DE19920177A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Fadens - Google Patents

Abstract

Es ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Fadens aus einer synthetischen Polymerschmelze beschrieben. Hierbei wird aus der Polymerschmelze innerhalb einer Spinnzone eine Vielzahl von Filamentsträngen extrudiert und abgekühlt. Die Filamentstränge werden zu einem Faden zusammengefaßt und auf eine Spule aufgewickelt. Zur Erzeugung eines Fadenschlusses wird in dem Faden vor der Aufwicklung ein Falschdrall erzeugt. Zur Fixierung des Falschdralls wird erfindungsgemäß der Faden in einer Falschdrallzone auf eine Heißtemperatur oberhalb der Glastemperatur des Polymers erwärmt und anschließend unmittelbar auf eine Kalttemperatur oberhalb der Heißtemperatur gekühlt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines endlosen Fadens aus einer synthetischen Polymerschmelze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Fadens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.

Bei der Herstellung eines endlosen Fadens aus einer synthetischen Polymerschmelze wird die Polymerschmelze zu einer Vielzahl von Filamentsträngen extrudiert, die nach Abkühlung zu dem Faden zusammengefaßt werden. Der Faden weist somit eine Vielzahl von einzelnen Filamenten auf, deren Zusammenschluß die Eigenschaften und Qualität des Fadens maßgeblich beeinflussen. Der Zusammenhalt der Filamente, der als sogenannter Fadenschluß bezeichnet wird, kann nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden. So ist bekannt, den Fadenschluß durch Auftragung einer öligen Präparation herzustellen. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß sich die Präparation bei nachfolgenden Wärmebehandlungen verflüchtigt und zu einem wenig stabilen Fadenschluß führt. Es ist ebenfalls bekannt, daß der Fadenschluß durch Verwirbelung der Filamente mittels eines Luftstroms erzeugt wird. Hierbei treten Verflechtungspunkte im Faden auf, die einen ungleichmäßigen Querschnittsverlauf des Fadens zur Folge haben.

Aus der DE 25 30 618 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, bei welchen die Verschlingung der Filamente durch einen Falschdrall erzeugt wird. Der Falschdrall führt hierbei zu einem sehr gleichmäßigen Fadenschluß. Bei dem bekannten Verfahren besteht jedoch das Problem, daß nach Verlassen der Falschdrallzone der Faden keinen Falschdrall aufweist, so daß der Faden einen instabilen Fadenschluß besitzt.

Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei welchen ein endloser Faden aus einer synthetischen Polymerschmelze mit gleichmäßigem und stabilem Fadenschluß hergestellt wird. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, bei welchem eine Verschlingung der Filamentstränge erreicht wird, die einer Kräuselung des Fadens gleichkommt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß Verschlingungen der Filamentstränge innerhalb einer Falschdrallzone fixiert werden. Hierzu wird der Faden mit dem Falschdrall auf eine Heißtemperatur oberhalb der Glastemperatur des Polymers erwärmt und unmittelbar anschließend auf eine Kalttemperatur unterhalb der Heißtemperatur gekühlt. Damit bleibt in den Filamentsträngen ein Dralleffekt erhalten, der sich auch beim Rückdrall am Falschdrallaggregat nicht vollständig löst. Die Filamentstränge des Fadens bleiben in sich verschlungen, so daß der Faden einen für Folgeprozesse gleichmäßigen und stabilen Fadenschluß aufweist.

Das Verfahren ist für alle gängigen Polymertypen wie beispielsweise Polyester, Polyamid oder Polypropylene geeignet. Hierbei werden die Heißtemperatur und die Kalttemperatur in Abhängigkeit von dem Polymertyp eingestellt. Um eine wirkungsvolle Fixierung innerhalb der Falschdrallzone vornehmen zu können, sollte jedoch die Heißtemperatur zumindest in dem Bereich zwischen 150 bis 250°C liegen. Bei der anschließenden Abkühlung ist der Faden auf eine Temperatur im Bereich von 50 bis 120°C abzukühlen. Bei Fäden aus Polyester beträgt beispielsweise die Heißtemperatur ca. 200°C und die Kalttemperatur ca. 80°C.

