EP1307610B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von endlosformkörpern - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von endlosformkörpern Download PDF

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EP1307610B1
EP1307610B1 EP01931653A EP01931653A EP1307610B1 EP 1307610 B1 EP1307610 B1 EP 1307610B1 EP 01931653 A EP01931653 A EP 01931653A EP 01931653 A EP01931653 A EP 01931653A EP 1307610 B1 EP1307610 B1 EP 1307610B1
Authority
EP
European Patent Office
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extrusion
curtain
deflector
continuously molded
molded bodies
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP01931653A
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English (en)
French (fr)
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EP1307610A1 (de
EP1307610B2 (de
Inventor
Stefan Zikeli
Friedrich Ecker
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Lenzing AG
Original Assignee
ZiAG Plant Engineering GmbH
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Publication date
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Application filed by ZiAG Plant Engineering GmbH filed Critical ZiAG Plant Engineering GmbH
Publication of EP1307610A1 publication Critical patent/EP1307610A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1307610B1 publication Critical patent/EP1307610B1/de
Publication of EP1307610B2 publication Critical patent/EP1307610B2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
    • 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 process for the production of continuous molded articles from a Extrusion solution, in particular from an extrusion solution containing water, cellulose and tertiary amine oxide, comprising the following process steps: feeding the extrusion solution to a plurality of substantially serially arranged extrusion openings; Extruding the extrusion solution through each one extrusion opening to an endless shaped body; Forming a substantially planar curtain through the individual Continuous molding.
  • the invention also relates to a device for producing continuous molded articles an extrusion solution, in particular from an extrusion solution containing water, Cellulose and tertiary amine oxide, with an extrusion head comprising a plurality of substantially having serially arranged extrusion openings, wherein the extrusion solution during operation through the extrusion openings in each case to form a continuous molding is extrudable and the extruded continuous molded body due to the arrangement of Extrusion openings form a substantially planar curtain, and with a deflection device, by in the operation of the curtain of the extruded moldings is diverted.
  • extrusion solution in the form understood a fiber, a staple fiber, a film or a filament produced body.
  • the extrusion solution is a mostly spinnable solution, which in addition to a dissolved Polymer such as cellulose and water and a tertiary amine oxide, such as N-methylmorpholine-N-oxide contains.
  • the continuous moldings of the plurality of extrusion openings are in the conventional methods and devices by a deflection device merged and bundled. Since the stations for post-processing the EndlosformMech not usually lie in the extrusion direction, the EndlosformMech by the deflecting device for further post-processing steps, For example, washing, pressing, drying, diverted.
  • the invention is therefore based on the object, the quality of the continuous molded article without Loss in the economy of the process or the device and without one to increase additional design effort, and the flow characteristics in the Improve area between the extrusion opening and the deflection.
  • this object is achieved in that the deflection is arranged in a precipitation bath, in which immerse the continuous molded body.
  • the spinning quality is improved by that according to the invention the extrusion openings are arranged in series and the continuous moldings coming out of the extrusion openings exit, form a curtain.
  • the extrusion openings are arranged in series and the continuous moldings coming out of the extrusion openings exit, form a curtain.
  • the continuous moldings Due to the arrangement of the deflection in the precipitation bath, in which the extruded Continuous moldings are passed, the continuous moldings are then redirected, if they are solidified and mechanically loadable. This ensures that the continuous moldings not be damaged by the deflection.
  • a collection device may be provided, through which the continuous molding merged at essentially one point and then as a bundle, for example as fiber bundles are forwarded to subsequent process steps.
  • the inventive method and the inventive device can be in a advantageous development have an air gap extending from the extrusion opening extends to the precipitation bath.
  • a stretching can take place by for example, the continuous molding air is blown in the extrusion direction.
  • the stretching can also take place in that the continuous molding through a deduction mechanism is subtracted at a withdrawal speed that, higher than the Extrusion speed is.
  • a blowing can take place transversely to the extrusion direction to the Dry continuously molded articles immediately after extrusion.
  • the invention Method and device according to the invention can work with or without blowing.
  • the spinning system modular be built: Through the extrusion openings of an extrusion head are individual Curtains are formed, which are further processed together. Therefore, the To increase manufacturing capacity of an existing device, only need more Extrusion heads or curtains are added. This expansion option will inventively facilitated by the fact that the extrusion openings of a Extrusion head are arranged substantially in rows. To increase the Manufacturing capacity, the extrusion heads in series or in each case be arranged parallel, so that additional extrusion heads only to the existing series of extrusion heads connected or parallel to the already existing extrusion heads are added. These are Receiving devices provided in which additional extrusion heads detachable can be used or reinserted removed.
  • a particularly simple adaptation of the machine capacity is achieved; if at least one extrusion head and at least one deflection device to a Expansion unit are summarized. In this embodiment, only the Unit to be added to the existing plant to increase capacity.
  • Fig. 1 shows a perspective view of an apparatus 1 for extruding Endlosformkörpfem, in particular, Fig. 1 shows a spinning machine, wherein the Endlosform manipulate be spun in the form of individual fibers.
  • the extrusion solution is pumped through the piping system Spinning plant 1 promoted.
