EP1608801A1

EP1608801A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von bcf-faden

Info

Publication number: EP1608801A1
Application number: EP04725013A
Authority: EP
Inventors: Arnd Grimm; Joachim Brenk; Holger Brandt
Original assignee: Saurer GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2005-12-28
Also published as: US20060027945A1; WO2004088008A1; CN1768169A

Abstract

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von BCF-Fäden beschrieben. Hierbei wird eine Vielzahl von strangförmigen Filamenten extrudiert, abgekühlt, bündelweise zu mehreren Fäden zusammengefasst, verstreckt, gekräuselt und zu Spulen aufgewickelt. Um Fäden mit relativ grossen Gesamttiter bei entsprechend hohen Schmelzedurchsätzen herstellen zu können, wird die Vielzahl der Filamente als eine ringförmige Filamentschar extrudiert, die durch einen von innen nach aussen gerichteten Kühlluftstrom gekühlt wird und die segmentförmig zu den Fäden aufgeteilt wird. Hierzu weist die Vorrichtung erfindungsgemäss ein Düsenmittel zur Erzeugung einer ringförmigen Filamentschar auf, sowie eine Kühleinrichtung mit einem im Innern der Filamentschar angeordnetes Blasmittel zur Erzeugung eines radialen Kühlluftstromes, sowie eine Teilungseinrichtung unterhalb der Kühleinrichtung, durch welche die ringförmige Filamentschar segmentförmig zu den Fäden aufgeteilt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von BCF-Fäden

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von BCF-Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von BCF- Fäden gemäßen dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Die Herstellung von sogenannten BCF (bulked continous filament)-Fäden erfolgt in einem einstufigen Spinnprozeß, wobei die schmelzegesponnenen und gekräuselten BCF-Fäden im wesentlichen für Teppichgarne verwendet werden. In dem Spinnprozeß werden hierzu eine Vielzahl von strangförmigen Filamenten extrudiert, abgekühlt, bündelweise zu einem Faden zusammengeführt, verstreckt, gekräuselt und zu einer Spule aufgewickelt. Die zu einem Faden zusammengeführten Filamentstränge werden bündelweise mittels einer Spinndüse extrudiert, die an ihrer Unterseite zu jedem der Filamente eine Düsenbohrung aufweist. Somit werden mehrere Filamentbündel durch mehrere Spinndüsen extrudiert. Um in derartigen Spinnprozessen mehrere Fäden parallel nebeneinander herzustellen, sind grundsätzlich zwei Anlagekonzepte bekannt.

Aus der EP 0 363 317 A2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei welcher die einen Faden bildenden Filamentbündel durch jeweils eine Spinndüse extrudiert werden. Die Spinndüsen sind zu einer ringförmigen Anordnung nebeneinander angeordnet, so daß die einzelnen Filamentbündel in einer ringförmigen Anordnung zur Abkühlung geführt werden. Die Abkühlung erfolgt durch einen von innen nach außen erzeugten Kühlluftstrom. Nach der Abkühlung werden die Filamentbündel zu den Fäden zusammengeführt, anschließend verstreckt, texturiert und zu Spulen aufgewickelt.

Ein zweites davon unterschiedliches Anlagenkonzept zum Herstellen von BCF- Fäden geht ebenfalls aus der EP 0 363 317 A2 hervor. Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung werden die einen Faden bildenden Filamentstränge mittels einer Spinndüse extrudiert. Zur Herstellung mehrerer Fäden sind die Spinndüsen in einer Reihenanordnung nebeneinander angeordnet, so daß zur Herstellung von mehreren Fäden die Spinneinrichtung einen entsprechend großen Platzbedarf erfordert. ^'

Die im Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen haben grundsätzlich den Nachteil, daß die Filamentstränge bündelförmig extrudiert werden, so daß zur Bildung von Fäden mit relativ großen Gesamttitern eine hohe Filamentdichte beim Extrudieren erreicht wird, die eine gleichmäßige Abkühlung aller Filamentstränge nicht gewährleistet. Die bündelformige Anordnung der Filamente während des Extrudierens besitzt zudem den Nachteil, daß ein von Außen auf das Bündel der Filamentstränge gerichtete Kühlluftstrom dazu führt, daß Filamentstränge im Innern des Bündels eine geringere Kühlwirkung erfahren als Filamentstränge, die am Rand des Bündels geführt werden. Bei der Herstellung von BCF-Fäden ist jedoch die Anforderung an Gleichmäßigkeit besonders hoch, da ein Weiterverarbeitungsprozeß nicht vorgesehen ist. Dem Abkühlen kommt eine besondere Bedeutung zu, weil dadurch die physikalischen Kenndaten der Filamente direkt beeinflußt werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von BCF-Fäden bereitzustellen, bei welchem bzw. welcher die zu Fäden zusammengeführten Filamente eine hohe Gleichmäßigkeit in der Qualität aufweisen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit welchem BCF-Fäden bei einem hohen Schmelzedurchsatz und hoher Filamentdichte herstellbar sind.

Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von BCF-Fäden der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß eine flexible Aufteilung der Filamentstränge zu mehreren Fäden möglich ist. Die Lösung ist durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.

