EP1102878A1

EP1102878A1 - Spinnvorrichtung und -verfahren zum spinnen eines synthetischen fadens

Info

Publication number: EP1102878A1
Application number: EP99938309A
Authority: EP
Inventors: Klaus Schäfer; Dieter Wiemer; Detlev Schulz; Hansjörg MEISE; Ulrich Enders; Hans-Gerhard Hutter; Peter Senge; Roland Nitschke; Gerhard Müller
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-05-30
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: EP1102878B1; DE59910596D1; KR100574180B1; WO2000005439A1; US20010015508A1; US6716014B2; JP2002521578A; TW530101B; CN1117186C; KR20010072017A; JP4357119B2; CN1309730A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spinnvorrichtung und ein Verfahren zum Spinnen eines synthetischen Fadens. Der Faden wird hierbei durch Zusammenfassen einer Vielzahl von Filamenten gebildet und mittels einer der Spinnvorrichtung nachgeschalteten Aufspulvorrichtung zu einer Spule aufgewickelt. Unterhalb der Spinndüse sind ein Einlasszylinder mit gasdurchlässiger Wandung und ein Kühlrohr angeordnet. Das Kühlrohr ist mit einer Saugeinrichtung derart verbunden, dass sich ein Luftstrom im Kühlrohr in Fadenlaufrichtung ausbildet, der die Fortbewegung der Filamente unterstützt und zu einer verzögerten Abkühlung führt. Um innerhalb der Kühlstrecke die Abkühlung der Filamente zu gewährleisten, ist eine Luftzuführeinrichtung zur Erzeugung eines zusätzlichen Kühlluftstroms in axialer Richtung des Kühlrohres zur Kühlung der Filamente unterhalb des Einlasses des Kühlrohres ausgebildet.

Description

SPINNVORRICHTUNG UND -VERFAHREN ZUM SPINNEN EINES SYNTHETISCHEN FADENS

Die Erfindung betrifft eine Spinnvorπchtung zum Spinnen eines synthetischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Spinnen eines synthetischen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16

Diese Spinnvorrichtung und das Verfahren sind aus der EP 0682720 bekannt

Bei der bekannten Spinnvorrichtung werden die frisch extrudierten Filamente in ein Kuhlrohr mit Unterdruckatmosphare geführt Das Kuhlrohr ist mit Abstand zur Spinndüse angeordnet, so daß sich ein Luftstrom zur Kühlung der Filamente in Fadenlaufrichtung im Kuhlrohr ausbildet Hierbei ist die

Stromungsgeschwindigkeit der Luft und die Spinngeschwindigkeit derart aufeinander abgestimmt, daß die Filamente in ihrer Fortbewegung im Kuhlrohr durch den Luftstrom unterstutzt werden Damit wird erreicht, daß der

Erstarrungspunkt der Filamente sich von der Spinndüse wegbewegt. Damit einher geht eine verzögerte Kristallisation des Polymers, die sich gunstig auf die physikalischen Eigenschaften des Fadens auswirkt So konnte beispielsweise bei der Herstellung eines POY-Garns die Abzugsgeschwindigkeit und damit die Verstreckung erhöht werden, ohne daß sich für das Garn die für die

Weiterverarbeitung erforderlichen Dehnungswerte verandern

Die bekannte Spinnvorrichtung besteht aus einem Kuhlrohr und einer Saugeinrichtung, die unterhalb der Spinndüse angeordnet ist Zwischen der Spinndüse und dem Kühlrohr ist ein Einlaßzylinder mit gasdurchlässiger Wandung angeordnet Durch das Zusammenwirken des Einlaßzylinders und der Saugeinrichtung wird eine Luftmenge innerhalb des Spinnschachtes eingeleitet und innerhalb des Kuhlrohres zu einem beschleunigten Luftstrom in Fadenlaufrichung geführt Beim Durchlaufen des Einlaßzylinders werden die Filamente derart vorgekuhlt, daß durch Viskositatserhohung in den Randschichten die Festiekeit der Randschicht zunimmt Im Kern sind die Filamente bei Eintritt in das Kuhlrohr jedoch noch schmelzeflussig, so daß die endgültige Erstarrung erst im Kuhlrohr erfolgt Hierzu besteht das Kühlrohr aus einem trichterförmigen Einlaß mit einem engsten Querschnitt im Kühlrohr und einem direkt anschließenden zylindrischen Teilstuck. Durch den engsten Querschnitt und das zylindrische Teilstück wird der Luftstrom derart beschleunigt, daß die Filamente in ihrer Fortbewegung untestutzt werden und erst im Kuhlrohr verzögert verfestigen Bei größeren Filamenttitern tritt jedoch nun das Problem auf, daß der im Kühlrohr eintretende Luftstrom zwar die Fortbewegung der Filamente unterstutzt, jedoch nicht zu einer ausreichenden Kühlung der Filamente f hrt. Bei der bekannten Spinnvorrichtung ist zwar eine Luftzufuhreinrichtung am Einlaß des Kύhlrohres zur Erzeugung eines zusatzlichen Kühlstroms vorgesehen, die jedoch bereits vor Beschleunigung des Luftstroms im Kuhlrohr zu einer erheblichen Abkühlung der Filamente führt, so daß sich der positive Effekt von einer verzögerten Kristallisation des Polymers nicht oder nur unzureichend auswirkt.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, die eingangs genannte Spinnvorrichtung und das eingangs genannte Verfahren derart weiterzubilden, daß Filamente mit größeren Titern auch bei verzögerter Kristallisation des Polymers und hohen Spinngeschwindigkeiten auf kurzer Strecke ausreichend gekühlt werden

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spinnvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelost.

