WO2016005063A1

WO2016005063A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung synthetischer vollverstreckter fäden

Info

Publication number: WO2016005063A1
Application number: PCT/EP2015/052632
Authority: WO
Inventors: Dieter Wiemer; Philip JUNGBECKER; Matthias EVERTZ
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2015-02-09
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2017-01-08
Also published as: JP2017519918A; CN106488999B; DE112015003167A5; CN106488999A; JP6580120B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung synthetisch vollverstreckter Fäden (FDY) durch Verstrecken und Relaxieren mehrerer frisch gesponnener Fäden. Die durch eine Spinneinrichtung und eine Kühleinrichtung gesponnenen und verfestigten Fäden werden gemeinsam als eine Fadenschar am Umfang mehrerer angetriebener Galettenmäntel geführt. Die Fäden kontaktieren die Galettenmäntel mit einer Teilumschlingung von <360°, wobei die Fäden an den Oberflächen der Galettenmänteln thermisch behandelt und mit zumindest einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Galettenmänteln frei geführt werden. Um Fäden mit einer qualitativ hochwertigen Anfärbbarkeit herstellen zu können, werden die Fäden erfindungsgemäß zwischen einem ersten erwärmten Galettenmantel und einem zweiten beheizten Galettenmantel in einer freien Spannungsstrecke verstreckt und anschließend zwischen dem zweiten beheizten Galettenmantel und einem dritten beheizten Galettenmantel in einer ersten freien Relaxierstrecke und zwischen dem dritten Galettenmantel und einem vierten Galettenmantel in einer zweiten freien Relaxierstrecke geführt und relaxiert. Dabei werden die verstreckten Fäden zum Relaxieren mit einer gesamten Kontaktlänge an den Galettenmänteln thermisch behandelt, wobei die Kontaktlänge um ein Vielfaches im Bereich von drei bis sieben größer ist als eine freie Fadenlänge der Relaxierstrecken. Und wobei der zweite, dritte und vierte Galettenmantel auf einer Oberflächentemperatur im Bereich von 120°C bis 250°C vorzugsweise von 150°C bis 250°C beheizt sind.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung synthetischer vollver- streckter Fäden

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung synthetischer vollverstreckter Fäden durch Verstrecken und Relaxieren frisch gesponnener Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung synthetischer vollverstreckter Fäden durch Verstrecken und Relaxieren frisch gesponnener Fäden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Bei der Herstellung von synthetischen Fäden in einem Schmelz- spinnprozess werden die frisch gesponnen Fäden nach einer Abkühlung zur weiteren Behandlung vorzugsweise als eine Fadenschar an einer Anordnung von mehreren Galetten mit angetriebe- nen Galettenmänteln geführt. Die Galettenmäntel der Galetten können dabei beheizt oder unbeheizt ausgeführt sein, um die Fäden nach dem Spinnen abzuziehen, zu verstrecken und zu relaxieren. Insbesondere bei der Herstellung vollverstreckten Fäden (FDY) sind im Stand der Technik Verfahren und Vorrichtungen zum Abziehen und Verstrecken der gesponnenen Fäden bekannt, bei welchem die Fadenschar mit jeweils einer Teilumschlingung an den Oberflächen der Galettenmänteln geführt werden. Damit lassen sich vorteilhaft lang auskragende mehrfach umschlungene Galettenmäntel vermeiden, so dass weniger Energie zur Beheizung der Galettenmäntel be- nötigt wird. Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind beispielsweise aus der WO 2013/020866 AI bekannt. Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung basieren darauf, dass die Fäden nach dem Spinnen unbenetzt oder mit geringer Benetzung abgezogen, verstreckt und relaxiert werden. Insoweit werden die Fäden gemeinsam als eine Fadenschar am Umfang der angetriebenen Galettenmänteln mit einer Teilumschlingung von <360^° geführt. Die Galettenmäntel sind zum Verstrecken und Relaxieren beheizbar ausgeführt, wobei die auskragende Länge der Galettenmän- tel im Wesentlichen durch die Anzahl der Fäden und dem Fadenabstand bestimmt ist. Insoweit können sehr kompakte Galettenmäntel mit relativ geringen Umfangsflächen realisiert werden.