Die Erfindung besitzt den weiteren Vorteil, daß ein Kräuselungseffekt am Faden eintritt. Durch eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei welcher der Faden innerhalb der Falschdrallzone mit einer Fadenzugkraft beaufschlagt wird, die gleich oder größer als die zur plastischen Verformung erforderliche Zugkraft ist, wird der Kräuselungseffekt derart verstärkt, daß ein Teppichgarn hergestellt werden kann. Insbesondere können Fäden aus Polyester mit einer für die Teppichherstellung ausreichenden Bauschigkeit und Kräuselung hergestellt werden. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Teppichgarn zeichnet sich durch eine sehr gute Kräuselbeständigkeit aus.

Um die Verstreckspannung innerhalb der Falschdrallzone definiert einstellen zu können, ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher die Falschdrallzone zwischen einer Abzugsgalette und einer Streckgalette angeordnet ist.

Zur Einbringung des Falschdralls im Faden ist die Verfahrensvariante, bei welcher der Falschdrall durch einen im wesentlichen quer auf den Faden einwirkenden Luftstrom erzeugt wird, besonders vorteilhaft. Durch den Luftstrom wird die Belastung des Fadens minimiert. Zudem kann der Luftstrom mit einer Geschwindigkeit erzeugt werden, die sehr hohe Umdrehungen am Faden einstellen, so daß selbst bei einer Spinngeschwindigkeit von beispielsweise 3.000 m/min ein gekräuselter Faden mit Teppichgarnqualität hergestellt wird.

Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird der Luftstrom zur Erzeugung des Falschdralls gleichzeitig zur Kühlung des Fadens genutzt. Hierzu ist der Luftstrom entgegen der Fadenlaufrichtung gerichtet und strömt in ein vor der Dralldüse angeordnetes Kühlrohr.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jedoch der Falschdrall in dem Faden auch durch Aggregate erzeugt werden, die mit einer sich relativ zum Faden bewegenden Reibfläche am Faden einen Drall erzeugen. Diese Verfahrensvariante besitzt den Vorteil, daß ein Faden mit gleichmäßig reproduzierbarer Drehung hergestellt wird.

Zur Herstellung eines verstreckten Fadens ist die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 9 vorteilhaft einsetzbar. Hierbei wird der Faden nach Austritt aus der Spinnzone verstreckt und anschließend in die Falschdrallzone geführt. Hierbei ist besonders vorteilhaft, wenn der Faden zur Verstreckung durch ein beheiztes Rohr oder eine Heiznut geführt und verstreckt wird. Dadurch erfährt der Faden bereits eine Vorerwärmung, so daß eine anschließende Erwärmung innerhalb der Falschdrallzone auf die Heißtemperatur auf kurzer Strecke möglich wird.

Um möglichst einen spannungsfreien Faden auf der Spule aufwickeln zu können, ist die Verfahrensvariante gemäß Anspruch 11 geeignet. Hierbei wird die Schrumpfneigung des Fadens durch eine vor der Aufwicklung vorgenommene Wärmebehandlung vermindert. Insbesondere bei Polyamidfäden sowie bei Polypropylenefäden können damit gleichmäßige Spulenaufbauten erzeugt werden.

Zur Durchführung des Verfahrens weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Heizvorrichtung und eine Kühlvorrichtung innerhalb der Falschdrallzone auf, die hintereinander im Fadenlauf angeordnet sind. Damit wird ein ruhiger Fadenlauf erzeugt. Der im Faden erzeugte Falschdrall kann ungehindert bis zum Eingang der Heizvorrichtung im Faden zurücklaufen. Damit ist sichergestellt, daß die verschlungenen Filamentstränge des Fadens auf die für die Fixierung erforderliche Heißtemperatur erwärmt werden.