Die Erfindung besitzt den Vorteil, daß der am Einlaß des Kühlrohres eintretende Luftstrom ausschließlich zur Verzögerung der Kristallisation des Polymers dient. Damit ist gewahrleistet, daß der Erstarrungspunkt der Filamente sich innerhalb des Kuhlrohres befindet. Zur weiteren Abkühlung der Filamente wird der durch die Luftzuführeinrichtung eingebrachte Kuhlluftstrom genutzt Hierzu ist diese Luftzufuhreinrichtung unterhalb des engsten Querschnittes des Einlasses am zylindrischen Teilstuck oder unterhalb des Auslasses des Kuhlrohres angeordnet Damit wird erreicht, daß der Kύhlluftstrom erst kurz vor oder nach Erstarrung der Filamente auf das Filamentbundel trifft. Dies wirkt sich insbesondere auf die Gleichmäßigkeit der Filamentquerschnitte aus und führt zu einer hohen Spinnsicherheit und zu Flusenfreiheit.

Die besonders bevorzugte Weiterbildung der Spinnvorrichtung gemäß Anspruch 2 besitzt den Vorteil, daß der Kύhlluftstrom im wesentlichen gleichmaßig in das Kühlrohr eintritt. Da der Luftstrom und der Kuhlluftstrom gleichgerichtet sind, werden Turbulenzen im wesentlichen vermieden

Hierbei laßt sich die Luftzuführeinrichtung auf einfache Weise durch eine Öffnung im Mantel des Kύhlrohres gemäß Anspruch 3 ausbilden Der durch die Öffnung in das Kuhlrohr eintretende Kuhlstrom stellt sich aufgrund der Unterdruckatmosphare im Kύhlrohr selbstatig ein

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 zeichnet sich dadurch aus, daß der am Einlaß des Kύhlrohres eintretende Luftstrom und der durch die Öffnung in das Kühlrohr eintretende Kuhlluftstrom unabhängig voneinander einstellbar sind. Hierzu weist die Luftzuführeinrichtung einen Luftstromerzeuger auf, welcher den Kühlluftstrom erzeugt Als Luftstromerzeuger konnte beispielsweise ein Geblase eingesetzt werden

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Spinnvorrichtung ist der Luftstromerzeuger als Injektor mit einer Dusenbohrung ausgeführt, welche mit einer Druckluftquelle in Verbindung steht Die Dusenborhung des Injektors mündet hierbei direkt in der Öffnung im Mantel des Kuhlrohres Hierbei ist zwischen der Mittelachse des Kühlrohres und der Dusenbohrung ein spitzer Winkel in Fadenlaufrichtung ausgebildet, um den Kuhlluftstrom gerichtet in Fadenlaufrichtung in das Kuhlrohr einzuleiten Eine deraπige Ausbildung der Spinnvorrichtung ist insbesondere auch geeignet, um bei Prozeßbeginn die Filamente in das Kύhlrohr einzufädeln Bei einem Winkelbereich von 15 bis 30 ° wird zudem erreicht, daß das Filamentbundel im Bereich der Kühlluftstromung sicher von der Wandung des Kuhlrohres abgehalten wird.

Um den Kühlluftstrom in Abhängigkeit vom Filamenttyp und Filamenttiter einzustellen, ist die Ausbildung der Spinnvorrichtung gemäß Anspruch 6 besonders vorteilhaft. Als Verstellmittel zur Veränderung des freien Stromungsquerschnittes der Öffnung läßt sich hierbei eine am Kύhlrohr angebrachte Gehäusemuffe verwenden, die zum völligen oder teilweisen Verschließen der Öffnung am Kühlrohr bewegbar angeordnet ist

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung besteht das Verstellmittel aus einer die Öffnung im Kύhlrohr von außen einschließenden Luftkammer, die einen Zulauf mit einer Drosselvorrichtung aufweist Über die Drosselvorrichtung im Zulauf kann somit die Luftzufuhr zur Luftkammer gesteuert werden.

Um eine möglichst intensive Kühlung mit dem Kühlstrom zu erreichen, kann der Zulauf der Luftkammer gemäß Anspruch 9 mit dem Luftstromerzeuger verbunden sein

Die in dem Mantel des Kühlrohres eingebrachte Öffnung kann bei den Ausführungsbeispielen als Bohrung oder als radialer Ausschnitt ausgebildet sein. Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Spinnvorrichtung wird die Öffnung durch ein ringförmiges Lochblech im Mantel des Kühlrohres gebildet. Hierbei erstreckt sich das Lochblech über den gesamten Umfang des Kuhlrohres Dadurch wird eine gleichmaßige Einströmung des Kύhlluftstromes in das Kuhlrohr gewährleistet. Durch die Vielzahl der Locher wird eine mit wenig Turbulenz behaftete Strömung erzeugt

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Lochblech kegelförmig mit in Fadenlaufrichtung zunehmendem Querschnitt geformt und in Verlangerung des Kuhlrohres auf der Auslaßseite des Kühlrohres angeordnet. Damit wird die Kühlung der Filamente weiter intensiviert, da durch die Expansion des Luftstromes eine bessere Vermischung zwischen dem Kuhlluftstrom und dem Luftstrom erfolgt.

