EP1646737A1 - Vorrichtung zum schmelzspinnen, kühlen und aufwickeln - Google Patents

Vorrichtung zum schmelzspinnen, kühlen und aufwickeln

Info

Publication number
EP1646737A1
EP1646737A1 EP04740775A EP04740775A EP1646737A1 EP 1646737 A1 EP1646737 A1 EP 1646737A1 EP 04740775 A EP04740775 A EP 04740775A EP 04740775 A EP04740775 A EP 04740775A EP 1646737 A1 EP1646737 A1 EP 1646737A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
jacket
blow
cooling
additional
filament
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04740775A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Hegenbarth
Hansjörg MEISE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Saurer GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saurer GmbH and Co KG filed Critical Saurer GmbH and Co KG
Publication of EP1646737A1 publication Critical patent/EP1646737A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes

Definitions

  • the invention relates to a device for melt spinning, cooling and winding a thread formed from a filament sheet according to the preamble of claim 1 and a device for cooling a filament sheet according to the preamble of claim 14.
  • the cooling of the extruded filament strands is of particular importance for the later quality of the synthetic thread formed from the filament strands.
  • very fine filament strands are extruded, which react very sensitively to cooling by a flow of cooling air and therefore require particularly uniform cooling.
  • a basic distinction is made between two cooling processes for cooling melt-spun filament strands.
  • a cooling air flow is directed from the outside onto a filament bundle.
  • particular care must be taken to ensure that the filament strands routed inside are adequately cooled.
  • the filament strands are spun in an annular arrangement and in the center of the annular filaments a cooling air flow directed from the inside out is generated.
  • the invention is based on this principle.
  • So-called blow candles are used to generate the cooling air flow penetrating the filament curtain from the inside, as is known, for example, from DE 196 53 451 AI.
  • the blow candle is cylindrical and has a porous gas-permeable blow jacket.
  • the blow candle is closed at one end and connected at an opposite end to an air outlet through which cooling air is introduced into the interior of the blow candle.
  • the blow jacket consists of a porous material with a certain flow resistance.
  • blow jacket of the blow candle It is known to manufacture the blow jacket of the blow candle from sintered metal, metal foam, foam or wound paper layers. As a result of the pores and openings contained irregularly in the materials, a flow which is often not sufficiently laminar and is not uniform over the entire surface is generated when the cooling air exits the blow jacket. Such flow profiles, however, lead to irregularities in the cooling of fine filament strands, which also negatively affect the smooth running of the filament strands.
  • conventional blow candles have a blow jacket with low permeability and therefore require high pressure differences in order to obtain an outflow over the entire surface of the blow candle. However, this inevitably leads to irregularities due to preferred outflow regions, which also have turbulence. However, it is not possible to increase the gas permeability in the blow jacket, since the effect of the non-uniformity of the cooling air emerging in the regions of the blow candle increases.
  • Another object of the invention is a device for melt spinning and cooling and a device for cooling the input to further develop the type mentioned in such a way that a cooling air flow generated uniformly over the entire cooling section for cooling the filament sheet predominates.
  • the object is achieved according to the invention by a device for melt spinning and cooling with the features according to claim 1, and by a device for cooling a filament sheet according to claim 14.
  • the invention is characterized in that the cooling air emerging from the blow candle is converted into a laminar flow in a predetermined direction before striking the filament strands.
  • An air movement of the cooling air that is suitable for cooling fine filament strands can thus be generated, which leads to a uniform formation and solidification of the individual filament strands. Irregularities in the uniformity of filament to filament and in the yarn uniformity over time could thus advantageously be avoided.
  • the additional jacket provided for equalization and for aligning the cooling air flow has a material with a large number of openings, which essentially does not cause any additional flow resistance.
  • the blowing characteristic of the blowing jacket enclosed by the additional jacket is thus essentially not influenced and only a conversion of the cooling air emerging as a turbulent flow from the blowing jacket into a laminar flow is carried out.
  • the material of the additive has essentially radially oriented openings in order to bring about a cooling air flow directed transversely onto the filament strands.
  • a cooling air flow directed transversely onto the filament strands is generated.
  • a multilayer wire mesh with a large open flow area is particularly advantageous as the material for the additional jacket. Negligible flow resistances occur here.
  • perforated or honeycomb sheet metal bodies can also be used, which are preferably seamless.
  • the additional jacket bears with contact on the blow jacket and is held by the blow candle.
  • This embodiment has the advantage that a support effect is generated on the blow jacket by the additional jacket, so that the blow jacket can be made of paper or low-strength foam.
  • blow jacket and the additional jacket can advantageously be joined together to form a structural unit which considerably simplifies the handling of the blow candle.
  • the additional jacket can be arranged interchangeably on the holding device, so that when changing a thread titer or a polymer appropriate adaptation of the cooling can be carried out by replacing the additional jacket.
  • the additional jacket In order not to receive any axial currents in the case of exchangeable additional shells in the annular space formed between the blow jacket and the additional jacket, the additional jacket is held in an operating position at the free end of the blow candle by means of a spacer on the stop of the spinning device by the holding device. The additional jacket is thus securely sealed at the ends between the spacer and the holding device.
  • the blow candle with the additional jacket can advantageously be moved from the operating position away from the spinning device into a waiting position by the holding device.
  • the holding device is adjustable in height and / or pivotable relative to the spinning device.
  • the holding device below the blow candle is provided with a preparation device which has a preparation ring contacted by the filament sheet. This means that the entire filament set is evenly prepared into a synthetic thread before being brought together.
  • the filament sheet is preferably brought together by a collecting thread guide arranged after the preparation device.
