanischen Patentschrift, freizubahnen. Die EP-A-0384886 derselben Anmelderin zeigt denn auch ein entsprechendes Verfahren und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens auf.
Die hier beschriebene Erfindung macht es sich nun zur Aufgabe, das erwähnte Verfahren und die entsprechenden Vorrichtungen derart zu verfeinern, dass sie für verschiedene Garnqualitäten, für verschiedene Garngeschwindigkeiten und verschiedene Herstellungsverfahren derart grob- und feineingestellt werden können, dass die Streckung in jedem Falle ein optimales Produkt liefern kann. Zu diesem Zwecke sollen ein Verfahren und vorrichtungsmässige Mittel aufgezeigt werden, mit deren Hilfe sich die hydrodynamische Bremswirkung gezielt beeinflussen lässt. Die der Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung soll in möglichst weiten Grenzen einstellbar sein, sodass sie nicht nur für die Bearbeitung verschiedener Garne bei verschiedenen Geschwindigkeiten für eine optimale Streckung entsprechend eingesetzt werden kann, sondern dass sich auch Möglichkeiten eröffnen, die Streckung in eine automatische Überwachung und Regulierung des Herstellprozesses zu integrieren.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der unabhängigen Patentansprüche angegebene Erfindung gelöst.
Mit Hilfe der nachfolgend aufgeführten Figuren werden nun das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Vorrichtung eingehend diskutiert. Dabei zeigen:

Figur 1 (a bis d): eine graphische Darstellung des in-etwa-Verhaltens einer durch eine Flüssigkeits-Streckanordnung hindurchlaufenden Fibrille;
Figur 2: eine schematisch dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemässen Streckanordnung zur Erläuterung des Verfahrens;
Figur 3 (a und b): zeigt als Schnitt parallel zur Fadenlaufrichtung und als Draufsicht auf den Basisteil eine weitere Ausführungsform mit einer verbreiterten Kammer, für den Durchlauf von zwei Garnfäden;
Figur 4 (a und b): je einen Schnitt senkrecht zur Fadenlaufrichtung an verschiedenen Orten der Kammer gemäss Figur 3;
Figur 5: eine graphische Darstellung entsprechend der Figur 1, für den Fall einer mechanischen Vorbremsung;
Figur 6: eine längsgeschnittene Kammer mit zwei zum durchlaufenden Faden parallel verlaufenden Wandelementen, deren Abstand zum Faden von aussen verstellt werden kann.
Figur 7: eine schematische Darstellung der erfindungsgemässen Vorrichtung, integriert in den Gesamtherstellungsprozess von synthetischen Glattgarnen.

Figuren 1a bis 1d stellen in vier Darstellungsarten das Temperaturverhalten und das mechanische Spannungsverhalten einer bewegten Fibrille in einer Flüssigkeits-Streckanordnung dar in Abhängigkeit der Strecke, die die Fibrille in der Bremsflüssigkeit durchläuft. Figur 1a zeigt schematisch eine Flüssigkeits-Streckanordnung S der Länge L, durch welche von links nach rechts eine Fibrille F hindurchläuft. In der Nähe des Einganges in die Bremsflüssigkeit ist an der Fibrille eine kleine Zone Z = f(t) bezeichnet, von welcher Zone der Temperaturverlauf während der Passage durch die Bremsflüssigkeit betrachtet wird. Die Bremsflüssigkeit wird ständig umgewälzt, in dieser Darstellung von B_in nach B_out also im Gegenstrom. Natürlich kann die Anordnung auch im Mitstrom betrieben werden. Figur 1b zeigt den Temperaturverlauf des kleinen, begrenzten Fibrillenabschnittes Z auf seinem Durchgang durch die Bremsflüssigkeit. Mit T_x sind verschiedene Temperaturabschnitte bezüglich der Durchlaufstrecke durch die Bremsflüssigkeit bezeichnet. Der Temperaturverlauf ist im wesentlichen von der Durchlaufgeschwindigkeit und von der Streck- bzw. Fadenspannung abhängig. Figur 1c zeigt den mechanischen Spannungsverlauf P zweier verschiedener Betrachtungen, nämlich der Streckspannung P_s, die notwendig ist, um den Faden zu strecken, und der Zugspannung P_f (Fadenspannung), unter der der Faden steht. Mit P_sx bzw. P_fy sind verschiedene Abschnitte der Spannung bezeichnet. Figur 1d zeigt schliesslich die geometrische Veränderung der begrenzten Fibrillenzone Z auf ihrem Weg durch die Bremsflüssigkeit, nämlich vor und nach einem relativ gut definierbaren Bereich G, dem sogenannten Streckpunkt. Es ist anzustreben, dass diese Einschnürung bei einer Temperatur entsprechend dem Glasumwandlungspunkt (engl. second order transition point) stattfindet, an dem die Streckspannung bei steigender Temperatur stark abfällt. Unterhalb dieser Temperatur ist das Filament spröde (Sprödbrüche), oberhalb nimmt die erzielbare Orientierung und damit die Festigkeit des gestreckten Produktes ab, sodass die ideale Streck- und somit auch Kammertemperatur am Glasumwandlungspunkt liegt.
In erster Näherung verläuft der Streckvorgang in der Bremsflüssigkeit gemäss Figuren 1a bis 1d folgendermassen. Das Filament bzw. die Fibrille hat vor dem Eintritt in die Streckanordnung eine Temperatur, die mind. 50°C niedriger ist als der Schmelzpunkt (sog. Quenching-Temperatur) und die vorzugsweise unter der Temperatur des Glasumwandlungspunktes liegen soll. Vom Eintritt in die Bremsflüssigkeit an, erwärmt es sich relativ rasch auf die Temperatur der Bremsflüssigkeit (ungefähr in der ersten Hälfte der Kammer). Mit zunehmender Erwärmung sinkt die für die Verstreckung des Polymers notwendige Streckspannung in etwa gleichem Mass, wie die Temperatur in der Fibrille durch die Erwärmung in der Bremsflüssigkeit ansteigt. Dies ist besonders deutlich im Bereich des sogenannten Glasumwandlungspunktes.
