EP1937877A2 - Method and device for the production of staple fibers from melt-spun hollow fibers - Google Patents

Method and device for the production of staple fibers from melt-spun hollow fibers

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Publication number
EP1937877A2
EP1937877A2 EP06806249A EP06806249A EP1937877A2 EP 1937877 A2 EP1937877 A2 EP 1937877A2 EP 06806249 A EP06806249 A EP 06806249A EP 06806249 A EP06806249 A EP 06806249A EP 1937877 A2 EP1937877 A2 EP 1937877A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hollow
fiber
hollow fibers
spinning
nozzle
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Withdrawn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
EP06806249A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mathias Gröner-Rothermel
Horst Kropat
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
Oerlikon Textile 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 Oerlikon Textile GmbH and Co KG filed Critical Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Publication of EP1937877A2 publication Critical patent/EP1937877A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
    • 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
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/02—Spinnerettes
    • 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
    • D01D5/26—Formation of staple fibres

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of staple fibers from melt-spun hollow fibers and to an apparatus for carrying out the process according to the preamble of claim 13.
  • EP 0 750 691 B1 discloses a process for the production of staple fibers from melt-spun hollow fibers.
  • first a hollow fiber is produced and temporarily stored in a melt spinning process.
  • the hollow fibers are crimped and cut into staple fibers.
  • two-stage processes basically have the disadvantage that an intermediate storage of the hollow fiber is required.
  • the process speed when extruding a hollow fiber, the process speed must be particularly adapted to the withdrawal and cooling to form the hollow fiber.
  • an open hollow profile is first extruded. Too slow a withdrawal speed then leads to a rapid cooling on the fiber occurs, so that no adhesion can occur at the open profile sites.
  • excessively high withdrawal rates lead to an increasing number of ckung, so that the hollow fiber increasingly closes and thus an insufficient hollow portion remains in the fiber.
  • the invention is based on the finding that the size of the extrusion cross-section of the hollow fiber exerts a significant influence on the subsequent process until the production of a staple fiber. In that regard, it has been found that certain cross-sectional proportions in relation to melt spinning and
  • staple fibers can be produced using minimal polymer melts, which in external dimensions and appearance substantially correspond to the fibers of solid cross section.
  • staple fibers can preferably be used as filling material in the end use, in order to obtain particularly slight fillings, for example for duvets or sleeping blankets.
  • the hollow portion of the staple fiber also leads to increased rigidity.
  • the minimum throughput per nozzle opening is dependent on the final titer and drawing of the hollow fiber in one Range from 0.05 g / min, to 0.95 g / min, limited.
  • the process variant is preferably used in which the hollow fibers are extruded through a ring spinneret having a plurality of 8,000 to 100,000 nozzle orifices.
  • the cooling of the hollow fiber immediately after the extrusion is preferably generated by a limited flow of cooling air of a blowing head arranged immediately below the ring spinning nozzle.
  • the higher blowing speeds are here preferably used for uneven cooling of the fiber, for example, to achieve 3D ruffling effects.
  • Such fibers are particularly suitable as filler.
  • the hollow fiber In order to obtain a minimum cavity within the fiber during the hiding, we guided the hollow fiber through a Schustreckkanal within a first drawing stage and heated to a temperature of> 55 ° C. Depending on the polymer type, the heating will be effected directly by hot air, hot water in the form of a water bath or superheated steam.
  • the minimum hollow fraction here is preferably above 8%, preferably above 10%.
  • the hollow fiber Before the hollow fiber is cut, it is crimped in a treatment stage according to an advantageous development of the method according to the invention.
  • the crimping is preferably done by two cooperating Wai- zen, which promote the hollow fibers in a stuffer box.
  • the hollow fiber is preferably brought to a fiber length during cutting, which is in the range of 3 mm to 100 mm.
  • the device according to the invention has a spinning device with a spinning nozzle means which contains a plurality of nozzle openings which are ring-segment-shaped, which nozzle openings each have a shell diameter in the range from 0.2 mm to 0.8 mm and a hollow portion of max. 60% preferably max. 40%, wherein the spinning means are arranged with the treatment facilities and a cutting device to a fiber line with a continuous fiber flow.
  • the device according to the invention has the particular advantage that even at relatively low take-off speeds a safe production of hollow fibers is possible.
  • the nozzle openings of the spinneret means are preferably formed by one or more opening segments, the distance between the ends of the opening segments being in the range of 0.03 mm to 0 , 3 mm is formed.
  • the ⁇ ffhungssegmente the nozzle openings may be formed independently of a pitch angle with a substantially equal ⁇ ffhungsquerrough. However, it is also possible to produce the ⁇ ffhungssegmente with different ⁇ ffhungsquerroughen example profiled hollow fibers. For the spinning out of the hollow fibers, a capillary length of the nozzle openings in the range from 0.2 mm to 0.6 mm has proven to be particularly favorable.
  • Ring spinning nozzles which have a number of at least 8,000 to 100,000 nozzle openings are preferably used as the spinning nozzle means. In that regard, the usual for the production of staple fibers production quantities are guaranteed.
  • the formation of the ring spinning nozzle is particularly advantageous in which a nozzle plate on a top has a circumferential distributor groove and wherein the nozzle openings in the Slot bottom of the distributor groove are formed.
  • the filling of the nozzle openings can be improved in that each nozzle opening in the groove bottom of the distributor groove a melt bore with a Bore diameter is arranged upstream, which is greater than the envelope diameter of the Düsenö opening.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are particularly suitable for producing stacked hollow fibers from a PES plastic.
  • PES plastic In principle, however, other materials such as PP or PA plastics can be used.
  • Fig. 1 shows schematically a first embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows schematically a cross-sectional view of a ring spinneret from the exemplary embodiment according to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows schematically a cross section of a nozzle opening of the ring spinning nozzle from FIG. 2
  • FIGS. 5 and 6 show schematically an extrusion cross-section of the nozzle opening from FIG. 3, FIGS. 5 and
  • Fig. 6 shows schematically some embodiments of extrusion cross-sections of a nozzle opening
  • Fig. 7 shows schematically a further embodiment of the device according to the invention
  • a first embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention for the production of staple fibers of melt-spun hollow fibers is shown schematically.
  • Such Devices are generally known in the art as short spin systems for producing staple fibers.
  • the short-spin systems are designed with process speeds in the range of max. 300 m / min, and are used for production capacities of up to 50 t / day.
  • the device according to the invention corresponds in its construction to such short spin systems and has for this purpose a spinning device 1, a plurality of spinning device 1 following treatment devices 2, and a cutting device 3, which are assembled one behind the other to a fiber line to a continuous Faserfluß from melt spinning up to the cutting of to allow melt-spun fibers.
  • the spinning device 1 has a plurality of juxtaposed spinning stations 4.1, 4.2 and 4.3.
  • the number of spinning stations of the embodiment shown in FIG. 1 is exemplary.
  • Each of the spinning stations 4.1 to 4.3 is constructed identically, so that it is explained in more detail with reference to the spinning station 4.1.
  • a plurality of hollow fibers of the spinning device 1 are assigned a plurality of spinneret means, which are formed by ring spinning nozzles 5 in this embodiment.
  • the ring spinning nozzle 5 has, on its underside a plurality of ring segment-shaped Düsenöffhungen.
  • the structure and design of the ring segment-shaped Düsenöffhungen within the ring spinning nozzles 5 will be explained in more detail below.
  • the ring spinning nozzles 5 have a large number of such nozzle openings, which depending on the diameter of the ring spinning nozzle can reach a number of 100,000 nozzle openings per ring spinning nozzle.
  • the nozzle openings may in this case be arranged in an annular or rectangular arrangement in the ring spinning nozzle 4.
  • the ring spinning nozzle 5 is connected in the spinning station 4.1 or 4.2 or 4.3 with a melt source (not shown here), which supplies the ring spinning nozzle 5, a polymer melt under pressure.
  • a melt source (not shown here)
  • extruders, pumps or combinations of both are suitable as melt sources in order to produce a melt str o m the ring spinning nozzle 5 supply.
  • the ring spinning nozzles 5 of the spinning stations 4.1, 4.2 and 4.3 are arranged together in a heated spinning beam 16. Below the spinning beam 15 is arranged in each of the spinning stations 4.1 to 4.3 each one centrally to the spinneret 5 arranged blowing head 6.
  • the blowing head 6 has a cooling air supply in the center, which is connected via a blowing nozzle arranged on the circumference of the blowing head 6.
  • a cooling air flow is blown out of the ring-shaped annular nozzle, so that the cooling air penetrates the annular veil formed by the fiber strands from the inside to the outside and leads to cooling of the extruded hollow fibers.
  • the cooling air is supplied to the blowing head 6 from above through the spinning beam 15. However, it is also possible to place the cooling air supply laterally next to the exiting fiber strands.
  • the spinning device 1 is followed by a plurality of treatment devices 2.
  • the spinning device 1 is immediately associated with a discharge device 7.
  • the take-off device 7 contains per spinning station 4.1 to 4.3 means for preparing and guiding the hollow fibers 17 to a fiber strand 18.
  • a spin finish can be applied to the hollow fibers by rolling.
  • the deduction device 7 is arranged below the spinning device 1.
  • the hollow fibers 17 are deflected in the spinning units 4.1 to 4.3 from a vertical guide and brought together.
  • the plurality of fiber strands 18 thus formed which are also referred to as tow or tow, are drawn off by a first drafting device 8.1.
  • the drafting arrangement 8.1 is arranged directly next to the extraction device 7.
  • the drafting system 8.1 is followed by at least one further drafting system 8.2, wherein each of the drafting systems 8.1 and 8.2 has a plurality of drafting rollers 9.
  • the fiber strands 18 are guided with simple looping on the drafting rollers 9.
  • the drafting rollers 9 of the drafting systems 8.1 and 8.2 are driven, the drafting rollers 9 of the drafting systems 8.1 and 8.2 depending on the desired Stretch ratio can be operated at different peripheral speeds.
  • the drafting rollers 9 of the drafting systems 8.1 and 8.2 can have, depending on requirements, a cooled roll shell or a heated roll shell.
  • a hot stretching channel 10 is provided between the first drafting system 8.1 and the second drafting system 8.2.
  • the fiber strands 18 can be tempered to a predetermined temperature by means of hot air, hot water or by means of hot steam. Such tempering is necessary, in particular during stretching of the hollow fibers, in order to obtain a defined draw point formation.
  • the hot stretching channel 10 may also be formed by a drawing bath with a tempered liquid.