Die Erfindung wendet sich völlig von den bekannten Anlagekonzepten ab, bei welchen die Aufteilung der Filamente zu Bildung der Fäden bereits während des Extrudierens erfolgt. Die Erfindung basiert darauf, daß eine Aufteilung der Filamentstränge zur Bildung der Fäden erst nach dem Extrudieren erforderlich ist. Insbesondere das Extrudieren und das Abkühlen der Vielzahl der Filamente, die mehrere Fäden bilden, wird vereinheitlicht. Hierzu werden die Vielzahl der Filamente durch ein Düsenmittel als eine ringförmige Filamentschar extrudiert. Die ringförmige Filamentschar wird anschließend durch einen von innen nach außen gerichteten Kühlluftstrom gekühlt. Nach der Abkühlung werden einzelne Segmente der ringförmigen Filamentschar zu jeweils einem Faden zusammengeführt. Der besondere Vorteil der Erfindung ist dadurch gegeben, daß jedes der innerhalb der Filamentschar geführte Filament gleichmäßig abkühlbar ist. Hierbei bleiben die Bedingungen zum Extrudieren und Abkühlen der Filamente unbeeinflußt von dem anschließend gebildeten Gesamrtiter der einzelnen Fäden. So läßt sich beispielsweise die Anzahl der Filamente pro Faden dadurch erhöhen, daß ein größeres Segment der ringförmigen Filamentschar zusammengefaßt wird.

Die Erfindung war auch nicht dadurch nahegelegt, daß im Stand der Technik Spinneinrichtungen zur Herstellung von Stapelfasern bekannt beispielsweise aus der EP 1 247 883 A2 sind, bei welchen eine ringförmig angeordnete Filamentschar extrudiert und zu einem Spinnkabel zusammengeführt werden. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind darauf ausgelegt, eine Vielzahl von Filamenten zu Extrudieren, abzukühlen und zusammenzufassen. Dabei werden vorzugsweise mehrere ringförmige Filamentscharen zu einem Gesamttow verbunden. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind jedoch völlig ungeeignet, um mehrere separat geführte und behandelte Fäden herzustellen.

Zum Extrudieren der die BCF-Fäden bildenden ringförmigen Filamentschar ist die sogenannte Ringspinndüse besonders vorteilhaft geeignet. Derartige Ringspinndüsen besitzen an ihrer Unterseite eine Vielzahl von Düsenbohrungen, die in einer ringförmigen Anordnung ausgebildet sind. Die Düsenbohrungen liegen vorzugsweise symmetrisch in mehreren konzentrisch zueinander ausgebildeten Bohrungsreihen. Damit lassen sich insbesondere relativ große Filterflächen realisieren, die eine hohe Durchsatzmenge pro Ringspinndüse von mehr als 150 kg h ermöglicht.

Um die Aufteilung der Filamentschar nach dem Abkühlen auf einfache Art und Weise ausführen zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher die ringförmige Filamentschar durch mehrere die ringförmige Anordnung von Düsenbohrungen der Ringspinndüse bildenden Ringlochsegmente extrudiert wird und bei welcher der durch eine der Ringlochsegmente extrudierte Teil der Filamentschar zu einem der Fäden zusammengeführt wird. Damit läßt sich vorteilhaft sicherstellen, daß jeder der Fäden die gleiche Anzahl an Filamenten aufweist.

Zur Herstellung von monocolor BCF-Fäden sind die Ringlochsegmente der Ringspinndüse durch eine gemeinsame Verteilerkammer mit einer Polymerschmelze versorgt. Dabei können einer die Düsenbohrung enthaltenen Düsenplatte zusätzliche Verteil- oder Filterelemente vorgeordnet sein.

Die Weiterbildung der Erfindung, bei welcher mehrere separate Verteilerkammern innerhalb der Ringspinndüse ausgebildet sind, welche jeweils mit einem Ringlochsegment oder einer Gruppe von Ringlochsegmenten verbunden sind und durch welche mehrere Polymerschmelzen auf die zugeordneten Ringlochsegmente verteilt werden, ist besonders vorteilhaft geeignet, um multicolor BCF-Fäden herzustellen. Hierzu werden mehrere Polymerschmelzen zum Extrudieren der Filamentschar über die Verteilerkammer den zugeordneten Ringlochsegmenten der Ringspinndüse zugeführt und extrudiert.

Um auf dem gesamten Umfang der ringförmigen Filamentschar eine gleichmäßige Abkühlung aller in der Filamentschar geführten Filamente zu erhalten, hat sich insbesondere die durch eine Blaskerze erzeugte Kühlluft bewährt. Durch den gasdurchlässigen Mantel der Blaskerze wird in jede Radialrichtung ein gleichmäßiger Kühlluftstrom erzeugt. Hierbei können Zonen unterschiedlicher Gasdurchlässigkeit an dem Mantel der Blaskerze ausgebildet sein, um unterschiedliche Abkühlzonen zum Abkühlen oder bestimmte Anblasprofile der Kühlluft zu erzeugen.

Eine weitere besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß die Filamentschar vor dem Aufteilen zu den Fäden eine Präparierung erhält. Durch die ringförmige Anordnung der Filamentschar läßt sich durch äußere oder innere Präparationsringe ein gleichmäßiger Auftrag auf sämtliche Filamente erzeugen.

