EP2079861B1 - Method and device for treating a fibre cable - Google Patents
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- EP2079861B1 EP2079861B1 EP07821280A EP07821280A EP2079861B1 EP 2079861 B1 EP2079861 B1 EP 2079861B1 EP 07821280 A EP07821280 A EP 07821280A EP 07821280 A EP07821280 A EP 07821280A EP 2079861 B1 EP2079861 B1 EP 2079861B1
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- rollers
- roller
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- 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
- D01D5/12—Stretch-spinning methods
- D01D5/16—Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins
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- 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
- D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
- D01D10/02—Heat treatment
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- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
- D01G1/00—Severing continuous filaments or long fibres, e.g. stapling
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- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
- D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
- D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
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- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
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- D02J13/00—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass
Definitions
- the invention relates to a method for treating a fiber cable for the production of synthetic staple fibers according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method according to the preamble of claim 9.
- a generic method and a generic device are from the US 6,203,743 known.
- the fiber cable formed from a plurality of synthetic filament strands is first led by a humidifying device in the form of a dip bath after deduction of a Kannengatter to obtain a uniform wetting of all fiber strands and thus a secure cohesion of the individual fibers during the treatment .
- a spin finish is preferably used which allows a safe running of the fiber cable over the treatment facilities of the fiber line.
- the fluid within the fiber cable leads to a substantially good and uniform heat transfer and a mobility of the filament strands with each other during the drawing process. Only with a sufficient moisture content can the fiber cable be produced with high draws. Thus, the wet fiber tow is then stretched in a draw zone between two stretch rolling mills.
- the stretched fiber cable is passed over a plurality of heated calender rolls for fixing and drying.
- the fiber cable is fed to a squeezing device immediately before entry into the fixing device, in which the fiber cable is passed through a nip formed by steel rollers. In this way, the fluid can be led out of the fiber cable in large quantities before the fiber cable is treated on the calender rollers becomes. After drying and fixing of the fiber cable cooling and crimping of the fibers takes place in order to then cut them into staple fibers.
- Another object of the invention is to reduce the fluid in the fiber tow so that a uniform width distribution of residual fluid in the fiber tow predominates.
- the invention takes a completely new approach, which was previously regarded in the art as not feasible because the prevailing opinion was that a squeezing of the fiber cable would lead to a high degree within a draw zone to damage the fibers.
- a squeezing of the fiber cable would lead to a high degree within a draw zone to damage the fibers.
- a high degree of fluid from the fiber cable could be removed already within the draw zone.
- the squeezing of the fiber cable within the draw zone was carried out over the entire width of the fiber cable such that sets over the treatment width of the fiber cable, a uniformly distributed weight fraction of ⁇ 10% of the fluid in the fiber cable.
- the device according to the invention has bending-resistant squeezing means which squeeze the fiber cable uniformly over the entire width and at substantially predefined pressure for squeezing out the fluid.
- the actual stretching process of the fiber cable remains unaffected thereby, so that the liquid content required for the stretching in the fiber cable can have a correspondingly high proportion by weight in the range of> 20%.
- a particular advantage of the invention is that the fiber cable can be fed to the squeezing device in a region with relatively low running speeds. In that regard, vibrations and irregularities can be avoided.
- a secure guidance of the fiber strands is ensured by the squeezing means without any entrainment of individual fibers.
- the low speeds also increase the exposure time when squeezing the fiber cable, so that the fluid can be led out of the fiber cable in large quantities.
- the development of the invention is preferably used in which the fiber tow is squeezed in the lead-in area of a drafting mill bounding the draft zone, wherein the fiber tow is heated within the draw zone by a heated fluid to a draw temperature to induce a draw point in the fibrous material.
- the fiber cable is preferably passed through a steaming channel with hot steam or through a temperature-controlled drawing bath.
- the squeezing device is arranged in the inlet of the second drafting roller mill, so that the filament strands entering the squeezing device already have their essential stretching.
- the fiber cable has proven particularly useful when the squeeze means are formed by steel rollers having a nip between them.
- the steel rollers are held against each other with a line load in the range of 30 N / mm to 100 N / mm. This ensures that even with large quantities of liquid within the fiber cable, a weight fraction of ⁇ 10% fluid is established.
- the fiber cable in the nip is compressed to at least 70% of its original cable thickness. This makes it possible, in particular for the drawing process, to have a high fluid content, which may be in the region of above 40%.
- the fiber cable is squeezed during emergence on a first draw roll of the second draw roll mill by a voltage applied to the draw roll pressure roller.
- the predetermined for stretching threadline of the fiber cable can be maintained.
- the facilities of the squeezer are reduced to a minimum, since a separate drive for driving the steel rollers is not required. Due to the driven draw roller, the pressure roller can advantageously be driven solely by friction.
- the fiber cable is squeezed in several stages in order to achieve the desired liquid content.
- several positions are provided in the draw roll mill, in which the fiber cable is squeezed.
- other drafting rollers can also be combined with a pressure roller. It would also be possible to integrate two separate steel rolls in the draw roll mill.
- the development of the method according to the invention is preferably used, in which the fiber tow are heated by the heated draw rolls of the second draw roll mill after the squeezing of the fluid. Due to the low fluid content in the fiber tow, the energy provided by the draw rolls can be used directly to heat the fiber tow. Loss energy that would only be used to heat a fluid is kept to a minimum.
- the fiber tow is guided after stretching over several calender rolls, whereby the energy required for drying the fiber tow can also be reduced to a minimum due to the low fluid content of the fiber tow.
- the method according to the invention represents a particularly advantageous and safe treatment option for a fiber cable, in which considerable energy savings can be realized compared to conventional methods. For example, by squeezing the fiber cable, the energy for fixing the fiber cable can be reduced by 20% even before it enters the second drafting roller mill. Another particularly advantageous effect arises during the heat treatment for fixing the fiber cable. Due to the low fluid content in the fiber cable, higher fiber strengths are achieved which could be increased by 6 to 10% compared to conventional methods.
- the squeezing means in the form of steel rollers can be integrated in a simple manner within the drafting zone.
- the development of the device according to the invention has proved successful, in which one of the steel rolls is formed by a driven draw roll of the second draw roll mill and the second steel roll by a the roller of the extension roller associated pressure roller.
- the pressure roller is preferably designed as a non-driven roller with one-sided or two-sided support.
- the pressure roll is preferably formed with a deflection-compensated steel shell, so that the nip between the pressure roll and the draw roll over the entire width of the fiber cable is the same size.
- the deflection-compensated steel shell of the pressure roller is designed such that the nip is present with a gap width variance of ⁇ 0.05 mm. This can be realized over the width of the fiber cable very uniform fluid fractions.
- the squeezing force required to squeeze the fiber tow between the steel rolls is advantageously generated by an actuator device which produces at least one uniform line load across the width of the steel rolls in the range of 30 N / mm to 100 N / mm.
- the device according to the invention can be carried out such that several roller pairs are provided in several successive positions.
- the roller pairings may also be formed by a plurality of pressure rollers, which are each assigned to one of the drafting rollers of the second drafting roller unit.
- the pressure roller or both steel rollers is formed with a hardened surface, which preferably has an orange surface structure. This avoids sticking and sticking of the fibers as the fiber strands exit the nip at the periphery of the rolls.
- the fiber strands thus advantageously dissolve from the surface of the steel rollers, so that winder formations do not arise.
- the method and apparatus of the invention are preferably used to treat polyester fiber tows prior to cutting into staple fibers in multiple stages.
- the filament strands of the fiber cable are preferably withdrawn from provided pitchers, which were previously filled in a spinning process by melt spinning the filament strands.
- the method is not limited to such two-stage processes for producing staple fibers. So there is also the possibility that the filament strands are produced in a one-step process.
- the fiber cable is preferably passed after stretching over a plurality of heated calender rolls. Due to the relatively low moisture content in the fiber cable, an intensive heat treatment of the fiber material is possible, whereby substantially the energy required for drying the fiber material can be saved in the calender rolls.
- the method and the device according to the invention are not limited to the polyester fiber material.
- the fiber cable can also be advantageously prepared from other polymers such as polypropylene or polyamide.