Für die Qualität der hergestellten voll verstreckten Fäden wird die sogenannte Anfärbbarkeit der Fasern in einem Nachfolgeprozess als Maßstab herangezogen. So ist es bei der Weiterverarbeitung zu textilen Geweben erforderlich, dass bei einer Einfärbung keine Unregelmäßigkeiten auftreten. Die Anfärbbarkeit der Fäden erfordert jedoch, dass jedes der in den Fäden enthaltenen Filamente ein glei- ches Aufnahmevermögen der Farbpigmente zeigt. Daher ist bei der Herstellung von vollverstreckten Fäden eine gleichmäßige Behandlung aller Filamente innerhalb einer Fadenschar von großer Bedeutung. So wirken sich bereits kleine Unterschiede in der Molekularenstruktur der Filamente nachteilig auf eine gleichmäßige Anfär- bung der Fäden aus. Derartige Unregelmäßigkeiten können sowohl beim Verstrecken oder beim anschließenden Relaxieren der verstreckten Fäden auftreten. Bei der Relaxierung der Fäden, die zum Abbau von inneren Spannungen in der Molekularenstruktur auch als sogenannte Schrumpfbehandlung bekannt ist, werden die Molekülketten des Fadenmaterials in einem Endzustand gebracht. Insoweit wird die Qualität der Anfärbbarkeit wesentlich durch eine auf alle verstreckte Filamente gleichmäßig einwirkende Nachbehand- lung beeinflusst. Die Relaxierung der Fäden ist jedoch vom Fadenti- ter abhängig, wobei die Herstellung von feinen Fäden besonders sensibel ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren und die gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, dass unabhängig von dem Fadentiter bei der Herstellung von einer Fadenschar an jedem der Fäden nach einer Relaxierung sich möglichst identische physikalische Eigenschaften einstellen, die eine qualitativ hochwertige Anf ärbung ermöglichen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, mit welchem bzw. welcher eine stabile Fadenführung und Fadenbehandlung sowohl für trockene Fäden als auch für benetzte Fäden möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 8 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert. Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass die Fäden unmittelbar nach einer Verstreckung eine intensive thermische Behandlung erhalten, die den Abbau der inneren Spannungen in den Molkularstrukturen der Filamente begünstigen. So werden die Fäden an den Oberflächen von drei beheizten Galettenmäntel geführt, die zwischen sich kurze Relaxierstrecken einschließen. Damit ist einerseits eine sehr stabile Fadenführung am Umfang der Galettenmäntel möglich und andererseits treten keine wesentliche Ab- kühlphasen in den frei geführten Fadenlängen in den Relaxierstrecken auf. Um insbesondere Fäden in einem relativ großen Titerspektrum herstellen zu können, sind die freien Rlaxierstrecken im Verhältnis zu einer gesamten Kontaktlänge beim Relaxieren zu begrenzen. So konnten bei Relaxieren die besten Fadenqualitäten in einem Bereich erzeugt werden, in welchem die gesamte Kontaktlänge zur thermischen Behandlung um ein Vielfaches im Bereich von 3 bis 7 größer ist als eine freie Fadenlänge der Relaxierstrecken. Die Oberflächentemperaturen der an der Kontaktlänge beteiligten drei Galettenmäntel liegen in einem Bereich von 120 C bis 250 C vorzugsweise von 150 C bis 250 C und werden in Abhängigkeit vom Polymermaterial der Fäden und einem Fadentiter gewählt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu einen ersten Galettenmäntel und einen zweiten Galettenmäntel mit einem Streckab- stand zum vollständigen Vers trecken der Fäden auf. Die anschließende Relaxierung erfolgt mit dem zweiten Galettenmäntel und einem mit einem ersten Relaxierabstand nachgeordneten dritten Ga- lettemantel sowie mit einem mit einem zweiten Relaxierabstand nachgeordneten vierten Galettenmantel, wobei die Relaxierab stände jeweils um ein Vielfaches im Bereich von 3 bis 7 kleiner sind als die Durchmesser der angrenzenden Galettenmäntel. Damit lässt sich selbst bei Umfangsgeschwindigkeiten oberhalb von 4000 m/min für jeden Fadentiter eine ausreichende Verweildauer zur thermischen Behandlung einer Fadenschar mit mehreren Fäden erreichen. Die im Verhältnis zu der Kontaktlänge kurzen freien Fadenlängen in den Relaxier strecken begünstigen zudem eine Gleichmäßigkeit der Temperierung der Fäden.

Um nach dem Verstrecken der Fäden eine möglichst schnelle und anhaltende Temperierung der Filamentstränge innerhalb der Fäden zu erhalten, ist die Verfahrensvariante bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Fäden in der ersten freien Relaxierstrecke zwischen dem zweiten Galettenmantel und dem dritten Galettenmantel mit einer durch eine Differenzgeschwindigkeit erzeugten Fadenspannung geführt werden. Die Fadenspannung der ersten freien Relaxierstrecke ist derart gewählt, dass die Fäden mit ihren Filament- strängen möglichst in einer bandförmigen Anlage an den Oberflä- chen der Galettenmäntel geführt werden. Derartige Fadenspannungen lassen sich bereits bei geringen Geschwindigkeitsdifferenzen im Bereich von 50 m/min bis 400 m/min erzeugen.

Der Abbau der inneren Spannungen innerhalb der Filamentstränge der Fäden wird durch die Verfahrensvariante begünstigt, bei welchem die Fäden in der zweiten Relaxierstrecke zwischen dem dritten Galettenmantel und dem vierten Galettenmantel im Wesentlichen spannungsfrei geführt werden. So werden der dritte Galet- tenmantel und der vierte Galettenmantel vorzugsweise ohne Geschwindigkeitsdifferenz betrieben.

Es hat sich gezeigt, dass der innere Spannungsabbau in den Fäden noch dadurch verbessert werden kann, indem die Fäden nach dem Relaxieren mit einer Überlieferung des vierten Galettenmantels gegenüber einer Nachfolgegalette und / oder gegenüber einer Aufspulmaschine geführt werden. Damit ist die Herstellung schrumpfarmer vollverstreckter Fäden möglich.

Bei einer weiteren Verfahrensvariante werden die Fäden zur Stabilisierung eines Streckpunktes auf relativ niedrige Temperaturen erwärmt. Hierzu ist der erste Galettenmantel auf eine Oberflächentemperatur im Bereich von 40 C bis 80 C erwärmt. Durch eine der- artige Niedertemperaturverstreckung lässt sich die örtliche Ausbildung des Streckpunktes begrenzen und damit die Gleichmäßigkeit der Verstreckung verbessern. Die Fäden werden zwischen dem ersten erwärmten Galettenmantel und dem zweiten beheizten Galettenmantel in einer freien Spannungsstrecke mit einer Geschwindig- keitsdifferenz von mindestens 2000 m/min geführt und vollständig verstreckt.

