WO1993019229A1

WO1993019229A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung synthetischer endlosfilamente

Info

Publication number: WO1993019229A1
Application number: PCT/CH1993/000061
Authority: WO
Inventors: Günter Koschinek; Dietmar Wandel
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter Ag; Zimmer Ag
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 1993-09-30
Also published as: DE59307248D1; KR940701471A; KR100225086B1; ATE157712T1; JPH07501365A; DE4208568A1; EP0586630B1; EP0586630A1

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Spinnen und Abkühlen von synthetischen, multifilen, spinnorientierten Endlosfilamenten mit einer Spinneinrichtung mit Düsenplatten enthaltenden Spinnköpfen und Abkühlschächten mit luftdurchlässiger Wandung, durch die ausschließlich aufgrund einer Reibungsmitnahme der Luft durch die Filamente ein Luftstrom in das Innere der Abkühlschächte gesaugt wird, wobei der Luftstrom bei Abzugsgeschwindigkeiten der Filamente von mindestens 2400 m/min unmittelbar an der Unterseite der Spinnköpfe und ohne Unterbrechung weiter über die Länge der Abkühlschächte eingesaugt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung synthetischer Endlosfila ente

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spinnen und Abkühlen von synthetischen, multifilen, spinnorientierten Endlosfilamenten mittels einer Spinneinrichtung mit Düsenplatten enthaltenden Spinnköpfen und Abkühlschächten mit luftdurchlässiger Wandung, durch die ausschließlich aufgrund einer Reibungsmitnahme der Luft durch die Filamente ein Luftstrom in das Innere der Abkühlschächte gesaugt wird.

ultifile Endlosfilamente aus synthetischem Polymer werden aus der Spinntemperatur aufweisenden Schmelze mittels einer Spinneinrichtung hergestellt. Die Schmelze wird durch Bohrungen einer Düsenplatte gepreßt, die ausgepreßten Schmelzeströme anschließend abgekühlt und zu einem Filamentbündel zusammengefaßt, das mit einer Spinnpräparation versehen und mit einer Fadenabzugseinrichtung abgezogen und schließlich aufgespult wird.

Dem Abkühlen kommt eine besondere Bedeutung zu. Die Gleichmäßigkeit des Abkühlens überträgt sich direkt auf die physikalischen Kenndaten der Filamente, wie Gleichmäßigkeit der Filamentstärke (Uster) oder der Anfärbung. Störungen werden durch nicht laminare oder turbulente Strömung der Kühlluft übertragen. Bevor die mit hoher Spinntemperatur ausgepreßten Schmelzeströme nicht unter den Erstarrungspunkt abgekühlt sind, dürfen sie nicht zusammenstoßen oder mit Fadenführern berührt werden, da sie sonst verkleben.

Systeme mit Kühlluftaufbereitung in einer Klimaanlage, Zuführung über Luftkanäle zu Abkühlsch chten und Einblasen mittels des von

Ventilatoren erzeugten Vordrucks in den Bereich der Schmelzeströme unterhalb der Düsenplatten haben sich bewährt. Aufwendige

Luftverteilungs-, Regelungs- und Homogenisierungseinrichtungen müssen jedoch angewendet werden, um die turbulente Kühlluft gerichtet und laminarisiert zuzuführen.

Ausführungsbeispiele sind solche mit Queranblasung (cross flow), d. h. im wesentl chen rechtwinklige Durchblasung der Filamente und direkte Abfuhr der Schmelzwärme leeseitig (US-A 4529368), sowie solche mit Radialanblasung, d. h. Luftrichtung von außen in das Filamentbündel gerichtet und Wärmeabfuhr im wesentlichen in Filament aufrichtung (US-A 4712988 und DE-A 3406347).

Eine andere Methode der Erzeugung eines Kühlluftstroms besteht darin, die Filamente durch Unterdrucksysteme zu leiten, in denen aufgrund des Unterdrucks der Kühlluftstrom erzeugt wird (US-A 4496505 und WO 90-02222A).

Das Anblasen von Schmelzeströmen entweder durch Überdruck oder Unterdruck ist jedenfalls die heute übliche Technik der notwendigen Kühlung der Schmelzeströme, um diese anschließend zu einem Filamentbündel zusammenzufassen und weiterverarbeiten zu können.

