DE1660674A1 - Verfahren zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gleichmaessigkeit beim Schmelzspinnen - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gleichmaessigkeit beim Schmelzspinnen

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DE1660674A1 DE1966V0030824 DEV0030824A DE1660674A1 DE 1660674 A1 DE1660674 A1 DE 1660674A1 DE 1966V0030824 DE1966V0030824 DE 1966V0030824 DE V0030824 A DEV0030824 A DE V0030824A DE 1660674 A1 DE1660674 A1 DE 1660674A1
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Description

VGP 1271
Verfahren zur Verbesserung der Padenreinheit und -gleichmKßigkeit
beim Schmelzspinnen
Vereinigte Glanzstoff-Fabriken AG Wuppertal-Elberfeld
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Padenreinheit und -gleichmäßigkeit beim Schmelzspinnen.
Es ist allgemein bekannt, daß die Strömung der Spinnmasse vom Aufschmelzort bis zur Düse infolge ihrer hohen Viskosität laminar ist. Einmal in der Strömung vorhandene Inhomogenitäten können daher von selbst nicht mehr ausgeglichen werden und führen zu Spinnstörungen, beispielsweise zu unterschiedlichen EinzeIfadenstarken, Fadenunreinheiten, Fadenbrüchen und dergleichen mehr. Andererseits ergeben sich aus der für laminare Strömung charakteristischen Strömungsparabel unterschiedliche Verweilzeiten und folglich weitere Inhomogenitäten. Es wurde daher mehrfach versucht, durch Vermischen des zur Düse strömenden Schmelzestromes möglichst nahe an der Düse eine gewisse Homogenisierung der Schmelze und damit eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit und Reinheit der gesponnenen Fäden zu erreichen.
So wurde beispielsweise eine Abänderung der üblicherweise zwischen Filterpaket und Düse angeordneten Stütz- oder Verteilerplatte vorgeschlagen, wonach die normalerweise in regelmäßiger Verteilung
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senkrecht zu den Oberflächen der Verteilerplatte verlaufenden Bohrungen zum Durchtritt der Schmelze vom Filterpaket zur DUsenplatte durch solche ersetzt wurden, welche in einem Winkel zur Oberfläche radial so verliefen, daß sie die Schmelze entweder aus dem inneren Bereich über der Platte in den äußeren Bereich unterhalb oder umgekehrt transportierten, während zwischen diesen in regelmäßiger Folge abwechselnden Bohrungen für eine Zwischenzone Jeweils solche senkrecht zu den Oberflächen angeordnet waren. Diese Einrichtung konnte jedoch keine entscheidende Verbesserung erbringen, da nicht eine Vermischung stattfand, sondern lediglich eine geringe Verbesserung des VerweilzeitSpektrums erreicht wurde.
Weiter wurde vorgeschlagen, zwischen Spinnpumpe und DUsenpaket in einem erweiterten Leitungßteil einen zylindrischen oder konischen Körper anzuordnen, der auf seiner Oberfläche in entgegengesetzter Richtung schraubenförmig verlaufende Kanäle aufwies, die sich mehrfach Uberkreuzten. Dadurch sollte eine intensivere Durchmischung des von der Spinnpumpe kommenden Schmelzeflusses erreicht werden. Auch mit dieser Einrichtung konnten Jedoch wirkliche Verbesserungen nicht erzielt werden, weil einmal die Mischwirkung des vorgeschlagenen, mit Kanälen an seiner Oberfläche versehenen Einbauteils nicht ausreichte und außerdem wegen des konstruktiv bedingten Einbauortes ebenso wie der Abmessungen hinter dieser Mischvorrichtung noch einmal ein größerer Sammelraum, außerdem Filterpaket und Stütz- bzw. Lochplatte vom Schmelzestrom überwunden werden mußten, bevor er zur Düse kam. Es wurde daher zwar zunächst die Inhomogenität der Schmelze etwas gemildert, in dem darauffolgenden Stück wegen der als Folge wiederholter QuerschnittsMnderungen verursachten verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten, wegen der Eigenart der laminaren Strömung an sich und auch der strömungsungünstigen Gestaltung der einzelnen von
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der Schmelze durchflossenen Vorrichtungsteile aber wieder neue Ungleichmäßigkeiten erzeugt, die praktisch zu den gleichen Spinnstörungen führten, wie sie an herkömmlichen Spinneinrichtungen ebenfalls auftraten.
Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Spinnverfahren und eine Spinneinrichtung zu schaffen, welche die aufgeführten Nachteile vermeidet und das Vorhandensein einer weitgehend homogenen Schmelze unmittelbar vor dem Eintritt in die Düsenbohrungen sicherstellt.