Zur Aufteilung der ringförmig geführten Filamentschar läßt sich die Teilungseinrichtung unterhalb der Kühleinrichtung durch mehrere Fadenführer bilden, die mit Abstand an einem Verteilerring entsprechend der segmentformigen Aufteilung der Filamentschar angeordnet sind. Der Verteilerring läßt sich hierbei innerhalb der Filamentschar oder außerhalb der Filamentschar anordnen.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist durch die Aufteilung der Fadenfuhrer der Teilungseinrichtung in einer Ebene gegeben. Damit läßt sich die Weiterbehandlung der Fäden in der Fadenlaufebene durch Verstrecken, Kräuseln und Aufwickeln unmittelbar anschließen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfϊndungsgemäßen Vorrichtung lassen sich BCF-Fäden unterschiedlichster Art sowie aus unterschiedlichen Fadenmaterialien wie beispielsweise Polyamid, Polypropylen oder Polyester herstellen. ^"

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Ausfuhrungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Figuren beschrieben.

Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch der Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Ringspinndüse

Fig. 3 schematisch der Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 4 schematisch eine Ansicht der Ringspinndüse aus dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3

Fig. 5 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung

Fig. 6 schematisch der Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer

Teilungseinrichtung

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchf hrung des erfindungsgemäßen

Verfahrens gezeigt. Das Ausführungsbeispiel besteht aus einer Spinneinrichtung 1, einer Kühleinrichtung 2, einer Teilungseinrichtung 13, einer Verstreckeinrichtung 3, einer Kräuseleinrichtung 4 und einer Aufwickeleinrichtung 5, die zu einem Fadenlauf angeordnet sind. Die Spinneinrichrung 1 weist einen Düsenträger 16 auf, der an seiner Unterseite ein als Düsenmittel wirkende Ringspinndüse 17 auf. Die Ringspinndüse 17 ist über eine Schmelzeverteiler 18 mit einer Spinnpumpe 15 verbunden. Die Spinnpumpe 15 erhält über eine Schmelzezuführung 14 einen aufgeschmolzenen Polymerwerkstoff. Das Aufschmelzen des Polymerwerkstoffes erfolgt vorzugsweise durch einen Extruder, der hier nicht dargestellt ist. Die Spinnpumpe 15 kann als Einfachpumpe oder als Mehrfachpumpe ausgebildet sein.

Die Ringspinndüse 17 weist an ihrer Unterseite eine ringförmige Düsenplatte 20 auf, die eine Vielzahl von Düsenbohrungen enthält. Die Düsenbohrungen sind innerhalb der Düsenplatte 20 vorzugsweise in mehreren hintereinander angeordneten Bohrungsreihen ausgebildet.

Unterhalb der Spinneinrichtung 1 ist die Kühleinrichtung 2 angeordnet, welches ein mittig zu der Ringspinndüse 17 gehaltenes Blasmittel 19 beispielsweise einen Blaszylinder mit luftdurchlässiger Wandung. Das Blasmittel 19 ist über eine hier nicht dargestellte Luftzufuhrung mit einer Kühlquelle verbunden, so daß am Umfang des zylindrischen Blasmittels 19 ein radial austretender Kühlluftstrom erzeugt wird.

Zwischen der KüMeinrichtung 4 und der Aufwickeleinrichtung 5 ist im Fadenlauf nacheinander eine Teilungseinrichtung 13 zum Aufteilen einer Filamentschar zu mehrere Fäden, eine Verstreckeinrichtung 3 zum Verstrecken der Fäden und eine Kräuseleinrichtung 4 zum Kräuseln der Fäden angeordnet. Die innerhalb der Teilungseinrichrung 13, der Verstreckeinrichtung 3 und der Kräuseleinrichtung 4 verwendeten Mittel zur Führung und / oder Behandlung der Fäden ist an diese Stelle nicht näher gezeigt. Grundsätzlich sind alle bekannten Mittel einsetzbar, welche die der Einrichtung zugeordneten Funktionen ausfuhren können. Die Aufwickeleinrichtung 5 ist ebenfalls nur als Schema dargestellt, bei welcher eine auskragende Spulspindel 11 an einem Spindelträger 12 angetrieben gehalten wird. An der Spulspindel werden drei Spulen 10.1, 10.2 und 10.3 nebeneinander gewickelt. Derartige Aufspulmaschinen zum Aufwickeln von BCF-Fäden werden bevorzugt durch Maschinen gebildet, die zwei Spulspindeln aufweisen, die an einem beweglichen Träger derart gehalten sind, so daß ein kontinuierliches Aufwickeln der Fäden durch Wechsel der Spulspindel möglich ist. Die zusätzlichen Mittel wie eine Changiereinrichtung sowie eine Andrückwalze sind hier nicht gezeigt. Eine derartige Aufspulmaschine ist beispielsweise aus der WO 96/001222 bekannt, so daß an dieser Stelle auf diese Druckschrift Bezug genommen wird.