  • one or more can be
  • Partly stretched POY threads or fully stretched FDY threads can be produced, for example, from a meltable synthetic polymer for example polyester, polyamide or polypropylene. Basically, it can be used to produce textile or technical threads.
  • the invention also extends to processes of this type, in which an annular sheet of filaments are to be cooled while maintaining high uniformity, such as, for example, in the production of staple fibers.
  • the filament strands can advantageously be cooled by a device according to the invention before they are combined to form a spinning cable.
  • the device according to the invention can also be developed according to claim 14 by the aforementioned features and combinations of features of claims 4 to 13. The device according to the invention is explained in more detail below with the aid of a few exemplary embodiments and with reference to the accompanying drawings.
  • Fig. 1 shows schematically a view of a first embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 2 shows schematically a view of a further embodiment of a device according to the invention
  • FIG. 3 schematically shows a detail from the jacket of the blow candle of the exemplary embodiment according to FIG. 2
  • FIG. 1 schematically shows a first exemplary embodiment of a device according to the invention for melt spinning, cooling and winding up a synthetic one
  • the device has a spinning device 1, a K ⁇ M Rhein 6 arranged below the spinning device 1 and a winding device 19 arranged downstream of the cooling device 6.
  • the spinning device 1 contains a heated spinning head 2, which carries a spinneret 3 on its underside.
  • the spinneret 3 has an annular arrangement of a plurality of nozzle bores on the underside for extruding a plurality of filament strands. Further melt-conveying and melt-conveying components are arranged within the spinning head 2, not shown here.
  • the polymer melt supplied via a melt feed 4 is conveyed to the spinneret 3 by a spinning pump (not shown here).
  • a plurality of spinnerets are usually held within the spinning head 2 in order to produce a plurality of threads side by side in parallel. Since the invention can easily be extended to two, three or more threads, the arrangement for producing only one thread has been shown for the sake of clarity.
  • a cooling device 6 is arranged below the spinning device 1.
  • the ffy device 6 has a blow candle 7, which is arranged on a holding device 10.
  • the blow candle 7 is hollow-cylindrical and contains a blow jacket 8, which is formed from a porous material.
  • the material of the blow jacket 8 can be formed by wound paper layers, foam of the sintered metal.
  • the blow jacket 8 is closed by an end piece 15.
  • the blow jacket 8 is arranged on the holding device 10 with the opposite end.
  • an additional jacket 9 is arranged on the holding device 10, which encloses the blow jacket 8 in the form of a jacket.
  • the blow candle 7 and the additional jacket 9 are arranged via a spacer 14 in the center of the spinneret 3 on the underside of the spinning head 2.
  • the spacer 14 is held at the end of the blow candle 7 by the holding device 10 at a stop 22 on the underside of the spinneret 3.
  • the additional casing 9 and the blow candle 7 held in the interior of the additional casing are in their operating position in the center of the spinneret 3.
  • the holding device 10 is designed to be height-adjustable and pivotable for positioning the blow candle 7 and the additional casing 9.
  • the holding device 10 is coupled to an air duct 11.
  • the air supply 11 is connected to a cooling medium source, not shown here, for example a blower.
  • the air supply 11 is coupled to the open end of the blow jacket 8 in the holding device 10 via a channel system.
  • a preparation device 12 is formed on the circumference of the holding device 10.
  • the preparation device 12 is formed here by a preparation ring 13, which has an emerging preparation agent on its surface and wets the filament strands 5 which run along the circumference of the preparation ring 13.
  • a treatment device 18 is provided for pulling off the filament strands 5 or the thread 16.
  • the treatment device 8 is shown symbolically here, since it depends on the thread type to be produced in its nature and composition of the aggregates.
  • One or more godets or godet units for pulling off, guiding or stretching the thread can thus be present.
  • swirling devices, additional preparation devices or thread choppers with suction or thread sensors can be integrated.
  • the thread 16 or the filament strands 5 could also be drawn off directly by the winding device 19.
  • a take-up device 19 is provided below the treatment device 18 to receive the threads.
  • the winding device 19 is through the
  • a melted polymer material for example by an extruder or a pump, is fed into the spinning device 1.
  • the polymer melt enters the spinning head 2 via the heated melt feed 4 and is guided to the spinneret 3 under pressure.
  • the spinneret 3 is circular in shape and contains on its underside one or more annular rows of holes from which the polymer melt emerges as fine filament strands 5. After the filament strands 5 have been extruded through the spinneret 3, the filament strands 5 pass through the cooling device 6 arranged below the spinning device 1.
  • cooling air is fed in via the air supply 11, which air is led into the interior of the blow candle 7 under a pre-pressure becomes. Due to the pre-pressure, a cooling air flow radially penetrates the blow jacket 8 of the blow candle 7. The flow arising at the periphery of the blow jacket 8 is essentially determined by the pore distribution of the material of the blow jacket 8.
  • the cooling air flow emerging from the blow jacket 8 of the blow candle 7 is predominantly turbulent. As a material, the blow jacket 8 could be formed by multilayer paper layers or foam or sintered metal. The cooling air flow emerging from the blow jacket 8 is then passed through the additional jacket 9.
  • the additional jacket 9 consists of a material with a plurality of openings, which on the one hand oppose a very low flow resistance to the cooling air flow and on the other hand lead to an orientation of the cooling air flow.
  • the material preferably has radially aligned openings, so that a transverse laminar flow is generated over the entire cooling section on the additional jacket 9 and penetrates the filament curtain for cooling the filament strands 5.
  • the equalization of the cooling air flow through the additional jacket 9 causes a uniform inflow of the filament strands without Turbulences. This results in a high level of smoothness, which is particularly evident in the uniformity of the filament and thus in the thread.