  • the drafting device 8.2 is followed by a tow laying device 11, by means of which the fiber strands 18 are collapsed to a width required for the crimping treatment.
  • the tow laying device 11 is followed by a steam channel 12 and the crimping device 13.
  • the crimping device 13 is preferably designed as a stuffer box crimp, in which the fiber strands 18 are required by two rollers in a stuffer box.
  • the crimping device 13 is followed by a drying device H, in order to reduce the moisture content and a shrinkage in the fiber strand, so that a fixation of the crimp takes place.
  • an adjusting device 15 and the cutting device 3 are provided to continuously cut the fiber strands of the hollow fibers into staple fibers having a predetermined fiber length.
  • each of the spinning stations 4.1 to 4.3 has a spinning nozzle means in the form of a ring spinning nozzle 5.
  • Fig. 2 schematically a cross-sectional view of such a ring spinning nozzle 5 is shown.
  • the ring spinning nozzle 5 has on its underside a nozzle plate 19 which is held by a plate carrier 20. Additional means for guiding the melt of the nozzle plate 19 associated means of the ring spinning nozzle 5 are not explained in detail here.
  • the nozzle plate 19 is annular and contains on its O- berseite a circumferential distributor groove 23. In the groove base 24 of the distributor groove 23, a plurality of nozzle openings 21 in a preferred annular arrangement next to each other and behind each other are included.
  • FIG. 3 a cross-sectional view is shown in FIG. 3 and a plan view of one of the nozzle openings 21 is shown in FIG.
  • the nozzle opening 21 is formed in a ring-shaped manner, wherein the extrusion cross-section is formed by the annular opening segment 22.
  • the outer dimensions of the opening segment 22 are within an envelope diameter, which is denoted by the lower case letter b in FIGS. 3 and 4.
  • the hollow portion of the extrusion cross-section is characterized by the lower case letter c, wherein the hollow portion is at a sheath diameter b in the range of 0.2 mm to 0.8 mm maximum 60%.
  • the spinning safety and the fiber treatment can be further improved if the hollow content is limited to a maximum of 40%.
  • FIG. 3 shows the situation of the nozzle opening in the groove base 24.
  • each nozzle opening 21 is assigned a melt bore 25 in order to guide a polymer melt supplied from the distributor groove 23 to the nozzle opening 21.
  • the melt bore 25 is formed with a bore diameter d, which is larger than the envelope diameter b of the nozzle opening 21.
  • the nozzle opening 21 penetrates the bottom of the nozzle plate over a capillary length e. It has been found that a capillary length e of 0.2 mm to max. 0.6 mm is particularly favorable for the process.
  • the ends of the opening segment 22 are formed in the immediate vicinity of one another.
  • the distance between the ends of the opening segment 22 is marked with the lowercase letter a.
  • the distance between the ends of the ⁇ ffiiungssegmentes 22 is chosen such that in coordination with the withdrawal speed and the cooling conditions after extrusion, a uniform fusion of the ends to form the hollow fiber.
  • the device shown in FIG. 1 is first given a polymer melt of a plastic, preferably a polyester.
  • the polymer melt is extruded in the spinning device 1 via the ring spinning nozzles 5 of the spinning stations 4.1 to 4.3 under pressure to a plurality of hollow fibers.
  • the open fiber profile emerging from the ring-segment-shaped nozzle openings 21 melts into the hollow fiber and is conveyed via the draw-off device 6 by the drafting device 8.1 from the ring spinning nozzles 5 at a take-off speed below 100 m / min, preferably at a take-off speed in the range from 30 to 70 m / h. min, deducted.
  • the hollow fibers 17 formed are cooled by means of the cooling air flow generated by the blow head, then prepared and, when leaving the draw-off device 6, brought together to form a tow containing all the fiber strands.
  • the drafting rollers 9 of the first drafting system 8.1 are driven at the take-off speed, wherein at the same time further cooling of the fiber strands 18 on the circumference of the drafting rollers 9 of the first drafting system 8.1 could take place.
  • the drafting rollers 9 of the first drafting system 8.1 could be formed with cooled jacket surfaces.
  • Ring spinning nozzles 5 executed, in which the extrusion cross-section is formed by a ⁇ ffhungssegment 22, which between its ends a distance of a ⁇ 0.3 mm.
  • the smallest separation size was set to 0.03 mm.
  • an envelope diameter of b in the range of 0.2 to 0.8 mm and a hollow portion of max. 40% could be produced with the mentioned withdrawal speeds hollow fibers, which showed a hollow content of at least 13% in the final titer.
  • the drawing of the hollow fibers takes place here in a draw stage, wherein the Automatverstrecktement is above 3: 1.
  • the hollow fibers 5 are preferably in the heated draw channel 10 through a hot air with a temperature of about 7O 0 C heated.
  • a production rate in the range of 100 to 250 m / min, preferably 150 to 200 m / min, a flow rate per nozzle hole in the range of 0.05 g / min, to 0.95 g / min, adjusted, for example, at a mean stretch end titer of 5 to 15 den. to obtain.
  • the cooling of the hollow fiber carried out in the process preferably takes place with a cooling air which is at room temperature and at a blowing speed in the range from 4 to 15 m / sec. preferably 6 to 9 m / sec. is produced.
  • the hollow fibers are crimped.
  • the fiber strands 18 are laid by the tow-laying device 11 to a narrower band, in order subsequently to obtain a crimping after a steam treatment in the steam chamber 12.
  • the crimping device 13 is formed with two crowding rollers and a stuffer box, which stuffer box then opens into a drying device 14.
  • the fiber strands 18 are received by the adjusting device 15 and fed to the cutting device 3.
  • the fiber strands are cut into staple fibers in defined cutting lengths.
  • the cutting length can be set in the range from 3 mm to 100 mm.
  • the method according to the invention and the device according to the invention are particularly suitable for producing staple fibers from a PET hollow fiber.
  • Such fibers are particularly suitable for filling materials, wherein the filling fibers have a final titer in the range of 6 to 10 den. exhibit.
  • the fiber length was 45 or 70 mm. This made it possible to obtain a sufficient filling function in end applications with a minimum amount of fiber.
  • the stiffness of the fiber increased with the hollow portion. Fillings with such staple fibers were characterized in particular by their light weight compared to conventional solid fibers.
  • the predetermined hollow proportion of 60% according to the invention, preferably 40%, with the sheath diameter in the range of 0.2 mm to 0.8 mm additionally guarantees a minimum rigidity which prevents the fiber from not collapsing even when deflected.
  • FIGS. 5 and 6 show further exemplary embodiments of nozzle openings 21, as could be formed, for example, in the spinneret means of the device illustrated in FIG.
  • the extrusion cross sections are formed by a plurality of opening segments.
  • Fig. 5 shows a total of two annular opening segments 22.1 and 22.2, which are directly opposite with their ends and form the distance a between them.
  • the opening segments 22.1 and 22.2 each have the same size extrusion cross sections, so that a hollow fiber with uniform wall cross sections can be produced.
  • a total of three opening segments 22.1, 22.2 and 22.3 are assembled to form the hollow profile of the hollow fiber.
  • the pitch angles ⁇ and ⁇ have the same size, so that each of the opening segments 22.1, 22.2 and 22.3 have the same opening cross-sections.
  • the ends of the opening segments 22.1 to 22.3 are annularly opposite each other within the shell diameter and form respectively between them the distance a.
  • the opening segments 22.1 to 22.3 are designed differently both in the pitch angle and in the opening cross-section, so that an uneven configuration of the hollow profile of the hollow fiber is produced.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention.
  • the arrangement and structure of the embodiment is substantially identical to the aforementioned embodiment of FIG. 1, so that only the differences will be explained below for avoiding PHg of repetitions.
  • the fiber strand 18 between the drafting systems 8. 1 and 8. 2 is guided through a stretching bath device 26 to stretch the hollow fiber.
  • the tempering of the hollow fibers is carried out by a liquid bath.
  • Such a thermal treatment of the hollow fiber is particularly advantageous for the production of self-crimped hollow fibers.
  • a relatively strong stream of cooling air is produced in the spinning device 1 immediately after the hollow fiber has been extruded, so that a fiber inside the hollow fiber 17 facing the blowing nozzle of the blow head 6 is cooled more strongly than an opposite fiber outside the hollow fiber 17.
  • Such cooling differences lead to different shrinkage phenomena that form in a self-cockling.
  • Such self-curls are also referred to as so-called 3 D (three-dimensional) crimp.
  • the device shown in Fig. 7 is thus particularly suitable for making SD crimped hollow fibers and cutting into staple fibers.
  • the process according to the invention is preferably used for the production of polyester staple fiber.
  • other plastics such as polypropylene or polyamide can be processed into staple hollow fibers in a one-step process.

Landscapes

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

Abstract

Disclosed are a method and a device for producing staple fibers from melt-spun hollow fibers. In order to be able to produce said staple fibers with as little complexity as possible regarding the equipment, the hollow fibers are guided in a continuous fiber flow from the melt-spinning process to the cutting process, the hollow fibers being extruded through a ring segment-shaped nozzle port that has an outer diameter ranging from 0.2 to 0.8 mm and a maximum hollow proportion of 60 percent, preferably 40 percent, during melt-spinning of a polymer melt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stapelfasern aus schmelzgesponnenen Hohlfasern Process and apparatus for producing staple fibers from melt spun hollow fibers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern aus schmelzgesponnenen Hohlfasern sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 13.The invention relates to a process for the production of staple fibers from melt-spun hollow fibers and to an apparatus for carrying out the process according to the preamble of claim 13.
Bei der Stapelfaserherstellung aus schmelzgesponnenen Fasern ist es bekannt, dass zunächst in einem Schmelzspinnprozess die Fasern aus einer Polymerschmelze extrudiert und zu Fasersträngen geführt werden. In dem Schmelzspinnprozess können dabei Fasern mit unterschiedlichen Querschnittsformen oder Querschnittsflächen wie beispielsweise runde oder profilierte mit einem Vollquerschnitt oder Hohlquerschnitt extrudiert werden. Hierbei scheint die Herstellung von Hohlfasern in jüngster Zeit an Bedeutung zu gewinnen, da sich damit der Materialaufwand bei gleichen Faserdurchmessern reduziert werden kann.In staple fiber production from melt-spun fibers, it is known that the fibers are first extruded from a polymer melt in a melt-spinning process and fed into fiber strands. In the melt-spinning process, fibers having different cross-sectional shapes or cross-sectional areas, such as, for example, round or profiled cross sections with a solid cross section or hollow cross section, can be extruded. In this case, the production of hollow fibers seems to gain in importance in recent times, since thus the cost of materials can be reduced at the same fiber diameters.