Die Fadenspannung (P_f) würde in der Bremsflüssigkeit stetig ansteigen (P_f2), wenn kein Verstreckungsvorgang eintreten würde. Im (graphischen) Kreuzungspunkt der beiden Funktionen von Streckspannung (P_s) und Fadenspannung (P_f) tritt eine spontane Streckung ein (P_f3, P_s3). Dies führt zu einem sprunghaften Ansteigen der Fadentemperatur (Streckenergie, innere Reibung, Freiwerden von innerer Spannung). Die freiwerdende Energie wird durch die das Filament umgebende Flüssigkeit rasch abgeführt, wenn der Faden über die Flüssigkeitstemperatur (Temperatur des Glasumwandlungspunktes) erwärmt werden sollte, was mit dem Temperaturverlauf (T₅) dargestellt ist. Sollte die Streckung schon bei einer Fadentemperatur, die leicht unter der Temperatur der Bremsflüssigkeit (Glasumwandlungstemperatur) liegt, beginnen, wird die durch die Streckung erzeugte Wärme den Faden schnell auf die gewünschte Temperatur erwärmen, sodass die Streckung doch bei der gewünschten Temperatur erfolgt, was durch den Temperaturverlauf T₃ dargestellt ist. Durch die kleine thermische Quelle des Fadens und die grosse thermische Senke der Bremsflüssigkeit, kann der Streck-Prozess so geführt werden, dass eine angenähert isotherme Verstreckung stattfindet. Gegebenenfalls kann der Massenfluss der Bremsflüssigkeit (gegenüber dem Massenfluss des Fadenmaterials) durch Fliessregelung so eingestellt werden, dass die nahezu isotherme Verstreckung stattfindet.
Auch die Fadenspannung (P_f) steigt im Streckpunkt sprunghaft an (P_f3), da das Filament auf die höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden muss. Die höhere Fadengeschwindigkeit nach der Verstreckung hat dadurch einen noch steileren Anstieg der Fadenspannung zur Folge (P_f4), obwohl die Fibrillen nach der Verstreckung dünner geworden sind (F_s) und dadurch die Reibungsfläche zwischen der Fibrille und der bremsenden Flüssigkeit etwas kleiner geworden ist.
Je steiler die beiden Kurven (Funktionen) Streckspannung P_s und Fadenspannung P_f sich schneiden (kreuzen) und je näher dieser Schnittpunkt bei dem Punkt liegt, wo der Faden die Kammertemperatur erreicht hat, umso exakter ist der Streckpunkt fixiert, er verschiebt sich örtlich in der Kammer kaum und wird sich nicht auf eine undefiniert ausgebreitete Zone ausdehnen. Ein so thermisch und mechanisch beherrschter (kontrollierter) Streckvorgang ergibt eine hohe Gleichmässigkeit, hohe Festigkeit und schonende Fadenbehandlung bei optimalen Temperaturen.
Der ganze Vorgang ist hier an einer einzigen Fibrille gezeigt. Ein prinzipiell gleicher Streckvorgang kann auch mit einem Faden, der aus einer Vielzahl von Fibrillen besteht, bspw. 30 bis 50, durchgeführt werden. Dabei ist es entscheidend, dass alle Fibrillen des Garnfadens simultan derselben physikalischen Bedingung ausgesetzt sind, wie die eben besprochene Musterfibrille. Dies wird vorzugsweise erreicht, indem der Faden in Form eines Fibrillenbändchens durch die Streckanordnung geführt wird, wozu die Streckvorrichtung entsprechend ausgebildet sein muss.
Das Streckverfahren besteht also darin, die einzelnen Fibrillen des Garnes in einer quasi geschlossenen Kammer mit Hilfe eines flüssigen Wärmeträgers möglichst gleichmässig gegen die Glasumwandlungstemperatur zu erwärmen und gleichzeitig die Fadenspannung durch hydrodynamische Bremsung derart zu erhöhen, dass sie dann die für eine Verstreckung des Garnes nötige Streckspannung erreicht, wenn das Garn die Glasumwandlungstemperatur erreicht hat oder durch die bei der Streckung erzeugte Wärme gerade erreichen kann. Da die Glasumwandlungstemperatur und die Streckspannung für verschiedene Garne verschieden sind, ist es wünschenswert, dass zusätzlich zu diesem Streckverfahren Verfahren entwickelt werden, die eine entsprechende Einstellung anderer Verfahrensparameter, vor allem der Temperatur und der Bremswirkung in der Streckanordnung, erlauben. Dies ist ebenfalls im Hinblick auf eine Feineinstellung zur Optimierung des Streckverfahrens und für eine automatische oder manuelle Regulierung wünschenswert.
Figur 2 zeigt zur weiteren Beschreibung des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch eine beispielhafte Ausführungsform einer Flüssigkeitsstreckanordnung, die in ihren Grundzügen der Kammer der zitierten EP-A-0 384 886 entspricht, aber zusätzliche Mittel zur Einstellung der Verfahrensparameter umfasst, sodass Verfahren und Vorrichtung an verschiedene Garnqualitäten und an verschiedene Garngeschwindigkeiten angepasst werden können.
Zusammengefasst bietet das gesamte Streckverfahren die folgenden Vorteile:

Da die Fibrillen, im Falle eines aus mehr als einer Fibrille bestehenden Fadens, in Form eines Fibrillenbändchens durch die Kammer laufen, ist eine regelmässige Benetzung der Fibrillen mit der Bremsflüssigkeit und damit eine gleichmässige Bremsung und eine gleichmässige Erwärmung aller Fibrillen gewährleistet.
Da mit der vom Faden mitgeführten Luft beim Eingang in die Kammer eine unkontrollierbare Isolationsschicht vom Faden entfernt wird, wird die Erwärmung des Fadens besser kontrollierbar.
Da die Bremsflüssigkeit einen hohen spezifischen Wärmeinhalt besitzt und zirkuliert wird, ist ein schneller Wärmeaustausch zwischen Fibrillen und Flüssigkeit und damit optimale Verhältnisse für einen isothermen Streckvorgang gewährleistet. Ist die Fibrille Wärmequelle (bei Überhitzung), so ist die Bremsflüssigkeit eine sehr grosse Senke zur Aufnahme der Energie. Ist die Fibrille Wärmesenke (bei Aufwärmen), so ist die Bremsflüssigkeit eine sehr grosse Quelle zur Abgabe der nötigen Energie. Der Energiefluss ist also immer in der richtigen Richtung gross, um eine hohe Dynamik in der Wärmeführung zu erzielen.