Um den Drall innerhalb des Fadens nicht zu behindern, ist die Heizvorrichtung vorzugsweise mit einer langgestreckten Heizoberfläche ausgeführt, entlang welcher der Faden im wesentlichen berührungsfrei geführt wird. Die Heizoberfläche kann hierbei auf eine Temperatur erhitzt sein, die im Bereich von 300 bis 600°C liegt. Damit kann bei den Spinngeschwindigkeiten im Bereich von 3.000 m/min der Faden auf kurzer Strecke auf die für das Verfahren erforderliche Heißtemperatur erwärmt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Anspruch 14 zeichnet sich dadurch aus, daß die Filamentstränge sich innerhalb der Spinnzone mit vorgegebener Orientierung zu einem Faden zusammengefügt werden, um dann anschließend in die Falschdrallzone zu gelangen. Da insbesondere die physikalischen Eigenschaften des Fadens durch die Molekularstruktur der Filamentstränge vorgegeben ist, kann damit ein Faden mit gleichmäßigem Abzug und gleichmäßiger Qualität hergestellt werden.

Die vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Anspruch 15 ermöglicht eine Einstellbarkeit der Fadenzugkraft innerhalb der Falschdrallzone.

Um eine besonders schonende Fadenbehandlung zu ermöglichen, ist die Vorrichtung gemäß Anspruch 16 besonders geeignet, um einen Falschdrall im Faden zu erzeugen.

Hierbei ist insbesondere von Vorteil, wenn die Vorrichtung gemäß Anspruch 17 ausgeführt wird. Dabei läßt sich der zur Erzeugung des Falschdralls eingesetzte Luftstrom gleichzeitig zur Kühlung des Fadens einsetzen. Der Luftstrom wird hierzu entgegen der Fadenlaufrichtung entlang eines Kühlrohres, welches vom Faden durchlaufen wird, geführt.

Besonders vorteilhaft ist dabei die Weiterbildung der Vorrichtung gemäß Anspruch 18. Damit kann das erfindungsgemäße Verfahren mit geringem Energieaufwand betrieben werden.

Bei der besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Vorrichtung gemäß Anspruch 19 wird ein äußerst gleichmäßiger Falschdrall am Faden erzeugt. Durch die Ausbildung der Reibpaarung einer Friktionsscheibe und eines Riemens wird eine Überbeanspruchung des Fadens vermieden.

Die Vorrichtung ist insbesondere geeignet, um an mehreren Fäden gleichzeitig einen Falschdrall zu erzeugen. Hierzu weist die Friktionsscheibe am Umfang mehrere Reibstellen mit jeweils einem anliegenden Riementrieb auf. In jeder Reibstelle läuft ein Faden, in dem ein Falschdrall erzeugt wird.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Das Verfahren und weitere Verfahrensmodifikationen sind anhand der Vorrichtungsteile zur Durchführung der Verfahren unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Fadens;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Falschdrallstrecke einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 und 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Falschdrallstrecke;

Fig. 6 eine Verstreckeinrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die Vorrichtung weist zur Herstellung eines endlosen Fadens eine Spinneinrichtung 1, eine der Spinneinrichtung 1 nachgeschaltete Falschdrallstrecke 2 sowie eine zum Aufwickeln des Fadens vorgesehene Aufwickeleinrichtung 3 auf.

In der Spinneinrichtung 1 wird ein Faden 17 aus einer thermoplastischen Polymerschmelze gesponnen. Das thermoplastische Material wird durch eine Fülleinrichtung 6 einem Extruder 4 aufgegeben. Der Extruder 4 ist durch einen Antrieb 5 angetrieben. In dem Extruder 4 wird das thermoplastische Material aufgeschmolzen. Durch eine Schmelzeleitung 7 gelangt der Schmelzestrom zu einem beheizten Spinnkopf 8. An der Unterseite des Spinnkopfes 8 befindet sich eine Spinndüse 9. Aus der Spinndüse 9 tritt die Polymerschmelze in Form von feinen Filamentsträngen 10 aus. Die Filamentstränge 10 durchlaufen einen unterhalb der Spinndüse angeordneten Kühlschacht 11. In dem Kühlschacht 11 werden die Filamente durch einen Luftstrom gekühlt. Der Luftstrom kann hierbei - wie in Fig. 1 gezeigt - durch eine quer oder radial zur Filamentschar gerichtete Anblasung erzeugt werden oder aber durch eine am Ausgang des Kühlschachtes 11 angeordnete Saugeinrichtung. Unmittelbar unterhalb des Kühlschachtes 11 ist eine Präparationsvorrichtung 12 angeordnet, die in die Filamentstränge zu einem Faden 17 zusammenführt.