Da beim Verstrecken und Relaxieren aufgrund relativ hoher Umfangsgeschwindigkeiten der Galettenmäntel sehr starke Luftströ- mungen in der Umgebung der Galettenmäntel erzeugt werden, ist zur Stabilisierung des Fadenlaufs vorgesehen, dass die Fäden zum Verstrecken in der freien Spannungsstrecke mit einer freien Fadenlänge im Bereich von 150 mm bis 350 mm und zum Relaxieren in- nerhalb der Relaxierstrecken mit jeweils einer freien Fadenlänge im Bereich von 100 mm bis 200 mm geführt werden. Es hat sich gezeigt, dass die Fäden bei einer eingespannten Fadenlänge im Bereich unterhalb 350 mm keine wesentliche Schwingungsanregung durch Luftströmungen erhalten. Erst bei längeren freien Fadenlängen bedingen die Schlepplufteinflüsse der Galettenoberilächen ein Schwingen der Fadenschar, die sich negativ auf die Stabilisierung der Behandlung auswirkt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet den besonderen Vorteil, dass nach einer vollständige Verstreckung der Fäden zwischen einem ersten Galettenmantel und einem zweiten Galettenmantel eine intensive thermische Nachbehandlung zum Abbau von inneren Spannungen in dem Fadenmaterial an der Fadenschar durchgeführt wird. Hierzu wird die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt derart ausgebildet, dass die Galettenmäntel der Galetten im Durchmesser zur Wärmebehandlung der Fäden gleichgroß ausgeführt sind und einen Mindestdurchmesser von 220 mm aufweisen. Zur Einstellung relativ kurzer freier Fadenlängen in der Spannungsstrecke ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Streckabstand zwischen dem ersten Galettenmantel und dem zweiten Galettenmantel auf eine Größe im Bereich von 80 mm bis 320 mm begrenzt.

Der Relaxierab stand zwischen den benachbarten Galettenmänteln weist eine maximale Größe von 80 mm auf. Damit wird zudem eine sehr kompakte Galettenanordnung zur thermischen Nachbehandlung der voll verstreckten Fäden erreich.

Um insbesondere bei der Relaxierung keine Wärmeverluste zu er- halten, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besonders vorteilhaft, bei welcher zwischen dem ersten Galettenmantel und dem zweiten Galettenmantel eine Wärmeisolierung mit einer Fadendurchlassöffnung ausgebildet ist. So bleibt die Hochtemperaturbehandlung der Fäden beim Relaxieren unbeeinflusst von der mit Niedrigtemperatur erwärmten Galettenoberfläche.

Hierzu sind der zweite Galettenmantel, der dritte Galettenmantel und der vierte Galettenmantel gemeinsam in einer Galettebox mit der Wärmeisolierung angeordnet, so dass sich eine stabile Umge- bung zur Relaxierung der Fäden einstellt.

Zur Stabilisierung der thermischen Behandlung vor dem Verstrecken ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, bei welcher der erste Galettenmantel in einer zweiten Galettenbox gekapselt angeordnet ist.

Um die für das Verstrecken und für das Relaxieren erforderlichen Geschwindigkeitseinstellungen an den Galettenmänteln vornehmen zu können, sind dem ersten Galettenmantel und dem zweiten Ga- lettenmantel jeweils separate steuerbare Galettenantriebe zugeordnet. Demgegenüber ist dem dritten Galettenmantel und dem vierten Galettenmantel ein gemeinsamer Galettenantrieb zugeordnet. Um insbesondere die relativ kurze Kontaktfläche zwischen den Fäden und dem ersten Galettenmantel zum Erwärmen der Fäden zu nutzen, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher auf einer Einlaufseite der ersten Galette zwei Führungs- rollen mit jeweils einem angetriebenen Führungsmantel vorgesehen sind, die dem ersten Galettenmantel vorgeordnet sind. So lässt sich bereits eine Fadenspannung innerhalb der Fadenschar erzeugen, die einen intensiven Kontakt zum ersten erwärmten Galettenmantel begünstigen. Hierbei können durch Durchmesserunterschiede zwi- sehen den Führungsrollen und dem Galettenmantel die gewünschten Fadenspannungen erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbei- spiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 2 schematisch eine Draufsicht der Galettenanordnung des

Ausführungsbeispiels aus Fig. 1

Fig. 3.1

und

Fig. 3.2 schematisch die Galettenanordnung des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1

Fig. 4 schematisch eine Ansicht einer weiteren Galettenanordnung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung synthetischer vollver- streckter Fäden durch Verstrecken und Relaxieren mehrerer frisch gesponnener Fäden schematisch in mehreren Ansichten dargestellt. Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorderansicht der kompletten Vorrichtung und Fig. 2 schematisch eine Draufsicht der zum Verstrecken und Relaxieren vorgesehenen Galettenanordnung. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung synthetischer vollver- streckter Fäden dargestellt. Das Ausführungsbeispiel weist eine Spinneinrichtung 1 auf, die einen beheizten Spinnbalken 1.1 und mehrere in einer Reihenanordnung an dem Spinnbalken 1.1 gehaltene Spinndüsen 1.2 auf. Die Spinndüsen 1.2 sind orthogonal zur Zeichnungsebene hintereinander angeordnet, so dass in der Darstellung in Fig. 1 nur eine der Spinndüsen 1.2 gezeigt ist. Die Spinndüsen 1.2 an der Unterseite des Spinnbalkens 1.1 sind mit einem Schmelzezulauf 1.3 gekoppelt, wobei innerhalb des Spinnbalkens 1.1 ein Schmelzeverteilersystem bestehend aus Spinnpumpen und Verteilerleitungen angeordnet ist. Unterhalb der Spinneinrichtung 1 ist eine Kühleinrichtung 2 vorgesehen, die vertikal unterhalb der Spinndüsen 1.2 jeweils einen Kühlschacht 2.1 bildet, die innerhalb einer Blaskammer 2.2 angeordnet sind. Der Kühlschacht 2.1 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Kühlzylinder mit luftdurchlässiger Wandung ausgebildet, so dass eine aus der Blaskammer 2.2 austretende Kühlluft radial von außen nach innen auf die frisch gesponnenen Filament- stränge trifft. Die Blaskammer 2.2 ist über einen Luftanschluss 2.3 mit einer hier nicht dargestellten Kühlluftquelle gekoppelt.

