DE10100762A1

DE10100762A1 - Verfahren zum Spinnen eines multifilen synthetischen Fadens

Info

Publication number: DE10100762A1
Application number: DE2001100762
Authority: DE
Inventors: Uwe Baader; Klaus Schaefer
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2001-01-10
Publication date: 2001-08-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spinnen eines multifilen synthetischen Fadens. Hierbei werden nach der Extrudierung der Filamentstränge diese zu einem Faden zusammengefaßt. Der Faden wird mit einer Abzugsgeschwindigkeit abgezogen und anschließend innerhalb eines Kompaktierungsmittels zu einem strangförmigen Fadenkompakt verdichtet. Der Fadenkompakt wird sodann mit einer Aufnahmegeschwindigkeit in einen Fadenspeicher aufgenommen, wobei die Aufnahmegeschwindigkeit kleiner ist als die Abzugsgeschwindigkeit des Fadens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spinnen eines multifilen synthetischen Fadens, welcher aus einer Vielzahl von extrudierten Filamentsträngen besteht.

Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es bekannt, daß zunächst innerhalb einer Spinnzone mittels einer Spinndüse eine Vielzahl von Filamentsträngen aus einer Polymerschmelze extrudiert wird. Die Filamentstränge werden nach einer Abkühlung zu einem Faden zusammengefaßt, der aus der Spinnzone mit einer Abzugsgeschwindigkeit abgezogen wird und anschließend mit einer Auf nahmegeschwindigkeit zu einer Fadenspule gewickelt wird. Hierbei ist die Aufnahmegeschwindigkeit bei Herstellung von unverstreckten Fäden im wesentlichen gleich der Abzugsgeschwindigkeit oder bei verstreckten Fäden wesentlich höher als die Abzugsgeschwindigkeit. So ist beispielsweise aus der EP 0 682 720 ein Verfahren bekannt, bei welchem ein vollverstreckter Polyesterfaden mit einer Ab zugsgeschwindigkeit von ca. 7.000 m/min und einer Aufnahmegeschwindigkeit von mehr als 10.000 m/min gesponnen wird.

Derart hohe Aufnahmegeschwindigkeiten führen zu maschinendynamischen Problemen bei Aufnahme des Fadens. Insbesondere bei Aufwickeleinrichtungen, bei welchen auf einer lang auskragenden Spul spindel mehrere Fäden gleichzeitig aufgewickelt werden, muß zur Realisierung der hohen Aufnah megeschwindigkeit ein sehr großer Drehzahlbereich während der Aufnahme des Fadens zu einer Fa denspule von der Spulspindel durchlaufen werden. Hierbei sind kritische Drehzahlen, bei welchen eine Erregerfrequenz mit einer Eigenfrequenz der Spulspindel zusammenfällt, nicht zu vermeiden, was zu ungedämpften Schwingungen der Spulspindel führt.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Spinnen eines multifilen synthetischen Fadens zu schaffen, bei welchem der Faden selbst bei sehr hohen Abzugsgeschwindigkeiten sicher in einen für die Weiterverarbeitung geeigneten Fadenspeicher aufgenommen wird.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß die Aufnahmegeschwindigkeit des Fadens unabhängig von der Spinngeschwindigkeit des Fadens ist. Dabei wird der Faden vor dem Aufnehmen zu einem strangförmigen Fadenkompakt verdichtet. Hierzu wird der Faden in ein Kompaktierungs mittel geführt. Anschließend wird der Fadenkompakt mit einer Aufnahmegeschwindigkeit in einen Fadenspeicher aufgenommen, wobei die Aufnahmegeschwindigkeit kleiner ist als die Abzugsge schwindigkeit. Das Verhältnis zwischen der Aufnahmegeschwindigkeit und der Abzugsgeschwindig keit wird durch die Verdichtung des Fadens bestimmt. So läßt sich bei einer verdoppelten Faden dichte des Fadenkompakts gegenüber dem Faden bereits eine Aufnahmegeschwindigkeit erreichen, die nur noch 50% der Abzugsgeschwindigkeit entspricht.

