EP0940485A2 - Verfahren und Vorrichtung zum Spinnen, Verstrecken und Aufwickeln eines Fadens - Google Patents

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EP0940485A2
EP0940485A2 EP99102844A EP99102844A EP0940485A2 EP 0940485 A2 EP0940485 A2 EP 0940485A2 EP 99102844 A EP99102844 A EP 99102844A EP 99102844 A EP99102844 A EP 99102844A EP 0940485 A2 EP0940485 A2 EP 0940485A2
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EP
European Patent Office
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thread
godet
spinning
stretch
stretch godet
Prior art date
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EP99102844A
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EP0940485A3 (de
EP0940485B1 (de
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Helmut Weigend
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Oerlikon Textile GmbH and Co KG
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Barmag AG
Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/08—Interlacing constituent filaments without breakage thereof, e.g. by use of turbulent air streams
    • 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
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D01D5/16—Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J13/00—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass
    • D02J13/005—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass by contact with at least one rotating roll

Definitions

  • the invention relates to a method for spinning, drawing and winding a synthetic thread according to the preamble of claim 1 and one Spinning device according to the preamble of claim 9.
  • Such a method and such a device are from DE 31 46 054 known.
  • a fully drawn multi-filament thread is immediately in front swirled in a swirling nozzle.
  • the vortex before the winding serves for the further processing of the thread produce the required weft.
  • the known method and the known device have the disadvantage that the thread tension when winding the thread depends on the intermingling and the thread is wound at a relatively high thread tension level got to. However, this means that the coils tend to bulge, so that only coils with a smaller diameter can be wound.
  • the particular advantage of the invention is that the thread tension for Winding of the thread adjustable by the stretch godet of the stretching unit is. Surprisingly, it has been shown that despite the relatively high Thread tension levels in the drawing zone a sufficiently high thread closure could be achieved by swirling the filaments. Since the Knot frequency is inversely proportional to the thread tension, the Whirling of the thread is advantageous shortly before the thread runs out of the Stretch zone, i.e. shortly before the thread from the last stretch godet runs out, carried out. Furthermore, the invention has the advantage that the distance between the stretching zone or stretching device and the winding zone or Winding device can be kept short, so that no essential Thread tension changes can occur due to air friction on the thread.
  • the method variant according to claim 2 is special advantageously applicable.
  • the thread Stretch godet unit reduces the thread tension from the point of impact of the Thread on the stretch godet to the point at which the thread runs from the Stretch godet steadily. This is the lowest in the last loop Thread tension level of the drawing zone reached. A swirling of the thread in the section of the last loop before the thread of the Stretch godet therefore leads to increased thread closure.
  • a particularly advantageous development of the invention provides that the Thread in the interlacing nozzle by an aligned in the direction of the thread Airflow is swirled. This gives the thread through the Swirl nozzle a promoting component. This effect favors the Smooth running of the thread.
  • the Swirled thread when heated.
  • This allows a further increase reach the number of knots in the thread because the warm filaments have a higher Elasticity and thus have a higher tendency to swirl.
  • the filaments of the thread can be heated by means of a Heating device or directly by a heated godet.
  • the particularly advantageous method variant according to claims 7 and 8 has the Advantage that the thread retarding effect of the swirl nozzle Wrapping the threads on the guide elements for the purpose of a quiet Thread run is supported. It is therefore also possible to wrap the Guide the thread as little as possible.
  • the method according to the invention can be applied to all common types of polymers such as Use polyamide, polyester or polypropylene.
  • Use polyamide such as Polyamide, polyester or polypropylene.
  • the thread tension in front of the winder can be reduced by more than 50% compared to the conventional method. It was reached a minimum thread tension of 4 cN before winding. This The method is therefore particularly suitable for threads with fine titers that are the lowest possible thread tension.
  • the spinning device according to the invention is characterized in particular by that in addition to the stretching device no additional driven Thread guide aids are required to thread the To lead winding device.
  • no additional driven Thread guide aids are required to thread the To lead winding device.
  • the arrangement of the Swirling nozzle in the stretching device an additional suction or additional thermal protection of the swirl nozzle is eliminated. This function is taken over by existing godet boxes of the stretching device.
  • the route pallet unit can here by the stretch godet and an overflow or a second Galette are formed.
  • the rest of the thread contacted In contrast, the area of the jacket surface has a greater roughness of approximately 5 ⁇ m on.
  • the Execution of the spinning device is particularly advantageous, in which the Stretch godet in one contacted by the thread in the last loop Partial area has a smaller diameter than in the remaining partial area the stretch godet. It has been shown that a Diameter difference of 0.5 to 1% to a substantial increase in Number of knots in the swirled thread.
  • the spinning device has to produce a Thread a spinning device 1, one downstream of the spinning device 1 Stretching device 2 and one provided for winding the thread Rewinder 3 on.
  • a thread 14 is made of a thermoplastic Material spun.
  • the thermoplastic material is made by a Filling device 6 given an extruder 4.
  • the extruder 4 is through one Drive 5 driven.
  • the spinning pump 8 conveys the melt flow to the heated spinning head 9.
  • the spinning pump 8 conveys the melt flow to the heated spinning head 9.
  • the filaments pass through one below the spinneret arranged cooling device 12.
  • the cooling device 12 the filaments cooled by an air stream.