Es ist weiterhin aus der DE-A 1914556 eine Vorrichtung zum Spinnen und Abkühlen von synthetischen Endlosfilamenten bekannt geworden, bei der der erforderliche Kühlluftstrom innerhalb eines mit einer Vielzahl von Perforationen versehenen Rohres, durch das ein aus einer Düsenplatte ausgepreßtes Bündel von Schmelzeströmen geführt wird, erzeugt wird. Es handelt sich dabei um die Anordnung gemäß den Figuren 5 und 6 dieser Druckschrift. Das Rohr ist dabei bewußt so gestaltet, daß es in seinem an den Spinnkopf anschließenden Bereich über eine Länge von mindestens 300 mm keine Perforation aufweist, wodurch ein Zutritt von Außenluft in den dahinter!iegenden Bereich des Rohres ausdrücklich ausgeschlossen wird. Die Schmelzeströme sollen also unmittelbar nach dem Verlassen des Spinnkopfes zunächst keiner Kühlung unterworfen werden. Die Folge davon ist eine entsprechende Verlängerung der erforderlichen Kühlstrecke, worauf übrigens auch ausdrücklich in der oben zitierten DE-A 3406347, Seite 5, Absatz 1 hingewiesen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Spinnen und Abkühlen von synthetischen Endlosf la enten zu schaffen, das bzw. die mit einem minimalen apparativen und regelungstechnischen Aufwand auskommt und insbesondere für hohe Abzugsgeschwindigkeiten geeignet ist. Diese Aufgabe wird unter Zugrundelegung des eingangs geschilderten Verfahrens dadurch gelöst, daß der Luftstrom bei Abzugsgeschwindigkeiten von mindestens 2400 m/min unmittelbar an der Unterseite der Spinnköpfe und ohne Unterbrechung weiter über die Länge der Abkühlschächte eingesaugt wird.

In Abkehr von den Lehren der vorstehend zitierten DE-A 1914556 wird also von der Außenluft her den Schmelzeströmen unmittelbar an der Unterseite der Spinnköpfe Kühlluft zugeführt, und zwar eingesaugt durch die Reibung zwischen der Luft und den durch den betreffenden Abkühlschacht geführten Fila enten, was in gewisser Weise mit einer Injektorwirkung zu vergleichen ist. Diese Injektorwirkung erstreckt sich auf die gesamte Länge des Abkühlschachtes und insbesondere auch auf den Bereich unmittelbar an der Unterseite der Spinnköpfe, so daß die zu kühlenden Schmelzeströme sofort nach Verlassen des Spinnkopfes einer Kühlung unterworfen werden. Dabei bewirkt der Abkühlschacht eine Kanalisierung der durch seine Wandung einströmenden Luft längs der

Richtung der Filamente, die damit eine Luftströmung erzeugen, die sich gleichmäßig um die Filamente schließt und somit auf diese eine durchgehend gleichmäßige Abkühlung bewirkt.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß eine durch die vorstehend beschriebene Injektorwirkung erzeugte und sich insbesondere auf den Bereich unmittelbar an der Unterseite der Spinnköpfe erstreckende Kühlung im Sinne der Erfindung besonders bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten zu Filamenten führt, die zum einen wegen der hohen Abzugsgeschwindigkeit eine Spinnorientierung aufweisen, die bei der Anwendung der Vorrichtung^" gemäß der DE-A 1914556 wegen der in dieser Druckschrift bevorzugt angegebenen Abzugsgeschwindigkeit von 1000 m/min nicht entstehen kann, und zum anderen eine Filamentgleichmäßigkeit besitzen, die bei Anwendung der Vorrichtung der DE-A 1914556 in Verbindung mit Abzugsgeschwindigkeiten von über 2400 m/min wegen des in dieser Druckschrift vorgeschriebenen bewußten Ausschlußes des Bereichs unterhalb des Spinnkopfes von der Kühlung nicht erzielbar ist. Die gemäß der Erfindung durch die perforierten Abzugsschächte sich ergebende gleichmäßige Kühlung vom Bereich unmittelbar unterhalb der Spinnköpfe ab, führt darüberhinaus dazu, daß die so erzeugten Einzelfilamente eine hohe Gleichmäßigkeit über die Länge und von Einzelfilament zu Einzelfila ent aufweisen.