- Fi. 1 shows a first embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention for treating a fiber cable for the production of staple fibers, shown schematically in a side view.
- the device has a plurality of treatment devices, which are arranged one behind the other to a fiber line, wherein the running direction of the fiber cable by an arrow in Fig. 1 is marked.
- a take-off device 2 is provided, to which a plurality of take-off rolls 20 are arranged to form a yarn path.
- the synthetic filament strands are peeled off, for example, from a can gate with a plurality of cans.
- Each of the cans contains a bundle-shaped filament strand which has a plurality of individual filaments and is laid as a tow at the end of a melt spinning process.
- the moistening device is formed by an immersion bath 21, in which a fluid, preferably a spin finish, is contained, around the fiber cable 1 moisturize.
- a fluid preferably a spin finish
- the fiber cable 1 is drawn off from the moistening device 3 by a first draw roll mill 4 with a plurality of draw rolls 15 and guided into a draw zone.
- the draw zone extends between the first draw roll mill 4 and a second draw roll mill 5.
- the second draw roll mill 5 also has a plurality of draw rolls 16, which guide the fiber tow with partial wrapping.
- the draw rolls 15 of the first draw roll mill 4 and the draw rolls 16 of the second draw roll mill 5 are driven at a speed difference to stretch the fiber tow 1.
- a damping channel 6 is provided in which the fiber cable 1 is heated to a stretching temperature by means of a pressurized vapor.
- the fiber cable 1 Before the fiber cable 1 enters the second draw roll train 5 within the draw zone, it becomes directly in the lead-in area of the second draw roll mill 5, the fiber cable 1 is treated by a squeezer 7 for reducing the fluid in the fiber cable 1.
- the squeezing device 7 has as crimping means two rigid steel rollers 17.1 and 17.2, which form a nip between them.
- a Kraftgeborchtung 32 acts on the steel rollers 17.1 and 17.2, so that prevails in the nip a compressive force for squeezing the fiber cable 1.
- the squeezing device 7 has a sump 18, which is connected to a drain 19. Over this, the squeezed from the fiber cable 1 fluid is collected and continuously discharged.
- the fiber cable 1 is supplied after stretching a heat treatment, which takes place through a steam chamber 8 and a subsequent fixing device 9.
- the fixing device 9 has a plurality of calender rolls 22, which have a heated roll shell.
- the fiber cable 1 is guided with partial looping on the circumference of the calender rolls 22.
- the fiber cable 1 is fed to a cooling roll mill 10 having a plurality of cooling rolls 23.
- the treatment width of the fiber cable 1 is first set to a crimp width by a fiber laying device 11.
- the fiber laying device 11 has a plurality of laying rollers 24.
- the crimping device 12 which follows the fiber laying device 11, in this embodiment has two crimping rollers 25, which cooperate with a stuffer box 26.
- a pulling device 13 and a cutter 14 are provided to continuously cut the fibers of the fiber cable 1 into staple fibers having a predetermined fiber length.
- Fig. 1 illustrated device for treating a fiber cable is exemplary in the construction and arrangement of the individual treatment facilities.
- additional treatment devices can be arranged and added between the extraction device 2 and the cutting device 14.
- the second draw roll mill could be followed by a third draw roll mill.
- a drying device is provided between the crimping device 12 and the cutting device 14 in order to dry the crimped fibers of the fiber cable 1 in a final stage.
- the fiber cable 1 is wetted with a fluid before being drawn.
- a relatively high moisture content in the fiber cable is produced in order to obtain a cohesion of the fibers in addition to a secure guide on the rollers of the drafting system.
- the fluid is suitable to obtain a good and uniform heat transfer in the heating of the fiber cable.
- the preparation is particularly important in order to be able to carry out a delay of the individual fibers unhindered. Only with a correspondingly wet fiber cable can a maximum stretching be achieved.
- the moisture content of the fiber cable may be in a range of 40 to 50% by weight of the fluid. With a treatment width of the fiber tow of over one meter, a relatively large amount of fluid is entrained in the fiber tow 1 during stretching.
- the draw rolls 15 of the first draw roll mill 4 and the draw rolls 16 of the second draw roll mill 5 are preferably designed to be heated, so that the fiber tow is heated to a treatment temperature which is below the draw temperature.
- the fiber cable 1 is heated in a damping channel 6 by a pressurized vapor medium.
- the fiber cable 1 is heated to a stretching temperature of the fiber material, so that forms necessary for the stretching operation of the fibers draw point. Due to the speed difference set between the draw rolls 15 and 16 of the two draw roll mills 4 and 5, there is a delay, wherein the speed difference determine the respective degree of drawing.
- the squeezer 7 is formed with two rigid steel rollers, which form a nip for squeezing the fiber cable.
- the steel rollers 17.1 and 17.2 is associated with an energy generating device 32, so that the steel rollers 17.1 and 17.2 are pressed with a line load in the range of 30 N / m to 100 N / mm.
- the relatively high consistency of the nip by the bending stiffness of the steel rollers ensures the uniform distribution of the liquid over the entire treatment width of the fiber cable.
- the calender rolls are preferably adjusted to a surface temperature which is above 200 ° C. This physical properties are achieved, which are at a hot air shrinkage of ⁇ 6% and a fiber strength of> 6 cN / dtex.
- Fig. 2 is a further embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention shown schematically in a side view.
- the embodiment according to Fig. 2 is essentially identical to the embodiment according to Fig. 1 , so that only the essential differences will be explained below and otherwise reference is made to the preceding description.
- the treatment apparatuses 2 and 3 arranged upstream of the first drafting roller unit 4 and the treatment apparatuses 8, 9, 10, 11, 12, 13 and 14 arranged downstream of the second drafting roller unit 5 are identical to the preceding embodiment.
- the fiber cable 1 is guided by the first drafting roller unit 4 for further temperature control in a drawing bath 27.
- the drawing bath 27 contains a tempered fluid to heat the fiber material in the fiber tow 1 to a stretching temperature. Subsequently, the fiber cable 1 is withdrawn from the drawing bath 27 by the second draw roll train 5.
- the squeezer 7 is provided, which is formed in this case by a pressure roller 28, which forms a nip for squeezing the fiber cable 1 with a first stretching roller 16 of the second drafting roller 5.
- the first draw roll 16 in the draw roll train 5 and the adjacent pressure roller 28 is assigned a collecting trough 18 in the lower region of the draw roll mill 5, which has an outflow 19 is coupled. By means of this, the fluid pressed out of the fiber cable can be collected and removed continuously.
- the pressure roller 28 has a steel jacket, which is preferably designed with a deflection compensation.
- a deflection compensation preferably designed with a deflection compensation.
- FIG. 3 and 4 an embodiment of such a squeezer 7 is shown in conjunction with a roll mill.
- Fig. 3 Here is a schematic side view and in Fig. 4 schematically illustrated a cross-sectional view of the device. Unless an explicit reference is made to one of the figures, the following description applies to both figures.
- the squeezing device 7 is formed by a pressure roller 28, which forms a nip 38 with a drafting roller 16.
- the draw roller 16 is rotatably mounted on one side on a frame wall and coupled to a drive.
- the pressure roller 28 is rotatably mounted at both ends with a roller shaft 29 on a roller carrier 30.
- the roller carrier 30 is fork-shaped and connected to a machine frame 31 via a pivot axis 35.
- At one of the pivot axis 35 opposite free end of the roller support 30 is coupled via a rotary joint 35 with an output device 32.
- the power supply device 32 is formed in this case by a lifting cylinder 33 which is coupled via a piston rod 34 with the rotary joint 36.
- About the lifting cylinder 33 of the roller support 30 is held with the freely rotatably mounted pressure roller 28 against the circumference of the draw roller 16.
- a nip 38 between the draw roll 16 and the pressure roller 28th formed, which has a gap height.
- Fig. 3 is the fiber cable with its cable thickness before crushing by a capital letter S w and designated after crushing with the capital letter S o .
- the cable thickness S o is in the range of the cable thickness S w in the range ⁇ 0.7 S w .
- a force is generated between the pressure roller 28 and the draw roll 16 by the power means 32, which holds the steel rolls against each other with a line load in the range of 30 N / mm to 100 N / mm.