Zur Herstellung von insgesamt drei BCF-Fäden wird bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 zunächst eine Polymerschmelze beispielsweise aus Polyamid oder Polypropylen in der Spinneinrichtung 1 durch die Spinnpumpe 15 der Ringspinndüse 17 zugeführt. Dabei wird die Polymerschmelze unter einem Schmelzedruck gehalten, so daß aus den Düsenbohrungen der Ringspinndüse 17 strangförmige Filamente 6 extrudiert werden. Die Vielzahl der aus den Düsenbohrungen der Ringspinndüse 17 austretenden Filamente 6 ergeben eine ringförmige Filamentschar 7. Die Filamentschar 7 wird durch die Verstreckeinrichtung 3 oder durch ein zusätzlich zwischengeschaltetes Abzugsorgan von der Spinneinrichtung 1 abgezogen. Unterhalb der Spirmeinrichtung 1 wird durch das Blasmittel 19 der KüMeinrichtung 2 ein Kühlluftstrom erzeugt, der den ringförmigen Schleier der Filamentschar 7 gleichmäßig durchdringt. Dadurch erfolgt eine Abkühlung und somit eine Verfestigung der einzelnen Filamente 6 der ringförmigen Filamentschar 7. Nachdem die Filamente 6 verfestigt sind, gelangt die Filamentschar 7 zu der Teilungseinrichtung 13. Hier erfolgt eine segmentförmige Aufteilung der ringförmigen Filamentschar 7 zu mehreren Fäden. In dem Ausfuhrungsbeispiel in Fig. 1 wird die Filamentschar 7 in drei Fäden 8.1, 8.2 und 8.3 aufgeteilt. Jeder der Fäden 8.1, 8.2 und 8.3 wird anschließend durch die Verstreckeinrichtung 3 verstreckt. Dabei werden vorzugsweise Galettensysteme eingesetzt, die die Fäden parallel und gemeinsam verstrecken. Es ist jedoch auch möglich, jeden der Fäden 8.1 bis 8.3 separat zu verstrecken.

Nach dem Verstrecken werden die Fäden 8.1 bis 8.3 in der Kräuseleinrichtung 4 gekräuselt. Um den für die BCF-Fäden typische Kräuselung zu erhalten, weist die Kräuseleinrichtung vorzugsweise mehrere Texturierdüsen auf, die jeden der Fäden 8.1 bis 8.3 durch einen heißen Luftstrom zu einem Fadenstopfen komprimiert, der nach Auflösung der Aufwickeleinrichtung 5 zugeführt wird. In der Aufwickeleinrichtung 5 wird jeder der gekräuselten Fäden zu einer Spule 10.1, 10.2 und 10.3 gewickelt.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten BCF-Fäden zeichnen sich durch eine besonders hohe Gleichmäßigkeit der Eigenschaften der einzelnen Filamente aus. Die gleichmäßigen Eigenschaften der Filamente bewirken zudem eine einheitliche Kräuselung, so daß neben den physikalischen Eigenschaften auch die visuellen Eigenschaften dieser BCF-Fäden besonders vorteilhaft in Erscheinung treten.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Ringspinndüse 17 gezeigt, wie sie beispielsweise in dem Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 1 einsetzbar wäre. Hierbei zeigt Fig. 2.1 eine Ansicht der Unterseite einer Ringspinndüse und Fig. 2.2 einen Teilquerschnitt der Ringspinndüse. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.

Die Ringspinndüse 17 wird von einem Düsenträger 16 gehalten. Der Düsenträger 16 kann beispielsweise an einem Spinnbalken gehalten sein, welcher mehrere Düsenträger nebeneinander aufweist. Die Ringspinndüse 17 weist an der Unterseite eine Düsenplatte 20 auf, die eine Vielzahl von Düsenbohrungen 24 enthält. Die Düsenplatte 20 ist ringförmig ausgebildet. Die Vielzahl der Düsenbohrungen 24 sind in der Düsenplatte 20 in drei Gruppen aufgeteilt, die jeweils ein Ringlochsegment 25.1, 25.2 und 25.3 bilden. Die Ringlochsegmente 25.1, 25.2 und 25.3 sind identisch ausgebildet. Zwischen den Ringlochsegmenten 25.1, 25.2 und 25.3 sind Teilabschnitte an der Düsenplatte 20 ausgebildet, die keine Düsenbohrungen enthalten. Somit bilden sich beim Extrudieren der ringförmigen Filamentschar kleine Lücken aus, die zur Teilung der ringförmigen Filamentschar genutzt werden. Damit läßt sich eine präzise Aufteilung der gesamten Filamentschar auf einfache Weise ermöglichen.

Wie in Fig. 2.2 dargestellt, ist in der Ringspinndüse 17 der Düsenplatte 20 eine Verteilerkammer 21 vorgeordnet, die ebenfalls ringförmig ausgebildet ist. . Innerhalb der Verteilerkammer 21 ist der Düsenplatte 20 eine Lochplatte 22 und ein Filtereinsatz 23 vorgeordnet, so daß die durch die Düsenbohrungen 24 der Düsenplatte 20 tretende Polymerschmelze zuvor durch den Filtereinsatz 23 gefiltert wird. Die Verteilerkammer 21 erstreckt sich innerhalb der Ringspinndüse 17 ringförmig oberhalb der Düsenplatte 20.

Die Verteilerkammer 21 ist - wie in Fig. 1 dargestellt - über einen Schmelzeverteiler 18 mit der Spinnpumpe 15 verbunden. Der Schmelzeverteiler 18 könnte hierbei durch ein Leitungssystem gebildet sein, welches mehrere in die Verteilerkammer 21 mündende Schmelzeleitungen enthält. Über die Verteilerkammer 21 wird die Polymerschmelze gleichmäßig in der Ringspinndüse 17 verteilt und durch die Ringlochsegmente der Düsenplatte zu der ringförmigen Filamentschar extrudiert.. Derartige Ringspinndüsen sind somit vorteilhaft zum Herstellen von BCF-Fäden aus einer Polymerschmelze, die ungefärbt oder mit einer bestimmten Farbe eingefarbt ist.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in ein Grundschema dargestellt. Der Grundaufbau des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 ist im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, so daß zu der vorhergehenden Beschreibung Bezug genommen wird und an dieser Stelle nur die Unterschiede aufgezeigt werden.