  • the piping system can also be a surge tank (not shown), the pressure and volume flow fluctuations in the piping system balances and for a uniform and constant loading of the spinning line 1 with the extrusion solution provides.
  • the spinning line 1 is provided with extrusion heads 2, which have a plurality of rows have arranged extrusion openings.
  • extrusion heads 2 which have a plurality of rows have arranged extrusion openings.
  • the number of rows of extrusion holes is much smaller than the number of Extrusion holes in a row.
  • the extrusion solution therefore occurs after extrusion through the extrusion openings as a substantially planar curtain 3 from the Extrusion head 2.
  • the flat curtain 3 of continuous moldings or individual filaments becomes direct after extrusion passed through the extrusion openings through an air gap 4 and then enters a precipitation bath 5.
  • the Endlosfonn redesign be stretched.
  • each curtain is a deflection device. 7 assigned.
  • the deflection devices 7 each extend in the row direction of Extrusion duct orifices.
  • the deflection devices formed as rollers or rollers, which are passive or active with the continuous moldings rotate.
  • the deflection device 7 can also be used as a stationary, be curved surface designed.
  • the curtain 3 is not punctiform by the deflection 7 merged, but redirected in the form of a curtain.
  • This has the advantage that the respective outer continuous moldings 3a, 3b of a curtain under only one dip small angle into the precipitation bath 5.
  • the curtain 3 to the outside of the precipitation bath 5 to a collecting device 8 passed.
  • the invention finds a punctate Merging of the curtain only at the collector 8 instead.
  • the Collecting device 8 to be the continuous moldings of a curtain as a bundle of EndlosformMechn or forwarded as a fiber bundle.
  • the collection devices 8 are also as circular cylindrical rollers or rollers formed by a drive unit be driven or passively with the movement of the continuous moldings can turn around, but also be able to stand still.
  • a deflection device 7 is a Assembled collecting device 8. The axes of the collecting devices 8 run parallel to the row direction of the extrusion openings in the extrusion heads 2.
  • the collecting devices 8 are arranged one behind the other, that each there to Curtains joined together to form a fiber bundle 9a common fiber bundles 9b are combined.
  • the fiber bundle 9b is inserted through Deduct 10 deducted.
  • the deduction mechanism 10 pulls the continuous moldings with a predetermined, controllable Abzugs Anlagen, which is slightly larger than the extrusion speed of the Extrusion solution through the extrusion openings is. Based on these Speed difference, a tensile stress is applied to the continuous moldings and the continuous moldings are stretched.
  • the spinning unit 1 is modular and can be easily in their Capacity can be expanded or reduced. To increase the production capacity, must only a new extrusion head 20 are grown. This can be done by that the extrusion head 20 together with a this extrusion head associated Bypass 21 and a collector 22 as an extension unit 25th the modular spinning line 1 is added.
  • FIG. 2 a second embodiment of the invention described.
  • components and parts that in the embodiment Fig. 2 the same function or the same structure as the corresponding Components and part of the embodiment of Fig. 1 have the same Reference numeral used.
  • the spinning system of Fig. 2 differs essentially from the spinning system of Fig. 1 by the orientation of the extrusion heads 2 and by the configuration of Deflection 7.
  • the extrusion heads 2 are not as in the Embodiment of FIG. 1 in parallel, but arranged in alignment in series.
  • the individual curtains 3, which are formed by the continuous moldings, are now side by side.
  • an extrusion head 2 one or more curtains. 2 form.
  • the axes of the deflection 7 and the run Collecting devices 8 perpendicular to each other.
  • the collecting devices 8 are in the Spinning plant of Fig. 2 identical to those of the spinning plant of Fig. 1, each curtain 3 associated with a collecting device that covers the curtain at essentially one point merges and forwards as a continuous molding bundle.
  • the Endless shaped body bundles 9a of all curtains are supplied by the collecting devices united into a single bundle 9b.
  • the spinning system of Fig. 2 is expandable in two ways: First of all, parallel to the existing series of extrusion heads 2 a second, third etc. row of Extrusion heads 2a are added with its own deflection 7b. ever according to the length of the collecting devices 8 can then on a collecting device two curtains each in two bundles or combined into a common bundle become.
  • the extrusion apparatus of Fig. 2 can also by adding another Extrusion head 2 to the already existing series of extrusion heads and through Attaching an extension to the deflection device 7 and by another Collection device 8 to be expanded.