  • the air flow can, as shown in FIG. 1, generated by blowing transversely or radially to the filament sheet be arranged or at the outlet of the cooling device Suction device.
  • Immediately below the cooling device 12 is one Preparation device 13 arranged that the filaments to a thread 14th merges.
  • the thread 14 is removed from the spinning zone by the stretching device 2 deducted.
  • the stretching device 2 has a first godet unit 15 on.
  • the godet unit 15 consists of a take-off godet 17 and one crossed over to the godet 17 arranged overflow roller 18.
  • the godet unit 15 is wrapped several times by the thread 14.
  • the deduction godet 17 by a godet drive with a preset speed driven. This take-off speed is many times higher than that natural exit velocity of the filaments 11 from the spinneret 10.
  • Die Overflow roller 18 is freely rotatable.
  • the thread passes from the take-off godet 17 to a stretch godet unit 16.
  • the stretch godet unit consists of a stretch godet 19 and one Overflow roller 20.
  • the stretch godet 19 is at a higher speed driven than the withdrawal godet 17 described above. This will thread stretched between the two godets 17 and 19. Galets 17 and 19 can be designed to be heated.
  • the thread 14 is removed from the Stretching godet 19 through between the overflow roller 20 and the stretching godet 19 swirl nozzle 21 arranged in the thread run.
  • the Filaments of thread 14 are swirled together by an air stream.
  • thread closure in the thread 14 between the filaments manufactured which is required for further processing in subsequent pores.
  • the thread 14 is removed from the stretching zone by means of the winding device 3 withdrawn and enters a winding zone via a head thread guide 22. From the head thread guide 22, the thread 14 enters the traversing triangle and the traversing device 23 arranged at the end of the traversing triangle Traversing device can be used as wing traversing or as Reverse thread shaft maneuvering. In both cases, the thread 14 back and forth within a traversing stroke by means of traversing thread guides brought forth.
  • the thread wraps around the thread behind the Traction device arranged pressure roller 24.
  • the pressure roller 24 lies on the surface of the coil 25. It is used to measure the Surface speed of the coil 25.
  • the coil 25 is on a sleeve formed, which is clamped on the winding spindle 26.
  • the winding spindle 26 will driven by a spindle motor 27.
  • the spindle motor 27 is here controlled such that the surface speed of the coil 25 is constant remains.
  • the speed of the freely rotatable pressure roller is used as the control variable 24 scanned.
  • the spinning device shown in Fig. 1 is particularly suitable for full to produce stretched threads.
  • the arrangement of the Swirling nozzle within the drawing zone the thread tension for winding of the thread is advantageous due to the stretch godet arranged in front of the winding zone to adjust. It is particularly advantageous here if the swirling nozzle 21 - as shown in Fig. 2 - in the last loop between the stretch godet 19th and the overflow roller 20 is arranged.
  • FIG. 2 schematically shows a side view of the stretch godet unit 16 from FIG. 1 shown.
  • the stretching godet unit consists of the stretching godet 17, which on one End is connected to the godet drive 28. At a distance from the stretch godet 17, the overflow roller 18 is arranged, which is freely rotatable at one end in the Bearing block 29 is mounted.
  • FIG. 2 the thread run to the stretch godet and away from the stretch godet by 90 ° shown pivoted.
  • the godet 19 is also executed heatable.
  • the thread 14 runs from the godet 19 to the overflow roller 20 and from the overflow roller 20 back to the stretching godet 19. This wrapping the thread 14 executes several times. Here it is heated by the jacket Stretching godet 19 warmed. In the last loop between the Overflow roller 20 and the stretching godet 19 is the swirling nozzle in the thread run 21 arranged.
  • the swirling nozzle 21 has a thread channel 30 in which the thread is guided.
  • An air duct 31 opens into the thread duct 30 such that an air flow 39 introduced through the air duct 31 in the thread running direction aligned with the thread 14 hits.
  • By the inflowing air flow the filaments of the thread 14 are swirled, and so-called individual soils are formed Knot in the thread.
  • heat treating the thread before Whirling can increase the number of knots per unit length. The subsequent short heat treatment after swirling also leads to a fixation of the knots and thus a stable thread closure.
  • the alignment of the air channel 31 in the thread running direction leads to the fact that the entering air frictional forces, which is a tensile force on the thread in the thread running direction cause generated in the thread running direction.
  • the thread tension becomes Maintaining or supporting stretching. That through the swirl however, thread tension additionally introduced into the thread can be advantageous about the looping of the thread on the stretch godet 19 through the stretch godet dismantle again so that the thread with a relatively low thread tension level can be wound up.
  • FIG. 3 is another embodiment of an inventive Spinning device shown.
  • the spinning device 1 and 3 shown in FIG Winding device 3 are with the spinning device and Winding device from Fig. 1 identical. In this respect, the description is too Fig. 1 referred.
  • the stretching device 2 consists in the spinning device shown in FIG. 3 from a take-off godet 33.
  • the take-off godet pulls the thread 14 out of the Spinning zone.
  • the thread passes from the take-off godet 33 to a Stretching godet unit, which is formed from the stretching godets 34 and 35.
  • the Stretch godets 34 and 35 are wrapped several times by the thread.
  • the string After the stretching godet 34 has passed, the winding device 3 14 withdrawn from the stretching zone.
  • the thread is cut between the Stretching godet 34 and stretching godet 35 arranged swirling nozzle 21 swirled.