Darüberhinaus ergibt sich der wesentliche Vorteil für die Praxis, daß gegenüber den herkömmlichen Kühlsystemen mit Anblasen durch Überdruck oder Unterdruck, die einen erheblichen technischen Aufwand, insbesondere Ventilatoren erfordern, dieser Aufwand vollständig vermieden wird, so daß durch das erfindungsgemäße Verfahren, das in praktikabler und vorteilhafter Weise die Herstellung von Filamenten gestattet, eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit ermöglicht wird. Separate und energieaufwendige Klimaanlagen zur Aufbereitung der Kühlluft, Zuführkanäle und Homogenisierungseinrichtungen zur Laminarisierung der turbulenten Luft können entfallen.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann wegen der dabei entstehenden besonderen Gleichmäßigkeit des Luftstromes der mittlere Abstand der Einzelfilamente eines Fila entbündels am Austritt des Abkühlschachtes unter 6 mm liegen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist so gestaltet, daß die Wandung der Abkühlschächte über die ganze Länge mit Durchbrüchen für den Luftzutritt versehen ist, so daß auch im Falle eines Anschlußes der Abkühlschächte direkt an der Unterseite der Spinnköpfe an dieser Stelle Luft in den Abkühlschacht eingesaugt werden kann. Darüberhinaus ist es auch möglich, den Abkühlschacht mit Abstand von der Unterseite des Spinnkopfes anzuordnen, so daß sich an dieser besonders kritischen Stelle ein besonders großer Querschnitt für den Zutritt von Luft erqibt. Dabei wählt man den durch den Abstand gebildeten Spalt zwischen Abkühlschacht und Spinnkopf zweckmäßig so groß, daß durch den Spalt nur Luft in den Abkühlschacht eingesaugt wird und im Spalt kein Gegenstrom entsteht und somit vermieden wird, daß etwa im Inneren des Abkühlschachtes eine Turbulenz entstehen kann.

Vorteilhaft wird die Vorrichtung so gestaltet, daß der Zutritt von Kühlluft im Bereich unmittelbar unterhalb des Spinnkopfes geregelt werden kann. Im Falle eines Anschlußes des Abkühlschachtes direkt an der Unterseite des Spinnkopfes geschieht dies dadurch, daß die Durchbrüche hinsichtlich ihres Querschnittes einstellbar gestaltet werden. Im Falle der Anordnung eines Spaltes zwischen Abkühlschacht und Unterseite des Spinnkopfes kann man diesen Spalt in seiner Breite entsprechend einstellbar gestalten. Der Abkühlschacht läßt sich als Metallsieb ausbilden, wobei in diesem Fall über seine gesamte Oberfläche dicht benachbart relativ große Durchlässe vorhanden sind.

Es ist auch möglich, den Abkühlschacht als perforierten Schacht auszubilden, der über seine gesamte Oberfläche mit Perforationen versehen ist. Vorteilhaft besitzen die Löcher einen Durchmesser zwischen 1 bis 5 mm und erstrecken sich in ihrer Summe über eine Fläche, die 50 % der Gesamtoberfläche nicht überschreitet.

Die Form der Abkühlschachte orientiert sich zweckmäßigerweise an der Form der Düsenplatten, die rund, oval oder rechteckig sein können. Entsprechend weisen die Abkühlschächte einen kreisförmigen, ovalen oder rechteckigen Querschnitt auf, der vorzugsweise um 10 bis 60 πrni größer ist als derjenige des Lochfeldes der Düsenplatte. Der Querschnitt des AbkühlSchachtes ist zweckmäßigerweise über die gesamte Länge konstant. Bei einer alternativen Ausführungsform schließt sich an den Bereich mit konstantem Querschnitt in der Nähe der Austrittzone ein kurzer Bereich an mit nach unten abnehmendem Querschnitt, wobei die untere Öffnung zum Durchtritt des Filamentbündels einen Mindest-Durchmesser bzw. ein Mindestmaß von mehr als 10 mm aufweist.

