EP2737114B1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines hmls garnes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines hmls garnes Download PDF

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EP2737114B1
EP2737114B1 EP12745993.1A EP12745993A EP2737114B1 EP 2737114 B1 EP2737114 B1 EP 2737114B1 EP 12745993 A EP12745993 A EP 12745993A EP 2737114 B1 EP2737114 B1 EP 2737114B1
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EP
European Patent Office
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roller pair
drafting
pair
drafting roller
rollers
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Lassaad NASRI
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Truetzschler Switzerland AG
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Truetzschler Switzerland AG
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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
    • 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
    • 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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for producing an HMLS yarn from polyester.
  • HMLS High Modulus Low Shrinkage yarns are mainly used in tire reinforcement, the so-called tire cord.
  • a large number of filament strands are extruded through spinnerets in a spinning device and then cooled. Cooling is mostly done with air in a so-called blow chute.
  • the filament strands are combined into a yarn and stretched in a stretching zone.
  • the yarn is then wound onto a bobbin.
  • the starting product used to manufacture the game and the way the filament strands are stretched influence the properties to be achieved in the end product. It should be emphasized here that a large proportion of the total stretching takes place between the spinneret and the merging of the filament strands into a yarn.
  • the filament strands leave the spinneret at a speed of around 10 m/min and are drawn off by an infeed roller at the start of the drawing zone at around 2,000 m/min. Between the spinneret and the infeed roller, the filament strands are stretched by about 200 times their length. This results in very high speeds of the rolls and spools in the drawing zone as well as on the winder. Due to the high speed, the thread guide elements are also heavily stressed. This leads to high wear and a correspondingly short service life for the elements used.
  • the device for producing an HMLS yarn from a PET-polyester melt comprises a spinning device with a spinneret for extrusion and a blowing shaft for cooling a large number of filament strands, a device for applying a spin finish and for combining the filament strands into a thread, with a winding device and with a stretching zone provided between the spinning device and the winding device for stretching the thread.
  • the draw zone is formed by a pair of inlet rollers arranged after the spinning device and subsequent five pairs of draw rollers.
  • the first pair of stretching rolls are provided with a heating device and the last pair of stretching rolls are provided with a cooling device. At least one of the two rolls of a respective pair of stretching rolls is provided with a heating or cooling device.
  • the speed at which the thread is drawn off the spinning device by the pair of infeed rollers is 400 m/min to 700 m/min.
  • the active cooling of the thread via the last pair of stretching rollers influences the molecular chains in the polyester, which leads to an increase in strength.
  • the crystallinity and the orientation of the molecules are influenced and the molecular structure is fixed by cooling.
  • the active cooling of the thread at the end of the drawing zone reduces the distortion of the filament strands in the spinning process compared to conventional Process can be greatly reduced and still a thread with a high modulus with low shrinkage (shrinkage) can be produced.
  • the stretching amounts in detail between the pair of infeed rollers and the first pair of stretching rollers 1.02 to 1.1, between the first pair of stretching rollers and the second pair of stretching rollers 4 to 6, between the second pair of stretching rollers and the third pair of stretching rollers 1.2 to 2.0, between the third pair of stretching rollers and the fourth pair of stretching rollers 0.7 to 1.2 and between the fourth pair of stretching rollers and the fifth pair of stretching rollers 0.7 to 1.2.
  • a surface temperature of less than 100° C. of the roller of the last pair of stretching rollers provided with the cooling device is provided.
  • the surface temperature is preferably less than 80°C.
  • the cooling effect on the thread repeatedly wrapped around the pair of stretching rollers can be additionally increased in that both rollers of the last pair of stretching rollers are provided with a cooling device.
  • Liquid cooling is best suited as a cooling device. Heat is extracted from the thread via the surface of the roll. The heat is dissipated via a cooling liquid circulating in the roller and is in turn extracted from the cooling liquid in a heat exchanger. The temperature of the coolant is controlled in such a way that the surface temperature of the roller does not exceed the specified temperature of 100°C, preferably 80°C.
  • Such cooling systems are known from the prior art.
