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WO2003008315A1 - Verfahren zum aufspulen von filamenten - Google Patents

Verfahren zum aufspulen von filamenten Download PDF

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Publication number
WO2003008315A1
WO2003008315A1 PCT/EP2002/004995 EP0204995W WO03008315A1 WO 2003008315 A1 WO2003008315 A1 WO 2003008315A1 EP 0204995 W EP0204995 W EP 0204995W WO 03008315 A1 WO03008315 A1 WO 03008315A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
filaments
spool
winding
thread
coil
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/004995
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Schüttrichkeit
Original Assignee
Zimmer Ag
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 Zimmer Ag filed Critical Zimmer Ag
Priority to US10/482,321 priority Critical patent/US6926223B2/en
Priority to BR0210950-6A priority patent/BR0210950A/pt
Publication of WO2003008315A1 publication Critical patent/WO2003008315A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2836—Traversing devices; Package-shaping arrangements with a rotating guide for traversing the yarn
    • B65H54/2839—Traversing devices; Package-shaping arrangements with a rotating guide for traversing the yarn counter rotating guides, e.g. wings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/38—Arrangements for preventing ribbon winding ; Arrangements for preventing irregular edge forming, e.g. edge raising or yarn falling from the edge
    • B65H54/385—Preventing edge raising, e.g. creeping arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H54/40—Arrangements for rotating packages
    • B65H54/52—Drive contact pressure control, e.g. pressing arrangements
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the present invention relates to a method for winding filaments into a spool with high winding speeds.
  • the invention relates to a method for winding pre-oriented, non-crystalline polyester filaments.
  • the most important type of yarn packaging for storage, further processing or shipping is the yarn package. High demands are placed on the production of yarn packages.
  • the bobbin should not affect the yarn properties and it should have good drainage properties.
  • Spooling machines with a spindle drive are also known, in which the sensing roller (friction roller) is also equipped with a motor drive for measuring the peripheral speed.
  • This provides an additional part size, which is referred to as an increase in the feeler roller compared to the coil package.
  • a positive increase generates an actuating signal to the drive of the sensing roller to increase the speed, or a negative increase generates a signal to reduce the speed.
  • the contact between the sensing roller and the coil remains, so that the sensing roller has either a pulling action or a braking effect on the spool.
  • the cant is set using a load shifting factor, which is defined in scale units.
  • a positive load shift factor is set for a positive cant, the scale value characterizing approximately (% o) units of the cant.
  • pre-oriented, non-crystalline polyester filaments which are also referred to as POY, are produced depending on the titer to be produced at take-off speeds of 2500 - 3500 m / min.
  • Such filaments have elongation at break values of 75-165%, which have proven to be advantageous for further processing in a drawing or drawing texturing process.
  • WO 99/51799 discloses a process for spinning continuous filaments, in which the freshly spun filaments are cooled in a tube by means of an accelerated cooling gas. Such a procedure enables the spinning take-off speed to be increased to up to 4530 m / min without reducing the elongation at break of the filaments.
  • WO 99/07927 describes a method for producing pre-oriented filaments from polymer mixtures based on polyester. In the presence of a certain amount of an additive copolymer, PES filaments with high elongation at break values are obtained even at high spinning take-off speeds of up to 6000 m / min.
  • the spinning take-off speed is defined by the speed of the first take-off member, usually a godet, and the winding speed corresponds to the peripheral speed of the package of bobbins.
  • a winding machine with a driven contact roller and a driven bobbin holder is known from JP 63-147 780 A.
  • a winding process for highly crystalline yarns is described.
  • the winding parameters given cannot be applied to non-crystalline yarns. Otherwise, the laying angle is not specified via the coil travel.
  • the setting of an identical speed of the winding surface and the contact roller means that thread cuts on the bobbin edge cannot be avoided.
  • JP 62-244873 A also describes a winding machine with a contact roller and bobbin holder, which are driven.
  • the process is based on winding highly crystalline yarns. Therefore, there is also a requirement for the speeds of the contact roller and the winding surface to match. Thread cutters are also unavoidable.
  • JP 11-263534 A relates to the winding of acrylic fibers. However, changing the winding tension via the bobbin travel is not acceptable for the PES yarns.
  • the invention has for its object to provide a method for winding pre-oriented, non-crystalline polyester filaments with which a good package build can be achieved even at high winding speeds. It should be possible to achieve a bobbin construction which enables high thread weights on the bobbin of more than 4 kg, preferably 12-32 kg, and a good bobbin winding process in further processing even after the bobbins have been stored for a long time.