Die Abkühlschachte kann man zweckmäßig zylindrisch ausbilden und diesen jeweils einen zweiten Zylinder mit Abstand konzentrisch zuordnen, wobei beide Zylinder mit Perforationen versehen sind. Der äußere Zylinder hat in diesem Fall die Wirkung einer gewissen Luftströmungsberuhigung, so daß die durch den Abkühlschacht (innerer Zylinder) angesaugte Luft dann aus einer luftberuhigten Zone stammt und entsprechend gleichmäßig im Inneren des Abkühlschachtes strömt. Um den Querschnitt der Perforation im Abkühlschacht auf einfache Weise leicht den jeweiligen Bedürfnissen anpassen zu können, kann man den Abkühlschacht zylindrisch ausbilden und auf diesen Zylinder einen weiteren Zylinder aufschieben, wobei beide Zylinder mit Perforationen versehen sind und durch gegenseitige Verdrehung eine mehr oder minder starke Überdeckung der Perforationen erzielbar ist. Hierdurch läßt sich dann der jeweils gewünschte Querschnitt der Luft-Durchtritte einstellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich bevorzugt zur Herstellung von Einzelfilamenttitern von 0,3 bis 3,0 dtex bei Abzugsgeschwindigkeiten von 2400 bis 7000 m/min, besonders bevorzugt 0,3 bis 1,5 dtex bei 2400 bis 5000 m/min, jedoch unter Berücksichtigung des nachfolgend angeführten Verhältnisses Abzugsgeschwindigkeit zu Spinntiter.

Besonders vorteilhafte Bedingungen bestehen, wenn Fila enttiter zu bestimmten Geschwindigkeitsbereichen hergestellt werden. Es hat sich gezeigt, daß das Verhältnis von Abzugsgeschwindigkeiten und Spinntiter des Einzelfila entes, berechnet in den Dimensionen m/min und dtex, mit mindestens 1800 vorteilhaft ist. Verhältnisse größer als 8000 führen zu Fila entabrissen und Verhältnisse größer als 10000 vermehrt zu Filamentabrissen. Vorteilhafterweise wird man das Verhältnis kleiner als 6000 wählen.

Als Abzugsgeschwindigkeit (auch Spinngeschwindigkeit) wird die Geschwindigkeit der ersten angetriebenen Galette nach dem Konvergenzpunkt definiert. Bei galettenlosem Filamentabzug gilt die Geschwindigkeit des Aufspulaggregates. Der Einzelfila enttiter, auch Spinntiter, an der Abzugseinrichtung wird in bekannter Weise bezogen auf die definierte Abzugsgeschwindigkeit berechnet. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 7 erörtert, wobei die

Fig. 1 - 6 schematisch, verschiedene Ausführungen der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung zeigen, und zwar

Fig. 1 einen mit einstellbarem Abstand zur Spinnkopf-Unterseite angeordneten AbkühlSchacht mit perforierter Wandung,

Fig. 2 einen mit einstellbarem Abstand zur Spinnkopf-Unterseite angeordneten Abkühlschacht mit doppelter, mit festem Abstand konzentrisch zueinander angeordneter, perforierter Wandung,

Fig. 3 einen unmittelbar an den Spinnkopf anschließenden Abkühlschacht mit im Bereich nahe dem Spinnkopf einstellbarer Größe der Perforierungen,

Fig. 4 einen mit einstellbarem Abstand zur Spinnkopf-Unterseite angeordneten Abkühlschacht mit über die gesamte Länge des Schachtes einstellbarer Größe der Perforierungen,

Fig. 5 den konisch ausgeführten unteren Bereich eines AbkühlSchachtes,

Fig. 6 einen Abkühlschacht, wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch mit rechteckigem Querschnitt.