So ist aus der EP 0 750 691 Bl ein Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern aus schmelzgesponnenen Hohlfasern bekannt. Bei dem bekannten Verfahren wird • in einem Schmelzspinnprozess zunächst eine Hohlfaser erzeugt und zwischengespeichert. In einem Folgeprozess werden die Hohlfasern gekräuselt und zu Stapelfasern geschnitten. Derartige zweistufige Prozesse besitzen jedoch grundsätzlich den Nachteil, dass eine Zwischenspeicherung der Hohlfaser erforderlich ist. Andererseits muss beim Extrudieren einer Hohlfaser die Prozessgeschwindigkeit im besonderen Maße auf den Abzug und Abkühlung zur Ausbildung der Hohlfaser abgestimmt sein. So wird bei dem bekannten Schmelzspinnen einer Hohlfaser zunächst ein offenes Hohlprofil extrudiert. Eine zu langsame Abzugsgeschwindigkeit führt dann dazu, dass eine schnelle Abkühlung an der Faser eintritt, so dass keine Verklebung an den offenen Profilstellen eintreten kann. Zu hohe Ab- Zugsgeschwindigkeiten fuhren demgegenüber zu einer zunehmenden Verstre- ckung, so dass sich die Hohlfaser zunehmend verschließt und somit ein unzureichender Hohlanteil in der Faser verbleibt.For example, EP 0 750 691 B1 discloses a process for the production of staple fibers from melt-spun hollow fibers. In the known method, first a hollow fiber is produced and temporarily stored in a melt spinning process. In a subsequent process, the hollow fibers are crimped and cut into staple fibers. However, such two-stage processes basically have the disadvantage that an intermediate storage of the hollow fiber is required. On the other hand, when extruding a hollow fiber, the process speed must be particularly adapted to the withdrawal and cooling to form the hollow fiber. Thus, in the known melt spinning of a hollow fiber, an open hollow profile is first extruded. Too slow a withdrawal speed then leads to a rapid cooling on the fiber occurs, so that no adhesion can occur at the open profile sites. In contrast, excessively high withdrawal rates lead to an increasing number of ckung, so that the hollow fiber increasingly closes and thus an insufficient hollow portion remains in the fiber.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern 5 aus schmelzgesponnenen Hohlfasern der gattungsgemäßen Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, bei welchem eine wirtschaftliche Herstellung mit möglichst geringem apparativen Aufwand möglich ist.It is an object of the invention to provide a process for the production of staple fibers 5 made of melt-spun hollow fibers of the generic type and a device for carrying out the process, in which an economical production with the least possible expenditure on equipment is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen 10 nach Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 13 gelöst.This object is achieved by a method with the features 10 of claim 1 and by a device having the features of claim 13.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.Advantageous developments of the invention are defined by the features and feature combinations of the respective subclaims.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Größe des Extrusions- querschnittes der Hohlfaser einen wesentlichen Einfluß auf den Nachfolgeprozess bis zur Herstellung einer Stapelfaser ausübt. Insoweit hat sich gezeigt, dass bestimmte Querschnittsverhältnisse im Bezug auf das Schmelzspinnen und Zer-The invention is based on the finding that the size of the extrusion cross-section of the hollow fiber exerts a significant influence on the subsequent process until the production of a staple fiber. In that regard, it has been found that certain cross-sectional proportions in relation to melt spinning and
20. schneiden der Fasern bei einem kontinuierlichen Faserfluss einzuhalten sind. Die Erfindung, bei welcher das Schmelzspinnen der Hohlfasern durch eine ringseg- mentförmige Düsenöffnung mit einem Hülldurchmesser im Bereich von 0,2 mm bis 0,8 mm und einem Hohlanteil von max. 60 %, vorzugsweise max. 40 % erfolgt, führt bei einem kontinuierlichen Faserfluss vom Schmelzspinnen bis zum 5 Zerschneiden zu einer Hohlfaser mit ausreichender Stabilität und Hohlanteil. Somit lassen sich Stapelfasern bei Einsatz minimaler Polymerschmelzen herstellen, die in äußeren Abmaßen und Erscheinungsbild im wesentlichen den Fasern mit Vollquerschnitt entsprechen. So lassen sich beispielsweise derartige Stapelfasern bevorzugt in der Endanwendung als Füllmaterial verwenden, um besonders leich- 0 te Füllungen wie beispielsweise für Bettdecken oder Schlafdecken zu erhalten. Der Hohlanteil der Stapelfaser führt zudem zu einer erhöhten Steifigkeit. Um einerseits die Ausbildung der Hohlfaser durch Verschmelzen des Extrusi- onsprofils 2x1 gewährleisten und andererseits einen ausreichenden Hohlanteil der Hohlfaser im Endtiter zu garantieren, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbil- düng des erfindungsgemäßen Verfahrens der Mindestdurchsatz pro Düsenöffnung in Abhängigkeit vom Endtiter und Verstreckung der Hohlfaser in einem Bereich vom 0,05 g/min, bis 0,95 g/min, eingegrenzt.20. Cutting the fibers are to be observed in a continuous fiber flow. The invention, in which the melt spinning of the hollow fibers through a ring segment-shaped nozzle opening with an envelope diameter in the range of 0.2 mm to 0.8 mm and a hollow content of max. 60%, preferably max. 40%, results in a continuous fiber flow from melt spinning to 5 cutting to a hollow fiber with sufficient stability and hollow content. Thus, staple fibers can be produced using minimal polymer melts, which in external dimensions and appearance substantially correspond to the fibers of solid cross section. Thus, for example, such staple fibers can preferably be used as filling material in the end use, in order to obtain particularly slight fillings, for example for duvets or sleeping blankets. The hollow portion of the staple fiber also leads to increased rigidity. On the one hand, to ensure the formation of the hollow fiber by fusing the extrusion profile 2x1 and on the other hand to guarantee a sufficient hollow portion of the hollow fiber in the final titer, according to an advantageous further development of the method according to the invention the minimum throughput per nozzle opening is dependent on the final titer and drawing of the hollow fiber in one Range from 0.05 g / min, to 0.95 g / min, limited.
Um dennoch eine für die Herstellung von Stapelfasern wirtschaftliche Größe von mindestens sechs Tonnen pro Tag zu erreichen, ist die Verfahrensvariante bevorzugt verwendet, bei welchem die Hohlfasern durch eine Ringspinndüse mit einer Vielzahl von 8.000 bis 100.000 Düsenöffhungen extrudiert werden.Nevertheless, in order to achieve an economical size of at least six tons per day for the production of staple fibers, the process variant is preferably used in which the hollow fibers are extruded through a ring spinneret having a plurality of 8,000 to 100,000 nozzle orifices.
Es hat sich gezeigt, dass bei der Herstellung von Stapelfasern bei einem kontinu- ierlichen Faserfluss vom Schmelzspinnen bis zum Zerschneiden die Abzugsgeschwindigkeit in dem Bereich von 10 m/min, bis 100 m/min, einzuschränken ist, um den Anteil der nicht geschlossenen Extrusionsprofile aufgrund mangelnder Verschmelzung so gering wie möglich zu halten.It has been found that in the production of staple fibers with a continuous fiber flow from melt spinning to cutting, the take-off speed in the range from 10 m / min to 100 m / min is to be limited by the proportion of non-closed extrusion profiles lack of fusion as low as possible.
Dabei wird die Abkühlung der Hohlfaser unmittelbar nach dem Extrudieren bevorzugt durch einen begrenzten Kühlluftstrom eines unmittelbar unterhalb der Ringspinndüse angeordneten Blaskopf erzeugt.In this case, the cooling of the hollow fiber immediately after the extrusion is preferably generated by a limited flow of cooling air of a blowing head arranged immediately below the ring spinning nozzle.
Hierbei wird der Kühlluftstrom in Abhängigkeit von dem Endtiter der Hohlfaser mit einer Blasgeschwindigkeit von 4 m/sec. bis 15 m/sec. erzeugt. Die höheren Blasgeschwindigkeiten werden hierbei bevorzugt zur ungleichmäßigen Abkühlung der Faser eingesetzt, um beispielsweise 3D-Kräuseleffekte zu erzielen.Here, the cooling air flow in dependence on the final titer of the hollow fiber with a blowing speed of 4 m / sec. up to 15 m / sec. generated. The higher blowing speeds are here preferably used for uneven cooling of the fiber, for example, to achieve 3D ruffling effects.
Um bei den vorgegebenen Abzugsgeschwindigkeiten im Bereich von 10 m/min. bis 100 m/min, einen Endtiter mit ausreichendem Hohlanteil zu halten, wird dieAt the specified take-off speeds in the range of 10 m / min. up to 100 m / min, to hold a final titer with sufficient hollow content, the
Hohlfaser nach dem Schmelzspinnen durch ein erstes Streckwerk mit mehreren Streckwalzen abgezogen und anschließend durch ein oder mehrere folgende Streckwerke zu einem Endtiter der Hohlfaser im Bereich von 1 den. bis 20 den. verstreckt. Derartige Fasern sind insbesondere als Füllmaterial geeignet.Hollow fiber after melt spinning by a first drafting system with several Stretching rollers deducted and then by one or more following drafting to a final titer of the hollow fiber in the range of 1 den. to 20 years. stretched. Such fibers are particularly suitable as filler.
Um während des Versteckens ein Mindesthohlraum innerhalb der Faser zu erhalten, wir die Hohlfaser innerhalb einer ersten Streckstufe durch einen Heizstreckkanal geführt und auf eine Temperatur von >55°C erwärmt. Die Erwärmung wird abhängig vom Polymertyp unmittelbar durch eine Heißluft, Heißwasser in Form eines Wasserbades oder einen Heißdampf erfolgen. Als Mindesthohlanteil liegt hierbei vorzugsweise oberhalb 8 % vorzugsweise oberhalb 10 %.In order to obtain a minimum cavity within the fiber during the hiding, we guided the hollow fiber through a Heizstreckkanal within a first drawing stage and heated to a temperature of> 55 ° C. Depending on the polymer type, the heating will be effected directly by hot air, hot water in the form of a water bath or superheated steam. The minimum hollow fraction here is preferably above 8%, preferably above 10%.
Vor dem Zerschneiden der Hohlfaser wird diese gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Behandlungsstufe gekräuselt. Die Kräuselung erfolgt dabei bevorzugt durch zwei zusammenwirkende WaI- zen, die die Hohlfasern in eine Stauchkammer fördern.Before the hollow fiber is cut, it is crimped in a treatment stage according to an advantageous development of the method according to the invention. The crimping is preferably done by two cooperating Wai- zen, which promote the hollow fibers in a stuffer box.
