WO2007054375A1 - Vorrichtung zur herstellung schmelzgesponnener filamente - Google Patents

Vorrichtung zur herstellung schmelzgesponnener filamente Download PDF

Info

Publication number
WO2007054375A1
WO2007054375A1 PCT/EP2006/011136 EP2006011136W WO2007054375A1 WO 2007054375 A1 WO2007054375 A1 WO 2007054375A1 EP 2006011136 W EP2006011136 W EP 2006011136W WO 2007054375 A1 WO2007054375 A1 WO 2007054375A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
gas
filaments
air
suction
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/011136
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christopher Hess
Adolf Leifert
Original Assignee
Uhde Inventa-Fischer Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Uhde Inventa-Fischer Gmbh filed Critical Uhde Inventa-Fischer Gmbh
Publication of WO2007054375A1 publication Critical patent/WO2007054375A1/de

Links

Classifications

    • 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
    • D01F6/70—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyurethanes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/287—Raw material pre-treatment while feeding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/29—Feeding the extrusion material to the extruder in liquid form
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D01D5/092—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes in shafts or chimneys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/05—Filamentary, e.g. strands
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/285—Feeding the extrusion material to the extruder
    • B29C48/288—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules
    • B29C48/2888—Feeding the extrusion material to the extruder in solid form, e.g. powder or granules in band or in strip form, e.g. rubber strips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C67/00—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00
    • B29C67/24—Shaping techniques not covered by groups B29C39/00 - B29C65/00, B29C70/00 or B29C73/00 characterised by the choice of material
    • B29C67/246—Moulding high reactive monomers or prepolymers, e.g. by reaction injection moulding [RIM], liquid injection moulding [LIM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0002—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped monomers or prepolymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0005—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing compounding ingredients
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2301/00—Use of unspecified macromolecular compounds as reinforcement
    • B29K2301/10—Thermosetting resins