  • the structure of the swirling nozzle 21 corresponds to that of FIG. 2 described swirling nozzle. In this respect, reference is made to the Description of Fig. 2nd
  • the thread 14 is already in front Pre-swirled inlet into the stretching zone by a swirling nozzle 32.
  • the Swirling nozzle 32 is designed such that an air flow against the Thread running direction is used to swirl the thread. This happens Braking effect on the thread 14 on the thread 14 can therefore be done by simple Pull off the loop on the take-off godet 33.
  • the before swirling the Fadens also has the advantage that the thread guide stabilizes and a smooth, even thread running even with small wraps around the Thread guide elements can be achieved.
  • the stretching godets 34 and 35 are heatable, so that the Swirling takes place on a heated thread.
  • FIG Stretching godet unit shown, which is arranged within a heating chamber.
  • the Heating chamber 41 is formed by a box 40 in which the stretch godets 34 and 35 are arranged.
  • the drive 36 of the stretch godet 34 and the drive 37 of the stretch godet 35 are arranged outside the heating chamber.
  • the thread 14 passes through the inlet opening 42 into the heating chamber and runs on the Extension godet 34.
  • the thread then runs at a distance from the stretching godet arranged second stretch godet 35. This looping repeats the Thread several times until after the stretching godet 34 has passed through the Outlet opening 42 exits.
  • the jacket surface is the Stretch godet 34 divided into two sections 38.1 and 38.2.
  • the Shell surface 38.1 has a slightly larger diameter than that Section 38.2.
  • the smaller area 38.2 of the diameter The surface of the jacket is covered by the thread 14 during the last loop contacted.
  • This diameter step in the stretch godet 34 achieves that the swirling of the thread in the upstream swirling nozzle 21st can be carried out at a lower thread tension level. This makes it possible to increase the knots in the thread because - as is known - the number of knots to the unit of length in the thread is inversely proportional to Thread tension behaves.
  • the swirl nozzle 21 is in this example again in the last loop of the thread before the stretch godet 34 arranged. With regard to the function, reference is made to the description of FIG. 2 referred.
  • this is the winding upstream stretch godets are designed in their surface condition so that in the area of the last loop the thread tension increase by the Turbulence can be absorbed by the stretch godet.
  • the inventive method could with roughness in this area Surface of approx. 0.1 ⁇ m a sufficient adjustability of the thread tension allow before winding up.
  • the stretch godet had in other surface area a roughness of approx. 5 ⁇ m.
  • the method according to the invention is not based on those shown here Spinning devices limited.
  • the shown in Figs. 1 and 3 Stretching devices are exemplary.
  • the last stretch godet of the The stretching unit can also have heating devices for the heat treatment of the Upstream of the thread or heating devices to relax the thread downstream.
  • the arrangement of the swirl nozzle in front of the Stretch godet flexible, i.e. the swirl nozzle could also be in another Wrap branch can be arranged.
  • the spinning devices according to the invention are particularly characterized by their compact design and the short thread run between the drawing unit and the winding up. An additional redirection or an additional one driven godet between the stretching unit and the take-up device not necessary.
  • Another advantage is that the swirl nozzles can be arranged in the godet boxes, so that an independent Thermal protection and an independent suction for the swirl nozzle is not necessary since these functions are fulfilled by the godet box.

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Abstract

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spinnen, Verstrecken und Aufwickeln eines synthetischen Fadens beschrieben. Hierbei wird eine Vielzahl von Filamenten in einer Spinnzone zu einem Faden zusammengefaßt. Anschließend wird der Faden in einer Streckzone mittels einer Streckgalette verstreckt und in einer Autwickelzone zu einer Spule aufgewickelt. Um den Fadenschluß herzustellen, werden die Filamente innerhalb der Streckzone vor Ablauf des Fadens von der Streckgalette verwirbelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spinnen, Verstrecken und Aufspulen eines synthetischen Fadens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Spinnvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der DE 31 46 054 bekannt. Hierbei wird ein vollverstreckter mulitfiler Faden unmittelbar vor der Aufwicklung in einer Verwirbelungsdüse verwirbelt. Die Verwirbelung vor der Aufwicklung dient dazu, den für die Weiterverarbeitung des Fadens erforderlichen Fadenschuß herzustellen.
Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung besitzen den Nachteil, daß die Fadenspannung beim Aufwickeln des Fadens von der Verwirbelung abhängig ist und der Faden auf relativ hohem Fadenspannungsniveau gewickelt werden muß. Das führt jedoch dazu, daß die Spulen zu starken Ausbauchungen neigen, so daß nur Spulen mit kleinerem Durchmesser gewickelt werden können.