Das Ausführungsbeispiel setzt sich aus einer Spinneinrichtung 1, einer Kü einrichtung 2, einer Teilungseinrichtung 13, einer Verstteckeinrichtung 3, einer Kräuseleinrichtung 4 sowie einer Aufwickeleinrichtung 5 zusammen. Die Spinneinrichtung 1 weist drei separate Spinnpumpen 15.1, 15.2 und 15.3 auf. Jede der Spinnpumpen 15.1, .15.2 und 15.3 ist über eine Schmelzezuführung 14.1, 14.2 und 14.3 mit separaten Schmelzequellen verbunden. Jede der Schmelzequellen, vorzugsweise Extruder, erzeugen Polymerschmelzen, die in ihrer Eigenschaft, Zusammensetzung oder Art unterschiedlich sind. So könnte beispielsweise drei unterschiedlich eingefärbte Polymerschmelzen den einzelnen Spinnpumpen 15.1, 15.2 und 15.3 zugeführt werden. Es ist jedoch auch möglich alle Spinnpumpen mit einer Schmelzequelle zu verbinden, um beispielsweise parallel mehrere monocolor Fäden zu erzeugen.

Zum Extrudieren der drei unterschiedlichen Polymerschmelzen zu einer Filamentschar ist die Ringspinndüse 17 an der Unterseite des Düsenträgers 16 in mehrere Ringlochsegmente mit zugeordneten separaten Verteilerkammern aufgeteilt. In Fig. 4 ist eine Ansicht der Ringspinndüse 17 dargestellt. Die Düsenplatte 20 der Ringspinndüse 17 weist insgesamt neun nebeneinander ausgebildete Ringlochsegmente 25.1 bis 25.9 auf, die jeweils eine Vielzahl von Düsenbohrungen 24 enthalten. Zwischen den Düsenbohrungen 24 der Ringlochsegmente 25.1 bis 25.9 sind Abstände gebildet. Jedem der Ringlochsegmente 25.1 bis 25.9 ist eine separate Verteilerkammer 21.1 bis 21.9 zugeordnet. Die Trennung der Verteilerkammern 21.1 bis 21.9 ist jeweils durch eine Trennwand gebildet, die in Fig. 4 gestrichelt dargestellt ist. Die Verteilerkammern 21.1 bis 21.9 sind über einen Schmelzeverteiler 18 (Fig. 3) mit den drei Spinnpumpen 15.1, 15.2 und 153 verbunden. Hierbei bilden die Ringlochsegmente 25.1 bis 25.9 insgesamt drei Gruppen, in welchem die drei unterschiedlich eingefärbten Polymerschmelzen nebeneinander als segmentförmige Filamentschar extrudiert werden. Hierzu könnte beispielsweise die Spinnpumpe 15.1 über den Schmelzeverteiler 18 mit den Verteilerkammern 21.1, 21.4 und 21.7 verbunden sein. Die Spinnpumpe 15.2 könnte über den Schmelzeverteiler 18 mit den Verteilerkammern 21.2, 21.5 und 21.8 sowie die Spinnpumpe 15.3 mit den Verteilerkammern 21.3, 21.6 und 21.9 verbunden sein. Die den Verteilerkammern 21.1 bis 21.9 zugeordneten Ringlochsegmente 25.1 bis 25.9 extrudieren dementsprechend die unterschiedlichen Polymere in drei Gruppen gleicher Zuordnung.

Die extrudierten Filamente 6 aller Ringlochsegmente 25.1 bis 25.9 werden gemeinsam in einer rmgförmigen Anordnung als Filamentschar 7 von der Spinneinrichtung 1 abgezogen. Dabei wird ein durch ein Blasmittel 19 erzeugter Kühlluftstrom von Innen nach Außen durch die Filamentschar 7 geblasen. Nach der Verfestigung der einzelnen Filamente der Filamentschar 7 wird über die Teilungseinrichtung 13 die Filamente, die aus einem Ringlochsegment 25.1 bis 25.9 extrudiert wurden zu einem Faden zusammengefaßt. Es werden somit insgesamt neun parallel laufende Fäden 8.1 bis 8.9 aus der ringförmigen Filamentschar 7 gebildet.

Die Fäden 8.1 bis 8.9 werden parallel nebeneinander durch die Verslxeckeinrichtung 3 verstreckt und in die Kräuseleinrichtung 4 geführt. Innerhalb der Kräuseleinrichtung 4 werden jeweils drei aus unterschiedlichen Polymerschmelzen extrudierte Fäden zu einem Verbundfaden zusanmiengeführt. Aus den Fäden 8.1 bis 8.9 werden somit drei gekräuselte Verbundfaden 9.1 bis 9.3 gebildet. Hierzu lassen sich beispielsweise alle drei Fäden gemeinsam über eine Texturierdüse zu einem gemeinsamen Fadenstopfen aufstauchen. Der Fadenstopfen wird dann anschließend zu einem der Verbundfäden aufgelöst. Eine derartige Kräuseleinrichtung ist beispielsweise aus der DE 197 46 878 AI bekannt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Fäden separat zu kräuseln, so daß die gekräuselten einzelnen Fäden beispielsweise durch eine Veiw belungseinrichtung zu einem Verbundfaden zusammengeführt werden, wie aus der EP 1 035238 AI bekannt ist.