  • the filaments to be wound are fed to the traversing thread guide with a thread tension between 0.03 cN / dtex and 0.20 cN / dtex,
  • the feeler roller is operated with a positive increase compared to the coil circumferential speed, the thread laying angle is set between 3.5 ° and 7.5 ° via the bobbin travel, and
  • the contact force of the sensing roller on the coil circumference is between 8 and 18 kg.
  • the bundled multifilaments are called threads or yarns.
  • Preoriented, non-crystalline filaments are understood to mean in particular those filaments which have an elongation at break of between 75 and 165%.
  • Polyester for example PET, PBT, PTT or the like, can be used without restrictions.
  • the winding tension in (cN / dtex) with which the filaments to be wound are fed to the traversing thread guide is determined by forming the quotient of the thread tension in (cN) measured directly in front of the traversing thread guide and the titer in (dtex) of the wound thread.
  • the method according to the invention does not necessarily require the use of godets. If the filaments are drawn off with godets, the thread tension of the filaments fed to the traversing thread guide from the last take-off godet is measured. The thread is laid across the spool width by means of rotating wings.
  • the setting of the predetermined contact pressure with which the sensing roller rests on the circumference of the coil ensures the frictional connection between the coil and the roller.
  • the laying angle is the angle between the thread running direction on the bobbin and the perpendicular to the axis of rotation of the bobbin.
  • a laying angle between 3.5 ° and 7.5 ° over the winding travel helps to stabilize the coil structure. Due to the positive cant with which the sensing roller is operated in comparison to the coil peripheral speed, the sensing roller exerts a pulling effect on the coil. It has surprisingly been found that the pulling effect has a significant influence on the avoidance of thread flakes on the spool flank, in particular when POY is produced at high winding speeds.
  • the setting of the laying angle within the above-mentioned limits helps to prevent saddle formation and bulges on the coil.
  • a particularly good spool build-up is achieved when the sensing roller is operated with a positive increase between +0.3 and +1.2% compared to the spool circumferential speed.
  • the filaments are preferably fed to the traversing thread guide with a thread tension between 0.05 cN / dtex and 0.15 cN / dtex.
  • the laying angle of the filaments is preferably varied as a function of the bobbin diameter over the bobbin travel.
  • transport damage and thread run errors due to bulges can be further limited. It has proven to be particularly advantageous to increase the laying angle via the coil travel in a first phase with increasing coil diameter and in a subsequent second phase with increasing coil diameter.
  • the increase and decrease in the laying angle is preferably carried out in stages in approximately 0.5 ° steps.
  • the laying angle is preferably kept constant between the first and second phases.
  • the PES can also have a small proportion, preferably up to 0.1% by weight, based on the total weight of the filament, of branching components.
  • the preferred branching components according to the invention include, inter alia, polyfunctional acids, such as trimellitic acid, pyromelitic acid, or tri- to hexavalent alcohols, such as trimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, glycerol or corresponding hydroxy acids.
  • polyfunctional acids such as trimellitic acid, pyromelitic acid, or tri- to hexavalent alcohols, such as trimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, glycerol or corresponding hydroxy acids.
  • additive polymers may furthermore be expedient to add up to 2.5% by weight, based on the total weight of the filament, of additive polymers to the PES as an elongation enhancer.
  • Additive polymers which are particularly suitable according to the invention include polymers and or copolymers. In this regard, reference is made to the disclosure content of DE 10063286.
  • the filaments can be swirled in a known manner before winding. Knot numbers of at least 10 n / m (measured on the spooled thread) are preferably set to adjust the thread tension according to the invention, the winding speed of the pre-oriented, non-crystalline polyester filaments should be 0 to 2% below the bobbin take-off speed. If the filaments are drawn off with godets, the peripheral speed of the first godet unit is referred to as the removal speed.
  • Figure 1 is a highly simplified schematic representation of a spotting machine for use in the inventive method
  • Figure 2 shows the change in the laying angle on the winding trip.
  • a melt of the polyester or the polymer mixture is pressed into nozzle packs by means of spinning pumps and extruded through the nozzle holes of the nozzle plate of the pack to form molten filaments.
  • the extruded filaments pass through a cooling delay zone.
  • a reheater can be installed below the spinning beam. The filaments are then cooled to temperatures below their solidification temperature.
  • Means for cooling the filaments are known to the person skilled in the art from the prior art.
  • single thread systems can be used which consist of individual cooling tubes with a perforated wall. Through active cooling air supply or also by using the self-suction effect of the filaments and / or Extraction of the cooling air cools each filament.
  • the known cross-flow blowing systems can also be used.
  • the filaments are bundled into at least one thread in an oiling pen, which feeds the desired amount of spin finish evenly. Before winding, the filaments of the thread can be swirled, which improves the thread cohesion on the bobbin.