Die Abzugsgeschwindigkeit wird allein durch den Spinnprozeß bestimmt. Bei einem Spinnprozeß zur Herstellung eines POY-Garnes läßt sich die Abzugsgeschwindigkeit des Fadens auf einen Wert von mindestens 4.000 m/min einstellen. Bei einem Prozeß, bei welchem ein FDY-Garn gesponnen wird, wird die Abzugsgeschwindigkeit vorzugsweise mindesten 6.000 m/min betragen. Es sind jedoch auch Abzugsgeschwindigkeiten mit niedrigen Werten möglich.

Um das durch das Kompaktierungsmittel gebildete Fadenkompakt sicher ohne größere maschinen dynamische Probleme in einem Fadenspeicher aufnehmen zu können, wird der Faden durch das Kompaktierungsmittel derart verdichtet, daß Aufnahmegeschwindigkeiten des Fadenkompakts von maximal 2.000, vorzugsweise max. 1.000 m/min. betragen.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird zum Verdichten des Fadens der Fadenkompakt durch eine Texturierdüse erzeugt. Damit läßt sich in dem Faden bereits eine Kräuse lung einstellen, so daß der in dem Fadenspeicher abgelegte Fadenkompakt nach Auflösung bei der Weiterverarbeitung ein gekräuseltes Garn ergibt.

Damit der Fadenkompakt im wesentlichen ohne innere Spannungen aufgenommen werden kann, wird der durch die Texturierdüse erzeugte Fadenkompakt vor dem Aufnehmen abgekühlt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß der Fadenkompakt vor dem Aufnehmen zu dem Fadenspeicher durch ein zweites Kompaktiermittel ge führt wird, in welchem der Fadenkompakt im wesentlichen quer zur Fadenlaufrichtung zusätzlich verdichtet wird. Diese Verfahrensvariante besitzt den Vorteil, daß der Fadenkompakt mit relativ ho her Dichte in dem Fadenspeicher aufgenommen werden kann.

Insbesondere wird als zweites Kompaktiermittel ein sich gegenüberliegendes Walzenpaar verwendet. Dabei ist zwischen dem Walzenpaar ein Walzenspalt gebildet, der kleiner ist als der Durchmesser des Fadenkompakts. Am Austritt des Walzenspalts in Fadenlaufrichtung tritt somit ein bandförmiges Fadenkompakt aus, das auf einfache Weise in einen Fadenspeicher aufgenommen werden kann.

Das Aufnehmen des Fadenkompakts kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens durch eine Aufwickeleinrichtung erfolgen, wobei der Fadenspeicher eine mit dem Fadenkompakt gewickelte Fadenspule bildet.

Bei einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Fadenkom pakt durch eine Ablageeinrichtung aufgenommen. Dabei wird der Fadenspeicher durch einen Behäl ter gebildet, in dem das Fadenkompakt abgelegt wird.

Zur Einstellung einer kontinuierlichen gleichmäßigen Ablage des Fadenkompakts in dem Behälter ist ein Fördermittel vorgesehen, das unmittelbar dem Kompaktierungsmittel nachgeordnet ist. Das För dermittel kann dabei als Walzenpaar ausgebildet sein, das das Fadenkompakt in einem Walzenspalt führt. Je nach Anordnung des Walzenpaares wäre somit gleichzeitig eine weitere Verdichtung des Fadenkompakts möglich.

Um den Faden zu verstrecken oder auf andere Weise zu behandeln, wird der Faden vor dem Ver dichten durch eine Behandlungseinrichtung geführt. In der Behandlungseinrichtung können eine oder mehrere beheizte oder unbeheizte Galetten angeordnet sein. Ebenso ist es möglich, daß die Behand lungseinrichtung Heizeinrichtungen oder Verwirbelungsdüsen zur Stabilisierung des Filamentverbun des aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere Vorteile werden nachfolgend anhand einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Spinnvorrichtung erläutert. Hierzu sind folgende Zeich nungen beigefügt:

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Spinnvorrichtung zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spinnvorrichtung zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens;

Fig. 3 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Kompaktierungsmittels.