Alternativ ist jedoch auch möglich, eine sogenannte 3D-Kräuselung in den Fasern durch eine ungleichmäßige Abkühlung einer Faserinnenseite und einer Faseraußenseite an der Hohlfaser zu erzeugen.Alternatively, however, it is also possible to produce a so-called 3D crimp in the fibers by uneven cooling of a fiber inside and a fiber outside of the hollow fiber.
Die Hohlfaser wird beim Zerschneiden bevorzugt in eine Faserlänge gebracht, die im Bereich von 3 mm bis 100 mm liegt.The hollow fiber is preferably brought to a fiber length during cutting, which is in the range of 3 mm to 100 mm.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die erfindungsgemä- ße Vorrichtung eine Spinneinrichtung mit einem Spinndüsenmittel auf, das eine Vielzahl von ringsegmentformigen Düsenöffhungen enthält, welche Düsenöffnungen jeweils einen Hüllendurchmesser im Bereich von 0,2 mm bis 0,8 mm und einen Hohlanteil von max. 60 % vorzugsweise max. 40% aufweist, wobei die Spinneinrichtung mit den Behandlungseinrichtungen und einer Schneideinrich- tung zu einer Faserstraße mit einem kontinuierlichen Faserfluß angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt den besonderen Vorteil, dass selbst bei relativ niedrigen Abzugsgeschwindigkeiten eine sichere Herstellung von Hohlfasern möglich ist.For carrying out the method according to the invention, the device according to the invention has a spinning device with a spinning nozzle means which contains a plurality of nozzle openings which are ring-segment-shaped, which nozzle openings each have a shell diameter in the range from 0.2 mm to 0.8 mm and a hollow portion of max. 60% preferably max. 40%, wherein the spinning means are arranged with the treatment facilities and a cutting device to a fiber line with a continuous fiber flow. The device according to the invention has the particular advantage that even at relatively low take-off speeds a safe production of hollow fibers is possible.
Um in Abhängigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit und den Kühlverhältnissen eine Verschmelzung des offenen Extrusionsprofiles nach dem Extrudieren zu erhalten, werden die Düsenöffnungen der Spinndüsenmittel bevorzugt durch ein oder mehrere Öffhungssegmente gebildet, wobei der Abstand zwischen den Enden der Öffhungssegmente im Bereich von 0,03 mm bis 0,3 mm ausgebildet ist.In order to obtain a fusion of the open extrusion profile after extrusion, depending on the take-off speed and the cooling conditions, the nozzle openings of the spinneret means are preferably formed by one or more opening segments, the distance between the ends of the opening segments being in the range of 0.03 mm to 0 , 3 mm is formed.
Dabei können die Öffhungssegmente der Düsenöffnungen unabhängig von einem Teilungswinkel mit einem im wesentlichen gleichgroßen Öffhungsquerschnitt ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, die Öffhungssegmente mit unterschiedlichen Öffhungsquerschnitten beispielsweise profilierte Hohlfasern herzustellen. Für das Ausspinnen der Hohlfasern hat sich dabei eine Kapillarlänge der Düsenöffnungen im Bereich von 0,2 mm bis 0,6 mm als besonders günstig herausgestellt.The Öffhungssegmente the nozzle openings may be formed independently of a pitch angle with a substantially equal Öffhungsquerschnitt. However, it is also possible to produce the Öffhungssegmente with different Öffhungsquerschnitten example profiled hollow fibers. For the spinning out of the hollow fibers, a capillary length of the nozzle openings in the range from 0.2 mm to 0.6 mm has proven to be particularly favorable.
Als Spinndüsenmittel werden bevorzugt Ringspinndüsen eingesetzt, die eine Anzahl von mindestens 8.000 bis 100.000 Düsenöffnungen aufweisen. Insoweit sind die für die Herstellung von Stapelfasern üblichen Produktionsmengen gewährleistet.Ring spinning nozzles which have a number of at least 8,000 to 100,000 nozzle openings are preferably used as the spinning nozzle means. In that regard, the usual for the production of staple fibers production quantities are guaranteed.
Um bei der großen Anzahl von Düsenöffnungen innerhalb der Ringspinndüse eine gleichmäßige Füllung und einen gleichmäßigen Durchsatz durch die Düsenöff- nungen zu erhalten, ist die Ausbildung der Ringspinndüse besonders vorteilhaft, bei welcher eine Düsenplatte auf einer Oberseite eine umlaufende Verteilernut aufweist und bei welcher die Düsenöffnungen im Nutgrund der Verteilernut ausgebildet sind.In order to obtain a uniform filling and a uniform throughput through the Düsenöff- in the large number of nozzle openings within the ring spinning nozzle, the formation of the ring spinning nozzle is particularly advantageous in which a nozzle plate on a top has a circumferential distributor groove and wherein the nozzle openings in the Slot bottom of the distributor groove are formed.
Hierbei lässt sich die Füllung der Düsenöffnungen dadurch verbessern, dass jeder Düsenöffnung im Nutgrund der Verteilernut eine Schmelzebohrung mit einem Bohrungsdurchmesser vorgeordnet ist, welcher größer ist als der Hülldurchmesser der Düsenö ffiiung.In this case, the filling of the nozzle openings can be improved in that each nozzle opening in the groove bottom of the distributor groove a melt bore with a Bore diameter is arranged upstream, which is greater than the envelope diameter of the Düsenö opening.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind besonders geeignet, um Stapel-Hohlfasern aus einem PES-Kunststoff herzustellen. Grundsätzlich können jedoch auch andere Materialien wie PP oder PA- Kunststoffe verwendet werden.The method according to the invention and the device according to the invention are particularly suitable for producing stacked hollow fibers from a PES plastic. In principle, however, other materials such as PP or PA plastics can be used.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungs- beispiels eine erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.The method according to the invention will be described in more detail below with reference to an exemplary embodiment of a device according to the invention with reference to the accompanying drawings.
Es stellen dar:They show:
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßenFig. 1 shows schematically a first embodiment of an inventive
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Fig. 2 schematisch eine Querschnittsansicht einer Ringspinndüse aus dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12 shows schematically a cross-sectional view of a ring spinneret from the exemplary embodiment according to FIG. 1. FIG
Fig. 3 schematisch ein Querschnitt einer Düsenöffnung der Ringspinndüse aus Fig. 23 shows schematically a cross section of a nozzle opening of the ring spinning nozzle from FIG. 2
Fig. 4 schematisch ein Extrusionsquerschnitt der Düsenöffnung aus Fig. 3 Fig. 5 und4 shows schematically an extrusion cross-section of the nozzle opening from FIG. 3, FIGS. 5 and
Fig. 6 schematisch einige Ausführungsbeispiele von Extrusionsquerschnitten einer DüsenöffnungFig. 6 shows schematically some embodiments of extrusion cross-sections of a nozzle opening
Fig. 7 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen VorrichtungFig. 7 shows schematically a further embodiment of the device according to the invention
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Stapelfasern aus schmelzgesponnenen Hohlfasern schematisch dargestellt. Derartige Vorrichtungen sind in der Fachwelt allgemein als Kurzspinnanlagen zur Herstellung von Stapelfasern bekannt. Die Kurzspinnanlagen werden mit Prozessgeschwindigkeiten im Bereich von max. 300 m/min, betrieben und werden für Produktionskapazitäten von bis zu 50 t/Tag eingesetzt.In Fig. 1, a first embodiment of a device according to the invention for carrying out the method according to the invention for the production of staple fibers of melt-spun hollow fibers is shown schematically. such Devices are generally known in the art as short spin systems for producing staple fibers. The short-spin systems are designed with process speeds in the range of max. 300 m / min, and are used for production capacities of up to 50 t / day.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung entspricht in ihrem Aufbau derartigen Kurzspinnanlagen und weist hierzu eine Spinneinrichtung 1, mehrere der Spinneinrichtung 1 folgende Behandlungseinrichtungen 2, sowie eine Schneideinrichtung 3, die hintereinander zu einer Faserstraße zusammengestellt sind, um einen kontinu- ierlichen Faserfluß vom Schmelzspinnen bis hin zum Zerschneiden der schmelzgesponnenen Fasern zu ermöglichen.The device according to the invention corresponds in its construction to such short spin systems and has for this purpose a spinning device 1, a plurality of spinning device 1 following treatment devices 2, and a cutting device 3, which are assembled one behind the other to a fiber line to a continuous Faserfluß from melt spinning up to the cutting of to allow melt-spun fibers.
Die Spinneinrichtung 1 besitzt mehrere nebeneinander angeordnete Spinnstellen 4.1, 4.2 und 4.3. Die Anzahl der Spinnstellen des in Fig. 1 gezeigten Ausfüh- rungsbeispiels ist beispielhaft. Jede der Spinnstellen 4.1 bis 4.3 ist identisch aufgebaut, so dass diese anhand der Spinnstelle 4.1 näher erläutert wird.The spinning device 1 has a plurality of juxtaposed spinning stations 4.1, 4.2 and 4.3. The number of spinning stations of the embodiment shown in FIG. 1 is exemplary. Each of the spinning stations 4.1 to 4.3 is constructed identically, so that it is explained in more detail with reference to the spinning station 4.1.