  • the spooling machine for winding the continuously starting threads comprises a motor-driven bobbin holding mandrel 1, onto which the bobbin tube 2 is attached. On the bobbin tube 2, the thread 3 continuously running at a constant speed is wound up to form a bobbin 4.
  • the thread 3 is first passed through a thread guide 5, which forms the tip of the traversing triangle.
  • the thread then arrives at a traversing device 6.
  • the spinning machine has an impeller wheel traversing, which is only indicated, which comprises a traversing drive 7 and two counter-rotating vane systems 8, 9 per thread.
  • impeller wheel traversing which is only indicated, which comprises a traversing drive 7 and two counter-rotating vane systems 8, 9 per thread.
  • Such a rotor thread laying system is part of the prior art and is described, for example, in Fourne, Synthetic Fibers, Carl Hansa Verlag Kunststoff Vienna, 1995, page 401.
  • the wings 8, 9 of the rotor traversing system repeatedly guide the thread 3 back and forth across the spool width.
  • the thread tension with which the tarnishing filaments are fed to the traversing thread guide is between 0.03 cN / dtex and 0.20 cN / dtex, preferably in the range of 0.05 cN / dtex and 0.15 cN / dtex.
  • a thread laying angle is set over the bobbin travel between 3.5 and 7.5 °. Behind the traversing device 6, the thread is deflected by more than 90 ° on a sensing roller 10 and then wound onto the bobbin tube 2 to form the bobbin 4.
  • the sensing roller 10 has a separate drive.
  • the directions of rotation of bobbin dome 1 and feeler roller 10 are each indicated by arrows.
  • the contact force F with which the sensing roller rests on the circumference of the coil can be changed in the spotting machine.
  • An installation force F of between 8 and 18 kilograms is set.
  • the speed of the bobbin 1 is controlled so that the bobbin peripheral speed is constant. Regardless of the regulation of the bobbin holding mandrel, the drive of the feeler roller 10 is set with a positive increase, so that it exerts a pulling effect on the bobbin package.
  • This positive increase between the feeler roller drive compared to the spool take-up drive is preferably between +0.3 and +1.2%.
  • FIG. 2 shows the laying angle (°) as a function of the coil diameter (%) relative to the full coil (100%).
  • a laying angle of preferably 4.5 ° is set.
  • the laying angle is gradually increased from 4.5 ° to 6 °.
  • the laying angle remains constant up to a relative coil diameter of 60% in this area.
  • a second phase II in which the laying angle is gradually reduced from 6.0 ° to 5.5 °.
  • the upper and lower limits, between which the laying angle should be set over the coil running time, are indicated in FIG. 1 with dashed lines.
  • the upper and lower limit values are 1.0 ° above and below the particularly preferred values, respectively.
  • winding machines differ in their geometrical, technical and control engineering design. With the winder conditions according to the invention, stable, error-free windings are produced.
  • the filaments are formed into bobbin packages with a winding speed of at least 4200 m / min, preferably ⁇ 4600 m / min, in particular ⁇ 6000 m / min.
  • a particularly preferred range in the context of the invention is between 4200 and 8000 m / min, in particular between 4600 and 7000 m / min.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Filamentary Materials, Packages, And Safety Devices Therefor (AREA)
  • Winding Filamentary Materials (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspulen von vororientierten, nicht kristallinen Polyester-Filamenten zu einer Spule mit Aufspulgeschwindigkeiten von mindestens 4.200 m/min, bei dem die anlaufenden Filamente von einem Flügel-Changiersystem über die Spulenbreite verlegt wird und von einer angetriebenen Tastwalze umgelenkt werden, die mit einer Anlagekraft zwischen 8 und 18 kg an dem Umgang der auf einem angetriebenen Spulenaufnahmedorn sitzenden Spule anliegt. Die aufzuspulenden Filamente werden mit einer Fadenspannung zwischen 0,03 cN/dtex und 0,20 cN/dtex dem Changierfadenführer zugeführt. Die Tastwalze wird mit einer positiven Überhöhung, vorzugsweise zwischen 0,3 und 1,2 %, im Vergleich zu der Spulenumfangsgeschwindigkeit betrieben. Der Fadenverlegewinkel wird über die Spulenreise zwischen 3,5° und 7,5° eingestellt. Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann ein guter Spulenaufbau auch bei hohen Aufspulgeschwindingkeiten erzielt werden

Description

Verfahren zum Aufspulen von Filamenten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufspulen von Filamenten zu einer Spule mit hohen Aufspulgeschwindigkeiten. Im speziellen bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Aufspulen von vororientierten, nicht kristallinen Polyester-Filamenten.
Die für die Lagerung, Weiterverarbeitung oder den Versand wichtigste Garnaufmachungsart ist die Garnspule. An die Herstellung von Garnspulen werden hohe Anforderungen gestellt. Insbesondere sollte die Garnspule die Garneigenschaften nicht beeinflussen, und sie sollte gute Ablaufeigenschaften haben.