Unterhalb der Kühleinrichtung 2 sind mehrere Sammeliadenführer 3 vorgesehen, um die aus den Spinndüsen 1.2 gesponnenen Filamente jeweils zu einem Faden zusammenzuführen.

Unterhalb der Sammeliadenführer 3 ist eine Fadeneinlauf einrich- tung 21 vorgesehen, in welcher die Fäden auf einen Behandlungsabstand zueinander zusammengeführt werden. Die Fadeneinlaufeinrichtung 21 bildet die Sammelstelle, in welcher die Fäden im Fall eines Fadenbruches einer Absaugvorrichtung zugeführt werden. Die Fadeneinlauf einrichtung 21 bildet eine Schnittstelle zwischen der Spinneinrichtung und einer nachgeordneten Galettenano- rdnung mehrerer Galetten zum Abziehen, Verstrecken und Relaxieren der frisch gesponnenen Fäden.

Dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind der Fadeneinlaufeinrichtung 21 mehrere Galetten 4.1 bis 4.4 nachgeordnet, die zu einem Fadenlauf nebeneinander angeordnet sind. Zur weiteren Erläuterung der Galettenanordnung wird zusätzlich zu der der Fig. 2 Bezug genommen.

Wie aus der Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, weisen die Galetten 4.1 bis 4.4 jeweils einen auskragenden Galettenmantel 5.1 bis 5.4 auf, die an einer Vorderseite einer Montagewand 10 gehalten sind. Die Galettenmantel 5.1 bis 5.4 sind über eine hier nicht näher dargestellte Antriebswelle mit jeweils einem Galettenmotor 6.1 bis 6.4 gekoppelt. So wird der erste Galettenmantel 5.1 durch den Galettenmotor 6.1 angetrieben, wobei dem Galettenmotor 6.1 eine Antriebssteuerung 7.1 zugeordnet ist. Dementsprechend wird der zweite Galettenmantel 5.2 durch einen zweiten Galettenmotor 6.2 angetrieben, dem ebenfalls eine separate Antriebssteuerung 7.2 zugeordnet ist. Der dritte Galettenmantel 5.3 ist mit dem dritten Galettenmotor 6.3 und der vierte Galettenmantel 5.4 mit dem vierten Galettenmotor 6.4 gekoppelt, wobei die beiden Galettenmotoren 6.3 und 6.4 mit einer gemeinsamen Antriebssteuerung 7.3 verbunden sind. Wie insbesondere aus der Darstellung in Fig. 2 hervorgeht, weisen die Galetten 4.1 bis 4.4 jeweils separate Heizmittel 8.1 bis 8.4 auf, die den Galettenmänteln 5.1 bis 5.4 zugeordnet sind und die durch separate Heizsteuerungen 9.1 bis 9.3 steuerbar sind. Die Galettenmotoren 6.1 bis 6.4 werden abwechselnd durch jeweils einen linksdrehenden und einen rechtsdrehenden Motor gebildet, so dass benachbarte Galettenmäntel 5.1 und 5.2 mit entgegengesetztem Drehsinn antreibbar sind. Damit ist es möglich, die Fäden gemeinsam als eine Fadenschar 19 am Umfang der Galettenmäntel 5.1 bis 5.4 mit jeweils einer Teilumschlingung zu führen. Je nach Anordnung der Galettenmäntel 5.1 bis 5.4 werden Teilumschlin- gungen von <360 vorzugsweise im Bereich von 180 bis 270^° zur Führung der Fäden am Umfang der Galettenmäntel 5.1 bis 5.4 erreicht.

Wie aus der Darstellung in Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, sind die Ga- lettenmäntel 5.2, 5.3 und 5.4 der Galetten 4.2 bis 4.4 innerhalb einer Galettenbox 11 angeordnet und gegenüber der Umgebung wärmeisoliert gehalten. Die Galettenbox 11 weist zwischen dem ersten Galettenmäntel 5.1 und dem zweiten Galettenmäntel 5.2 eine Einlassöffnung 12 auf, durch welche die Fadenschar 19 geführt ist. An der gegenüberliegenden Seite ist an der Galettenbox 11 eine Auslassöffnung 13 vorgesehen, durch weiche die Fadenschar 19 die Galettenbox 11 verlässt.

Wie aus der Darstellung in Fig. 1 hervorgeht, wird die Fadenschar 19 nach dem Verstrecken und dem Relaxieren über zwei Führungsrollen 14.1 und 14.2 geführt, die jeweils einen angetriebenen Führungsmantel 15.1 und 15.2 aufweisen. Der Führungsrolle 14.1 ist eine Präparationseinrichtung 22 vorgeordnet, durch welche die Fadenschar nach dem Verstrecken benetzt werden. Im weiteren Ver- lauf ist zwischen den Führungsrollen 14.1 und 14.2 eine Verwirbe- lungseinrichtung 23 vorgesehen, die zu jedem Faden ein hier nicht dargestellten Behandlungskanal aufweist, um die Filamente der Fäden zur Vergleichmäßigung des Präparationsauftrages und zur Bildung eines Fadenschlusses separat verwirbeln.