Die besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 ermöglicht neben einer sehr intensiven Kühlung gleichzeitig ein Vorverstrecken der Filamente Durch den entgegen der Fadenlaufrichtung gerichteten Kühlluftstrom wird an den Filamenten eine entgegen der Fadenlaufrichtung wirkende Reibkraft erzeugt, die ein Verstrecken der Filamente bewirkt.

Bei der Ausbildung der Spinnvorrichtung gemäß Anspruch 13 ist die Luftzuführeinrichtung dabei derart ausgeführt, daß der Kύhlluftstrom mittels der Saugeinrichtung erzeugbar ist. Hierzu ist ein zweites Kύhlrohr in Verlängerung zum ersten Kühlrohr unmittelbar an der Auslaßkammer der Saugeinrichtung angegeschlossen

Zur Vergleichmaßigung der Strömung ist das zweite Kuhlrohr bevorzugt mit einem trichterförmigen Einlaß und mit einem zylinderfbrmigen Auslaß mit luftdurchlässiger Wandung ausgeführt.

Um die Verstreckwirkung bei einer derartigen Luftzuführeinrichtung zu erhöhen, könnte das Kühlrohr eine Heizeinrichtung aufweisen

Das erfmdungsgemaße Verfahren zeichnet sich besonders dadurch aus, daß textile Fäden oder technische Faden aus Polyester, Polyamid oder Polypropylen mit dicken Titern und hohen Dehnungswerten hergestellt werden können. Das Verfahren kann hierbei mit unterschiedlichen Behandlungseinrichtungen gekoppelt sein, so daß beispielsweise vollverstreckte Faden, vororientierte Faden oder hochorientierte Faden hergestellt werden können Im folgenden werden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele der erfindungsgemaßen Spinnvorrichtung naher beschrieben

Es stellen dar

Fig 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen

Spinnvorrichtung mit nachgeschalteter Aufspuleinrichtung,

Fig 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen spinn Vorrichtung mit Luftzuführeinrichtung am Kuhlrohr,

Fig 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Luftzuführeinrichtung,

Fig 4 und 5- weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemaßen Spinnvorrichtung mit Luftzuführeinrichtung.

In Fig 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemaßen Spinnvorrichtung zum Spinnen eines synthetischen Fadens gezeigt

Ein Faden 12 wird aus einem thermoplastischen Material gesponnen. Das thermoplastische Material wird hierzu in einem Extruder oder einer Pumpe aufgeschmolzen. Die Schmelze wird über eine Schmelzeleitung 3 mittels einer Spinnpumpe zu einem beheizten Spinnkopf 1 gefördert An der Unterseite des Spinnkopfes 1 ist eine Spinndüse 2 angebracht Aus der Spinndüse 2 tritt die Schmelze in Form von feinen Filamentstrangen 5 aus Die Filamente 5 durchlaufen als Filamentbundel einen Spinnschacht 6, der durch einen Einlaßzylinder 4 gebildet wird Der Einlaßzylinder 4 ist hierzu unmittelbar unterhalb des Spinnkopfes 1 angeordnet und umschließt die Filamente 5 Am freien Ende des Einlaßzylinders 4 schließt sich in Fadenlaufrichtung ein Kuhlrohr 8 an Das Kύhlrohr 8 weist auf der Einlaufseite der Filamente einen Einlaß 9 auf. Der Einlaß 9, der vorzugsweise trichterförmig ausgebildet ist, ist mit dem Einlaßzylinder 4 verbunden. Im engsten Querschnitt des Einlasses 9 weist das Kühlrohr 8 ein zylindrisches Teilstück 32 auf. Am Ende des zylindrischen Teilstücks 32 weist das Kühlrohr 8 einen den Auslaß 33 bildenden Auslaufkegel 10 auf. Der Auslaufkegel 10 mündet in eine Auslaufkammer 11. Auf der Unterseite der Auslaufkammer 11 ist eine Luftzuführeinrichtung 34 angeordnet. Die Luftzufuhreinrichtung 34 besteht aus einem weiteren Kühlrohr 35. Das zweite Kühlrohr 35 ist koaxial zum ersten Kühlrohr 8 auf der Unterseite der Auslaufkammer 11 angebracht. Das zweite Kühlrohr 35 besitzt auf der Einlaufseite einen trichterförmigen Einlaß 36, der mit der Saugkammer 11 verbunden ist. An dem freien Ende des zweiten Kühlrohres 35 ist ein zylinderförmiger Auslaß 37 mit gasdurchlässiger Wandung ausgebildet. Der Auslaß weist stirnseitig eine Auslaßöffnung 13 auf, durch welche die Filamente 5 austreten.

An einer Seite der Auslaßkammer 11 mündet ein Saugstutzen 14 in die Saugkammer 11. Über den Saugstutzen 14 ist eine am freien Ende des Saugstutzens 14 angeordnete Saugeinrichtung 15 mit der Auslaufkammer 11 verbunden. Die Saugeinrichtung 15 kann beispielsweise eine Unterdruckpumpe oder ein Gebläse aufweisen, welche einen Unterdruck in der Auslaufkammer 11 und somit im ersten Kühlrohr 8 und im zweiten Kühlrohr 35 erzeugt. In der Auslaufkammer 11 ist zwischen dem Auslaß 33 des ersten Kühlrohres 8 und dem Einlaß 36 des zweiten Kühlrohres 35 ein die Filamente 5 umschließender Siebzylinder 30 angeordnet. Der Siebzylinder 30 weist eine luftdurchlässige Wandung auf.