- both rollers 28 and 16 are formed with a steel jacket.
- the pressure roller 28 is designed with a deflection-compensated steel jacket 37.
- Fig. 4 an embodiment of such a deflection-compensated steel shell 37 is shown.
- the nip 38 with a gap width variance of ⁇ 0.05 mm could be produced.
- the maximum deviation of the gap height from a nominal value is referred to as the gap width variance.
- the steel surface of the rollers is preferably carried out with an orange-like surface structure. Highly smooth and polished surfaces are thereby avoided, so that no intensive adhesion between the fibers and the steel surface of the rolls can arise.
- the roll surfaces are preferably made hardened.
- Fig. 5 is a further embodiment of a second draw roll mill with integrated squeezer shown, as for example in the embodiments of the fiber strand after Fig. 1 or Fig. 2 could be used.
- a total of four drafting rollers 16 are arranged in a roller frame 39.
- the draw rolls 16 are mounted on both sides and connected to a drive.
- the arrangement of the drafting rollers 16 is chosen such that the fiber cable is guided on each of the rollers 16 with the highest possible looping of> 180 °.
- the squeezing device 7 integrated within the drafting roller work 5 is likewise formed in this exemplary embodiment by a pressure roller 28, which is held by an energy-generating device 32.1 against the circumference of the first drafting roller 16 of the drafting roller work 5.
- the pressure roller 28 could in this case according to the in Fig. 3 and 4 be shown embodiment.
- a further pair of rolls of the squeezer 7 is provided between the middle draw rolls 16, which are formed by two steel rollers 17.1 and 17.2. In that regard, the squeezing of the fiber cable 1 to reduce the fluid takes place in two successive stages.
- Both the steel rollers 17.1 and 17.2 and the pressure roller 28 each have a deflection-compensated steel jacket, so that on the one hand relatively small residual amounts of fluid are obtained after leaving the fiber cable 1 and on the other hand, a high uniformity of the residual fluid is achieved within the fiber cable.
- the steel rollers 17.1 and 17.2 are each driven by a drive, not shown here.
- the pressure roller 28 is operated as a non-driven auxiliary role.
- the force for squeezing the fluid is generated by a further power generator unit 32.2.
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln eines Faserkabels für die Herstellung von synthetischen Stapelfasern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to a method for treating a fiber cable for the production of synthetic staple fibers according to the preamble of
Ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung sind aus der
Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung wird das aus einer Vielzahl synthetischer Filamentstränge gebildete Faserkabel nach Abzug aus einem Kannengatter zunächst durch eine Befeuchtungseinrichtung in Form eines Tauchbades geführt, um eine gleichmäßige Benetzung aller Faserstränge und damit einen sicheren Zusammenhalt der Einzelfasern während der Behandlung zu erhalten. Als Fluid wird dabei bevorzugt ein Präparationsmittel verwendet, das einen sicheren Lauf des Faserkabels über die Behandlungseinrichtungen der Faserstraße ermöglicht. Zudem führt das Fluid innerhalb des Faserkabels zu einem im Wesentlichen guten und gleichmäßigen Wärmeübergang und einer Beweglichkeit der Filamentstränge untereinander während des Verstreckvorgangs. Nur mit einem ausreichenden Feuchtegehalt lässt sich das Faserkabel mit hohen Verstreckungen erzeugen. So wird das feuchte Faserkabel anschließend in einer Streckzone zwischen zwei Streckwalzwerken verstreckt. Anschließend wird das verstreckte Faserkabel zum Fixieren und Trocknen über mehrere beheizte Kalanderwalzen geführt. Um insbesondere die zum Trocknen des Faserkabels benötigte Energie an den Kalanderwalzen auf ein Minimum zu reduzieren, wird unmittelbar vor Einlauf in die Fixiereinrichtung das Faserkabel einer Abquetscheinrichtung zugeführt, in welcher das Faserkabel durch einen durch Stahlwalzen gebildeten Walzenspalt geführt wird. Damit lässt sich das Fluid in großer Menge aus dem Faserkabel herausführen, bevor das Faserkabel an den Kalanderwalzen behandelt wird. Nach dem Trocknen und Fixieren des Faserkabels erfolgt eine Abkühlung sowie eine Kräuselung der Fasern, um sie anschließend zu Stapelfasern zu zerschneiden.In the known method and the known device, the fiber cable formed from a plurality of synthetic filament strands is first led by a humidifying device in the form of a dip bath after deduction of a Kannengatter to obtain a uniform wetting of all fiber strands and thus a secure cohesion of the individual fibers during the treatment , As the fluid, a spin finish is preferably used which allows a safe running of the fiber cable over the treatment facilities of the fiber line. In addition, the fluid within the fiber cable leads to a substantially good and uniform heat transfer and a mobility of the filament strands with each other during the drawing process. Only with a sufficient moisture content can the fiber cable be produced with high draws. Thus, the wet fiber tow is then stretched in a draw zone between two stretch rolling mills. Subsequently, the stretched fiber cable is passed over a plurality of heated calender rolls for fixing and drying. In order to minimize the energy required to dry the fiber cable at the calender rolls to a minimum, the fiber cable is fed to a squeezing device immediately before entry into the fixing device, in which the fiber cable is passed through a nip formed by steel rollers. In this way, the fluid can be led out of the fiber cable in large quantities before the fiber cable is treated on the calender rollers becomes. After drying and fixing of the fiber cable cooling and crimping of the fibers takes place in order to then cut them into staple fibers.
Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung besteht der Nachteil, dass die zwischen der Fixierung und dem Verstrecken des Faserkabels durchgeführten Behandlungen, insbesondere die Temperierung des Faserkabels, mit hohem Feuchtegehalt des Faserkabels ausgeführt werden müssen. Somit wird ein Großteil der für die Temperierung des Faserkabels genutzte Energie allein zur Erwärmung des im Faserkabel enthaltenen Fluids benötigt. Zudem erfolgt die Reduzierung des Fluids in dem Faserkabel an einer Position innerhalb der Faserstraße, bei welcher bereits eine relativ hohe Fasergeschwindigkeit vorherrscht. Somit sind besondere Vorkehrungen zu treffen, um das in großen Mengen und kurzen Zeiten auftretende Fluid dem Faserkabel zu entziehen. Des Weiteren ergeben sich dadurch Probleme, die zu ungleichmäßigen Flüssigkeitsverteilungen über die Breite des Faserkabels führen, da die Gefahr von Schwingungen der Quetschmittel in der Abquetscheinrichtung und damit Unregelmäßigkeiten im Walzenspalt sich erhöhen.In the known method and the known device, there is the disadvantage that the treatments carried out between the fixing and the stretching of the fiber cable, in particular the temperature control of the fiber cable, must be carried out with a high moisture content of the fiber cable. Thus, much of the energy used to control the temperature of the fiber cable is needed solely to heat the fluid contained in the fiber cable. In addition, the reduction of the fluid in the fiber cable occurs at a position within the fiber line in which a relatively high fiber speed already prevails. Thus, special precautions must be taken to extract the fluid occurring in large quantities and short times the fiber cable. Furthermore, this results in problems that lead to uneven liquid distributions across the width of the fiber cable, since the risk of vibrations of the squeezing in the squeezing and thus increase irregularities in the nip.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, dass bei der Behandlung des Faserkabels der Fluidgehalt in dem Faserkabel den Behandlungsschritten angepasst ist.It is therefore an object of the invention to develop a method and a device of the generic type such that, in the treatment of the fiber cable, the fluid content in the fiber cable is adapted to the treatment steps.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Reduzierung des Fluids in dem Faserkabel derart vorzunehmen, dass eine über die gesamte Breite gleichmäßige Verteilung des Restfluids in dem Faserkabel vorherrscht.Another object of the invention is to reduce the fluid in the fiber tow so that a uniform width distribution of residual fluid in the fiber tow predominates.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.This object is achieved by a method having the features of