Die Verbundfäden 9.1, 9.2 und 9.3 werden anschließend zu jeweils einer Spule 10.1, 10.2 und 10.3 in der Aufwickeleinrichtung 5 gewickelt.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist insbesondere geeignet, um das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von sogenannten Tricolor-Fäden anzuwenden.

Bei den in Fig. 1 und Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Kühleinrichtung durch ein zylindrisches Blasmittel 19 gebildet, das einen radialen Blasluftstrom erzeugt. Die Kühlluft läßt sich sowohl über den Düsenträger oder über das gegenüberliegende Ende des Blasmittels zuführen. Die der Filamentschar zugewandten Blaswand könnte beispielsweise aus einem hohlzylindrischen nahtlos Lochblech gebildet sein. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Blasmittels als eine Blaskerze, die einen porösen Mantel aus einem Vlies, Schaumstoff, Siebgewebe oder einem Sintermaterial aufweist. Eine derartige Blaskerze ist beispielsweise aus der EP 1 231 302 AI bekannt. Derartige Kühleinrichtungen zeichnen sich durch eine sehr gleichmäßige über den gesamten Umfang der Blaskerze erzeugten radialen Kühlluftstrom aus.

Desweiteren ist anzumerken, dass die in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, 2 und 3 im Aufbau der Spinneinrichtung beispielhaft sind. So könnte einer in mehrere Segmente aufgeteilten Spinndüse mit mehreren Verteilerkammern jeder der Verteilerkammern eine Spinnpumpe zugeordnet sein, so dass jedem Faden eine Spinnpumpe zugeordnet ist.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt, bei welcher die bekannte Blaskerze eingesetzt ist. Zur Beschreibung der Blaskerze wird auf die EP 1 231 302 AI an dieser Stelle Bezug genommen.

Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Blaskerze 26 mit ihrem oberen Ende an dem Düsenträger 16 gehalten. An dem gegenüberliegenden Ende der Blaskerze 26 ist die Luftzuführung 27 ausgebildet. Hierbei wird über eine Halteeinrichtung 39 ein Kühlluftstrom ins Innere der Blaskerze 26 geleitet. Am Umfang der Halteeinrichtung 39 ist eine Präparationseinrichtung 28 vorgesehen. Die Präparationseinrichtung 28 weist einen umlaufen Präparationsring 29 auf, der an einer Präparationszuführung 40 angeschlossen ist. Der Präparationsring 29 weist an seiner Oberfläche ein Präparationsmittel auf, wobei die durch die Ringspinndüse 17 erzeugte Filamentschar 7 mit Kontakt an dem Präparationsring 29 geführt wird. Dadurch erfolgt eine gleichmäßige Präparierung der einzelnen Filamente 6. Zum Extrudieren der Filamentschar 7 ist die Spinneinrichtung 1 identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 aufgebaut. Insoweit wird auf die Beschreibung zu der Fig. 1 Bezug genommen.

Zur Aufteilung der ringförmigen Filamentschar 7 ist unterhalb der Kühleinrichtung 2 eine Teilungseinrichtung 13 angeordnet, die durch mehrere in einer Fadenlaufebene nebeneinander mit Abstand angeordnete Fadenführer 30.1, 30.2 und 30.3 gebildet ist. Die Filamentschar 7 wird durch die Fadenführer 30.1, 30.2 und 30.3 in drei Fäden 8.1, 8.2 und 8.3 aufgeteilt. Die Fäden 8.1, 8.2 und 8.3 werden parallel zu einer Vorbehandlungseinrichtung 31 geführt. Die Vorbehandlungseinrichtung 31 könnte eine oder mehrere Prozessaggregate aufweisen, um beispielsweise ein Abziehen, eine Verwirbelung oder eine weitere Präparierung an den Fäden 8.1 bis 8.3 durchzuführen. So weist die Vorbehandlungseinrichtung 31 vorzugsweise eine Galette mit Überlaufrolle auf, um die Fadenschar bzw. die Filamentschar von der Spinneinrichtung abzuziehen.

Nach der Vorbehandlung in der Vorbehandlungseinrichtung 31 erfolgt ein Verstrecken der parallel nebeneinander geführten Fäden 8.1 bis 8.3. Hierzu sind zwei Galetteneinheiten 32 und 33 nacheinander zu einer Verstieckeinrichtung 3 angeordnet. Die Galetteneinheit 32 und 33 sind jeweils aus einer angetriebenen Galette und einer Überlaufrolle oder aus zwei angetriebenen Galetten gebildet. Zum Verstrecken des Fadens werden die Galetteneinheiten 32 und 33 mit einer vorbestimmten Differenzgeschwindigkeit angetrieben, so daß die Fäden 8.1 bis 8.3 eine vorbestimmte Streckung erhalten.