Zur Erzielung eines guten Spulenaufbaus ist eine hohe Genauigkeit der Spulenumfangsgeschwindigkeit erforderlich. Es sind verschiedene Spulenantriebe bekannt. Bei Spindelantrieb wird der Garnspulenaufhahmedorn angetrieben und seine Umfangsgeschwindigkeit geregelt. Entsprechend dem wachsenden Spulendurchmesser nimmt dabei die Drehzahl des Spulenaufnahmedorns ab. Es ist bekannt, die Umfangsgeschwindigkeit mit einer Tastwalze zu messen, die am Umfang der Spule anliegt. Vergrößert sich der Spulendurchmesser über die Aufspulzeit des Fadens, so erhöht sich die Umfangsgeschwindigkeit. Diese Erhöhung überträgt sich auf die Drehzahl der Tastwalze. Ein Steuersignal wird erzeugt, das die Drehzahl des Aufnahmedorns mit wachsendem Spulendurchmesser reduziert. Bei Friktionsantrieb treibt eine Andruckwalze, die am Umfang der Spule anliegt, den nicht angetriebenen Spulendorn mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit.
Es sind auch Spulmaschinen mit Spindelantrieb bekannt, bei denen auch die Tastwalze (Friktionswalze) zur Messung der Umfangsgeschwindigkeit mit einem motorischen Antrieb ausgerüstet ist. Dadurch wird eine zusätzliche Einsteilgröße zur Verfügung gestellt, die als Überhöhung der Tastwalze im Vergleich zum Spulenpaket bezeichnet wird. Eine positive Überhöhung erzeugt ein Stellsignal an den Antrieb der Tastwalze zur Geschwindigkeitserhöhung bzw. eine negative Überhöhung erzeugt ein Signal zur Geschwindigkeitsreduzierung. In beiden Fällen bleibt der Kontakt zwischen Tastwalze und Spule bestehen, so daß die Tastwalze entweder eine ziehende Wirkung oder eine bremsende Wirkung auf die Spule ausübt. Bei einer Wickelmaschine der Firma Bamag mit der Typenbezeichnung CW erfolgt die Einstellung der Überhöhung mit Hilfe eines Lastverschiebefaktors, der in Skalenteilen definiert ist. Für eine positive Überhöhung wird ein positiver Lastverschiebefaktor eingestellt, wobei der Skalenwert etwa ( %o ) - Einheiten der Überhöhung charakterisiert.
Zur Verlegung des aufzuspulenden Fadens über die Spulenbreite sind diverse Changiersysteme bekannt. Es sind hin- und herbewegte Fadenführer bekannt, deren Bewegungsrichtung an der Spulenkante abrupt umgekehrt wird, was zu erheblichen Beschleunigungskräften führt und zu einem sehr schnellen Verschleiß beitragen kann. Rotierende Flügelsysteme hingegen können die Fäden wesentlich schneller hin- und zurückführen, wobei aber im Fadenumkehrpunkt eine stoßartige Belastung des Fadens auftreten kann.
Üblicherweise werden vororientierte, nicht kristalline Polyester-Filamente, die auch als POY bezeichnet werden, abhängig vom herzustellenden Titer bei Abzugsgeschwindigkeiten von 2500 - 3500 m/min hergestellt. Derartige Filamente weisen Reißdehnungswerte von 75 - 165 % auf, die sich als vorteilhaft für die Weiterverarbeitung in einem Streck- bzw. Strecktexturierprozeß erwiesen haben.
Versucht man jedoch wie bei der Herstellung spinnorientierter, kristalliner PET- Filamente, die auch als FOY oder HOY bezeichnet werden, die Aufspulgeschwindigkeit weiter zu erhöhen, dann werden verstärkt Fehler beobachtet, die beim Abziehen der Fäden von den Spulpaketen zum Zwecke der Weiterverarbeitung Prozeß- und Qualitätsstörungen auslösen. Die Herstellung von POY-Fäden mit hoher Aufspulgeschwindigkeit wird z. B. in folgenden Schriften beschrieben:
Die WO 99 /51799 offenbart ein Verfahren zum Spinnen von Endlosfilamenten, bei dem die frisch gesponnenen Filamente mittels eines beschleunigten Kühlgases in einem Rohr abgekühlt werden. Durch eine derartige Vorgehensweise wird eine Erhöhung der Spinnabzugsgeschwindigkeit auf bis zu 4530 m/min ermöglicht, ohne die Reißdehnung der Filamente zu reduzieren.