Definitions

  • the invention relates to a device for the production of melt-spun filaments according to the preamble of the main claim.
  • melt-spinning polymers are made to be spinnable as raw materials by melting under exclusion of air.
  • a thermoplastic raw material in the form of granules or chips is heated by means of an extrusion device to a temperature of at least 5 ° C. above the melting temperature of the polymer and spun over a spinning apparatus.
  • the polymer must be subjected to a drying process prior to its processing in order to set a sufficiently low water content. This is to avoid excessive hydrolytic degradation of the polymer during reflow, melt residence time, and filament processing.
  • the melt is forced through spinnerets into a spinning shaft through which the blown air flows.
  • the jet of a polymer emerging from a spinneret is accelerated under the prevailing stripping forces, narrows to the final titer or final diameter and solidifies under the action of the blast air. Usually, it is cooled to a temperature below the glass transition point of the underlying polymer, but at least to a temperature at which the thread has sufficient mechanical stability.
  • the threads are drawn off from godets, where they are spun as a monofilament, ie a single filament is spun from a single-hole die or can be present as multifilaments, in which case several threads are bundled to form a filament strand.
  • the resulting threads are provided with a Schmälze or thread preparation, possibly still stretched and finally wound on a winder at speeds of 300 - 6000 m / min to form coils.
  • Yarns made in this way can have a denier of from 10 to more than 2000 dtex, or a diameter of from 0.03 to more than 0.5 mm.
  • Filaments mean a textile fiber or a thread of very large, practically endless length. Fibers and threads are understood to mean all textile fibers, such as filaments and staple fibers, regardless of their length.
  • a preferred melt-spinning cooling process is cross-flow or cross-blow.
  • the Queranblasung be the from the spinnerets exiting hot filaments uniformly applied and cooled in a blast chamber at right angles with air-conditioned and under an adjustable control pressure air standing. After passing through the filaments, the heated air flow exits the blow chamber laterally or frontally via an outlet opening or a grid and mixes with the surrounding room air.
  • the thread cooling takes place on the principle of a tube bundle cross-flow heat exchanger.
  • the air flow used should be laminar and turbulence-poor and should have a substantially uniform flow velocity to all the filaments to be cooled, so that all filaments experience identical cooling.
  • To produce the Blas Kunststoffströmung perforated fabric or mesh are often installed in conjunction with honeycomb rectifiers in the blow chambers. About the height of the blow chambers, the cooling distance for the filaments is set on the structure of the rectifier, a specific velocity profile for the blowing air can be specified. The speed of the blown air is controlled by the prevailing pre-pressure with which the conditioned air is supplied to the blow chamber. Air speeds of 0.1 to 0.5 m / s can be generated and set in some cases up to 1.0 m / s.
  • the blow chambers have at least one width over the entire width of the fan blade to be cooled. Usually, blowing lengths of
  • a disadvantage of the conventional method of cross-air blowing is that the exiting the blow duct air gaseous emissions such.
  • B. spider smoke or liquid or solid condensates may contain. These substances may be precursors, monomers, oligomers or degradation products resulting from hydrolysis, oxidative or thermal degradation from the starting polymer. Furthermore, emissions of additives such as stabilizers, additives, plasticizers, etc. may result. The released substances often have a health-endangering effect, their delivery to the ambient air should therefore be avoided.
  • the conventional transverse blowing is only partially suitable for the cooling of monofilaments with high titers (> 100 dtex).
  • One way to achieve this is to increase the cross-blowing lengths of typically 120-200 cm to about 300 cm or more.
  • a disadvantage of such an embodiment is that the filaments cooled thereby are relatively strongly deflected out of the natural fall line.
  • the natural line is understood to mean the perpendicular falling of a filament from a spinneret without the action of a deflecting force or deflection caused by contact with a thread guide. Due to the air resistance of a filament strand, however, it is deflected out of its natural fall line as a function of its diameter, strength, withdrawal speed and flow velocity of the blown air.
  • the spun filaments can be cooled in a water bath or in a combination of air cooling and water bath.
  • this type of cooling is much more complicated than the cooling with air and is usually carried out only at low yarn take-off speeds.
  • Air provided with openings and connected to a suction. In this case, however, a uniform and rectilinear laminar flow through the filaments emerging from the spinning head is not ensured, whereby greater titer fluctuations are expected in comparison with suction located opposite the blowing air inflow area. The used cooling air is sucked off only in a small amount.
  • the invention is based on the object of providing a to provide a direction for the production of melt-spun filaments, which allows efficient cooling in Queranblasen with reduced release of harmful substances to the surrounding indoor air.
  • the object is achieved by the characterizing features of the main claim in conjunction with the features of the preamble.
  • the cooling of the filaments takes place in a combination of a blast chamber with an opposing suction chamber or by a plurality of successive combinations of suction and blast chambers.
  • the spider smoke produced during spinning or vapors or gases leaving the hot polymer melt or harmful iocyanate-containing vapors occurring during spinning, in particular of isocyanate- and / or urethane-containing raw materials are effectively removed with the blast air and do not reach the ambient air. or room air.
  • the extracted from the suction chamber suction air can be cleaned of the harmful substances and used in whole or in part after mixing with fresh air with less energy expenditure again as blowing air for the thread cooling.
  • the invention is suitable for cooling both mono- and multifilaments.
  • both conditioned air and inert gases such as, for example, carbon dioxide, nitrogen or noble gases, as well as reactive or reaction-requiring gases, such as, for example, oxygen, ozone, nitrogen oxides
  • oxide or water vapor mixed in whole or in part of the blowing air and used in the thread cooling Due to the largely closed and sealed construction of the cooling chamber with the blowing and suction chamber cooling or reaction gases or due to the application of reaction-promoting gases or vapor compounds resulting reaction products are no longer or only to a negligible extent in the ambient air of the spinning room. A health hazard can thus be avoided.
  • a flow-calmed zone or an area with only slight movement of air without active thread sensing Because of this flow-calmed zone, the filaments are better wound out.
  • the invention can be applied to all melt-spinnable thermoplastic polymers, or other polymers.
  • polymers which can be processed into filaments by means of a melt-spinning process include, inter alia, polymers from the group of polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polytrimethylene terephthalate (PTT), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN), polytrimethylene naphthalate, polybutenyl naphthalate, polylactic acid (PLA), furthermore all polyesters, consisting of linear or branched, aliphatic or aromatic diols having 2 to 12 carbon atoms and polyethers or their mixtures and linear or branched, aliphatic or aromatic dicarboxylic acids having 2 - 20 C atoms or their mixtures or of OH-containing carboxylic acid compounds with 2 - Make 20 C atoms.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polytrimethylene terephthalate
  • the polyesters may have a linear structure or chain branches.
  • the polyesters can be used in their pure form or as mixed and co-polyesters, as are obtainable in direct preparation by mixing the starting components or by mixing the polymers or by mixing appropriate polymer melts.
  • Another group of polymers which can advantageously be spun for the purposes of the invention are the polyamides which are obtainable by polyaddition of lactams, such as polyamide 4, polyamide 6, polyamide
  • polyamide 12 and furthermore all polyamides, such as polyamide 66, which consist of linear or branched, aliphatic or aromatic diamines having 2 to 12 C atoms and linear, branched, aliphatic or aromatic dicarboxylic acids having 2 to 20 C atoms or their mixtures.
  • the polyamides may be linear or have branched chains.
  • the polyamides can be used in their pure form or as a mixture of co-polyamides, as used in direct preparation by mixing the starting components or by mixing the polymers or by mixing the polymer melts are accessible.
  • polystyrene Another group of polymers which can advantageously be spun for the purposes of the invention is the group of polyolefins. These may be homopolymers of polyethylene or polypropylene or copolymers of polyolefins with a proportion of co-monomers such as ethene, propene, butene, pentene, hexene, peptene, octene, decene, styrene, etc.
  • the polyolefins can have a linear structure or chain branches.
  • the polyolefins can be used in their pure form or as mixed and co-polyolefins, such as are obtainable in direct preparation by mixing the starting components or by mixing the polymers or by mixing the polymer melts.
  • polymers can be advantageously spun from the groups of the polycarbonates, the halogenated vinyl polymers or the block copolymers based on styrene and butadiene.
  • All polymers which can be advantageously spun for the purposes of the invention can be spinnable in the form of the pure polymer or in any desired mixture with one or more polymers which are individually advantageous for the purposes of the invention.
  • additives and additives in pure form or in mixtures up to an amount which allows spinning of the resulting melt can be added to the polymer or polymer mixture to be spun.
  • the aggregate may be in liquid or solid form or preprocessed into a masterbatch to polymer or be added to its melt.
  • the additives and adjuvants may be, for example, stabilizers, matting agents, pigments, dyes, fillers, melt aids, further processing aids or reaction components, as are known to the person skilled in the art.
  • Elastic threads are filaments having a high elongation and a high recovery, i. understood with a small remaining residual strain after canceling the strain-causing force.
  • elastic filaments are used e.g. stretched to twice its original length, so should after removal of the strain-causing force, the permanent elongation of the thread piece is not more than 50% of the original length. It is believed that elasticity of the material is due to phase separation of hard and soft segments, with the macromolecular chains present in coiled form in the soft segments orienting themselves with a lingering force and attempting to revert to the originally preferred preferred coil shape upon release of force.
  • Elastic threads are produced today by a dry, wet or melt spinning process.
  • melt spinning of elastic filaments has gained in importance.
  • a thermoplastic raw material which is suitable for the production of elastic threads is melted, and the resulting melt is extruded via one or more nozzle bores into filaments which are cooled with air in transverse blasting. Both mono- and multifilaments can be produced.
  • the preferred The form of formation of the elastic threads from a melt spinning process are monofilaments in the titer range 11-78 dtex, which are produced at spinning speeds in the range 300-800 m / min.
  • the use of a solvent can be dispensed with in melt spinning.
  • thermoplastic raw materials available for melt spinning of elastic filaments, such as thermoplastic polyurethanes (TPU), polyether esters (PEE), polyetheramides (PEA) or poly olefins (PO) with elastic properties.
  • TPU raw materials for the production of melt-spun elastic threads are produced from the raw materials of the following groups.
  • the raw materials of the individual groups can be used in pure form or mixed with one another, without the group of thermoplastic polyurethanes, which can advantageously be spun in the sense of the present invention, being limited or restricted to the examples or raw materials mentioned.
  • the TPU polymers are produced by means of production processes known to the person skilled in the art and can be additives and Contain additives such as stabilizers, matting agents, pigments, dyes, fillers, melt aids or further processing aids.
  • 1 is a plan view of a spinning head with underlying indicated Blashunt
  • FIG. 2 shows a schematic section through a cooling chamber with blowing and suction chamber and indicated spinning head
  • Fig. 3 is a perspective view of a cooling chamber with blowing and suction chamber
  • Fig. 4 is a schematic sectional view through a spinning shaft with cooling chamber and two successive combinations of blowing and suction chamber
  • Fig. 5 is a schematic representation of a system for producing elastic filaments.
  • the spinning device has a spinning head 3 which is equipped with a plurality of spinning nozzles or spinning packages 4. From the spinnerets 4, a single filament 6 or more filaments emerge in each case.
  • the spinnerets 4 are offset and spaced from each other, where a is the thread pitch or the pitch is defined, which are defined as the distance between the exiting from the spinneret 4 individual Fii- menten 6 when projecting onto a surface parallel to the array of spinnerets each spinning head 3 is thermally insulated by an insulation 5, which is recessed in the region of the underside of the spinnerets 4, to allow easy installation and removal of the spinnerets 4.
  • a spinning shaft 31 (see Fig. 4) adjoins, wherein part of the spinning shaft 31 is a thread cooling chamber 7.
  • the chamber 7 has two smooth-surfaced sidewalls 14, with a surface that avoids the creation of turbulent air currents or air swirls, the other two opposing surfaces being open, each into an attached blow chamber 1 and one attached Pass over suction chamber 2.
  • Blowing and suction chamber 1, 2 are closed to the outside and each have a gas or air supply 10 and a Gas Inc. Air discharge 20 on. The supplied air is denoted by 10 'and the discharged air or the discharged gas is denoted by 20'.
  • the cooling chamber 7 with the side walls 14 and the
  • Blashunt 1 and the suction chamber 2 is optionally attached with the use of a box or tubular intermediate part of the spinning head 3, wherein all parts are sealed to each other and to the environment.
  • the width of the opening between the blast chamber 1 and the cooling chamber 7 is dimensioned so that blast air over substantially the entire width of the cooling chamber 7, i. over the width b of the exiting yarn sheet and additionally on the two flanks over a width f is introduced.
  • the blow chamber 1 has a length 1, which can be variable and can be adapted to the process conditions. High titer monofilaments require longer cooling distances, which are achieved with the invention, so that the length is 1 to 4 m and optionally more.
  • a flow-calmed zone 8 is provided, which is designed so that it is not directly from blowing chamber or cooling air entering from the blow chamber 1 in the cooling chamber.
  • the design of the flow-calm zone 8 may be such that it is in areas about each a single filament or a group of filaments is divided or formed as an area around all of a spinning head 3 exiting filaments.
  • the height c of the flow-calmed zone 8, in which no active cooling of the freshly spun filaments is supplied with blowing air, begins directly after the nozzle plate.
  • the flow-calmed zone 8 can be obtained if the thread cooling chambers 7 do not directly adjoin the spinning shaft.
  • the above-mentioned box-shaped or tubular, open only in the direction of yarn passage transition piece between the spinning head and the cooling chamber can be used.
  • the flow-calmed zone 8 is defined by insulating layers 5, which are attached to the spinneret 4 or the spinning head.
  • the insulating layers can be formed, extended or narrowed by arranged in the thread running direction thread permeable hollow body, whereby an adaptation to the process-related required height c of the flow-stabilized zone 8 is possible.
  • the spinnerets are retracted into the spinner head.
  • a flow-calmed zone 8 can also be provided by an actively heated reheater inserted between the spinning head 3 and the yarn cooling chamber 7.
  • the dimensions of the spinning head 3 with nozzles, the cooling chamber 7 and the blow chamber (s) are dimensioned so that touching the spun filaments with the walls of the cooling chamber 7 or other installations is avoided at the blowing speeds used.
  • a closable opening or door 16 is arranged in at least one of the side walls, via which access to the Nozzles for their installation and removal or for inspections and cleaning work is made possible.
  • one or more lenses are provided in the side wall 14, through which a visual inspection of the filament exit from the nozzle plates or the thread run in the thread cooling chamber 7 is given.
  • the suction chamber 2 is opposite to the blowing chamber 1, wherein preferably the flow area between the cooling chamber 7 and the suction chamber 2 corresponds to the flow area between the blowing chamber 1 and the cooling chamber.
  • other dimensions are possible, which are given for example constructively.
  • the gas discharge 20 from the suction chamber 2 is connected to a suction fan, not shown, whose suction power is adjusted in accordance with the gas quantities added and to be sucked off via the blowing chamber 1.
  • a control device 11 is arranged, which can be designed as a flap, slide or aperture.
  • a corresponding control device 22 is arranged in the gas or air discharge 20 of the suction chamber 2.
  • the respective control device is designed so that the amount of air supplied or the discharged gases continuously adjusted between 100% and 0% based on the back pressure before each control device can be.
  • the governing flow parameter is the flow velocity in the cooling chamber, and thereafter, the balance between supplied and discharged air is adjusted.
  • Cooling chamber 7 and in the flow area between the cooling chamber 7 and the suction chamber 2 rectifier or rectifier elements 12 and 19 are arranged, which allow a homogenization or a profile formation of the flow.
  • the rectifiers 12, 19 with their elements consist of porous, air-permeable materials, such as pinholes, honeycombs, fabrics, tiles, mats or filters made of metal, plastic or textiles.
  • the pressure loss is defined and adjusted together with the aforementioned adjustment and control options, the flow velocity of the blowing air in the yarn cooling chamber 7.
  • protective grids 13, 17 are respectively arranged, which have only a low air resistance, wherein the protective grid 17 also avoids unintentional sucking of filaments into the suction chamber.
  • an exchangeable separator fabric 18 can be exchangeably mounted in the form of a wire mesh or a textile or paper covering, on which also the condensable vapors emerging from the filaments during the spinning process can be deposited. 4
  • the device has two successive combinations of the blast chamber 1 and the opposite suction chamber 2, wherein between the combinations, a separating segment 25 is inserted, which is designed as in open fi la- running direction open tube or open box.
  • the separating segment 25 is not actively flowed by blast air and is not connected to an exhaust.
  • the height of the separating segment 25 is to be selected such that no turbulence occurs due to the different, for example, countercurrent flows.
  • strips or paragraphs 24 or movable flaps or plates may be appropriate, with the aid of the cooling chamber 7 can be separated according to the combination of suction and puffing, this separation for the duration of the adjustment of the ratio of supplied blast air and removing suction air is used for a combination.
  • heels 24 plates or sheets for separating the cooling chamber sections are placed tightly, whereby the exchange of air between the yarn cooling chamber sections is prevented.
  • Paragraphs 24 for receiving sheets or plates are also present between the lower combination blow chamber / suction chamber and the downpipe 23.
  • Thread guide means 28 are for thread guiding and for pulling off the threads is a trigger device 26, e.g. designed as godets, provided.
  • the filaments 6 and 29 to be cooled are produced in the spinning head 3 or more spinning heads arranged in a spinning beam, wherein they are pressed into the thread cooling chamber 7 through nozzle bores, which are arranged individually or in groups in nozzle plates.
  • the individual spinnerets or spin packs 4 are arranged in rows as shown in FIG. 1, so that the individual nozzle bores in the blown air direction 10 are offset relative to one another.
  • the individual filaments 6 thus pass through the thread cooling chamber 7 staggered and the defined thread spacing a relative to each other, so that each filament can be uniformly supplied with cooling air.
  • the spinning head 3 may comprise a plurality of spin packs 4, in Fig. 1, three rows are shown.
  • the spun filaments 6 pass through the flow-calmed zone 8, in which they reduce in diameter and then enter the cooling chamber 7, in they are according to Fig. 2 transversely, ie blown perpendicular to the thread running direction over the entire filament width with blown air. They are deflected C-shaped out of the fall line 6a.
  • conditioned air is introduced into the blow chamber (s).
  • the conditioned air may e.g. be provided by an air conditioner, wherein a fan device with connected duct system distributes the air evenly on all connected blow chambers 1.
  • the blown air flows through the cooling chamber 7, takes any resulting gases and is discharged via the suction chamber 2 again.
  • the initiation of the ratio of the amount of supplied blast air to discharged suction air was determined prior to unwinding, wherein each cooling chamber section by itself provided by providing the closable plates with
  • the amount of extracted from each Fadenkühlhimmmerabêt suction corresponds to 50% to 120% of the supplied blast air, advantageously 90% to 110%. If the intention is to minimize intrafilament titer fluctuations, the blown air is supplied with a slight excess to the amount of sucked-off suction air. The small excess of blown air can be measured at a closable bore in the area of the thread cooling chambers 7 in the form of an outflowing air flow. in which, for the purpose of measurement, the separating plate or plates are placed on the shoulders 24.
  • an overpressure in the yarn cooling chamber 7 of 0.1 to 5 mm water column is measured, with a preferred setting of 0.3 to 1 mm water column.
  • a measuring head of an air flow meter can be introduced through the closable opening 30 in the thread cooling chamber for the duration of the measurement in order to determine the flow velocity of the blowing air, which is measurable at any time without a separating plate.
  • the negative pressure prevailing in a yarn cooling chamber section which is largely hermetically sealed also be determined by means of a connected pressure gauge.
  • negative pressures of from 0.1 to 5 mm of water are used, preferably from 0.3 to 3 mm of water.
  • a substantially airtight closed thread cooling chamber or a thread cooling chamber section is to be understood as meaning that at least 70%, preferably at least 90%, of the blowing air flowing into the thread cooling chamber is removed on the suction side, so that a maximum of 30%, preferably maximally 10%, of the supplied blast air quantity the surrounding room air are discharged. If more air is sucked out of the yarn cooling chamber 7 than blowing air was supplied, the additional amount of extracted air is sucked in via the open region of the spinning shaft 31.
  • the separation segment 25 between the two combinations prevents blown air flows of undirected or turbulent airfoil or air vortex from being created at the interface of two adjoining yarn cooling sections, as may arise when the sections are operated at different air velocities or differently oriented air blasts ,
  • the filaments After leaving the last filament cooling chamber section viewed in the thread running direction, the filaments still pass through the drop tube 23, i. an area in the spinning shaft 31 without active Queranblasung in which a further thread cooling can take place, e.g. by the air sucked in over the spinning shaft 31 during operation of the thread cooling chambers by means of a set negative pressure or by the air flowing out with the filaments at a set overpressure in the spinning shaft 31.
  • This drop tube 23 is formed as a pipe or a rectangular channel, its height being chosen is that ordered air flows are present to achieve uniformity in the lower region.
  • the spinning shaft 31 itself can narrow in the direction of the yarn withdrawal direction.
  • the closure device 27 is designed so that it can be easily adapted to the yarn path with changing spinning conditions in order to avoid reliably abutting the filaments against the wall of the closure device.
  • the area and thus the speed of the incoming or outgoing air from the spinning shaft 23 can be regulated. Excessively high air currents in this area are unfavorable, since this can lead to fluttering of the threads, which manifests itself in higher titer fluctuations.
  • the suction chambers 2 can each individually or be connected together to a suction device or a suction fan. In the latter case, a plurality of suction chamber 2 are connected via an air distribution system to the suction fan. Scrubbers, separators or adsorption devices, which may be part of a suction device, allow a cleaning of the suction air and a removal of the exhalations, which may arise during the spinning of the filaments.
  • Scrubbers, separators or adsorption devices which may be part of a suction device, allow a cleaning of the suction air and a removal of the exhalations, which may arise during the spinning of the filaments.
  • together with the suction air reaction products from the polymer melt or polymer components with a gaseous or vaporous reactant forming reaction products are removed, which are also subsequently removed from the suction air.
  • the suction air can be discharged cleaned or uncleaned as exhaust air to the environment.
  • the suction air is mixed directly or in parts with fresh air,
  • FIG. 5 shows a plant for producing melt-spinnable elastic filaments which uses a cooling chamber according to the invention.
  • the plant has a dryer 40 for drying the raw materials used, e.g. TPU, PEE, PEA or PO.
  • the dryer 40 is connected to a melt extruder 41 for transferring the tubing into a melt, and a mixing device 43 mixes the melt from the extruder 41 with a prepolymer supplied via a metering pump 46.
  • the thus prepared melt is distributed to the connected spinning heads, with spinning pumps 42 supplying the spin packs with a defined volume flow of melt.
  • the spun filaments are after
  • Isocyanate-containing vapors or isocyanate-containing volatile compounds of TPU can be obtained, for example, from unreacted monomeric raw materials of the group of diisocyanates or from oligomers formed in the reaction of diisocyanates with OH-containing compounds. Due to the necessary during the melt spinning process of TPU temperatures of about 160-260 0 C and the melt residence time at these temperatures are formed in addition under the prevailing balance of educational and cleavage reaction of the urethane groups again iso- cyanat tendencytragende compounds that be volatile under the prevailing spinning conditions can. In particular, however, a heavy load on the used blast air is observed when a TPU prepolymer is added to a melt of a TPU to produce the TPU elastic filaments.
  • a TPU prepolymer or prepolymer is understood as meaning the reaction product of raw materials from the group of the diisocyanates with raw materials from the group of the diols, in particular the group of the polydiols.
  • the prepolymers or prepolymer mixtures customarily used in the melt-spinning of TPU have a molecular weight of 400-4000 g / mol and carry predominantly reactive isocyanate groups at their chain ends.
  • prepolymer compounds to a TPU melt is believed to increase molecular weight as well as crosslinking
  • Hard segments in the TPU resulting in better elastic table properties and higher thermal stability of the spun threads compared to such TPU threads made without prepolymer addition.
  • the addition of the prepolymer can be carried out at any time after transfer of the TPU into a melt, wherein in the present embodiment, the mixing device 43 is used.
  • a homogeneous mixing of the prepolymer into the TPU melt is desirable, as this results in uniform yarn properties.
  • the first pump, referred to as the booster pump 45, in the direction of conveyance is supplied from the reservoir 44 with prepolymer at a low pre-pressure.
  • the low pre-pressure of 0.1 to 5 bar can be reduced by the hydrostatic pressure of a richly attached to the storage container line with a rise height of up to 10 meters or by applying an overpressure by means of an inert, largely anhydrous gas of up to 5 bar to the storage tank or by a combination of hydrostatic pressure and applied pressure on the pressure-tight sealable Reservoir can be applied.
  • a gear pump fed under such a low pre-pressure is able to introduce the prepolymer into a melt of TPU up to a back pressure of 250 bar, but the delivery constancy is low and decreases with increasing backpressure.
  • Gear pump is designed with a sufficiently high inlet pressure, which allows a safe and uniform delivery of the prepolymer into a TPU melt up to a back pressure of 250 bar.
  • the regulation of the inlet pressure of the metering pumps is performed by a pressure-speed control known in the art, in which the drive speed of the booster pump is controlled and maintained depending on the pressure prevailing before a metering pump or alternatively as a function of the output pressure of the booster pump to a constant setpoint.
  • the booster pump 45 feeds a heatable ring line 47, to which at least the metering pump 46, in a preferred embodiment several prepolymer metering pumps 46 are connected.
  • a resistance element 48 is inserted into the ring line 47 behind the last metering pump.
  • the resistance element is in the a pitot tube with a narrowed pipe cross-section or an adjusting screw, which also narrows the cable cross-section.
  • Prepolymer, which has flowed through the ring line 47 and was not removed from the metering pumps 46 passes through the resistance element 48 back into the reservoir 44 and can be fed from there again the ring line 47.
  • the promotion of the prepolymer in a loop is advantageous because the prepolymer is stored centrally, in a part of the plant separated from the melt production and can be distributed from there to the individual addition points. This avoids the handling of prepolymer at several points in the plant, which is often critical, since space is limited in the field of spinning, handling with cans or barrels is thus difficult and prepolymer is easily spilled during filling and decanting can. This is particularly critical because it can escape unhealthy isocyanate group-containing vapors. Furthermore, the prepolymers are usually very sticky, honey viscous liquids which tend to adhere to spinning equipment and building parts and later react in the presence of water or atmospheric water vapor to a solid, difficult to remove mass. The cleaning of prepolymer contaminants is complex and labor-intensive and should therefore be avoided.
  • Another advantage of the central storage of the prepolymer is that the average residence time of the prepolymer under elevated temperature in the reservoir 44 can be kept correspondingly short, so that the Abreagieren and unusable the reactive isocyanate groups not or only to a lesser extent compared to the storage and feeding occurs only one point of addition.
  • An advantage of this embodiment of the Prepolymerdostechnik is also that when stopping one or more metering pumps 46 due to the continued possibility of flow of the prepolymer in the ring line 47 clogging in ring line due to the formation of agglomerates of prepolymer can be effectively reduced. The formation of agglomerates occurs in particular when the prepolymer in the reservoir 44 or lines due to self-reaction of the prepolymer or by reaction with atmospheric moisture to crosslinked polymer structures.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Herstellung schmelzgesponnener Filamente mit einem mindestens eine Spinndüse zum Ausspinnen der Filamente aufweisenden Spinnkopf und einer unterhalb des Spinnkopfs vorgesehenen Kühlkammer vorgeschlagen, die mit einer eine Gaszuführung aufweisenden Blaskammer zum seitlichen Anblasen der Filamente mit Gas verbunden ist. Gegenüberliegend zur Blaskammer ist eine Saugkammer mit Gasabführung zum Abführen des zugeführten und durch die Filamente durchströmenden Gases gegebenenfalls zusammen mit aus den Filamenten austretenden Ausdünstungen oder Reaktionsprodukten angeordnet.