Zum Extrudieren einer Vielzahl von Hohlfasern sind der Spinneinrichtung 1 mehrere Spinndüsenmittel zugeordnet, die in diesem Ausführungsbeispiel durch Ringspinndüsen 5 gebildet sind. Die Ringspinndüse 5 weist, an ihrer Unterseite eine Vielzahl von ringsegmentförmigen Düsenöffhungen auf. Der Aufbau und die Ausgestaltung der ringsegmentförmigen Düsenöffhungen innerhalb der Ringspinndüsen 5 werden nachfolgend noch näher erläutert. Die Ringspinndüsen 5 weisen eine hohe Anzahl von derartigen Düsenöffhungen auf, die je nach Durchmesser der Ringspinndüse eine Anzahl von 100.000 Düsenöffhungen pro Ringspinndüse erreichen können. Die Düsenöffhungen können hierbei in einer ringförmigen oder rechteckigen Anordnung in der Ringspinndüse 4 angeordnet sein. Die Ringspinndüse 5 ist in der Spinnstelle 4.1 oder 4.2 oder 4.3 mit einer Schmelzequelle (hier nicht dargestellt) verbunden, die der Ringspinndüse 5 eine Polymerschmelze unter Druck zuführt. Als Schmelzequellen sind grundsätzlich Extruder, Pumpen oder Kombinationen von beiden geeignet, um einen Schmelze- ström der Ringspinndüse 5 zuzuführen. Die Ringspinndüsen 5 der Spinnstellen 4.1, 4.2 und 4.3 sind gemeinsam in einem beheizten Spinnbalken 16 angeordnet. Unterhalb des Spinnbalkens 15 ist in jeder der Spinnstellen 4.1 bis 4.3 jeweils ein zentrisch zu der Spinndüse 5 angeordneter Blaskopf 6 angeordnet. Der Blaskopf 6 weist im Zentrum eine Kühlluftzufuhr auf, die über einen am Umfang des Blaskopfes 6 angeordnete Blasdüse verbunden ist. Bei dem Blaskopf 6 wird ein Kühlluftstrom aus der am Umfang ringförmig ausgebildeten Blasdüse ausgeblasen, so dass die Kühlluft den durch die Faserstränge gebildeten ringförmigen Schleier von innen nach außen durchdringt und zur Abkühlung der extrudierten Hohlfasern führt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Kühlluft den Blaskopf 6 von oben durch den Spinnbalken 15 zugeführt. Es ist jedoch auch möglich, die Kühlluftzufuhr seitlich neben den austretenden Fasersträngen zu platzieren.To extrude a plurality of hollow fibers of the spinning device 1 are assigned a plurality of spinneret means, which are formed by ring spinning nozzles 5 in this embodiment. The ring spinning nozzle 5 has, on its underside a plurality of ring segment-shaped Düsenöffhungen. The structure and design of the ring segment-shaped Düsenöffhungen within the ring spinning nozzles 5 will be explained in more detail below. The ring spinning nozzles 5 have a large number of such nozzle openings, which depending on the diameter of the ring spinning nozzle can reach a number of 100,000 nozzle openings per ring spinning nozzle. The nozzle openings may in this case be arranged in an annular or rectangular arrangement in the ring spinning nozzle 4. The ring spinning nozzle 5 is connected in the spinning station 4.1 or 4.2 or 4.3 with a melt source (not shown here), which supplies the ring spinning nozzle 5, a polymer melt under pressure. In principle, extruders, pumps or combinations of both are suitable as melt sources in order to produce a melt str o m the ring spinning nozzle 5 supply. The ring spinning nozzles 5 of the spinning stations 4.1, 4.2 and 4.3 are arranged together in a heated spinning beam 16. Below the spinning beam 15 is arranged in each of the spinning stations 4.1 to 4.3 each one centrally to the spinneret 5 arranged blowing head 6. The blowing head 6 has a cooling air supply in the center, which is connected via a blowing nozzle arranged on the circumference of the blowing head 6. In the blowing head 6, a cooling air flow is blown out of the ring-shaped annular nozzle, so that the cooling air penetrates the annular veil formed by the fiber strands from the inside to the outside and leads to cooling of the extruded hollow fibers. In the illustrated embodiment, the cooling air is supplied to the blowing head 6 from above through the spinning beam 15. However, it is also possible to place the cooling air supply laterally next to the exiting fiber strands.
Zur Führung und Behandlung der extrudierten Hohlfasern 17 sind der Spinnein- richtung 1 mehrere Behandlungseinrichtungen 2 nachgeordnet. Zunächst ist der Spinneinrichtung 1 unmittelbar eine Abzugseinrichtung 7 zugeordnet. Die Abzugseinrichtung 7 enthält pro Spinnstelle 4.1 bis 4.3 Mittel zum Präparieren und Führen der Hohlfasern 17 zu einem Faserstrang 18. So lässt sich beispielsweise bei der Präparierung ein Präparationsmittel durch Walzen auf die Hohlfasern auf- bringen. Die Abzugseinrichtung.7 ist unterhalb der Spinneinrichtung 1 angeordnet. Durch die Abzugseinrichtung 7 werden die Hohlfasern 17 in den Spinnstellen 4.1 bis 4.3 aus einer vertikalen Führung herausgelenkt und zusammengeführt. Die Vielzahl der derart gebildeten Faserstränge 18, die auch als Tow oder Spinnkabel bezeichnet werden, werden dabei durch ein ersten Streckwerk 8.1 abgezogen. Das Streckwerk 8.1 ist unmittelbar neben der Abzugseinrichtung 7 angeordnet.For guiding and treating the extruded hollow fibers 17, the spinning device 1 is followed by a plurality of treatment devices 2. First, the spinning device 1 is immediately associated with a discharge device 7. The take-off device 7 contains per spinning station 4.1 to 4.3 means for preparing and guiding the hollow fibers 17 to a fiber strand 18. Thus, for example, during preparation, a spin finish can be applied to the hollow fibers by rolling. The deduction device 7 is arranged below the spinning device 1. Through the discharge device 7, the hollow fibers 17 are deflected in the spinning units 4.1 to 4.3 from a vertical guide and brought together. The plurality of fiber strands 18 thus formed, which are also referred to as tow or tow, are drawn off by a first drafting device 8.1. The drafting arrangement 8.1 is arranged directly next to the extraction device 7.
Im Streckwerk 8.1 folgt zumindest ein weiteres Streckwerk 8.2, wobei jedes der Streckwerke 8.1 und 8.2 über mehrere Streckwalzen 9 verfügt. Die Faserstränge 18 werden mit einfacher Umschlingung an den Streckwalzen 9 geführt. Die Streckwalzen 9 der Streckwerke 8.1 und 8.2 sind angetrieben, wobei die Streckwalzen 9 der Streckwerke 8.1 und 8.2 in Abhängigkeit von dem gewünschten Verstreckverhältnis mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten betrieben werden. Zur gleichzeitigen thermischen Behandlung der Hohlfasern können die Streckwalzen 9 der Streckwerke 8.1 und 8.2 je nach Anforderung einen gekühlten Walzenmantel oder einen beheizten Walzenmantel aufweisen.The drafting system 8.1 is followed by at least one further drafting system 8.2, wherein each of the drafting systems 8.1 and 8.2 has a plurality of drafting rollers 9. The fiber strands 18 are guided with simple looping on the drafting rollers 9. The drafting rollers 9 of the drafting systems 8.1 and 8.2 are driven, the drafting rollers 9 of the drafting systems 8.1 and 8.2 depending on the desired Stretch ratio can be operated at different peripheral speeds. For simultaneous thermal treatment of the hollow fibers, the drafting rollers 9 of the drafting systems 8.1 and 8.2 can have, depending on requirements, a cooled roll shell or a heated roll shell.
Zur Erwärmung der Hohlfasern ist zwischen dem ersten Streckwerk 8.1 und dem zweiten Streckwerk 8.2 ein Heißstreckkanal 10 vorgesehen. Innerhalb des Heißstreckkanals 10 lassen sich die Faserstränge 18 auf eine vorbestimmte Temperatur mittels Heißluft, Heißwasser oder mittels heißem Dampf temperieren. Eine derar- tige Temperierung ist insbesondere beim Verstrecken der Hohlfasern erforderlich, um eine definierte Streckpunktausbildung zu erhalten. Der Heißstreckkanal 10 kann jedoch auch durch ein Streckbad mit einer temperierten Flüssigkeit gebildet sein.For heating the hollow fibers, a hot stretching channel 10 is provided between the first drafting system 8.1 and the second drafting system 8.2. Within the hot stretch channel 10, the fiber strands 18 can be tempered to a predetermined temperature by means of hot air, hot water or by means of hot steam. Such tempering is necessary, in particular during stretching of the hollow fibers, in order to obtain a defined draw point formation. However, the hot stretching channel 10 may also be formed by a drawing bath with a tempered liquid.
Zur weiteren Behandlung ist dem Streckwerk 8.2 eine Tow- Verlegeeinrichtung 11 nachgeordnet, durch welches die Faserstränge 18 zu einer für die Kräuselbehandlung erforderliche Breite zusammengelegt werden. Der Tow- Verlegeeinrichtung 11 folgt ein Dampfkanal 12 sowie die Kräuseleinrichtung 13. Die Kräuseleinrichtung 13 ist bevorzugt als eine Stauchkammerkräuselung ausgebildet, bei welcher die Faserstränge 18 durch zwei Walzen in eine Stauchkammer gefordert werden. .For further treatment, the drafting device 8.2 is followed by a tow laying device 11, by means of which the fiber strands 18 are collapsed to a width required for the crimping treatment. The tow laying device 11 is followed by a steam channel 12 and the crimping device 13. The crimping device 13 is preferably designed as a stuffer box crimp, in which the fiber strands 18 are required by two rollers in a stuffer box. ,
Der Kräuseleinrichtung 13 folgt eine TrockeneinrichtungH, um den Feuchtigkeitsgehalt sowie einen Schrumpf in dem Faserstrang zu reduzieren, so dass eine Fixierung der Kräuselung stattfindet.The crimping device 13 is followed by a drying device H, in order to reduce the moisture content and a shrinkage in the fiber strand, so that a fixation of the crimp takes place.
Am Ende der Faserstraße ist eine Zugstelleinrichtung 15 sowie die Schneideinrichtung 3 vorgesehen, um die Faserstränge der Hohlfasern kontinuierlich zu Stapelfasern mit vorgegebener Faserlänge zu zerschneiden.At the end of the fiber line, an adjusting device 15 and the cutting device 3 are provided to continuously cut the fiber strands of the hollow fibers into staple fibers having a predetermined fiber length.
Zur Extrusion der Hohlfasern in der Spinneinrichtung 1 weist jede der Spinnstellen 4.1 bis 4.3 ein Spinndüsenmittel in Form einer Ringspinndüse 5 auf. In Fig. 2 ist schematisch eine Querschnittsansicht einer derartigen Ringspinndüse 5 gezeigt. Die Ringspinndüse 5 weist an ihrer Unterseite eine Düsenplatte 19 auf, die durch einen Plattenträger 20 gehalten ist. Zusätzliche zur Führung der Schmelze der Düsenplatte 19 zugeordnete Mittel der Ringspinndüse 5 sind hierbei nicht näher erläutert. Die Düsenplatte 19 ist ringförmig ausgebildet und enthält auf ihrer O- berseite eine umlaufende Verteilernut 23. Im Nutgrund 24 der Verteilernut 23 sind eine Vielzahl von Düsenöffnungen 21 in einer bevorzugten ringförmigen Anordnung nebeneinander und hintereinander enthalten.For extrusion of the hollow fibers in the spinning device 1, each of the spinning stations 4.1 to 4.3 has a spinning nozzle means in the form of a ring spinning nozzle 5. In Fig. 2 schematically a cross-sectional view of such a ring spinning nozzle 5 is shown. The ring spinning nozzle 5 has on its underside a nozzle plate 19 which is held by a plate carrier 20. Additional means for guiding the melt of the nozzle plate 19 associated means of the ring spinning nozzle 5 are not explained in detail here. The nozzle plate 19 is annular and contains on its O- berseite a circumferential distributor groove 23. In the groove base 24 of the distributor groove 23, a plurality of nozzle openings 21 in a preferred annular arrangement next to each other and behind each other are included.