  • the extrusion head 2 with the extension of the deflection and with the additional collecting device designed as an extension unit can while the extrusion head 2 with the extension of the deflection and with the additional collecting device designed as an extension unit.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Endlosformkörpern aus einer Extrusionslösung, insbesondere aus einer Extrusionslösung enthaltend Wasser, Cellulose und tertiäres Aminoxid, umfassend folgende Verfahrensschritte: Zuführen der Extrusionslösung zu einer Mehrzahl von im wesentlichen reihenförmig angeordneten Extrusionsöffnungen; Extrudieren der Extrusionslösung durch jeweils eine Extrusionsöffnung zu einem Endlosformkörper; Bilden eines im wesentlichen ebenen Vorhangs durch die einzelnen Endlosformkörper.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Endlosformkörpern aus einer Extrusionslösung, insbesondere aus einer Extrusionslösung enthaltend Wasser, Cellulose und tertiäres Aminoxid, mit einem Extrusionskopf, der eine Vielzahl von im wesentlichen reihenförmig angeordneten Extrusionsöffnungen aufweist, wobei die Extrusionslösung im Betrieb durch die Extrusionsöffnungen jeweils zu einem Endlosformkörper extrudierbar ist und die extrudierten Endlosformkörper aufgrund der Anordnung der Extrusionsöffnungen einen im wesentlichen ebenen Vorhang bilden, und mit einer Umlenkeinrichtung, durch die im Betrieb der Vorhang aus den extrudierten Formkörpern umgelenkt ist.
Unter einem Endlosformkörper wird im folgenden ein aus der Extrusionslösung in Form einer Faser, einer Stapelfaser, einer Folie oder eines Filaments hergestellter Körper verstanden. Die Extrusionslösung ist eine meist spinnbare Lösung, die neben einem gelösten Polymer wie Cellulose auch Wasser und ein tertiäres Aminoxid, wie N-methylmorpholin-N-oxid enthält.
Das eingangs genannte Verfahren und die eingangs genannte Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens sind im Stand der Technik, beispielsweise für die Faserherstellung in der Textilindustrie bekannt. Zur Herstellung einer gesponnenen Faser wird die Extrusionslösung an den Extrusionsöffnungen jeweils zu einem Filament versponnen, indem die Extrusionslösung durch die Extrusionsöffnungen gedrückt und dadurch extrudiert wird. So ist ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung aus der US 4,869,860 bekannt. Dieses Verfahren ist allerdings nur für kochfeste Polyamid-Filamente geeignet.
Um die Wirtschaftlichkeit des gattungsgemäßen Verfahrens zu erhöhen, werden mehrere Extrusionsöffnungen zu einer Spinnstelle bzw. zu einem Extrusionskopf oder Düse zusammengefasst, so dass gleichzeitig eine Vielzahl von Endlosformkörpern, beispielsweise in Form von Filamenten, gleichzeitig versponnen bzw. extrudiert werden kann.
Die Endlosformkörper aus der Vielzahl von Extrusionsöffnungen werden bei den herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen durch eine Umlenkeinrichtung zusammengeführt und gebündelt. Da die Stationen für die Nachbearbeitung der Endlosformkörper üblicherweise nicht in Extrusionsrichtung liegen, werden die Endlosformkörper durch die Umlenkeinrichtung zu weiteren Nachbearbeitungsschritten, beispielsweise Waschen, Pressen, Trocknen, umgeleitet.
Die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wird wesentlich durch die Anzahl und Dichte der Extrusionsöffnungen bestimmt. Bei zu hoher Dichte an Extrusionsöffnungen, auch "Lochdichte" genannt, beeinflussen sich allerdings benachbarte Extrusionöffnungen und die Endlosformkörper neigen zum Zusammenkleben. Bei zu hoher Lochdichte wird außerdem der Wärmeaustausch der einzelnen Endlosformkörper gestört, was zu einer schlechten Qualität der hergestellten Endlosformkörper führt.
Im Stand der Technik wird aufgrund der punktförmigen Zusammenführung der Endlosformkörper der aus der Düse austretende Polymerstrahl an der Düsenaustrittskante bei einem großen Bündelungswinkel stark umgelenkt, was zu einer Beeinträchtigung des Extrusions- und Spinnvorgangs führt. Da der Bündelungswinkel mit zunehmender Düsengröße steigt, sind der Größe der Düsen Grenzen gesetzt.
Besonders bei einem Verfahren oder einer Vorrichtung, bei der die Endlosformkörper nach der Extrusion in ein Spinn- oder Fällbad tauchen, machen sich die großen Bündelungswinkel nachteilig bemerkbar Die großen Bündelungswinkel wirken sich negativ auf Strömungsvorgänge und die Badverdrängung in der Schar der Extrusionskörper aus, bei großen Bündelungswinkeln sind verstärkte Turbulenzen und Rückströmungen im Spinnbad zu beobachten.
In der WO 96/20300 wird auf diese Probleme eingegangen, indem eine Formelbeziehung für den maximal zulässigen Bündelungswinkel für ein Spinnsystem mit einer Ringdüse und punktförmiger Umlenkvorrichtung im Spinnbad angegeben ist. Allerdings führt diese Formelbeziehung bei großen Durchmessern der Düse zu hohen Tauchtiefen. Die hohen Tauchtiefen wirken sich zudem negativ auf die Handhabung aus, außerdem erhöhen sich die Reibkräfte zwischen Fadenschar und Spinnbad sowie am Umlenkpunkt der Umlenkeinrichtung.