Description

Vorrichtung zur Herstellung schmelzgesponnener
Filamente
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstel- lung schmelzegesponnener Filamente nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Bei dem Schmelzspinnen werden Polymere als Rohstoffe durch Schmelzen unter Luftabschluss verspinnbar ge- macht. Hierbei wird ein thermoplastischer Rohstoff in Form von Granulat oder Schnitzeln mittels einer Ex- trusionseinrichtung auf eine Temperatur von mindestens 5°C über der Schmelztemperatur des Polymers erhitzt und über eine Spinnapparatur versponnen. Häufig muss das Polymer vor seiner Verarbeitung einem Trock- nungsprozess unterworfen werden, um einen ausreichend geringen Wassergehalt einzustellen. Dies soll einen übermäßigen hydrolytischen Abbau des Polymers während des Aufschmelzens, der Verweilzeit in der Schmelze und der Verarbeitung zu Fäden vermeiden. Nach Dosie- rung über Spinnpumpen wird die Schmelze durch Spinndüsen in einen blasluftdurchströmten Spinnschacht ge- presst. Der aus einer Spinndüse austretende Strahl eines Polymers wird unter den herrschenden Abzugs- kräften beschleunigt, verengt sich auf den Endtiter oder Enddurchmesser und verfestigt sich unter Einwirkung der Blasluft. Üblicherweise wird auf eine Temperatur unterhalb des Glasumwandlungspunktes des zugrundeliegenden Polymers abgekühlt, zumindest aber auf eine Temperatur bei der der Faden eine ausreichende mechanische Stabilität aufweist. Die Fäden werden von Galetten abgezogen, wobei sie als Monofi- lament d.h. ein einzelnes Filament wird aus einer Einlochdüse ersponnen oder als Multifilamente, hier- bei werden mehrere Fäden zu einem Filamentsträng gebündelt, vorliegen können. Die erhaltenen Fäden werden mit einer Schmälze oder Fadenpräparation versehen, eventuell noch verstreckt und schließlich auf einem Wickler bei Geschwindigkeiten von 300 - 6000 m/min zu Spulen aufgewickelt. Solchermaßen hergestellt Fäden können einen Titer von 10 bis über 2000 dtex aufweisen, bzw. einen Durchmesser von 0,03 bis über 0,5 mm. Unter Filamenten wird eine Textilfaser oder ein Faden von sehr großer, praktisch endloser Länge verstanden. Unter Fasern und Fäden werden alle textilen Faserstoffe wie Filamente und Spinnfasern, unabhängig von ihrer Länge verstanden.
Der Abkühlung eines frisch ersponnenen Fadens kommt eine erhebliche Bedeutung zu, da durch sie die Massen- oder Titergleichmäßigkeit sowie die Vororientierung und somit die textilmechanischen Eigenschaften und die Verarbeitungsgüte des erzeugten Filaments maßgeblich beeinflusst werden. Ein bevorzugtes Ab- kühlverfahren beim Schmelzspinnen ist die Querstromoder Queranblasung . Bei der Queranblasung werden die aus den Spinndüsen austretenden heißen Filamente in einer Blaskammer rechtwinklig mit klimatisierter und unter einem einstellbaren Regelvordruck stehender Luft gleichmäßig beaufschlagt und abgekühlt . Nach dem Passieren der Filamente verlässt der erwärmte Luftstrom die Blaskammer seitlich oder frontal über eine Auslassöffnung oder ein Gitter und vermischt sich mit der umgebenden Raumluft.
Bei der Queranblasung erfolgt die Fadenkühlung nach dem Prinzip eines Rohrbündel-Kreuzstrom-Wärmetauschers. Die verwendete Luftströmung sollte dabei laminar und turbulenzarm sein und eine im Wesentlichen gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeit zu allen abzu- kühlenden Filamenten aufweisen, so dass alle Fäden eine identische Abkühlung erfahren. Zur Erzeugung der Blasluftströmung sind in den Blaskammern Lochgewebe oder Siebgewebe häufig in Verbindung mit Wabengleichrichtern eingebaut. Über die Höhe der Blaskammern wird die Abkühlstrecke für die Filamente festgelegt, über den Aufbau der Gleichrichter kann ein spezifisches Geschwindigkeitsprofil für die Blasluft vorgegeben werden. Die Geschwindigkeit der Blasluft wird durch den herrschenden Vordruck mit dem die klimati- sierte Luft der Blaskammer zugeführt wird geregelt. Es lassen sich Luftgeschwindigkeiten von 0,1 bis 0,5 m/s in manchen Fällen bis zu 1,0 m/s generieren und einstellen. Die Blaskammern weisen mindestens eine Breite über die gesamte Breite der abzukühlenden Fa- denschar auf. Üblicherweise werden Anblaslängen von
0,5 bis 2 m in seltenen Fällen bis 3 m verwendet. Die Queranblasung beim Schmelzspinnen wird sowohl in der Filamentspinnerei als auch in der Stapelfaserherstellung eingesetzt und ist weit verbreitet. In der FiIa- mentspinnerei können sowohl Multifile als auch Mono- file abgekühlt werden. Die verwendeten Blaskammern lassen sich sehr variabel gestalten, ihre Wartungsund Beschaffungskosten sind im Vergleich zu anderen Abkühlverfahren gering.
Darüber hinaus sind dem Fachmann weitere Abkühlverfahren für das Schmelzspinnen bekannt, wie z.B. die Innen-/Außen- oder Außen-/Innenanblasung, bei der die konditionierte Blasluft diametral über die austretenden Filamente geleitet wird. Zu den allgemeinen Grundlagen und dem Stand der Technik zum Schmelzespinnen und der Kühlung der Filamente wird auf F. Fourne, "Synthetische Fasern", Hauser Verlag, München, 3. Auflage, 1995 ISBN 3-446-16058-2, S. 348 ff. verwiesen.
Nachteilig an dem herkömmlichen Verfahren der Quer- luftanblasung ist, dass die aus dem Blasschacht austretende Luft gasförmige Ausdünstungen wie z. B. Spinnrauch oder flüssige oder feste Kondensate ent- halten kann. Bei diesen Stoffen kann es sich um Vorprodukte, Monomere, Oligomere oder durch Hydrolyse, oxidativen oder thermischen Abbau entstandene Abbauprodukte aus dem Ausgangspolymeren handeln. Des Weiteren können Ausdünstungen von Zuschlagstoffe wie Stabilisatoren, Additiven, Weichmachern etc. herrühren. Die freigesetzten Substanzen weisen häufig eine gesundheitsgefährdende Wirkung auf, ihre Abgabe an die umgebende Raumluft sollte daher vermieden werden.
Ein weiterer Nachteil herkömmlicher FadenkühlSysteme ist, dass sie üblicherweise mit angesaugter, frischer Außenluft betrieben werden. Vor der Verwendung als Blasluft wird die Frischluft in entsprechend dimensionierten Klimaanlagen auf die verfahrensseitig vorge- sehenen Bedingungen für die Temperatur und den Feuchtigkeitsgehalt konditioniert. Je nach herrschenden klimatischen Bedingungen müssen für die Kühlung oder Erwärmung der Außenluft große Energiemengen aufgewendet werden.
Des Weiteren ist die herkömmliche Queranblasung nur bedingt für die Abkühlung von Monofilamenten mit hohen Titern (>100 dtex) geeignet. Eine Möglichkeit dies zu erreichen besteht in einer Erhöhung der Queranblaslängen von üblicherweise 120 - 200 cm auf ca. 300 cm oder darüber hinaus. Nachteilig an einer solchen Ausführung ist jedoch, dass die damit abgekühlten Filamente relativ stark aus der natürlichen Falllinie ausgelenkt werden. Unter der natürlichen FaIl- linie wird das lotrechte Fallen eines Filaments aus einer Spinndüse verstanden ohne Einwirkung einer aus- lenkenden Kraft oder einer Auslenkung, verursacht durch das Berühren mit einem Fadenleitorgan. Aufgrund des Luftwiderstandes eines Filamentstranges wird dieser aber in Abhängigkeit seines Durchmessers, Festig- keit, Abzugsgeschwindigkeit und Strömungsgeschwindigkeit der Blasluft aus seiner natürlichen Falllinie ausgelenkt. Dem gegenüber steht eine rückführende Kraft, da der Lauf der Filamente durch Fadenleitorgane, Präparationseinrichtungen oder die Spinnmaschine stabilisiert werden muss. Es resultiert eine bogenar- tig (C- förmige) Auslenkung der Filamente, wobei das Maximum der Auslenkung, neben den genannten Einflussfaktoren, auch stark von der Länge der Blaslufteinwirkung und somit von der Höhe einer Blaskammer ab- hängt. Um bei einer Verlängerung einer Blaskammer oder Erhöhung der Blasluftgeschwindigkeit ein Anstoßen oder Streifen der Filamente an der Blaskammerwandung oder des Luftaustrittgitters zu vermeiden, müssen die Blaskammern entsprechend weiter in der Blas- luftströmungsrichtung dimensioniert werden. Dies geht zu Lasten des zur Verfügung stehenden Spinnereirau- mes, da die Spinnköpfe und Spulmaschinen mit einem entsprechend vergrößerten Abstand aufgestellt werden müssen. Darüber hinaus ist die Verlängerung der Blas- kammer bei einseitiger Luftzuführung nachteilig, da der Fadenlauf durch die stärkere Auslenkung instabiler wird, woraus höhere intrafilamentäre Titerschwankungen resultieren können.
Stehen aus Platzgründen keine verlängerten Blaskam- mern zur Verfügung oder sollen hochtitrige Monofila- mente erzeugt werden, so können die ersponnenen Filamente in einem Wasserbad oder in einer Kombination von Luftkühlung und Wasserbad abgekühlt werden. Diese Art der Abkühlung ist aber deutlich aufwendiger als die Abkühlung mit Luft und wird üblicherweise nur bei niedrigen Fadenabzugsgeschwindigkeiten durchgeführt.
Aus Patent US 2,273,105 ist bekannt, dass eine quer zu den erzeugten Filamenten eingeblasene laminare Kühlluft eine effektive Methode zur Fadenkühlung beim Schmelzspinnen darstellt. In einer speziellen Ausführung der Erfindung wird das Prinzip von entgegen gerichteten Luftströmungen in einer Blaskammer zum Erreichen einer intensiveren und somit schnelleren Fa- denabkühlung dargestellt. Die Möglichkeit zur aktiven Entfernung der eingeblasenen Kühlluft ist nicht offenbart. Es ist davon auszugehen, dass aufgrund de unzureichenden Abgrenzung der direkt an einem der anschließenden Blaskammersegmente mit unterschiedlicher Blasluftströmungsrichtung aufgrund starker Turbulenzen eine Verschlechterung der Fadengleichmäßigkeit gegenüber der Verwendung nur eines einzigen Blaskam- mersegments auftritt.
Ebenfalls bekannt ist aus DE 195 14 866 Al dass eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit des Kühlluftstromes in den Randbereichen eines Filamentbündels erreicht werden kann, wenn die den Kühlluftstrom begrenzenden Außenwände mit Luftdurchlassöffnungen versehen sind. Allerdings werden hierfür die seitlich begrenzen Wän- de parallel zur Strömungsrichtung der eingeblasenen
Luft mit Öffnungen versehen und an eine Absaugung angeschlossen. Hierbei ist jedoch eine gleichmäßige und gleichgerichtete laminare Durchströmung der aus dem Spinnkopf austretenden Filamente nicht gewährleistet, wodurch im Vergleich zu einer der Blaslufteinström- fläche gegenüberliegenden Absaugung stärkere Titerschwankungen erwartet werden. Die verbrauchte Kühl- luft wird nur in einer geringen Menge abgesaugt.
Aus Patent US 4,943,220 ist eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Flussrichtung der eingeblasenen Kühl- luft bekannt. Es werden bewegliche Klappen verwendet, die den Kühlluftstrom seitlich eingrenzen und somit ein freies Passieren der Kühlluft zwischen den äuße- ren Filamenten und der Blaskammwand verringern sollen. Es soll eine bessere Vergleichmäßigung der Kühlluft und daher ein besserer Kühleffekt resultieren. Als problematisch bei dieser Ausführung der Blaskammern muss allerdings ein mögliches Anstoßen der FiIa- mente an den Begrenzungsklappen angesehen werden, was eine deutlich erhöhte Fadenbruchrate zur Folge hätte.
Die DE 198 21 778 Al beschreibt eine Vorrichtung zur Herstellung von Mikrofilamenten, mit der eine höhere Titer-Gleichmäßigkeit bei Multifilamenten gegenüber der Standard-Querstromanblasung mittels einer Innen- Außenanströmung und einer in den Sinnbalken versenkten und dadurch thermisch isolierten Spinndüsenplatte erreicht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- richtung zur Herstellung schmelzgesponnener Filamente zu schaffen, die ein effizientes Abkühlen beim Queranblasen mit reduzierter Abgabe gesundheitsschädlicher Substanzen an die umgebende Raumluft gestattet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Erfindungsgemäß erfolgt die Abkühlung der Filamente in einer Kombination von einer Blaskammer mit einer gegenüberliegenden Saugkammer bzw. durch mehrere aufeinander folgende Kombinationen von Saug- und Blas- kammern. Dabei werden der beim Verspinnen entstehende Spinnrauch oder auch aus der heißen Polymerschmelze austretende Dämpfe oder Gase oder auch beim Verspinnen insbesondere von isocyanat- und/oder urethangrup- penhaltigen Rohstoffen auftretende gesundheitsschädliche iocyanhathaltige Dämpfe mit der Blasluft effek- tiv abgeführt und gelangen nicht in die Umgebungs- oder Raumluft. Die aus der Saugkammer abgeführte Saugluft kann von den gesundheitsschädlichen Substanzen gereinigt und in Gänze oder teilweise nach dem Mischen mit Frischluft unter geringerem Energieauf- wand erneut als Blasluft für die Fadenkühlung eingesetzt werden. Die Erfindung eignet sich zur Abkühlung sowohl von Mono- als auch Multifilamenten. Aufgrund der durch die Absaugung insbesondere auch in den Randbereichen der Fadenkühlkammer stärker gerichteten Führung der Blasluft werden alle Filamente, d.h. die gesamte Filamentschar, gleichmäßig von Blasluft durchströmt und abgekühlt. Es resultieren daraus geringere interfilamentäre Titerschwankungen. Auf die Verwendung von Begrenzungsklappen oder Luftleitble- chen im Bereich der Fadenkühlkammer kann verzichtet werden, da die Kühlluft auch in den Randbereichen von hoher Gleichmäßigkeit ist und eine homogene Strömungsgeschwindigkeit aufweist.
Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah- men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
Vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist es, dass sich bei Verwendung entgegengesetzt gerichteter Anblas- Strömungen in zwei aufeinander folgenden Blaskammern, in bevorzugter Weise in Kombination mit einer gegenüberliegenden Saugkammer, eine geringere Bauchung des mit Kühlluft angeblasenen Fadens oder der Fadenschar einstellt und sich somit eine geringere Auslenkung der abzukühlenden Filamente aus der idealen senkrechten Falllinie ergibt. Insbesondere stellt dies eine Möglichkeit dar, Monofilament mit einem Titer > 100 dtex effektiv über die gesamte Blasluftlänge abzukühlen. Hierdurch können Blaskammern geringerer Tiefe verwendet werden, wodurch eine platzsparende Anordnung von Spinnmaschinen ermöglicht wird. Überraschend hat sich weiterhin gezeigt, dass aufgrund der geringeren Auslenkung und des stabileren Fadenlaufs des hierbei resultierenden S-förmigen Fadenbogens sowie der gleichmäßigeren und weniger zu Turbulenzenbildung neigenden Blasluft durch die in Strömungsrichtung unterstützend wirkende Absaugung geringere intrafila- mentäre Titerschwankungen erzielt werden können als bei Verwendung einer Blaskammer vergleichbarer Ab- blaslänge nach dem herkömmlichen Prinzip der Queran- blasung möglich.
Im Sinne der Erfindung können sowohl konditionierte Luft als auch inerte Gase, wie z.B. Kohlendioxid, Stickstoff oder Edelgase sowie reaktive oder reakti- onsfordernde Gase, wie z.B. Sauerstoff, Ozon, Stick- oxide oder Wasserdampf im Ganzen oder in Teilen der Blasluft zugemischt und bei der Fadenabkühlung eingesetzt werden. Durch die weitgehend geschlossene und abgedichtete Bauweise der Kühlkammer mit der Blas- und Saugkammer werden Kühl- oder Reaktionsgase oder aufgrund der Beaufschlagung mit reaktionsfördernden Gasen oder dampfförmigen Verbindungen entstehende Reaktionsprodukte nicht mehr oder nur in vernachlässigbarem Ausmaß in die Umgebungsluft des Spinnereiraums abgegeben. Eine Gesundheitsgefährdung kann somit vermieden werden.
In vorteilhafter Weise ist unterhalb des Spinnkopfes, d.h. unterhalb der Austrittsstelle der Filamente aus den Düsenbohrungen eine strömungsberuhigte Zone bzw. ein Bereich mit nur geringfügiger Luftbewegung ohne aktiver Fadenfühlung vorgesehen. Aufgrund dieser strömungsberuhigten Zone werden die Filamente besser ausgesponnen .
Besonders vorteilhaft ist, zwischen mehreren Kombinationen von Blas- und Saugkammer mindestens ein Trennsegment ohne Gaszuführung bzw. -abführung vorzusehen. Dadurch werden Turbulenzen zwischen unterschiedlichen Gasströmungen vermieden, wodurch geringere Titerschwankungen, insbesondere intrafilamantärer Art, vermieden werden.
Weiterhin ist besonders vorteilhaft, eine Rückführung der abgesaugten Kühlluft in die Blaskammer (n) gegebenenfalls nach einer Reinigung vorzusehen, da dadurch Energie eingespart werden kann, d.h., ein geringerer Energieverbrauch zur Fadenkühlung resultiert.
Die Erfindung lässt sich auf alle schmelzspinnbaren thermoplastische Polymere anwenden, oder sonstige Po- lymere, die sich mittels eines Schmelzspinnprozesses zu Filamenten verarbeiten lassen. Hierzu zählen u. a. Polymere aus der Gruppe der Polyester wie Polyethy- lenterephthalat (PET) , Polytrimethylenterephthalat (PTT) , Polybutylenterephthalat (PBT) , Polyethylen- naphthalat (PEN) , Polytrimethylennaphthalat, Polybu- tylennaphthalat, Polymilchsäure (PLA) , des weiteren sämtliche Polyester, die sich aus linearen oder verzweigten, aliphatischen oder aromatischen Diolen mit 2 bis 12 C-Atomen sowie Polyethern oder ihren Mischungen und linearen oder verzweigten, aliphatischen oder aromatischen Dicarbonsäuren mit 2 - 20 C-Atomen oder ihren Mischungen oder aus OH-gruppenhaltigen Carbonsäureverbindungen mit 2 - 20 C-Atomen herstel- len lassen. Die Polyester können linear aufgebaut sein oder Kettenverzweigungen aufweisen. Die Polyester können in ihrer reinen Form oder als Misch- und Co-Polyester eingesetzt werden, wie sie in direkter Herstellung durch Mischung der Ausgangskomponenten oder durch Mischung der Polymere oder durch Mischen entsprechender Polymerschmelzen zugänglich sind. Eine weiter Gruppe von Polymeren, die sich im Sinne der Erfindung vorteilhaft verspinnen lassen, sind die Polyamide die durch Polyaddition von Lactamen zugäng- lieh sind, wie das Polyamid 4, Polyamid 6, Polyamid
11, Polyamid 12, des weiteren sämtliche Polyamide wie das Polyamid 66, die sich aus linearen oder verzweigten, aliphatischen oder aromatischen Diaminen mit 2 bis 12 C-Atomen und linearen, verzweigten, aliphati- sehen oder aromatischen Dicarbonsäuren mit 2 - 20 C- Atomen oder ihren Mischungen herstellen lassen. Die Polyamide können linear aufgebaut sein oder Kettenverzweigungen aufweisen. Die Polyamide können in ihrer reinen Form oder als Mischung Co-Polyamide einge- setzt werden, wie sie in direkter Herstellung durch Mischung der Ausgangskomponenten oder durch Mischung der Polymere oder durch Mischen der Polymerschmelzen zugänglich sind.
Eine weiter Gruppe von Polymere, die sich im Sinne der Erfindung vorteilhaft verspinnen lassen, ist die Gruppe der Polyolefine. Hierbei kann es sich Homopo- lymere von Polyethylen oder Polypropylen oder Copoly- mere der Polyolefine mit einem Anteil an Co-Monomeren wie Ethen, Propen, Buten, Penten, Hexen, Pepten, Oc- ten, Decen, Styrol etc. handeln. Die Polyolefine können linear aufgebaut sein oder Kettenverzweigungen aufweisen. Die Polyolefine können in ihrer reinen Form oder als Misch- und Co-Polyolefine eingesetzt werden, wie sie in direkter Herstellung durch Mi- schung der Ausgangskomponenten oder durch Mischung der Polymere oder durch Mischung der Polymerschmelzen zugänglich sind.
Des Weiteren können im Sinne der Erfindung vorteil- haft versponnen werden Polymere aus den Gruppen der Polycarbonate, der halogenierte Vinylpolymere oder der Block-Copolymere basierend auf Styrol und Butadien.
Sämtliche Polymere die sich im Sinne der Erfindung vorteilhaft verspinnen lassen, können in Form des reinen Polymeren oder in beliebiger Mischung mit einem oder mehreren Polymeren, die für sich einzeln e- benfalls vorteilhaft im Sinne der Erfindung verspinn- bar sind. Des Weiteren können dem zu verspinnenden Polymer oder der Polymermischung Additive und Zuschlagsstoffe in reiner Form oder in Mischungen bis zu einer Menge zugegeben werden, die ein Verspinnen der resultierenden Schmelze erlaubt. Die Zuschlag- Stoffe können in flüssiger oder fester Form oder vorverarbeitet zu einem Masterbatch zum Polymer oder seiner Schmelze zugegeben werden. Bei den Additiven und Zuschlagstoffen kann es sich um beispielsweise um Stabilisatoren, Mattierungsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe, Schmelzehilfsmittel, Weiterverar- beitungshilfsmittel oder Reaktionskomponenten handeln, wie sie dem Fachmann bekannt sind.
Besonders vorteilhaft kann die Erfindung für das Schmelzspinnen elastischer Fäden eingesetzt werden. Unter elastischen Fäden werden Filamente mit einer hohen Dehnung und einem hohen Rückstellvermögen, d.h. mit einer geringen verbleibenden Restdehnung nach Aufheben der dehnungsverursachenden Kraft verstanden. Werden elastische Filamente z.B. auf das doppelte ih- rer Ursprungslänge gedehnt, so soll nach Entfernen der dehnungsverursachenden Kraft die bleibende Dehnung des Fadenstückes nicht mehr als 50% der ursprünglichen Länge betragen. Es wird angenommen, dass Elastizität des Materials auf einer Phasentrennung von Hart- und Weichsegmenten beruht, wobei sich die in den Weichsegmenten in geknäuelter Form vorliegenden Makromolekülketten unter einer längenden Kraft orientieren und nach Aufheben der Kraft versuchen, in die ursprünglich vorgelegene bevorzugte Knäuelform zurückorientieren. Elastische Fäden werden heutzutage nach einem Trocken-, Nass- oder Schmelzspinnverfahren erzeugt .
In jüngerer Zeit hat das Schmelzspinnen elastischer Filamente an Bedeutung gewonnen. Dabei wird ein thermoplastischer Rohstoff, der für die Erzeugung elastischer Fäden geeignet ist, aufgeschmolzen und die erhaltene Schmelze über eine oder mehrere Düsenbohrungen zu Filamenten extrudiert, die mit Luft in Queran- blasung abgekühlt werden. Es können sowohl Mono- als auch Multifilamente hergestellt werden. Die bevorzug- te Aufmachungsform der elastischen Fäden aus einem Schmelzspinnprozess sind Monofilamente im Titerbe- reich 11 - 78 dtex, die bei Spinngeschwindigkeiten im Bereich 300 - 800 m/min hergestellt werden. Im Gegen- satz zum herkömmlichen Trockenspinnprozess, kann beim Schmelzspinnen auf die Verwendung eines Lösungsmittels verzichtet werden.
Es stehen eine Reihe von thermoplastischen Rohstoffen für das Schmelzspinnen elastischer Filamente zur Verfügung, wie z.B. thermoplastische Polyurethane (TPU), Polyetherester (PEE) , Polyetheramide (PEA) oder PoIy- olefine (PO) mit elastischen Eigenschaften. TPU Roh- materialen zur Herstellung schmelzgesponnener elasti- scher Fäden werden aus den Rohstoffen der folgenden Gruppen hergestellt. Einem Rohstoff der Gruppe der Polydiole mit einem Molekulargewicht zwischen 500 und 4000 g/mol, üblicherweise einem Polyetherdiol, PoIy- esterdiol oder einem Polycaprolacton, einem Rohstoffe der Gruppe der aromatischen oder aliphatischen Polyi- socyanate wie z. B. dem Bis-Diphenylmethandiiso- cyanat (MDI) , Toluoldiisocyanat (TDI) , Hexamethylen- diisocyanat (HDI) oder dem Methylen-bis- (cyclohexyl) - diisocyanat sowie einem kurzkettigen Kettenverlänge- rer der Gruppe der niedermolekularen Diole mit einem Molekulargewicht <400 g/mol wie z.B. dem Ethylengly- kol, 1, 3-Propandiol, 1, 4-Butandiol, 1, 4-Cyclohexandi- methanol oder 1, 4-Benzoldimethanol . Die Rohstoffe der einzelnen Gruppen können in reiner Form oder unter- einander gemischt eingesetzt werden, ohne dass die Gruppe der thermoplastischen Polyurethane, die im Sinne der vorliegenden Erfindung vorteilhaft versponnen werden kann, auf die genannten Beispiele oder Rohstoffe begrenzt oder eingeengt ist. Die TPU PoIy- mere werden mittels dem Fachmann bekannten Herstellungsverfahren hergestellt und können Additive und Zuschlagstoffe enthalten, wie beispielsweise Stabilisatoren, Mattierungsmittel, Pigmente, Farbstoffe, Füllstoffe, Schmelzehilfsmittel oder Weiterverarbeitungshilfsmittel .
Die oben erwähnten Vorteile gelten insbesondere auch für die elastischen Filamente, d.h., durch die Verwendung von entgegengesetzten gerichteten Blasluftströmungen in mehreren aufeinander folgenden Blaskam- mern wird eine geringere maximale Auslenkung der abzukühlenden Filamente erreicht, wodurch die sich verfestigenden und noch über geringe Fadenfestigkeiten verfügenden Filamente weniger stark beansprucht werden, was die Verwendung längerer Zonen mit einer ak- tiven Anblasung erlaubt, als dies mit einer herkömmlichen Queranblasung und Fadenabkühlung von nur einer Seite her realisierbar ist. Im Sinne der Erfindung können elastische Monofilamente bis über einen Titer von 300 dtex bei der Verwendung von mindestens zwei aufeinander folgenden Blaskammern mit entgegengerichteter Blasluftströmung bei Abzugsgeschwindigkeiten von bis zu 1000 m/min hergestellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich- nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Spinnkopf mit darunter liegender angedeuteter Blaskammer,
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Kühlkammer mit Blas- und Saugkammer sowie angedeutetem Spinnkopf,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Kühlkammer mit Blas- und Saugkammer, und Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Spinnschacht mit Kühlkammer und zwei aufeinander folgenden Kombinationen von Blas- und Saugkammer, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Anlage zum Herstellen von elastischen Filamenten.
Unter Bezugnahme auf die Fign. 1 - 3 weist die Spinnvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung einen Spinnkopf 3 auf, der mit einer Mehrzahl von Spinndüsen bzw. Spinnpaketen 4 ausgerüstet ist. Aus den Spinndüsen 4 treten jeweils ein einzelnes Filament 6 oder mehrere Filamente aus. Die Spinndüsen 4 sind versetzt und beabstandet zueinander ausgebildet, wobei mit a der Fadenabstand oder die Teilung bezeichnet wird, die definiert sind als der Abstand zwischen den aus den Spinndüsen 4 austretenden einzelnen FiIa- menten 6 bei einer Projektion auf eine Fläche parallel zur Reihung der Spinndüsen im Spinnkopf 3. Jeder einzelne Spinnkopf 3 ist durch eine Isolierung 5 thermisch isoliert, die im Bereich der Unterseite der Spinndüsen 4 ausgespart ist, um ein einfaches Ein- und Ausbauen der Spinndüsen 4 zu ermöglichen.