Da die Eintauchlänge des Fadens in der Bremsflüssigkeit variiert werden kann, kann damit die Bremswirkung eingestellt und reguliert werden.
Da die Zirkulation der Bremsflüssigkeit und die Geometrie der Kammer verstellbar sind, können die Strömungsverhältnisse in der Kammer und dadurch die hydrodynamische Bremswirkung auf den Faden verändert werden.
Da auch verstellbare Mittel zur mechanischen Fadenbremsung eingesetzt sind, kann die Bremswirkung durch Kombination von hydrodynamischer und mechanischer Bremsung verändert werden.

Besteht der Faden F aus mehr als einer Fibrille, ist es vorteilhaft, wenn er die Bremsflüssigkeit in der Form eines Bändchens durchläuft, in dem die einzelnen Fibrillen möglichst nebeneinander angeordnet sind (in einer Ebene senkrecht zur Papierebene der Figur 2). Die Bremsflüssigkeit wird vom Faden durchlaufen in einer Hauptkammer 1, die bis auf eine enge, schlitzförmige Eintrittsöffnung 11 und eine ebenso enge, schlitzförmige Austrittsöffnung 12 für das Fibrillenbündel geschlossen ist. Durch diese Hauptkammer 1 wird eine Bremsflüssigkeit gepumpt, derart, dass sie durch den Eingang 2 die Kammer betritt und sie durch den Ausgang 4 verlässt. Die Hauptkammer ist parallel zum durchlaufenden Faden durch zwei Wände 5.1 und 5.2 in einen Fadenkanal 1.2 und zwei äussere Kanäle 1.1 und 1.3 aufgeteilt. Diese Wände sind derart parallel zum Verlauf des Faden verschiebbar, dass der Fadenkanal beispielsweise sehr eng eingestellt werden kann, und die äusseren Kanäle dadurch breiter werden. Die beiden äusseren Kanäle enthalten einstellbare Drosselungsmittel 6.1 und 6.2, durch die ihr Durchflussquerschnitt örtlich verengt werden kann.
Bevor der Faden in die Hauptkammer einläuft, durchläuft es eine Vorkammer 7, die einlaufseitig offen sein kann. Durch diese Vorkammer wird dieselbe Bremsflüssigkeit gepumpt, und zwar durch den Eingang 8 in die Vorkammer, durch den Ausgang 9 aus der Vorkammer. Der Ausgang 9 ist mit Mitteln versehen, die eine Einstellung des Flüssigkeitsniveaus 14 in der Vorkammer ermöglichen, beispielsweise mit einem verschiebbaren Rohrbogen 10. Unmittelbar vor dem Eingang 11 in die Hauptkammer ist ein zylinderförmiges Umlenkungselement 13 angebracht, dessen Hauptaufgabe darin besteht, das in die Hauptkammer 1 einlaufende Fibrillenbündel derart zu ordnen, dass die einzelnen Fibrillen möglichst nebeneinander in der Form eines Fibrillenbändchens durch die Hauptkammer 1 laufen. Direkt unterhalb dem Flüssigkeitsniveau 14 und mit diesem verschiebbar sind zwei weitere beispielsweise zylinderförmige Umlenkungselemente 15.1 und 15.2 angebracht, deren Hauptaufgabe es ist, die vom Faden mitgeführte Luft auszupressen, damit sie nicht in die Kammern mitgeführt wird.
Eine Anordnung, wie sie in der Figur 2 schematisch dargestellt ist, erlaubt es, die beiden wichtigsten Parameter des Streckprozesses, die Temperatur der Bremsflüssigkeit und ihre Bremswirkung in weiten Grenzen einzurichten und zu verstellen.
Die Einstellung und Regulierung der Temperatur der Bremsflüssigkeit wird beispielsweise mit einem entsprechenden thermostatierten Vorratsbehälter für die Bremsflüssigkeit (in Figur 2 nicht dargestellt) erreicht, aus dem die Bremsflüssigkeit in die beiden Kammern 1 und 7 gepumpt wird.
Die hydrodynamische Bremswirkung, die die Bremsflüssigkeit auf den Faden ausübt, hängt hauptsächlich ab von der Länge des Fadenlaufes in der Flüssigkeit, von der Viskosität der Flüssigkeit, von den Strömungsverhältnissen in den Kammern und von der Geschwindigkeit des Fadens. Die Länge des Fadenlaufes in der Flüssigkeit wird eingestellt und reguliert durch Einstellung und Regulierung des Flüssigkeitsniveaus 14 in der Vorkammer 7. Auch Hauptkammern verschiedener Länge können zur Anwendung kommen. Die Viskosität der Flüssigkeit wird eingestellt durch entsprechende Wahl der Bremsflüssigkeit. Die Strömungsverhältnisse in der Hauptkammer werden eingestellt und reguliert durch Einstellung und Regulierung der Durchflussrichtung, der Durchflussmenge und -geschwindigkeit der Bremsflüssigkeit, durch Einstellung der Position der Wände 5.1 und 5.2 und der Drosseln 6.1 und 6.2 und durch Einsatz von Wänden 5.1 und 5.2 mit verschiedenen dem Faden zugewandten Oberflächen.