Dies wird erfindungsgemSß durch ein Verfahren zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gleichmäßigkeit an Schmelzespinneinrichtungen erreicht, bei dem die Schmelze unmittelbar vor dem Verspinnen in parallelen Teilströmen, wobei jeder Teilstrom in an sich bekannter Weise in mehrfacher Wiederholung in zwei bis acht, vorzugsweise vier Strömungsffiden aufgeteilt wird, welche jeweils vor der erneuten Aufteilung in anderer Ordnung wieder zusammengeführt werden, intensiv vermischt wird. In Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Aufteilen der Teilströme in mehrere Strömungsfäden und das anschließende Zusammenführen 2 bis 10, vorzugsweise 4 bis 8mal. Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet 1st, daß unmittelbar über der Schmelzspinndüse an sich bekannter Art, zwischen sich und der Düse ein sehr kleines Vorratsvolumen bildend, eine Platte zur Aufnahme eines oder mehrerer rohrförmiger, in der Art an sich bekannter Strömungsteiler aufgebauter Mischelemente, gleichzeitig die Stützplatte für das Filterpaket bildend, angeordnet ist, welche die mit der Schmelzezuleitung einerseits und dem Vorratsvolumen andererseits in Verbindung stehenden, in entsprechende Bohrungen eingesetzten Mischelemente aufweist. Beim Spinnen von MonofilfHden und feinen textilen Titern kann dabei ein Mischelement genügen.
Es hat sich gezeigt, daß unabhängig davon, ob technische oder textile Fäden gesponnen werden, eine gute Homogenisierung erzielt wird, wenn
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der Durchsatz je Mischelementabschnitt (Strömungsteilelement) einen Wert von 2,0 bis 3*5 p/min, vorzugsweise 2,2 bis 3*0 p/min, nicht übersteigt. Es hat sich außerdem gezeigt, daß der Durchsatz je Strömungsteilelement möglichst einen Wert von etwa 0,9 ~ 1*0 p/min nicht wesentlich unterschreiten sollte. Daraus ergibt sich, daß je nach den Spinnbedingungen bei textlien Titern ein aus beispielsweise sechs Elementabschnitten bestehendes Mischelement für bis zu 40 ^ 50 Spinnbohrungen genügt, während technische Faden mit höherem Einzeltiter bei etwa 20 - 25 Spinnbohrungen auf ein gleiches Mischelement die Grenze ist.
Das Mischelement besteht nach der Erfindung aus zwei zylindrischen Halbschalen und dem vorzugsweise aus einem Stück hergestellten, nach Art eines einfachen Mehrfachströmungsteilers an sich bekannter Art aufgebauten Mischstück, welches formschlüssig, nur die Strömungskanäle freilassend, zwischen zwei zylindrische Halbschalen paßt. Es weist 2 bis 10, vorzugsweise 4 bis 8 hintereinandergeschaltete, gleiche Strömungsteilelemente oder Mischelementabschnitte auf.
überraschend war, daß sich eine die Spinngleichmäßigkeit wesentlich verbessernde Homogenisierung auch bei dem erfindungsgemäßen getrennten Mischen einzelnen Teilströme und deren Zusammenführung unmittelbar vor der Düse ohne weiteres Mischen als durchführbar und sogar als wesentlich wirkungsvoller erwies, als es das Mischen des gesamten Schmelzestromes (bei großen Durchsatzmengen) nach bekannten Ausführungen war.
Die Auswirkungen der erfindungsgemHßen Verfahrensweise werden durch die nachfolgenden Beispiele verdeutlicht. Der dabei als Vergleichszahl benutzte Variationskoeffizient wird durch die Gleichung
v £ _ . 100
VT90 * - -
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ORIGINAL INSPECTED
lb6üB74
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bestimmt, worin S "Standardabweichung" bedeutet und definiert ist als
η - 1
Darin ist x, ... χ das Gewicht von 90 cm der Einzelkapillare 1 bis η des zu prüfenden, η Einzelfäden aufweisenden Fadens, χ das arithmetische Mittel der Einzelfadengewichte.
Beispiel 1
Zum Spinnen eines 1000/210 den Polyester-Fadens wurde in einer Spinneinrichtung üblicher Art einmal nach dem erfindungsgemäßen und einmal nach dem bisher üblichen Verfahren gesponnen. Der Fadenabzug entsprach dabei jeweils einer Schmelzeleistung von 2^0 p/min. Beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden 14 Mischelemente, bestehend aus jeweils sechs Mischstufen, benutzt. Die Untersuchung der ersponnenen Fäden ergab dabei für das Spinnen nach der alten Verfahrensweise einen Variationskoeffizienten von 10,3 %* für das Spinnen nach der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wurde dagegen ein solcher von 4,6 % ermittelt. Diese Variationskoeffizienten sind der Mittelwert aus je 400 Messungen bei an verschiedenen Stellen entnommenen Fadenproben.