In Fig. 7 ist die Geschwindigkeit der vom Filamentbündel mitgeführten Luft in Funktion des Abstandes von der Spinndüse bei einer Spinnvor¬ richtung ohne Zwangszuführung von Luft dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch, als Beispiel, einen mit Abstand (2) zur Spinnkopf-Unterseite (1) angeordneten Abkühlschacht, der die aus dem Spinnkopf austretenden Filamente (5) konzentrisch umgibt und im wesentlichen aus einem Metallochzylinder (3) besteht. Eine Spaltverstellung (4) erlaubt es, den Metallochzylinder (3) mit einem mehr oder weniger großen Spalt (2) zum Spinnkopf anzuordnen.

Der Spalt (2) sollte maximal nur so groß sein, daß sich eine in Richtung der Filamente gerichtete Luftströmung ausbildet. Bei zu großer Öffnung würde hier umgekehrt aufsteigende warme Luft austreten, und in Fadennähe bestünde die Gefahr der Wirbelbildung der unterschiedlich gerichteten Luftströme. Zusätzlich minimiert der Spalt (2) Wärmeübergänge vom Spinnkopf auf die Abkühleinrichtung.

Der Metallochzylinder (3) weist über die gesamte Wandung gleichmäßig verteilte Öffnungen auf, wobei die Luftdurchlässigkeit in weiten Bereichen wählbar ist. Allerdings sollte der Luftwiderstand nicht zu groß werden, um den Sogeffekt nicht zu beeinträchtigen. Auch zu große Öffnungen sollten vermieden werden, um Luftbewegungen in der Umgebung zu puffern. Bewährt hat sich ein Anteil an freien Öffnungen (Löcher) von maximal 50 % der Gesamtfläche. Statt des hier gezeigten Metallochzylinders kann auch ein Metallsiebzylinder verwendet werden.

Da jedes Fadenbündel separat von der luftdurchlässigen Wandung (3) des AbkühlSchachtes umgeben ist, ist die durch die Sogwirkung der Filamente angesaugte Kühlluft (Pfeile) im wesentlichen radial von außen nach innen gerichtet. Sie wird der Umgebung entnommen und hat daher eine Temperatur entsprechend der des Spinnraumes. Unterhalb des Abkühlschachtes befindet sich eine hier nicht gezeigte Fadenölereinrichtung oder ein anderer Fadenführer zum Bündeln der abgekühlten Filamente zu einem Faden, der danach einer Abzugseinrichtung zugeführt wird.

Der in Fig. 2 schematisch dargestellte Abkühlschacht ist ähnlich aufgebaut wie der der Fig. 1. Ein mit festem Abstand konzentrisch zum ersten (3) angeordneter zweiter Metallochzyl nder (6) ermöglicht es, eventuelle Luftbewegungen im Spinnraum, z. B. beim Öffnen und Schließen von Türen, zusätzlich zu puffern. Ein Wandungsabstand der beiden Metallochzyl nder von maximal 20 mm ist zu empfehlen.

Eine andere Ausführungsart der empfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt Fig. 3. Die luftdurchlässige Wandung beginnt hier unmittelbar unterhalb des Spinnkopfes (1). Der den Abkühlschacht bildende Metallochzyl nder ist im Bereich nahe dem Spinnkopf von einem zweiten, direkt auf dem ersten aufliegenden, beweglichen Metallochzylinder (7) umgeben. Beide Metallochzylinder weisen die gleiche Perforation auf, so daß durch Drehbewegungen des zweiten Metallochzylinders (7) die Löcher des ersten Zylinders entweder völlig freigegeben werden oder mehr oder weniger abgedeckt werden. Eine Regulierung des Luftdurchtritts in diesem Bereich nahe dem Spinnkopf ist somit möglich. Der nach unten anschließende Metallochzylinder (3) ist ähnlich ausgeführt wie der von Fig. 1, jedoch ohne Spaltverstellung.

Eine weitere Ausführungsart ist in Fig. 4 dargestellt. Dieser Abkü lschacht ist zunächst ähnlich aufgebaut wie der der Fig. 1, mit einem mit Abstand (2) zur SpinnkopfUnterseite (1) angeordneten und in der Höhe verstellbaren (4) Schacht mit perforierter Wandung (3). Ein zweiter, an dem ersten perforierten Schacht (3) anliegender perforierter Schacht gleicher Form^"(8) ermöglicht eine Regulierung des Luftdurchtritts über die gesamte Höhe des Schachtes. Die Einstellung erfolgt durch Drehen oder Verschieben der beiden perforierten Schächte (3 und 8) zueinander. Eine optimale Einstellung des Luftdurchtritts sowohl im Bereich nahe dem Spinnkopf als auch über die gesamte Schachthöhe ist somit möglich.