Zur weiteren Erläuterung der Düsenöfmungen 21 ist in Fig. 3 eine Querschnittsansicht und in Fig. 4 eine Draufsicht einer der Düsenöffnungen 21 gezeigt. Die Düsenöffnung 21 ist ringsegrnentförmig ausgebildet, wobei der Extrusions- querschnitt durch das ringförmige Öffhungssegment 22 gebildet wird. Die äußeren Abmessungen des Öffnungssegmentes 22 liegen innerhalb eines Hülldurch- messers, der in den Fig. 3 und Fig. 4 mit dem Kleinbuchstaben b bezeichnet ist. Der Hohlanteil des Extrusionsquerschnittes wird dabei durch den Kleinbuchstaben c gekennzeichnet, wobei der Hohlanteil bei einem Hülldurchmesser b im Bereich von 0,2 mm bis 0,8 mm maximal 60 % beträgt. In Abhängigkeit vom Polymertyp kann die Spinnsicherheit und die Faserbehandlung noch dadurch verbessert wer- den, wenn der Hohlanteil auf maximal 40% begrenzt wird.For further explanation of the nozzle openings 21, a cross-sectional view is shown in FIG. 3 and a plan view of one of the nozzle openings 21 is shown in FIG. The nozzle opening 21 is formed in a ring-shaped manner, wherein the extrusion cross-section is formed by the annular opening segment 22. The outer dimensions of the opening segment 22 are within an envelope diameter, which is denoted by the lower case letter b in FIGS. 3 and 4. The hollow portion of the extrusion cross-section is characterized by the lower case letter c, wherein the hollow portion is at a sheath diameter b in the range of 0.2 mm to 0.8 mm maximum 60%. Depending on the type of polymer, the spinning safety and the fiber treatment can be further improved if the hollow content is limited to a maximum of 40%.
hi Fig. 3 ist die Situation der Düsenöffhung in dem Nutgrund 24 dargestellt. Hierbei ist jeder Düsenöffnung 21 eine Schmelzebohrung 25 zugeordnet, um eine aus der Verteilernut 23 zugeführte Polymerschmelze zur Düsenöffhung 21 zu führen. Hierzu ist die Schmelzebohrung 25 mit einem Bohrungsdurchmesser d ausgebildet, der größer ist als der Hülldurchmesser b der Düsenöffhung 21. Die Düsenöffnung 21 durchdringt den Boden der Düsenplatte über eine Kapillarlänge e. Hierbei hat sich herausgestellt, dass eine Kapillarlänge e von 0,2 mm bis max. 0,6 mm sich als besonders günstig für das Verfahren auswirkt. Um nach dem Extrudieren der Polymerschmelze durch die Düsenöffiiung 21 ein geschlossenes Hohlprofil zu erhalten, sind die Enden des Öffiiungssegmentes 22 in unmittelbarer Nachbarschaft zueinander ausgebildet. Der Abstand zwischen den Enden des Öffiiungssegmentes 22 ist mit dem Kleinbuchstaben a gekenn- zeichnet. Der Abstand der Enden des Öffiiungssegmentes 22 ist dabei derart gewählt, dass in Abstimmung mit der Abzugsgeschwindigkeit und den Abkühlbedingungen nach dem Extrudieren ein gleichmäßiges Verschmelzen der Enden zur Ausbildung der Hohlfaser erfolgt.FIG. 3 shows the situation of the nozzle opening in the groove base 24. In this case, each nozzle opening 21 is assigned a melt bore 25 in order to guide a polymer melt supplied from the distributor groove 23 to the nozzle opening 21. For this purpose, the melt bore 25 is formed with a bore diameter d, which is larger than the envelope diameter b of the nozzle opening 21. The nozzle opening 21 penetrates the bottom of the nozzle plate over a capillary length e. It has been found that a capillary length e of 0.2 mm to max. 0.6 mm is particularly favorable for the process. In order to obtain a closed hollow profile after the extrusion of the polymer melt through the nozzle opening 21, the ends of the opening segment 22 are formed in the immediate vicinity of one another. The distance between the ends of the opening segment 22 is marked with the lowercase letter a. The distance between the ends of the Öffiiungssegmentes 22 is chosen such that in coordination with the withdrawal speed and the cooling conditions after extrusion, a uniform fusion of the ends to form the hollow fiber.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung zunächst eine Polymerschmelze aus einem Kunststoff vorzugsweise einem Polyester aufgegeben. Hierzu wird die Polymerschmelze in der Spinneinrichtung 1 über den Ringspindüsen 5 der Spinnstellen 4.1 bis 4.3 unter Druck zu einer Vielzahl von Hohlfasern extrudiert. Die aus den ringsegmentför- migen Düsenöffnungen 21 heraustretende offene Faserprofil verschmilzt zur Hohlfaser und wird über die Abzugseinrichtung 6 durch das Streckwerk 8.1 von den Ringspinndüsen 5 mit einer Abzugsgeschwindigkeit unterhalb von 100 m/min, vorzugsweise mit einer Abzugsgeschwindigkeit im Bereich von 30 bis 70 m/min, abgezogen. Dabei werden die gebildeten Hohlfasern 17 mittels den durch • den Blaskopf erzeugten Kühlluftstrom abgekühlt, anschließend präpariert und bei Verlassen der Abzugseinrichtung 6 zu einem alle Faserstränge enthaltenen Tow zusammengeführt. Die Streckwalzen 9 des ersten Streckwerkes 8.1 sind mit der Abzugsgeschwindigkeit angetrieben, wobei gleichzeitig eine weitere Kühlung der Faserstränge 18 am Umfang der Streckwalzen 9 des ersten Streckwerkes 8.1 statt- finden könnte. Hierzu könnten die Streckwalzen 9 des ersten Streckwerkes 8.1 mit gekühlten Manteloberflächen ausgebildet sein.To carry out the method according to the invention, the device shown in FIG. 1 is first given a polymer melt of a plastic, preferably a polyester. For this purpose, the polymer melt is extruded in the spinning device 1 via the ring spinning nozzles 5 of the spinning stations 4.1 to 4.3 under pressure to a plurality of hollow fibers. The open fiber profile emerging from the ring-segment-shaped nozzle openings 21 melts into the hollow fiber and is conveyed via the draw-off device 6 by the drafting device 8.1 from the ring spinning nozzles 5 at a take-off speed below 100 m / min, preferably at a take-off speed in the range from 30 to 70 m / h. min, deducted. In this case, the hollow fibers 17 formed are cooled by means of the cooling air flow generated by the blow head, then prepared and, when leaving the draw-off device 6, brought together to form a tow containing all the fiber strands. The drafting rollers 9 of the first drafting system 8.1 are driven at the take-off speed, wherein at the same time further cooling of the fiber strands 18 on the circumference of the drafting rollers 9 of the first drafting system 8.1 could take place. For this purpose, the drafting rollers 9 of the first drafting system 8.1 could be formed with cooled jacket surfaces.
Die Extrusion der Hohlfaser wurde dabei mit einer Düsenöffiiung 21 in denThe extrusion of the hollow fiber was doing with a Düsenöffiiung 21 in the
Ringspinndüsen 5 ausgeführt, bei welchem der Extrusionsquerschnitt durch ein Öffhungssegment 22 gebildet ist, das zwischen seinen Enden einen Abstand von a<0,3mm aufweiste. Das aus fertigungstechnischen Gründen kleinste Trennmaß war dabei auf 0,03 mm eingestellt. Bei einem Hülldurchmesser von b im Bereich von 0,2 bis 0,8 mm und einem Hohlanteil von max. 40 % konnten mit den genannten Abzugsgeschwindigkeiten Hohlfasern hergestellt werden, die im Endtiter einen Hohlanteil von mind. 13 % zeigten.Ring spinning nozzles 5 executed, in which the extrusion cross-section is formed by a Öffhungssegment 22, which between its ends a distance of a <0.3 mm. For manufacturing reasons the smallest separation size was set to 0.03 mm. With an envelope diameter of b in the range of 0.2 to 0.8 mm and a hollow portion of max. 40% could be produced with the mentioned withdrawal speeds hollow fibers, which showed a hollow content of at least 13% in the final titer.
Das Verstrecken der Hohlfasern erfolgt hierbei in einer Streckstufe, wobei das Gesamtverstreckverhältnis oberhalb von 3:1 liegt. Es ist jedoch auch möglich, die Verstreckung der Hohlfasern in mehreren Stufen durch mehrere hintereinander angeordnete Streckstufen auszuführen. Zum Verstrecken werden die Hohlfasern 5 bevorzugt in dem Heißstreckkanal 10 durch eine Heißluft mit einer Temperatur von ca. 7O0C erwärmt. Unter Berücksichtigung einer Produktionsgeschwindigkeit im Bereich von 100 bis 250 m/min, vorzugsweise 150 bis 200 m/min, wird ein Durchsatz pro Düsenloch im Bereich von 0,05 g/min, bis 0,95 g/min, eingestellt, um beispielsweise bei einer mittleren Verstreckung Endtiter von 5 bis 15 den. zu erhalten.The drawing of the hollow fibers takes place here in a draw stage, wherein the Gesamtverstreckverhältnis is above 3: 1. However, it is also possible to carry out the stretching of the hollow fibers in several stages by a plurality of traction stages arranged one behind the other. For stretching, the hollow fibers 5 are preferably in the heated draw channel 10 through a hot air with a temperature of about 7O 0 C heated. Considering a production rate in the range of 100 to 250 m / min, preferably 150 to 200 m / min, a flow rate per nozzle hole in the range of 0.05 g / min, to 0.95 g / min, adjusted, for example, at a mean stretch end titer of 5 to 15 den. to obtain.