In Fig. 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Spinnvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Die Spinnvorrichtung weist eine Spinnpumpe 1 auf, die mit einer Einrichtung zur Schmelzeaufbereitung verbunden ist. Die Spinnpumpe 1 ist über eine Schmel zeleitung 2 mit einem beheizten Spinnkopf 3 verbunden. Der Spinnkopf 3 enthält zumindest eine Spinndüse 4, die auf ihrer Unterseite eine Vielzahl von Düsenbohrungen aufweist. Unmittelbar un terhalb der Spinndüse 4 ist eine Kühleinrichtung 5 angeordnet, bei welcher eine Kühlluft im wesentli chen quer zur Fadenlaufrichtung der durch die Spinndüse extrudierten Filamente 6 geblasen wird. Unterhalb der Kühleinrichtung 5 ist eine Präparationseinrichtung 7 vorgesehen, um das Filamentbün del 6 zu einem Faden 8 zusammenzuführen. Der Faden 8 wird über ein Abzugmittel 9 aus der Spinn zone abgezogen. Das Abzugsmittel 9 ist hierbei beispielhaft als eine Galetteneinheit dargestellt, die aus einer angetriebenen Galette mit einer nicht angetriebenen Überlaufrolle besteht. Unterhalb des Abzugsmittels 9 ist in Fadenlauf ein Kompaktierungsmittel 12 angeordnet. In dem Kompaktierungs mittel wird der Faden 8 zu einem Fadenkompakt 13 verdichtet. Der Fadenkompakt 13 weist dabei einen umhüllenden Durchmesser auf, der größer ist als der Durchmesser des Fadens. Der Fadenkom pakt 13 wird durch ein Fördermittel 14 zur Aufnahme in einen Fadenspeicher 15 gefördert. Der Fa denspeicher ist als Behälter 15 ausgebildet, der auf einem Koordinatentisch 16 angebracht ist. Durch den angetriebenen Koordinatentisch 16 ist der Behälter 15 in jeder Richtung führbar.

Um mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung beispielsweise einen vollverstreckten Faden herzustellen, ist unterhalb des Abzugsmittels 9 eine Behandlungseinrichtung 10 vorgesehen. Die Behandlungsein richtung 10 weist hierbei ein Verstreckmittel 11 auf. Das Verstreckmittel 11 ist als eine Galettenein heit mit einer angetriebenen Galette und einer nicht angetriebenen Überlaufrolle beispielhaft ausge bildet. Bei dieser Anordnung wird der Faden 8 zwischen dem Abzugsmittel 9 und dem Verstreck mittel 11 verstreckt. Hierbei wird das Verstreckmittel 11 gegenüber dem Abzugsmittel 9 mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben.

Die Ausbildung der Behandlungseinrichtung 10 bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist prozeßabhängig.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Spinnvorrichtung wird eine Polymerschmelze, die aus Polyester, Poly propylene, Polyamid oder einem modifizierten Polymer bestehen kann, der Spinnpumpe 1 zugeführt. Die Spinnpumpe 1 fördert die Polymerschmelze unter einem Überdruck zu der Spinndüse 4. Dabei wird die Polymerschmelze durch die Vielzahl der Düsenbohrungen der Spinndüse 4 zu einer Vielzahl von Filamentsträngen 6 extrudiert. Die Filamentstränge 6 werden nach Austreten aus der Spinndüse 4 durch eine Kühlluft innerhalb der Kühleinrichtung 5 abgekühlt. Nach Abkühlung des Filamentbün dels wird der Faden 8 durch Zusammenführen der einzelnen Filamente mittels einer Präparation ge bildet. Der Faden 8 und somit auch das Filamentbündel 6 werden durch das Abzugsmittel 9 mit einer Abzugsgeschwindigkeit v_Z abgezogen. Für den Fall, daß keine weitere Verstreckung des Fadens 8 vorgenommen wird, läuft der Faden 8 mit der Abzugsgeschwindigkeit v_Zin das Kompaktierungs mittel 12 hinein. Innerhalb des Kompaktierungsmittels 12 wird der Faden 8 zu dem Fadenkompakt 13 verdichtet. Hierbei wird der Faden 8 aufgestaut und verdichtet, so daß sich der Fadenkompakt 13 ausformt. Der Fadenkompakt 13 wird durch das Fördermittel 14 nach dem Verdichten zur Aufnahme in dem Behälter 15 gefördert. Hierbei wird der Fadenkompakt 13 mit einer Aufnahmegeschwindig keit v_A kontinuierlich aufgenommen. Die Aufnahmegeschwindigkeit v_A ist hierbei wesentlich kleiner als die Abzugsgeschwindigkeit v_Z des Fadens 8. Das Verhältnis zwischen der Abzugsgeschwindigkeit v_Z und der Aufnahmegeschwindigkeit v_A ist abhängig von dem Grad der Verdichtung des Fadens 8 in dem Fadenkompakt 13. So läßt sich bereits bei einer Verdichtung um den Faktor 2 die Aufnahmege schwindigkeit v_A gegenüber der Abzugsgeschwindigkeit v_Z halbieren.