Zur Lösung der Aufgabe beschreitet die Erfindung einen völlig neuen Weg, der bisher in der Fachwelt als nicht ausführbar galt, da die Meinung vorherrschte, dass ein Quetschen des Faserkabels im hohen Maße innerhalb einer Streckzone zu Beschädigungen der Fasern führen müsste. Überraschenderweise hat sich jedoch herausgestellt, dass innerhalb der Streckzone Bereiche vorhanden sind, in denen eine Abquetschung des Faserkabels zur Reduzierung des Fluids im Faserkabel keine Beschädigungen der Fasern bewirkt. Im Gegenteil konnte ein hoher Grad des Fluids aus dem Faserkabel bereits innerhalb der Streckzone abgeführt werden. Die Quetschung des Faserkabels innerhalb der Streckzone wurde dabei über die gesamte Breite des Faserkabels derart ausgeführt, dass sich über die Behandlungsbreite des Faserkabels ein gleichmäßig verteilter Gewichtsanteil von <10% des Fluids in dem Faserkabel einstellt. Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung biegesteife Quetschmittel auf, die das Faserkabel auf der gesamten Breite gleichmäßig und mit im Wesentlichen vordefiniertem Druck zum Auspressen des Fluids quetschen. Der eigentliche Streckvorgang des Faserkabels bleibt hiervon unbeeinflusst, so dass der für das Verstrecken erforderliche Flüssigkeitsgehalt in dem Faserkabel einen entsprechend hohe Gewichtsanteil im Bereich von >20% aufweisen kann. Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Faserkabel in einem Bereich mit relativ niedrigen Laufgeschwindigkeiten der Abquetscheinrichtung zugeführt werden kann. Insoweit lassen sich Schwingungen und Unregelmäßigkeiten vermeiden. Zudem ist eine sichere Führung der Faserstränge durch die Quetschmittel ohne jegliche Mitnahme von einzelnen Fasern gewährleistet. Durch die niedrigen Geschwindigkeiten erhöht sich zudem die Einwirkzeit beim Abquetschen des Faserkabels, so das das Fluid in großen Mengen aus dem Faserkabel herausgeführt werden kann.To solve the problem, the invention takes a completely new approach, which was previously regarded in the art as not feasible because the prevailing opinion was that a squeezing of the fiber cable would lead to a high degree within a draw zone to damage the fibers. Surprisingly, however, it has been found that there are areas within the draw zone in which a squeezing of the fiber cable to reduce the fluid in the fiber cable causes no damage to the fibers. On the contrary, a high degree of fluid from the fiber cable could be removed already within the draw zone. The squeezing of the fiber cable within the draw zone was carried out over the entire width of the fiber cable such that sets over the treatment width of the fiber cable, a uniformly distributed weight fraction of <10% of the fluid in the fiber cable. For this purpose, the device according to the invention has bending-resistant squeezing means which squeeze the fiber cable uniformly over the entire width and at substantially predefined pressure for squeezing out the fluid. The actual stretching process of the fiber cable remains unaffected thereby, so that the liquid content required for the stretching in the fiber cable can have a correspondingly high proportion by weight in the range of> 20%. A particular advantage of the invention is that the fiber cable can be fed to the squeezing device in a region with relatively low running speeds. In that regard, vibrations and irregularities can be avoided. In addition, a secure guidance of the fiber strands is ensured by the squeezing means without any entrainment of individual fibers. The low speeds also increase the exposure time when squeezing the fiber cable, so that the fluid can be led out of the fiber cable in large quantities.
Um eine intensive und hohe Verstreckung der Filamentstränge des Faserkabels zu erhalten, wird bevorzugt die Weiterbildung der Erfindung verwendet, bei welcher das Faserkabel im Einlaufbereich eines die Streckzone begrenzenden Streckwalzenwerkes gequetscht wird, wobei das Faserkabel innerhalb der Streckzone durch ein beheiztes Fluid auf eine Strecktemperatur zur Auslösung eines Streckpunktes in dem Fasermaterial erwärmt wird. Zur Erwärmung des Faserkabels auf eine Strecktemperatur wird das Faserkabel bevorzugt durch einen Dämpfkanal mit heißem Dampf oder durch ein temperiertes Streckbad geführt. Die Abquetscheinrichtung ist im Einlauf des zweiten Streckwalzenwerkes angeordnet, so dass die in die Abquetscheinrichtung einlaufenden Filamentstränge bereits ihre wesentliche Verstreckung aufweisen.In order to obtain an intensive and high stretching of the filament strands of the fiber cable, the development of the invention is preferably used in which the fiber tow is squeezed in the lead-in area of a drafting mill bounding the draft zone, wherein the fiber tow is heated within the draw zone by a heated fluid to a draw temperature to induce a draw point in the fibrous material. To heat the fiber cable to a stretching temperature, the fiber cable is preferably passed through a steaming channel with hot steam or through a temperature-controlled drawing bath. The squeezing device is arranged in the inlet of the second drafting roller mill, so that the filament strands entering the squeezing device already have their essential stretching.
Zum Quetschen des Faserkabels hat sich insbesondere bewährt, wenn die Quetschmittel durch Stahlwalzen gebildet sind, die zwischen sich einen Walzenspalt aufweisen. Je nach Fluidanteil und Faserkabelbeschaffenheit werden die Stahlwalzen mit einer Linienlast im Bereich von 30 N/mm bis 100 N/mm gegeneinander gehalten. Damit ist gewährleistet, dass selbst bei großen Mengen von Flüssigkeit innerhalb des Faserkabels sich ein Gewichtsanteil von <10% Fluid einstellt.For squeezing the fiber cable has proven particularly useful when the squeeze means are formed by steel rollers having a nip between them. Depending on the fluid content and fiber cable condition, the steel rollers are held against each other with a line load in the range of 30 N / mm to 100 N / mm. This ensures that even with large quantities of liquid within the fiber cable, a weight fraction of <10% fluid is established.
Dabei wird das Faserkabel in dem Walzenspalt auf mindestens 70% seiner ursprünglichen Kabeldicke zusammengedrückt. Dies ermöglicht insbesondere für den Streckprozess einen hohen Fluidgehalt, der im Bereich von oberhalb 40% liegen kann. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Faserkabel bei Auflauf auf eine erste Streckwalze des zweiten Streckwalzenwerkes durch eine an der Streckwalze anliegende Andrückwalze gequetscht wird. Somit lässt sich der für das Verstrecken vorgegebene Fadenlauf des Faserkabels einhalten. Zudem sind die Einrichtungen der Abquetscheinrichtung apparativ auf ein Minimum reduziert, da ein separater Antrieb zum Antreiben der Stahlwalzen nicht erforderlich ist. Durch die angetriebene Streckwalze lässt sich die Andrückwalze vorteilhaft allein durch Friktion antreiben.The fiber cable in the nip is compressed to at least 70% of its original cable thickness. This makes it possible, in particular for the drawing process, to have a high fluid content, which may be in the region of above 40%. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the fiber cable is squeezed during emergence on a first draw roll of the second draw roll mill by a voltage applied to the draw roll pressure roller. Thus, the predetermined for stretching threadline of the fiber cable can be maintained. In addition, the facilities of the squeezer are reduced to a minimum, since a separate drive for driving the steel rollers is not required. Due to the driven draw roller, the pressure roller can advantageously be driven solely by friction.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass das Faserkabel in mehreren Stufen gequetscht wird, um den gewünschten Flüssigkeitsgehalt zu erreichen. Hierzu sind in dem Streckwalzenwerk mehrere Positionen vorgesehen, in welchen das Faserkabel gequetscht wird. So lassen sich neben einer am Einlauf vorgesehenen Streckwalze auch andere Streckwalzen mit einer Andrückwalze kombinieren. Ebenso wäre es möglich, zwei separate Stahlwalzen in dem Streckwalzenwerk zu integrieren.In principle, there is also the possibility that the fiber cable is squeezed in several stages in order to achieve the desired liquid content. For this purpose, several positions are provided in the draw roll mill, in which the fiber cable is squeezed. Thus, in addition to a drafting roller provided at the inlet, other drafting rollers can also be combined with a pressure roller. It would also be possible to integrate two separate steel rolls in the draw roll mill.