Beispiel 2
Ein 40/2 den Nylon 6 -Faden wurde einmal unter Verwendung der üblichen und einmal unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die hler ein Mischelement mit sechs Mischstufen aufwies, gesponnen. Die
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Abzugsgeschwindigkeit entsprach einem Durchsatz von 12 p/min. Der Variationskoeffizient für das Spinnen nach dem bisher üblichen Verfahren schwankte sehr stark zwischen 3 % und 7 '%* während sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein solcher von 1 f> bis 1,5 % ergab. Die Variationskoeffizienten wurden Jeweils aus mehreren hundert Probefadenstücke ermittelt.
Die Verbesserung der Fadengleichmäßigkeit wird aus der Gegenüberstellung des Spinnergebnisses für das erfindungsgemäße und das übliche Verfahren deutlich. Erfahrungsgemäß führt beim Spinnen aus Viellochdüsen eine verbesserte Fadengleichmäßigkeit auch zu einer besseren Fadenreinheit.
Daß dies auch bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eintritt, hat sich bei vergleichenden Versuchen und nach Einführung in die Praxis dadurch gezeigt, daß die Zeit zwischen zwei DUsenwechseln auf mehr als das Doppelte verlängert werden konnte.
An Hand der beigegebenen Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
den senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Spinnkopf.
einen Schnitt entsprechend der Linie A - B in Fig. 1 und
ein Mischstück.
Wie allgemein üblich, ist (Fig. 1) das Düsenpaket 2 in das Gehäuse 1 eingesetzt. Es enthält die Düsenplatte 4 mit den Spinnbohrungen 5 und den Spinnkanälen 6 auf der Austrittsseite der Schmelze, außerdem
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das Pilterpaket 10 auf der Eintrittsseite. Zwischen Düsenplatte 4 und Pilterpaket 10 ist eine Lockplatte 7 angeordnet, deren Durchmesser gleich dem der Düsenplatte ist und deren Höhe etwas größer ist als die Länge der in entsprechende Bohrungen (Fig. 2) eingesetzten, hier aus je sechs gleichen Abschnitten bestehenden Mischelementen 8; 12. Zwischen DUsenplatte 4 und Lochplatte 7 ist ein sehr kleiner Verteilerraum 9 für die Schmelze durch eine Eindrehung in der Lochplatte 7 gebildet, in welcher die Austrittsseiten der Mischelemente 8; 12 münden. Sein Volumen ist bei der für das Beispiel 1 verwendeten /lusführungsform etwa gleich dem Gesamtvolumen der Düsenbohrungen.
Die Schmelze tritt durch den Einlauf 11 in das DUsenpaket ein, durchdringt das Filterpaket 10 und kommt in einen darunterliegenden Verteilerraum 5; hier teilt sich der Schmelzestrom auf die einzelnen Mischelemente 8i 12 auf. Im in der Zeichnung dargestellten Falle sind dies vierzehn Stück. Mit Hilfe der hier aus sechs in der Zeichnung deutlich sichtbaren Strömungstellelementen bestehenden Mischeinsätze wird die Schmelze in den einzelnen Teilströmen gründlich durchmischt.
Der Mischeinsatz 12 wirkt in &n sich bekannter Weise so, daß die hochviskose Flüssigkeit in mehrfacher, der Zahl der StrömunESteilelemente entsprechender Wiederholung in beispielsweise vier Strömungsfäden unterteilt wird und diese anschließend in anderer Ordnung (und Querschnittsform) wieder zusammengeführt werden. So wird beispielsweise (Pig. 5) der auf die Kante 13 auftreffende Flüssigkeitsstrom in zwei Teile geteilt, von denen der eine im Bild hinter der Kante verschwindet und durch eine in der Darstellung schwach sichtbare Ausnehmung geführt wird, während der andere durch den Kanal weiterströmt. Der durch Kanal 15 abströmende Flüssigkeitsfaden wird unmittelbar nach seiner Abtrennung an der Wand des strichpunktiert dargestellten Gehäuses umgelenkt und trifft sogleich auf eine nächste, in der Darstellung nicht sichtbare Teilkante. An der Stelle der Umlenkung ist aus dem Raum 21 ein anderer, von der gegenüberliegenden
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Seite des Einsatzes herübergeleiteter Flüssigkeitsfaden dazugekommen; beide werden nun entsprechend der Konstruktion jeweils zur Hälfte in einen bei der Kante 19 endenden und einen wieder auf die Rückseite des Einsatzes führenden Faden aufgeteilt.