Am Ende des Prozesses werden die Fäden einer Auf Spülmaschine zugeführt, um jedem der Fäden zu einer Spule zu wickeln. Die Aufspulmaschine, die in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt ist, können eine oder mehrere Gruppen von Wickelstellen beinhalten, um die Vielzahl der Fäden gleichzeitig zu Spulen zu wickeln.

Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird aus einer Polymerschmelze, die vorzugsweise über einen Extruder dem Schmelze Zulauf 1.3 zugeführt wird, durch die Spinndüsen 1.2 eine Mehrzahl von multifilen Fäden parallel nebeneinander erzeugt. In Fig. 1 sind die Filamente 20 eines der Fäden dargestellt, die durch den der Spinndüse 1.2 zugeordneten Sammelfadenführer 3 zu ei- nem Faden zusammengeführt werden. Zum Spinnen der Fäden können an der Unterseite des Spinnbalkens 1 beispielsweise zehn, zwölf oder noch mehr Spinndüsen angeordnet sein, um die Fäden einer Fadenschar zu erzeugen. Es besteht dabei jedoch auch die Möglichkeit, sogenannte Doppelspinndüsen einzusetzen, bei wel- chem aus einer der Spinndüsen gleichzeitig zwei Fäden extrudiert werden.

Nach dem die Filamente abgekühlt und zu jeweils einem Faden zusammengeführt sind, wird die Fadenschar 19 durch die Fadenein- laufeinrichtung 21 auf einen für die weitere Behandlung kurzen Fadenabstand zueinander geführt. Die Fäden der Fadenschar 19 werden parallel nebeneinander zunächst durch den ersten Galetten- mantel 5.1 der ersten Galette 4.1 aufgenommen. Der erste Galet- tenmantel 5.1 ist durch das zugeordnete Heizmittel 8.1 auf eine Oberflächentemperatur im Bereich von 40 C bis max. 80 C erwärmt. Insoweit tritt eine Erwärmung der Fadenschar ein, die kurz unterhalb der Glasumwandlungstemperatur bleibt. Der erste Galetten- mantel wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit im Bereich von oberhalb 1.500 m/min. angetrieben. Zwischen dem ersten Galet- tenmantel 5.1 und dem zweiten Galettenmantel 5.2 ist eine Strecklänge zur freien Fadenführung ausgebildet. Innerhalb der Strecklänge wird die Fadenschar 19 vollständig verstreckt, wobei der zweite Galettenmantel 5.2 mit einer Umfangsgeschwindigkeit im Bereich Oberhalb 3.500 m/min. vorzugsweise oberhalb 4.000 m/min. betrieben wird. Der zweite Galettenmantel 5.2 weist an seiner Oberfläche eine wesentlich höhere Oberflächentemperatur im Vergleich zu dem ersten Galettenmantel 5.1 auf. So wird der Galet- tenmantel 5.2 mit einer Temperatur im Bereich oberhalb 120 C bis 220 C vorzugsweise 150 C bis 250 C erhitzt. Somit beginnt unmittelbar nach der Vers treckung in der Fadenschar 19 eine thermische Nachbehandlung, um die inneren Spannungen in der molekularen Struktur der Filamente zu beseitigen. Zum Relaxieren der Fäden wird die Fadenschar in mehreren Stufen thermisch behandelt. So sind der dritte Galettenmantel 5.3 und der vierte Galettenmantel 5.4 ebenfalls auf eine Oberflächentemperatur im Bereich von 120 C bis 220 C vorzugsweise 150 C bis 250 C erhitzt. Zwischen dem zweiten Galettenmantel 5.2 und dem dritten Galettenmantel 5.3 ist eine erste Relaxierstrecke zur freien Fadenführung ausgebildet. Eine zweite Relaxierstrecke ist zwischen dem dritten Galettenmantel 5.3 und dem vierten Galettenmantel 5.4 vorgesehen.

Zur Veranschaulichung und Erläuterung der freien Fadenlängen in- nerhalb Relaxierstrecken im Verhältnis zu einer gesamten Kontaktlänge der Fäden bei der thermischen Nachbehandlung wird zu den Abbildungen in Fig. 3.1 und 3.2 Bezug genommen. In den Abbildungen 3.1 und 3.2 sind die Galetten 4.1 bis 4.4 schematisch in ih- rer Anordnung zueinander dargestellt. In der Fig. 3.1 ist hierbei der Fadenlauf der Fadenschar 19 mit dargestellt, wobei die Spannungsstrecke zwischen dem ersten Galettenmantel 5.1 und dem zweiten Galettenmantel 5.2 durch den Großbuchstaben S gekennzeichnet ist. Die erste Relaxierstrecke ist mit dem Großbuchstaben ^ gekennzeichnet und zwischen dem zweiten Galettenmantel und dem dritten Galettenmantel 5.3 ausgebildet. Die zweite Relaxierstrecke ist mit dem Kennbuchstaben R₂ gekennzeichnet und erstreckt sich zwischen den Galettenmänteln 5.3 und 5.4. Die Spannungsstrecke, sowie die Relaxierstrecken bezeichnen dabei die freie Fadenlänge, die sich vor einem Ablaufpunkt am Umfang des Galettenmantels zu einem Auflaufpunkt der Fäden des benachbarten Galettenmantels einstellt.