In der US 4,228,120 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei welchen eine angetriebene Rolle zwischen der Aufwickeleinrichtung und der Verwirbelungsdüse angeordnet ist. Hierbei wird nur durch Verwendung eines zusätzlichen Aggregates erreicht, daß die Fadenspannung vor der Aufwicklung einstellbar ist. Durch Einführung eines zusätzlichen Aggregates wird eine weitere Fadenumlenkung erforderlich, was zu einem komplexeren Fadenlauf sowie zu einem allgemein höhren Fadenspannungsniveau führt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ein vor der Aufwicklung verwirbelter Faden bei möglichst geringem apparativen Aufwand mit einer einstellbaren Fadenspannung aufwickelbar ist.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie aus der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Fadenspannung zum Aufwickeln des Fadens durch die Streckgalette der Verstreckeinheit einstellbar ist. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß trotz des relativ hohen Fadenspannungsniveaus in der Streckzone ein ausreichend hoher Fadenschluß durch Verwirbelung der Filamente erreicht werden konnte. Da die Knotenhäufigkeit umgekehrt proportional zur Fadenspannung ist, wird die Verwirbelung des Fadens vorteilhaft kurz vor Auslauf des Fadens aus der Streckzone, d.h. kurz vor Ablauf des Fadens von der letzten Streckgalette, durchgeführt. Desweiteren besitzt die Erfindung den Vorteil, daß der Abstand zwischen der Streckzone bzw. Verstreckeinrichtung und der Aufwickelzone bzw. Aufwickeleinrichtung kurz gehalten werden kann, so daß keine wesentlichen Fadenspannungsänderungen durch Luftreibungen am Faden entstehen können.
Um die Verwirbelung bei möglichst geringem Spannungszustand des Fadens durchzuführen, ist die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 2 besonders vorteilhaft anwendbar. Bei einer vom Faden mehrfach umschlungenen Streckgaletteneinheit verringert sich die Fadenspannung vom Auflaufpunkt des Fadens auf die Streckgalette bis zum Ablaufpunkt des Fadens von der Streckgalette stetig. Damit ist in der letzten Umschlingung das niedrigste Fadenspannungsniveau der Streckzone erreicht. Eine Verwirbelung des Fadens in dem Teilstück der letzten Umschlingung vor Ablauf des Fadens von der Streckgalette führt daher zu einem erhöhten Fadenschluß.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindnung sieht vor, daß der Faden in der Verwirbelungsdüse durch einen in Fadenlaufrichtung ausgerichteten Luftstrom verwirbelt wird. Dadurch erhält der Faden durch die Verwirbelungsdüse eine fördernde Komponente. Dieser Effekt begünstigt die Laufruhe des Fadens.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird der Faden im erwärmten Zustand verwirbelt. Damit laßt sich eine weitere Erhöhung der Knotenzahl im Faden erreichen, da die warmen Filamente eine höhere Elastizität und damit eine höhere Verwirbelungsneigung aufweisen. Die Erwärmung der Filamente des Fadens können hierbei mittels einer Heizeinrichtung oder direkt durch eine beheizte Galette erfolgen.
Es ist jedoch auch besonders vorteilhaft, die Verwirbelung mit einem erwärmten Luftstrom durchzuführen. Bei dieser Verfahrensvariante tritt gleichzeitig eine Relaxation ein, die durch eine nachträgliche Wärmbehandlung des verwirbelten Fadens noch erhöht wird.
Die besonders vorteilhafte Verfahrensvariante nach Anspruch 7 und 8 hat den Vorteil, daß durch die fadenbremsende Wirkung der Verwirbelungsdüse die Umschlingung der Fäden an den Führungselementen zum Zweck eines ruhigen Fadenlaufes unterstützt wird. Es ist dadurch auch möglich, die Umschlingung zur Führung des Fadens so gering wie möglich auszuführen.
Das erfindungsgemaße Verfahren läßt sich auf alle gängigen Polymertypen wie Polyamid, Polyester oder Polypropylene anwenden. Bei der Herstellung eines Polyesterfadens mit 50 dtex f24 konnte die Fadenspannung vor dem Wickler um über 50% gegenüber dem herkömmlichen Verfahren abgesenkt werden. Es wurde eine minimale Fadenspannung von 4 cN vor der Aufwicklung erreicht. Dieses Verfahren ist daher insbesondere für Fäden mit feinen Titern geeignet, die mit möglichst geringer Fadenspannung aufgewickelt werden.
Die erfindungsgemaße Spinnvorrichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß neben der Verstreckeinrichtung keine zusätzlichen angetriebenen Fadenführungshilfsmittel erforderlich sind, um den Faden zur Aufwickeleinrichtung zu führen. Zudem kann durch die Anordnung der Verwirbelungsdüse in der Verstreckeinrichtung eine zusätzliche Absaugung bzw. ein zusätzlicher Wärmeschutz der Verwirbelungsdüse entfallen. Diese Funktion wird durch vorhandene Galettenboxen der Verstreckeinrichtung übernommen.
Um den Faden in mehreren Windungen über eine Streckgalette zu führen, wird vorteilhaft eine Streckengaletteneinheit eingesetzt. Die Streckengaletteneinheit kann hierbei durch die Streckgalette und eine Überlauftolle oder eine zweite Galette gebildet werden.
Um die Fadenspannung nach der Verwirbelung auf ein für die Wicklung erforderliches Niveau abzubauen, ist die Streckgalette in dem Teilbereich, in dem der Faden in seiner letzten Umschlingung die Manteloberfläche kontaktiert, mit einer Rauhigkeit von ca. 0,1 µm ausgeführt. Der übrige vom Faden kontaktierte Bereich der Manteloberfläche weist dagegen eine größere Rauhigkeit von ca. 5µm auf.
Um das Fadenspannungsniveau vor der Aufwicklung weiter zu minimieren, ist die Ausführung der Spinnvorrichtung besonders von Vorteil, bei welcher die Streckgalette in einem vom Faden in der letzten Umschlingung kontaktierten Teilbereich einen kleineren Durchmesser aufweist als in dem übrigen Teilbereich der Streckgalette. Es hat sich hierbei gezeigt, daß bereits ein Durchmesserunterschied von 0,5 bis 1% zu einer wesentlichen Erhöhung der Knotenzahl im verwirbelten Faden geführt hat.