Dieses ständige Aufteilen in zweimal zwei Strömungsfäden - auf der in der Zeichnung nicht sichtbaren Seite geschieht zur gleichen Zeit das gleiche wie auf der sichtbaren -, wobei die Zerteilung jeweils eines aus zwei vorher zusammengeführten Fäden bestehenden Strömungsteiles immer so erfolgt, daß Jeder der beiden den Strömungsteil bildenden Fäden je zur Hälfte in die nunmehr folgenden Strömungsbahnen eintritt. Unter der Voraussetzung, daß - was hier offenbar zutrifft tatsächlich laminare Strömung herrscht, erfolgt also die Angleichung der einzelnen Bereiche des Strömungsquerschnittes abhängig von der Anzahl der hintereinandergeschalteten Mischstufen oder Strömungsteilelemente eines Mischeinsatzes in bekannter Gesetzmäßigkeit.
Beim Spinnen monofiler und auch multifiler textiler Fäden geringen Titers kann die Anordnung eines Mischelementes 8; 12 vor der Spinndüse 4 genügen, sofern dabei die erfindungsgemäßen, die Durchsatzmenge betreffenden Bedingungen eingehalten sind. Zweckmäßigerweise wird dann dieses eine Mischelement 8; 12 vorzugsweise quer zur Strömungsrichtung der Schmelze in die Stützplatte 7 eingelassen. Ein solcher Einbau kann auch bei nur zwei oder drei Mischelementen 8; 12 zweckmäßig sein.
— Q —
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Claims (8)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gleichmäßigkeit an Schmelzspinneinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze unmittelbar vor dem Verspinnen in parallelen TeilstrÖ-men, wobei jeder Teilstrom in an sich bekannter Weise in mehrfacher Wiederholung in zwei bis acht, vorzugsweise vier Strömungsfäden aufgeteilt wird, welche jeweils vor der erneuten Aufteilung in anderer Ordnung wieder zusammengeführt werden, intensiv vermischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom jeweils eine Schmelzemenge von 1,8 bis 35* vorzugsweise 2,0 bis 30 p/min umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilströme jeweils zwei- bis zehnmal, vorzugsweise vierbis achtmal in Strömungsfäden aufgeteilt und wieder zusammengeführt werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar über der Schmelzspinndüse (4) an sich bekannter Art, zwischen sich und der Düse (4) ein sehr kleines Vorratsvolumen (9) bildend, eine Platte (7) zur Aufnahme eines oder mehrerer rohrförmiger, in der Art an sich bekannter Strömungsteiler aufgebauter Mischelemente (8; 12)
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gleichzeitig die Stützplatte (?) für das Pilterpaket (1O) bildend, angeordnet ist, welche die mit der Schmelzezuleitung (11) einerseits und dem Vorratsvolumen (9) andererseits in Verbindung stehenden, in entsprechende Bohrungen eingesetzten Mischelemente (8: 12) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorratsvolumen (9) über der Düsenplatte (4) das 0,2 bis 10-fache, vorzugsweise das 0,25 bis 6-fache des Volumens der Spinnbohrungen (5, 6) aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf jeweils maximal 2,0 bis 3*5 p/min, vorzugsweise 2,2 bis ^O p/min Durchsatzmenge je ein Strömungsteilelement aufweist, wobei die einzelnen Mischelemente (12) aus jeweils zwei bis zehn, vorzugsweise vier bis acht solcher Strömungsteilelemente bestehen.
7. Mischelement nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch zwei außen zylindrische Halbschalen mit einem Außendurchmesser von 6 bis 20, vorzugsweise 8 bis 16 mm, die in Richtung der Längsachse einen prismatischen Innenraum mit vorzugsweise quadratischem Querschnitt . von 3 bis 12, vorzugsweise 4,5 bis 10 mm KantenlSnge bilden und das aus gleichartigen, sich in axialer Richtung wiederholenden, zusammenhängenden Strömungsteilelementen bestehende eigentliche Mischelement (Pig. 3) aufnehmen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4 zum Spinnen von Fäden kleinen Titers, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stützplatte (7) ein vorzugs-
' weise quer zur Strömungsrichtung der Schmelze eingesetztes Mischelement (8; 12) eingelassen ist.
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ORKWNAL INSPECTED
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