Die Strömungsverhältnisse in der Hauptkammer 1 sind primär gegeben durch Richtung und Stärke der Umwälzung der Bremsflüssigkeit. Im Verfahrensbeispiel der Figur 2 strömt die Bremsflüssigkeit bspw. von unten nach oben, also gegen die Laufrichtung des Fadens. Der Faden aber, speziell wenn er mit hoher Geschwindigkeit läuft, reisst Flüssigkeit mit sich, sodass im Fadenkanal 1.2 eine Strömung in Fadenlaufrichtung entsteht, das heisst der Umwälzungsströmung von unten nach oben ist ein Kreisstrom im Fadenkanal 1.2 nach unten und in den äusseren Kanälen 1.1 und 1.3 nach oben überlagert. In den äusseren Kanälen 1.1 und 1.3 eingebaute einstellbare Drosselstellen 6.1 und 6.2 drosseln nicht nur den Umwälzstrom und erhöhen damit den Druck im Kammerteil in Stromrichtung vor den Drosselstellen, sondern auch den vom Faden erzeugten Kreisstrom und beeinflussen damit die Bremswirkung. Starke Drosselung an den Drosselstellen 6.1 und 6.2 erhöhen die Bremswirkung ohne die Gefahr von turbulenten Störungen im Fadenkanal zu erhöhen. Auch die durch die Verstellbarkeit der Wände 5.1 und 5.2 einstellbare Breite des Fadenkanales 1.2 kann als Drossel für die Kreisströme wirken und so, speziell wenn sie sehr klein gewählt wird, die Bremswirkung beeinflussen. Ebenfalls bei schmalem Fadenkanal 1.2 wird auch die Beschaffenheit der dem Faden zugewandten Oberflächen der Wände 5.1 und 5.2 die Bremswirkung beeinflussen, da es unter anderem von dieser Oberflächenbeschaffenheit abhängt, wie verwirbelt die Strömung im Fadenkanal 1.2 ist.
Die Variation der Bremswirkung durch Variation des Abstandes zwischen Faden und Kammerwänden beruht auf der physikalischen Tatsache, dass die Strömung durch einen Hohlkörper in der Nähe der Innenwand nicht, wie weit genug von der Innenwand entfernt, lediglich von der Druckdifferenz und vom fliessenden Medium abhängig ist. In Schichten, die nahe an der Innenwand liegen, beeinflusst auch die Reibung des Mediums an dieser Wand die Strömung, die ihrerseits von Parametern wie zum Beispiel der Oberflächenbeschaffenheit der Wand abhängig ist. Die äusserste Schicht des Mediums hat in jedem Falle eine verglichen mit den inneren Regionen sehr kleine Geschwindigkeit. Wenn nun die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen inneren und äusseren Regionen gross wird, kann es in einer Zwischenregion auch zu Strömungsabrissen kommen, die zu örtlichen Turbulenzen und damit auch zu Geschwindigkeitskomponenten senkrecht zur Strömungsrichtung führen. Solche Effekte bewirken dann örtlich viel höhere hydrodynamische Widerstände, die zum Beispiel ein sich in der oder gegen die Strömung bewegender Faden in einer erfindungsgemässen Kammer erfährt. Je nachdem, in welchem Abstand zur Kammerwand oder zu einer anderen festen Oberfläche also ein Faden geführt wird und je nach der Beschaffenheit dieser Oberfläche, wird die hydrodynamische Bremswirkung eine andere sein. Es hat sich gezeigt, dass derartige Effekte bei Abständen zwischen Faden und Wand in der Gegend von 0,05 bis 1mm einen Einfluss auf die Bremswirkung der Bremsflüssigkeit haben. Als Variationen der Oberflächenbeschaffenheit kommen beispielsweise fein geschliffen (Ra 0,05»m), grob bearbeitet, randriert oder sandbeschichtet (Ra 45»m) zur Anwendung.
Die Bremswirkung der Anordnung kann auch verändert werden durch zusätzliche mechanische Bremsung an den Umlenkungselementen 11, 15.1 und 15.2. Eine solche mechanische Bremsung in der Gegend der Vorkammer 7 resultiert dann in einer erhöhten Fadenspannung beim Eintritt in die Hauptkammer 1. Die Umlenkungselemente sind für eine solche Einstellungsmöglichkeit parallel zu ihren Achsen verschiebbar angeordnet, sodass der jeweilige Umlenkungswinkel eingestellt und reguliert werden kann. Da die Umlenkungselemente in der Bremsflüssigkeit eingetaucht sind, ist ihre Benetzung immer gewährleistet, das heisst für den Faden schädliche Anstiege in der Reibung an diesen Elementen durch Trockenlaufen sind ausgeschlossen.
Die schematische Figur 2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens und der erfindungsgemässen Vorrichtung dar. Die Vorteile dieser Variante ergeben sich aus der Aufteilung des Laufweges des Fadens in der Bremsflüssigkeit in Vorkammer und Hauptkammer. Dadurch ist bei einer stufenlos einstellbaren Weglänge trotzdem ein erhöhter Druck in der Hauptkammer möglich, was Einbringen von Luft durch den Faden weiterhin minimiert und die Auswahlmöglichkeiten von Bremsflüssigkeiten erhöht (Siedepunkt). Die Vorrichtung kann aber nur in der dargestellten Position, also mit einem vertikal von oben nach unten verlaufenden Fadenlauf angewendet werden. Es treten keine Leckageprobleme an der Eintrittsöffnung 11 auf.
Im Folgenden sollen weitere Varianten und deren spezielle Vorteile kurz erwähnt werden.
Die Vorkammer kann fehlen, wodurch der Einsatz der Vorrichtung nicht mehr auf eine vertikal verlaufende Fadenlaufrichtung beschränkt ist, die Weglänge aber nur noch durch Einsatz verschieden langer Kammern, also nicht mehr stufenlos verstellbar ist. Die Eingangsöffnung 11 muss derart konzipiert werden, dass Leckage durch diese Öffnung auf ein Minimum beschränkt bleibt. Eine derartige Kammer wird vorteilhaft mit Überdruck betrieben, damit die Wände der Eingangsöffnung 11 immer benetzt bleiben und bei einer eventuellen Berührung zwischen diesen Wänden und den Fibrillen keine zu hohe mechanische Reibung entsteht.
Die Trennung zwischen offener Vorkammer und quasi geschlossener Hauptkammer kann fehlen, wodurch die Vorrichtung nur vertikal eingesetzt werden kann und kein Überdruck in der Kammer erzeugt werden kann.
Die Hauptkammer kann nur eine verstellbare Wand 5 enthalten oder die verstellbaren Wände können überhaupt fehlen, was herstellungstechnisch eine Vereinfachung bedeutet.
