EP0470949B1 - Spinnmaschine zur Kontinuierlichen Herstellung von Filamenten - Google Patents

Spinnmaschine zur Kontinuierlichen Herstellung von Filamenten Download PDF

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EP0470949B1
EP0470949B1 EP91890175A EP91890175A EP0470949B1 EP 0470949 B1 EP0470949 B1 EP 0470949B1 EP 91890175 A EP91890175 A EP 91890175A EP 91890175 A EP91890175 A EP 91890175A EP 0470949 B1 EP0470949 B1 EP 0470949B1
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roller
axis
main roller
thread
main
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Gerhardt Glaser
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Ing A Maurer SA
Original Assignee
Glanzstoff Austria GmbH
Ing A Maurer SA
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/04—Supporting filaments or the like during their treatment
    • D01D10/0436—Supporting filaments or the like during their treatment while in continuous movement
    • D01D10/0445—Supporting filaments or the like during their treatment while in continuous movement using rollers with mutually inclined axes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/06—Wet spinning methods

Definitions

  • the invention relates to a spinning machine for the continuous production of extruded filaments by a wet spinning process with or without an air gap, with at least one pair of rollers whose axes are inclined to one another and which has a wet zone in the axial direction for the thread coming from a spinneret or a coagulation bath which connects to a drying zone.
  • the wet zone comprises an area of thread consolidation and an adjoining area of deacidification by washing.
  • the drying zone includes a heated roll area.
  • the angular position of the roller axes leads to constant distances between the thread turns, e.g. B. 6 mm over the entire length of the roller.
  • the large thread spacing is of crucial importance in the entire wet area because this prevents the thread turns from sticking together.
  • Due to the large thread spacing in the drying area the rollers must be particularly long because a certain heated path length in the roller contact is necessary for drying. A particularly stable thread run is just as important as measures to prevent the individual thread turns from sticking together, for example by thread guide elements.
  • the invention aims to design the thread transport over a pair of rollers along a helical thread track with variable lateral winding spacing in such a way that, without additional thread guide elements, both compliance with in the wet area the side safety distance required for the aftertreatment section (e.g. in the case of filaments with 110 dtex approx. 4-6 mm) as well as its continuous reduction in the drying area to the required minimum is made possible, resulting in reduced roll lengths, which among other things also improve the usability entails a corresponding economic use of drying energy and at the same time optimal production speed can be guaranteed.
  • This is achieved in that the axes of the pair of rollers enclose an angle to one another both in a vertical reference plane and in a horizontal reference plane.
  • the angle in can be determined by determining Coordination with the roller diameters and the center distance a thread course can be achieved in which the winding distances in the wet zone are large and z. B. continuously reduce to the drying zone.
  • the pair of rollers Due to the winding distance on the pair of rollers, which decreases from 6 mm at the beginning of the wet zone to 0.5 mm in the drying zone, a better efficiency in the course of the process can be achieved on a pair of rollers with a shorter overall length and lower energy consumption, in particular for the roller heating. It is expedient if the pair of rollers is designed as a main and auxiliary roller and the auxiliary roller has a smaller diameter than the main roller approximately 1: 2 to 1: 4. A diameter ratio of 1: 3 or 1: 4 is particularly advantageous. In practice, an arrangement has proven to be particularly advantageous in which, with the horizontal axis arrangement of one roller, for example the main roller, the axis of the other roller, e.g. B.
  • auxiliary roller the main roller axis crosses in vertical projection at about a third of its length in the area of the wet zone and the coordinates of the axle bearing positions of this roller, e.g. auxiliary roller, differ from the coordinates of the axle bearing positions of an arrangement of a roller, e.g. auxiliary roller parallel to the main roller, in both coordinate directions .
  • At least one of the rollers of the pair of rollers can be designed to rise conically towards the drying zone over a portion of its axial length, preferably the area of deacidification.
  • the other roller usually follows, e.g. B. the auxiliary roller, in its diameter configuration on a proportional scale to the shape of the main roller.
  • FIG. 1 shows a view of a main and an auxiliary roller with an indicated thread course
  • Fig. 2 shows the front view of this with coagulation bath and spinneret
  • Fig. 3 shows a plan of Fig. 1, but only the roller axes.
  • a viscose thread 1 is formed according to FIG. 2 in a coagulation bath 2 by means of a spinneret 3.
  • the thread 1 is pulled up from the bath 2 with coagulant and carried in turns over a main roller 4 and an auxiliary roller 5.
  • the main roller 4 comprises a wet part 6, which extends over approximately three-quarters of its length, and a heated drying part 7.