  • the 1-minute flow caused by the additional jacket 9 to cool the filament strands was retained even when the admission pressure of the cooling air was changed within the blow candle to increase the amount of cooling air.
  • the filament strands 5 are brought into contact with the preparation ring 13 of the preparation device 12 on the circumference of the holding device 10. After the preparation, the filament strands 5 are joined together to form the thread 16, which is wound into a bobbin 20 after treatment.
  • the device according to the invention shown in FIG. 1 is particularly suitable for producing textile threads. Both POY threads with partial stretching or FDY threads with full stretching can be produced.
  • the additional sheath is in the embodiment of the device according to the invention shown in FIG. 1. 9 interchangeably coupled to the holding device 10.
  • the holding device 10 is movable so that the blow candle with the additional jacket can be moved from the operating position into a waiting position. An exchange of the additional jacket 9 can be carried out within the waiting position.
  • the hole geometries or the hole arrangements in the additional jacket 9 can be changed by choosing a certain material or a certain shape.
  • the kitchen device 6 arranged below the spinning device 1 is formed by a blow candle 7 in order to generate a radially directed cooling air flow.
  • an additional jacket 9 is placed directly in contact with the blowing jacket 8 over the blowing candle 7.
  • the blow jacket 8 and the additional jacket 9 form a structural unit which is held at the free end by a common end piece 15.
  • the blow jacket 8 and the additional jacket 9 are attached to the holding device 10 with the opposite end, the blow jacket 8 having an open end for receiving the cooling air.
  • the function of the additional jacket 9 and the blow jacket 8 and the structure of the additional jacket 9 and the blow jacket 8 is essentially identical to the previous exemplary embodiment, so that reference is also made to the function of the aforementioned embodiment.
  • the bladder jacket 8 is directly supported by the additional jacket 9.
  • the blow jacket 8 can thus be produced with low strength, for example from foam or thin layers of paper.
  • the additional jacket 9 has a material which has a negligible flow resistance in comparison to the material of the blow jacket 8.
  • the blow jacket 8 is formed from a foam material.
  • the additional jacket 9 is arranged on the outer circumference of the blow jacket 8.
  • the additional jacket 9 is formed by a multi-layer wire mesh 23.
  • the multi-layer wire mesh 23 forms essentially radially aligned openings 24, which leads to equalization of the cooling air flow emerging from the blow jacket 8.
  • a transverse, in-line cooling air flow emerges in order to penetrate the filament strands surrounding the additional sheath 9.
  • the structure of the spinning device and the cooling device shown in the exemplary embodiments in FIGS. 1 and 2 is exemplary.
  • the cooling air supply to the blow candle can also be introduced via the spinning head.
  • the preparation device on the circumference of the holding device can be replaced by a thread guide ring.
  • a preparation device would be assigned to the S-thread guide.
  • the design and the length ratio of the spacer to the length of the blow candle is also exemplary. Basically, the length of the spacer allows a calm zone to be formed in which the filaments are not actively cooled. Post-heaters could also be arranged in such a zone, for example, in order to influence the molecular orientation of the filament strands.
  • the invention also extends to processes of this type, in which the filament strands are joined together after cooling to produce staple fibers as a tow or tow.
  • devices for cooling can be used which are identical in construction to the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2. In this respect, reference can be made to the above descriptions for the explanation of such devices.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen, Kühlen und Aufwickeln eines aus einer Vielzahl von Filamentsträngen gebildeten Faden mit einer Spinneinrichtung, einer Kühleinrichtung und einer Aufwickeleinrichtung. Die Spinneinrichtung enthält eine Spinndüse zum Extrudieren einer ringförmigen Filamentschar mit einer Vielzahl von Filamentsträngen. Zur Abkühlung der Filamentstränge ist unterhalb der Spinneinrichtung die Kühleinrichtung mit einer Blaskerze angeordnet, bei welcher aus einem porösen Blasmantel ein von Innen nach Außen strömender Kühlluftstrom erzeugt wird. Um eine gleichmäßige laminare Strömung zur Abkühlung der feinen Filamentstränge zu erhalten, ist erfindungsgemäß der Blasmantel durch einen zusätzlichen Zusatzmantel umgeben, welcher aus einem Material mit einer Vielzahl von Öffnungen besteht, welches ohne wesentlichen Strömungswiderstand zu einer Ausrichtung des Kühlluftstromes führt.

Description

Vorrichtung zum Schmelzspinnen, Kühlen und Aufwickeln
Die Erfindung betrifft eine Norrichtung zum Schmelzspinnen, Kühlen und Aufwickeln eines aus einer Filamentschar gebildeten Faden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Kühlen einer Filamentschar gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
Beim Schmelzspinnen von synthetischen Fäden ist die Abkühlung der f isch extrudierten Filamentsträngen von besonderer Bedeutung für die spätere Qualität des aus den Filamentsträngen gebildeten synthetischen Fadens. Insbesondere bei der Herstellung von textilen Fäden werden sehr feine Filamentstränge extrudiert, die gegenüber einer Abkühlung durch einen Kühlluftstrom sehr empfindlich reagieren und somit eine besonders gleichmäßige Abkühlung bedürfen. Grundsätzlich werden zur Abkühlung von schmelzgesponnenen Filamentsträngen zwischen zwei Abkühlverfahren unterschieden. Bei einer ersten Variante wird ein Kühlluftstrom von außen auf ein Filamentbündel gerichtet. Bei derartigen Systemen ist insbesondere darauf zu achten, daß die innen geführten Filamentstränge eine ausreichende Abkühlung erhalten.