Die Umlenkungselemente unmittelbar unter der Flüssigkeitsoberfläche in der Vorkammer können fehlen, wodurch die vom Faden mitgeführte Luft nicht ausgepresst wird, was zu verstärktem Schäumen der Bremsflüssigkeit führen kann. Die mechanische Bremsung wird dann aber auf ein Minimum beschränkt, was sich für empfindliche Garne als Vorteil erweisen kann.
Die Mittel zur Formung eines Fibrillenbändchens können fehlen, wodurch sich für die Verarbeitung von Einzelfibrillen eine vereinfachte Vorrichtung ergibt.
Auf die Ausgangsöffnung 12 können in Fadenlaufrichtung weitere kleine Kammern folgen, in denen die vom Faden aus der Streckkammer ausgetragene Flüssigkeit abgeschleudert und/oder abgesaugt wird. Ein ähnlicher Trocknungseffekt kann erreicht werden, indem an eine Anordnung gemäss der Figur 2 unmittelbar auf die Streck(haupt)kammer in Fadenlaufrichtung eine Flüssigkeitsentfernungs-Vorrichtung angeschlossen wird. Eine entsprechende Flüssigkeitsentfernungs-Vorrichtung ist beschrieben in der EP-A-0 377 408 derselben Anmelderin. Die Anwendung von Mitteln zur Abschleuderung der mitgerissenen Flüssigkeit aus dem Faden erlaubt den Einsatz von höher viskosen Bremsflüssigkeiten, durch die eine entsprechend höhere Bremswirkung erzeugt werden kann.
Die Vorrichtung kann derart gestaltet sein, dass sie von mehreren parallel zueinander laufende Fäden durchlaufen werden kann. Die Kammern müssen dann entsprechend breiter sein und am Eingang zur Hauptkammer sind vorteilhafterweise zusätzliche Leitelemente angebracht, die einen separierten Durchlauf der einzelnen Fäden gewährleisten.
Figuren 3a und 3b zeigen nun detailliert eine beispielhafter Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung ist in der Figur 3a in derselben Art geschnitten wie die schematische Vorrichtung in der Figur 2 und in Figur 3b als Draufsicht auf den Basisteil dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einer Hauptkammer 1 und einer Vorkammer 7 und ist für den Durchlauf von zwei parallel laufenden Fäden (in der Figur 3b ist nur der linke Faden eingezeichnet) konzipiert. Für den Fadendurchlauf durch die Vorkammer 7 sind zwei Varianten dargestellt, die eine (mit hohem Flüssigkeitsniveau) mit ausgezogenen Linien und Positionszahlen entsprechend der Figur 2, die andere (mit niedrigem Flüssigkeitsniveau) gestrichelt und mit apostrophierten Positionsnummern.
Die Vorrichtung besteht vorteilhafterweise aus zwei Teilen, einem Basisteil 21 und einem Deckelteil 22, die zur Einführung des Fadens oder der Fäden vorteilhafterweise entlang der Durchlaufebene der Fäden auseinanderklappbar sind. Dabei ist der Basisteil bspw. ortsfest angeordnet und trägt die Zu- und Abführanschlüsse für die Bremsflüssigkeit, Luft etc.
Der Faden F, der eine Einzelfibrille oder ein Fibrillenbündel sein kann, läuft, wie bereits im Zusammenhang mit der Figur 2 beschrieben, durch die Vorkammer 7, die von Bremsflüssigkeit durchflossen ist (Einfluss 8, Ausfluss 9).
Sie werden über mindestens ein Umlenkungselement, bspw. zwei zylindrische Keramikstifte 15.1 und 15.2, geführt, die unmittelbar unter der Flüssigkeitsoberfläche 14 angeordnet sind. An diesen Umlenkungselementen wird die von den Fibrillen mitgerissene Luft ausgequetscht, sodass die Schaumbildung auf diesen Bereich der Anordnung beschränkt und eine Beeinträchtigung des Streckvorganges durch unkontrollierbare Isolationspolster zwischen Fibrillen und Bremsflüssigkeit vermieden wird. Je nach Umlenkungswinkel an den beiden Umlenkungselementen 15.1 und 15.2 werden die Fäden auch mehr oder weniger mechanisch gebremst, womit die Fadenspannung am Eingang zur Hauptkammer 1 beispielsweise eingestellt werden kann. Unmittelbar vor dem Eingang in die Hauptkammer 1 werden die Fäden durch das Umlenkungselement 13, bspw. ein zylindrischer Keramikstab, zu Fibrillenbändchen umgeformt und durch die Leitelemente 24.1, 24.2 und 24.3 separiert und in ihrer Breite eingeschränkt. Entsprechende Leitelemente 24.4, 24.5 und 24.6 sind auch am Fadenausgang der Vorrichtung angeordnet.
Eine mechanische Bremsung der Fäden vor ihrem Eintritt in die Hauptkammer an den Umlenkungselementen 15.1 und 15.2 erhöht die Zugspannung der Fibrillen in der Hauptkammer, sodass diese schneller, das heisst also nach Durchlaufen einer kürzeren Strecke in der Bremsflüssigkeit die Höhe der Streckspannung erreicht. Die Wirkung einer solchen "Vorbremsung" ist in der Figur 5 dargestellt: ohne Vorbremsung liegt der Streckpunkt bei der Stelle a, durch die Vorbremsung wird er gegen den Kammereingang an die Stelle a' verschoben. Dadurch wird es beispielsweise möglich, eine für eine hohe Fadengeschwindigkeit entsprechend kurz ausgelegte Streckanordnung auch für kleinere Fadengeschwindigkeiten zu benützen, bei denen die Bremswirkung der Bremsflüssigkeit bedeutend kleiner ist und somit die Länge der Durchlaufstrecke durch die Bremsflüssigkeit also für eine genügende Bremsung ohne Vorbremsung nicht ausreichen würde. Allerdings darf die Bremswirkung des "mechanischen Anteils" keinesfalls so hoch sein, dass die zu erzielende Verstreckung an den Stiften stattfindet, denn an den vorgeschalteten Stiften hat der Faden die ideale Strecktemperatur, die in etwa der Kammertemperatur entspricht, noch nicht erreicht.