Die für die thermische Nachbehandlung wesentlichen Kontaktlän- gen an den Galettenmäntel 5.2, 5.3 und 5. 4 sind durch die Kennbuchstaben K , K₂ und K₃ gekennzeichnet. Hierbei stellt K_: die Fadenlänge der mit Kontakt am Umfang des zweiten Galettenmantels 5.2 geführten Fäden von einem Auflaufpunkt bis zu einem Ablaufpunkt dar. Dementsprechend bezeichnet K₂ die Kontaktlänge, die gleich einer Umschlingungslänge eines der Fäden ist, der Fäden an dem dritten Galettenmantel 5.3 und K₃ die Kontaktlänge an dem vierten Galettenmantel 5.4.

Die gesamte Kontaktlänge zur Relaxierung der Fäden ergibt sich somit aus der Summe Κ_λ, K₂ und K₃. Die gesamte Kontaktlänge K_ges ergibt sich zu:

K ges = K 1 + K 2 + K 3 Um bei den üblichen Umfangsgeschwindigkeiten zur Herstellung textiler vollverstreckter Fäden im Bereich oberhalb 4000 m/min eine gleichmäßige Relaxierung mit entsprechenden Spannungsabbau in allen Filamenten zu erhalten, wobei die Anzahl der Filamente pro 5 Faden beliebig ist, werden die Relaxierstrecken zwischen den Galet- tenmäntel so gewählt, dass die gesamte Kontaktlänge K_oes der Fäden um ein Vielfaches im Bereich 3 bis 7 größer ist als eine frei Fadenlänge der Relaxierstrecken R_: und R₂. Es gilt somit:

3x(R 1 + R 2 ) < K ges < 7x(R 1 + R 2 )

10

Um die beim Verstrecken der Fäden entstehenden inneren Spannungen in der Molekularstruktur in einem möglichst großen Titerbereich der Fäden abbauen zu können, wird die gesamte Kontaktlänge in einem Bereich von 1000 mm bis 2500 mm gewählt. Die Rei s laxierstrecke zwischen zwei Galetten wird dabei jedoch bevorzugt auf eine maximale Fadenlänge von 200mm begrenzt.

Die Relaxierstrecken R_: und R₂ sind in diesem Ausführungsbeispiel gleich groß ausgebildet. Grundsätzlich besteht jedoch auch die

20 Möglichkeit, die Relaxierstrecken R_: und R₂ in unterschiedlicher Größe auszubilden. In diesem Ausführungsbeispiel könnten die Relaxierstrecken R_i und R₂ zu freien Fadenführung im Bereich von 100 mm bis 200 mm ausgeführt sein. Damit lässt sich eine relativ gleichmäßige Fadentemperatur an den Fäden innerhalb der gesam-

25 ten Relaxierzone einhalten.

In der Fig. 3.2 ist der reine Abstand zwischen den Galettenmänteln dargestellt. So ist der Abstand zwischen den Galettenmänteln 5.1 und 5.2 als Streckabstand bezeichnet und durch den Großbuchstaben G_s gekennzeichnet. Ein erster Relaxierabstand zwischen dem zweiten Galettenmantel 5.2 und dem dritten Galettenmantel 5.3 ist durch den Kennbuchstaben G gekennzeichnet. Der sich zwischen den Galettenmänteln 5.3 und 5.4 einstellende zweite Relaxierabstand ist als G_R2 bezeichnet.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die beheizten Galetten zum Vertsrecken und zum Relaxieren jeweils mit einem gleich großen Manteldurchmesser ausgeführt. So der Durchmesser der Galetten- mäntel 5.2 und 5.4 beispielhaft mit dem Kennbuchstaben D in Fig. 3.2 eingetragen.

Zur Intensivierung der thermischen Behandlung an den Oberflächen der Galettenmäntel 5.2, 5.3 und 5.4 weisen die Galettenmäntel einen Mindestdurchmesser von 220 mm auf, wobei die Relaxierab- stände G Rl oder G R2 um ein Vielfaches im Bereich von 3 bis 7 kleiner sind als der Durchmesser D der Galettenmäntel. Es gilt die Beziehung:

D/7 < G_R1 < D/3 und D/7 < G_R2 < D/3

Die Relaxierabstände G Rl und G R2 , zwischen den Galettenmänteln 5.2 und 5.3 sowie 5.3 und 5.4 sind je nach Anordnung der Galetten im Bereich von 30 - 80 mm ausgeführt

Um insbesondere beim Verstrecken der Fäden eine möglichst stabi- le Fadenführung zu erhalten ist die Strecklänge S in einem Bereich von 100 mm bis 350 mm begrenzt ausgeführt. Der Streckabstand zwischen dem ersten Galettenmantel 5.1 und dem zweiten Galet- tenmantel 5.2 weist somit eine Größe im Bereich 80 mm bis 320 mm auf.

Um bei der mehrstufigen thermischen Behandlung zum Relaxieren der Fäden eine schnelle und intensive Erwärmung zu erhalten, wird die Fadenschar in der ersten Relaxierstrecke R_i mit einer Differenzgeschwindigkeit zur Erzeugung einer Fadenspannung geführt. Insoweit wird die erste freie Relaxierstrecke im Wesentlichen zur thermischen Vergleichmäßigung der Temperaturen innerhalb der Filamentbündel genutzt. Der Abbau der inneren Spannungen erfolgt im Wesentlichen in der zweiten Relaxierstrecke R₂ zwischen dem dritten Galettenmantel und dem vierten Galettenmantel. Hierzu werden die Fäden im Wesentlichen spannungsfrei geführt, wobei die Umfangsgeschwindigkeiten der beiden Galettenmänteln vor- zugsweise gleichgroß ausgebildet sind. Um den Spannungsabbau fortzuführen wird dabei bevorzugt die Umfangsgeschwindigkeit des vierten Galettenmantels 5.4 größer gewählt als eine Umfangsgeschwindigkeit an dem nachgeordneten Führungsmantel 15.1 der nachfolgenden Führungsrolle 14.1. Insoweit wird die Fadenschar mit einer leichten Überlieferung in den Nachfolgeprozess gleitet.