Unterhalb des Spinnkopfes 3 schließt sich ein Spinnschacht 31 (s. Fig. 4) an, wobei Bestandteil des Spinnschachtes 31 eine Fadenkühlkammer 7 ist. Die Kammer 7 weist zwei sich gegenüberliegende Seitenwände 14 mit glatter Oberfläche bzw. mit einer Oberfläche, die das Entstehen von turbulenten Luftströmungen oder Luftwirbeln vermeidet, auf, wobei die anderen zwei gegenüberliegenden Flächen offen sind und je- weils in eine angesetzte Blaskammer 1 und eine angesetzte Saugkammer 2 übergehen. Selbstverständlich können auch Seitenwände vorgesehen sein, die mit großen Öffnungen für die Verbindung zur Blaskammer 1 und zur Saugkammer 2 versehen sind. Blas- und Saugkammer 1, 2 sind nach außen hin geschlossen und weisen je- weils eine Gas- oder Luftzuführung 10 und eine Gasbzw. Luftabführung 20 auf. Die zugeführte Luft ist mit 10' bezeichnet und die abgeführte Luft bzw. das abgeführte Gas ist mit 20' bezeichnet.
Die Kühlkammer 7 mit den Seitenwänden 14 und der
Blaskammer 1 und der Saugkammer 2 ist gegebenenfalls unter Einsetzung eines kästen- oder rohrförmigen Zwischenteils an den Spinnkopf 3 angesetzt, wobei alle Teile zueinander und zur Umgebung hin abgedichtet sind. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist die Breite der Öffnung zwischen der Blaskammer 1 und der Kühlkammer 7 so bemessen, dass Blasluft über im Wesentlichen die gesamte Breite der Kühlkammer 7, d.h. über die Breite b der austretenden Fadenschar sowie zu- sätzlich an den beiden Flanken über eine Breite f eingebracht wird. Die Blaskammer 1 hat eine Länge 1, die variabel gestaltet sein und den Prozessbedingungen angepasst werden kann. Hochtitrige Monofilamente benötigen längere Kühlstrecken, die mit der Erfindung erreicht werden, so dass die Länge 1 bis zu 4 m und gegebenenfalls mehr beträgt.
Zwischen der Austrittstelle der Filamente aus Düsenbohrungen einer Düsenplatte der Spinndüse 4 und der Oberkante der Blaskammer ist eine strömungsberuhigte Zone 8 vorgesehen, die so gestaltet ist, dass sie nicht direkt von aus der Blaskammer 1 in die Kühlkammer eintretende Blas- oder Kühlluft angeströmt wird. Die Ausführung der strömungsberuhigten Zone 8 kann solcherart sein, dass sie in Bereiche um jeweils ein einzelnes Filament oder eine Gruppe von Filamenten aufgeteilt ist oder als ein Bereich um alle aus einem Spinnkopf 3 austretenden Filamente ausgebildet ist. Die Höhe c der strömungsberuhigten Zone 8 , in der keine aktive Kühlung der frisch ersponnenen Filamente mit Blasluft geliefert wird, beginnt direkt im An- schluss an die Düsenplatte.
Die strömungsberuhigten Zone 8 kann erhalten werden, wenn die Fadenkühlkämmer 7 nicht direkt an den Spinn- schacht anschließt. Dazu kann das oben erwähnte kästen- oder rohrförmige, nur in Fadenlaufrichtung offene Übergangsstück zwischen Spinnkopf und Kühlkammer verwendet werden. In Fig. 2 wird die strömungsberuhigte Zone 8 durch Isolierschichten 5 vorgegeben, die an den Spinndüsen 4 oder dem Spinnkopf befestigt sind. Die Isolierschichten können durch in Fadenlaufrichtung angeordnete fadendurchlässige Hohlkörper gebildet, verlängert oder eingeengt werden, wodurch eine Anpassung an die verfahrensbedingt erforderliche Höhe c der strömungsberuhigten Zone 8 möglich ist. In einer anderen Ausführungsform sind die Spinndüsen in den Spinnkopf zurückgezogen angeordnet. Schließlich kann eine strömungsberuhigte Zone 8 auch durch eine zwischen dem Spinnkopf 3 und der Fadenkühlkammer 7 eingebrachten aktiv beheizbaren Nacherhitzer geschaffen werden.
Die Abmessungen des Spinnkopfs 3 mit Düsen, der Kühlkammer 7 und der Blaskammer (n) sind so bemessen, dass bei den verwendeten Blasgeschwindigkeiten ein Berühren der ersponnenen Filamente mit den Wänden der Kühlkammer 7 oder sonstigen Einbauten vermieden wird.
Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, ist in mindestens ei- ner der Seitenwände eine verschließbare Öffnung oder eine Tür 16 angeordnet, über die ein Zugang zu den Düsen für deren Ein- und Ausbau oder für Inspektionen und Reinigungsarbeiten ermöglicht wird. Zusätzlich sind eine oder mehrere Sichtscheiben in der Seitenwand 14 vorgesehen, über die eine visuelle Inspektion des Filamentaustritts aus den Düsenplatten oder des Fadenlaufs in der Fadenkühlkammer 7 gegeben ist .
Die Saugkammer 2 liegt der Blaskammer 1 gegenüber, wobei vorzugsweise die Strömungsfläche zwischen der Kühlkammer 7 und der Saugkammer 2 der Strömungsfläche zwischen Blaskammer 1 und Kühlkammer entspricht. Allerdings sind auch andere Abmessungen möglich, die beispielsweise konstruktiv vorgegeben sind. Es kann auch eine unterschiedliche Anzahl von Blaskammern zu Saugkammer (n) vorhanden sein, beispielsweise können zwei Blaskammern nur einer Saugkammer mit größerer Strömungsfläche gegenüberstehen. Die Gasabführung 20 aus der Saugkammer 2 ist mit einem nicht dargestellten Sauggebläse verbunden, dessen Saugleistung ent- sprechend den über die Blaskammer 1 zugefügten und abzusaugenden Gasmengen eingestellt wird.
Im Bereich der Zuführung 10 der Blaskammer 1 ist eine Regelvorrichtung 11 angeordnet, die als Klappe, Schieber oder Blende ausgeführt sein kann. Eine entsprechende Regelvorrichtung 22 ist in der Gas- bzw. Luftabführung 20 der Saugkammer 2 angeordnet. Über diese Regelvorrichtungen 11 und 22, die getrennt voneinander arbeiten, werden die Mengen der zugeführten Blasluft und der abzusaugenden Gase und somit die resultierende Geschwindigkeit der Blasluft in der Kühlkammer 7 eingestellt. In bevorzugter Weise ist die jeweilige Regelvorrichtung so ausgebildet, dass die Menge der zugeführten Luft bzw. der abgeführten Gase stufenlos zwischen 100% und 0% bezogen auf den Staudruck vor der jeweiligen Regelvorrichtung eingestellt werden kann. Im Ausführungsbeispiel ist der maßgebende Strömungsparameter die Strömungsgeschwindigkeit in der Kühlkammer und danach wird das Gleichgewicht zwischen zugeführter und abgeführter Luft eingestellt. Vor oder nach der Regelvorrichtung 11 in der Blas- luftzuführung kann ein Wechselfilter in die Luftströmung eingebracht sein, der eine Vorreinigung der in die Zuluftkammer einströmenden Luft ermöglicht.
Sowohl in der Strömungsfläche der Blaskammer 1 zur
Kühlkammer 7 als auch in der Strömungsfläche zwischen Kühlkammer 7 und Saugkammer 2 sind Gleichrichter bzw. Gleichrichterelemente 12 und 19 angeordnet, die eine Vergleichmäßigung oder eine Profilausbildung der Strömung gestatten. Die Gleichrichter 12, 19 mit ihren Elementen bestehen aus porösen, luftdurchlässigen Materialien, wie z.B. Lochblenden, Waben, Gewebe, Fliesen, Matten oder Filtern aus Metall, Kunststoff oder Textilien. Über die Beschaffenheit, Dicke und Porosität der Gleichrichterelemente bzw. deren Kombination wird der Druckverlust definiert und zusammen mit den zuvor erwähnten Einstell- und Regelmöglichkeiten die Strömungsgeschwindigkeit der Blasluft in der Fadenkühlkammer 7 eingestellt. Zur mechanischen Stabilisierung und zum Schutz der Gleichrichter 12, 19 vor Beschädigung sind jeweils Schutzgitter 13, 17 angeordnet, die nur einen geringen Luftwiderstand aufweisen, wobei das Schutzgitter 17 auch ein unbeabsichtigtes Einsaugen von Filamenten in die Saugkammer vermeidet. Zusätzlich kann ein auswechselbares Abscheidergewebe 18 (siehe Fig. 4) in Form eines Drahtgewebes oder einer Textil- oder Papierbespannung auswechselbar angebracht sein, an dem sich auch die im Spinnprozess aus den Filamenten austretenden konden- sierbaren Dämpfe abscheiden können. In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung weist zwei in Richtung aufeinander folgende Kombinationen von Blaskammer 1 und gegenüberliegender Saugkammer 2 auf, wobei zwischen den Kombinationen ein Trennsegment 25 eingesetzt ist, das als in FiIa- mentlaufrichtung offenes Rohr oder offener Kasten ausgebildet ist. Es weist die gleichen Abmessungen auf wie die Fadenkühlkämmer 7. Falls jedoch die auf- einander folgenden Kombinationen von Blaskammer 1 und Saugkammer 2 unterschiedliche Abmessungen haben, kann es als stufenloses Übergangselement ausgeführt sein. Das Trennsegment 25 wird nicht aktiv von Blasluft angeströmt und ist auch nicht an eine Absaugung ange- schlössen. Die Höhe des Trennsegments 25 ist so zu wählen, dass keine Turbulenzen durch die verschiedenen z.B. entgegenlaufenden Strömungen auftreten. Am Trennsegment können Schienen, Leisten oder Absätze 24 oder beweglichen Klappen oder Platten angebracht sein, mit deren Hilfe die Kühlkammer 7 entsprechend der Kombination von Saug- und Blaskammer abgetrennt werden kann, wobei diese Abtrennung für die Dauer der Einstellung des Verhältnisses von zugeführter Blasluft und zu entfernender Saugluft für eine Kombinati- on dient. Auf die Absätze 24 werden Platten oder Bleche zum Abtrennen der Kühlkammerabschnitte dicht aufgelegt, wodurch der Austausch von Luft zwischen den Fadenkühlkammerabschnitten verhindert wird.
In der dargestellten Ausführungsform sind die Strömungsrichtungen der oberen Kombination Blaskammer 1 - Saugkammer 2 und der darunter liegenden Kombination zueinander entgegengesetzt, d.h. unterhalb der Blas- kammer 1 der oberen Kombination liegt die Saugkammer 2 der unteren Kombination und unterhalb der Saugkammer 2 der oberen Kombination liegt die Blaskammer 1 der unteren Kombination.
Der Spinnschacht 31, zu dem die Kühlkammer 7 gehört, setzt sich unterhalb der unteren Kombination durch ein Fallrohr 23 weiter fort und wird am unteren Ende durch eine Verschlusseinrichtung 27, beispielsweise in Form beweglicher Klappen oder Schienen geführter Platten abgeschlossen. Zwischen der unteren Kombination Blaskammer/Saugkammer und dem Fallrohr 23 sind gleichfalls Absätze 24 zur Aufnahme von Blechen oder Platten vorhanden. Zur Fadenführung sind Fadenleitorgane 28 und zum Abziehen der Fäden ist eine Abzugs- Vorrichtung 26, die z.B. als Galetten ausgeführt ist, vorgesehen.
Die Funktionsweise der Vorrichtungen entsprechend Fig. 1 bis 4 ist wie folgt.
Die abzukühlenden Filamente 6 bzw. 29 werden in dem Spinnkopf 3 oder mehreren in einem Spinnbalken angeordneten Spinnköpfen erzeugt, wobei sie durch Düsenbohrungen, die sich einzeln oder zu Gruppen zusammen- gefasst in Düsenplatten befinden, in die Fadenkühlkammer 7 ausgepresst. Die einzelnen Spinndüsen bzw. Spinnpakete 4 sind entsprechend Fig. 1 in Reihen angeordnet, so dass die einzelnen Düsenbohrungen in Blasluftrichtung 10 gesehen zueinander versetzt liegen. Die einzelnen Filamente 6 durchlaufen die Fadenkühlkammer 7 somit gestaffelt und dem definierten Fa- denabstand a zueinander, so dass jedes Filament gleichmäßig mit Kühlluft angeströmt werden kann. Der Spinnkopf 3 kann eine Mehrzahl von Spinnpaketen 4 aufweisen, in Fig. 1 sind drei Reihen gezeigt. Die ausgesponnenen Filamente 6 passieren die strömungsbe- ruhigte Zone 8, in der sie sich in ihrem Durchmesser verringern und gelangen dann in die Kühlkammer 7, in der sie entsprechend Fig. 2 quer, d.h. senkrecht zur Fadenlaufrichtung über die gesamte Filamentbreite mit Blasluft angeblasen werden. Dabei werden sie C- förmig aus der Falllinie 6a ausgelenkt.
In Fig. 4 wird die Blasluft jeweils in die obere und untere Blaskammer 1 mit entgegengesetzten Strömungsrichtungen angeblasen. Dadurch werden die Filamente 29 weniger stark aus ihrer idealen Falllinie 6a aus- gelenkt. Es stellt sich ein S-förmiges Profil des Fadenlaufs ein.
Über die Zuführung (en) 10 wird druck- oder volumengeregelte konditionierte Luft in die Blaskammer (n) ein- geführt. Die konditionierte Luft kann z.B. von einer Klimaanlage bereitgestellt werden, wobei eine Ventilatoreinrichtung mit angeschlossenem Kanalsystem die Luft gleichmäßig auf alle angeschlossenen Blaskammern 1 verteilt. Die Blasluft durchströmt die Kühlkammer 7, nimmt gegebenenfalls entstandene Gase mit und wird über die Saugkammer 2 wieder abgeführt. Die Einrege- lung des Verhältnisses der Menge von zugeführter Blasluft zu abgeführter Saugluft wurde vor dem Aus- spinnen bestimmt, wobei jeder Kühlkammerabschnitt für sich durch Vorsehen der verschließbaren Platten mit
Hilfe der Regelvorrichtungen 11, 22 und der Saugkraft des Gebläses eingestellt wird. Die Menge der aus jedem Fadenkühlkämmerabschnitt abgeführten Saugluft entspricht 50% bis 120% der zugeführten Blasluft, vorteilhafterweise 90% bis 110%. Wenn möglichst geringe intrafilamentäre Titerschwankungen beabsichtigt werden, wird die Blasluft mit einem geringen Über- schuss zur Menge an abgeführter Saugluft zugeführt. Der geringe Überschuss an Blasluft kann an einer ver- schließbaren Bohrung im Bereich der Fadenkühlkämmer 7 in Form einer austretenden Luftströmung gemessen wer- den, wobei zur Messung das oder die Trennbleche auf die Absätze 24 aufgesetzt sind. Mittels eines an einer wiederverschließbaren Öffnung 30 angeschlossenen Druckmessgerätes wird ein Überdruck in der Fadenkühl- kammer 7 von 0,1 bis 5 mm Wassersäule, bei bevorzugter Einstellung von 0,3 bis 1 mm Wassersäule gemessen. Zusätzlich kann auch ein Messkopf eines Luftströmungsmessgerätes durch die verschließbare Öffnung 30 für die Dauer der Messung in die Fadenkühlkammer eingeführt werden, um die Strömungsgeschwindigkeit der Blasluft zu ermitteln, die jederzeit auch ohne Trennblech messbar ist.