In der Fadenlaufebene unterhalb der Luftzuführeinrichtung 34 sind eine Präparationseinrichtung 16 und eine Aufspulvorrichtung 20 angeordnet. Die Aufspulvorrichtung 20 besitzt einen Kopffadenführer 19. Der Kopffadenführer 19 zeigt im Beginn des Changierdreiecks an, welches durch die Hin- und Herbewegung eines Changierfadenfuhrers einer Changiereinrichtung 21 entsteht. Unterhalb der Changiereinrichtung 21 ist eine Andruckwalze 22 angeordnet. Die Andruckwalze 22 liegt am Umfang einer zu wickelnden Spule 23 an. Die Spule 23 wird auf einer rotierenden Spulspindel 24 erzeugt. Die Spulspindel 24 wird hierzu über den Spindelmotor 25 angetrieben Der Antrieb der Sulspindel 25 wird hierbei in Abhängigkeit von der Drehzahl der Andruckwalze derart geregelt, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Spule und damit die Aufwickelgeschwindigkeit wahrend der Aufwicklung im wesentlichen konstant bleibt

Zwischen der Praparationseinrichtung 16 und der Aufspulvorrichtung 20 ist eine Behandlungseinrichtung 17 zur Behandlung des Fadens 12 zwischengeschaltet. Bei dem in Fig 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Behandlungseirichtung 17 durch eine Verwirbelungsduse 18 gebildet

In Abhängigkeit von dem Herstellungsprozeß können in der Behandlungseinrichtung eine oder mehrere unbeheizte oder beheizte Galetten angeordnet sein, so daß der Faden vor der Aufwicklung verstreckt wird Ebenso besteht die Möglichkeit, zusatzliche Heizeinrichtungen zur Verstreckung oder zur Relaxation innerhalb der Behandlungseinrichtung 17 anzuordnen.

Bei der in Fig 1 gezeigten Spinnvorrichtung wird eine Polymerschmelze zum Spinnkopf 1 gefördert und über die Spinndüse 2 in eine Vielzahl von Filamenten 5 extrudiert. Das Filamentbündel wird von der Aufspulvorrichtung 20 abgezogen. Hierbei durchlauft das Filamentbündel mit zunehmender Geschwindigkeit den Spinnschacht 6 innerhalb des Einlaßzylinders 4 Anschließend tritt das Filamentbündel über den trichterförmigen Einlaß 9 in das Kuhlrohr 8 ein In dem Kühlrohr 8 wird über die Saugeinrichtung 15 ein Unterdruck erzeugt Dadurch wird die außen am Einlaßzylinder 4 anstehende Umgebungsluft in den Spinnschacht 6 hineingesogen. Die in den Spinnschacht 6 eindringende Luftmenge ist hierbei proportional der Gasdurchlassigkeit der Wandung des Einlaßzylinders 4 Die einströmende Luft führt zu einer Vorkuhlung der Filamente, so daß sich die Randschichten der Filamente verfestigen Im Kern bleiben die Filamente jedoch schmelzeflύssig. Die Luftmenge wird sodann über den Einlaß 9 zusammen mit dem Filamentbündel in das Kühlrohr 8 eingesogen. Die Luftströmung wird aufgrund des am Ende des Einlasses 9 ausgebildeten engsten Querschnittes und unter Wirkung der Saugeinrichtung 15 derart beschleunigt, daß im Kühlrohr keine der Filamentbewegung entgegenwirkende Luftströmung mehr vorhanden ist. Der engste Querschnitt ist im gesamten Bereich des zylinderformigen Teilstücks 32 ausgebildet. Damit ist die Beschleunigungsstrecke innerhalb des Kühlrohres 8 durch die Länge des zylindrischen Teilstücks 32 bestimmt. Das zylindrische Teilstück kann hierbei eine Länge von wenigen Millimetern bis zu 500 Millimetern oder darüber aufweisen. Durch die Luftströmung in Fadenlaufrichtung wird die Belastung an den Filamenten verringert. Der Erstarrungspunkt verlagert sich von der Spinndüse weg. Damit kann der Zusammenhang zwischen der Spinngeschwindigkeit und der Verstreckung bei der Herstellung des Fadens derart beeinflußt werden, daß trotz hoher Spinngeschwindigkeiten hohe Dehnungwerte erreicht werden. Innerhalb des Kühlrohres 8 kommt es zu einer Abkühlung der Filamente 5.

Zur weiteren Abkühlung wird mittels der Luftzuführeinrichtung 34 ein zusätzlicher Kühlluftstrom erzeugt. Hierzu durchlaufen die Filamente ein zweites Kühlrohr 35, das unterhalb des ersten Kühlrohres 8 angeordnet ist. Der Auslaufkegel 10 des ersten Kühlrohres und der trichterförmige Einlaß 36 des zweiten Kühlrohres 35 münden beide in der Auslaufkammer 11. Der Luftstrom aus dem Kühlrohr 8 und der Kühlluftstrom aus dem Kühlrohr 35 werden aufgrund der Wirkung der Saugeinrichtung 15 in die Auslaufkammer 11 eingesogen und treten über den Siebzylinder 30 durch den Saugstutzen 14 aus der Auslaufkammer 11 aus. Sodann wird der gesamte Luftstrom durch die Saugeinrichtung 15 abgeführt.