Im weitern Verlauf werden die Fäden der Fadenschar 19 nach dem Spannungsabbau durch die Präparationseinrichtung 22 mit einem Fluid benetzt und anschließend in der Verwirb elungseinrichtung 23 einzeln verwirbelt.

Um das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung sind besonders vorteilhaft geeignet, um voll verstreck- te Fäden (FDY) mit feinen Titern herzustellen. Hierbei können als Fadenmaterial sowohl Polyester als auch Polyamid verwendet werden. Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Fäden nach dem Abkühlen im Wesentlichen im trockenen Zustand zum Verstrecken abgezogen. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, an den Fäden nach der Abkühlung einen leichten wasserarmen Präparati- onsauftrag aufzutragen.

Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Galettena- nordnung ist ebenfalls beispielhaft. In der Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Galettenanordnung gezeigt, wie sie bei- spielsweise unterhalb der Spinneinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 einsetzbar wäre. In diesem Ausführungsbeispiel sind im Einlauf vor der ersten Galette 4.1 zwei Führungsrollen 14.1 und 14.2 vorgesehen, die jeweils einen angetriebenen Führungsmantel 15.1 und 15.2 aufweisen. Die Führungsmäntel 15.1 und 15.2 sind jeweils im Durchmesser kleiner ausgeführt als die Galettenmäntel 5.1 bis 5.4. Die Führungsmäntel 15.1 und 15.2 sind unbeheizt ausgeführt. Durch die Führungsmäntel 15.1 und 15.2 wird eine Vorspannung an der Fadenschar 19 erzeugt, um bereits einen intensiven Kontakt am Umfang des ersten Galettenmantels 5.1 zu erhalten. Insoweit lässt sich durch Vorordnung derartiger Führungsrollen ein intensiver Kontakt zum Temperieren der Fadenschar 19 an dem ersten Galettenmäntel 5.1 erzeugen. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der erste Galettenmantel 5.1 der Galette 4.1 in einer ersten Galettenbox 16 und die Galettenmäntel 5.2 bis 5.4 in einer zweiten Galettenbox 11 angeordnet, wobei die Galettenbox 11 zur Umgebung eine Wärmei- solierung 17 aufweist. Die Galettenboxen 11 und 16 bilden eine Einheit und sind über eine Durchlassöffnung 18 zur Fadenführung miteinander verbunden.

Zur Fadenführung weist die Galettenbox 16 desweiteren an einer Oberseite eine schlitzförmige Einlassöffnung 12 und die Galettenbox 11 an einer Unterseite eine schlitzförmige Auslassöffnung 13 auf. Um die in die Galettenbox 16 einlaufende Fadenschar bereits bei Eintritt gegenüber den im Innern der Galettenbox 16 vorherrschenden Luftströmungen zu schützen, ist der Einlassöffnung 12 im Innern der Galettenbox 16 ein Einlaufblech 24 zugeordnet. Das Einlaufblech 24 weist ein freies Ende auf, das mit kurzem Abstand vor dem Galettenmantel 5.1 endet. Insoweit sind der Eintritt und der Auflauf der Fadenschar 19 am Umfang des ersten Galettenman- tels 5.1 gegenüber möglichen Schleppluftströmungen abgeschirmt.

Im Fadenübergang zwischen dem ersten Galettenmantel 5.1 und dem zweiten Galettenmantel 5.2 der beiden Galetten 4.1 und 4.2 ist ein erstes Abschirmblech 25.1 angeordnet. Das Abschirmblech 25.1 wird mit kurzem Abstand im Wesentlichen parallel zur freien Spannungsstrecke gehalten, so dass die Fadenschar 19 gegenüber Luftströmungen abgeschirmt ist. Analog zu dem Abschirmblech 25.1 sind zwischen dem Galetten- mänteln 5.2 und 5.3 sowie den Galettenmänteln 5.3 und 5.4 weitere Abschirmbleche 25.2 und 25.3 vorgesehen. Die Abschirmbleche 25.2 und 25.3 erstrecken sich ebenfalls im Wesentlichen über die gesamten Relaxierstrecken zwischen den Galettenmänteln 5.2 und 5.3 sowie 5.3 und 5.4. Die Abschirmbleche 25.1 bis 25.2 sind auskragend an einer hier nicht näher dargestellten Montagewand angeordnet und erstrecken sich parallel zu den Galettenmänteln 5.1 bis 5.4.

Innerhalb der Galettenbox 11 ist der Auslassöffnung 13 ein Auslaufblech 26 zugeordnet, das mit einem freien Ende sich seitlich neben dem Galettenmantel 5.4 erstreckt. Das Auslaufblech 18 ragt im Wesentlichen über die auskragende Länge des Galettenmantels 5.4 und bildet eine Fadenführungsstrecke, um die von den Galettenmantel 5.4 ablaufenden Fäden der Fadenschar 19 mit geringem Abstand gegenüber inneren Luftströmungen abzuschirmen. Insoweit ist eine stabile Fadenführung während der Verstreckung und der Relaxierung gewährleistet. Selbst feinste empfindliche Fadenti- ter können mit hoher Qualität zu einem voll verstreckten Faden erzeugt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders geeignet, um eine große Anzahl von Fäden parallel mit im wesentlichen identischen physikalischen Eigenschaften herzustellen.