Um Fäden im feinen Titerbereich herzustellen, ist die Weiterbildung der Spinnvorrichtung vorteilhaft, bei welcher die Überlaufrolle bzw. die zweite Galette ebenfalls angetrieben wird.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1
schematisch das erfindungsgemäße Verfahren und die dazu erforderlichen Vorrichtungsteile;
Fig. 2
schematisch die Streckgaletteneinheit aus der Spinnvorrichtung aus Fig. 1;
Fig. 3
schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung;
Fig. 4
schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Streckgaletteneinheit.
In Fig. 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung gezeigt. Die Spinnvorrichtung weist zur Herstellung eines Fadens eine Spinneinrichtung 1, eine der Spinneinrichtung 1 nachgeschaltete Verstreckeinrichtung 2 sowie eine zum Aufwickeln des Fadens vorgesehene Aufwickeleinrichtung 3 auf.
In der Spinneinrichtung 1 wird ein Faden 14 aus einem thermoplastischen Material gesponnen. Das thermoplastische Material wird durch eine Fülleinrichtung 6 einem Extruder 4 aufgegeben. Der Extruder 4 ist durch einen Antrieb 5 angetrieben. In dem Extruder 4 wird das thermoplastische Material aufgeschmolzen. Durch eine Schmelzeleitung 7 gelangt der Schmelzestrom zu einer Spinnpumpe 8. Die Spinnpumpe 8 fördert den Schmelzestrom zu dem beheizten Spinnkopf 9. An der Unterseite des Spinnkopfes 9 befindet sich eine Spinndüse 10. Aus der Spinndüse 10 tritt die Schmelze in Form von feinen Filamentsträngen 11 aus. Die Filamente durchlaufen eine unterhalb der Spinndüse angeordnete Kühlvorrichtung 12. In der Kühlvorrichtung 12 werden die Filamente durch einen Luftstrom gekühlt. Der Luftstrom kann hierbei, wie in Fig. 1 gezeigt, durch eine quer oder radial zur Filamentschar gerichtete Anblasung erzeugt werden oder aber durch eine am Ausgang der Kühleinrichtung angeordnete Saugeinrichtung. Unmittelbar unterhalb der Kühlvorrichtung 12 ist eine Präparationsvorrichtung 13 angeordnet, die die Filamente zu einem Faden 14 zusammenführt.
Der Faden 14 wird durch die Verstreckeinrichtung 2 aus der Spinnzone abgezogen. Hierzu weist die Verstreckeinrichtung 2 eine erste Galetteneinheit 15 auf. Die Galetteneinheit 15 besteht aus einer Abzugsgalette 17 und einer verschränkt zu der Galette 17 angeordneten Überlaufrolle 18. Die Galetteneinheit 15 ist mehrfach von dem Faden 14 umschlungen. Hierbei wird die Abzugsgalette 17 durch einen Galettenantrieb mit einer voreinstellbaren Geschwindigkeit angetrieben. Diese Abzugsgeschwindigkeit ist um ein Vielfaches höher als die natürliche Austrittsgeschwindigkeit der Filamente 11 aus der Spinndüse 10. Die Überlaufrolle 18 ist frei drehbar.
Von der Abzugsgalette 17 gelangt der Faden zu einer Streckgaletteneinheit 16. Die Streckgaletteneinheit besteht aus einer Streckgalette 19 und einer Überlaufrolle 20. Die Streckgalette 19 ist mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben als die zuvor beschriebene Abzugsgalette 17. Dadurch wird der Faden zwischen den beiden Galetten 17 und 19 verstreckt. Die Galetten 17 und 19 können beheizbar ausgeführt sein.
Bevor der Faden 14 die Streckzone verläßt, wird der Faden 14 vor Ablauf von der Streckgalette 19 durch eine zwischen der überlaufrolle 20 und der Streckgalette 19 im Fadenlauf angeordnete Verwirbelungsdüse 21 geführt. Hierin werden die Filamente des Fadens 14 durch einen Luftstrom miteinander verwirbelt. Damit wird in dem Faden 14 zwischen den Filamenten ein sogenannter Fadenschluß hergestellt, was für die Weiterverarbeitung in Folgeporzessen erforderlich ist.
Der Faden 14 wird mittels der Aufwickeleinrichtung 3 aus der Streckzone abgezogen und tritt über einen Kopffadenführer 22 in eine Aufwickelzone ein. Von dem Kopffadenführer 22 gelangt der Faden 14 in das Changierdreieck und die am Ende des Changierdreiecks angeordnete Changiervorrichtung 23. Die Changiervorrichtung kann hierbei als Flügelchangierung oder als Kehrgewindewellenchangierung ausgeführt sein. In beiden Fällen wird der Faden 14 mittels Changierfadenführern innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt. Dabei umschlingt der Faden eine im Fadenlauf hinter der Changiereinrichtung angeordnete Andrückwalze 24. Die Andrückwalze 24 liegt auf der Oberfläche der Spule 25 an. Sie dient zur Messung der Oberflächengeschwindigkeit der Spule 25. Die Spule 25 wird auf einer Hülse gebildet, die auf der Spulspindel 26 aufgespannt ist. Die Spulspindel 26 wird durch einen Spindelmotor 27 angetrieben. Der Spindelmotor 27 wird hierbei derart gesteuert, daß die Oberflächengeschwindigkeit der Spule 25 konstant bleibt. Hierzu wird als Regelgröße die Drehzahl der frei drehbaren Andrückwalze 24 abgetastet.
