DE1660674C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gleichmäßigkeit an Schmelzspinneinrichtungen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gleichmäßigkeit an SchmelzspinneinrichtungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gieichmäßigkeit an.
Schmelzspinneinrichtungen, gemäß dem die Schmelze unmittelbar vor dem Verspinnen in parallele Teilströme
aufgeteilt wird.
Es ist 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
Einzelfadenstärken, 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
Schmeizestromes möglichst nahe an der Düse eine gewisse Homogenisierung der Schmelze und damit eine
Verbesserung der Gleichmäßigkeit und Reinheit der gesponnenen Fäden zu erreichen.
So ist beispielsweise eine Abänderung der überlicherweise zwischen Filterpaket und Düse angeordneten
Stütz- oder Verteilerplatte bekanntgeworden, wonach die normalerweise in regelmäßiger Verteilung senkrecht
zu den Oberflächen der Verteilerplatte verlaufenden Bohrungen zum Durchtritt der Schmelze vom
Filterpaket zur Düsenplatte durch solche ersetzt sind, fio
welche in einem Winkel zur Oberfläche radial so verlaufen, daß sie die Schmelze entweder aus dem
inneren Bereich über der Platte in den äußeren Bereich unterhalb oder umgekehrt transportieren, während
zwischen diesen in regelmäßiger Folge abwechselnden 1^
Bohrungen für eine Zwischenzone jeweils solche senkrecht zu den Oberflächen angeordnet sind. Diese
Einrichtung konnte jedoch keine entscheidende Verbesserung erbringen, da nicht eine Vermischung stattfand,
sondern lediglich eine geringe Verbesserung des Verweilzeitspektrums erreicht wurde.
Weiter ist bekannt, zwischen Spiunpumpe und
Düsenpaket in einem erweiterten Leitungsteil einen zylindrischen oder konischen Körper anzuordnen, der
auf seiner Oberfläche in entgegengesetzter Richtung schraubenförmig verlaufende Kanäle aufweist, die sich
mehrfach überkreuzen. Dadurch soll 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 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 ein
Filterpaket und eine Stütz- bzw. Lochplatte vom Schmelzestrom überwunden werden mußten, bevor er
zur Düse kam. Es wurde zwar zunächst die Inhomogenität der Schmelze etwas gemildert, in dem darauffolgenden
Stück wegen der als Folge wiederholter Querschnittsänderur.gen
verursachten verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten, wegen der Eigenart der laminaren Strömung an sich und auch der strömungsungünstigen
Gestaltung der einzelnen von 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 eine weitgehend homogene Schmelze unmittelbar vor dem Eintritt in die
Düsenbohrungen sicherstellt.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur
Verbesserung der Fadenreinheit und -gieichmäßigkeit an Schmelzspinneinrichtungen, gemäß dem die Schmelze
unmittelbar vor dem Verspinnen in parallele Teilströme aufgeteilt wird, dadurch erreicht, daß jeder
Teilstrom in mehrfacher Wiederholung in zwei bis acht Strömungsfäden aufgeteilt wird, welche jeweils vor der
erneuten Aufteilung in anderer Ordnung wieder zusammengeführt werden. Das Aufteilen der Teilströme
in mehrere Strömungsfäden und das anschließende Zusammenführen kann dabei bis zu ca. zehnmal
erfolgen. Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindunsgemäßen
Verfahrens mit einer Spinndüsenplatte und einer Verteilerplatte, welche Bohrungen aufweist, die mit
einer Schmelzezuleitung einerseits und einem zwischen der Verteilerplatte und der Spinndüsenplatte gebildeten
kleinen Vorratsraum andererseits in Verbindung stehen, wobei die Verteilerplatte gleichzeitig die Stützplatte für
das Filterpaket bildet, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß in den Bohrungen der Verteilerplatte Mischelemente,
welche in Form von an sich bekannten Mehrfach-Strömungsteilern aufgebaut sind, angeordnet
sind. Das Volumen des Vorratsraumes über der Spinndüsenplatte beträgt vorzugsweise das 0,2 bis
lOfache des Volumens der Spinnbohrungen.