Ein weiteres Problem bei der Ausführung gemäß der WO 96/20300 besteht im erschwerten Austausch von Spinnbadflüssigkeit in der Fadenschar. Zur wirtschaftlichen Gestaltung einer derart gestalteten Einzelspinnposition mit Ringdüsen ist eine Vielzahl an Fadenreihen erforderlich. In Verbindung mit einer punktförmigen Umlenkung bildet sich ein Fadenkegel, dessen Spinnbadvolumen zur Verhinderung von zu hohen Konzentrationsunterschieden ständig ausgetauscht werden muss. Aufgrund der Ringform muss nicht nur das die Spinnfäden direkt umgebende Spinnbad durch die Spinnfäden hindurch ausgetauscht werden, sondern auch das Spinnbadvolumen, das durch den Fadenkegel eingeschlossen ist. Dies führt zu erhöhten Belastungen der einzelnen Spinnfäden, aber auch zu Turbulenzen, die den Spinnprozess stören.
In der WO 94/28218 ist ein anderer Ansatz dargestellt, dort wird die aus einer Rechteckdüse austretende Fadenschar durch einen Spinnbadbehälter geführt, der am unteren Ende eine Austrittsöffnung aufweist, durch welche die Fadenschar punktförmig gebündelt und aus dem Spinnbadsystem abgeführt wird.
Auch dieses System ist durch die Notwendigkeit, zu große Bündelungswinkel zu vermeiden, in seiner Wirtschaftlichkeit eingeschränkt. Um die Bündelungswinkel klein zu halten, sind auch bei dieser Ausführung hohe Tauchtiefen mit all den vorhin beschriebenen negativen Auswirkungen erforderlich. Zusätzlich bewirkt die hohe Tauchtiefe eine hohe Spinnbadaustrittsgeschwindigkeit an der untenliegenden Austrittsöffnung. Diese hohe Spinnbadaustrittsgeschwindigkeit wirkt sich sowohl beim Anspinnvorgang, als auch während des Betriebs durch auftretende Turbulenzen negativ auf den Spinnprozess aus. Die hohe Badaustrittsgeschwindigkeit kann den Fadenlauf in Form von Durchhängem, das sind durch die hohe Badaustrittsgeschwindigkeit mitgerissene Einzelfäden, die am Umlenkpunkt unter dem Spinnbadaustritt nicht gespannt umgelenkt werden sondern nach unten durchhängen, stören. Zudem ist bei erhöhter Fadenzahl je Spinnstelle auch eine größere Austrittsöffnung erforderlich, wodurch erhebliche Spinnbadmengen umgewälzt werden müssen, die zusätzlich zu Turbulenzen führen.
Die in WO 94/28218 bzw. WO 96/20300 dargestellten Spinnbadbehälter erschweren in Verbindung mit den erforderlichen hohen Tauchtiefen aber auch das Anspinnen und das Hantieren an den Spinnstellen ganz wesentlich.
Um vor allem beim Anspinnvorgang erforderliche Manipulationen der ersponnenen Fadenschar in der Tauchstrecke von Hand durch einen Bediener trotz der beschränkten Armlänge des Bedieners zu ermöglichen, ist ein hoher konstruktiver Aufwand erforderlich. Wie in den genannten Patentschriften ausgeführt ist, wird entweder durch Öffnungen (Türen) - bei der WO 94/28218 - oder durch zusätzliche Hebevorrichtungen zum Heben und Senken des Spinnbadbehälters - bei der WO 96/20300 - der nötige Zugang geschaffen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Qualität der Endlosformkörper ohne Einbußen in der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens oder der Vorrichtung und ohne einen zusätzlichen konstruktiven Aufwand zu erhöhen, und die Strömungseigenschaften im Bereich zwischen der Extrusionsöffnung und der Umlenkeinrichtung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das eingangs genannte Verfahren durch folgenden Verfahrensschritt gelöst: Eintauchen des Vorhangs in ein Fällbad, Umleiten des Vorhangs im Fällbad durch die Umlenkeinrichtung.
Für die eingangs genannte Vorrichtung wird diese,Aufgabe dadurch gelöst, dass die Umlenkeinrichtung in einem Fällbad angeordnet ist, in das die Endlosformkörper eintauchen.
Diese Lösungen sind einfach und führen zu verbesserten Strömungseigenschaften im Bereich zwischen der Extrusionsöffnung und der Umlenkeinrichtung. Im Gegensatz zum Stand der Technik werden die Endlosformkörper nicht mehr bereits an der Umlenkeinrichtung im wesentlichen punktförmig zusammengeführt, sondern als Vorhang umgelenkt. Dabei ist unter einem Vorhang eine breitgefächerte, im wesentlichen ebene Anordnung im wesentlichen nebeneinander liegender Endlosformkörper zu verstehen.
Aufgrund der Umlenkung noch als breitgefächerter Vorhang und nicht als Faserbündel verkleinern sich die Winkel, mit denen die Endlosformkörper zusammengeführt werden. Dies führt zu einer gleichbleibenderen Qualität bei den Endlosformkörpern. Da die Winkel, mit denen die einzelnen Endlosformkörper als Vorhang zusammengeführt werden, nicht mehr so stark wie im Stand der Technik variieren, sind auch die Strömungsverhältnisse zwischen der Extrusionsöffnung und der Umlenkeinrichtung vereinfacht.