Die WO 99/07927 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von vororientierten Filamenten aus Polymermischungen auf Polyesterbasis. In Gegenwart einer bestimmten Menge eines Additiv-Copolymers werden auch bei hohen Spinnabzugsgeschwindigkeiten bis 6000 m/min PES-Filamente mit hohen Reißdehnungs- Werten erhalten.
Obwohl die genannten Verfahren das Spinnen von vororientierten, nicht kristallinen Filamenten bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten ermöglichen, ist das Aufspulen der Filamente und die Vermeidung von Spulenpaketfehlern nicht weiter beschrieben.
In der Praxis hat sich gezeigt, daß beim Aufspulen von Filamenten, die mit hohen Spinnabzugsgeschwindigkeiten hergestellt werden, folgende Fehler auftreten können:
• Durch die hohen Zentrifugalkräfte am rotierenden Spulpaket tritt beim Abbremsen der vollen Spule ein unkontrolliertes Zusammenfallen des Pakets auf.
• Hohe Friktionskräfte zwischen der Oberfläche des Spulenpakets und der Tastwalze führen zum Walken und zur Wärmebildung. • Es werden insbesondere Ausbauchungen an den Spulenflanken und eine Sattelbildung über die Breite des Spulenpakets sowie Fadenabschläger, d. h. das Herunterrutschen von Einzel- oder Gesamtfilamenten von der Spulenflanke, beobachtet. Diese Fehler können noch während der Lagerung der POY-Spulen entstehen bzw. sich verstärken.
Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Spinnabzugsgeschwindigkeit durch die Geschwindigkeit des ersten Abzugsorgans, meist eine Galette, definiert ist, und die Aufspulgeschwindigkeit der Umfangsgeschwindigkeit des Spulenpakets entspricht.
In der Literatur werden die häufigsten Ursachen für fehlerhaften Spulenaufbau in einem falschen Changierverhältnis zur Spulengeschwindigkeit sowie einer falschen Auf laufspannung auf den Wickelkörper gesehen. Mit zunehmender zu hoher Spulspannung bilden sich erst an den Kanten Aufwölbungen bzw. in der Mitte ein Sattel und dann Abschläger und Fadenabrisse. Bei zu niedriger Fadenspannung entsteht zunächst eine bändchenartige Oberfläche, verbunden mit ausgepreßten Spulenkanten, einer zunehmenden Zahl von Abschlägern und bei noch größerer Garnüberlieferung Schiingenbildung, Fadenabrisse und Wickeln auf der Friktionswalze (Franz Fourne, Synthetische Fasern, Carl Hanser Verlag München Wien, 1995, Seiten 210 ff.)
Eine Aufspulmaschine mit angetriebener Kontaktrolle und angetriebenem Spulenhalter ist aus der JP 63-147 780 A bekannt. Es wird ein Aufwickelverfahren für hoch-kristalline Garne beschrieben. Die angegebenen Wickelparameter sind aber nicht auf nicht-kristalline Garne zu übertragen. Im übrigen wird der Verlegewinkel über die Spulenreise nicht spezifiziert. Die Einstellung einer identischen Geschwindigkeit von Wickeloberfläche und Kontaktrolle führt dazu, daß Fadenabschläge an der Spulenkante nicht vermieden werden können. Die JP 62-244873 A beschreibt ebenfalls eine Aufspulmaschine mit Kontaktrolle und Spulenhalter, die angetrieben sind. Auch hier stellt das Verfahren auf das Wickeln hoch-kristalliner Garne ab. Daher besteht auch die Forderung nach der Übereinstimmung der Geschwindigkeiten von Kontaktrolle und Wickeloberfläche. Fadenabschläger sind ebenfalls nicht zu vermeiden.
Die JP 11-263534 A betrifft das Aufspulen von Acrylfasern. Die Änderung der Aufspulspannung über die Spulenreise ist für die PES-Garne aber nicht akzeptabel.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufspulen von vororientierten, nicht kristallinen Polyester-Filamenten zur Verfügung zu stellen, mit dem ein guter Spulenaufbau auch bei hohen Aufspulgeschwindigkeiten erzielt werden kann. Es sollte ein Spulenaufbau erzielt werden können, der hohe Fadengewichte auf dem Spulenkörper von mehr als 4 kg, vorzugsweise 12 - 32 kg, und ein gutes Spulenablaufverfahren in der Weiterverarbeitung auch nach längerer Lagerung der Spulen ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte und zweckmäßige Abwandlungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
In überraschender Weise hat sich gezeigt, daß bei vororientierten, nicht kristallinen Polyester-Filamenten ( POY) ein guter Spulenaufbau auch bei hohen Aufspulgeschwindigkeiten dann erzielt werden kann, wenn
die aufzuspulenden Filamente mit einer Fadenspannung zwischen 0,03 cN/dtex und 0,20 cN/dtex dem Changierfadenführer zugeführt werden,
die Tastwalze mit einer positiven Überhöhung im Vergleich zu der Spulenumfangsgeschwindigkeit betrieben wird, der Fadenverlegewinkel über die Spulenreise zwischen 3,5 ° und 7,5 ° eingestellt wird, und
die Anlagekraft der Tastwalze am Spulenumfang zwischen 8 und 18 kg liegt.