Die bei dem Verfahren ausgeführte Abkühlung der Hohlfaser erfolgt bevorzugt mit einer Kühlluft, die mit Raumtemperatur und einer Blasgeschwindigkeit im Bereich von 4 bis 15 m/sec. vorzugsweise 6 bis 9 m/sec. erzeugt wird.The cooling of the hollow fiber carried out in the process preferably takes place with a cooling air which is at room temperature and at a blowing speed in the range from 4 to 15 m / sec. preferably 6 to 9 m / sec. is produced.
Nach dem Verstrecken werden die Hohlfasern gekräuselt. Hierzu werden die Faserstränge 18 durch die Tow- Verlegeeinrichtung 11 zu einem schmaleren Band verlegt, um anschließend nach einer Dampfbehandlung in der Dampfkammer 12 eine Kräuselung zu erhalten. Hierzu ist die Kräuseleinrichtung 13 mit zwei Kräu- selwalzen und einer Stauchkammer ausgebildet, welche Stauchkammer anschließend in eine Trockeneinrichtung 14 mündet. Nach der Fixierung der Kräuselung werden die Faserstränge 18 durch die Zugstell einrichtung 15 aufgenommen und der Schneideinrichtung 3 zugeführt. In der Schneideinrichtung 3 werden die Faserstränge in definierten Schnittlängen zu Stapelfasern geschnitten. Die Schnitt- länge kann hierbei im Bereich von 3 mm bis 100 mm eingestellt sein. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere geeignet, um Stapelfasern aus einer PET-Hohlfaser herzustellen. Derartige Fasern eignen sich insbesondere für Füllmaterialien, wobei die Füllfasern einen Endtiter im Bereich von 6 bis 10 den. aufweisen. Als Faserlänge wurden 45 oder 70 mm gewählt. Damit war es möglich, mit einer minimalen Fasermenge eine hinreichende Füllfunktion bei Endanwendungen zu erhalten. Die Steifigkeit der Faser erhöhte sich dabei mit dem Hohlanteil. Füllungen mit derartigen Stapelfasern zeichneten sich insbesondere durch ihr leichtes Gewicht aus gegenüber herkömmliche Vollfasern. Der erfindungsgemäße vorgegeben Hohlanteil von 60% vorzugsweise 40% bei dem Hülldurchmesser im Bereich von 0,2 mm bis 0,8 mm garantiert zudem eine Mindeststeifigkeit, die verhindert, dass die Faser selbst bei Durchbiegung nicht kollabiert.After stretching, the hollow fibers are crimped. For this purpose, the fiber strands 18 are laid by the tow-laying device 11 to a narrower band, in order subsequently to obtain a crimping after a steam treatment in the steam chamber 12. For this purpose, the crimping device 13 is formed with two crowding rollers and a stuffer box, which stuffer box then opens into a drying device 14. After fixing the crimping the fiber strands 18 are received by the adjusting device 15 and fed to the cutting device 3. In the cutting device 3, the fiber strands are cut into staple fibers in defined cutting lengths. The cutting length can be set in the range from 3 mm to 100 mm. The method according to the invention and the device according to the invention are particularly suitable for producing staple fibers from a PET hollow fiber. Such fibers are particularly suitable for filling materials, wherein the filling fibers have a final titer in the range of 6 to 10 den. exhibit. The fiber length was 45 or 70 mm. This made it possible to obtain a sufficient filling function in end applications with a minimum amount of fiber. The stiffness of the fiber increased with the hollow portion. Fillings with such staple fibers were characterized in particular by their light weight compared to conventional solid fibers. The predetermined hollow proportion of 60% according to the invention, preferably 40%, with the sheath diameter in the range of 0.2 mm to 0.8 mm additionally guarantees a minimum rigidity which prevents the fiber from not collapsing even when deflected.
In Fig. 5 und 6 sind weitere Ausführungsbeispiele von Düsenöffnungen 21 ge- zeigt, wie sie beispielsweise in den Spinndüsenmitteln der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ausgebildet sein könnten. Bei den in Fig. 5 und Fig. 6 dargestellten Düsenöffnungen werden die Extrusionsquerschnitte durch mehrere Öffnungssegmente gebildet.FIGS. 5 and 6 show further exemplary embodiments of nozzle openings 21, as could be formed, for example, in the spinneret means of the device illustrated in FIG. In the nozzle openings illustrated in FIGS. 5 and 6, the extrusion cross sections are formed by a plurality of opening segments.
So zeigt Fig. 5 insgesamt zwei ringförmige Öffnungssegmente 22.1 und 22.2, die mit ihren Enden sich unmittelbar gegenüberstehen und zwischen sich den Abstand a bilden. Die Öffnungssegmente 22.1 und 22.2 besitzen jeweils gleichgroße Extrusionsquerschnitte, so dass eine Hohlfaser mit gleichförmigen Wandungsquerschnitten herstellbar ist.Thus, Fig. 5 shows a total of two annular opening segments 22.1 and 22.2, which are directly opposite with their ends and form the distance a between them. The opening segments 22.1 and 22.2 each have the same size extrusion cross sections, so that a hollow fiber with uniform wall cross sections can be produced.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausbildung der Düsenöffnung sind insgesamt drei Öffnungssegmente 22.1, 22.2 und 22.3 zusammengesetzt, um den Hohlprofil der Hohlfaser zu bilden. Hierbei sind die Teilungswinkel α und ß gleichgroß ausgebildet, so dass jedes der Öffnungssegmente 22.1, 22.2 und 22.3 gleiche Öffhungs- querschnitte aufweisen. Die Enden der Öffnungssegmente 22.1 bis 22.3 stehen sich innerhalb des Hüllendurchmessers ringförmig gegenüber und bilden jeweils zwischen sich den Abstand a. Es ist jedoch auch möglich, dass die Öffnungsseg- mente 22.1 bis 22.3 sowohl im Teilungswinkel als auch im Öfmungsquerschnitt unterschiedlich ausgebildet sind, so dass eine ungleichmäßige Ausgestaltung des Hohlprofils der Hohlfaser entsteht.In the embodiment of the nozzle opening shown in Fig. 6, a total of three opening segments 22.1, 22.2 and 22.3 are assembled to form the hollow profile of the hollow fiber. In this case, the pitch angles α and β have the same size, so that each of the opening segments 22.1, 22.2 and 22.3 have the same opening cross-sections. The ends of the opening segments 22.1 to 22.3 are annularly opposite each other within the shell diameter and form respectively between them the distance a. However, it is also possible that the opening segments 22.1 to 22.3 are designed differently both in the pitch angle and in the opening cross-section, so that an uneven configuration of the hollow profile of the hollow fiber is produced.
In Fig. 7 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Die Anordnung und der Aufbau des Ausführungsbeispiels ist im wesentlichen identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so dass nachfolgend zur Vermei- düng von Wiederholungen nur die Unterschiede erläutert werden.FIG. 7 shows a further exemplary embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention. The arrangement and structure of the embodiment is substantially identical to the aforementioned embodiment of FIG. 1, so that only the differences will be explained below for avoiding düng of repetitions.
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zur Verstreckung der Hohlfaser der Faserstrang 18 zwischen den Streckwerken 8.1 und 8.2 durch eine Streckbadeinrichtung 26 geführt. Hierbei erfolgt die Temperierung der Hohlfasern durch ein Flüssigkeitsbad. Eine derartige thermische Behandlung der Hohlfaser ist besonders vorteilhaft zur Herstellung von selbst gekräuselten Hohlfasern. Hierzu wird in der Spinneinrichtung 1 unmittelbar nach dem Extrudieren der Hohlfaser ein relativ starker Kühlluftstrom erzeugt, so dass eine unmittelbar der Blasdüse des Blaskopfes 6 zugewandte Faserinnenseite der Hohlfaser 17 stärker abgekühlt wird, als eine gegenüberliegende Faseraußenseite der Hohlfaser 17. Derartige Abkühldifferenzen führen zu unterschiedlichen Schrumpferscheinungen, die sich in einer Selbstkräuselung ausbilden. Derartige Selbstkräuselungen werden auch als sogenannte 3 D (dreidimensional)-Crimp bezeichnet.In the exemplary embodiment shown in FIG. 7, the fiber strand 18 between the drafting systems 8. 1 and 8. 2 is guided through a stretching bath device 26 to stretch the hollow fiber. Here, the tempering of the hollow fibers is carried out by a liquid bath. Such a thermal treatment of the hollow fiber is particularly advantageous for the production of self-crimped hollow fibers. For this purpose, a relatively strong stream of cooling air is produced in the spinning device 1 immediately after the hollow fiber has been extruded, so that a fiber inside the hollow fiber 17 facing the blowing nozzle of the blow head 6 is cooled more strongly than an opposite fiber outside the hollow fiber 17. Such cooling differences lead to different shrinkage phenomena that form in a self-cockling. Such self-curls are also referred to as so-called 3 D (three-dimensional) crimp.
Eine nach dem Verstrecken mechanische Kräuselung der Faser entfällt. Von der Tow- Verlegeeinrichtung 11 werden die Faserstränge 18 unmittelbar der Trockeneinrichtung 14 zugeführt. Der weitere Aufbau des in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.After stretching mechanical crimping of the fiber is eliminated. From the tow-laying device 11, the fiber strands 18 are fed directly to the drying device 14. The further construction of the exemplary embodiment illustrated in FIG. 7 is identical to the exemplary embodiment according to FIG. 1.