Die Filamente 5 treten auf der Auslaßseite des Kühlrohres 35 durch die Ausslaßöffnung 13 aus und laufen in die Präparationseinrichtung 16 ein. Durch die Praparationseinrichtung 16 werden die Filamente zu einem Faden 12 zusammengeführt. Zur Erhöhung des Fadenschlusses wird der Faden 12 vor der Aufwicklung durch eine Verwirbelungsdύse 18 verwirbelt. In der Aufspulvorrichtung wird der Faden 12 zu der Spule 23 aufgewickelt.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung kann beispielsweise ein Polyesterfaden erzeugt werden, der mit einer Aufwickelgeschwindigkeit von > 7.000 m/min aufgewickelt wird. Die in Fig. 1 gezeigte Spinnvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die in den Einlaßzylinder eintretende Luftmenge auf die verzögerte Wärmebehandlung der Filamente abgestimmt wird. Dabei kann vorteilhaft die Vorkühlung sowie die verzögerte Erstarrung der Filamente beeinfluß werden. Die Endkühlung der Filamente erfolgt in einer zweiten Zone, die durch das zweite Kühlrohr 35 gebildet wird. Zur Intensivierung der Kühlung könnte die Luftzuführeinrichtung 34 durch einen Luftstromerzeuger ergänzt werden, der auf der Auslaßseite des zweiten Kühlrohres 35 angeschlossen sein könnte.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung gezeigt, bei welcher eine Luftzuführeinrichtung 34 mit einem Luftstromerzeuger 38 vorgesehen ist.

Die in Fig. 2 dargestellte Spinnvorrichtung unterscheidet sich von dem Ausfuhrungsbeispiel aus Fig. 1 in der Ausbildung der Luftzuführeinrichtung 34. Daher wird zur Beschreibung der übrigen Bauteile, die identische Bezugszeichen erhalten haben, auf die Beschreibung zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 Bezug genommen.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung ist die Luftzufuhreinrichtung 34 im Bereich des zylindrischen Teilstücks 32 des Kühlrohres 8 ausgebildet. Hierzu weist das Kühlrohr 8 im Mantel des zylindrischen Teilstücks 32 eine Öffnung 39 auf. Die Öffnung 39 wird durch ein ringförmiges Lochblech 40 gebildet, das in dem Mantel des zylindrischen Teilstucks 32 eingefügt ist. Die Öffnung 39 im Mantel des zyhndπschen Teilstuckes 32 wird durch eine außen am Mantel des Teilstuckes 32 anliegende Luftkammer 42 eingeschlossen Die Luftkammer 42 weist einen Zulauf 41 auf Der Zulauf 41 ist an einem Luftstromerzeuger 38 angeschlossen In dem Zulauf 41 ist zwischen dem Luftstromerzeuger 38 und der Luftkammer 42 eine verstellbare Drossel 44 angeordnet, durch welche der freie Stromungsquerschnitt des Zulaufes 41 steuerbar ist

Bei dem in Fig 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Spinnvorrichtung wir der zusatzliche Kuhlluftstrom durch das Zusammenwirken der Saugeinrichtung 15 und des Luftstromerzeugers 38 der Luftzufuhreinrichtung 34 gebildet Der Kuhlluftstrom tπtt hierbei durch die Öffnung 39 in die Beschleunigungsstrecke des Kuhlrohres 8 ein Zur Vermeidung von Turbulenzen innerhalb des Kuhlrohres 8 tπtt der Kuhlluftstrom über eine Vielzahl von Lochungen des Lochbleches 40 in die Öffnung 39 ein Der Kuhlluftstrom und der Luftstrom vermengen sich und strömen in Fadenlaufrichtung bis zum Auslaß 33 des Kuhlrohres 8 Hier treten der Kuhlluftstrom und der Luftstrom in die Auslaufkammer 11 ein und werden über den Saugstutzen 14 durch die Saugeinrichtung 15 abgeführt Das Filamentbündel wird innerhalb des Kuhlrohres 8 abgekühlt Auf der Unterseite der Auslaufkammer 11 verlaßt das Filamentbündel 5 die Kuhlstrecke durch eine Auslaßoffnung 13 Anschließend wird das Filamentbündel in der Praparationseinrichtung 16 zu dem Faden zusammengeführt.