  • thread hardening takes place in an acid phase 8 and then deacidification in a washing phase 9.
  • the axis 5 'of the auxiliary roller 5 is inclined in the vertical plane through the axis 4' of the main roller 4 to the axis 4 '(FIG. 1) and additionally rotated out of the vertical plane (FIG. 3).
  • the inclination of the axis 5 'against the horizontal axis 4' can be seen in Fig. 1, the rotation of the axis 5 'with respect to the axis 4' is shown clearly in Fig. 3 in the plan of the axes. 2 also shows the axes, namely the main roller axis 4 'in point projection and the auxiliary roller axis 5' in a skewed position. This arrangement leads to the thread course indicated in FIG.
  • the main roller 4 and optionally the auxiliary roller 5 can be slightly conical (increasing in the direction of the drying phase). This conical area can be restricted to zone 9, which extends approximately from the crossing point 10 of the axes 4 ', 5' to the heated drying zone 7.
  • the diameter of the main roller 1 is approximately 180 mm and that of the auxiliary roller approximately 50 mm.
  • the auxiliary roller end point of the axis 5 'on the dry part side comes in a position of approximately 136 mm below the main roller axis 4' and approximately 61 mm on the left, the end point of the auxiliary roller 5 on the coagulation bath side in a position of about 113 mm below the main roller axis 4 'and about 52 mm to the right, both based on the original common roller plane (vertical plane).
  • the crossing point i. H.
  • the lateral spacing of the first of the helical windings in region 8 of FIG. 1 is approximately 9 mm at 110 dtex and decreases continuously in order to be 0.8 mm in the last windings in region 7.
  • the required crossing angle of the roller axles must be adapted to the titer to be spun depending on the roller diameter and the roller spacing.
  • the surface temperature of the drying part and thus also the energy requirement required for this can therefore be significantly reduced with a comparable space requirement with regard to the roller arrangement and the same spinning speeds due to the extended contact time in the drying area.
  • the roller pairs according to the invention several of these devices can also be arranged one above the other in a particularly space-saving manner while maintaining ease of use when piecing or changing bobbins.
  • the textile data of the spun yarns correspond to the value level customary for yarns (continuous yarns) produced in a continuous process.
  • the spinning machine has been tested for viscose processes and is suitable for wet spinning processes with or without an air gap in general, including solution spinning processes, as well as for NMMO processes.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Spinnmaschine zur kontinuierlichen Herstellung von extrudierten Filamenten durch ein Naßspinnverfahren mit oder ohne Luftspalt, mit mindestens einem Walzenpaar, deren Achsen zueinander schräggestellt sind und die in axialer Richtung eine Naßzone für den von einer Spinndüse bzw. einem Koagulationsbad kommenden Faden aufweist, an welche eine Trocknungszone anschließt.
  • Gemäß dem Stand der Technik, wie er im Fachbuch Götze, "Chemiefasernnach dem Viskoseverfahren", 3. Auflage, 1967, Seite 900, Verlag Springer, Berlin, Heidelberg, New York, beschrieben ist, wird ein an einer Spinndüse frisch gebildeter Faden von einem Walzenpaar aus einem Koagulationsbad gezogen. Der Faden wird wendelförmig über das Walzenpaar geführt, wobei die Achsen der Walzen in einer Ebene liegen, jedoch nicht parallel zueinander verlaufen, sondern einen Winkel zueinander einschließen. Der um beide Walzen geführte Faden hat das Bestreben, zum gedachten Schnittpunkt der Walzen hinzulaufen, wodurch sich ein selbsttätiger, gleichmäßiger Fadenvorschub längs der Walzen und der Naß- und Trocknungszone ergibt. Die Naßzone umfaßt einen Bereich der Fadenverfestigung und einen daran anschließenden Bereich der Entsäuerung durch Waschen. Die Trocknungszone umfaßt einen beheizten Walzenbereich. Die Winkelstellung der Walzenachsen führt zu konstanten Abständen der Fadenwindungen,z. B. 6 mm über die gesamte Walzenlänge. Der große Fadenabstand ist im gesamten Naßbereich von ausschlaggebender Wichtigkeit, weil dadurch ein Zusammenkleben der Fadenwindungen vermieden wird. Sobald der Faden verfestigt ist, also insbesondere in der Trocknungsphase, besteht die Notwendigkeit eines großen Windungsabstandes nicht. Durch den großen Fadenabstand auch im Trocknungsbereich müssen die Walzen besonders lang sein, weil eine gewisse beheizte Weglänge im Walzenkontakt für die Trocknung notwendig ist. Ein besonders stabiler Fadenlauf ist ebenso wichtig, wie Maßnahmen zur Vermeidung des Aneinanderhaftens der einzelnen Fadenwindungen, etwa durch Fadenführungsorgane.