Wird mehr Luft aus dem Fadenkühlkammerabschnitt abge- führt als Blasluft über die Blaskammer 1 zuströmt, wie es z.B. für die Entfernung von beim Spinn- oder Abkühlprozess eingesetzter oder ausgetretener gesundheitsgefährlicher Stoffe notwendig ist, so kann der in einem weitgehend luftdicht abgeschlossenen Faden- kühlkammerabschnitt herrschende Unterdruck ebenfalls mittels eines angeschlossenen Druckmessgerätes ermittelt werden. Im Sinne der Erfindung werden Unterdrücke von 0,1 bis 5 mm Wassersäule, bevorzugt von 0,3 bis 3 mm Wassersäule verwendet. Unter einer weitge- hend luftdicht abgeschlossenen Fadenkühlkammer oder einem Fadenkühlkammerabschnitt ist zu verstehen, dass mindestens 70%, vorzugsweise mindestens 90% der in die Fadenkühlkammer einströmenden Blasluft saugseitig entfernt wird, so dass maximal 30%, vorzugsweise ma- ximal 10% der zugeführten Blasluftmenge an die umgebende Raumluft abgegeben werden. Wird mehr Luft aus der Fadenkühlkammer 7 abgesaugt als Blasluft zugeführt wurde, wird der Mehranteil an abgesaugter Luft über den offenen Bereich des Spinnschachtes 31 ange- saugt. Das Trennsegment 25 zwischen den zwei Kombinationen verhindert, dass Blasluftströmungen ungerichteten o- der turbulenten Profils oder Blasluftwirbel an der Berührungsfläche von zwei aneinander grenzenden Fa- denkühlabschnitten, wie sie entstehen können, wenn die Abschnitte mit unterschiedlichen Blasluftgeschwindigkeiten oder unterschiedlich ausgerichteten Blasluftströmungen betrieben werden, erzeugt werden.
Nach dem Verlassen des in Fadenlaufrichtung betrachtet letzten Fadenkühlkammerabschnitts durchlaufen die Filamente noch das Fallrohr 23, d.h. einen Bereich im Spinnschacht 31 ohne aktive Queranblasung, in dem eine weitere Fadenabkühlung erfolgen kann, z.B. durch die über dem Spinnschacht 31 angesaugte Luft bei Betrieb der Fadenkühlkammern mittels eines eingestellten Unterdrucks bzw. durch die mit den Filamenten ausströmenden Luft bei einem eingestellten Überdruck im Spinnschacht 31. Dieses Fallrohr 23 ist als Rohr oder als rechteckiger Kanal ausgebildet, wobei seine Höhe so gewählt ist, dass geordnete Luftströmungen zur Erzielung einer Gleichmäßigkeit im unteren Bereich vorhanden sind. Der Spinnschacht 31 selbst kann sich in Richtung der Fadenabzugsrichtung verengen. Die Verschlusseinrichtung 27 ist so gestaltet, dass sie bei sich ändernden Spinnbedingungen einfach dem Fadenlauf angepasst werden kann, um ein Anstoßen der Filamente an die Wandung der Verschlusseinrichtung sicher zu vermeiden. Gleichzeitig kann die Fläche und somit die Geschwindigkeit der aus dem Spinnschacht 23 ein- oder austretenden Luft reguliert werden. Zu hohe Luftströmungen in diesem Bereich sind unvorteilhaft, da dies zu einem Flattern der Fäden führen kann, das sich in höheren Titerschwankungen bemerkbar macht.
Die Saugkammern 2 können jeweils einzeln oder auch gemeinsam an eine Absaugvorrichtung bzw. ein Sauggebläse angeschlossen sein. In letzterem Fall sind mehrere Saugkammer 2 über ein Luftverteilungssystem an das Sauggebläse angeschlossen. Wäscher, Abscheider oder Adsorptionsvorrichtungen, die Bestandteil einer Absaugvorrichtung sein können, erlauben eine Reinigung der Saugluft und ein Entfernen der Ausdünstungen, die beim Verspinnen der Filamente entstehen können. Vorzugsweise werden zusammen mit der Saugluft Reaktionsprodukte aus der Polymerschmelze oder sich aus Polymerbestandteilen mit einem gas- oder dampfförmigen Reaktionspartner bildende Reaktionsprodukte abgeführt, die gleichfalls anschließend aus der Saugluft entfernt werden. Die Saugluft kann gereinigt o- der ungereinigt als Abluft an die Umgebung abgegeben werden. Vorzugsweise wird jedoch die Saugluft direkt oder in Teilen mit Frischluft vermischt, unter geringerem Energieaufwand erneut als Blasluft zur Fadenkühlung eingesetzt.
In Fig. 5 ist eine Anlage zur Herstellung schmelz- spinnbarer elastischer Filamente dargestellt, die eine Kühlkammer nach der Erfindung verwendet .
Die Anlage weist einen Trockner 40 zum Trockenen der verwendeten Rohstoffe, z.B. TPU, PEE, PEA oder PO auf. Der Trockner 40 ist mit einem Schmelzeextruder 41 zum Überführen der Rohrstoffe in eine Schmelze verbunden, eine Mischvorrichtung 43 mischt die Schmelze vom Extruder 41 mit einem Prepolymer, das über eine Dosierpumpe 46 zugeführt wird. Die so zubereitete Schmelze wird auf die angeschlossenen Spinnköpfe verteilt, wobei Spinnpumpen 42 die Versorgung der Spinnpakete mit einem definierten Volumenstrom an Schmelze. Die ausgesponnenen Filamente werden nach
Verlassen der Düsenbohrung verzogen, auf die Abzugs- geschwindigkeit beschleunigt und in der Kühlkammer 7 entsprechend Fig. 4 mit der gerichteten Blasluft abgekühlt, wobei die entstehenden Gase über die Saugkammer 2 abgezogen werden.
Isocyanathaltige Dämpfe oder isocyanathaltige flüchtige Verbindungen aus TPU können beispielsweise von nicht umgesetzten monomeren Rohrstoffen der Gruppe der Diisocyanate oder aus bei der Reaktion von Diiso- cyanaten mit OH-gruppenhaltigen Verbindungen entstandenen Oligomeren herrühren. Aufgrund der beim Schmelzspinnprozess von TPU notwendigen Temperaturen von ca. 160 - 2600C und der Verweilzeit der Schmelze bei diesen Temperaturen bilden sich darüber hinaus unter dem herrschenden Gleichgewicht der Bildungsund Spaltungsreaktion der Urethangruppen erneut iso- cyanatgruppentragende Verbindungen, die unter den herrschenden Spinnbedingungen flüchtig sein können. Insbesondere aber wird eine starke Belastung der ver- brauchten Blasluft beobachtet, wenn zur Erzeugung der TPU-elastischen Filamente einer Schmelze eines TPU ein so genanntes TPU-Prepolymer zugegeben wird. Unter einem TPU-Prepolymer oder Prepolymer wird hierbei das Reaktionsprodukt von Rohstoffen aus der Gruppe der Diisocyanate mit Rohstoffen aus der Gruppe der Diole, insbesondere der Gruppe der Polydiole verstanden. Die üblicherweise beim Schmelzspinnen von TPU verwendeten Prepolymere oder Prepolymermischungen weisen ein Molekulargewicht von 400 - 4000 g/mol auf und tragen an ihren Kettenenden überwiegend reaktive Isocyanatgrup- pen.
Es wird davon ausgegangen, dass die Zugabe von Prepo- lymerverbindungen zu einer TPU-Schmelze zu eine MoIe- kulargewichtserhöhung sowie zu einer Vernetzung der
Hartsegmente im TPU führt, was sich in besseren elas- tischen Eigenschaften und höheren Thermostabilität der ersponnenen Fäden gegenüber solchen TPU-Fäden bemerkbar macht, die ohne Prepolymerzugabe hergestellt werden. Die Zugabe der Prepolymers kann zu jedem Zeitpunkt nach Überführung des TPU in eine Schmelze erfolgen, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Mischvorrichtung 43 verwendet wird.
Eine möglichst homogene Einmischung des Prepolymers in die TPU Schmelze ist anzustreben, da hierdurch gleichmäßige Fadeneigenschaften resultieren. Üblicherweise werden zwischen 5 und 25% Massen%, in einer bevorzugten Ausführung zwischen 10 und 20 Massen% eines Prepolymers oder einer Prepolymermischung zur TPU-Schmelze zugegeben. Vor seiner Zugabe ist das
Prepolymer vor Luftfeuchtigkeit zu schützen, um ein vorzeitiges Abreagieren und somit Unwirksamwerden der lsocyanatgruppen zu vermeiden. Hierfür hat sich die Lagerung des Prepolymers in unter Stickstoff und un- ter Rühren in einem beheizbaren Vorratsbehälter 44 als geeignet erwiesen. Von diesem Vorratsbehälter aus wird das Prepolymer über eine beheizte Leitung in die TPU Schmelze gefördert.
In der beschriebenen Ausführung der Erfindung erfolgt die Herstellung von schmelzgesponnenen elastischen Fäden basierend auf polyurethanhaltigen Rohstoffen unter der Zugabe des Prepolymers zu der TPU-Schmelze über die Kombination zweier nachfolgend angeordneter und über eine beheizte Schmelzeleitung miteinander verbundener Zahnradpumpen. Die in Förderichtung betrachtet erste Pumpe und als Druckerhöhungspumpe 45 bezeichnet, wird dabei mit unter einem geringen Vordruck stehenden Prepolymer aus dem Vorratsbehälter 44 gespeist. Der geringe Vordruck von 0,1 bis 5 bar kann durch den hydrostatischen Druck einer am Auslaufbe- reich des Lagerbehälters angebrachten Leitung mit einer Steighöhe von bis zu 10 Metern oder durch das Anlegen eines Überdrucks mittels eines inerten, weitgehend wasserfreien Gases von bis zu 5 bar an dem Vor- ratsbehälter oder durch eine Kombination von hydrostatischem Druck und angelegtem Überdruck an dem druckdicht verschließbaren Vorratsbehälter aufgebracht werden. Eine unter einem solchen geringen Vordruck gespeiste Zahnradpumpe vermag das Prepolymer in eine Schmelze von TPU bis zu einem Gegendruck von 250 bar einzubringen, allerdings ist die Förderkonstanz gering und nimmt mit einem zunehmendem Gegendruck ab. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung speist die erste Prepolymerpumpe als Druckerhöhungspumpe 45 die angeschlossene Dosierpumpe 46, die ebenfalls als
Zahnradpumpe ausgeführt ist mit einem ausreichend hohen Eingangsdruck, der eine sichere und gleichmäßige Förderung des Prepolymers in eine TPU-Schmelze bis zu einem Gegendruck von 250 bar erlaubt. Die Regelung des Eingangsdruckes der Dosierpumpen wird über eine dem Fachmann bekannte Druck-Drehzahl-Regelung durchgeführt, bei der die Antriebsdrehzahl der Druckerhöhungspumpe in Abhängigkeit des vor einer Dosierpumpe herrschenden Druckes oder alternativ in Abhängigkeit des Ausgangsdruckes der Druckerhöhungspumpe auf einen konstanten Sollwert geregelt und gehalten wird.
Entsprechend Fig. 5 speist die Druckerhöhungspumpe 45 eine beheizbare Ringleitung 47, an die mindestens die Dosierpumpe 46, in einer bevorzugten Ausführung mehrere Prepolymerdosierpumpen 46 angeschlossen sind. Um einen ausreichend hohen Vordruck und somit eine ausreichende Befüllung aller angeschlossenen Dosierpumpen sicherzustellen, ist hinter der letzen Dosierpum- pe ein Widerstandselement 48 in die Ringleitung 47 eingebracht. Das Widerstandselement ist in der Aus- führung ein Staurohr mit verengtem Leitungsquerschnitt oder eine Stellschraube, die den Leitungsquerschnitt ebenfalls verengt. Prepolymer, das die Ringleitung 47 durchflössen hat und dabei nicht von den Dosierpumpen 46 abgenommen wurde, gelangt über das Widerstandselement 48 zurück in den Vorratsbehälter 44 und kann von dort erneut der Ringleitung 47 zugeführt werden.
Die Förderung des Prepolymers in einer Ringleitung ist vorteilhaft, da das Prepolymer zentral, in einem von der Schmelzeerzeugung abgetrennten Teil der Anlage gelagert wird und von dort auf die einzelnen Zugabestellen verteilt werde kann. Dadurch wird das Han- tieren mit Prepolymer an mehreren Stellen in der Anlage vermieden, das häufig kritisch ist, da im Bereich der Spinnerei die Platzverhältnisse beengt sind, ein Hantieren mit Kanistern oder Fässern somit schwierig ist und Prepolymer beim Ein- und Umfüllen leicht verschüttet werden kann. Dies ist besonders kritisch, da hierbei gesundheitsschädliche isocya- natgruppenhaltige Dämpfe entweichen können. Des Weiteren handelt es sich bei den Prepolymeren üblicherweise um sehr klebrige, honigviskosen Flüssigkeiten, die zu einem Anhaften an Spinnereiequipment und Gebäudeteilen neigen und später in Gegenwart von Wasser oder atmosphärischem Wasserdampf zu einer festen, schwer entfernbaren Masse abreagieren. Die Reinigung von Prepolymerverschmutzungen ist aufwändig und ar- beitsintensiv und sollte daher vermieden werden.
Als weiteren Vorteil der zentralen Lagerung des Prepolymers ergibt sich, dass die durchschnittliche Verweilzeit des Prepolymers unter erhöhter Temperatur im Vorratsbehälter 44 entsprechend kurz gehalten werden kann, so dass das Abreagieren und unbrauchbar werden der reaktiven Isocyanatgruppen nicht oder nur in einem geringeren Umfang gegenüber der Lagerung und Speisung nur einer Zugabestelle auftritt. Vorteilhaft an dieser Ausführung der Prepolymerdosierung ist zu- dem, dass beim Abstellen einer oder mehrerer Dosierpumpen 46 aufgrund des weiterhin möglichen Fließens des Prepolymers in der Ringleitung 47 ein Verstopfen der in Ringleitung aufgrund der Bildung von Agglome- raten aus Prepolymers wirksam vermindert werden kann. Die Bildung von Agglomeraten tritt insbesondere beim Stehen von Prepolymer im Vorratsbehälter 44 oder Leitungen aufgrund von Eigenreaktion des Prepolymers oder durch Reaktion mit Luftfeuchtigkeit zu vernetzten Polymerstrukturen auf .