  • the pair of infeed rollers as well as the pairs of stretching rollers can be designed as so-called duos with two driven rollers or as so-called monos with one driven roller and an associated auxiliary roller.
  • one infeed roller and five pairs of stretching rollers are used, with the infeed roller being designed as a mono and the pairs of stretching rollers as a duo.
  • the respective pairs of rollers are looped around several times by the thread.
  • the stretching zone is formed by the pair of entry rollers and the subsequent pairs of stretching rollers.
  • Five pairs of stretching rollers are preferably arranged downstream of the pair of infeed rollers.
  • a total stretching of the thread entering from the spinning device to three to eight times its original length is provided over the entire stretching zone.
  • the total drawing is preferably five to seven times.
  • the stretching between the pair of infeed rollers and the first pair of stretching rollers is 1.04, between the first pair of stretching rollers and the second pair of stretching rollers 4.6, between the second pair of stretching rollers and the third pair of stretching rollers 1.3, between the third pair of stretching rollers and the fourth pair of stretching rollers 0.96 , and between the fourth pair of draw rolls and the fifth pair of draw rolls, 0.97.
  • the actual stretching takes place between the pairs of stretching rollers.
  • the two rolls of a pair of stretching rolls are operated at essentially the same speed.
  • the temperatures of the heated stretching rolls are to be provided according to the polyester melt used. At least one of the two rollers in a pair of stretching rollers is heated. Both rolls of a pair of stretching rolls are preferably heated to the same temperature.
  • the surface temperatures are in the range of 40°C to 90°C for the first pair of stretching rolls, 80°C to 170°C for the second pair of stretching rolls, 120°C to 280°C for the third pair of stretching rolls and 120°C to 250°C for the fourth pair of stretching rollers. In a preferred embodiment, the surface temperatures are 85°C for the first pair of stretching rollers, 110°C for the second pair of stretching rollers, 250°C for the third pair of stretching rollers and 250°C for the fourth pair of stretching rollers.
  • the fifth pair of stretching rollers Due to the cooled surface, the fifth pair of stretching rollers has the effect that the molecular orientation within the individual filaments of the thread is influenced and fixed, resulting in greater strength.
  • threads can be produced which have a strength of more than 70 cN/tex with an elongation of less than 13%.
  • the threads produced in this way also have a shrinkage of less than 4%, preferably less than 3.2%.
  • the thread is exposed to a temperature of 180° C. for a period of 15 minutes. During this measurement, the thread is kept under a constant tension of 0.1 cN/tex (BISFA standard).
  • the method for producing an HMLS yarn from a PET-polyester melt using the device according to any one of claims 1 to 7 comprises the method steps according to claim 8.
  • the filament strands are stretched between the spinneret and the pair of inlet rollers by a factor of 50 to 80, preferably by a factor of 60, and wound up at a speed of 1500 to 3500 m/min.
  • the synthetic polyester melt preferably used in the process according to the invention has an intrinsic viscosity of less than 0.9 dl/g.
  • the invention is based on an exemplary embodiment based on the figure 1 explained in more detail.
  • FIG 1 shows a schematic representation of an embodiment of a device for producing a continuous thread from a synthetic polymer melt.
  • a large number of filament strands 4 are extruded with a spinning device 1 at a temperature of 40° to 50° above the melting temperature of the polyester used.
  • the spinning device 1 comprises a spinneret 2 through which the individual filaments of the filament strand are formed.
  • the filament strands 4 are fed from the spinneret 2 at a specific speed V1 to a blowing duct 3.
  • the filament strands 4 pass through the blowing duct 3 and are thereby cooled to a temperature below 50°C.
  • the cooling usually takes place by blowing cooled blown air onto the filament strands 4 .
  • the filament strands 4 are then combined into a thread 6 and provided with a spin finish 5 .
  • the thread 6 arrives at a pair of inlet rollers 7.
  • the pair of inlet rollers 7 consists of a driven roller and a non-driven auxiliary roller.
  • the take-off speed V2 of the thread from the blowing chute 3 is determined by the pair of infeed rollers 7 .
  • the difference between the two speeds V1 and V2 results in the stretching of the filament strands 4 in the spinning process.