Als Fäden bzw. Garne werden die gebündelten Multifilamente bezeichnet. Unter vororientierten, nicht kristallinen Filamenten werden insbesondere solche Filamente verstanden, die eine Reißdehnung zwischen 75 und 165 % aufweisen. Verwendung finden können ohne Einschränkungen Polyester, beispielsweise PET, PBT, PTT oder dgl.
Die Aufspulspannung in (cN/dtex), mit der die aufzuspulenden Filamente dem Changierfadenführer zugeführt werden, wird durch Bildung des Quotienten der direkt vor dem Changierfadenführer gemessenen Fadenspannung in (cN) und dem Titer in (dtex) des aufgespulten Fadens ermittelt. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt die Verwendung von Galetten nicht zwingend voraus. Wenn die Filamente mit Galetten abgezogen werden, wird die Fadenspannung der von der letzten Abzugsgalette dem Changierfadenführer zugeführten Filamente gemessen. Die Verlegung des Fadens über die Spulenbreite erfolgt mittels rotierender Flügel.
Die Einstellung der vorgegebenen Anpreßkraft, mit der die Tastwalze an dem Umfang der Spule anliegt, stellt den Kraftschluß zwischen Spule und Walze sicher.
Mit dem Verlegewinkel wird der Winkel zwischen der Fadenlaufrichtung auf der Spule und der Senkrechten zur Rotationsachse der Spule bezeichnet. Ein Verlegewinkel über die Spulreise zwischen 3,5 ° und 7,5 ° trägt zur Stabilisierung des Spulenaufbaus bei. Aufgrund der positiven Überhöhung, mit der die Tastwalze im Vergleich zu der Spulenumfangsgeschwindigkeit betrieben wird, übt die Tastwalze eine ziehende Wirkung auf die Spule aus. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß die ziehende Wirkung einen wesentlichen Einfluß auf die Vermeidung von Fadenabschlägern an der Spulenflahke insbesondere dann hat, wenn POY mit hohen Aufspulgeschwindigkeiten hergestellt wird.
Die Einstellung des Verlegewinkels in den oben genannten Grenzen trägt dazu bei, daß eine Sattelbildung und Ausbauchungen an der Spule nicht zu verzeichnen sind.
Ein besonders guter Spulenaufbau wird dann erzielt, wenn die Tastwalze mit einer positiven Überhöhung zwischen +0,3 und +1,2 % im Vergleich zu der Spulenumfangsgeschwindigkeit betrieben wird. Dem Changierfadenführer werden die Filamente bevorzugt mit einer Fadenspannung zwischen 0,05 cN/dtex und 0,15 cN/dtex zugeführt.
Zur weiteren Verbesserung des Spulenaufbaus wird der Verlegewinkel der Filamente vorzugsweise in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser über die Spulenreise variiert. Durch die Veränderung des Verlegewinkels können Transportschäden und Fadenablauffehler durch Ausbauchungen weiter limitiert werden. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, den Verlegewinkel über die Spulenreise in einer ersten Phase mit zunehmendem Spulendurchmesser zu erhöhen und in einer nachfolgenden zweiten Phase mit zunehmendem Spulendurchmesser zu verringern. Die Erhöhung und die Verringerung des Verlegewinkels erfolgt vorzugsweise stufenweise in etwa 0,5 ° - Schritten. Zwischen der ersten und zweiten Phase wird der Verlegewinkel vorzugsweise konstant gehalten. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das PES auch einen geringen Anteil, vorzugsweise bis zu 0,1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Filamentes, an Verzweigerkomponenten aufweisen. Zu den erfindungsgemäßen bevorzugten Verzweigerkomponenten gehören u. a. polyfunktionelle Säuren, wie Trimellitsäure, Pyromelittsäure, oder tri- bis hexavalente Alkohohle, wie Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Glycerin oder entsprechende Hydroxsäuren.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, dem PES bis zu 2,5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Filaments an Additiv-Polymeren als Dehnungserhöhungsmittel beizumischen. Erfindungsgemäß besonders geeignete Additiv-Polymere umfassen Polymere und oder Copolymere. Diesbezüglich wird auf den Offenbarungsgehalt der DE 10063286 verwiesen.