Für die Behandlung der synthetischen Filamentstränge innerhalb des Faserkabels ist die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt verwendet, bei welchen das Faserkabel durch die beheizten Streckwalzen des zweiten Streckwalzenwerkes nach dem Abquetschen des Fluids erwärmt werden. Aufgrund des geringen Fluidgehaltes in dem Faserkabel lässt sich die durch die Streckwalzen bereitgestellte Energie unmittelbar zur Erwärmung des Faserkabels nutzen. Eine Verlustenergie, die ausschließlich zur Erwärmung eines Fluids genutzt würde, ist auf ein Minimum reduziert.For the treatment of the synthetic filament strands within the fiber cable, the development of the method according to the invention is preferably used, in which the fiber tow are heated by the heated draw rolls of the second draw roll mill after the squeezing of the fluid. Due to the low fluid content in the fiber tow, the energy provided by the draw rolls can be used directly to heat the fiber tow. Loss energy that would only be used to heat a fluid is kept to a minimum.
Zur Fixierung und Schrumpfbehandlung des Faserkabels hat sich insbesondere die Behandlung durch Kalanderwalzen bewährt. Hierzu wird das Faserkabel nach dem Verstrecken über mehrere Kalanderwalzen geführt, wobei die für die Trocknung des Faserkabels erforderliche Energie aufgrund des geringen Fluidgehaltes des Faserkabels ebenfalls auf ein Minimum reduziert werden kann.For the fixation and shrinkage treatment of the fiber cable, in particular the treatment by calender rolls has been proven. For this purpose, the fiber tow is guided after stretching over several calender rolls, whereby the energy required for drying the fiber tow can also be reduced to a minimum due to the low fluid content of the fiber tow.
Insgesamt stellt das erfindungsgemäßen Verfahren eine besonders vorteilhafte und sichere Behandlungsmöglichkeit eines Faserkabels dar, bei welcher gegenüber herkömmlichen Verfahren erhebliche Energieeinsparungen realisiert werden können. So lässt sich beispielsweise durch die Quetschung des Faserkabels bereits vor Einlauf in das zweite Streckwalzenwerk die Energie zur Fixierung des Faserkabels um 20 % reduzieren. Ein weiterer besonders vorteilhafter Effekt stellt sich dabei bei der Wärmebehandlung zur Fixierung des Faserkabels ein. Aufgrund des geringen Fluidgehaltes in dem Faserkabel werden höhere Faserfestigkeiten erreicht, die im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren um 6 bis 10 % erhöht werden konnten.Overall, the method according to the invention represents a particularly advantageous and safe treatment option for a fiber cable, in which considerable energy savings can be realized compared to conventional methods. For example, by squeezing the fiber cable, the energy for fixing the fiber cable can be reduced by 20% even before it enters the second drafting roller mill. Another particularly advantageous effect arises during the heat treatment for fixing the fiber cable. Due to the low fluid content in the fiber cable, higher fiber strengths are achieved which could be increased by 6 to 10% compared to conventional methods.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich insbesondere die als Stahlwalzen ausgebildeten Quetschmittel innerhalb der Streckzone in einfacher Art und Weise integrieren. Hierbei hat sich insbesondere die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bewährt, bei welcher eine der Stahlwalzen durch eine angetriebene Streckwalze des zweiten Streckwalzenwerkes und die zweite Stahlwalze durch eine den Umfang der Streckwalze zugeordnete Andrückwalze gebildet ist. Somit ist eine vollständige Integration der Abquetscheinrichtung innerhalb der Streckzone gewährleistet, ohne dass zusätzliche Führungselemente und Umlenkelemente zur Führung des Faserkabels erforderlich werden.In the device according to the invention, in particular, the squeezing means in the form of steel rollers can be integrated in a simple manner within the drafting zone. In this case, in particular, the development of the device according to the invention has proved successful, in which one of the steel rolls is formed by a driven draw roll of the second draw roll mill and the second steel roll by a the roller of the extension roller associated pressure roller. Thus, a complete integration of the squeezing device is ensured within the draw zone, without additional guide elements and deflectors are required to guide the fiber cable.
Die Andrückwalze wird hierzu bevorzugt als nicht angetriebene Walze mit einseitiger oder beidseitiger Lagerung ausgebildet.For this purpose, the pressure roller is preferably designed as a non-driven roller with one-sided or two-sided support.
Um gegenüber der im Durchmesser größeren und stabileren Streckwalze einen konstanten und gleichmäßigen Walzenspalt zu erzeugen, wird die Andrückwalze bevorzugt mit einem durchbiegungskompensierten Stahlmantel ausgebildet, so dass der Walzenspalt zwischen der Andrückwalze und der Streckwalze über die gesamte Breite des Faserkabels gleich groß ist. Der durchbiegungskompensierte Stahlmantel der Andrückwalze ist dabei derart beschaffen, dass der Walzenspalt mit einer Spaltbreitenvarianz von <0,05 mm vorliegt. Damit lassen sich über die Breite des Faserkabels sehr gleichmäßige Fluidanteile realisieren.In order to produce a constant and uniform nip with respect to the larger diameter and more stable draw roll, the pressure roll is preferably formed with a deflection-compensated steel shell, so that the nip between the pressure roll and the draw roll over the entire width of the fiber cable is the same size. The deflection-compensated steel shell of the pressure roller is designed such that the nip is present with a gap width variance of <0.05 mm. This can be realized over the width of the fiber cable very uniform fluid fractions.
Die zwischen den Stahlwalzen erforderliche Quetschkraft zum Zusammendrücken des Faserkabels wird vorteilhaft durch eine Kraftgebereinrichtung erzeugt, die zumindest eine über die Breite der Stahlwalzen gleichmäßige Linienlast im Bereich von 30 N/mm bis 100 N/mm erzeugt.The squeezing force required to squeeze the fiber tow between the steel rolls is advantageously generated by an actuator device which produces at least one uniform line load across the width of the steel rolls in the range of 30 N / mm to 100 N / mm.
Zum Ausquetschen des Faserkabels in mehrere Stufen lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausführen, dass in mehreren hintereinander liegenden Positionen jeweils mehrere Walzenpaarungen vorgesehen sind. Insoweit können die Walzenpaarungen auch durch mehrere Andrückwalzen ausgebildet sein, die jeweils einer der Streckwalzen des zweiten Streckwalzenwerkes zugeordnet sind.For squeezing the fiber cable in several stages, the device according to the invention can be carried out such that several roller pairs are provided in several successive positions. In that regard, the roller pairings may also be formed by a plurality of pressure rollers, which are each assigned to one of the drafting rollers of the second drafting roller unit.
Unabhängig von der Ausbildung des Walzenpaares wird die Andrückwalze oder beide Stahlwalzen mit einer gehärteten Oberfläche ausgebildet, die bevorzugt eine apfelsinenförmige Oberflächenstruktur aufweist. Damit wird ein Anhaften und Ankleben der Fasern bei Austritt der Faserstränge aus dem Walzenspalt am Umfang der Walzen vermieden. Die Faserstränge lösen sich somit vorteilhaft von der Oberfläche der Stahlwalzen, so dass Wicklerbildungen nicht entstehen.Regardless of the formation of the pair of rollers, the pressure roller or both steel rollers is formed with a hardened surface, which preferably has an orange surface structure. This avoids sticking and sticking of the fibers as the fiber strands exit the nip at the periphery of the rolls. The fiber strands thus advantageously dissolve from the surface of the steel rollers, so that winder formations do not arise.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden bevorzugt eingesetzt, um Faserkabel aus Polyester vor dem Zerschneiden zu Stapelfasern in mehreren Stufen zu behandeln. Hierbei werden die Filamentstränge des Faserkabels bevorzugt aus bereitgestellten Kannen abgezogen, die zuvor in einem Spinnprozess durch Schmelzspinnen der Filamentstränge gefüllt wurden. Grundsätzlich ist das Verfahren jedoch nicht nur auf derartige Zweistufenverfahren zur Herstellung von Stapelfasern beschränkt. So besteht auch die Möglichkeit, dass die Filamentstränge in einem Einstufenprozess hergestellt werden.The method and apparatus of the invention are preferably used to treat polyester fiber tows prior to cutting into staple fibers in multiple stages. Here, the filament strands of the fiber cable are preferably withdrawn from provided pitchers, which were previously filled in a spinning process by melt spinning the filament strands. In principle, however, the method is not limited to such two-stage processes for producing staple fibers. So there is also the possibility that the filament strands are produced in a one-step process.