Die Spinnqualität wird dadurch verbessert, dass erfindungsgemäß die Extrusionsöffnungen in Reihe angeordnet sind und die Endlosformkörper, die aus den Extrusionsöffnungen austreten, einen Vorhang bilden. Durch die erfindungsgemäß breitgefächerte Umlenkung der Fadenschar, beispielsweise als Vorhang, ergibt sich die Möglichkeit, wie bereits oben angeführt, die Düsenlänge und somit die Wirtschaftlichkeit einer Spinnstelle wesentlich zu erhöhen.
Zusätzlich kann aufgrund der breitgefächerten Führung der Fadenschar im Fällbad die Tauchtiefe auf das für den Koagulationsvorgang notwendige Maß reduziert werden. Zusammengefasst werden sind also durch die Erfindung die folgenden Probleme, die bei Spinnsystemen nach dem Stand der Technik vorhanden sind, gelöst oder minimiert:
  • Durch die Ausführung der Düse in Rechteckform ergibt sich im Gegensatz zu einer Ringdüse kein eingeschlossener Spinnbadkegel, der zusätzlich verdrängt werden muss.
  • Die Verdrängungsvorgänge durch die Fadenschar im Spinnbad sind minimiert, dadurch werden Turbulenzen und Rückströmungen vermieden.
  • Die Reibkräfte zwischen Spinnbad und Fadenschar und somit auch die Reibkräfte an der Umlenkvorrichtung sind minimiert.
  • Durch die Umlenkung im Spinnbadbehälter entfällt die untere Austrittsöffnung mit den damit verbundenen negativen Auswirkungen auf Spinnverhalten, Turbulenzen und Handhabung.
  • Der vor allem beim Anspinnvorgang erforderliche Zugang zur Manipulation der ersponnenen Fadenschar in der Tauchstrecke von Hand ist durch die stark reduzierte Tauchtiefe wesentlich vereinfacht.
  • Der konstruktive Aufwand und somit die Kosten für ein derart ausgeführtes System sind wesentlich reduziert.
Die Ausbildung eines im wesentlichen ebenen Vorhanges wird erleichtert, wenn bei einem Extrusionskopf die Anzahl der Reihen von Extrusionsöffnungen erheblich kleiner ist als die Anzahl der Extrusionsöffnung in den jeweiligen Reihen.
Aufgrund der Anordnung der die Umlenkeinrichtung im Fällbad, in das die extrudierten Endlosformkörper geleitet werden, werden die Endlosformkörper erst dann umgelenkt, wenn sie verfestigt und mechanisch belastbar sind. So wird sichergestellt, dass die Endlosformkörper durch die Umlenkung nicht beschädigt werden.
Durch die Umlenkung als Vorhang sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und beim erfindungsgemäßen Verfahren die Strömungsverhältnisse im Fällbad gegenüber dem Stand der Technik wesentlich verbessert: Der Vorhang taucht als im wesentlichen ebener Körper in das Fällbad ein; die Eintauchwinkel der Endlosformkörper weichen nicht stark voneinander ab. Dadurch treten im Fällbad keine starke Verwirbelungen auf und die Oberfläche des Fällbades bleibt ruhiger als beim Stand der Technik, so dass die Endlosformkörper sicher durch das Fällbad geführt sind und nicht verkleben oder reißen können. Im Ergebnis wird die Spinnsicherheit erhöht.
In Extrusionsrichtung nach der Umlenkeinrichtung kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung eine Sammeleinrichtung vorgesehen sein, durch welche die Endlosformkörper auf im wesentlichen einen Punkt zusammengeführt und dann als Bündel, beispielsweise als Faserbündel zu nachfolgenden Prozessschritten weitergeleitet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können in einer vorteilhaften Weiterbildung einen Luftspalt aufweisen, der sich von der Extrusionsöffnung zum Fällbad erstreckt. In diesem Luftspalt kann eine Verstreckung stattfinden, indem beispielsweise um die Endlosformkörper Luft in Extrusionsrichtung geblasen wird. Die Verstreckung kann aber auch dadurch erfolgen, dass der Endlosformkörper durch ein Abzugswerk mit einer Abzugsgeschwindigkeit abgezogen wird, die,höher als die Extrusionsgeschwindigkeit ist.
Im Luftspalt kann auch eine Beblasung quer zur Extrusionsrichtung stattfinden, um die Endlosformkörper unmittelbar nach der Extrusion zu trocknen. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können mit oder ohne Beblasung arbeiten.
Schließlich kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung das Spinnsystem modular aufgebaut sein: Durch die Extrusionsöffnungen eines Extrusionskopfes werden einzelne Vorhänge gebildet, die jeweils zusammen weiterverarbeitet werden. Um demnach die Herstellkapazität einer vorhandenen Vorrichtung zu erhöhen, müssen lediglich weitere Extrusionsköpfe bzw. Vorhänge hinzugefügt werden. Diese Erweiterungsmöglichkeit wird erfindungsgemäß dadurch erleichtert, dass die Extrusionsöffnungen eines Extrusionskopfes im wesentlichen reihenförmig angeordnet sind. Zur Erhöhung der Herstellkapazität können die Extrusionsköpfe in Reihe hintereinander oder jeweils parallel angeordnet sein, so dass zusätzliche Extrusionsköpfe lediglich an die bestehende Reihe von Extrusionsköpfen angeschlossen oder parallel zu den bereits vorhandenen Extrusionsköpfen hinzugesetzt werden. Hierzu sind Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen, in denen zusätzliche Extrusionsköpfe lösbar einsetzbar bzw. wiedereinsetzbar entnehmbar sind.