Die in Fig. 1 dargestellte Spinnvorrichtung ist insbesondere geeignet, um voll verstreckte Fäden herzustellen. Dabei läßt sich durch die Anordnung der Verwirbelungsdüse innerhalb der Streckzone die Fadenspannung zum Aufwickeln des Fadens vorteilhaft durch die vor der Aufwickelzone angeordnete Streckgalette einstellen. Hierbei ist besonders von Vorteil, wenn die Verwirbelungsdüse 21 - wie in Fig. 2 gezeigt - in der letzten Umschlingung zwischen der Streckgalette 19 und der Überlaufrolle 20 angeordnet ist.
In Fig. 2 ist schematisch eine Seitenansicht der Streckgaletteneinheit 16 aus Fig. 1 gezeigt. Die Streckgaletteneinheit besteht aus der Streckgalette 17, die an einem Ende mit dem Galettenantrieb 28 verbunden ist. Im Abstand zu der Streckgalette 17 ist die Überlaufrolle 18 angeordnet, die an einem Ende frei drehbar in dem Lagerblock 29 gelagert ist. Gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Situation ist in Fig. 2 der Fadenlauf zur Streckgalette und von der Streckgalette weg um 90° verschwenkt dargestellt. Hierbei läuft der bereits von der Abzugsgalette 17 erwärmte Faden 14 auf die Streckgalette 19 auf Die Galette 19 ist ebenfalls beheizbar ausgeführt. Der Faden 14 läuft von der Galette 19 zur Überlaufrolle 20 und von der Überlaufrolle 20 zur Streckgalette 19 zurück. Diese Umschlingung führt der Faden 14 mehrmals aus. Hierbei wird er durch den beheizten Mantel der Streckgalette 19 erwärmt. In der letzten Umschlingung zwischen der Überlaufrolle 20 und der Streckgalette 19 ist im Fadenlauf die Verwirbelungsdüse 21 angeordnet. Die Verwirbelungsdüse 21 weist einen Fadenkanal 30 auf, in dem der Faden geführt ist. In dem Fadenkanal 30 mündet ein Luftkanal 31 derart, daß ein durch den Luftkanal 31 eingebrachter Luftstrom 39 in Fadenlaufrichtung ausgerichtet auf den Faden 14 trifft. Durch den einströmenden Luftstrom werden die Filamente des Fadens 14 verwirbelt, und es bilden sich einzelne sogenannte Knoten im Faden aus. Durch die Wärmebehandlung des Fadens vor der Verwirbelung kann die Anzahl der Knoten pro Längeneinheit erhöht werden. Die anschließende kurze Wärmebehandlung nach der Verwirbelung führt zudem zu einer Fixierung der Knoten und damit zu einem stabilen Fadenschluß.
Die Ausrichtung des Luftkanals 31 in Fadenlaufrichtung führt dazu, daß die eintretende Luft Reibungskräfte, die eine Zugkraft am Faden in Fadenlaufrichtung bewirken, in Fadenlaufrichtung erzeugt. Damit wird die Fadenspannung zur Verstreckung aufrecht erhalten bzw. unterstützt. Die durch die Verwirbelung zusätzlich in den Faden eingebrachte Fadenspannung läßt sich jedoch vorteilhaft über die Umschlingung des Fadens an der Streckgalette 19 durch die Streckgalette wieder abbauen, so daß der Faden mit relativ geringem Fadenspannungsniveau aufgewickelt werden kann.
Um die Anzahl der Knoten bei der Verwirbelung weiter zu erhöhen, ist es möglich, die der Verwirbelungsdüse 21 zugeführte Luft zuvor zu erwärmen. Durch die erfindungsgemäße Spinnvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, multifile Fäden mit sehr hohem Fadenschluß bei niedriger Fadenspannung herzustellen und zu Spulen aufzuwickeln. Daher ist das Verfahren insbesondere auch gut für Garne mit feinen Fadentitern geeignet.
In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung gezeigt. Die in Fig. 3 dargestellte Spinneinrichtung 1 und Aufwickeleinrichtung 3 sind mit der Spinneinrichtung und der Aufwickeleinrichtung aus Fig. 1 identisch. Insoweit wird auf die Beschreibung zu Fig. 1 Bezug genommen.