Bei einer zweiten Variante werden die Filamentstränge in einer ringförmigen Anordnung gesponnen und im Zentrum der ringförmigen Filamente wird eine von innen nach außen gerichteter Kühlluftstrom erzeugt. Von diesem Prinzip geht die Erfindung aus. Zur Erzeugung des von innen nach außen den Filamentvorhang durchdringenden Kühlluftstrom werden sogenannte Blaskerzen eingesetzt, wie beispielsweise aus der DE 196 53 451 AI bekannt ist. Die Blaskerze ist zylinderförmig ausgebildet und besitzt einen porösen gasdurchlässigen Blasmantel. An einem Ende ist die Blaskerze verschlossen und an einem gegenüberliegenden Ende mit einer Luft-∑u-iühr--ng verbunden, durch welche ins innere der Blaskerze eine Kühlluft eingeleitet wird. Um eine über den gesamten Blasmantel austretende Kühlluft mit vorzugsweise einem vorbestimmten Blasprofil zu erhalten, besteht der Blasmantel aus einem porösen Material mit bestimmten Strömungswiderstand. So ist es bekannt, den Blasmantel der Blaskerze aus Sintermetall, Metallschaum, Schaumstoff oder gewickelte Papierlagen herzustellen. Durch die in den Materialien unregelmäßig enthaltenen Poren und Öffiiungen wird bei Austritt der Kühlluft aus dem Blasmantel eine oft nicht ausreichend laminare und über die gesamte Oberfläche gesehen nicht gleichmäßige Strömung erzeugt. Derartige Strömungsprofile führen jedoch zu Unregelmäßigkeiten bei der Abkühlung feiner Filamentstränge, die zudem die Laufruhe der Filamentstränge negativ beeinflussen. Zudem weisen herkömmliche Blaskerzen einen Blasmantel mit geringer Durchlässigkeit auf und erfordern somit hohe Druckdifferenzen, um eine Ausströmung über der gesamten Fläche der Blaskerze zu erhalten. Dies führt jedoch zwangsläufig zu Unregelmäßigkeiten durch bevorzugte Ausströmregionen, die zudem Turbulenzen aufweisen. Eine Erhöhung der Gasdurchlässigkeit in dem Blasmantel ist jedoch nicht möglich, da sich der Effekt der Ungleichmäßigkeit der in den Regionen der Blaskerze austretenden Kühlluft noch erhöht.
Aus der DE 37 08 868 AI oder der US 4,285,646 ist es darüber hinaus bekannt, daß innerhalb der Blaskerze Leitmittel vorgesehen sind, um die durch den Blasmantel austretende Kühlluftströmung zu beeinflussen. Diese Leitmittel werden bevorzugt zur Realisierung von bestimmten Blasprofilen an der Blaskerze eingesetzt. Die durch die poröse Struktur des Blasmantels charakteristische Austrittsströmung läßt sich dadurch jedoch nicht beeinflussen.
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung von schmelzgesponnenen Fäden der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, mit welcher textile Fäden mit hoher Gleichmäßigkeit insbesondere im Hinblick auf Uster, Dehnung und Festigkeit herstellbar sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Kühlen sowie eine Vorrichtung zum Kühlen der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein über die gesamte Kühlstrecke gleichmäßig erzeugter Kühlluftstrom zur Abkühlung der Filamentschar vorherrscht. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Kühlen mit den Merkmalen nach Anspruch 1, sowie durch eine Vorrichtung zum Kühlen einer Filamentschar nach Anspruch 14 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteranspriiche definiert.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die aus der Blaskerze austretende Kühlluft vor Auftreffen auf die Filamentstränge in eine laminare Strömung in vorbestimmter Richtung überführt wird. Damit läßt sich eine zur Kühlung von feinen Filamentsträngen geeignete Luftbewegung der Kühlluft erzeugen, die zu eine gleichmäßigen Ausbildung und Verfestigung der einzelnen Filamentstränge führen. Damit konnten vorteilhaft Unregelmäßigkeiten in der Gleichmäßigkeit von Filament zu Filament und in der Garngleichmäßigkeit über der Zeit vermieden werden. Der zur Vergleichmäßigung und zum Ausrichten der Kühlluftströmung vorgesehene Zusatzmantel weist dabei ein Material mit einer Vielzahl von Öffi ngen auf, welches im wesentlichen keinen zusätzlichen Strömungswiderstand verursacht. Damit wird die Blascharakteristik des von dem Zusatzmantel umschlossenen Blasmantels im wesentlichen nicht beeinflußt und lediglich eine Umwandlung der als turbulente Strömung aus dem Blasmantel austretende Kühlluft in eine laminare Strömung ausgeführt.
Um eine gleichmäßige Durchdringung des Filamentvorhangs zu erhalten, hat sich insbesondere die Weiterbildung der Erfindung bewährt, bei welcher das Material des Zusatz antels im wesentlichen radial ausgerichtete Öffnungen aufweist, um einen quer auf die Filamentstränge gerichteten Kühlluftstrom zu bewirken. Hierbei wird eine im wesentlichen rechtwinkelig aus der Manteloberfläche des Zusatzmantels austretende laminare Strömung der Kühlluft erzeugt. Es ist jedoch auch möglich, über die Länge der Blaskerze unterschiedliche Ausrichtungen der Kühlluft zu erzeugen, um besondere Vorkühl- oder Nachkühleffekte durch einen gegen Fadenlaufrichtung geneigten Kühlluftstrom oder einen in Fadenlaufrichtung geneigten Kühlluftstrom zu erhalten.