  • Beim Nelson- Verfahren, beschrieben in R.W. Moneriff "Manmade Fibres" aus dem Newnes Butternorths Verlag, London 1975, also einem Spinnverfahren mit einem Walzen paar mit einer Koagulationszone im ersten Drittel der Walzenlänge, einer Waschzone im zweiten Drittel und einer Trockenzone im dritten beheizten Drittel der Walze Werden die Walzen zueinander schräggestellt (Figur 67). Dadurch erreicht man einen kontinuierlichen Faden vorschub von links nach redits bei gleichem gleichbleibendem Fadenabstand.
  • Die Erfindung zielt darauf ab, den Fadentransport über ein Walzenpaar entlang einer wendelförmigen Fadenspur mit variablem seitlichen Windungsabstand derart zu gestalten, daß ohne zusätzliche Fadenführungsorgane sowohl die Einhaltung des im Naßbereich der Nachbehandlungsstrecke erforderlichen seitlichen Sicherheitsabstandes (z. B. im Falle von Filamenten mit 110 dtex ca. 4-6 mm) wie auch dessen kontinuierliche Reduktion im Trocknungsbereich auf das erforderliche Mindestmaß ermöglicht wird, wodurch bei reduzierten Walzenlängen, die u.a. auch eine Verbesserung der Bedienbarkeit mit sich bringt, eine entsprechend wirtschaftliche Ausnutzung der Trocknungsenergie und gleichzeitig optimale Produktionsgeschwindigkeit gewährleistet werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Achsen des Walzenpaares sowohl in einer vertikalen Bezugsebene als auch in einer horizontalen Bezugsebene einen Winkel zueinander einschließen. Wenn also die Achsen der Walzenpaare nicht nur in einer Projektion auf eine Vertikalebene durch eine der Achsen einen Winkel zueinander einschließen, sondern darüber hinaus eine der Achsen noch aus einer Vertikalebene verdreht ist, also die Achsen windschief zueinander verlaufen, dann kann durch Bestimmung der Winkel in Abstimmung mit den Walzendurchmessern und dem Achsabstand ein Fadenverlauf erreicht werden, bei dem die Windungsabstände in der Naßzone groß sind und sich z. B. kontinuierlich bis zur Trocknungszone verkleinern. Durch den sich beispielsweise von 6 mm zu Beginn der Naßzone auf 0,5 mm in der Trocknungszone verkleinernden Windungsabstand auf dem Walzenpaar kann auf einem Walzenpaar bei kürzerer Gesamtlänge und geringerem Energieaufwand, insbesondere für die Walzenheizung, ein besserer Wirkungsgrad bei dem Verfahrensablauf erreicht werden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das Walzenpaar als Haupt- und Hilfswalze ausgebildet ist und die Hilfswalze einen kleineren Durchmesser aufweist als die Hauptwalze etwa 1:2 bis 1:4. Besonders vorteilhaft ist ein Durchmesserverhältnis von 1:3 bzw. 1:4. In der Praxis hat sich eine Anordnung als besonders vorteilhaft erwiesen, bei der bei horizontaler Achsenanordnung der einen Walze, beispielsweise der Hauptwalze, die Achse der anderen Walze, z. B. Hilfswalze, die Hauptwalzenachse in vertikaler Projektion bei etwa einem Drittel ihrer Länge im Bereich der Naßzone kreuzt und die Koordinaten der Achslagerpositionen dieser Walze, z.B.Hilfswalze, von den Koordinaten der Achslagerpositionen einer zur Hauptwalze parallelen Anordnung einer Walze, z.B. Hilfswalze, in beiden Koordinatenrichtungen abweichen. Um die Fadenverkürzungen und Dehnungen bei der Koagulation, der Verfestigung, der Waschphase und bei der Trocknungsphase noch besser zu berücksichtigen, kann mindestens eine der Walzen des Walzenpaares über einem Teilbereich ihrer axialen Länge, vorzugsweise dem Bereich der Entsäuerung, konisch gegen die Trocknungszone hin ansteigend ausgebildet sein. Zumeist folgt jedoch auch die andere Walze, z. B. die Hilfswalze, in ihrer Durchmesserkonfiguration in proportionalem Maßstab der Formgebung der Hauptwalze.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spinnmaschine ist schematisch in den Zeichnungen dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Haupt- und einer Hilfswalze mit einem angedeuteten Fadenverlauf, Fig. 2 die Stirnansicht dazu mit Koagulationsbad und Spinndüse und Fig. 3 einen Grundriß zu Fig. 1, jedoch lediglich der Walzenachsen.