  • the filament strands 4 are drawn off by the infeed roller 7 at a speed V2 that is higher than the spinning speed V1.
  • the thread 6 is guided over five pairs of drawing rollers 8 , 9 , 10 , 11 , 12 .
  • the inlet roller pair 7 and the stretch roller pairs 8, 9, 10, 11, 12 are wrapped by the thread 6 several times.
  • the two rollers of a pair of stretching rollers 8, 9, 10, 11, 12 are essentially operated at the same speed.
  • the thread 6 is stretched between the pairs of stretching rollers 8, 9, 10, 11, 12 and the first pair of stretching rollers 8 and the pair of inlet rollers 7.
  • the former pairs of stretching rollers 8, 9, 10, 11 are provided with a heating device (not shown).
  • the last pair of stretching rollers 12 is provided with a cooling device 14 .
  • At least one roller of the pair of stretching rollers 12 is connected to the cooling device 14 .
  • the heat introduced by the thread 6 into the stretching rollers of the pair of stretching rollers 12 via their surface is dissipated with the aid of a coolant via coolant connections 13 to the cooling device 14 .
  • the cooling device essentially consists of a heat exchanger, via which the heat contained in the coolant can be dissipated before it is in turn fed to the pair of stretching rollers 8 .
  • Both rollers of the pair of stretching rollers 12 could also be connected to the cooling device 14 to improve the efficiency.
  • the thread 6 is fed via a turbulence 15 to a winding device 16 and wound up by the latter at a speed V3.
  • the speed V3 of the thread 6 on the winding device 16 is determined by the speed V1 of the filament strands 4 immediately after the spinneret 2 and the entire Stretching of the filament strands 4 or the thread 6 on their way from the spinneret 2 via the blowing shaft 3 and the stretching zone to the winding device 16.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines HMLS Garnes aus Polyester.
  • Sogenannte HMLS (High Modulus Low Shrinkage) Garne finden Anwendung vor allem in der Reifenverstärkung, dem sogenannten Tire Cord. Bei der Herstellung von HMLS Garnen aus Polyester werden in einer Spinneinrichtung durch Spinndüsen eine Vielzahl von Filamentsträngen extrudiert und anschliessend abgekühlt. Die Abkühlung erfolgt zumeist mit Luft in einem sogenannten Blasschacht. Die Filamentstränge werden zu einem Garn zusammengefasst und in einer Streckzone verstreckt. Anschliessend wird das Garn auf eine Spule aufgewickelt. Das für die Herstellung der Game benutzte Ausgangsprodukt und die Art und Weise der Verstreckung der Filamentstränge beeinflussen die zu erzielenden Eigenschaften des Endproduktes. Hier ist hervorzuheben, dass ein grosser Anteil der Gesamtverstreckung bereits zwischen der Spinndüse und der Zusammenfassung der Filamentstränge zu einem Garn vorgenommen wird.
  • Die Filamentstränge verlassen die Spinndüse bei der Herstellung von HMLS Garnen mit einer Geschwindigkeit von etwa 10 m/Min und werden durch eine Einlaufrolle zu Beginn der Streckzone mit etwa 2'000 m/Min abgezogen. Zwischen der Spinndüse und der Einlaufrolle werden die Filamentstränge demnach um etwa die zweihundertfache Länge verstreckt. Dadurch ergeben sich in der Folge in der Streckzone wie auch am Wickler sehr hohe Drehzahlen der Rollen und Spulen. Durch die hohe Geschwindigkeit werden auch Fadenführungselemente stark beansprucht. Dies führt zu einem hohen Verschleiss und einer entsprechend kurzen Lebensdauer der eingesetzten Elemente.
  • Aus dem Stand der Technik sind auch weitergehende Verfahren zur Herstellung von Fäden mit hoher Festigkeit bekannt. Beispielsweise offenbart die WO2009/061161 ein derartiges Verfahren. Dabei wird eine weitere Erhöhung der Festigkeit der Polyesterfäden erreicht durch die Verwendung einer Polymerschmelze mit einer hohen Grenzviskosität. Die Polymer-schmelze wird unter einer Stickstoffatmosphäre gehalten um einen Kontakt zur Umgebungsluft zu vermeiden. Die aus der Polymerschmelze gesponnenen Filamentstränge werden unmittelbar nach den Spinndüsen durch einen Nacherhitzer geführt, welcher eine Verstreckbarkeit der Filamentstränge noch verbessert.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von hochfesten Fäden haben jeweils ein entsprechend qualitativ hochwertiges Polymer als Ausgangsprodukt.