Der Faden 17 wird durch eine Abzugsgalette 13 aus der Spinnzone abgezogen. Die Abzugsgalette 13 bildet mit einer verschränkt zu der Galette 13 angeordneten Überlaufrolle 24 eine Einheit. Die Einheit ist mehrfach von dem Faden 17 umschlungen. Hierbei wird die Abzugsgalette 13 durch einen Galettenantrieb mit einer voreinstellbaren Geschwindigkeit angetrieben. Diese Abzugsge­ schwindigkeit ist um ein vielfaches höher als die natürliche Aus­ trittsgeschwindigkeit der Filamente 10 aus der Spinndüse 9. Die Überlaufrolle 24 ist frei drehbar.

Von der Abzugsgalette 13 gelangt der Faden in die Falschdrallstrecke 2. Hierbei trifft der Faden 17 zunächst auf eine Heizvorrichtung 14. Innerhalb der Heizeinrichtung 14 wird der Faden auf eine Heißtemperatur zur Fixierung eines Falschdralls temperiert, welcher am Ende der Falschdrallstrecke 2 durch ein Falschdrallaggregat 16 im Faden 17 erzeugt wird. Der Heizer 14 ist vorzugsweise als kontaktloser Heizer ausgeführt, d. h. der Faden wird ohne wesentliche Berührung mit einer Heizoberfläche erwärmt. Hierzu wird der Faden entlang einer langgestreckten Heizoberfläche mit Abstand geführt. Die Heizoberfläche ist vorteilhaft mit einer Temperatur im Bereich von über 300°C temperiert. Um den Faden auf Abstand zu halten, ist es dabei möglich, einzelne Fadenführer innerhalb der Heizvorrichtung anzuordnen.

Es ist jedoch auch möglich, die Heizvorrichtung als Kontaktheizer auszuführen, bei welchem der Faden im Kontakt mit einer beheizten Oberfläche geführt wird. Die beheizte Oberfläche könnte dabei ein Heizrohr sein, an welchem Umfang der Faden wendelförmig geführt würde. Das Heizrohr würde dann von innen auf eine Temperatur beheizt, die im Bereich der Heißtemperatur liegt.

Nachdem der Faden die Heizvorrichtung 14 durchlaufen hat, trifft der Faden auf eine hinter der Heizvorrichtung angeordnete Kühlvorrichtung 15. In der Kühlvorrichtung 15 wird der Faden auf eine Kalttemperatur im Bereich von 50 bis 120°C abgekühlt. Die Kühlvorrichtung 15 ist dabei vorzugsweise als Kontaktkühler, bei welchem der Faden über eine gekühlte Fläche geführt wird, ausgeführt. Die langgestreckte gekühlte Fläche könnte hierbei durch eine Kühlschiene oder ein Kühlrohr gebildet werden, deren Kühlflächen mittels eines Kühlmediums auf eine Kühltemperatur gehalten werden.

Es ist jedoch auch möglich, die Kühlvorrichtung derart auszuführen, daß der Faden ohne wesentliche Berührung zu einer Kühlfläche gekühlt wird. Hierbei kann beispielsweise ein Kaltluftstrom innerhalb eines Kühlrohres erzeugt werden, der entgegen der Fadenlaufrichtung strömt. Der Faden wird nun im wesentlichen berührungslos durch das Kühlrohr geführt. Dadurch tritt eine Kühlung ein.

Am Ende der Falschdrallstrecke 2 ist ein Falschdrallaggregat 16 angeordnet. Das Falschdrallaggregat erzeugt im Faden einen Falschdrall. Hierzu kann das Falschdrallaggregat beispielsweise als Dralldüse ausgeführt sein, bei welcher ein Luftstrom im wesentlichen quer zum Faden tangential in einen Fadenkanal eingeleitet wird, so daß eine rotierende Strömung zu einer Verdrehung des Fadens führt. Zur Erhöhung der Drallwirkung können mehrere Düsenkanäle innerhalb der Dralldüse vorgesehen sein, die tangential in den Fadenkanal münden.