Als Material für den Zusatzmantel ist besonders vorteilhaft ein mehrlagiges Drahtgewebe mit hoher offener Strömungsfläche geeignet. Hierbei treten vernachlässigbare Strömungswiderstände auf. Es können jedoch auch gelochte oder wabenförmige Blechkörper verwendet werden, die vorzugsweise nahtlos ausgebildet sind.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zusatzmantel mit Kontakt an dem Blasmantel anliegt und durch die Blaskerze gehalten ist. Diese Ausführung besitzt den Vorteil, daß an dem Blasmantel durch den Zusatzmantel eine Stützwirkung erzeugt wird, so daß der Blasmantel aus Papier oder Schaumstoff geringer Festigkeit hergestellt sein kann.
Dabei läßt sich der Blasmantel und der Zusatzmantel vorteilhaft zu einer Baueinheit --usammenfügen, die die Handhabung der Blaskerze wesentlich vereinfacht.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, den Zusatzmantel mit Abstand zu dem Blasmantel anzuordnen, wobei der Zusatzmantel an einer die Blaskerze tragende Halteeinrichtung angeordnet ist. Diese Weiterbildung der Erfindung besitzt den Vorteil, daß die gesamte Mantelfläche des Blasmantels zur Erzeugung des Kühlluftstromes genutzt werden kann.
Zudem läßt sich der Zusatzmantel auswechselbar an der Halteeinrichtung anordnen, so daß bei Wechsel eines Fadentiters oder eines Polymers eine entsprechende Anpassung der Abkühlung durch Austausch des Zusatzmantels ausführbar ist.
Um bei auswechselbaren Zusatzmänteln in dem zwischen dem Blasmantel und dem Zusatzmantel gebildeten Ringraum keine axiale Strömungen zu erhalten, ist der Zusatzmantel durch die Halteeir-richtung in eine Betriebsstellung am freien Ende der Blaskerze über einen Abstandhalter an dem Anschlag der Spinneinrichtung gehalten. Damit ist der Zusatzmantel sicher zwischen dem Abstandhalter und der Halteeinrichtung an den Enden abgedichtet.
Zu Wartungszwecken oder zur Reinigung der Spinndüse läßt sich die Blaskerze mit dem Zusatzmantel vorteilhaft durch die Halteeinrichtung aus der Betriebsstellung weg von der Spinneinrichtung in eine Wartestellung führen. Hierzu ist die Haltevorrichtung höhenverstellbar und/oder verschwenkbar zu der Spinneinrichtung ausgebildet.
Um eine sichere Führung der Filamentstränge entlang der Blaskerze zu erhalten, ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Halteei-mchtung unterhalb der Blaskerze mit einer Präp-trationseinrichtung versehen, welche ein von der Filamentschar kontaktierten Präparationsring aufweist. Damit wird die gesamte Filamentschar gleichmäßig vor dem Zus--mmenfuhren zu einem synthetischen Faden präpariert.
Das Zusammenführen der Filamentschar erfolgt bevorzugt durch einen der Präp-trationsei-mchtung nachgeordneten Sammelfadenführer.
In Abhängigkeit von dem herzustellenden Faden lassen sich ein oder mehrere
Beh-indlungseinrichtungen vorsehen, die der Aufwickeleinrichtung vorgeordnet sind. So können teilverstreckte POY-Fäden oder vollverstreckte FDY-Fäden hergestellt werden, die aus einem schmelzbaren synthetischen Polymer wie beispielsweise Polyester, Polyamid oder Polypropylen bestehen. Grundsätzlich lassen sich damit textile oder technische Fäden herstellen.
Die Erfindung erstreckt sich auch auf derartige Verfahren, bei welchem eine ringförmige Filamentschar unter Einhaltung hoher Gleichmäßigkeiten ab-_ukühlen sind, wie beispielsweise bei der Herstellung von Stapelfasern. Hierbei lassen sich die Filamentstränge vor dem Zusammenfassen zu einem Spinnkabel vorteilhaft durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 14 abkühlen. Neben den vorteilhaften Weiterbildungen gemäß Anspruch 15 und 16 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung nach Anspruch 14 auch durch die zuvor genannten Merkmale und Merkmalskombinationen der Ansprüche 4 bis 13 weitergebildet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug der beigefügten Zeichnungen nachfolgend näher erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 2 schematisch eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
Fig. 3 schematisch ein Ausschnitt aus dem Mantel der Blaskerze des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2
In Fig. 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen, Abkühlen und Aufwickeln eines synthetischen
Fadens dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Spinneinrichtung 1 auf, eine unterhalb der Spinneinrichtung 1 angeordnete KϋMeinrichtung 6 und eine der Kühleinrichtung 6 nachgeordnete Aufwickeleinrichtung 19. Die Spinneinrichtung 1 enthält einen beheizten Spinnkopf 2, welcher an seiner Unterseite eine Spinndüse 3 trägt. Die Spinndüse 3 weist an der Unterseite eine ringförmige Anordnung einer Vielzahl von Düsenbohrungen zum Extrudieren einer Vielzahl von Filamentsträngen auf. Innerhalb des Spinnkopfes 2 sind weitere - hier nicht dargestellte - schmelzeführende und schmelzefördernde Bauteile angeordnet. So wird die über einen Schmelzezulauf 4 zugeführte Polymerschmelze durch eine hier nicht dargestellte Spinnpumpe zu der Spinndüse 3 gefördert. Innerhalb des Spinnkopfes 2 sind üblicherweise mehrere Spinndüsen gehalten, um parallel mehrere Fäden nebeneinander herzustellen. Da die Erfindung ohne weiteres auf zwei, drei oder mehrere Fäden zu erweitern ist, wurde der Übersicht halber die Anordnung zur Herstellung nur eines Fadens dargestellt. Unterhalb der Spinneinrichtung 1 ist eine Kühleinrichtung 6 angeordnet. Die Kü einrichtung 6 weist eine Blaskerze 7 auf, die an einer Halteeinrichtung 10 angeordnet ist. Die Blaskerze 7 ist hohlzylindrisch