  • Aus der US 4,374,797 A ist ein Verfahren zur Herstellung hochfester technischer Garne durch Spinnstrecken bekannt, bei denen die aus der Spinndüse austretenden Fäden in einer Kühlzone durch Anblasen mit Blasluft abgekühlt werden und über ein Präparationssystem geführt und anschließend über mehrere Galettensysteme in einer Verstreckzone verstreckt werden. Die Fäden werden auf mindestens einem Galettensystem aufgeheizt und an einem Auslauf-Galettensystem gekühlt, wobei die Temperatur des Auslaufgalettensystems auf einen Wert von weniger als 110°C eingestellt wird.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche die Herstellung eines HMLS Garns ausgehend von einem kostengünstigen niederwertigen Polyester ermöglichen, und bei denen ein geringer Verschleiss auftritt.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
  • Die Vorrichtung zur Herstellung eines HMLS Garnes aus einer PET-Polyesterschmelze umfasst eine Spinneinrichtung mit einer Spinndüse zum Extrudieren und einem Blasschacht zum Abkühlen einer Vielzahl von Filamentsträngen, eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Spinnpräparation und zum Zusammenfassen der Filamentstränge zu einem Faden, mit einer Spuleinrichtung und mit einer zwischen der Spinneinrichtung und der Spuleinrichtung vorgesehenen Streckzone zur Verstreckung des Fadens.
  • Die Streckzone wird gebildet durch ein nach der Spinneinrichtung angeordnetes Einlaufrollenpaar und nachfolgende fünf Streckrollenpaare. Die ersten Streckrollenpaare sind mit einer Heizeinrichtung und das letzte Streckrollenpaar ist mit einer Kühleinrichtung versehen. Zumindest eine der beiden Rollen eines jeweiligen Streckrollenpaares ist mit einer Heiz- oder Kühleinrichtung versehen. Die Geschwindigkeit mit welcher der Faden durch das Einlaufrollenpaar von der Spinneinrichtung abgezogen wird, beträgt 400 m/Min bis 700 m/Min. Durch die aktive Kühlung des Fadens über das letzte Streckrollenpaar wird eine Beeinflussung der Molekülketten im Polyester erreicht, welche zu einer Erhöhung der Festigkeit führt. Dabei wird die Kristallinität sowie die Orientierung der Moleküle beeinflusst und die Molekülstruktur durch die Kühlung fixiert. Durch die aktive Kühlung des Fadens am Ende der Streckzone kann der Verzug der Filamentstränge im Spinnprozess gegenüber den herkömmlichen Verfahren stark verringert werden und trotzdem ein Faden mit einem hohen Modul bei geringer Schwindung (Schrumpf) hergestellt werden.
  • Dabei betragen die Verstreckungen im Einzelnen zwischen dem Einlaufrollenpaar und dem ersten Streckrollenpaar 1.02 bis 1.1, zwischen dem ersten Streckrollenpaar und dem zweiten Streckrollenpaar 4 bis 6, zwischen dem zweiten Streckrollenpaar und dem dritten Streckrollenpaar 1.2 bis 2.0, zwischen dem dritten Streckrollenpaar und dem vierten Streckrollenpaar 0.7 bis 1.2 und zwischen dem vierten Streckrollenpaar und dem fünften Streckrollenpaar 0.7 bis 1.2.