Unabhängig davon, ob technische oder textile Fäden gesponnen werden, wird eine gute Homogenisierung
erzielt, wenn der Durchsatz je Mischelementabschnitt (Strömungsteilelenient) etwa 2,0 bis 3,5 p/min nicht
übersteigt, während er einen Wert von etwa 0,9 bis 1,0 p/min möglichst nicht wesentlich unterschreiten
sollte. Daraus ergibt sich, daß je nach den Spinnbedingungen bei textlien Titern ein aus beispielsweise sechs
E'.ementabschnitten bestehendes Mischelement für bis
zu 40 bis 50 Spinnbohrungen genügt, während technische Fäden mit höherem Einzeltiter bei etwa 20
bis 25 Spinnbohrungen auf ein gleiches Mischelement die Grenze ist
Das an sich bekannte Mischelement besteht aus zwei zylindrischen Halbschalen und dem meist aus einem
Stück hergestellten, nach Art eines einfachen Mehrfachströmungsteiler«; bekannter Art aufgebauten Mischstück, welches formschlüssig, nur die Strömungskanäle
freilassend, zwischen zwei zylindrische Haibschaien paßt Es weist bis zu JO hintereinandergeschaltete,
gleiche Strömungselemente oder Mischelementabschnitte auf.
Überraschend war, daß sich eine die Spinngleichmä ßigkeit wesentlich verbessernde Homogenisierung auch
bei dem erfindungsgemäßen getrennten Mischen der einzelnen Teilströme und deren Zusamme::führung
unmittelbar vor der Düse ohne weiteres Mischen nicht nur als durchführbar, sondern sogar als wesentlich
wirkungsvoller erwies, als es das Mischen des gesamten Schmelzestromes (bei großen Durchsatzmengen) nach
bekannten Ausführungen war.
Die Auswirkungen der erfindungsgemäßen Verfahrensweise werden durch die nachfolgenden Beispiele
verdeutlicht. Der dabei als Vergleichszahl benu /te Variationskoeffizient wird durch die Gleichung
100
bestimmt, worin 5»Standardabweichung« bedeutet und definiert ist als
S =
η - 1
Darin ist X\... Xn das Gewicht von 90 cm des
Einzelfilaments 1 bis η des zu prüfenden, η Einzelfilamente
aufweisenden Fadens, jf das arithmetische Mittel der Einzelfilamentgewichte.
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
230 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.
Hin 40/2 den Nylon-6-Faden wurde einmal unter
Verwendung der üblichen und einmal unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die hier ein
Mischelement mit sechs Mischsiufen aufwies, gesponnen.
Die ADzugsgeschwindigkeit entsprach einem
Durchsalz von 12 p/min. Der Variationskoeffizient für das Spinnen mit der bisher üblichen Vorrichtung
schwankte sehr stark zwischen 3% und 7%, während sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein solcher
von 1% bis 1,5% ergab. Die Variationskoeffizienten wurden jeweils aus mehreren hundert Probefadenstükken
ermittelt
Anhand der Zeichnung wird die Erfind1 mg näher
ίο erläutert Es zeigt
Fig.l den senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen
Spinnkopf,
F i g. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie A-B in
F i g. 1 und
F i g. 3 ein M ischelement
Wie allgemein üblich, ist (F i g. 1) das Düsenpaket 2 in das Gehäuse 1 eingesetzt Es enthält die Spinndüsenplatte
4 mit den Spinnbohrungen 5 und den Spinnkanälen 6 auf der Austrittsseite der Schmelze, außerdem das
Filterpaket 10 auf der Eintrittsseite. Zwischen Spinndüsenplatte 4 und Filterpaket 10 ist eine Verteilerplatte 7
angeordnet, deren Durchmesser gleich dem der Spinndüsenplatte ist und deren Höhe etwas größer ist
als die Länge der in entsprechende Bohrungen (F i g. 2) eingesetzten, hier aus je sechs gleichen Abschnitten
bestehenden Mischelementen 8; 12. Zwischen Spinndüsenplatte 4 und Verteilerplatte 7 ist ein sehr kleiner
Vorratsraum 9 für die Schmelze durch eine Eindrehung in der Verteilerplatte 7 gebildet, in welcher die
jo Austrittsseiten der Mischelemente 8; 12 münden. Sein
Volumen ist bei der für das Beispiel 1 verwendeten Ausführungsform etwa gleich dem Gesamtvolumen der
Spinnbohrungen.