  • Ein Viskosefaden 1 wird gemäß Fig. 2 in einem Koagulationsbad 2 mittels einer Spinndüse 3 gebildet. Der Faden 1 wird unter Mitnahme von Koagulationsmittel aus dem Bad 2 hochgezogen und in Windungen über eine Hauptwalze 4 und eine Hilfswalze 5 geführt. Die Hauptwalze 4 umfaßt einen Naßteil 6, der sich über etwa dreiviertel ihrer Länge erstreckt und einem beheizten Trocknungsteil 7. Im Naßteil 6 erfolgt in einer sauren Phase 8 die Fadenverfestigung und daran anschließend die Entsäuerung in einer Waschphase 9.
  • Die Achse 5' der Hilfswalze 5 ist in der Vertikalebene durch die Achse 4' der Hauptwalze 4 zu der Achse 4' geneigt (Fig. 1) und zusätzlich aus der Vertikalebene herausgedreht (Fig. 3). Die Neigung der Achse 5' gegen die horizontale Achse 4' ist in Fig. 1 erkennbar, die Verdrehung der Achse 5' gegenüber der Achse 4' zeigt Fig. 3 im Grundriß der Achsen ganz deutlich. Auch Fig. 2 zeigt die Achsen, nämlich die Hauptwalzenachse 4' in Punktprojektion und die Hilfswalzenachse 5' in windschiefer Position dazu. Diese Anordnung führt zu dem in Fig. 1 angedeuteten Fadenverlauf mit einem sich von der Naßzone 6 zur Trocknungszone 7 hin verringernden Windungsabstand des Fadens 1. Damit ist sichergestellt, daß es bei der Fadenverfestigung in der sauren Koagulationsphase 8, bei der noch verhältnismäßig viel saures Koagulationsbad vom Faden mitgenommen wird, nicht zu einer gegenseitigen Fadenberührung einschließlich seines mitgezogenen Naßbereiches kommt. In der Waschphase 9 wird Wasser über Düsen auf die Walze 4 gespritzt, der bereits verfestigte Faden wird entsäuert und unterliegt einer Dehnung. Die Windungsabstände sind dort wesentlich verkleinert. In der Trocknungszone 7 kommt es darauf an, daß zur bestmöglichen Ausnützung der beheizten Walzenfläche möglichst viele Windungen bzw. Umschlingungen über die Walze 4 führen. Da sich durch die Ausrichtung der Achsen 4' und 5' im Endbereich des Walzenpaares ein geringer Windungsabstand ergibt, wird der oben genannten Forderung bezüglich der Trocknung optimal entsprochen. Durch Änderung der Achsenschrägstellung können die Windungsabstände vergrößert und verkleinert werden. Um der Fadenverlängerung infolge der waschungsbedingten Dehnung Rechnung zu tragen, kann die Hauptwalze 4 und gegebenenfalls die Hilfswalze 5 leicht konisch (in Richtung zur Trocknungsphase ansteigend) ausgebildet sein. Dieser konische Bereich kann auf die Zone 9 eingeschränkt sein, die etwa vom Kreuzungspunkt 10 der Achsen 4', 5' bis zur beheizten Trockungszone 7 verläuft.
  • Bei einer im Betrieb befindlichen Spinnmaschine beträgt der Durchmesser der Hauptwalze 1 etwa 180 mm und jener der Hilfswalze etwa 50 mm. Bei der Betrachtung von der Koagulationsbadseite her (Fig. 2) kommt der trockenteilseitige Hilfswalzenendpunkt der Achse 5' in einer Position von ca. 136 mm unterhalb der Hauptwalzenachse 4' und ca. 61 mm links, der koagulationsbadseitige Endpunkt der Hilfswalze 5 in einer Position von ca. 113 mm unter der Hauptwalzenachse 4' und ca. 52 mm rechts, beides auf die ursprüngliche gemeinsame Walzenebene (Vertikalebene) bezogen, zu liegen. Der Kreuzungspunkt, d. h. der Punkt des geringsten Achsabstandes, befindet sich bei dieser Anordnung koagulationsbadseitig etwa im ersten Vierteil der Walzenlängen. Der seitliche Abstand der ersten der schraubenlinienförmigen Windungen beträgt im Bereich 8 der Fig. 1 bei 110 dtex ca. 9 mm und verringert sich kontinuierlich, um bei den letzten Umwindungen im Bereich 7 0,8 mm zu betragen. Die Wahl der seitlichen Abstände der schraubenlinienförmigen Windungen, d. h. der erforderliche Kreuzungswinkel der Walzenaschsen, ist in Abhängigkeit von Walzendurchmesser und Walzenabstand an den jeweils zu spinnenden Titer anzupassen.