ausgebildet und enthält einen Blasmantel 8, der aus einem porösen Material gebildet ist. Das Material des Blasmantels 8 kann hierbei durch gewickelte Papierlagen, Schaumstoff der Sintermetall gebildet sein. Am freien Ende der Blaskerze 7 ist der Blasmantel 8 durch eine Endstück 15 verschlossen. Mit dem gegenüberliegenden Ende ist der Blasmantel 8 an der Halteeinrichtung 10 angeordnet. Mit Abstand zu dem Blasmantel 8 ist ein Zusatzmantel 9 an der Halteeinrichtung 10 angeordnet, der den Blasmantel 8 mantelförmig umschließt. Die Blaskerze 7 und der Zusatzmantel 9 sind über einen Abstandhalter 14 mittig zur Spinndüse 3 an der Unterseite des Spinnlcopfes 2 angeordnet. Hierbei wird der Abstandhalter 14 am Ende der Blaskerze 7 durch die Halteeinrichtung 10 an einem Anschlag 22 an der Unterseite der Spinndüse 3 gehalten. Der Zusatzmantel 9 sowie die im Innern des Zusatzmantels gehaltene Blaskerze 7 befinden sich in ihrer Betriebsstellung mittig zu der Spinndüse 3. Die Halteeinrichtung 10 ist zur Positionierung der Blaskerze 7 und des Zusatzmantels 9 höhenverstellbar und verschwenkbar ausgebildet. Um eine Kühlluft in das Innere der Blaskerze 7 zu führen, ist die Halteeinrichtung 10 mit einer Luft-^-f-ihrung 11 gekoppelt. Die Luftzuführung 11 ist mit einer hier nicht dargestellten Kühlmedienquelle beispielsweise einem Gebläse verbunden. Innerhalb der Halteeinrichtung 10 ist die Luftzuführung 11 über ein Kanalsystem mit dem offenen Ende des Blasmantels 8 in der Halteeinrichtung 10 gekoppelt.
Am Umfang der Halteeir-richrung 10 ist eine Präparationseinrichtung 12 ausgebildet. Die Präparationseinrichtung 12 wird hierbei durch einen Präparationsring 13 gebildet, welcher an seiner Oberfläche ein austretendes Präparationsmittel aufweist und die am Umfang des Präparationsringes 13 entlanggeführten Filamentstränge 5 benetzt. Unterhalb der Kühleinrichtung 6 ist ein S-immelfadenführer 17 vorgesehen, durch welchen die Filamentstränge 5 zu einem Faden 16 zusan-menge-S-rt werden.
Zum Abziehen der Filamentstränge 5 bzw. des Fadens 16 ist eine Behandlungseinrichtung 18 vorgesehen. Die Behandlungseinrichtung 8 ist hierbei symbolisch dargestellt, da sie in Abhängigkeit von dem herzustellenden Fadentyp in ihrer Beschaffenheit und Zusammensetzung der Aggregate unterschiedlich ist. So können eine oder mehrere Galetten oder Galetteneinheiten zum Abziehen, Führen oder Verstrecken des Fadens vorhanden sein. Desweiteren lassen sich Verwirbelungseinrichtungen, zusätzliche Präparationsvorrichtungen oder Fadenhacker mit Absaugungen oder Fadensensoren integrieren.
Alternativ könnte der Faden 16 bzw. die Filamentstränge 5 auch unmittelbar durch die Au-wickeleinrichtung 19 abgezogen werden.
Zur Aufnahme der Fäden ist unterhalb der Behandlungseinrichtung 18 eine Aufwickeleinrichrung 19 vorgesehen. Die Aufwickeleinrichtung 19 ist durch die
Darstellung einer Spule 20 und einer am Umfang der Spule 20 anliegenden Andrückwalze 21 symbolisch gezeigt. Hierbei wird der Faden 16 zu der Spule 20 gewickelt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausföhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein aufgeschmolzenes Polymermaterial, beispielsweise durch einen Extruder oder eine Pumpe, der Spinneinrichtung 1 aufgegeben. Hierzu tritt die Polymerschmelze über den beheizten Schmelzezulauf 4 in den Spinnkopf 2 ein und wird unter Druck zu der Spinndüse 3 geführt. Die Spinndüse 3 ist kreisförmig ausgebildet und enthält auf ihrer Unterseite ein oder mehrere ringförmige Bohrungsreihen, aus denen die Polymerschmelze als feine Filamentstränge 5 austritt. Nach dem Extrudieren der Filamentstränge 5 durch die Spinndüse 3 durchlaufen die Filamentstränge 5 die unterhalb der Spirmeinrichtung 1 angeordnet KüMeinrichtung 6. Zur Abkühlung der ringförmig geführten Filamentstränge 5 wird über die Luftzuführung 11 eine Kühlluft zugeführt, die unter einem Vordruck in das Innere der Blaskerze 7 geführt wird. Aufgrund des Vordruckes bildet sich ein den Blasmantel 8 der Blaskerze 7 radial durchdringender Kühlluftstrom aus. Die am Umfang des Blasmantels 8 entstehende Strömung wird hierbei im wesentlichen durch die Porenverteilung des Materials des Blasmantels 8 bestimmt. Die aus dem Blasmantel 8 der Blaskerze 7 austretende Kühlluftströmung ist überwiegend turbulent. Als Material könnte der Blasmantel 8 durch mehrlagige Papierlagen oder Schaumstoff oder Sintermetall gebildet sein. Die aus dem Blasmantel 8 austretende Kühlluftströmung wird sodann durch den Zusatzmantel 9 geleitet. Der Zusatzmantel 9 besteht aus einem Material mit eine Vielzahl von Öffnungen, die einerseits eine sehr geringen Strömungswiderstand der Kühlluftströmung entgegensetzen und andererseits zu einer Ausrichtung des Kühlluftstromes führen. Hierzu weist das Material vorzugsweise radial ausgerichtete Öffnungen auf, so daß über der gesamten Kühlstrecke an dem Zusatzmantel 9 eine quergerichtete laminare Strömung erzeugt wird, die zur Kühlung der Filamentstränge 5 den Filamentvorhang durchdringt. Die Vergleichmäßigung der Kühlluftströmung durch den Zusatzmantel 9 bewirkt eine gleichmäßige Anströmung der Filamentstränge ohne Verwirbelungen. Dies hat eine hohe Laufruhe zur Folge, die sich insbesondere in einer Ustergleichmäßigkeit des Filaments und somit in den Faden auswirkt. Die durch den Zusatzmantel 9 bewirkte l-tminare Strömung zur Abkühlung der Filamentstränge blieb auch bei Veränderung des Vordruckes der Kühlluft innerhalb der Blaskerze zur Erhöhung der Kühlluftmenge erhalten.