  • Um den durch die Kühlung des Fadens hervorgerufenen Effekt auszubilden, ist eine Oberflächentemperatur der mit der Kühleinrichtung versehenen Rolle des letzten Streckrollenpaares von weniger als 100°C vorgesehen. Bevorzugterweise ist die Oberflächentemperatur kleiner 80°C. Die Kühlwirkung auf den das Streckrollenpaar mehrfach umschlingenden Faden kann zusätzlich erhöht werden, dadurch dass beide Rollen des letzen Streckrollenpaares mit einer Kühleinrichtung versehen sind. Als Kühleinrichtung eignet sich am Besten eine Flüssigkeitskühlung. Über die Oberfläche der Rolle wird dem Faden Wärme entzogen. Die Wärme wird über eine in der Rolle zirkulierende Kühlflüssigkeit abgeführt und in einem Wärmetauscher der Kühlflüssigkeit wiederum entzogen. Die Kühlflüssigkeit wird in ihrer Temperatur derart geregelt, dass die Oberflächentemperatur der Rolle die vorgegebene Temperatur von 100°C, bevorzugterweise 80°C nicht übersteigt. Derartige Kühlsysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt.
  • Das Einlaufrollenpaar wie auch die Streckrollenpaare können als sogenannte Duos mit zwei angetriebenen Rollen oder als sogenannte Monos mit einer angetriebenen Rolle und einer zugeordneten Beilaufrolle ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform werden eine Einlaufrolle und fünf Streckrollenpaare eingesetzt, wobei die Einlaufrolle als Mono und die Streckrollenpaare als Duo ausgebildet sind. Die jeweiligen Rollenpaare werden mehrfach von dem Faden umschlungen.
  • Die Streckzone wird gebildet durch das Einlaufrollenpaar und die nachfolgenden Streckrollenpaare. Bevorzugterweise sind dem Einlaufrollenpaar fünf Streckrollenpaare nachgeordnet. Über die gesamte Streckzone ist eine Gesamtverstreckung des aus der Spinneinrichtung einlaufenden Fadens auf das drei bis achtfache seiner ursprünglichen Länge vorgesehen. Bevorzugterweise beträgt die Gesamtverstreckung das fünf- bis siebenfache. In einer bevorzugten Ausführung betragen die Verstreckungen zwischen dem Einlaufrollenpaar und dem ersten Streckrollenpaar 1,04 zwischen dem ersten Streckrollenpaar und dem zweiten Streckrollenpaar 4.6, zwischen dem zweiten Streckrollenpaar und dem dritten Streckrollenpaar 1,3, zwischen dem dritten Streckrollenpaar und dem vierten Streckrollenpaar 0,96, und zwischen dem vierten Streckrollenpaar und dem fünften Streckrollenpaar 0,97. Die eigentliche Verstreckung wird jeweils zwischen den Streckrollenpaaren vorgenommen. Die beiden Rollen eines Streckrollenpaares werden im wesentlichen mit der gleichen Drehzahl betrieben.
  • Entsprechend der verwendeten Polyesterschmelze sind die Temperaturen der beheizten Streckrollen vorzusehen. Es ist jeweils zumindest eine der beiden Rollen eines Streckrollenpaares beheizt. Bevorzugterweise werden beide Rollen eines Streckrollenpaares auf die gleiche Temperatur beheizt. Die Oberflächentemperaturen sind im Bereich 40°C bis 90°C für das erste Streckrollenpaar, 80°C bis 170°C für das zweite Streckrollenpaar, 120°C bis 280°C für das dritte Streckrollenpaar und 120°C bis 250°C für das vierte Streckrollenpaar. In einer bevorzugten Ausführungsform betragen die Oberflächentemperaturen 85°C für das erste Streckrollenpaar, 110°C für das zweite Streckrollenpaar, 250°C für das dritte Streckrollenpaar und 250°C für das vierte Streckrollenpaar.
  • Das fünfte Streckrollenpaar hat aufgrund der gekühlten Oberfläche die Wirkung, dass die Molekül-Orientierung innerhalb der einzelnen Filamente des Fadens beeinflusst und fixiert wird und sich dadurch eine höhere Festigkeit ergibt. Dadurch können Fäden hergestellt werden, welche eine Festigkeit von mehr als 70 cN/tex bei einer Dehnung von weniger als 13% aufweisen. Die derart hergestellten Fäden weisen zudem eine Schwindung (Schrumpf) von weniger als 4%, bevorzugterweise weniger als 3,2% auf. Zur Messung des Schrumpfs wird der Faden einer Temperatur von 180°C während einer Zeitdauer von 15 Minuten ausgesetzt. Während dieser Messung wird der Faden unter einer konstanten Spannung von 0.1 cN/tex gehalten (BISFA-Norm).