Der Faden 17 wird mittels einer Streckgalette 18 aus der Falschdrallzone abgezogen. Die Streckgalette 18 ist mit einer Überlaufrolle 25 zu einer Einheit zusammengefaßt, welche mehrfach vom Faden umschlungen wird. Die Streckgalette 18 wird mit einer Geschwindigkeit angetrieben, die größer ist als die Geschwindigkeit der Abzugsgalette. Über das Verhältnis der Geschwindigkeiten zueinander läßt sich somit eine definierte Fadenzugkraft am Faden innerhalb der Falschdrallzone einstellen. Der Faden 17 wird mittels der Aufwickeleinrichtung 3 von der Streckgalette abgezogen und tritt über einen Kopffadenführer 52 in eine Aufwickelzone ein. Von dem Kopffadenführer 52 gelangt der Faden 17 in das Changierdreieck und die am Ende des Changierdreiecks angeordnete Changiervorrichtung 21. Die Changiervorrichtung 21 kann hierbei als Flügelchangierung oder als Kehrgewindewellenchangierung ausgeführt sein. In beiden Fällen wird der Faden 17 mittels Changierfadenführern innerhalb eines Changierhubes hin- und hergeführt. Dabei umschlingt der Faden eine im Fadenlauf hinter der Changiereinrichtung angeordnete Andrückwalze 22. Die Andrückwalze 22 liegt auf der Oberfläche der zu wickelnden Spule 20 an. Sie dient zur Messung der Oberflächengeschwindigkeit der Spule 20. Die Spule 20 wird auf einer Hülse gebildet, die auf der Spulspindel 19 aufgespannt ist. Die Spulspindel 19 wird durch einen Spindelmotor 23 angetrieben. Der Spindelmotor 23 wird dabei derart gesteuert, daß die Oberflächengeschwindigkeit der Spule 20 konstant bleibt. Hierzu wird als Regelgröße die Drehzahl der frei drehbaren Andrückwalze 22 abgetastet.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist insbesondere geeignet, um gekräuselte Fäden herzustellen. In Fig. 1 ist hierzu der Verlauf eines Fadens gezeigt. In der Praxis weisen derartige Vorrichtungen jedoch mehrere Spinnstellen nebeneinander auf, in denen gleichzeitig parallel nebeneinander mehrere Fäden hergestellt werden. Die Fäden werden jeweils zu einer Spule gewickelt. Die Aufwickelgeschwindigkeit liegt im Bereich von 3.000 bis 6.000 m/min.

In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung einer weiteren Verfahrensvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung vor der Falschdrallstrecke 2 eine Verstreckeinrichtung 26 und hinter der Falschdrallstrecke 2 eine Relaxationseinrichtung 29 im Fadenlauf angeordnet. Die Spinneinrichtung 1, die Falschdrallstrecke 2 sowie die Aufwickeleinrichtung 3 sind bei der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung identisch zu den in Fig. 1 beschriebenen Vorrichtungsteilen aufgebaut. Insoweit wird Bezug genommen auf die Beschreibung zu Fig. 1.

Zwischen der Spinneinrichtung 1 und der Falschdrallstrecke 2 ist die Verstreckeinrichtung 26 angeordnet. Die Verstreckeinrichtung besteht hierbei aus einer Abzugsgaletteneinheit 27 und einer Streckgaletteneinheit 28. Beide Galetteneinheiten 27 und 28 werden jeweils durch eine angetriebene Galette und eine frei drehbare Überlaufrolle gebildet, die mehrfach vom Faden umschlungen sind. Die Galette der Abzugsgaletteneinheit 27 ist beheizt, so daß der aus der Spinnzone abgezogene Faden 17 während der Umschlingung der Galette erwärmt wird. Von der Abzugsgaletteneinheit 27 gelangt der Faden zu der Streckgaletteneinheit 28. Die Galette der Streckgaletteneinheit 28 ist mit einer höheren Geschwindigkeit angetrieben als die zuvor beschriebene Abzugsgaletteneinheit 27. Dadurch wird der Faden zwischen den beiden Galetteneinheiten verstreckt. Die Galette der Streckgaletteneinheit 28 kann ebenfalls beheizbar ausgeführt sein. Von der Streckgaletteneinheit 28 wird der Faden in die Falschdrallstrecke 2 gefördert.