Um den Polyesterfasern nach dem Verstrecken eine möglichst hohe Festigkeit zu verleihen, wird das Faserkabel nach dem Verstrecken bevorzugt über eine Mehrzahl beheizter Kalanderwalzen geführt. Aufgrund des relativ geringen Feuchtegehaltes in dem Faserkabel wird eine intensive Wärmebehandlung des Fasermaterials möglich, wobei im Wesentlichen die zum Trocknen des Fasermaterials erforderliche Energie in den Kalanderwalzen eingespart werden kann.In order to give the polyester fibers after stretching as high a strength as possible, the fiber cable is preferably passed after stretching over a plurality of heated calender rolls. Due to the relatively low moisture content in the fiber cable, an intensive heat treatment of the fiber material is possible, whereby substantially the energy required for drying the fiber material can be saved in the calender rolls.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung sind natürlich nicht nur auf das Fasermaterial aus Polyester beschränkt. Das Faserkabel lässt sich auch vorteilhaft aus anderen Polymeren wie beispielsweise Polypropylen oder Polyamid herstellen.Of course, the method and the device according to the invention are not limited to the polyester fiber material. The fiber cable can also be advantageously prepared from other polymers such as polypropylene or polyamide.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The method according to the invention will be explained in more detail below with reference to some embodiments of the device according to the invention with reference to the attached drawings.
Es stellen dar:
- Fig. 1
- schematisch eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
- Fig. 2
- schematisch eine Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
- Fig. 3
- schematisch eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Abquetscheinrichtung im Einlaufbereich eines Streckwalzenwerkes
- Fig. 4
- schematisch eine Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels aus
Fig. 3 - Fig. 5
- schematisch eine Seitenansicht eines Streckwalzenwerkes mit integrierter Abquetscheinrichtung
- Fig. 1
- schematically a side view of a first embodiment of the device according to the invention for carrying out the method according to the invention
- Fig. 2
- schematically a side view of another embodiment of the device according to the invention
- Fig. 3
- schematically a side view of an embodiment of the squeezing in the inlet region of a drafting roll factory
- Fig. 4
- schematically a cross-sectional view of the embodiment of
Fig. 3 - Fig. 5
- schematically a side view of a draw roll mill with integrated squeezing
In Fi. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Behandeln eines Faserkabels für die Herstellung von Stapelfasern schematisch in einer Seitenansicht gezeigt. Die Vorrichtung weist eine Mehrzahl von Behandlungseinrichtungen auf, die hintereinander zu einer Faserstraße angeordnet sind, wobei die Laufrichtung des Faserkabels durch einen Pfeil in
Zu Beginn der Faserstraße ist eine Abzugseinrichtung 2 vorgesehen, an welchen mehrere Abzugswalzen 20 zu einem Fadenlauf angeordnet sind. Das Faserkabel 1, das aus einer Vielzahl synthetischer Filamentstränge gebildet wird, wird an den Abzugswalzen 20 bandförmig geführt. Die synthetischen Filamentstränge werden beispielsweise aus einem Kannengatter mit einer Vielzahl von Kannen abgezogen. Jeder der Kannen enthält einen bündelförmigen Filamentstrang, der eine Vielzahl von Einzelfilamenten aufweist und als Spinnkabel am Ende eines Schmelzspinnprozesses gelegt wird.At the beginning of the fiber line a take-
Das Faserkabel 1, das in einer Breite von beispielsweise >1 m geführt wird, gelangt von der Abzugseinrichtung 2 in eine Befeuchtungseinrichtung 3. Die Befeuchtungseinrichtung ist durch ein Tauchbad 21 gebildet, in welchem ein Fluid vorzugsweise ein Präparationsmittel enthalten ist, um das Faserkabel 1 zu befeuchten. Insbesondere bei zwischengelagerten Filamentsträngen in Kannen treten Ungleichmäßigkeiten in der Präparation der einzelnen Fasern auf, so dass eine Vergleichmäßigung und Erneuerung der Präparation an dem Faserkabel 1 erforderlich ist.The
Zur weiteren Behandlung der Fasern wird das Faserkabel 1 von einem ersten Streckwalzenwerk 4 mit mehreren Streckwalzen 15 aus der Befeuchtungseinrichtung 3 abgezogen und in eine Streckzone geführt. Die Streckzone erstreckt sich hierbei zwischen dem ersten Streckwalzenwerk 4 und einem zweiten Streckwalzenwerk 5. Das zweite Streckwalzenwerk 5 weist ebenfalls mehrere Streckwalzen 16 auf, die das Faserkabel mit Teilumschlingung führen. Die Streckwalzen 15 des ersten Streckwalzenwerkes 4 und die Streckwalzen 16 des zweiten Streckwalzenwerkes 5 werden mit einer Geschwindigkeitsdifferenz zum Verstrecken des Faserkabels 1 angetrieben.For further treatment of the fibers, the
Innerhalb der Streckzone ist ein Dämpfkanal 6 vorgesehen, in welchem das. Faserkabel 1 mittels eines unter Druck stehenden Dampfes auf eine Strecktemperatur erhitzt wird.Within the draw zone, a damping
Bevor das Faserkabel 1 innerhalb der Streckzone in das zweite Streckwalzenwerk 5 einläuft, wird unmittelbar in dem Einlaufbereich des zweiten Streckwalzenwerkes 5 das Faserkabel 1 durch eine Abquetscheinrichtung 7 zur Reduzierung des Fluids in dem Faserkabel 1 behandelt. Die Abquetscheinrichtung 7 weist als Quetschmittel zwei biegsteife Stahlwalzen 17.1 und 17.2 auf, die einen Walzenspalt zwischen sich bilden. Hierbei wirkt eine Kraftgebernchtung 32 auf die Stahlwalzen 17.1 und 17.2 ein, so dass in dem Walzenspalt eine Druckkraft zum Quetschen des Faserkabels 1 vorherrscht.Before the
Im unteren Bereich weist die Abquetscheinrichtung 7 eine Auffangwanne 18 auf, die mit einem Abfluss 19 verbunden ist. Hierüber wird das aus dem Faserkabel 1 gequetschte Fluid gesammelt und kontinuierlich abgeführt.In the lower region, the squeezing
Zur weiteren Behandlung wird das Faserkabel 1 nach dem Verstrecken einer Wärmebehandlung zugeführt, die durch eine Dampfkammer 8 und eine anschließende Fixiereinrichtung 9 erfolgt. Die Fixiereinrichtung 9 weist eine Mehrzahl von Kalanderwalzen 22 auf, die einen beheizten Walzenmantel besitzen. Das Faserkabel 1 wird mit Teilumschlingung am Umfang der Kalanderwalzen 22 geführt.For further treatment, the
Nach der Wärmebehandlung wird das Faserkabel 1 einem Kühlwalzenwerk 10 zugeführt, dass mehrere Kühlwalzen 23 aufweist.After the heat treatment, the
Um die Fasern des Faserkabels 1 zu kräuseln wird zunächst die Behandlungsbreite des Faserkabels 1 durch eine Faserverlegeeinrichtung 11 auf eine Kräuselbreite eingestellt. Hierzu weist die Faserverlegeeinrichtung 11 mehrere Verlegerollen 24 auf.In order to crimp the fibers of the
Die Kräuseleinrichtung 12, die der Faserverlegeeinrichtung 11 folgt, weist in diesem Ausführungsbeispiel zwei Kräuselwalzen 25 auf, die mit einer Stauchkammer 26 zusammenwirken.The crimping
Am Ende der Faserstraße ist eine Zugstelleinrichtung 13 sowie eine Schneideinrichtung 14 vorgesehen, um die Fasern des Faserkabels 1 kontinuierlich zu Stapelfasern mit vorgegebener Faserlänge zu schneiden.At the end of the fiber line, a pulling
Die in