  • Bei gleichen Walzenabmessungen, jedoch mit den nach dem Stand der Technik in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Walzenlängsachsen werden je nach Anstellwinkel der Achsen zueinander variable, aber über die gesamte Walzenlänge gleiche seitliche Abstände der einzelnen Umwindungen erzeugt. In der Praxis mußte bei einem Titer von 110 dtex für einen störungsfreien Spinnprozeß ein seitlicher Mindestabstand von 4,5 mm eingehalten werden, d. h. bei einer gleichen nutzbaren Trockenteillänge von 270 mm konnten daher nur 60 Umwindungen untergebracht werden, das sind nur 36 % der beim erfindungsgemäßen Beispiel erzielbaren Fadenlänge im Trockenteilbereich. Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann daher bei vergleichbarem Raumbedarf hinsichtlich der Walzenanordnung und gleichen Spinngeschwindigkeiten infolge der verlängerten Kontaktzeit im Trockenbereich die Oberflächentemperatur des Trockenteils und damit auch der hiefür erforderliche Energiebedarf deutlich gesenkt werden. Durch die erfindungsgemäße Anrodnung der Walzenpaare können außerdem unter gleichzeitiger Erhaltung der leichten Bedienbarkeit beim Anspinnen bzw. Spulenwechsel mehrere dieser Vorrichtungen etagenweise übereinander in besonders raumsparender Weise angeordnet werden.
  • Die textilen Daten der gesponnenen Garne entsprechen in beiden Beispielen dem für im kontinuierlichen Verfahren hergestellten Garnen (Continuegarne) üblichen Wertniveau.
  • Die Spinnmaschine ist für Viskoseverfahren erprobt und für Naßspinnverfahren mit oder ohne Luftspalt im allgemeinen einschließlich der Lösungsspinnverfahren wie auch für NMMO-Verfahren geeignet.

Claims (4)

  1. Spinnmaschine zur kontinuierlichen Herstellung von extrudierten Filamenten durch ein Naßspinnverfahren mit oder ohne Luftspalt, mit mindestens einem Walzenpaar, dessen Achsen zueinander schräggestellt sind und das in axialer Richtung eine Naßzone für den von einer Spinndüse bzw. einem Koagulationsbad kommenden Faden aufweist, an welche eine Trocknungszone anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (4', 5') des Walzenpaares (4, 5) sowohl in einer vertikalen Bezugsebene als auch in einer horizontalen Bezugsebene einen Winkel zueinander einschließen, daß das Walzenpaar als Haupt- (4) und Hilfswalze (5) ausgebildet ist und die Hilfswalze (5) einen kleineren Durchmesser aufweist als die Hauptwalze (4) und daß bei horizontaler Achsenanordnung der Hauptwalze (4), die Achse (5') die Hauptwalzenachse (4') in vertikaler Projektion kreuzt und die Koordinaten der Achslagerposition dieser Hilfswalze (5), von den Koordinaten der Achslagerposition einer zur Hauptwalze (4) parallelen Anordnung einer Walze, in beiden Koordinatenrichtungen abweichen.
  2. Spinnmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesserverhältnis von Hilfswalze (5) zur Hauptwalze (4) etwa 1:2 bis 1:4 beträgt.
  3. Spinnmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei horizontaler Achsenanordnung der Hauptwalze (4) die Achse der Hauptwalze (4) jene der Hilfswalze (5) in vertikaler Projektion bei etwa einem Drittel ihrer Länge kreuzt.
  4. Spinnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Walzen (4, 5) des Walzenpaares über einen Teilbereich ihrer axialen Länge, vorzugsweise dem Bereich der Entsäuerung (9), konisch gegen die Trocknungszone (7) hin ansteigend ausgebildet ist.
EP91890175A 1990-08-10 1991-08-08 Spinnmaschine zur Kontinuierlichen Herstellung von Filamenten Expired - Lifetime EP0470949B1 (de)

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AT1679/90 1990-08-10
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Publication Number Publication Date
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EP0470949A3 EP0470949A3 (en) 1992-09-30
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EP91890175A Expired - Lifetime EP0470949B1 (de) 1990-08-10 1991-08-08 Spinnmaschine zur Kontinuierlichen Herstellung von Filamenten

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