Eine besonders einfache Anpassung der Maschinenkapazität wird erreicht; wenn mindestens ein Extrusionskopf und mindestens eine Umlenkeinrichtung zu einer Erweiterungseinheit zusammengefasst sind. Bei dieser Ausgestaltung muss nur noch die Einheit an die bestehende Anlage angefügt werden, um die Kapazität zu erhöhen.
Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Hilfe zweier Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die Zeichnungen genauer erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1
eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einer schematischen Darstellung;
Fig. 2
ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenfalls in einer schematischen Darstellung.
Zunächst wird der Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels anhand der Fig. 1 beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 1 zum Extrudieren von Endlosformkörpem, insbesondere zeigt die Fig. 1 eine Spinnmaschine, bei der die Endlosformkörper in Form von Einzelfasern versponnen werden.
Dazu wird in einem nicht gezeigten Vorratsbehälter eine Spinnlösung aus Wasser, Cellulose und tertiärem Aminoxid zubereitet und der Spinnanlage 1 aus diesem Vorratsbehälter über ein nicht gezeigtes Rohrleitungssystem zugeführt.
Da die Spinnlösung bei hohen Temperaturen und langer Lagerzeit zu einer spontanen exothermen Reaktion neigt, sind in dem Rohrleitungssystem Berstschutzeinrichtungen vorgesehen, die bei einer solchen spontanen exothermen Reaktion den Reaktionsdruck nach außen ableiten und Beschädigungen an der Vorrichtung 1 verhindern.
Die Extrusionslösung wird mittels Pumpensystemen durch das Rohrleitungssystem zur Spinnanlage 1 gefördert. Im Rohrleitungssystem kann auch ein Ausgleichsbehälter (nicht gezeigt) vorgesehen sein, der Druck- und Volumenstromschwankungen im Rohrleitungssystem ausgleicht und für eine gleichmäßige und konstante Beschickung der Spinnanlage 1 mit der Extrusionslösung sorgt.
Die Spinnanlage 1 ist mit Extrusionsköpfen 2 versehen, die eine Vielzahl von in Reihen angeordneten Extrusionsöffnungen aufweisen. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Anzahl der Reihen von Extrusionsöffnungen wesentlich kleiner als die Anzahl der Extrusionsöffnungen in einer Reihe. Die Extrusionslösung tritt daher nach der Extrusion durch die Extrusionsöffnungen als ein im wesentlichen ebener Vorhang 3 aus dem Extrusionskopf 2.
Der ebene Vorhang 3 aus Endlosformkörpern bzw. Einzelfilamenten wird unmittelbar nach der Extrusion durch die Extrusionsöffnungen durch einen Luftspalt 4 geleitet und taucht dann in ein Fällbad 5 ein. Im Luftspalt 4 werden die Endlosfonnkörper verstreckt.
Im Fällbad 5, das in einer Wanne 6 gehalten ist, sind Umlenkeinrichtung 7 angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist jedem Vorhang eine Umlenkeinrichtung 7 zugeordnet. Die Umlenkeinrichtungen 7 erstrecken sich jeweils in Reihenrichtung der Extrusionskanalöffnungen. Bei der Spinnanlage der Fig. 1 sind die Umlenkeinrichtungen als Walzen oder Rollen ausgebildet, die sich passiv oder aktiv mit den Endlosformkörpern mitdrehen. Alternativ kann die Umlenkeinrichtung 7 auch als eine stillstehende, gekrümmte Fläche ausgestaltet sein.
Erfindungsgemäß wird der Vorhang 3 durch die Umlenkeinrichtungen 7 nicht punktförmig zusammengeführt, sondern in Form eines Vorhanges umgelenkt. Dies hat den Vorteil, dass die jeweils äußeren Endlosformkörper 3a, 3b eines Vorhangs unter einem nur kleinen Winkel in das Fällbad 5 tauchen.
Durch den ebenen Vorhang 3 und die nur kleinen Winkelunterschiede zwischen den einzelnen Endlosformkörpern bleibt die Oberfläche des Fällbades 5 ruhig und es entstehen keine Strömungen in der Fällbadlösung, die zu einem Reißen oder Verkleben der einzelnen Endlosformkörper führen.