Die in Fig 2 gezeigte Ausführung der erfindungsgemaßen Spinnvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß trotz der verzögerten Abkühlung und damit der Verlagerung des Erstarrungspunktes innerhalb des Kuhlrohres eine intensive Kühlung innerhalb des Kuhlrohres stattfinden kann

Der am Einlaß 9 des Kuhlrohres 8 eintretende Luftstrom und die Position der Luftzuführeinrichtung 34 an dem Kuhlrohr sind hierbei derart abgestimmt, daß der Kuhlluftstrom kurz vor oder kurz nach dem Erstarrungspunkt der Filamente in das Kuhlrohr 8 eintritt Damit wird eine hihe Gleichmäßigkeit bei der Ausbildung der Filamente bzw des Fadens erreicht

Die Luftzuführeinrichtung 34 kann hierbei auch durch eine am Umfang ortlich begrenzte Öffnung gebildet werden Ebenso besteht die Möglichkeit, die Luftzuführeinπchtung 34 ohne Luftstromerzeuger 38 auszuführen, so daß direkt die Umgebungsluft über den Zulauf 41 in die Luftkammer 42 aufgrund der Wirkung der Saugeinrichtung 15 eintreten kann

In Fig 3 ist eine Modifikation der Luftzuführeinrichtung 34 gezeigt, wie sie beispielsweise in der Spinnvorrichtung aus Fig 2 eingesetzt sein konnte Hierbei wird die Öffnung 39 in dem zylindrischen Teisltuck 32 des Kuhlrohres 8 durch eine axial verschiebbare Gehausemuffe 43 abgedeckt Der Teil der Öffnung 39, der nicht von der Gehausemuffe 43 abgedeckt ist, steht mit der Umgebungsluft in Verbindung Aufgrund der Unterdruckatmosphare in dem Kuhlrohr 8 wird sich somit ein zusatzlicher Kuhlluftstrom ausbilden, der über den freien Stromungsquerschnitt der Öffnung 39 in das Innere des Kuhlrohres 8 einströmt In Fadenlaufrichtung vor der Luftzuführeinrichtung 34 werden die Filamente 5 mit dem auf der Einlaßseite des Kuhlrohres 8 eingesogenen Luftstroms beaufschlagt, der die Abkühlung der Filamente verzögert Erst nachdem die Filamente 5 die Luftzuführeinrichtung 34 passiert haben, wird über den zusatzlich einströmenden Kύhlluftstrom die Kühlung der Filamente intensiviert, so daß bei Austritt aus dem Kuhlrohr 8 die Filamente abgekühlt sind Durch Verstellung der Gehausemuffe 43 kann hierbei in Abhängigkeit vom Fadentiter bzw vom Polymertyp die Luftmenge zur Ausbildung des Kuhlluftstroms reguliert werden

In Fig 4 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer Luftzuruhreinrichtnug 34 gezeigt Die Spinnvorπchtung ist mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig 2 identisch Insoweit wird auf die Beschreibung zu der Fig 2 Bezug genommen Die Luftzuführeinrichtung 34 ist bei dem Ausführungsbeispiel der Spinnvorrichtung gemäß Fig. 4 auf der Auslaßseite des Kühlrohres 8 ausgebildet. Hierzu ist der Auslaufkegel 10 mit einer gasdurchlässigen Wand ausgebildet. Die Öffnung 39 im Mantel des Kühlrohres 8 erstreckt sich somit vom Ende des zylindrischen Teilstücks 32 bis zum Auslaß 33. Die gasdurchlässige Wand des Auslaufkegels 10 ist innerhalb einer das Kühlrohr 8 einschließenden Luftkammer 42 angeordnet. Die Luftkammer 42 besitzt einen Zulauf 41, der am Ende mit der Umgebungsluft verbunden ist. Durch eine verstellbare Drossel 44 wird der freie Strömungsquerschnitt vom Zulauf 41 gesteuert.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Spinnvorrichtung wird der zusätzliche Kühlluftstrom durch die Saugeinrichtung 15 erzeugt. Hierbei tritt die Umgebungsluft durch den Zulauf 41 in die Luftkammer 42 ein. Von der Luftkammer 42 gelangt die Umgebungslust aufgrund der Unterdruckatmosphare innerhalb des Kühlrohres durch die luftdurchlässige Wandung des Auslaufkegels 10. Aufgrund des in Fadenlaufrichtung sich erweiternden Querschnitts erfolgt eine intensive Durchmischung zwischen dem die Filamente begleitenden Luftstrom und dem seitlich eintretenden Kühlluftstrom. Es kommt zu einer intensiven Kühlung der Filamente. Der Kühlluftstrom und der Luftstrom werden über die Auslaßkammer 11 und dem Saugstutzen 14 von der Saugeinrichtung 15 abgeführt.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kühlsystems einer Spinnvorrichtung gezeigt. Hierbei ist die Luftzuführeinrichtung unterhalb des Einlasses 9 im Bereich des zylindrischen Teilstückes 32 vom Kühlrohr 8 angeordnet. Insoweit ist die in Fig. 5 gezeigte Ausführung identisch zu der in Fig. 2 gezeigten Ausführung. Somit wird Bezug genommen auf die Beschreibung zu Fig. 2.

Die Luftzuführeinrichtung 34 aus Fig. 5 weist eine Öffnung 39 im Mantel des Kühlrohres 8 auf, die in Form einer Bohrung ausgeruht ist. Des weiteren besteht die Luftzuführeinrichtung aus einem Injektor 45 und einer Druckluftquelle 47. Die Druckluftquelle 47 ist mit einer Düsenbohrung 46 des Injektors 45 verbunden. Der Injektor 45 und die Druckluftquelle 47 wirken als Luftstromerzeuger und leiten einen Kühlluftstrom durch die Öffnung 39 in das Innere des Kühlrohres 8. Die Düsenbohrung 46 des Injektors 45 ist derart ausgebildet, daß zwischen der Mittelachse des Kühlrohres und der Düsenbohrung ein Winkel in Fadenlaufrichtung von < 90 ° gebildet ist. Damit wird der Kühlluftstrom in Fadenlaufrichtung gerichtet in das Innere des Kühlrohres 8 eingeleitet.