Am Ende der Kühlstrecke werden die Filamentstränge 5 mit Kontakt an den Präparationsring 13 der Präparationseinrichtung 12 am Umfang der Halteeinrichtung 10 geführt. Nach der Präparierung erfolgt der Zusammenschlv-ß der Filamentstränge 5 zu dem Faden 16, der nach einer Behandlung zu einer Spule 20 aufgewickelt wird.
Die in der Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere geeignet um textile Fäden herzustellen. Dabei lassen sich sowohl POY-Fäden mit Teilverstreckung oder FDY-Fäden mit Vollverstreckung herstellen. Um eine Anpassung an den herzustellenden Fadentyp auch in der Abkühlung vornehmen zu können, ist bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Zusatzmantel. 9 auswechselbar mit der Halteeinrichtung 10 gekoppelt. Die Halteeinrichtung 10 ist beweglich, so daß die Blaskerze mit dem Zusatzmantel aus der Betriebsstellung in eine Wartestellung f hrbar ist. Innerhalb der Wartestellung läßt sich ein Austausch des Zusatzmantels 9 ausf hren. So können beispielsweise die Lochgeometrien oder die Lochanordnungen in dem Zusatzmantel 9 durch Wahl eines bestimmten Materials oder einer bestimmten Form verändert werden.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Das Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen identisch zu dem vorher gezeigten Ausf hrungsbeispiel nach Fig. 1, so daß nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben werden und ansonsten Bezug zu der vorhergehenden Beschreibung genommen wird. Bei der' in Fig. 2 dargestellten . Ausfϊühnmgsform wird die unterhalb der Spinneinrichtung 1 angeordnete Kü e-nrichtung 6 durch eine Blaskerze 7 gebildet um einen radial gerichteten Kühlluftstrom zu erzeugen. Hierbei ist ein Zusatzmantel 9 unmittelbar im Kontakt mit dem Blasmantel 8 über die Blaskerze 7 gestülpt. Der Blasmantel 8 und der Zusatzmantel 9 bilden eine Baueinheit, die am freien Ende durch ein gemeinsames Endstück 15 gehalten wird. Mit dem gegenüberliegenden Ende ist der Blasmantel 8 und der Zusatzmantel 9 an der Halteeinrichtung 10 angebracht, wobei der Blasmantel 8 ein offenes Ende zur Aufnahme der Kühlluft aufweist. Die Funktion des Zusatzmantels 9 und des Blasmantels 8 sowie der Aufbau des Zusatzmantels 9 und des Blasmantels 8 ist im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so daß auch zu der Funktion zu der vorgenannten Aus-ührung Bezug genommen wird.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführung wird durch den Zusatzmantel 9 unmittelbar eine Abstützung des Blasmantels 8 erreicht. Damit läßt sich der Blasmantel 8 mit geringer Festigkeit beispielsweise aus Schaumstoff oder dünnen Papierlagen herstellen. Um die Widerstandscharakteristik des Blasmantels 8 im wesentlichen unverändert für die Erzeugung eines Kühlluftstromes nutzen zu können, weist der Zusatzmantel 9 ein Material auf, welches einen vemachläßigbaren Strömungswiderstand im Vergleich zu dem Material des Blasmantels 8 besitzt.
In Fig. 3 ist hierzu ein Ausfiihrungsbeispiel zum Aufbau des Blasmantels 8 und des Zusatzmantel 9 gezeigt. Der Blasmantel 8 wird aus einem Schaumstoffinaterial gebildet. Am äußeren Umfang des Blasmantels 8 ist der Zusatzmantel 9 angeordnet. Der Zusatzmantel 9 wird durch ein mehrlagiges Drahtgewebe 23 gebildet. Das mehrlagige Drahtgewebe 23 bildet im wesentlichen radial ausgerichtete Öffnungen 24, die zur Vergleichmäßigung der aus dem Blasmantel 8 austretende Kühlluftströmung führt. Am Umfang des Zusatzmantels 9 tritt eine quergerichtete l-iminare Kühlluftströmung aus, um die den Zusatzmantel 9 umschließenden Filamentstränge zu durchdringen. Der zu den Aus-führungsbeispielen der Fig. 1 und 2 gezeigte Aufbau der Spinneinrichtung und der KüHeinrichtung ist beispielhaft. So läßt sich beispielsweise die KüHluft--uführung zu der Blaskerze auch über den Spinnkopf einleiten. Ebenso läßt sich die Präparationseinrichtung am Umfang der Halteeinrichtung durch einen Fadenführungsring ersetzen. In diesem Fall wäre den S-ιιnmelfadenführer eine Präparationseinrichtung zugeordnet. Ebenso ist die Ausbildung und das Längenverhältnis des Abstandhalters zur Länge der Blaskerze beispielhaft. Grundsätzlich läßt sich durch die Länge des Abstandhalters eine beruhigte Zone ausbilden, in welcher keine aktive Kühlung der Filamente erfolgt. In einer derartigen Zone könnten z.B. auch Nacherhitzer angeordnet sein, um die Molekülorientierung der Filamentstränge zu beeinflussen.