Für das erfindungsgemäße Verfahren können grundsätzlich alle handelsüblichen Aufspulmaschinen verwendet werden, mit denen sich die genannten Parameter einstellen lassen. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es zweckmäßig, eine Spinnkühlvorrichtung zu verwenden, bei der die Stress-induzierte Kristallisation bei hohen Spinnabzugsgeschwindigkeiten reduziert wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Spinnkühleinrichtung verwendet, wie sie in der Druckschrift WO 99/51799 beschrieben wird. Auf die Offenbarung dieser Druckschrift wird in diesem Zusammenhang explizit Bezug genommen.
Die Filamente können vor dem Aufspulen in bekannter Weise verwirbelt werden. Dabei werden vorzugsweise Knotenzahlen von mindestens 10 n/m (gemessen am aufgespulten Faden) eingestellt Zur erfindungsgemäßen Einstellung der Fadenspannung sollte die Aufspulgeschwindigkeit der vororientierten, nicht-kristallinen Polyester- Filamente 0 bis 2 % unterhalb der Spulenabzugsgeschwindigkeit hegen. Werden die Filamente mit Galetten abgezogen, so wird als Abzugsgeschwindigkeit die Umfangsgeschwindigkeit der ersten Galetteneinheit bezeichnet.
Weiterhin ist es zweckmäßig, durch ein Spiegelstörverfahren die Fadenlagen speziell in Spiegelbereichen am Verrutschen zu hindern.
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer Aufspuhnaschine zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und
Figur 2 die Veränderung des Verlegewinkels über die Spulreise.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Schmelze des Polyesters bzw. der Polymermischung mittels Spinnpumpen in Düsenpakete gepreßt und durch die Düsenlöcher der Düsenplatte des Pakets zu schmelzflüssigen Filamenten extrudiert. Die extrudierten Filamente durchlaufen eine Abkühlungsverzögerungszone. Zusätzlich kann unterhalb des Spinnbalkens ein Nacherhitzer angebracht sein. Anschließend werden die Filamente auf Temperaturen unterhalb ihrer Erstarrungstemperatur abgekühlt.
Mittel zur Abkühlung der Filamente sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Abkühlung der Filamente können beispielsweise Einzelfadensysteme verwendet werden, die aus einzelnen Kühlrohren mit perforierter Wandung bestehen. Durch aktive Kühlluftzufuhr oder auch durch Ausnutzung des Selbstansaugungseffekts von den Filamenten und/oder durch Absaugung der Kühlluft wird eine Abkühlung jedes einzelnen Filaments erzielt. Alternativ zu den Einzelrohren sind auch die bekannten Querstromanblasungssysteme einsetzbar.
Die Bündelung der Filamente zu mindestens einem Faden erfolgt in einem Ölerstift, der die gewünschte Menge an Spinnpräparation gleichmäßig zuführt. Vor dem Aufspulen können die Filamente des Fadens verwirbelt werden, wodurch der Fadenzusammenhalt auf der Spule verbessert wird.
Die Aufspuhnaschine zum Aufspulen der kontinuierlich anlaufenden Fäden umfaßt einen motorisch angetriebenen Spulenaufnahmedorn 1, auf den die Spulenhülse 2 aufgesteckt ist. Auf der Spulenhülse 2 wird der mit konstanter Geschwindigkeit kontinuierlich anlaufende Faden 3 zu einer Spule 4 aufgespult.
Der Faden 3 wird zunächst durch einen Fadenführer 5 geführt, der die Spitze des Changierdreiecks bildet. Daraufhin gelangt der Faden zu einer Changiereinrichtung 6. Vorzugsweise verfügt die Aufspuhnaschine über eine nur andeutungsweise dargestellte Flügelradchangierung, die einen Changierantrieb 7 und zwei gegenläufig rotierende Flügelsysteme 8, 9 pro Faden umfaßt. Ein derartiges Rotor-Fadenverlegesystem gehört zum Stand der Technik und ist beispielsweise beschrieben in Fourne, Synthetische Fasern, Carl Hansa Verlag München Wien , 1995, Seite 401.
Die Flügel 8, 9 des Rotorchangiersystems führen den Faden 3 über die Spulenbreite wiederholt hin und her. Die Fadenspannung, mit dem die anlaufenden Filamente dem Changierfadenführer zugeführt werden, liegt zwischen 0,03 cN/dtex und 0,20 cN/dtex, vorzugsweise im Bereich von 0,05 cN/dtex und 0,15 cN/dtex. Mit der Höhe der Frequenz der Changiereinrichtung 6 wird ein Fadenverlegewinkel über die Spulenreise zwischen 3,5 und 7,5° eingestellt. Hinter der Changiereinrichtung 6 wird der Faden an einer Tastwalze 10 um mehr als 90° umgelenkt und sodann auf der Spulenhülse 2 zu der Spule 4 aufgewickelt. Die Tastwalze 10 weist einen separaten Antrieb auf. Die Drehrichtungen von Spulenaufhahmedom 1 und Tastwalze 10 sind jeweils mit Pfeilen gekennzeichnet. Die Anlagekraft F, mit der die Tastwalze an dem Umfang der Spule anliegt, kann bei der Aufspuhnaschine verändert werden. Es wird eine Anlagekraft F zwischen 8 und 18 Kilogramm eingestellt.