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Herstellung schmelzgesponnener Filamente mit einem mindestens eine Spinndüse zum Ausspinnen der Filamente aufweisenden Spinnkopf und einer unterhalb des Spinnkopfs vorgese- henen Kühlkammer, die mit einer eine Gaszuführung aufweisenden Blaskammer zum seitlichen Anblasen der Filamente mit Gas verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass gegenüberliegend zur Blaskammer (1) eine Saugkammer (2) mit Gasabführung (20) zum Abführen des zugeführten und durch die Filamente durchströmenden Gases gegebenenfalls zusammen mit aus den Filamenten austretenden Ausdünstungen oder Reaktionsprodukten angeordnet ist .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkammer (7) mit jeweils einer Blaskammer (1) und jeweils mindestens einer Saugkammer (2) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da- durch gekennzeichnet, dass bei mehreren Blaskammern und/oder Saugkammern diese in Ausspinnung aufeinander folgen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Blaskammer (1) ein Gas- Zuführung (10) und jeder Saugkammer (2) eine
Gasabführung (20) zugeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Kombi- nationen von Blas- und Saugkammern (1, 2) aufeinander folgend unterschiedliche Gasströmungen, vorzugsweise entgegen gesetzte GasStrömungen und/oder unterschiedliche Gasgeschwindigkeiten vorgesehen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkammer (7) schachtförmig in abgedichteter Weise an den Spinnkopf (3) angesetzt ist und in zwei gegenü- berliegenden Wänden Öffnungen aufweist, an die einerseits die Blaskammer (1) , gegebenenfalls mehrere Blaskammern und andererseits die Saugkammer (2), gegebenenfalls mehrere Saugkammern angesetzt sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Blas- und Saugkammern (1, 2) zwischen den Kombinationen von Blas- und Saugkammern mindestens ein Trennsegment (25) vorgesehen ist, das nicht mit einer Gaszuführung oder Gasabführung verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Kombinationen von Blas- und Saugkammer (1, 2) eine Abtrennvorrichtung zur vorübergehenden Abtrennung der beströmten Kühlkammerbereiche (4) zur Einstellung der Verhältnisse von zugeführter und abgeführter Gasströmung angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweiligen Gas- zuführung (10) und/oder Gasabführung (20) eine Regelvorrichtung (11) zugeordnet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Gasstroms über die Zuführung des Gases derart einstell- und regelbar ist, dass eine Geschwindigkeit in der Kühlkammer von 0,1 und 1,0 m/s vorhanden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Blaskammer (1) und/oder Saugkammer (2) Gleichrichterelemen- te, Stauelemente und/oder strömungsführende und/oder vergleichmäßigende Einbauten zur Vergleichmäßigung und/oder Profilierung der Strömung angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkammer (7) und die mit ihr verbundenen Blas- und Saugkammern (1, 2) gegen Umgebungsluft abgedichtet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an die Gasabführung
20 ein Sauggebläse zum Absaugen einer Menge des über die Blaskammer (1) zugeführten Gases zwischen 50% und 120% angeschlossen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kühlkammer
(7) und Blaskammer (1) und/oder Saugkammer (2) Filterelemente und/oder Abscheiderelemente (18) vorgesehen sind, die zum Filtern des Gases und/oder zum Abscheiden von kondensierbaren Stoffen dienen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet, dass die Filterelemente und Abscheiderelemente aus einem Draht-, Faser-, Textilge- webe oder -gewirke oder aus Papier hergestellt sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spinndüse (4) in einem Spinnkopf angeordnet sind und dass die Strömungsfläche zwischen Blaskammer (1) und Kühlkammer (7) mindestens die Breite der aus dem Spinnkopf (3) austretenden Fadenschar aufweist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Spinnkopf
(3) und Kühlkammer (7) mit Blas- und Saugkammer (1, 2) eine strömungsberuhigte Zone (8) angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasabführung
(20) mit der GasZuführung zur erneuten Zuführung in die Blaskammer gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Reinigungsvorrichtung zur Reinigung des abgeführten Gases und Zumischung von Frischgas verbunden ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Blaskammer zugeführte Gas atmosphärische Luft, Wasserdampf, Alkohole, Amine, inerte Gase oder Mi- schungen davon ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19 zum Verspinnen von Polyurethanrohstoffen mit einem Trockner (40) zur Aufnahme der Rohstoffe, einem Extruder (41) zum Überführen der Rohstoffe in eine Schmelze und einer Mischvorrichtung zum
Zumischen eines isocyanatgruppenhaltigen Prepo- lymers, wobei die so gemischte Schmelze dem mindestens einen Spinnkopf zuführbar ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Prepolymer über eine Dosierpumpe (46) zumischbar ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass für die Zumischung des Prepolymers eine Ringleitung (47) mit einem Vorratsbehälter (44) , einer Druckerhöhungspumpe (45) und einem Widerstandselement (48) vorgesehen ist, wobei eine (46) oder mehrere Dosierpum- pen an die Ringleitung (47) hinter der Druckerhöhungspumpe (45) angeschlossen sind.
23. Verfahren zur Herstellung schmelzgesponnener Filamente, die aus mindestens einer Spinndüse eines Spinnkopfes ausgesponnen werden und in einer Kühlzone mittels eines seitlich auf sie strömenden Gases gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführten Gase nach dem Durchströmen durch die ausgesponnenen Filamente gegebenenfalls mit aus den Filamenten austretenden Ausdünstungen oder Reaktionsprodukten abgesaugt werden.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas an mehreren Stellen über die Höhe der Kühlzone gesehen zugeführt und/oder an mehreren Stellen abgesaugt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Gaszuführung und die Gasabsaugung hinsichtlich Geschwindigkeit und/oder Gasmenge geregelt werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge von 50% bis 120% des zugeführten Gases abgesaugt wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das abgeführte Gas gereinigt wird und gegebenenfalls unter Zuführung von Frischgas wieder zugeführt wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass einer Schmelze aus einem Polyurethanstoff ein isocyanatgruppenhal- tiges Prepolymer in 5-25 Massen% zugesetzt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeich- net, dass das isocyanatgruppenhaltige Prepolymer von einer Ringleitung (47) zugesetzt wird, in der ein ausreichend hoher Eingangsdruck von mindestens einer zur Dosierung des Prepolymers vorgesehenen Dosierpumpe über eine Druckerhöhungs- pumpe in Kombination mit einem Widerstandselement geregelt wird.
30. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22 und des Verfahrens nach einem der Ansprüche 23 bis 29 zur Herstellung von elastischen Filamenten aus einer TPU-Schmelze gemischt mit einem Prepolymer.
PCT/EP2006/011136 2005-11-11 2006-11-10 Vorrichtung zur herstellung schmelzgesponnener filamente WO2007054375A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005054653A DE102005054653B4 (de) 2005-11-11 2005-11-11 Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung schmelzgesponnener Filamente
DE102005054653.6 2005-11-11