Zudem erstreckt sich die Erfindung auch auf derartige Verfahren, bei welchen die Filamentstränge nach dem Abkühlen zur Herstellung von Stapelfasern als Spinnkabel oder Tow zusammengefügt werden. Hierzu lassen sich Vorrichtungen zum Kühlen einsetzen, die im Aufbau identisch sind zu den Ausiührungsbeispielen nach Fig. 1 und 2. Insoweit kann zur Erläuterung derartiger Vorrichtungen zu den vorgenannten Beschreibungen Bezug genommen werden.
Bezugszeichenlist Spinneinrichtung Spinnkopf Spinndüse Schmelzezulauf Filamentstrang Kühleinrichtung Blaskerze Blasmantel
Zusatzmantel
Halteeinrichtung
Luft--uführung
Präp-irationseiririchtung
Präparationsring
Abstandhalter
Endstück
Faden
S--mmelfadenführer
Behandlungseinrichtung
Aui?wickeleinrichtung
Spule
Andrückwalze
Anschlag
Drahtgewebe
Öffnungen

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Schmelzspinnen, Kühlen und Aufwickeln eines aus einer Vielzahl von Filamentsträngen (5) gebildeten Fadens (16) mit einer Spinneinrichtung (1), welche eine Spinndüse (3) zum Extrudieren einer ringförmigen Filamentschar (5) aufweist, mit einer unterhalb der Spinneinrichtung (1) angeordneten Kühleinrichtung (1) zum Abkühlen der die Filamentschar bildenden Filamentstränge (5) und mit einer Au-wickeleinrichtung (19) zum Aufwickeln des nach Abkühlung der Filamentstränge (5) gebildeten Fadens (16), wobei die KüHeinrichtung (6) eine Blaskerze (7) aufweist, die im wesentlichen zentrisch zu der Spinndüse (3) in einer Betriebsstellung gehalten ist und die einen porösen Blasmantel (8) zur Erzeugung eines von innen nach außen strömenden Kühlluftstroms enthält, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Blasmantel (8) der Blaskerze (7) mantelförmig umschließender Zusatzmantel (9) vorgesehen ist und daß der Zusatzmantel (9) aus einem Material mit einer Vielzahl von Öffnungen (24) besteht, welches ohne wesentlichen Strömungswiderstand zu einer Ausrichtung des Kühlluftstroms führt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Zusatzmantels (9) im wesentlichen radial ausgerichtete Öffnungen (24) ausweist, um eine quer auf die Filamentstränge (5) gerichtete Kühlluftstrom zu bewirken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material vorzugsweise aus einem mehrlagigen Drahtgewebe (23) gebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzmantel (9) mit Kontakt an dem Blasmantel (8) anliegt und durch die Blaskerze (7) gehalten ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Blasmantel (8) und der Zusatzmantel (9) zu einer Baueinheit znsammengefügt sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzmantel (9) mit Abstand zu dem Blasmantel (8) angeordnet ist und durch eine die Blaskerze (7) tragende Halteeinrichtung (10) gehalten ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzmantel (9) auswechselbar an der Halteeinrichtung (10) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzmantel (10) in der Betriebsstellung am freien Ende der Blaskerze an einem Abstandhalter (14) anliegt, welcher die Blaskerze (8) gegenüber der Spinneinrichtung (1) abstützt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzmantel (9) mit der Blaskerze (8) durch die Halteeinrichtung (10) aus der Betriebsstellung weg von der Spinneinrichtung (1) in eine Wartestellung führbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (10) unterhalb der Blaskerze (8) eine Präparationseinrichtung (12) trägt, welche einen von den Filamentsträngen (5) kontaktierten Präparationsring (13) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Präparationsring (13) ein Sam elfadenführer (17) nachgeordnet ist, durch welchen die Filamentstränge (5) zu einem synthetischen Faden (16) zus-tmmengeführt werden.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (10) relativ zur Spinneinrichtung (1) verschwenkbar ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Behandlungseinrichtungen (18) vorgesehen sind, die der Au-wickeleinrichtung (19) vorgeordnet sind.
14. Vorrichtung zum Kühlen einer frisch extrudierten Filamentschar mit einer Blaskerze (7), die im wesentlichen zentrisch zu den ringförmig geführten Filamentsträngen (5) der Filamentschar angeordnet ist und die einen porösen Blasmantel (8) zur Erzeugung eines von innen nach außen strömenden Kühlluftstroms enthält, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Blasmantel (8) der Blaskerze (7) mantelförmig umschließender Zusatzmantel (9) vorgesehen ist und daß der Zusatzmantel (9) aus einem Material mit einer Vielzahl von Öffiiungen (24) besteht, welches ohne wesentlichen Strömungswiderstand zu einer Ausrichtung des Kühlluftstroms führt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Zusatzmantels (9) im wesentlichen radial ausgerichtete Öffnungen (24) ausweist, um eine quer auf die Filamentstränge (5) gerichtete Kühlluftstrom zu bewirken.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Material vorzugsweise aus einem mehrlagigen Drahtgewebe (23) gebildet ist.
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