  • Das Verfahren zur Herstellung eines HMLS Garnes aus einer PET-Polyesterschmelze unter Nutzung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst die Verfahrensschritte gemäß Anspruch 8.
  • Die Filamentstränge werden zwischen der Spinndüse und dem Einlaufrollenpaar um das 50-bis 80-fache, bevorzugterweise um das 60-fache verstreckt und mit einer Geschwindigkeit von 1500 bis 3500 m/Min aufgespult.
  • Die bevorzugt im erfindungsgemässen Verfahren verwendete synthetische Polyesterschmelze hat eine Grenzviskosität kleiner 0,9 dl/gr.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform anhand der Figur 1 näher erläutert.
  • Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Fadens aus einer synthetischen Polymerschmelze. Mit einer Spinnvorrichtung 1 wird eine Vielzahl von Filamentsträngen 4 bei einer Temperatur von 40° bis 50° über der Schmelztemperatur des verwendeten Polyesters extrudiert. Die Spinnvorrichtung 1 umfasst eine Spinndüse 2, durch welche die einzelnen Filamente des Filamentstranges geformt werden. Die Filamentstränge 4 werden aus der Spinndüse 2 mit einer bestimmten Geschwindigkeit V1 einem Blasschacht 3 zugeführt Die Filamentstränge 4 durchlaufen den Blasschacht 3 und werden dabei abgekühlt auf eine Temperatur unter 50°C. Die Abkühlung erfolgt dabei meist durch Anblasen der Filamentstränge 4 mit gekühlter Blasluft. Anschliessend werden die Filamentstränge 4 zu einem Faden 6 zusammengefasst und mit einer Spinnpräparation 5 versehen. Der Faden 6 gelangt zu einem Einlaufrollenpaar 7. Das Einlaufrollenpaar 7 besteht aus einer angetriebenen Rolle und einer nicht angetriebenen Beilaufrolle. Durch das Einlaufrollenpaar 7 wird die Abzugsgeschwindigkeit V2 des Fadens aus dem Blasschacht 3 bestimmt. Die Differenz zwischen den beiden Geschwindigkeiten V1 und V2 ergibt die Verstreckung der Filamentstränge 4 im Spinnprozess. Die Filamentstränge 4 werden durch die Einlaufrolle 7 mit einer gegenüber der Spinngeschwindigkeit V1 erhöhten Geschwindigkeit V2 abgezogen. Anschliessend an das Einlaufrollenpaar 7 wird der Faden 6 über fünf Streckrollenpaare 8, 9, 10, 11 , 12 geführt. Das Einlaufrollenpaar 7 und die Streckrollenpaare 8, 9, 10, 11 , 12 werden vom Faden 6 mehrfach umschlungen. Die beiden Rollen eines Streckrollenpaares 8, 9, 10, 11 , 12 werden im Wesentlichen mit der gleichen Drehzahl betrieben. Dadurch erfolgt eine Verstreckung des Fadens 6 jeweils zwischen den Streckrollenpaaren 8, 9, 10, 11 , 12 und dem ersten Streckrollenpaar 8 und dem Einlaufrollenpaar 7.
  • Die ersteren Streckrollenpaare 8, 9, 10, 11 sind mit einer Heizeinrichtung (nicht dargestellt) versehen. Das letzte Streckrollenpaar 12 hingegen ist mit einer Kühlvorrichtung 14 versehen. Es ist zumindest eine Rolle des Streckrollenpaares 12 mit der Kühleinrichtung 14 verbunden. Die durch den Faden 6 in die Streckrollen des Streckrollenpaares 12 über deren Oberfläche eingebrachte Wärme wird mit Hilfe eines Kühlmittels über Kühlmittelverbindungen 13 zur Kühlvorrichtung 14 abgeführt. Die Kühlvorrichtung besteht dabei im Wesentlichen aus einem Wärmetauscher, über welchen die im Kühlmittel enthaltene Wärme abgeführt werden kann bevor dieses wiederum dem Streckrollenpaar 8 zugeführt wird. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades könnten auch beide Rollen des Streckrollenpaares 12 mit der Kühleinrichtung 14 verbunden sein.