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Faserkabel 1 vor dem Verstrecken mit einem Fluid benetzt. Hierbei wird ein relativ hoher Feuchtegehalt in dem Faserkabel hergestellt, um neben einer sicheren Führung über die Walzen des Streckwerkes einen Zusammenhalt der Fasern zu erhalten. Zudem ist das Fluid geeignet, um einen guten und gleichmäßigen Wärmeübergang bei der Aufheizung des Faserkabels zu erhalten. Für das Verstrecken des Faserkabels ist jedoch die Präparation besonders wichtig, um einen Verzug der einzelnen Fasern ungehindert ausführen zu können. Nur mit einem entsprechend feuchten Faserkabel kann eine maximale Verstreckung erreicht werden. Der Feuchtegehalt des Faserkabels kann in einem Bereich von 40 bis 50% Gewichtsanteil des Fluids liegen. Bei einer Behandlungsbreite des Faserkabels von über einem Meter wird eine relativ große Menge Fluid in dem Faserkabel 1 beim Verstrecken mitgeführt.To carry out the method according to the invention, the
Zum Verstrecken des Faserkabels 1 sind die Streckwalzen 15 des ersten Streckwalzenwerkes 4 sowie die Streckwalzen 16 des zweiten Streckwalzenwerkes 5 bevorzugt beheizt ausgebildet, so dass das Faserkabel auf einer Behandlungstemperatur, die unterhalb der Strecktemperatur liegt, erwärmt ist.For stretching the
Zum Verstrecken wird das Faserkabel 1 in einem Dämpfkanal 6 durch ein unter Druck stehendes Dampfmedium erhitzt. Hierbei wird das Faserkabel 1 auf eine Strecktemperatur des Fasermaterials erhitzt, so dass sich der für den Streckvorgang der Fasern notwendige Streckpunkt ausbildet. Durch die zwischen den Streckwalzen 15 und 16 der beiden Streckwalzenwerke 4 und 5 eingestellte Geschwindigkeitsdifferenz erfolgt ein Verzug, wobei die Geschwindigkeitsdifferenz den jeweiligen Verstreckungsgrad bestimmen.For stretching, the
Nach dem Verstrecken wird noch innerhalb der Streckzone das Faserkabel derart gequetscht, dass sich über die Behandlungsbreite des Faserkabels ein gleichmäßig verteilter Gewichtsanteil des Fluids von <10% in dem Faserkabel einstellt. Hierzu ist die Abquetscheinrichtung 7 mit zwei biegesteifen Stahlwalzen ausgebildet, die einen Walzenspalt zum Quetschen des Faserkabels bilden. Den Stahlwalzen 17.1 und 17.2 ist eine Kraftgebereinrichtung 32 zugeordnet, so dass die Stahlwalzen 17.1 und 17.2 mit einer Linienlast im Bereich von 30 N/m bis 100 N/mm gedrückt werden. Die relativ hohe Konstanz des Walzenspaltes durch die Biegesteifigkeit der Stahlwalzen gewährleistet hierbei die gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über die gesamte Behandlungsbreite des Faserkabels 1.After stretching, the fiber cable is still squeezed within the draw zone in such a way that a uniformly distributed weight fraction of the fluid of <10% in the fiber cable is established over the treatment width of the fiber cable. For this purpose, the
In den anschließenden Wärmebehandlungen sowohl an den Streckwalzen 16 des zweiten Streckwalzenwerkes 5 als insbesondere auch an den Kalanderwalzen 22 der Fixiereinrichtung 9 ist nur auf die Erwärmung des Fasermaterials ausgelegt, da im wesentlichen nur noch 10 % des Gewichtanteils an Fluid in dem Faserkabel 1 enthalten ist. Insbesondere bei der Wärmebehandlung innerhalb der Fixiereinrichtung 9 lassen sich somit Energiekosten einsparen. Zudem ist die Abfuhr des aus dem Faserkabel 1 entnommenen Fluid wesentlich einfacher und vorteilhafter in der Abquetscheinrichtung 7 ausführbar. Hierzu weist die Abquetscheinrichtung 7 eine Auffangwanne 18 und ein Abfluss 19 auf. Dabei treten Fluidmengen in beachtlicher Größenordnung auf, wobei Massenströme des Fluids von über 1.000 kg/h erreicht werden. Aufwendige Absaugeinrichtungen, die den Kalanderwalzen zugeordnet sind, lassen sich dadurch vermeiden.In the subsequent heat treatments on both the draw rolls 16 of the second
Zur thermischen Schrumpfbehandlung des Faserkabels 1 sind die Kalanderwalzen bevorzugt auf eine Oberflächentemperatur eingestellt, die oberhalb 200°C liegt. Hierbei werden physikalische Eigenschaften erreicht, die bei einem Heißluftschrumpf von <6% und einer Faserfestigkeit von >6 cN/dtex liegen.For thermal shrinkage treatment of the
In
Bei dem in
Zum Verstrecken des Faserkabels 1 wird das Faserkabel 1 von dem ersten Streckwalzenwerk 4 zur weiteren Temperierung in ein Streckbad 27 geführt. Das Streckbad 27 enthält ein temperiertes Fluid, um das Fasermaterial in dem Faserkabel 1 auf eine Strecktemperatur zu erhitzen. Anschließend wird das Faserkabel 1 durch das zweite Streckwalzenwerk 5 aus dem Streckbad 27 abgezogen.To stretch the
Im Einlaufbereich des zweiten Streckwalzenwerkes 5 ist die Abquetscheinrichtung 7 vorgesehen, die in diesem Fall durch eine Andrückwalze 28 gebildet ist, die mit einer ersten Streckwalze 16 des zweiten Streckwalzenwerkes 5 ein Walzenspalt zum Quetschen des Faserkabels 1 bildet. Der ersten Streckwalze 16 im Streckwalzenwerk 5 und der anliegenden Andrückwalze 28 ist im unteren Bereich des Streckwalzenwerkes 5 eine Auffangwanne 18 zugeordnet, die mit einem Abfluss 19 gekoppelt ist. Hierüber lässt sich das aus dem Faserkabel gedrückte Fluid auffangen und kontinuierlich abführen.In the inlet region of the
Die Andrückwalze 28 weist einen Stahlmantel auf, der bevorzugt mit einer Durchbiegungskompensation ausgeführt ist. Somit lassen sich hohe Gleichmäßigkeiten über der gesamten Behandlungsbreite des Faserkabels in dem Fluidgehalt erreichen. Bei einer derartigen Anordnung, bei welchen die Andrückwalze ohne eigenen Antrieb nur über den Antrieb der Streckwalze 16 mitgeführt wird, konnten bei Quetschen des Faserkabels 1 das Fluid auf sehr geringe Gewichtsanteile von 5 bis 7 % reduziert werden.The
In
Die Abquetscheinrichtung 7 ist durch eine Andrückwalze 28 gebildet, die mit einer Streckwalze 16 einen Walzenspalt 38 bildet. Die Streckwalze 16 ist einseitig an einer Gestellwand drehbar gelagert und mit einem Antrieb gekoppelt.The squeezing
Die Andrückwalze 28 ist an beiden Enden mit einer Walzenachse 29 an einem Walzenträger 30 drehbar gelagert. Der Walzenträger 30 ist hierzu gabelförmig ausgebildet und über eine Schwenkachse 35 mit einem Maschinengestell 31 verbunden. An einem der Schwenkachse 35 gegenüberliegendem freien Ende ist der Walzenträger 30 über ein Drehgelenk 35 mit einer Kraftgebereinrichtung 32 gekoppelt. Die Kraftgebereinrichtung 32 wird in diesem Fall durch einen Hubzylinder 33 gebildet, der über eine Kolbenstange 34 mit dem Drehgelenk 36 gekoppelt ist. Über den Hubzylinder 33 wird der Walzenträger 30 mit der frei drehbar gelagerten Andrückwalze 28 gegen den Umfang der Streckwalze 16 gehalten. Hierbei wird ein Walzenspalt 38 zwischen der Streckwalze 16 und der Andrückwalze 28 gebildet, welche eine Spalthöhe aufweist.The
In der
Um insbesondere über der gesamten Behandlungsbreite des Faserkabels 1 eine gleichmäßige Spalthöhe des Walzenspaltes 38 und damit einen gleichmäßig verteilten Flüssigkeitsgehalt in dem Faserkabel 1 zu erreichen, ist die Andrückwalze 28 mit einem durchbiegungskompensierten Stahlmantel 37 ausgeführt. In
Um das Ablösen der aus dem Walzenspalt 38 austretenden Fasern des Faserkabels 1 zu erleichtern und damit Wicklerbildungen vorzubeugen, ist die Stahloberfläche der Walzen vorzugsweise mit einer apfelsinenförmigen Oberflächenstruktur ausgeführt. Hochglatte und polierte Oberflächen werden dadurch vermieden, so dass keine intensive Haftung zwischen den Fasern und der Stahloberfläche der Walzen entstehen kann. Zudem sind die Walzenoberflächen bevorzugt gehärtet ausgeführt.In order to facilitate the detachment of the fibers emerging from the
In
Bei dem in
Die innerhalb des Streckwalzenwerkes 5 integrierte Abquetscheinrichtung 7 wird in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls durch eine Andrückwalze 28 gebildet, die über eine Kraftgebereinrichtung 32.1 an den Umfang der ersten Streckwalze 16 des Streckwalzenwerkes 5 gehalten ist. Die Andrückwalze 28 könnte hierbei entsprechend dem in
Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, die am Umfang der Streckwalze 16 angeordneten Andrückwalzen 28 mit einem Antrieb zu koppeln. Ebenso besteht die Möglichkeit, sowohl die Stahlwalzen als auch die Andrückwalzen der Abquetscheinrichtung 7 als einseitig gelagerte Walzen auszuführen.In principle, however, it is also possible to couple the
- 11
- Faserkabelfiber cable
- 22
- Abzugseinrichtungoff device
- 33
- Befeuchtungseinrichtunghumidifying
- 44
- erstes Streckwalzenwerkfirst drafting mill
- 55
- zweites Streckwalzenwerksecond stretch rolling mill
- 66
- DämpfkanalDämpfkanal
- 77
- Abquetscheinrichtungsqueezing device
- 88th
- Dampfkammersteam chamber
- 99
- Fixiereinrichtungfixing
- 1010
- KühlwalzenwerkChill roll
- 1111
- FaserverlegeeinrichtungFiber laying device
- 1212
- Kräuseleinrichtungcrimping
- 1313
- ZugstelleinrichtungZugstelleinrichtung
- 1414
- Schneideinrichtungcutter
- 1515
- Streckwalze - erstes StreckwalzenwerkStretching roller - first drafting roller mill
- 1616
- Streckwalze - zweites StreckwalzenwerkStretching roller - second stretching roller train
- 17.1, 17.217.1, 17.2
- Stahlwalzensteel rollers
- 1818
- Auffangwannedrip tray
- 1919
- Abflussoutflow
- 2020
- Abzugswalzenoff rolls
- 2121
- Tauchbaddip
- 2222
- Kalanderwalzecalender roll
- 2323
- Kühlwalzechill roll
- 2424
- Verlegerollelaying role
- 2525
- KräuselwalzeKräuselwalze
- 2626
- Stauchkammerstuffer
- 2727
- Streckbadstretching bath
- 2828
- Andrückwalzepressure roller
- 2929
- Walzenachseroll shaft
- 3030
- Walzenträgerroll carriers
- 3131
- Maschinengestellmachine frame
- 3232
- KraftgebereinrichtungForce transducer device
- 3333
- Hubzylinderlifting cylinder
- 3434
- Kolbenstangepiston rod
- 3535
- Schwenkachseswivel axis
- 3636
- Drehgelenkswivel
- 3737
- Stahlmantelsteel jacket
- 3838
- Walzenspaltnip
- 3939
- Walzengestellroll stand
Claims (20)
- Method for treating a fiber cable for producing synthetic staple fibers, in which said fiber cable is formed by a plurality of synthetic filament strands, in which before being cut into staple fibers, said fiber cable is drawn in at least one drawing zone, where said fiber cable is treated with a fluid before said drawing process, and in which said fiber cable is heat treated for fixing after said drawing process, and where said fluid contained in said fiber cable is reduced by pinching of said fiber cable before said heat treatment,
characterized in that
said fiber cable is pinched within said drawing zone over its width to such an extent that an evenly distributed proportion of weight of <10% of said fluid is achieved over said width of said fiber cable - Method according to claim 1,
characterized in that
said fiber cable is pinched at the inlet area of a draw roller unit defining said drawing zone, where said fiber cable is heated within said drawing zone by a heated fluid to a drawing temperature for triggering a draw point in the fiber material. - Method according to claim 1 or 2,
characterized in that
for pinching, said fiber cable is guided through a roller nip being formed in-between comprising steel jackets, where said steel rollers are held one against another at a line load in the range from 30 N/mm to 100 N/mm. - Method according to claim 3,
characterized in that
said fiber cable in said roller nip is compressed to at least 70% of its original cable thickness. - Method according to claim 3 or 4,
characterized in that
said fiber cable, when running onto a first draw roller, is pinched by a pressure roller abutting said draw roller. - Method according to one of the claims 3 to 5,
characterized in that
said fiber cable is pinched at a plurality of consecutive positions within said draw roller unit. - Method according to one of the claims 1 to 6,
characterized in that
said fiber cable is heated by said heated draw rollers of said second draw unit after said fluid is pinched out. - Method according to one of the claims 1 to 7,
characterized in that
said fiber cable is guided over a plurality of heated calender rollers for heat treatment. - Device for carrying out said method according to one of the claims 1 to 8 having a plurality of treatment devices (2, 3, 4, 5, 9) arranged to form a fiber line, where at least one drawing zone is formed between a first draw roller unit (4) and a second draw roller unit (5) for drawing said fiber cable (1), where at least one dampening device (3) is provided upstream of said drawing zone for moistening said fiber cable (1) with a fluid, where a fixing device (9) for heat treatment of said fiber cable (1) is arranged downstream of said draw roller unit (5), and where a pinching device (7) is provided for reducing said fluid in said fiber cable (1),
characterized in that
said pinching device (7) is arranged within said drawing zone and comprises such flexurally rigid pinching means (17.1, 17.2) that an evenly distributed proportion of weight of <10% of said fluid is achieved over said width of said fiber cable (1). - Device according to claim 9,
characterized in that
said pinching device (7) is arranged at the inlet of said second draw roller unit (5), and that within said drawing zone upstream of said second draw roller unit (5) a tempered draw bath (27) or a steam channel (6) is arranged, by means of which said fiber cable (1) is heated within said drawing zone by said heated fluid to a drawing temperature for triggering a draw point in said fiber material. - Device according to one of the claims 9 or 10,
characterized in that
said pinching means of said pinching device (7) are formed by two flexurally rigid steel rollers (17.1, 17.2) forming a roller nip in-between them. - Device according to claim 11,
characterized in that
one of said steel rollers is formed by a driven draw roller (16) of said second draw roller unit (5) and said second steel roller is formed by a pressure roller (28) being allocated to the circumference of said draw roller. - Device according to claim 12,
characterized in that
said pressure roller (28) is mounted freely rotatable at one face end or at both face ends. - Device according to claim 12 or 13,
characterized in that
said pressure roller (28) comprises a bending-compensated steel jacket (37) by which said roller nip is defined as having a nip width variance of <0.05mm. - Device according to one of the claims 11 to 14,
characterized in that
said steel rollers (17.1, 17.2) are associated with a force-generating device (32) by which said steel rollers (17.1, 17.2) are held one against another at a line load in the range from 30 N/mm to 100 N/mm. - Device according to one of the claims 11 to 15,
characterized in that
a plurality of double rollers (28/16, 17.1/17.2) are provided by which said fiber cable (1) is pinched at a plurality of consecutive positions within said draw roller unit (5). - Device according to claim 16,
characterized in that
a plurality of pressure rollers are provided each being allocated to one of said draw rollers of said second draw unit. - Device according to one of the claims 11 to 17,
characterized in that
said steel rollers (17.1, 17.2) are provided with a tempered surface having an orange-like surface structure. - Device according to one of the claims 9 to 18,
characterized in that
at least a part of said draw rollers (16) of said second draw roller unit (5) is formed heatable. - Device according to one of the claims 9 to 19,
characterized in that
said fixing device (9) is formed by a plurality of heated calender rollers (22).
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