Die Verstreckeinrichtung 2 besteht bei der in Fig. 3 gezeigten Spinnvorrichtung aus einer Abzugsgalette 33. Die Abzugsgalette zieht den Faden 14 aus der Spinnzone ab. Von der Abzugsgalette 33 gelangt der Faden zu einer Streckgaletteneinheit, die aus den Streckgaletten 34 und 35 gebildet ist. Die Streckgaletten 34 und 35 werden vom Faden mehrmals umschlungen. Der Faden 14 wird nach Ablauf von der Streckgalette 34 durch die Aufwickeleinrichtung 3 aus der Streckzone abgezogen. Zuvor wird der Faden durch eine zwischen der Streckgalette 34 und der Streckgalette 35 angeordneten Verwirbelungsdüse 21 verwirbelt. Der Aufbau der Verwirbelungsdüse 21 entspricht der bereits zu Fig. 2 beschriebenen Verwirbelungsdüse. Insoweit wird Bezug genommen auf die Beschreibung zu Fig. 2.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Spinnvorrichtung wird der Faden 14 bereits vor Einlauf in die Streckzone durch eine Verwirbelungsdüse 32 vorverwirbelt. Die Verwirbelungsdüse 32 ist derart ausgestaltet, daß ein Luftstrom entgegen der Fadenlaufrichtung zur Verwirbelung des Fadens genutzt wird. Dadurch tritt ein Bremseffekt an dem Faden 14 auf Der Faden 14 läßt sich daher durch einfache Umschlingung an der Abzugsgalette 33 abziehen. Die vor Verwirbelung des Fadens besitzt zudem den Vorteil, daß die Fadenführung stabilisiert und ein ruhiger gleichmäßiger Fadenlauf auch bei geringen Umschlingungen an den Fadenführungselementen erreicht werden kann.
Die Streckgaletten 34 und 35 sind beheizbar ausgeführt, so daß auch die Verwirbelung an einem erwärmten Faden erfolgt.
Um eine gleichmäßige Erwärmung des Fadens zu erreichen, ist in Fig. 4 eine Streckgaletteneinheit gezeigt, die innerhalb einer Heizkammer angeordnet ist. Die Heizkammer 41 wird durch einen Kasten 40 gebildet, in dem die Streckgaletten 34 und 35 angeordnet sind. Der Antrieb 36 der Streckgalette 34 und der Antrieb 37 der Streckgalette 35 sind außerhalb der Heizkammer angeordnet. Der Faden 14 gelangt hierbei über die Einlaßöffnung 42 in die Heizkammer und läuft auf die Streckgalette 34 auf. Von der Streckgalette läuft der Faden sodann zur in Abstand angeordneten zweiten Streckgalette 35. Diese Umschlingung wiederholt der Faden mehrmals bis er nach Ablauf von der Streckgalette 34 durch die Auslaßöffnung 42 austritt.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Streckgaletteneinheit ist die Manteloberfläche der Streckgalette 34 in zwei Teilbereichen 38.1 und 38.2 aufgeteilt. Die Manteloberfläche 38.1 besitzt einen etwas größeren Durchmesser als der Teilbereich 38.2. Der im Durchmesser kleinere Teilbereich 38.2 der Manteloberfläche wird vom Faden 14 während der letzten Umschlingung kontaktiert. Durch diese Durchmesserstufe in der Streckgalette 34 wird erreicht, daß die Verwirbelung des Fadens in der vorgeschalteten Verwirbelungsdüse 21 auf einem geringerem Fadenspannungsniveau durchgeführt werden kann. Dadurch ist eine Erhöhung der Knoten im Faden möglich, da sich - wie bekannt - die Knotenanzahl zur Längeneinheit im Faden umgekehrt proprotional zur Fadenspannung verhält. Die Verwirbelungsdüse 21 ist bei diesem Beispiel wiederum in der letzten Umschlingung des Fadens vor der Streckgalette 34 angeordnet. Hinsichtlich der Funktion wird auf die Beschreibung zu Fig. 2 verwiesen.
Bei allen zuvor gezeigten Verstreckeinrichtungen ist die der Aufwicklung vorgeschaltete Streckgalette in ihrer Oberflächenbeschaffenheit so ausgebildet, daß im Bereich der letzten Umschlingung die Fadenspannungserhöhung durch die Verwirbelung durch die Streckgalette aufgenommen werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren konnte bei Rauhigkeiten in diesem Bereich der Oberfläche von ca. 0,1 µm eine ausreichende Einstellbarkeit der Fadenspannung vor der Aufwicklung ermöglichen. Im Vergleich besaß die Streckgalette im übrigen Oberflächenbereich eine Rauhigkeit von ca. 5 µm.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die hier gezeigten Spinnvorrichtungen beschränkt. Die in Fig. 1 und 3 gezeigten Verstreckeinrichtungen sind beispielhaft. Der letzten Streckgalette der Verstreckeinheit können auch Heizeinrichtungen zur Wärmebehandlung des Fadens vorgeschaltet oder aber auch Heizeinrichtungen zur Relaxation des Fadens nachgeschaltet sein. Ebenso ist die Anordnung der Verwirbelungsdüse vor der Streckgalette flexibel, d.h. die Verwirbelungsdüse könnte auch in einem anderen Umschlingungsast angeordnet werden.
Die erfindungsgemäßen Spinnvorrichtungen zeichnen sich insbesonder durch ihre kompakte Bauart und den kurzen Fadenlauf zwischen der Verstreckeinheit und der Aufwicklung aus. Eine zusätzliche Umlenkung oder eine zusätzlich angetriebene Galette zwischen der Verstreckeinheit und der Aufwickeleinrichtung ist nicht erforderlich. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Verwirbelungsdüsen in den Galettenboxen mit angeordnet werden können, so daß ein eigenständiger Wärmschutz sowie eine eigenständige Absaugung für die Verwirbelungsdüse nicht erforderlich ist, da diese Funktionen durch die Galettenbox erfüllt werden.