Dieselbe Vorrichtung kann denn auch ohne Vorbremsung und mit einem reduzierten Laufweg durch die Bremsflüssigkeit betrieben werden, wenn der Eingang 8 für die Bremsflüssigkeit in die Vorkammer 7 als deren Ausgang beschaltet wird. In der Vorkammer 7 sammelt sich dann die aus der Eintrittsöffnung 11 in die Hauptkammer 1 leckende Bremsflüssigkeit an und steigt bis zu einem Niveau 14', das derart angelegt ist, dass das Umlenkungselement 13 noch mit Flüssigkeit bedeckt ist. Die Fäden F' werden in diesem Falle nicht über die Umlenkungselemente 15.1 und 15.2 geführt, sondern direkt auf das Umlenkungselement 13.
Für den Eintritt der Fäden in die Hauptkammer 1 ist ein sehr schmaler Kanal (Schlitz) 11, vorzugsweise nur im Basisteil 21 eingelassen, vorgesehen. Im Abstand vom Eingangsspalt 11 ist eine Abflusswanne 4 eingeformt, durch die die im Gegenstrom betriebene Bremsflüssigkeit abfliesst. Diese Abflusswanne 4 ist, wie die Hauptkammer 1 in beide Teile, Basisteil 21 und Deckelteil 22 eingeformt. Gegen den Fadenausgang der Hauptkammer 1, ist eine Einflusswanne 2 angeordnet, die gleich ausgestaltet ist, wie die Abflusswanne 4. Beide Wannen 2 und 4 erhalten ihre funktionelle Zuordnung gemäss der Strömungsrichtung, da die Kammer im Gleichstrom oder Gegenstrom betrieben werden kann. Zwischen diesen beiden Wannen befindet sich die eigentliche Streckkammer, in deren Trennebene zwischen Basis- und Deckelteil die Fäden verlaufen. In der Hauptkammer 1 verläuft parallel zu den Fäden eine mit Hilfe der Verstellmittel 23, bspw. Verstellschrauben, verstellbare Wand 5, die die Hauptkammer 1 in einen Fadenkanal 1.2 und einen äusseren Kanal 1.1 aufteilt. Das Zustellen beeinflusst von einer bestimmten, minimalen Distanz zwischen Faden und Wand 5 an die Brems- und damit die Streckwirkung. Die wirksamen Abstände werden bspw. empirisch ermittelt und im Prozessablauf verwendet.
Für den Fadenaustritt sind kurze schlitzförmige Kanäle 12.1, 12.2, 12.3, durch weitere Wannen oder Querkammern 25.1 und 25.2 voneinander getrennt, so vorgesehen, dass durch sie eine Art Labyrinth gebildet wird, in welchem mitgeschleppte Bremsflüssigkeit drucklos oder vakuumunterstützt (Druckdifferenz auch oberhalb Normaldruck) abfliessen kann. An dieses Labyrinth anschliessend, ist eine Abzugskante 26 mit einem vorzugsweise kleinen Umlenkradius angeordnet, an welcher der Faden umgelenkt und abgepresst wird. Eine Luftaustrittsdüse 27, gleich unterhalb der Abzugskante 26, unterstützt die Separation von mitgerissener Bremsflüssigkeit und eine gegenüberliegende Absaugwanne 28 dient zum Abziehen der sich bildenden Gischt. Um die Fäden bei ihrem Durchlauf durch die Streckanordnung separat zu führen, sind am Fadenausgang der Vorrichtung wie am Eingang zur Hauptkammer 1 Leitelemente 24.4, 24.5 und 24.6 angebracht.
Die durch die Figuren 3a und 3b dargestellte Vorrichtung ist offensichtlich klein und kann nicht nur in Fadenlaufrichtung nach den Spinndüsen, sondern gegebenenfalls auch an anderen Stellen des Herstellungsverfahrens eingesetzt werden.
Die beiden Figuren 4a und 4b zeigen die Streckanordnung gemäss Figur 3 quergeschnitten auf der Höhe der Eingangsöffnung 11, bzw. Ausgangsöffnung 12 (Fig. 3a) und durch die Hauptkammer 1 (Fig. 3b). Wie oben schon diskutiert, sind im Basisteil 21 Kammereinformungen eingelassen, die mit entsprechenden Kammereinformungen im Deckelteil 22 korrespondieren.
Dank der zustellbaren Wand kann der Querschnitt des Fadenkanales 1.2 einerseits und der Abstand zwischen Filamenten und Wand 5 andererseits verstellt werden. Dies ergibt bspw. die Möglichkeit, mit einem einzigen Basisteil 21 verschieden ausgeformte Deckelteile 22, bspw. mit und ohne verstellbare Wand 5, zu verwenden, und damit die "Kammereigenschaften" zu variieren.
Wenn bei der Disskussion der Ausführungsformen jeweils nur von einer Ebene gesprochen wird, in welcher die Fibrillen eines Fadens für die Streckung geordnet sind, so kann aber auch eine allgemeine Fläche, also mit gegebenenfalls leichter Krümmung, zur Ordnung realisiert werden. Die Ebene als "Ordnungsfläche" kann durch einen zylindrischen Stift (bspw. 13 in Figur 2) herbeigeführt werden, wogegen für eine gekrümmte Fläche ein entsprechender "Ordner" vorgesehen werden muss.
Der Einzugvorgang ist mit der beschriebenen Streckvorrichtung sehr maschinengerecht und einfach und kann deswegen auch leicht automatisiert werden. Der Flüssigkeitszufluss und die Blasluft werden gestoppt und die Kammern 1 und 7 bspw. durch Absaugen entleert. Die Vorrichtung wird auseinander geklappt und der Faden mit einer Absaugpistole in die Fadenführung am Eintritt 11 und Austritt 12 gelegt. Dabei legt er sich von selbst in die Bändchenanordnung seiner Fibrillen. Evtl. Kreuzungen verschwinden im nachfolgenden Fadendurchlauf. Anschliessend kann der Deckelteil 22 wieder auf den Basisteil 21 gelegt und fixiert werden. Darauf wird der Durchfluss für die Bremsflüssigkeit wieder freigegeben und die Blas- bzw. Saugluft in Betrieb gesetzt. Die Wärmeeinwirkung und die Bremswirkung setzen langsam und kontrolliert ein.