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung synthetischer vollverstreckter Fäden (FDY) durch Verstrecken und Relaxieren frisch gesponnener Fäden, bei welchem die gesponnenen Fäden nach einer Abkühlung und Verfestigung gemeinsam als eine Fadenschar am Umfang mehrerer angetriebener Galettenmänteln geführt werden, bei welchem die Fäden die Galettenmänteln mit einer Teilumschlingung von kleiner 360^° kontaktieren, bei welchem die Fäden an den Oberflächen der Galettenmäntel thermisch behandelt werden und bei welchem die Fäden zwischen den Galettenmänteln mit zumindest einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Galettenmänteln frei geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass

die Fäden zwischen einem ersten erwärmten Galettenmantel und einem zweiten beheizten Galettenmantel in einer freien Spannungsstrecke verstreckt werden, dass die Fäden zwischen dem zweiten beheizten Galettenmantel und einem dritten beheizten Galettemantel in einer ersten freien Relaxierstrecke und zwischen dem dritten Galettenmantel und einem vierten Galettenmantel in einer zweiten freien Relaxierstrecke geführt und relaxiert werden, wobei die verstreckten Fäden zum Relaxieren mit einer gesamten Kontaklänge an den Galettenmänteln thermische behandelt werden, die um ein Vielfaches im Bereich von 3 bis 7 größer ist als eine freie Fadenlänge der Re- laxierstrecken, und wobei der zweite, dritte und vierte Galettenmantel auf eine Oberflächentemperatur im Bereich von 120 C bis 220 C vorzugsweise von 150 C bis 250 C beheizt sind.

Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Fäden in der ersten freien Relaxierstrecke zwischen dem zweiten Galettenmantel und dem dritten Galettenmantel mit einer durch eine Differenzgeschwindigkeit erzeugten Mindest- fadenspannung geführt werden.

Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

der dritte Galettenmantel zur Erzeugung der Mindestfaden- spannung an der Fadenschar gegenüber dem zweiten Galett- tenmantel auf eine um 50 m/min bis 400 m/min schneller Umfangsgeschwindigkeit eingestellt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Fäden in der zweiten Relaxierstrecke zwischen dem dritten Galettenmantel und dem vierten Galettenmantel spannungsfrei geführt werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Fäden vor dem Verstrecken eine thermische Vorbehandlung mit einer Oberflächentemperatur des ersten Galetten- mantels von 40 C bis 80 ^°C erhalten.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass

die Fäden zum Verstrecken in der freien Spannungsstrecke mit einer freien Fadenlänge im Bereich von 150 mm bis 350 mm geführt werden und dass die Fäden innerhalb der Relaxierstre- cken mit jeweils einer freien Fadenlänge im Bereich von 100 mm bis 200 mm geführt werden. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Fäden nach dem Relaxieren mit einer Überlieferung des vierten Galettenmantels gegenüber einer nachfolgenden Führungsrolle und/oder gegenüber einer Auf Spülmaschine geführt werden.

Vorrichtung zur Herstellung synthetischer vollverstreckter Fäden (FDY) durch Verstrecken und Relaxieren mehrerer frisch gesponnener Fäden, mit einer Spinneinrichtung und einer Kühleinrichtung zum Spinnen mehrerer Fäden, mit mehreren Ga- letten, an deren antreibbaren Galettenmänteln die Fäden als eine Fadenschar mit jeweils einer Teilumschlingung von kleiner 360^° geführt werden, wobei die Galettenmäntel separat beheizbar ausgeführt sind und wobei zumindest eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Umfangsgeschwindigkeiten der Galettenmäntel einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem ersten Galettenmäntel und einem zweiten Galettenmäntel ein Streckabstand ausgebildet ist, dass zwischen dem zweiten Galettenmantel und einem dritten Galettemantel einer ersten Relaxierab stand und zwischen dem dritten Galettenmantel und einem vierten Galettenmantel ein zweiter Re- laxierabstand ausgebildet ist, wobei die Relaxierab stände je- weils um ein Vielfaches im Bereich von 3 bis 7 kleiner sind als die Durchmesser der angrenzenden Galettenmäntel.

Vorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Galettenmäntel der Galetten im Durchmesser zur Wärmebehandlung der Fäden gleich groß ausgeführt sind und einen Mindestdurchmesser von 220 mm aufweisen.

Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Streckabstand zwischen dem ersten Galettenmantel und dem zweiten Galettenmantel eine Größe im Bereich von 100 mm bis 350 mm aufweist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Relaxierabstände zwischen den Galettenmäntel jeweils maximale Größe von 80 mm aufweisen.

Vorrichtung nach Anspruch 11 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Relaxierab stand zwischen den Galettenmänteln gleich groß oder ungleich groß ausgebildet sind.

1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

zwischen dem ersten Galettenmantel und dem zweiten Galet- tenmantel eine Wärmeisolierung mit einer Fadendurchlassöffnung ausgebildet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass

der zweite Galettenmantel, der dritte Galettenmantel und der vierte Galettenmantel gemeinsam in einer Galettenbox mit der Wärmeisolierung angeordnet sind.

Vorrichtung Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, dass

der erste Galettenmantel in einer zweiten Galettenbox gekapselt angeordnet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15,

dadurch gekennzeichnet, dass

dem ersten Galettenmantel und dem zweiten Galettenmantel jeweils separat steuerbare Galettenantriebe zugeordnet sind und dass dem dritten Galettenmantel und dem vierten Galet- tennmantel ein gemeinsamer Galettenantrieb zugeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16,

dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Einlaufseite der ersten Galette zwei Führungsrollen mit jeweils einem angetriebenen Führungsmantel vorgesehen sind, die dem ersten Galettenmantel vorgeordnet sind.