Neben der Kühlwirkung hat sich die Ausführung der Luftzuführeinrichtung gemäß Fig. 5 insbesondere zum Einfädeln der Filamente bei Prozeßbeginn bewährt. Durch den Injektor wird der Kühlluftstrom mit hoher Beschleunigung in das Innere des Kühlrohres eingeleitet, der sich aufgrund der Saugwirkung der Saugeinrichtung 15 im wesentlichen im mittleren Bereich des Rohrquerschnittes fortpflanzt. Diese Strömung reißt die Filamente mit und führt das Filamentbündel sicher durch das Kühlrohr 8. Um den Effekt noch zu erhöhen, könnte auf der gegenüberliegenden Seite am Mantel eine zweite oder weitere Luftzuführeinrichtungen mit Injektor angeordnet sein.

Die in den Fig. 2 bis 4 gezeigten Luftzuführeinrichtungen weisen jeweils ringförmige Öffnungen auf, die sich über den gesamten Umfang des Kühlrohres erstrecken. Es ist jedoch auch möglich, die Öffnung nur partiell auf einem bestimmten Umfangsabschnitt des Kühlrohres zu begrenzen. Es können auch mehrere Öffnungen nebeneinander und/oder hintereinander am Mantel des Kühlrohres ausgebildet sein. Durch die Gestaltung der Öffnungen bzw. durch Einfugen von porenförmigen Wänden, wie beispielsweise dem Lochblech, kann die Strömung des Kühlluftstroms im wesentlichen ohne größere Turbulenzen zu verursachen in das Innere des Kühlrohres einströmen. Mit der in Fig. 4 gezeigten Ausfuhrungsform der Luftzuführeinrichtung wird eine besonders turbulenzarme Strömung zur Kühlung der Filamente erzeugt, was die Spinnsicherheit bzw. die Laufruhe des Fadens erhöht. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Formgebung des Kühlrohres beschränkt. Die in den Ausführungen dargestellten zylindrischen Formen sind beispielhaft und können ohne Schwierigkeit durch eine ovale Ausbildung oder bei Verwendung von Rechteckdüsen sogar durch eine eckige Ausbildung des Kühlrohres ersetzt werden.

Ebenso kann es von Vorteil sein - insbesondere bei der Herstellung von hochorientierten Fäden -, das zylindrische Teilstück des Kühlrohres sehr kurz auszuführen. Im Extremfall besteht das Kühlrohr nur aus einem Einlaufkegel, so daß die Luftzuführeinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 im Bereich des Auslaufkegels 10 angebracht wäre.

Bezugszeichenliste

Spinnkopf

Spinndüse

Schmelzeleitung

Einlaßzylinder

Filamente

Spinnschacht

Wandung

Kühlrohr

Einlaufkegel

Auslaufkegel

Auslaufkammer

Faden

Auslaßöffnung

Saugstutzen

Luftstromerzeuger, Saugeinrichtung

Präparationseinrichtung

B ehandlungseinrichtung

Verwirbelungsdüse

Kopffadenfuhrer

Aufspulvorrichtung

Changiereinrichtung

Andrückwalze

Spule

Spulspindel

Spindelantrieb

Lochung

Strömungsprofil

Lochung

Siebzylinder Heizeinrichtung

Teilstück

Auslaß

Luftzufuhreinrichtung

Kühlrohr

Einlaß

Auslaß

Luftstromerzeuger

Öffnung

Lochblech

Zulauf

Luftkammer

Gehäusemuffe

Drossel

Injektor

Düsenbohrung

Druckluftquelle

Claims

Patentansprüche

1. Spinnvorrichtung zum Spinnen eines synthetischen Fadens (12), welcher durch Zusammenfassen eines aus einer Vielzahl von einzelnen Filamenten (5) bestehenden Filamentbündels gebildet ist und welcher mittels einer der

Spinnvorrichtung nachgeschalteten Aufspulvorrichtung (20) zu einer Spule (23) aufgewickelt wird, mit einer Spinndüse (2), mit einem im Abstand unterhalb der Spinndüse (2) angeordnetem Kühlrohr (8), welches aus einem Einlaß (9) mit einem engsten Querschnitt im Kühlrohr (8), einem mit dem Einlaß (9) verbundenen zylinderischen Teilstück (32) und einem Auslaß

(33) besteht, mit einem zwischen der Spinndüse (2) und dem Einlaß (9) des Kühlrohres (8) angeordneten gasdurchlässigen Einlaßzylinder (4), mit einer Saugeinrichtung (15), welche derart mit dem Auslaß (33) des Kühlrohres (8) verbunden ist, daß ein Luftstrom im Kühlrohr (8) in Fadenlaufrichtung erzeugt wird, und mit einer Luftzuführeinrichtung (34) zur Erzeugung eines zusätzlichen Kühlluftstroms in axialer Richtung des Kühlrohres (8) zur Kühlung der Filamente (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhreinrichtung (34) in Fadenlaufrichtung unterhalb des Einlaßes (9) im Bereich des des Kühlrohres (8) oder unterhalb des Auslasses (33) des Kühlrohres ausgebildet ist.

2. Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhreinrichtung (34) derart mit dem Kühlrohr (8) verbunden ist, daß der Kühlluftstrom und der Luftstrom gemeinsam in Fadenlaufrichtung strömen.

3. Spinnvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführeinrichtung (34) aus zumindest einer Öffnung (39) im Mantel des Kühlrohres (8) zwischen dem Einlaß (9) und dem Auslaß (33) des Kühlrohres gebildet ist, wobei der durch die Öffnung in das Kühlrohr (8) eintretende Kühlstrom aus der Umgebungsluft mittels der Saugeinrichtung (15) erzeugt wird.

4. Spinnvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhreinrichtung (34) aus zumindest einer Öffnung (39) im Mantel des Kühlrohres (8) zwischen dem Einlaß (9) und dem Auslaß (33) des Kühlrohres (8) und einem mit der Öffnung (39) in Verbindung stehen dem Luftstromerzeuger (38) gebildet ist, wobei der durch die Öffnung (37) in das Kühlrohr (8) eintretende Kühlstrom mittels des Luftstromerzeugers (38) erzeugt wird.

5. Spinnvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstromerzeuger ein Injektor (45) mit zumindest einer Düsenbohrung (46) und eine mit dem Injektor (45) verbundene Druckluftquelle (47) ist, daß die Düsenbohrung (46) des Injektors (45) direkt in der Öffnung (39) mündet, wobei zwischen der Mittelachse des Kühlrohres (8) und der Düsenbohrung (46) ein Winkel in Fadenlaufrichtung von kleiner 90°, vorzugsweise 15° bis 30° gebildet ist.

6. Spinnvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhreinrichtung (34) ein Verstellmittel (43) zur Veränderung des freien Strömungsquerschnittes der Öffnung (39) aufweist.

7. Spinnvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellmittel eine am Kühlrohr (8) angebrachte Gehäusemuffe (43) ist, die zum völligen oder teilweisen Verschließen der Öffnung (39) bewegbar ist.

8. Spinnvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellmittel aus einer die Öffnung (39) im Kühlrohr (8) von außen einschließenden Luftkammer (42) mit einem Zulauf (41) und einer Drosselvorrichtung (44) besteht, welche Drosselvorrichtung im Zulauf (41) die Luftzufuhr zur Luftkammer (42) steuert.

9. Spinnvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (41) der Luftkammer (42) mit seinem freien Ende an dem

Luftstromerzeuger (38) angeschlossen ist.

10. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (39) durch ein ringförmiges Lochblech (40) im Mantel des Kühlrohres (8) gebildet ist, welches sich über den gesamten Umfang des Kühlrohres erstreckt.

11. Spinnvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Lochblech (40) kegelförmig mit in Fadenlaufrichtung zunehmendem Querschnitt geformt ist und in Verlängerung des zylinderischen Teilstücks

(32) auf der Auslaßseite des Kühlrohres (8) angeordnet ist.

12. Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhreinrichtung (34) auf der Auslaßseite des Kühlrohres (8) derart angeordnet ist, daß der Kühlluftstrom entgegen der Fadenlaufrichtung strömt.

13. Spinnvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzufuhreinrichtung (34) ein zweites vom Filamentbündel durchlaufendes Kühlrohr (35 )ist und daß das zweite Kühlrohr (35) in axialer Verlängerung zum ersten Kühlrohr (8) derart mit dem Auslaß (33) des ersten Kühlrohres (8) verbunden ist, daß der Kühlluftstrom im zweiten Kühlrohr (35) durch die Saugeinrichtung (15) erzeugt wird.

14. Spinnvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kühlrohr (35) einen trichterförmigen Einlaß (36) und einen zylinderförmigen Auslaß (37) mit luftdurchlässiger Wandung aufweist.

15. Spinnvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (33) des ersten Kühlrohres (8) und der Einlaß (36) des zweiten Kühlrohres (35) durch eine Auslaßkammer (11) miteinander verbunden sind, wobei die Saugeinrichtung an der Auslaßkammer angeschlossen ist.

16. Verfahren zum Spinnen eines synthetischen Fadens, welcher durch Zusammenfassen eines aus einer Vielzahl von einzelnen Filamenten bestehenden Filamentbündels gebildet ist und welcher mittels einer der Spinnvorrichtung nachgeschaltetem Aufspulvorrichtung zu einer Spule aufgewickelt wird, bei welchem die Filamente mittels einer Spinndüse aus einer Polymerschmelze extrudiert werden, bei welchem die Filamente mittels Luft in einer Vorkühlzone und einer Kühlzone gekühlt werden, bei welchem die Kühlzone ein Kühlrohr mit einer Unterdruckatmosphare aufweist, so daß im Kühlrohr ein Luftstrom in Fadenlaufrichtung zur Unterstützung der Fortbewegung der Filamente erzeugt wird, bei welchem die Kühlung und die Spinngeschwindigkeit derart aufeinander eingestellt sind, daß eine Verfestigung der Filamente erst innerhalb des Kühlrohres stattfindet, und bei welchem die Filamente am Ende der Kühlzone zu dem Faden zusammengefaßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente zur Verfestigung vor dem Zusammenfassen zu dem Faden durch einen zusätzlichen in der Kühlzone erzeugten Kühlluftstrom gekühlt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftstrom innerhalb der Kühlzone gleichgerichtet zum Luftstrom strömt.

8. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftstrom innerhalb der Kühlzone entgegen der Fadenlaufrichtung strömt.