Nach dem Verstrecken werden die Fäden 8.1 bis 8.3 durch die Kräuseleinrichtung 4 zu jeweils einem gekräuselten Faden behandelt. Die Kräuseleinrichtung 4 weist hierzu drei nebeneinander angeordnete Texturierdüsen 34.1, 34.2 und 34.3 auf. Jede der Texturierdüsen 34.1 bis 34.3 ist identisch aufgebaut und jeweils an einer Druckluftquelle angeschlossen. Innerhalb der Texturierdüsen 34.1 bis 34.3 werden die Fäden 8.1 bis 8.9 zu jeweils einem Fadenstopfen 36.1 bis 36.3 aufgestaucht. Zum Fördern und Aufstauchen der Fäden wird vorzugsweise ein heißes Medium verwendet, so daß die Fadenstopfen 36.1 bis 36.3 zu Abkühlung auf eine nachgeordnete Kühltrommel 35 der Kräuseleinrichtung 4 abgelegt werden. Eine derartige Kräuseleinrichtung ist beispielsweise aus der EP 1 146 151 A2 bekannt, so daß zur näheren Beschreibung hierauf Bezug genommen wird.

Die Fadenstopfen 36.1, 36.2 und 36.3 werden nach dem Abkühlen zu jeweils einem gekräuselten Faden aufgelöst und von der Nachbehandlungseinrichtung 37 abgezogen und zu der Aufwickeleinrichtung 5 geführt. Die Nachbehandlungseinrichtung 37 könnte ebenfalls mehrere Aggregate zur Nachbehandlung der Fäden enthalten wie beispielsweise Verwirbelungseinrichtungen, Galetten und / oder Präparationseinrichtungen. Je nach Art und Typ des herzustellenden BCF-Fadens lassen sich somit unterschiedliche Vorbehandlungen in der Vorbehandlungsemrichtung 31 und unterschiedliche Nachbehandlungen in der Nachbehandlungseinrichtung 37 ausführen. Die BCF-Fäden werden anschließend zu den Spulen 10.1 bis 10.3 gewickelt. Bei dem in Fig. 5 dargestellten -Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die ringförmig geführte Filamentschar 7 zu mehreren in einer Fadenlaufebene geführten Fäden aufgeteilt. Grundsätzlich besteht jedoch die Möglichkeit, die ringförmige Filamentschar zunächst in eine ringförmig geführte Fadenschar aufzuteilen. Hierzu ist in Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Teilungseinrichtung 13 gezeigt. Die Teilungseinrichtung 13 wird durch einen Verteilerring 38 gebildet, an welchem mehrere mit Abstand zueinander angeordnete Fadenführer befestigt sind. Der Verteilerring 38 weist insgesamt 6 Fadenführer 30.1 bis 30.6 auf. Somit läßt sich die ringförmige Filamentschar 7 in sechs einzelne Fäden 8.1 bis 8.6 aufteilen. Eine derartige Aufteilung ist insbesondere vorteilhaft, bei welchem die Fäden parallel nebeneinander einzeln behandelt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Fäden nach der Teilung in eine beliebig zu der Spirmeinrichtung ausgerichteten Fadenlaufebene zu führen.

Die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 5 sowie das erfindungsgemäße Verfahren zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Leistungsfähigkeit zur Herstellung qualitativ hochwertiger BCF- Fäden aus. So lassen sich große Filterflächen zur Realisierung hoher Durchsatzmengen mit den Ringspinndüsen erzielen. Die vorzugsweise weitgehend geschlossene ringförmige Anordnung der einzelnen extrudierten Filamente zu einer Filamentschar läßt bei einer radial gerichteten Kühlluftströmung eine gleichmäßige Verfestigung der Filamente zu, so daß jeder der Filamente im wesentlichen gleiche physikalischen Eigenschaften aufweist. Grundsätzlich sei an dieser Stelle erwähnt, daß die Kühlluft auch von außen nach innen gerichtet sein könnte. Hierzu könnte das Blasmittel an einer Saugeinrichtung angeschlossen werden.

Durch segmentförmige Aufteilung der Filamentschar läßt sich die Anzahl und die

Art der Fäden auf einfache Art und Weise flexibel gestalten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit sowohl für Monocolor- als auch für Tricolor-Fäden geeignet, die insbesondere zur Herstellung von flächigen Gebilden, vorzugsweise Teppichen verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1 Spinneinrichtung

2 KüMeinrichtung

3 Verstreckeinrichtung

4 Kräuseleinrichtung

5 Aufwickeleinrichtung

6 Filament

7 Filamentschar

8.1, 8.2, ... 8.9 Faden

9.1, 9.2, 9.3 Verbundfaden

10.1, 10.2, 10.3 Spule

11 Spulspindel

12 Spindelträger

13 Teilungseinrichtung

14 Schmelzezuführung

15 Spinnpumpe

16 Düsenträger

17 Ringspinndüse

18 Schmelzeverteiler

19 Blasmittel

20 Düsenplatte

21, 21.1 ... 21.9 Verteilerkammer

22 Lochplatte

23 Filtereinrichtung

24 Düsenbohrungen

25.1 ... 25.9 Ringlochsegment

26 Blaskerze

27 Luftzuführung

28 Präparationseinrichtung 29 Präparationsring

30.1 . .. 30.6 Fadenführer

31 Vorbehandlungseinrichtung

32 Galetteneinheit

33 Galetteneinheit

34.1 . .. 34.3 Texturierdüse

35 Kühltrommel

36.1 .. .. 36.3 Fadenstopfen

37 Nachbehandlungseinrichtung

38 Verteilerring

39 Halteeinrichtung 0 Präparationszuführung

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von BCF-Fäden, bei welchem eine Vielzahl von strangförmigen Filamenfen extrudiert und nach dem Extrudieren abgekühlt werden und bei welchem die Filamente bündelweise zu mehreren Fäden zusammengefaßt, verstreckt, gekräuselt und zu Spulen aufgewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Filamente als eine ringförmige Filamentschar extrudiert wird, daß die ringförmige Filamentschar durch einen von innen nach außen gerichteten Kühlluftstrom gekühlt werden und daß die ringförmige Filamentschar segmentförmig zu den Fäden aufgeteilt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamentschar durch eine Ringspinndüse mit einer ringförmigen Anordnung von einer