Alternativ zu den in Fig. 1, 2 und 4 schematisch dargestellten Abzugsschächten mit konstantem Querschnitt, zeigt Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Abkühlschacht, dessen ebenfalls perforierte Austrittzone (9) konisch mit nach unten abnehmendem Querschnitt ausgebildet ist. Die Injektor-Wirkung wird dadurch noch verbessert.

Fig. 6 ist ein Beispiel für einen Abkühlschacht mit rechteckigem Querschnitt, der bei Spinnköpfen mit rechteckigen Düsenplatten eingesetzt wird. Ansonsten entspricht der Aufbau dem der Vorrichtung der Fig. 1.

Figur 7 zeigt Messungen der Geschwindigkeit der vom Filamentbündel mitgeführten Luft bei verschiedenen Abständen von der Düsenplatte in Abhängigkeit vom Filamenttiter. Die Messungen erfolgten während des Verspinnens von Polyethylenterephthalat (PET) einer Intrinsic Viskosität (I. V.) von 0,67 dl/g mit Hilfe einer Spinn-Vorrichtung ohne Zwangszuführung von Luft (d. h. ohne konventionellen Blasschacht und ohne erfindungsgemäße Abkühlvorrichtung) bei einer Wicklergeschwindigkeit von 3200 m/min. Gemessen wurde die vertikale Komponente der Luftströmung unter Verwendung eines ALNOR Anemometers, Meßbereich 0,1 - 30 m/sec. Die Luftgeschwindigkeit ist ein Maß für die durch die Sogwirkung des Filamentbündels bewegte Luftmenge. Die bezogen auf gleichen Düsenabstand niedrigere Luftgeschwindigkeit bei höherem Titer kennzeichnet dessen langsamere Abkühlung. Man entnimmt der Figur, daß durch Vergrößerung des Abstandes des Bündelungspunktes von der Düsenplatte die Kühlluftmenge beliebig und auf einen gewünschten Wert erhöht werden kann, wodurch ein Verkleben der Filamente vermieden wird. Allerdings sollte der Abstand des Konvergenzfadenführers von der Düsenplatte und damit dem Abkühlschacht auch nicht zu groß sein. Die mitgeführte Luft erhöht die Filament-Luftreibung und damit die Fadenspannung des Filamentbündels. Bei feinen Filamenten und hohen Abzugsgeschwindigkeiten könnten diese den Bereich der Reißkraft der Filamente erreichen und F lamentabrisse zur Folge haben.

Beispiel 1

PET-Schnitzel einer Viskosität von I. V. = 0,67 dl/g werden aufgeschmolzen und die Schmelze wird bei einer Temperatur von 300 °C durch die Bohrungen einer in einen Spinnkopf üblicher Bauart eingesetzten Düsenplatte gepreßt. Die Düsenplatte hat einen Durchmesser von 70 mm; der Lochfelddurchmesser beträgt 55 mm; die 61 Bohrungen haben einen Durchmesser d = 0,25 mm und eine Kapillarlänge von L = 2 D.

Die Fördermenge betrug 17,3 g/min, der No inaltiter dtex 33f61, wobei der Spinntiter pro Fila ent 0,89 dtex betrug.

Danach gelangten die Fäden in einen Abkühlschacht bestehend aus einem Siebzylinder der Länge L = 350 mm, φ = 100 mm, 600 Maschen/cm². Der Abstand zwischen Spinnkopfunterkante und Zylinderoberkante wurde zwischen 0 und 15 mm variiert, so daß ein entsprechend freier Spalt entstand. Der Sieb-Zylinder ist von der Raumluft einer Temperatur von 23 °C umgeben.