Die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung ist somit insbesondere geeignet, um SD- gekräuselte Hohlfasern herzustellen und zu Stapelfasern zu zerschneiden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist bevorzugt für die Herstellung von Polyester Stapelfaser verwendet. Grundsätzlich lassen sich jedoch auch andere Kunststoffe wie beispielsweise Polypropylen oder Polyamid zu Stapelhohlfasern in einem einstufigen Prozess verarbeiten. The device shown in Fig. 7 is thus particularly suitable for making SD crimped hollow fibers and cutting into staple fibers. The process according to the invention is preferably used for the production of polyester staple fiber. In principle, however, other plastics such as polypropylene or polyamide can be processed into staple hollow fibers in a one-step process.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Spinneinrichtung1 spinning device
2 Behandlungseinrichtung2 treatment device
3 S chneideinrichtung3 cutting device
4.1, 4.2, 4.3, Spinnstelle4.1, 4.2, 4.3, spinning station
5 Ringspinndüse5 ring spinneret
6 Blaskopf6 blowing head
7 Abzugseinrichtung7 extraction device
8.1, 8.2 Streckwerk8.1, 8.2 drafting system
9 Streckwalzen9 drafting rollers
10 Heißstreckkanal10 hot stretch channel
11 Tow- Verlegeeinrichtung11 Tow-laying device
12 Dampfkanal12 steam channel
13 Kräuseleinrichtung13 crimping device
14 Trockeneinrichtung14 drying device
15 Zugstelleinrichtung15 Zugstelleinrichtung
16 Spinnbalken16 spinning beams
17 Hohlfasern17 hollow fibers
18 Faserstrang .18 fiber strand.
19 Düsenplatte19 nozzle plate
20 Plattenträger20 plate carriers
21 Düsenöffhung21 nozzle opening
22, 22.1, 22.2, 22.3 Öffiiungssegmente22, 22.1, 22.2, 22.3 opening segments
23 Verteilernut23 distributor groove
24 Nutgrund24 groove base
25 S chmelzebohrung25 Melting hole
26 Streckbadeinrichtung 26 Stretch bath facility

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern aus schmelzgesponnen Hohlfasern gekennzeichnet durch einen kontinuierlichen Faserfluss vom Schmelzspüinen bis zum Zerschneiden der Hohlfasern, wobei die Hohlfasern beim Schmelzspinnen einer Polymerschmelze jeweils durch eine ringsegmentförmige Düsenöffnung mit einem Hülldurchmesser im Bereich von 0,2 mm bis 0,8mm und einem Hohlanteil von maximal 60 % vorzugsweise maximal 40 % extru- diert werden.1. A process for the production of staple fibers from melt-spun hollow fibers characterized by a continuous fiber flow from Schmelzspüinen to cutting the hollow fibers, the hollow fibers during melt spinning a polymer melt in each case by a ring segment-shaped nozzle opening with an envelope diameter in the range of 0.2 mm to 0.8 mm and A hollow content of not more than 60%, preferably not more than 40%, is extruded.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerschmelze mit einem Mindestdurchsatz pro Düsenöffnung extrudiert wird, der in Abhängigkeit vom Endtiter und Verstre- ckung der Hohlfaser im Bereich von 0,05 g/min bis 0,95 g/min eingestellt ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the polymer melt is extruded at a minimum throughput per nozzle opening, which is set depending on the final titer and stretching the hollow fiber in the range of 0.05 g / min to 0.95 g / min ,
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasern durch eine Ringspinndüse mit einer Vielzahl von 8.000 bis 100.000 Düsenöffnungen extrudiert werden. .3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the hollow fibers are extruded through a ring spinneret with a plurality of 8,000 to 100,000 nozzle orifices. ,
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasern nach dem Extrudieren mit einer Abzugsgeschwindigkeit im Bereich von 10 m/min bis 100 m/min ab- gezogen werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the hollow fibers are withdrawn after extrusion at a take-off speed in the range of 10 m / min to 100 m / min.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasern nach dem Extrudieren durch einen Kühlluftstrom abgekühlt werden, der durch einen Blaskopf im In- nern der ringförmig geführten Faserschar erzeugt wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the hollow fibers are cooled after the extrusion by a cooling air flow, which is generated by a blowing head in the interior of the annularly guided fiber bundle.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftstrom in Abhängigkeit von dem Endtiter der Hohlfaser mit einer Blasgeschwindigkeit im Bereich von 4 m/s bis 15 m/s erzeugt wird.6. The method according to claim 5, characterized in that the cooling air flow is generated in dependence on the end titer of the hollow fiber with a blowing speed in the range of 4 m / s to 15 m / s.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasern nach dem Schmelzspinnen durch ein erstes Streckwerk mit mehreren Streckwalzen abgezogen werden und anschließend durch ein oder mehrere folgende Streckwerke zu einem Endtiter der Hohlfaser im Bereich von 1 den bis 20 den verstreckt werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the hollow fibers are withdrawn after melt spinning through a first drafting system with a plurality of drafting rollers and then by one or more following drafting systems to a final titer of the hollow fiber in the range of 1 to 20 den be stretched.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasern innerhalb einer ersten Streckstufe durch einen Heiß- Streckkanal geführt und auf eine Temperatur > 55 °C erwärmt werden.8. The method according to claim 7, characterized in that the hollow fibers are guided within a first drawing stage through a hot-stretching channel and heated to a temperature> 55 ° C.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasern während des Durchlaufs durch den Heißstreckkanal durch eine Heißluft, ein Wasserbad und/oder einen Heißdampf erwärmt werden.9. The method according to claim 8, characterized in that the hollow fibers are heated during the passage through the Heißstreckkanal by a hot air, a water bath and / or a superheated steam.
10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasern nach dem Verstecken und vor dem Zerschneiden in einer Behandlungsstufe gekräuselt werden.10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hollow fibers are crimped after hiding and before cutting in a treatment stage.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasern vor dem Verstrecken an einer Faserinnenseite und an einer Faseraußenseite ungleichmäßig abgekühlt werden. 11. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the hollow fibers are cooled unevenly before stretching on a fiber inside and on a fiber outer side.
12. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser beim Zerschneiden in Faserlängen gebracht werden, die im Bereich von 3 mm bis 100 mm liegen.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hollow fiber are brought in the cutting into fiber lengths ranging from 3 mm to 100 mm.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Spinneinrichtung (1) zum Schmelzspinnen der Hohlfasern (17), mit mehreren Behandlungs- einrichrungen (2) und mit einer Schneideinrichtung (3) zum Zerschneiden der Hohlfasern, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinneinrichtung (1), die Behandlungseinrichtungen (2) und die13. A device for carrying out the method according to any one of claims 1 to 12, comprising a spinning device (1) for melt spinning the hollow fibers (17), with several treatment Einrichrungen (2) and with a cutting device (3) for cutting the hollow fibers, characterized in that the spinning device (1), the treatment devices (2) and the
Schneideinrichtung (3) zu einer Faserstrasse angeordnet sind und dass die Spinneinrichtung (1) Spinndüsenmittel (5) mit einer Vielzahl von ringsegmentförmigen Düsenöffhungen (21) enthält, welche Düsenöffhungen (21) jeweils einen Hülldurchmesser (b) im Bereich von 0,2 mm bis 0,8mm und einen Hohlanteil von maximalCutting device (3) are arranged to a fiber line and that the spinning device (1) spinneret means (5) with a plurality of ring segment-shaped Düsenöffhungen (21), which Düsenöffhungen (21) each have an envelope diameter (b) in the range of 0.2 mm 0.8mm and a hollow portion of maximum
60 % vorzugsweise max. 40% aufweist.60% preferably max. 40%.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffhungen (21) der Spinndüsenmittel (5) durch ein oder meh- . rere Öffhungssegmente .(22, 22.1, 22.2) gebildet, sind, wobei der14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the Düsenöffhungen (21) of the spinneret means (5) by one or more. Other opening segments (22, 22.1, 22.2) are formed, wherein the
Abstand (a) zwischen den Enden der Öffhungssegmente (22, 22.1, 22.2) 0,03 mm bis 0,3 mm beträgt.Distance (a) between the ends of the Öffhungssegmente (22, 22.1, 22.2) is 0.03 mm to 0.3 mm.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffhungssegmente (22, 22.1, 22.2) der Düsenöffhung (21) unabhängig von einem Teilungswinkel (α, ß) mit einem im wesentlichen gleichgroßen Öffhungsquerschnitt ausgebildet sind.15. The apparatus of claim 13 or 14, characterized in that the Öffhungssegmente (22, 22.1, 22.2) of the Düsenöffhung (21) are formed independently of a pitch angle (α, ß) with a substantially equal Öffhungsquerschnitt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Düsenöffnungen (21) eine Kapillarlänge (e) im16. Device according to one of claims 13 to 15, characterized in that the nozzle openings (21) has a capillary length (e) in the
Bereich von 0,2mm bis 0,6mm aufweisen. Range from 0.2mm to 0.6mm.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Spinndüsenmittel durch eine Ringspinndüse (5) gebildet ist, welche eine Anzahl von 8.000 bis 100.000 Düsenöff- nungen (21) aufweist.17. Device according to one of claims 13 to 16, characterized in that the spinneret means by a ring spinning nozzle (5) is formed, which has a number of 8,000 to 100,000 Düsenöff- openings (21).
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringspinndüse (5) eine Düsenplatte (19) enthält, welche auf einer Oberseite eine umlaufende Verteilernut (23) aufweist und dass die Düsenöffnungen (21) im Nutgrund (24) der Verteilernut (23) ausgebildet sind.18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the ring spinning nozzle (5) includes a nozzle plate (19) having on a top a circumferential distributor groove (23) and that the nozzle openings (21) in the groove bottom (24) of the distributor groove (23 ) are formed.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Düsenöffnung (21) im Nutgrund (24) der Verteilernut (23) eine Schmelzebohrung (25) mit einem Bohrungsdurchmesser (α) vorgeordnet ist, welcher größer ist als der Hülldurchmesser (b) der Dü- senöffhung (21). 19. The apparatus according to claim 18, characterized in that each nozzle opening (21) in the groove base (24) of the distributor groove (23) is preceded by a melt bore (25) having a bore diameter (α), which is greater than the envelope diameter (b) of Nozzle opening (21).
EP06806249A 2005-10-14 2006-10-13 Method and device for the production of staple fibers from melt-spun hollow fibers Withdrawn EP1937877A2 (en)

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DE102005049116 2005-10-14
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102691117B (en) * 2012-05-31 2015-01-07 福建省金纶高纤股份有限公司 Preparation process for three-dimensional crimped hollow polyester staple fiber
CN103409834A (en) * 2013-07-25 2013-11-27 安徽东锦化纤科技有限公司 Differentiated polyester fiber preparation method
DE102013016628A1 (en) * 2013-10-08 2015-04-09 Trützschler GmbH & Co Kommanditgesellschaft Spinneret for extruding self-crimping hollow fibers and self-crimping hollow fibers and method for producing self-crimping hollow fibers
CN106757434B (en) * 2016-12-02 2019-11-05 宁波大发化纤有限公司 A kind of oil bath strand tensile device
CN108950707A (en) * 2018-09-13 2018-12-07 新凤鸣集团股份有限公司 A kind of more hollow profiled fibre spinneret plate for producing and production method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS584085B2 (en) * 1978-06-26 1983-01-25 旭化成株式会社 Hollow fiber manufacturing method
US5356582A (en) * 1986-01-30 1994-10-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Continuous hollow filament, yarns, and tows
US5531951A (en) * 1993-11-22 1996-07-02 Wellman, Inc. Method of forming staple fibers from self-texturing filaments
JP4205500B2 (en) * 2003-06-26 2009-01-07 ソロテックス株式会社 Hollow polytrimethylene terephthalate composite short fiber and method for producing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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