Um den Fadenkompakt 13 derart abzulegen, daß eine Weiterverarbeitung in einem nachgeschalteten Prozeß möglich ist, wird der Behälter 15 vorzugsweise über einen Koordinatentisch 16 derart verfah ren, daß der Fadenkompakt 13 in einer vorgegebenen Ablage aufgenommen werden kann.

In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Spinnvorrichtung zur Durchführung des er findungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Die Vorrichtungsteile zum Extrudieren der Filamente 6 und zur Bildung des Fadens 8 sowie das Kompaktierungsmittel 12 zum Verdichten des Fadens 8 zu ei nem Fadenkompakt 13 sind hierbei identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausge führt. Insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung zu der Fig. 1 Bezug genommen und nur die Unterschiede hervorgehoben.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Spinnvorrichtung ist zur Aufnahme des Fadenkompakts 13 eine Auf wickeleinrichtung 19 vorgesehen, in welcher der Fadenkompakt zu einer Fadenspule gewickelt wird. Zwischen der Aufwickeleinrichtung 19 und dem Kompaktierungsmittel 12 ist ein zweites Kompak tierungsmittel 17 angeordnet, welches zu einer weiteren Verdichtung des Fadenkompakts 13 führt. Das zweite Kompaktierungsmittel 17 ist beispielhaft durch zwei Walzen gebildet, die in einem Wal zenspalt den Fadenkompakt 13 im wesentlichen quer zur Fadenlaufrichtung zusätzlich verdichten. Dabei erhält der Fadenkompakt 13 eine bandförmige Struktur, so daß der Fadenkompakt 13 mit der Aufnahmegeschwindigkeit v_A in den Fadenspeicher 25 aufgenommen werden kann. Der Fadenspei cher ist in diesem Fall eine Fadenspule 25. Zwischen der Aufwickeleinrichtung 19 und dem zweiten Kompaktierungsmittel 17 ist ein Umlenkmittel 18 vorgesehen, um den Fadenkompakt 13 gerichtet zu der Aufwickeleinrichtung 19 zu führen.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel eines Kompaktierungsmittels 12 gezeigt, wie es in der Spinnvor richtung nach Fig. 1 oder in der Spinnvorrichtung nach Fig. 2 einsetzbar wäre. Das Kompaktie rungsmittel ist als eine Texturierdüse 20 ausgebildet. Die Texturierdüse 20 weist einen Fadenkanal 22 auf. Der Fadenkanal mündet in eine Stauchkammer 21. In den Fadenkanal 22 münden mehrere seitlich angeordnete Düsenkanäle 24. Die Düsenkanäle 24 sind mit einer Luftzuführung 23 verbun den.

Bei der Texturierdüse wird der Faden 8 in dem Fadenkanal 22 geführt. Durch die Düsenkanäle 24 wird in dem Fadenkanal 22 Druckluft eingeblasen, die an dem Faden 8 eine in Fadenlaufrichtung wirkende Zugkraft zur Förderung des Fadens erzeugt. Der Faden 8 wird mittels der in dem Fadenka nal 22 geführten Druckluft in die Stauchkammer 21 gefördert. Hierbei wird der Faden 8 zu dem Fa denkompakt 13 aufgestaucht. Die in der Stauchkammer 21 eintretende Druckluft wird über hier nicht dargestellte seitliche Öffnungen abgeführt. Am Ende der Stauchkammer 21 tritt der Fadenkompakt 13 aus der Stauchkammer 21 aus.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Kompaktierungsmittels kann zur Bildung des Fadenkompakts die Druckluft erwärmt sein, um eine intensive Schlingenablage des Fadens 8 in dem Fadenkompakt 13 zu erhalten. Der Fadenkompakt 13 wird in diesem Fall vorzugsweise bei Verlassen der Stauchkammer 21 mittels einer Kühleinrichtung abgekühlt. Diese Verfahrensvariante wird insbe sondere genutzt, um bereits eine Kräuselung des Fadens in dem Fadenkompakt 13 einzustellen, die auch bei dem Weiterverarbeitungsprozeß des Fadenkompakts 13 in dem Faden 8 erhalten bleibt.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Spinnvorrichtungen zeigen mögliche Beispiele, um das erfin dungsgemäße Verfahren auszuführen. Grundsätzlich sind auch andere bekannte Vorrichtungsteile zu verwenden. Wesentlich ist hierbei, daß die Aufnahmegeschwindigkeit des Fadens in einen Fadenspei cher kleiner ist als die Abzugsgeschwindigkeit des Fadens aus einer Spinnzone. Nur durch dieses Merkmal wird erreicht, daß sehr hohe Spinngeschwindigkeiten entsprechend mit reduzierten Auf nahmegeschwindigkeiten in den Fadenspeichern realisiert werden können.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Spinnpumpe