In einem Abstand von 530 mm von der Spinnkopfunterkante war ein Fadenöler zum Aufbringen einer wässrigen Emulsion angebracht, wobei die Dosiermenge einer Auflage auf dem Filamentbündel von 0,8 % entsprach. Der Öler ist der erste Konvergenzpunkt des Fadenbündels. Danach wurde der Faden mittels eines Wicklers mit Spannungsreduziereinrichtung mit einer Geschwindigkeit von 3200 m/min aufgespult.

Die besten Uster-half inert-Werte von 0,80 % wurden bei einem Spalt von 0 - 5 mm erreicht. Bei 15 m-Spalt betrug der U-Wert 7,2 %. Beispiel 2:

Die Ausführung erfolgte wie in Beispiel 1, jedoch mit zusätzlichem Sieb-Konus am Austritt des Siebzylinders, wobei die Öffnung für den Fadendurchtritt φ = 30 mm betrug. Der Uster-Wert verbesserte sich auf U = 0,60 %.

Beispiel 3:

PET-Schnitzel einer Viskosität I. V. = 0,67 dl/g werden aufgeschmolzen, und die Schmelze wird bei einer Temperatur von 294 °C durch die Bohrungen einer Düsenplatte gepreßt. Die Düsenplatte hat einen Durchmesser von 80 mm; der Lochfelddurchmesser betrug 70 mm, der Bohrungsdurchmesser = 0,17 mm, L = 2 D.

In einem ersten Versuch betrug die Anzahl der Bohrungen in der Düsenplatte 72, in einem zweiten Versuch 144. Die Fördermenge betrug entsprechend 16,0 g/min bzw. 31,0 g/min, so daß ein Nominaltiter von 36f72 bzw. 72fl44 dtex entsprechend einem vergleichbaren Spinntiter pro Fila ent von 0,8 dtex resultierte.

An den Spinnkopf direkt anschließend befand sich ein perforierter Zylinder der Länge L = 500 mm, φ = 100 mm, Lochdurchmesser = 5 m, gleichmäßig über die Wandung verteilt. Die freie Fläche betrug 34 % (39 x 70 Löcher).

Der Zylinder ist von Raumluft einer Temperatur von 28 °C umgeben. Der Konvergenzpunkt wird durch einen Fadenöler gebildet, der einen Abstand von 250 mm zum Kühlzylinder aufwies. Der mittlere Abstand der Einzelfilamente am Zyl nderaustritt liegt je nach Kapillarzahl zwischen 1,7 und 2,5 mm. Danach wurde das Filamentbündel mittels Galetten und einem Wickelaggregat mit 2800 m/min abgezogen und aufgespult. Der Spinnorientierungsgrad, gekennzeichnet durch die Reißdehnung, sowie weitere Kenndaten und deren Gleichmäßigkeit sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1

Beispiel 4:

Die Ausführung erfolgte wie im Beispiel 3, jedoch unter Variation des Abstandes des Fadenölers zum perforierten Zylinder zwischen 50 und 850 mm entsprechend 550 bis 1350 mm Abstand zum Spinnkopf. Die Untersuchungen erfolgten am Nenntiter 36f72 dtex. Bei 850 mm Abstand traten vermehrt Spinnabrisse auf, ausgelöst durch eine relativ hohe Fadenspannung aufgrund zu langer offener Strecke des Filamentbündels. Bei Abständen unter 850 mm lag der Uster-Wert unverändert gut bei 0,39 - 0,58 %. Beispiel 5:

PET-Schnitzel einer Viskosität I. V. = 0,63 dl/g wurden aufgeschmolzen und die Schmelze wurde bei einer Temperatur von 294 °C durch die Bohrungen einer Düsenplatte gepreßt. Die Düsenplatte hatte einen Durchmesser von 80 mm; der Lochfelddurchmesser beetrug 70 mm, der Bohrungsdurchmesser = 0,25 mm, L = 2 D. Die Anzahl der Bohrungen in der Düsenplatte betrug 34.

Die Fördermenge betrug 18,5 g/min, so daß ein Nominaltiter von dtex 50f34 entsprechend einem Spinntiter pro Filament von 1,47 dtex resultierte.

In einem Abstand zum Spinnkopf von 50 mm befand sich der in Beispiel 3 beschriebene Lochzylinder.