Vielzahl von Düsenbohrungen extrudiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Filamentschar durch mehrere die ringförmige Anordnung von Düsenbohrungen der Ringspinndüse bildende Ringlochsegmente extrudiert wird und daß der durch eine der Ringlochsegmente extrudierte Teil der Filamentschar zu einem der Fäden zusammengeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polymerschmelze zum Extrudieren der Filamentschar über eine gemeinsame

Verteilerkammer innerhalb der Ringspinndüse den Ringlochsegmenten zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Polymerschmelzen zum Extrudieren der Filamentschar über mehrere separate Verteilerkammern innerhalb der Ringspinndüsen den jeweils zugeordneten Ringlochsegmenten zugeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftstrom zur Abkühlung der ringförmigen Filamentschar durch eine Blaskerze mit gasdurchlässigem Mantel erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Filamentschar vor der segmentförmigen Aufteilung zu den Fäden präpariert wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Präparierung der ringförmigen Filamentschar durch einen von der Filamentschar umschlossenen Präparationsring erfolgt.

9. Verfahren nach einen der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden vor dem Aufwickeln in Gruppen zu einem Verbundfaden oder mehreren Verbundfäden zusammengefasst werden.

10. Vorrichtung zur Herstellung von BCF-Fäden mit einer Spinnemrichtung ( 1 ), einer KüMeinrichtung (2), einer Verstreckeinrichtung (3), einer Kräuseleinrichtung (4) und einer Aufwickeleinrichtung (5) zum Wickeln der Fäden (8.1, 8.2) zu mehreren Spulen (20.1, 20.2), dadurch gekennzeichnet, daß die Spinneinrichtung (1) an einer zur Kühleinrichtung (2) gewandten Unterseite ein Düsenmittel (17) zur Erzeugung einer ringförmigen

Filamentschar (7) aufweist, daß die Kühleinrichtung (2) ein im innern der Filamentschar (7) angeordnetes Blasmittel (19, 26) zur Erzeugung eines radialen Kühlluftstroms aufweist und daß eine Teilungseinrichtung (13) unterhalb, der Kühleinrichtung (2) vorgesehen ist, durch welche die ringförmige Filamentschar (7) segmentförmig zu den Fäden (8.1, 8.2) aufgeteilt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenmittel durch eine Ringspinndüse (17) mit einer ringförmigen Anordnung einer Vielzahl von Düsenbohrungen (24) gebildet ist. ^•

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Anordnung von Düsenbohrungen (24) der Ringspinήdüse (17) in mehrere Ringlochsegmente (25.1, 25.2) aufgeteilt ist, durch welche jeweils ein Teil der Filamentschar (7) extrudiert wird, welcher zu einem der Fäden (8.1, 8.2) zusammengeführt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verteilerkammer (21) innerhalb der Ringspinndüse (17) ausgebildet ist, welche mit den Ringlochsegmenten (25.1, 25.2) verbunden ist und durch welche eine Polymerschmelze auf die Ringlochsegmente (25.1, 25.2) verteilt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere separate Verteilerkammern (21.1, 21.2) innerhalb der Ringspinndüse (17) ausgebildet sind, welche jeweils mit einem Ringlochsegment (25.1, 25.2) oder einer Gruppe von Ringlochsegmenten verbunden sind und durch welche mehrere Polymerschmelzen auf die zugeordneten Ringlochsegmente (25.1 , 25.2) verteilt werden.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasmittel durch eine Blaskerze (26) mit einem gasdurchlässigen Mantel gebildet ist, wobei die Blaskerze (26) konzentrisch zu der Ringspinndüse (17) gehalten ist und wobei die Blaskerze (26) mit einem Ende an einer Luftzuführung (27) angeschlossen ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungseinrichtung (13) durch mehrere Fadenführer (30.1, 30.2) gebildet ist und daß die Fadenführer (30.1, 30.2) mit Abstand an einem Verteilerring (37) entsprechend der segmentformigen Aufteilung der Filamentschar (7) angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilungseinrichtung (13) durch mehrere Fadenführer (30.1, 30.2) gebildet ist und daß die Fadenführer (30.1, 30.2) in einer Fadenlaufebene angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Präparationseinrichtung (28) im Fadenlauf der Teilungseinrichtung (13) vorgeordnet ist und daß die Präparationseinrichtung (28) durch einen innerhalb der Filamentschar (7) angeordneten Präparationsring (29) gebildet ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinneinrichtung (1) eine Spinnpumpe (15) aufweist, durch welche die Polymerschmelze dem Düsenmittel (17) zum Extrudieren der

Filamentschar (7) zugeführt wird.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinneinrichtung (1) mehrere Spinnpumpen (15.1, 15.2) aufweist, durch welche mehrere Polymerschmelzen dem Düsenmittel (17) zum

Extrudieren der Filamentschar (7) zugeführt werden.