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007054375A1 true WO2007054375A1 (de) 2007-05-18

Family

ID=37697994

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/011136 WO2007054375A1 (de) 2005-11-11 2006-11-10 Vorrichtung zur herstellung schmelzgesponnener filamente
PCT/EP2006/011207 WO2007054376A1 (de) 2005-11-11 2006-11-13 Einrichtung und verfahren zum einspeisen reaktiver komponenten in polymerschmelzen

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2006/011207 WO2007054376A1 (de) 2005-11-11 2006-11-13 Einrichtung und verfahren zum einspeisen reaktiver komponenten in polymerschmelzen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102005054653B4 (de)
WO (2) WO2007054375A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007095062A2 (en) * 2006-02-09 2007-08-23 Celanese International Corporation Melt-extruded polyvinyl alcohol with improved optical and olfactory properties
CN114277453A (zh) * 2021-12-31 2022-04-05 郑州中远氨纶工程技术有限公司 一种用于氨纶的空气纺丝甬道及纺丝方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2377395A1 (de) 2010-04-15 2011-10-19 Bayer CropScience AG Insektizidhaltiges Flächengebilde
EP2377399A1 (de) 2010-04-15 2011-10-19 Bayer Cropscience AG Insektizidhaltiges Polymermaterial
CN102115919B (zh) * 2010-12-10 2013-02-13 太仓市金祥氨纶纤维有限公司 熔融直纺超细旦4.6-5.5旦高弹模氨纶纤维设备
CN102051698B (zh) * 2010-12-10 2012-07-25 太仓市金祥氨纶纤维有限公司 直接熔体过滤的熔融直纺超细旦氨纶纤维生产设备
CN102021672B (zh) * 2010-12-10 2012-07-25 太仓市金祥氨纶纤维有限公司 单个静态反应釜进行反应的熔融直纺超细旦氨纶纤维设备
ES2599165T3 (es) 2012-10-29 2017-01-31 Uhde Inventa-Fischer Gmbh Procedimiento para la preparación de un poliéster o un copoliéster de alto peso molecular así como mezclas poliméricas que los contienen
KR20150091335A (ko) 2012-12-04 2015-08-10 바이엘 크롭사이언스 아게 살충제를 함유하는 패브릭의 제조방법
CN109955453B (zh) * 2019-04-29 2021-07-09 安徽三绿实业有限公司 一种3d打印耗材切割设备
DE102020007036A1 (de) 2020-11-18 2022-05-19 Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Abkühlen extrudierter Filamente
DE102022004931A1 (de) 2022-12-24 2024-06-27 Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Abkühlen einer Mehrzahl von synthetischen Filamenten

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2273105A (en) * 1938-08-09 1942-02-17 Du Pont Method and apparatus for the production of artificial structures
DE1276860B (de) * 1963-04-23 1968-09-05 Vickers Zimmer Ag Verfahren und Vorrichtung zur Abkuehlung von aus Polymerschmelzen versponnenen Faeden
DE1435476A1 (de) * 1963-02-16 1969-03-13 Graf Hagenburg Kg Blasschacht zur Kuehlung und Straffung von aus den Spinnduesen austretenden synthetischen Fasern
JPS59163410A (ja) * 1983-03-04 1984-09-14 Toray Ind Inc 合成繊維の溶融紡糸方法
DE19514866A1 (de) * 1994-05-02 1995-11-09 Barmag Barmer Maschf Vorrichtung zum Spinnen eines multifilen Chemiefadens
WO1999020818A1 (en) * 1997-10-21 1999-04-29 Du Pont-Toray Company, Ltd. Process for the manufacture of spandex ® and the spandex ® made thereby
WO2005005509A1 (en) * 2003-06-30 2005-01-20 Noveon Ip Holdings Corp. Melt spun polyether tpu fibers having mixed polyols and process

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1144238A (en) * 1967-03-01 1969-03-05 Vnii Mash Dlay Proizv Syntheti Cooling shaft for air flow cooling of filaments spun from polymeric felt
DE3414602C2 (de) * 1984-04-18 1991-10-24 Franz 5305 Alfter Fourné Fadenkühlschacht zum Abkühlen und Verfestigen schmelzgesponnener Fäden und Fadenbündel
DE69012786T2 (de) * 1990-02-23 1995-02-02 Basf Corp Absaugsystem für Monomere.
DE4210687C2 (de) * 1992-04-01 2002-01-17 Huebers Verfahrenstech Vorrichtung für die Abgabe zähflüssiger, aushärtender Stoffe, sowie Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung
DE19504671C1 (de) * 1995-02-13 1996-06-05 Fischer Karl Ind Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Polyurethan und/oder Polyurethanharnstoff und danach erhaltene Fäden
DE19821778B4 (de) * 1998-05-14 2004-05-06 Ems-Inventa Ag Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Mikrofilamenten von hoher Titer-Gleichmäßigkeit aus thermoplastischen Polymeren
US6289928B1 (en) * 1998-12-04 2001-09-18 Basf Corporation Apparatus and method for direct injection of additives into a polymer melt stream
JP4456215B2 (ja) * 2000-02-21 2010-04-28 株式会社日本触媒 易重合性化合物貯蔵用タンクおよび貯蔵方法
DE10107205C1 (de) * 2001-07-25 2002-07-18 Kloeckner Desma Schuhmaschinen Ventilanordnung zur Steuerung der Zudosierung von fluiden Additiven in eine Kunststoffschmelze
US7799255B2 (en) * 2003-06-30 2010-09-21 Lubrizol Advanced Materials, Inc. Melt spun elastic tape and process

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2273105A (en) * 1938-08-09 1942-02-17 Du Pont Method and apparatus for the production of artificial structures
DE1435476A1 (de) * 1963-02-16 1969-03-13 Graf Hagenburg Kg Blasschacht zur Kuehlung und Straffung von aus den Spinnduesen austretenden synthetischen Fasern
DE1276860B (de) * 1963-04-23 1968-09-05 Vickers Zimmer Ag Verfahren und Vorrichtung zur Abkuehlung von aus Polymerschmelzen versponnenen Faeden
JPS59163410A (ja) * 1983-03-04 1984-09-14 Toray Ind Inc 合成繊維の溶融紡糸方法
DE19514866A1 (de) * 1994-05-02 1995-11-09 Barmag Barmer Maschf Vorrichtung zum Spinnen eines multifilen Chemiefadens
WO1999020818A1 (en) * 1997-10-21 1999-04-29 Du Pont-Toray Company, Ltd. Process for the manufacture of spandex ® and the spandex ® made thereby
WO2005005509A1 (en) * 2003-06-30 2005-01-20 Noveon Ip Holdings Corp. Melt spun polyether tpu fibers having mixed polyols and process

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007095062A2 (en) * 2006-02-09 2007-08-23 Celanese International Corporation Melt-extruded polyvinyl alcohol with improved optical and olfactory properties
WO2007095062A3 (en) * 2006-02-09 2008-03-06 Celanese Int Corp Melt-extruded polyvinyl alcohol with improved optical and olfactory properties
CN114277453A (zh) * 2021-12-31 2022-04-05 郑州中远氨纶工程技术有限公司 一种用于氨纶的空气纺丝甬道及纺丝方法
CN114277453B (zh) * 2021-12-31 2023-03-14 郑州中远氨纶工程技术有限公司 一种用于氨纶的空气纺丝甬道及纺丝方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007054376A1 (de) 2007-05-18
DE102005054653A1 (de) 2007-05-31
DE102005054653B4 (de) 2009-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005054653B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung schmelzgesponnener Filamente
DE3781313T3 (de) Verfahren und Vorrichtung.
DE69730025T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer spinnvliesbahn
DE3728002C2 (de)
DE1950669C3 (de) Verfahren zur Vliesherstellung
DE19504671C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Polyurethan und/oder Polyurethanharnstoff und danach erhaltene Fäden
DE2053918A1 (de) Spinnvlies aus Fäden oder Fadensträngen synthetischer Hochpolymerer sowie Verfahren und Vorrichtung zu dessen Herstellung
DE3783030T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von polypropylenfaeden.
EP0937791A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Spinnen eines multifilen Fadens
WO2004015173A1 (de) Vorrichtung zum spinnen und aufwickeln
EP0598463B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Förderung und Ablage von Scharen endloser Fäden mittels Luftkräften
EP2912222B1 (de) Vorrichtung zur herstellung eines spinnvlieses
DE69917067T3 (de) Filamente mit hoher rv und vorrichtung und verfahren zur herstellung von granulaten mit hoher rv und diese filamente
EP1630265A1 (de) Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer Spinnvliesbahn
WO1997025458A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schmelzgesponnenen monofilen
DE2841091C2 (de)
EP0455897B1 (de) Vorrichtung zum Herstellen von Feinstfäden
DE10355293A1 (de) Vorrichtung zum Schmelzspinnen einer Vielzahl von Fäden
EP1280946A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur zugspannungsfreien förderung von endlosformkörpern
DE1760713A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Wirrfaden-Vlieses aus synthetischen Faeden
WO2002012600A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum extrudieren eines endlosformkörpers
WO2007023003A1 (de) Mehrfachspinndüsenanordnung und verfahren mit absaugung und beblasung
CH639432A5 (de) Verfahren zur herstellung von monofilen.
WO1992001093A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen von kunststoffäden oder -fasern aus polymeren, insbesondere polyamid, polyester oder polypropylen
WO2017129318A1 (de) Vorrichtung zur herstellung von spinnvliesen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06818696

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1