Bezugszeichenliste
1
Spinneinrichtung
2
Verstreckeinrichtung
3
Aufwickeleinrichtung
4
Extruder
5
Antrieb
6
Fülleinrichtung
7
Schmelzeleitung
8
Spinnpumpe
9
Spinnkopf
10
Spinndüse
11
Filamente
12
Kühlvorrichtung
13
Präparationsvorrichtung
14
Faden
15
Galetteneinheit
16
Streckgaletteneinheit
17
Abzugsgalette
18
Überlaufrolle
19
Streckgalette
20
Überlaufrolle
21
Verwirbelungsdüse
22
Kopffadenführer
23
Changiervorrichtung
24
Andrückwalze
25
Spule
26
Spulspindel
27
Spindelantrieb
28
Galettenantrieb
29
Lagerblock
30
Fadenkanal
31
Luftkanal
32
Verwirbelungsdüse
33
Abzugsgalette
34
Streckgalette
35
Streckgalette
36
Galettenantrieb
37
Galettenantrieb
38
Manteloberfläche
39
Luftstrom
40
Kasten
41
Heizkammer
42
Einlaßöffnung
43
Auslaßöffnung

Claims (18)

  1. Verfahren zum Spinnen, Verstrecken und Aufwickeln eines aus einer Vielzahl von synthetischen Filamenten bestehenden Fadens, bei welchem die Filamente in einer Spinnzone zu einem Faden zusammengefaßt werden, bei welchem der Faden in einer Streckzone mittels einer Streckgalette verstreckt wird und bei welchem der Faden in einer Aufwickelzone zu einer Spule aufgewickelt wird, wobei der Faden vor dem Aufwickeln mittels einer Verwirblungsdüse verwirbelt wird,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verwirbelung des Fadens innerhalb der Streckzone vor Ablauf des Fadens von der Streckgalette erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Faden eine Streckgaletteneinheit bestehend aus der Streckgalette und einer Überlaufrolle mehrfach umschlingt und daß der Faden in der letzten Umschlingung in dem Teilstück zwischen der Streckgalette und der Überlaufrolle verwirbelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Faden in der Verwirblungsdüse durch einen in Fadenlaufrichtung ausgerichteten Luftstrom verwirbelt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Faden unmittelbar vor der Verwirbelung erwärmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Wärmebehandlung durch die beheizbare Streckgalette erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Faden mittels eines der Verwirbelungsdüse aufgegeben erwärmten Luftstrom verwirbelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Faden vor Einlauf in die Streckzone mittels einer weiteren Verwirbelungsdüse verwirbelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Faden in der Verwirblungsdüse durch einen entgegen der Fadenlaufrichtung ausgerichteten Luftstrom verwirbelt wird.
  9. Spinnvorrichtung zum Spinnen, Vertsecken und Aufwickeln eines synthetischen Fadens (14) mit einer Spinneinrichtung (1), mit einer Verstreckeinrichtung (2), mit einer Aufwickeleinrichtung (3) und mit einer der Aufwickelvorrichtung (3) vorgeordneten Verwirbelungsdüse (21),
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verwirbelungsdüse (21) im Fadenlauf vor einer letzten Streckgalette (19, 34) der Vertstreckeinrichtung (2) angeordnet ist.
  10. Spinnvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die letzte Streckgalette (19, 34) mit einer zugeordneten Überlaufrolle (20, 35) eine Streckgaletteneinheit (16) bildet, die vom Faden (14) mehrfach umschlungen ist, und daß die Verwirbelungsdüse (21) im Fadenlauf zwischen der Streckgalette (19, 34) und der Überlaufrolle (20, 35) angeordnet ist.
  11. Spinnvorrichtung nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verwirblungsdüse (21) in der letzten Umschlingung im Fadenlauf vor Ablauf von der Streckgalette (19, 34) angeordnet ist.
  12. Spinnvorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Manteloberfläche (38) der Streckgalette (34) in einen vom Faden in der letzten Umschlingung kontaktierten Teilbereich (38.2) eine Rauhigkeit aufweist, die kleiner ist als die Rauhigkeit des zuvor vom Faden kontaktiertem Teilbereichs (38.1) der Manteloberfläche.
  13. Spinnvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Durchmesser der Streckgalette (34) in einem vom Faden in der letzten Umschlingung kontaktierten Teilbereich (38.2) der Streckgalette (34) kleiner ist als der Durchmesser der Streckgalette (34) des zuvor vom Faden kontaktiertem Teilbereichs (38.1) der Streckgalette (34).
  14. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Verwirblungsdüse (21) einen Fadenkanal (30) zur Führung und Verwirbelung des Fadens (14) und einen in den Fadenkanl (30) mündenden Luftkanal (31) zur Luftzuführung aufweist, wobei die beiden Kanäle (30, 31) einen Winkel <90° in Fadenlaufrichtung zwischen sich einschließen.
  15. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Streckgalette (19, 34) einen beheizbaren Mantel aufweist.
  16. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Streckgaletteneinheit (16) mittels einer Heizeinrichtung beheizbar ist.
  17. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Streckgalette (19, 34) und die Überlaufrolle (18, 35) der Streckgaletteneinheit (16) mittels jeweils einem Antrieb (36, 37) antreibbar sind.
  18. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    eine zweite Verwirbelungsdüse (32) im Fadenlauf zwischen der Spinneinrichtung (1) und der Streckeinrichtung (2) angeordnet ist.
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