Der Zylinder ist von Raumluft einer Temperatur von 29 °C umgeben. Der Konvergenzpunkt wird durch einen Fadenöler gebildet, der einen Abstand von 600 mm zum Kühlzylinder aufwies. Der mittlere Abstand der Einzelfilamente am Zylinderaustritt betrug etwa 5,9 mm.

Danach wurde das Filamentbündel direkt von einem Wickelaggregat, das mittels einer mit einer Voreilung von 6 % betriebenen Nutwalze zur Spannungskompensation ausgerüstet war, mit einer Geschwindigkeit von 3700 m/min abgezogen und aufgespult. Der Spinnorientierungsgrad ist gekennzeichnet durch eine Reißdehnung des aufgespulten Filamentbündels von 95 %, die Reißfestigkeit betrug 28,8 cN/tex.

Die Uster-Gleichmäßigkeit war hervorragend und betrug Uster half inert = 0,39 %. Beispiel 6:

Die Ausführung erfolgte wie im Beispiel 5, jedoch mit der Maßnahme, daß die Abzugsgeschwindigkeit von 4200 bis 5700 m/min, bei einer Voreilung der Nutwalze von bis zu 10 %, variiert wurde. Weiterhin wurde die Fördermenge derart erhöht und zu jeder Geschwindigkeit neu eingestellt, daß der Spinntiter dtex 76f34 entsprechend einem Einzelfila enttiter von 2,24 dtex konstant gehalten wurde.

Die Fadenkenndaten und Gleichmäßigkeitswerte sind in der Tabelle 2 zusammengestellt.

Geschw. (m/min)

Fördermenge (g/min)

Titer (dtex)

Reißlast (cN)

CV-Reißlast (%)

Reißfestigkeit (cN/tex)

Reißdehnung (%)

CV-Reißdehnung (%)

Uster-half inert (%)

Die vorangehenden Beispiele belegen, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung Filamentkenndaten erhalten werden, die zumindest denen der herkömmlichen Systeme entsprechen und in bestimmten sensiblen Anwendungen, wie der Herstellung von Mikrofilamenten bei Abzugsgeschwindigkeiten von mehr als 2400 m/min, diese verbessern, und dies bei äußerst geringem apparativen Aufwand.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Spinnen und Abkühlen von synthetischen, ultifilen, spinnorientierten Endlosfila enten mittels einer Spinneinrichtung mit Düsenplatten enthaltenden Spinnköpfen und Abkühlschachten mit luftdurchlässiger Wandung, durch die ausschließlich aufgrund einer Reibungsmitnahme der Luft durch die Filamente ein Luftstrom in das Innere der Abkühlschächte gesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom bei Abzugsgeschwindigkeiten der Filamente von mindestens 2400 m/min unmittelbar an der Unterseite der Spinnköpfe und ohne Unterbrechung weiter über die Länge der Abkühlschächte eingesaugt wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abstand der Filamente eines Filamentbündels am Austritt des Abkühlschachtes unter 6 mm liegt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom im Bereich nahe dem Spinnkopf einstellbar ist.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung über ihre ganze Länge mit Durchbrüchen für den Luftzutritt versehen ist.

Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abkühlschacht mit Abstand von der Unterseite des Spinnkopfes angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der durch den Abstand gebildete Spalt zwischen Abkühlschacht und Spinnkopf so groß ist, daß durch den Spalt nur Luft in den Abkühlschacht eingesaugt wird.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des AbkühlSchachtes von der Unterseite des Spinnkopfes zwecks Regulierung des Luftdurchtritts einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Durchbrüche im Bereich nahe dem Spinnkopf zwecks Regulierung des Luftdurchtritts einstellbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Durchbrüche über die ganze Länge der Wandung zwecks Regulierung des Luftdurchtritts einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abkühlschacht aus zwei konzentrisch mit einem Wandungsabstand bis zu 20 mm angeordneten Zylindern, die beide mit Durchbrüchen für den Luftzutritt versehen sind, besteht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Öffnung des AbkühlSchachtes durch einen Konus gebildet wird, der sich nach unten hin verengt und eine Öffnung zum Durchtritt des Filamentbündels von mindestens 10 mm freiläßt.