Durch die Umlenkeinrichtung 7 wird der Vorhang 3 nach außerhalb des Fällbades 5 zu einer Sammeleinrichtung 8 geleitet. Erfindungsgemäß findet eine punktförmige Zusammenführung des Vorhangs erst bei der Sammeleinrichtung 8 statt. Von der Sammeleinrichtung 8 an werden die Endlosformkörper eines Vorhangs als Bündel von Endlosformkörpern bzw. als Faserbündel weitergeleitet.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Sammeleinrichtungen 8 ebenfalls als kreiszylindrische Walzen oder Rollen ausgebildet, die durch eine Antriebseinheit angetrieben werden oder aber sich passiv mit der Bewegung der Endlosformkörper mitdrehen, aber auch stillstehen können. Jeweils einer Umlenkeinrichtung 7 ist eine Sammeleinrichtung 8 zugeordnet. Die Achsen der Sammeleinrichtungen 8 verlaufen parallel zur Reihenrichtung der Extrusionsöffnungen in den Extrusionsköpfen 2.
Die Sammeleinrichtungen 8 sind so hintereinander angeordnet, dass die jeweils dort zu einem Faserbündel 9a zusammengeführten Vorhänge miteinander zu einem gemeinsamen Faserbündel 9b kombiniert werden. Das Faserbündel 9b wird durch ein Abzugswerk 10 abgezogen.
Das Abzugswerk 10 zieht die Endlosformkörper mit einer vorbestimmten, steuerbaren Abzugsgeschwindigkeit ab, die etwas größer als die Extrusionsgeschwindigkeit der Extrusionslösung durch die Extrusionsöffnungen ist. Aufgrund dieser Geschwindigkeitsdifferenz wird eine Zugspannung auf die Endlosformkörper aufgebracht und die Endlosformkörper werden verstreckt.
Nach dem Abzugswerk 10 können sich weitere Verarbeitungsschritte anschließen, wie beispielsweise Waschen, Pressen oder Imprägnieren. Diese Verfahrensschritte können jeweils an Stationen vorgenommen werden, die in Fig. 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 11 versehen sind.
Die Spinnanlage 1 ist modular aufgebaut und kann ohne großen Aufwand in ihrer Kapazität erweitert oder verkleinert werden. Um die Herstellkapazität zu erhöhen, muss lediglich ein neuer Extrusionskopf 20 angebaut werden. Dies kann dadurch geschehen, dass der Extrusionskopf 20 zusammen mit einer diesem Extrusionskopf zugeordneten Umlenkeinrichtung 21 und einer Sammeleinrichtung 22 als eine Erweiterungseinheit 25 der modularen Spinnanlage 1 hinzugefügt wird.
Durch die Erzeugung des im wesentlichen ebenen Vorhangs und durch die Umlenkung als Vorhang ist eine Erweiterung auf einfache Weise möglich, ohne dass die Strömung im Fällbad stark beeinträchtigt wird und ohne dass weitere Umbaumaßnahmen erforderlich sind. Außerdem ist eine schnelle und einfache Erweiterung möglich, die nur geringe Stillstandzeiten verursacht.
Nunmehr wird mit Bezug auf die Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dabei werden für Komponenten und Teile, die beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 die gleiche Funktion oder den gleichen Aufbau wie die entsprechenden Komponenten und Teil des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 haben, die selben Bezugszeichen verwendet.
Die Spinnanlage der Fig. 2 unterscheidet sich im wesentlichen von der Spinnanlage der Fig. 1 durch die Orientierung der Extrusionsköpfe 2 und durch die Ausgestaltung der Umlenkeinrichtung 7.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind die Extrusionsköpfe 2 nicht wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 parallel, sondern fluchtend in Reihe angeordnet. Die einzelnen Vorhänge 3, die durch die Endlosformkörper gebildet werden, liegen nunmehr nebeneinander. Dabei kann jeweils ein Extrusionskopf 2 einen oder mehrere Vorhänge 2 bilden.
Entsprechend ist lediglich eine einzige Umlenkeinrichtung 7 vorgesehen, die parallel zu den Extrusionsköpfen 2 verläuft. Auch beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 werden die Endlosformkörper in Extrusionrichtung erst hinter der Umlenkeinrichtung 2 auf im wesentlichen einen Punkt zusammengeführt und als Vorhang umgelenkt.
Bei der Spinnanlage 1 der Fig. 2 verlaufen die Achsen der Umlenkeinrichtung 7 und der Sammeleinrichtungen 8 senkrecht zueinander. Die Sammeleinrichtungen 8 sind bei der Spinnanlage der Fig. 2 identisch denen der Spinnanlage der Fig. 1, jedem Vorhang 3 ist eine Sammeleinrichtung zugeordnet, die den Vorhang auf im wesentlichen einen Punkt zusammenführt und als Endlosformkörperbündel weiterleitet. Die Endlosformkörperbündel 9a sämtlicher Vorhänge werden von den Sammeleinrichtungen zu einem einzigen Bündel 9b vereint.
Die Spinnanlage der Fig. 2 ist auf zwei Arten erweiterbar: Zunächst einmal kann parallel zu der bestehenden Reihe von Extrusionsköpfen 2 eine zweite, dritte etc. Reihe von Extrusionsköpfen 2a mit einer eigenen Umlenkeinrichtung 7b hinzugefügt werden. Je nach Länge der Sammeleinrichtungen 8 können dann auf einer Sammeleinrichtung jeweils zwei Vorhänge zu je zwei Bündeln oder zu einem gemeinsamen Bündel vereint werden.