Die Drehzahl des Spulenaufhahmedorns 1 wird so geregelt, daß die Spulenumfangsgeschwindigkeit konstant ist. Unabhängig von der Regelung des Spulenaufhahmedorns wird der Antrieb der Tastwalze 10 mit positiver Überhöhung eingestellt, so daß sie eine ziehende Wirkung auf das Spulenpaket ausübt. Diese positive Überhöhung zwischen Tastrollenantrieb im Vergleich zum Spulenaufhahmedomantrieb liegt vorzugsweise zwischen +0,3 und +1,2 %.
Der Verlegewinkel wird über die Spulenreise in den Grenzen von 3,5° und 7,5° verändert. Figur 2 zeigt den Verlegewinkel (°) als Funktion des Spulendurchmessers (%) relativ zur vollen Spule (100 %). Zu Beginn wird ein Verlegewinkel von vorzugsweise 4,5° eingestellt. In einer ersten Phase I bis zu einem relativen Spulendurchmesser von 40 % wird der Verlegewinkel von 4,5° auf 6° stufenweise erhöht. Anschließend bleibt der Verlegewinkel bis zu einem relativen Spulendurchmesser von 60 % in diesem Bereich konstant. Daraufhin schließt sich eine zweite Phase II an, in der der Verlegewinkel von 6,0° stufenweise auf 5,5° verringert wird. Die oberen und unteren Grenzen, zwischen denen der Verlegewinkel über die Spulenlaufzeit eingestellt sein sollte, sind in Figur 1 mit gestrichelten Linien gekennzeichnet. Die oberen und unteren Grenzwerte liegen jeweils 1,0° oberhalb bzw. unterhalb der besonders bevorzugten Werte.
Andere Aufspulmaschinen unterscheiden sich in der geometrischen, technischen und steuerungstechnischen Ausführung. Mit den erfindungsgemäßen Wicklerbedingungen werden stabile, fehlerfreie Wickel hergestellt. Die Filamente werden mit einer Aufspulgeschwindigkeit von mindestens 4200 m/min, vorzugsweise ≥ 4600 m/min, insbesondere ≥ 6000 m/min, zu Spulenpaketen geformt. Ein im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugter Bereich liegt zwischen 4200 und 8000 m/min, insbesondere zwischen 4600 und 7000 m/min.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufspulen von vororientieren, nicht-kristallinen Polyester- Filamenten zu einer Spule mit Aufspulgeschwindigkeiten von mindestens 4.200 m/min, bei dem die anlaufenden Filamente einem Changierfadenführer zugeführt und über die Spulenbreite der Spule verlegt und von einer angetriebenen Tastwalze umgelenkt werden, die mit einer vorgegebenen Anlagekraft an dem Umfang der Spule anliegt, die auf einem angetriebenen Spulenaufhahmedom sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß
die aufzuspulenden Filamente mit einer höheren Fadenspannung zwischen 0,03 cN/dtex und 0,20 cN/dtex dem Changierfadenführer zugeführt werden,
die Tastwalze mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit betrieben wird als die Spule,
der Fadenverlegewinkel über die Spulenreise zwischen 3,5° und 7,5° eingestellt wird, und
die Anlagekraft der Tastwalze zwischen 8 und 18 kg liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastwalze (Andruckwalze) mit einer positiven Überhöhung der Umfangsgeschwindigkeit zwischen 0,3 und 1,2 % im Vergleich zu der Spulenumfangsgeschwindigkeit betrieben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente dem Changierfadenführer mit einer Fadenspannung von 0,05 cN/dtex bis 0,15 cN/dtex zugeführt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlegewinkel der Filamente in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser über die Spulenreise verändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlegewinkel über die Spulenreise in einer ersten Phase mit zunehmendem Spulendurchmesser erhöht und in einer nachfolgenden zweiten Phase mit zunehmendem Spulendurchmesser verringert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlegewinkel zwischen der ersten und zweiten Phase konstant gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Changierfadenführer ein verwirbelter Faden mit mindestens 10 Knoten/m zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente mit einer Aufspulgeschwindigkeit zwischen 4.600 und 7.000 m/min aufgespult werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß die anlaufenden Filamente mittels rotierender Flügelsysteme verlegt werden.
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