  • Anschliessend an das letzte Streckrollenpaar 12 wird der Faden 6 über eine Verwirbelung 15 einer Spuleinrichtung 16 zugeführt und von dieser mit einer Geschwindigkeit V3 aufgespult. Die Geschwindigkeit V3 des Fadens 6 an der Spuleinrichtung 16 wird dabei bestimmt durch die Geschwindigkeit V1 der Filamentsränge 4 unmittelbar nach der Spinndüse 2 und die gesamte Verstreckung der Filamentstränge 4 respektive des Fadens 6 auf ihrem Weg von der Spinndüse 2 über den Blasschacht 3 und die Streckzone zur Spuleinrichtung 16.
    • Legende
    • 1 Spinnvorrichtung
    • 2 Spinndüse
    • 3 Blasschacht
    • 4 Filamentstränge
    • 5 Spinnpräparation
    • 6 Faden
    • 7 Einlaufrollenpaar
    • 8 Erstes Streckrollenpaar
    • 9 Zweites Streckrollenpaar
    • 10 Drittes Streckrollenpaar
    • 1 1 Viertes Streckrollenpaar
    • 12 Fünftes Streckrollenpaar
    • 13 Kühlmittelverbindung
    • 14 Kühleinrichtung
    • 15 Verwirbelung
    • 16 Spuleinrichtung
    • V1 Geschwindigkeit Filamentstrang nach Spinndüse
    • V2 Geschwindigkeit Faden Einlaufrollenpaar
    • V3 Geschwindigkeit Faden Spuleinrichtung

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Herstellung eines High Modulus Low Shrinkage (HMLS) Garnes aus einer Polyesterschmelze mit einer Spinneinrichtung (1) mit einer Spinndüse (2) zum Extrudieren und einem Blasschacht (3) zum Abkühlen einer Vielzahl von Filamentsträngen (4), mit einer Vorrichtung (5) zum Aufbringen einer Spinnpräparation und zum Zusammenfassen der Filamentstränge (4) zu einem Faden (6), mit einer Spuleinrichtung (16) und mit einer zwischen der Spinneinrichtung (1) und der Spuleinrichtung (16) vorgesehenen Streckzone zur Verstreckung des Fadens (6), wobei die Streckzone durch mehrere aufeinanderfolgende Streckrollenpaare (8, 9, 10, 11 , 12) gebildet ist und die ersteren Streckrollenpaare (8, 9, 10, 11) mit einer Heizeinrichtung und das letzte Streckrollenpaar (12) mit einer Kühleinrichtung (14) versehen sind, wobei eine Oberflächentemperatur der mit der Kühleinrichtung (14) versehenen Rolle des letzten Streckrollenpaares (12) von kleiner 100°C vorgesehen ist, wobei zumindest eine der beiden Rollen eines jeweiligen Streckrollenpaares (8, 9, 10, 11, 12) mit der Heiz- oder Kühleinrichtung (14) versehen ist und die Geschwindigkeit (V2), mit welcher der Faden (6) durch das Einlaufrollenpaar (7) von der Spinneinrichtung (1) abgezogen wird 400 m/Min bis 700 m/Min beträgt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Herstellung eines HLMS-Garnes aus einer PET-Polyesterschmelzedie Streckzone durch ein Einlaufrollenpaar (7) und fünf aufeinanderfolgende Streckrollenpaare (8, 9, 10, 11, 12) gebildet ist, dass in der Streckzone eine drei- bis achtfache Gesamtverstreckung erfolgt, wobei die Verstreckung zwischen dem Einlaufrollenpaar (7) und dem ersten Streckrollenpaar (8) 1.02 bis 1.1, zwischen dem ersten Streckrollenpaar (8) und dem zweiten Streckrollenpaar (9) 4 bis 6, zwischen dem zweiten Streckrollenpaar (9) und dem dritten Streckrollenpaar (10) 1.2 bis 2.0, zwischen dem dritten Streckrollenpaar (10) und dem vierten Streckrollenpaar (11) 0.7 bis 1.2 und zwischen dem vierten Streckrollenpaar (11) und dem fünften Streckrollenpaar (12) 0.7 bis 1.2 beträgt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (V2) mit welcher der Faden (6) durch das Einlaufrollenpaar (7) von der Spinneinrichtung (1) abgezogen wird 475 m/Min beträgt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beheizung über die Heizeinrichtungen der ersten vier Streckrollenpaare (8, 9, 10, 11) derart vorgesehen ist, dass die Oberflächentemperatur der Rollen des ersten Streckrollenpaares (8) 40 bis 90°C, des zweiten Streckrollenpaares (9) 80 bis 170 °C, des dritten Streckrollenpaares (10) 120 bis 280°C und des vierten Streckrollenpaares (11) 120 bis 250°C betragen.