2

Schmelzeleitung

3

Spinnkopf

4

Spinndüse

5

Kühleinrichtung

6

Filamente

7

Präparationseinrichtung

8

Faden

9

Abzugsmittel

10

Behandlungseinrichtung

11

Verstreckmittel

12

Kompaktierungsmittel

13

Fadenkompakt

14

Fördermittel

15

Behälter, Fadenspeicher

16

Koordinatentisch

17

Kompaktierungsmittel

18

Umlenkmittel

19

Aufwickeleinrichtung

20

Texturierdüse

21

Stauchkammer

22

Fadenkanal

23

Luftzuführung

24

Düsenkanal

25

Fadenspule, Fadenspeicher

Claims

1. Verfahren zum Spinnen eines multifilen synthetischen Fadens in folgenden Schritten:

1. 1.1. Extrudieren einer Vielzahl von Filamentsträngen (Filamentbündel) aus einer Polymerschmelze mittels einer Spinndüse;
2. 1.2. Nach Abkühlen der Filamentstränge Zusammenfassen des Filamentbündels zu einem Faden und Abziehen des Fadens mit einer Abzugsgeschwindigkeit (v_Z);
3. 1.3. Verdichten des Fadens zu einem strangförmigen Fadenkompakt mittels eines den Faden im wesentlichen in Fadenlaufrichtung verdichtenden Kompaktierungs mittels und
4. 1.4. Aufnehmen des Fadenkompakts mit einer Aufnahmegeschwindigkeit (v_A) in einen Fadenspeicher, wobei die Aufnahmegeschwindigkeit kleiner ist als die Ab zugsgeschwindigkeit (v_A < v_Z).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit (v_Z) des Fadens auf einen Wert von mindestens 4000 m/min. vorzugsweise mindestens 6000 m/min eingestellt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden durch das Komkaktierungsmittel derart verdichtet wird, daß die Aufnah megeschwindigkeit (v_A) des Fadenkompakts bei einem Wert von maximal 2000 m/min. vorzugsweise maximal 1000 m/min liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verdichten des Fadens zu dem Fadenkompakt als Kompaktierungsmittel eine Texturierdüse verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenkompakt vor dem Aufnehmen in den Fadenspeicher abgekühlt wird.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenkompakt vor dem Aufnehmen zu dem Fadenspeicher durch ein zweites Kompaktiermittel vorzugsweise quer zur Fadenlaufrichtung verdichtet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Kompaktiermittel ein sich gegenüberliegendes Walzenpaar verwendet wird, wobei ein zwischen dem Walzenpaar gebildeter Walzenspalt kleiner ist als der Durchmesser des Fadenkompakts.

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenkompakt durch eine Aufwickeleinrichtung aufgenommen wird, wobei der Fadenspeicher einen mit dem Fadenkompakt bewickelten Fadenspule bildet.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fadenkompakt durch eine Ablageeinrichtung aufgenommen wird, wobei der Fa denspeicher einen mit dem Fadenkompakt gefüllten Behälter bildet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmegeschwindigkeit des Fadenkompakts durch ein Fördermittel einstellbar ist, welches der Ablageeinrichtung im Fadenlauf vorgeordnet ist.

11. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden vor dem Verdichten durch eine Behandlungseinrichtung geführt und ver streckt wird.