Dann kann die Extrusionsvorrichtung der Fig. 2 auch durch Anfügen eines weiteren Extrusionskopfes 2 an die bereits vorhandene Reihe von Extrusionsköpfen und durch Anfügen einer Verlängerung an die Umlenkeinrichtung 7 und durch eine weitere Sammeleinrichtung 8 erweitert werden. Wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 kann dabei der Extrusionskopf 2 mit der Verlängerung der Umlenkeinrichtung und mit der zusätzlichen Sammeleinrichtung als Erweiterungseinheit ausgestaltet sein.

Claims (22)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Endlosformkörpers aus einer Extrusionslösung, insbesondere aus einer Extrusionslösung enthaltend Wasser, Zellulose und tertiäres Aminoxid, umfassend folgende Verfahrensschritte:
    Zuführen der Extrusionslösung zu einer Mehrzahl von im wesentlichen reihenförmig angeordneten Extrusionsöffnungen;
    Extrudieren der Extrusionslösung durch jeweils eine Extrusionsöffnung zu einem Endlosformkörper;
    Bilden eines im wesentlichen ebenen Vorhangs (3) durch die einzelnen Endlosformkörper;
    gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
    Eintauchen des Vorhangs (3) in ein Fällbad;
    Umlenken des Vorhangs (3) im Fällbad (5) durch eine Umlenkeinrichtung (7).
  2. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
    Zusammenführen des Vorhangs (3) aus einzelnen Endlosformkörpern auf im wesentlichen einen Punkt durch mindestens eine Sammeleinrichtung (8).
  3. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
    Gleichzeitiges Erzeugen einer Vielzahl von Vorhängen (3).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
    Gleichzeitiges Umlenken der Vielzahl von Vorhängen (3) durch mindestens eine Umlenkeinrichtung (7).
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
    Zusammenführen zumindest einer Teilmenge der Vielzahl von Vorhängen (3) auf im wesentlichen einen Punkt zur Bildung eines Faserbündels (9a).
  6. Verfahren nach einem der oben genannten Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    Durchleiten des extrudierten Endlosformkörpers durch einen Luftspalt (4);
    Verstrecken des extrudierten Endlosformkörpers im Luftspalt (4).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt:
    Zuführen einer Luftströmung im Luftspalt (4) entweder in Extrusionsrichtung oder quer zur Extrusionsrichtung.
  8. Vorrichtung zur Herstellung von Endlosformkörpern aus einer Extrusionslösung, insbesondere aus einer Extrusionslösung enthaltend Wasser, Zellulose und tertiäres Aminoxid, mit einem Extrusionskopf, der eine Vielzahl von im wesentlichen reihenförmig angeordneten Extrusionsöffnungen aufweist, wobei die Extrusionslösung im Betrieb jeweils durch die Extrusionsöffnungen zu einem Endlosformkörper extrudierbar sind, wobei die extrudierten Endlosformkörper aufgrund der Anordnung der Extrusionsöffnungen einen im wesentlichen ebenen Vorhang bilden, und mit einer Umlenkeinrichtung, durch die im Betrieb der Vorhang aus den extrudierten Endlosformkörpern umgelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (7) in einem Fällbad (5) angeordnet ist, in das die Endlosformkörper eintauchen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Extrusionsrichtung nach der Umlenkeinrichtung (7) eine Sammeleinrichtung (8) vorgesehen ist, wobei der Vorhang (3) durch die Sammeleinrichtung (8) auf im wesentlichen einen Punkt zusammengeführt ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammeleinrichtung (8) außerhalb des Fällbades (5) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Vielzahl von Extrusionsköpfen (2) aufweist, aus denen im Betrieb jeweils zumindest ein Vorhang (3) aus Endlosformkörpern austritt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsköpfe (2) mit ihrer Reihenrichtung der Extrusionsöffnungen im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Extrusionskopf (2) im Betrieb mehrere Vorhänge (3) gebildet sind.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Extrusionsköpfe (2) vorzugsweise miteinander fluchtend in Reihe angeordnet sind.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Umlenkeinrichtung (7) eine Vielzahl von Vorhängen (3) umgeleitet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeiririchtung (7) als Umlenkrolle im wesentlichen kreiszylindrisch ausgebildet ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Umlenkrolle (7) entweder im wesentlichen parallel oder im wesentlichen quer zur Reihenrichtung der Extrusionsöffnungen verläuft.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen der Umlenkeinrichtung (7) und der Sammeleinrichtung (8) höhenversetzt angeordnet sind.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Vorhang (3) einer Umlenkeinrichtung (7) zugeordnet ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass jede Umlenkeinrichtung (7) einer Sammeleinrichtung (8) zugeordnet ist.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) modular aufgebaut ist und Aufnahmeinrichtungen aufweist, in welche zumindest ein Extrusionskopf (2) und/oder mindestens eine Umlenkeinrichtung (7) und/oder mindestens eine Sammeleinrichtung (8) lösbar einsetzbar sind.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erweiterung der Vorrichtung (1) mindestens ein Extrusionskopf (2) und eine Umlenkeinrichtung (7) zu einer an der Vorrichtung (1) anbringbaren Erweiterungseinheit vereint sind.
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