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeit (V1) der Filamentstränge (3) an der Spinndüse 5 bis 15 m/Min und die Geschwindigkeit (V2) des Fadens (6) am Einlaufrollenpaar (7) der Streckzone 550 m/Min bis 650 m/Min beträgt.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rollen des letzten Streckrollenpaares (2) mit der Kühleinrichtung (14) versehen sind.
  6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (14) eine Flüssigkeitskühlung ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Streckzone eine 5- bis 7-fache Gesamtverstreckung vorgesehen ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines High Modulus Low Shrinkage (HMLS) Garnes aus einer Polyesterschmelze unter Nutzung der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
    a) Extrudieren von Filamentsträngen (4) aus einer PET-Polyesterschmelze in einer Spinnvorrichtung (1) durch eine Spinndüse (2) mit einer Geschwindigkeit (V1) von 5 bis 15 m/Min,
    b) Abkühlen der Filamentstränge (4) in einem Blasschacht (3) und Zusammenfassen der Filamentstränge (4) zu einem Faden (6),
    c) Aufbringen einer Spinnpräparation,
    d) Abziehen des Fadens (6) aus dem Blasschacht (3) mit einem Einlaufrollenpaar (7) mit einer Geschwindigkeit (V2) von 400 m/Min bis 700 m/Min,
    e) Verstrecken des Fadens (6) mit einer Gesamtverstreckung des Garns von 3 bis 8 über das Einlaufrollenpaar (7) und fünf aufeinanderfolgende Streckrollenpaare (8, 9, 10, 11, 12), wobei die ersten Streckrollenpaare (8, 9, 10, 11) beheizt werden und das letzte Streckrollenpaar (12) auf weniger als 100°C Oberflächentemperatur gekühlt wird,
    wobei eine Verstreckung zwischen dem Einlaufrollenpaar (7) und dem ersten Streckrollenpaar (8) 1.02 bis 1.1, zwischen dem ersten Streckrollenpaar (8) und dem zweiten Streckrollenpaar (9) 4 bis 6, zwischen dem zweiten Streckrollenpaar (9) und dem dritten Streckrollenpaar (10) 1.2 bis 2.0, zwischen dem dritten Streckrollenpaar (10) und dem vierten Streckrollenpaar (11) 0.7 bis 1.2 und zwischen dem vierten Streckrollenpaar (11) und dem fünften Streckrollenpaar (12) 0.7 bis 1.2 eingestellt wird, und
    f) Verstecken der Filamentstränge (4) zwischen der Spinndüse (2) und dem Einlaufrollenpaar (7) um das 50- bis 80-fache und Aufspulen des Fadens (6) aus PET mit einer Spuleinrichtung (16) mit einer Geschwindigkeit (V3) von 1500 bis 3500 m/min.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamentstränge (4) zwischen der Spinndüse (2) und dem Einlaufrollenpaar (7) um das 50- bis 80- fache verstreckt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamentstränge (4) zwischen der Spinndüse (1) und dem Einlaufrollenpaar (7) um das 60-fache verstreckt werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetische PET-Polyesterschmelze eine Grenzviskosität kleiner 0,9 dl/gr aufweist.
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