Der über den Ausgang der Streckanordnung hinausgeführte Fadenteil wird mit der Saugpistole auf das nachfolgende Fadenlieferwerk (Rolle oder Spuler) gelegt. Falls die Saugkraft der Pistole zu gering ist, um den durch die zu hohe Bremskraft der Bremsflüssigkeit Widerstand leistenden Faden nachzuziehen, kann es notwendig sein, dass der Faden schon vor der Freigabe der Bremsflüssigkeit auf das nachfolgende Lieferwerk aufgelegt werden muss. Sobald der Faden dort genügend Mitnahme findet, kann die Bremsflüssigkeit freigegeben und der Prozess in Gang gesetzt werden.
Auf gleiche Weise, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, können in einer entsprechend breiter ausgelegten Vorrichtung auch drei oder mehr parallel laufende Fäden bearbeitet werden. Damit spart man bei einer Vermehrfachung der "Kanäle" und damit der Gerätekapazität gleichzeitig den entsprechenden Aufwand an "Infrastruktur", wie bspw. die Pumpen für die Bremsflüssigkeit und die Absaugluft. Durch den Kammerdruck ist die Streckkammer bis in die letzten Winkel ausgefüllt, sodass auch relativ breite Streckanordnungen mit vier und mehr Fäden problemlos beschickt werden können.
Wenn in den Figuren 3 und 4 die Kammerausnehmungen im Deckelteil 22 eckig dargestellt sind, so heisst dies keineswegs, dass sie so ausgestaltet sein müssen. Im Deckelteil (wie auch im Basisteil) können die Kammeranteile strömungstechnisch optimal geformt werden, dies je nach verwendeter Bremsflüssigkeit, wofür dann ein entsprechender anderer Deckelteil aufgesetzt wird.
Für die in der Vorkammer und in der Hauptkammer eingesetzten Umlenkungselemente 13, 15.1/2 und Leitelemente 24.1/2/3/4/5/6 werden vorteilhafterweise Keramikstifte eingesetzt. Diese können mit Hilfe von Schrauben in entsprechenden Gewindebohrungen der Kammerwände befestigt sein. Diese Schrauben können in einer Sackbohrung an ihrem Ende und aus dieser Sackbohrung herausragend je einen elastischen Einsatz tragen, beispielsweise einen kleinen Zylinder aus Nylon. Dieser Einsatz wirkt in montiertem Zustand als Überträger der Presskraft von der Schraube auf den Keramikstift, ohne den Keramikstift zu verletzen.
Figur 6 stellt eine weitere, beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemässen Streckanordnung dar. Im Gegensatz zu der im Zusammenbang mit der Figur 3 beschriebenen Variante umfasst diese 2 verschiebbare Wände 5.1 und 5.2. Speziell zeichnet sich diese Variante aus durch Umlenkelemente 61.1, 61.2..., beispielsweise Keramikstifte, die auf den den Fäden zugewandten Oberflächen der Wände 5.1 und 5.2 abwechslungsweise angebracht sind. Diese Umlenkungselemente beeinflussen nicht nur die Strömungseigenschaften im Fadenkanal 1.2, sondern lenken den Faden auch um und bremsen ihn dadurch, abhängig von ihrem gegenseitigen Abstand. Eine solche Anordnung bringt den zusätzlichen Vorteil, dass wie bei sehr eng stehenden Wänden die die Fäden umgebenden Flüssigkeitsschichten abgeschält werden, ohne dass die Gefahr die Fibrillen einzuklemmen sich erhöht. Ferner werden durch die Umlenkungselemente die Fäden in kurzen Abständen immer wieder abgestützt, was ein Flattern der Fibrillen im Fadenkanal wirksam beruhigt.
Figur 7 zeigt schematisch, wie die erfindungsgemässe Vorrichtung in einen Herstellungsprozess eingeschaltet werden kann. Durch eine Spinndüsenanordnung 30 in der Wandung eines Tankes (nicht dargestellt) wird ein synthetisches Material in Form einer extrudierbaren Flüssigkeit ausgepresst, wobei die einzelnen Fibrillen eines Fadens 31 gebildet werden. In der Figur 7 sind beispielsweise acht derartige Filamente dargestellt, in realen Anwendungsbeispielen handelt es sich aber meist um eine grössere Anzahl von Fibrillen, die zu einem Faden zusammengefasst werden.
Die einzelnen Spinndüsen der Spinndüsenanordnung können in irgend einem Muster angeordnet sein. Der Einfachheit halber sei angenommen, dass im beschriebenen Beispiel die Spinndüsen äquidistant auf einem Kreis angeordnet sind, in dessen Zentrum die Achse des aus den Filamenten gebildeten Fadens liegt.
Auf die Spinndüsenanordnung 30 folgend wird der Faden durch eine Vorrichtung 32 gemäss einer der Figuren 2, 3 oder 6 geführt und von da auf eine Zugrolle 34 und eine zugehörige Trennrolle 36, die beide vom Faden mehrmals umlaufen werden. Dann wird der Faden von einer nicht dargestellten Aufspulvorrichtung beispielsweise zu einer zylindrischen Spule 38 aufgespult. Dabei kann die Zugrolle beispielsweise gemäss der Europäischen Anmeldung Nr. 349829 und die Spulvorrichtung gemäss der Europäischen Anmeldung Nr. 367253 ausgebildet sein.
Die Zugrolle 34 ist angetrieben, sodass sie sich um ihre senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur stehende Achse dreht. Durch die mehrfache Umschlingung von Zugrolle 34 und Trennrolle 36 ist der Faden an die Rollen "gebunden", sodass diese eine Zugkraft auf den Faden ausüben, mit der die Fibrillen aus den Spinndüsen der Vorrichtung 30 und durch das erfindungsgemässe Streckbad 32 gezogen werden.