Die Schmelze tritt durch die Schmelzezuleitung 11 in
das Düsenpaket ein, durchdringt das Filterpakei 10 und kommt in einen darunterliegenden Verteilerraum 3; hier
teilt sich der Schmelzestrom auf die einzelnen Mischelemente 8; 12 auf. Im in der Zeichnung
dargestellten Falle sind dies vierzehn Stück. Mit Hilfe der hier aus sechs in der Zeichnung dargestellten
Strömungsteilelementen bestehenden Mischelemente 12 wird die Schmelze in den einzelnen Teilströmen
gründlich durchmischt.
Das Mischelement 12 wirkt in an sich bekannter Weise so, daß die hochviskose Flüssigkeit in mehrfacher,
der Zahl der Strömungsteilelemente entsprechender Wiederholung in beispielsweise vier Strömungsfäden
unterteilt wird und diese anschließend in anderer Ordnung (und Querschnittsform) wieder zusammengeführt
werden. So wird beispielsweise (F i g. 3) der auf die Kante 13 auftreffende Flüssigkeitsstrom in zwei Teile
geteilt, von denen der eine im Bild hinter der Käme verschwindet und durch eine in der Darstellung schwach
sichtbare Ausnehmung geführt wird, während der andere durch den Kanal 15 weiterströmi. 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
Seite des Einsatzes herübergeleiteter Flüssigkeitsfaden dazugekommen; beide werden nun entsprechend der
Konstriktion jeweils zur Hälfte in einen bei der Kante
fts 19 endenden und einen wieder auf die Rückseite des Einsatzes führenden Faden autgeteilt.
Dieses ständige Aufteilen in zweimal zwei Strömungsfäden — auf der in der Zeichnung nicht
sichtbaren Seite geschieht /iir 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 Slrömungsbahnen eintritt, führt zu einer sehr gründlichen Durchmischung.
('liter 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 bekanntei
Gesetzmäßigkeit.
Beim Spinnen monofiler und auch multifiler textilei
Fäden geringen Titers kann die Anordnung eine: Mischelementes 8; 12 vor der Spinndüsenplatte
< genügen, sofern dabei die erfindungsgemäßen, di< Durchsatzmenge betreffenden Bedingungen eingehal
ten sind Zweckmäßigerweise wird dann dieses eim Mischelement 8; 12 vorzugsweise quer zur Strömungs
richtung der Schmelze in die Verteilerplatte i eingelassen. Ein solcher Einbau kann auch bei nur zwe
oder drei Mischelementen 8; 12 zweckmäßig sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gieichmäßigkeit an Schmelzspinneinrichtungen,
gemäß dem die Schmelze zwischen der Spinn-Filterung und dem Verspinnen in parallele Teilströme
aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Teilstrom in mehrfacher Wiederholung in zwei bis acht Strömungsfäden aufgeteilt wird, welche jeweils vor der erneuten ι ο
Aufteilung in anderer Ordnung wieder zusammengeführt werdea
2. Spinnkopf zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Spinndüsenplatte und
einer Verteilerplatte, welche Bohrungen aufweist, die mit einer Schmelzezuleitung einerseits und
einem zwischen der Verteilerplatte und der Spinndüsenplatte gebildeten kleinen Vorratsraum andererseits
in Verbindung stehen, wobei die Verteilerplatte gleichzeitig die Stützplatte für das Filterpaket bildet,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Bohrungen (8) der Verteilerplatte (7) Mischelemente (12), welche in
Form von an sich bekannten Mehrfach-Strömungsteilern aufgebaut sind, angeordnet sind.
3. Spinnkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Vorratsraumes (9)
das 0,2- bis lOfache des Volumens der Spinnbohrungen (5,6) beträgt.
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