Die Geschwindigkeit v₁, mit der das Material durch die Spinndüsen gepresst wird und die Geschwindigkeit v₃, mit der der Faden von der Zugrolle abgezogen wird, bestimmen den Titer des erstellten Fadens. Die Spulvorrichtung ist derart angetrieben, dass die Geschwindigkeit, mit der der Faden aufgespult wird, der Geschwindigkeit v₃ entspricht. Die gesamthaft erreichte Streckung mit einem Streckverhältnis von v₁ : v₃ wird durch diese Anordnung aufgeteilt in eine Spinnstreckung der noch plastischen Fibrillen mit einem Streckverhältnis v₁ : v₂ und eine hydrodynamische Streckung mit einem Streckverhältnis v₂ : v₃, wobei v₂ die Geschwindigkeit darstellt, mit der der Faden in das erfindungsgemässe Streckbad 32 einläuft.

Claims

Verfahren zum hydrodynamischen Strecken eines Fadens, der aus einer oder mehreren Fibrillen besteht, innerhalb und mittels einer den Faden umschliessenden Bremsflüssigkeit, durch die der Faden mit einer Zugkraft gezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden, wenn er aus mehr als einer Fibrille besteht, zu einem Fibrillenbändchen von im wesentlichen in einer Fläche nebeneinander angeordneten Fibrillen geformt wird, dass die einzelne Fibrille oder da Fibrillenbändchen in einem Bad der Bremsflüssigkeit auf die Temperatur des Glasumwandlungspunktes des Fibrillenmaterials erwärmt wird und dass die Bremswirkung derart eingerichtet wird, dass die Fadenspannung (P_f) die Höhe der für die Fibrille oder das Fibrillenbändchen charakteristischen Streckspannung (P_s) innerhalb des Bremsflüssigkeits-Bades erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsflüssigkeit in Strömung versetzt und auf einer Temperatur gehalten wird, die in der Gegend des Glasumwandlungspunktes des zu streckenden Fibrillenmaterials liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswirkung der Anordnung für die Streckung bestimmter Fibrillen bei einer bestimmten Geschwindigkeit eingestellt und/oder reguliert wird durch Einstellung von mindestens einem der folgenden Parameter:
a) Weglänge der Fibrillen in der Bremsflüssigkeit,

b) Strömungsrichtung, -menge und -geschwindigkeit der Bremsflüssigkeit,

c) zusätzliche mechanische Bremsung,

d) Viskosität der Bremsflüssigkeit,

e) Verwirbelung der Strömung der Bremsflüssigkeit,

f) Abstand zwischen Fibrille oder Fibrillenbändchen und stationären Elementen, die die Hydrodynamik beeinflussen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Faden durch eine gemeinsame Streckanordnung geführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammerdruck so eingestellt wird, dass die verwendete Bremsflüssigkeit oberhalb ihres Siedepunktes betrieben werden kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Massendurchfluss durch die Streckanordnung mindestens so bemessen ist, dass eine isotherme Temperaturführung entsteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden zusätzlich mechanisch gebremst, umgelenkt und/oder geleitet wird mit entsprechenden mechanischen Brems-, Umlenkungs- und/oder Leitelementen und dass diese Elemente in dem Bremsflüssigkeits-Bad eingetaucht sind.
Vorrichtung zum hydrodynamischen Strecken von mindestens einem aus mindestens einer Fibrille bestehenden synthetischen Faden (F,31) innerhalb und mittels einer Bremsflüssigkeit, bestehend aus einem Fadenabgabemittel, beispielsweise einer Spinndüsenanordnung (30), einem Mittel (34) zur Erzeugung einer Zugkraft auf den Faden (F,31) und einer zwischen Fadenabgabemittel und Mittel zur Erzeugung der Zugkraft angeordneten Streckanordnung (32), dadurch gekennzeichnet, dass die Streckanordnung (32) einen Basisteil (21) mit mindestens einem eingeformten Kammerteil und einen Deckelteil (22) mit mindestens einem eingeformten Kammerteil aufweist, dass Basisteil (21) und Deckelteil (22) so zueinander in Position bringbar sind, dass mindestens eine Hauptkammer (1) zur Aufnahme der Bremsflüssigkiet entsteht, und dass die Streckanordnung einstellbare Mittel (5) zur Einstellung der Bremswirkung und entsprechende Einstellmittel (23) aufweist, sowie Mittel zur Einstellung und Regulierung der Temperatur der Bremsflüssigkeit, derart, dass der Faden (F, 31) den Glasumwandlungspunkt in der Bremsflüssigkeit erreicht.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckanordnung eine Einlaufeinrichtung (13) zur Ordnung von Fäden aus mehr als einer Fibrille zu einem in einer Fläche geordneten Fibrillenbändchen aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptkammer (1) mindestens eine Trennwand (5) parallel zur Fadenlaufrichtung zwischen Kammerwand und Faden oder Fäden angebracht ist, die die Hauptkammer (1) in einen Fadenkanal (1.2) und mindestens einen äusseren Kanal (1.1) aufteilt und dass die Anordnung Verstellmittel aufweist, mit denen der Abstand dieser Trennwand und der Durchlauffläche des Fadens oder der Fäden aussen einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf den dem Faden oder den Fäden zugewandten Oberflächen der Trennwände Umlenkungselemente (61) angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im äusseren Kanal (1.1) oder in den äusseren Kanälen (1.1, 1.3) Drosselmittel (6) angebracht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Fadenlaufrichtung vor der Hauptkammer (1) eine Vorkammer (7) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (7) einen Ausgang (9) für Bremsflüssigkeit und Ordnungselemente zur Ordnung der Fibrillen in ein Bändchen aufweist und dass die Ordnungselemente derart angeordnet sind, dass sie in die Bremsflüssigkeit getaucht sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (7) mit einem Eingang (8) und einem Ausgang (9) für Bremsflüssigkeit ausgestattet ist und dass diese verbunden sind mit Mitteln zur Zirkulation der Bremsflüssigkeit.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (7) mit Einstellmitteln zur Einstellung des Flüssigkeitsniveaus versehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossene Hauptkammer (1) oder die Hauptkammer (1) und die Vorkammer (7) mit Mitteln zur Zirkulierung der Bremsflüssigkeit, mit Mitteln zur Abflussregelung und Mitteln zur Temperaturführung in der Bremsflüssigkeit verbunden ist, mit welchen die Kammer oder Kammern auf Überdruck und einer bestimmten Temperatur gehalten werden kann.