Die in Fig. 2 dargestellte Verstreckeinrichtung 26 ist beispielhaft. Die Verstreckeinrichtung 26 kann auch aus einer Kombination von Galetten und Heizeinrichtungen gebildet sein. Beispielsweise könnte die Verstreckeinrichtung ein Heizrohr aufweisen, wie in Fig. 6 dargestellt ist. Hierbei wird der Faden 17 unmittelbar hinter der Spinnzone in ein Heizrohr 32 geführt. Der Faden 17 wird von der unterhalb des Heizrohres 32 angeordneten Galette 33 aus der Spinnzone abgezogen und durch das Heizrohr 32 geführt. Der Faden durchläuft das Heizrohr 32 berührungslos. Das Heizrohr 32 wird von außen beheizt, so daß sich innerhalb des Heizrohres ein Streckpunkt im Faden 17 ausbilden kann. Der Faden 17 wird verstreckt. Um den Streckvorgang zu unterstützen, ist es auch möglich, einen Luftstrom in dem Heizrohr 32 zu erzeugen, der entgegen der Fadenlaufrichtung strömt. Dadurch werden die am Faden wirkenden Reibungskräfte erhöht. Bei einer derartigen Verfahrensvariante könnte beispielsweise nicht das Heizrohr sondern die Luft erwärmt sein.

Der Faden 17 wird über die Galette 34 aus der Verstreckzone gefördert und in die Falschdrallstrecke geführt. Um zu vermeiden, daß der Falschdrall der Falschdrallstrecke bis in die Verstreckeinrichtung 26 zurückläuft, ist zwischen der Falschdrallstrecke und der Verstreckeinrichtung 26 ein Drallstopper 35 angeordnet. Der Drallstopper 35 wäre somit bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung unmittelbar vor dem Heizereingang anzuordnen.

In Fig. 2 ist zur Nachbehandlung des Fadens 17 hinter der Falschdrallstrecke 2 eine Relaxationseinrichtung 29 angeordnet. Die Relaxationseinrichtung 29 besteht aus einer Heißgaletteneinheit 30 und einer Galetteneinheit 31. Die Heißgaletteneinheit 30 besitzt eine beheizte Galette, die mehrfach vom Faden umschlungen wird. Die nachgeschaltete Galette der Galetteneinheit 31 ist kalt, sie könnte ebenfalls beheizt ausgeführt sein, um eine intensivere thermische Nachbehandlung des Fadens zu erreichen. Die Heißgaletteneinheit 30 und die Galetteneinheit 31 werden mit im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit angetrieben. Damit kann der Faden in der Nachbehandlungszone mit sehr geringer Fadenzugkraft geführt werden.

Um einen möglichst drallfreien Faden auf der Spule aufwickeln zu können, ist bei einer weiteren Verfahrensvariante innerhalb der Relaxationseinrichtung eine Verwirbelungsdüse angeordnet, die eine Verwirbelung des Fadens bewirkt. Zudem wird der Fadenschluß des Fadens verstärkt.

Die in Fig. 2 gezeigte Relaxationseinrichtung ist beispielhaft. Zur thermischen Behandlung des Fadens kann eine Heizeinrichtung zwischen zwei Galetteneinheiten angeordnet sein. Die Galetteneinheiten werden dabei vorzugsweise nicht beheizt.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird ein Faden ersponnen und durch die Verstreckeinrichtung 26 verstreckt. Hierbei zieht die Abzugsgaletteneinheit 27 den Faden mit einer Geschwindigkeit von ca. 3.000 m/min von der Spinndüse 9 ab. Dabei wird der Faden von der Abzugsgalette erwärmt und anschließend zwischen der Abzugsgaletteneinheit 27 und der Streckgaletteneinheit 28 verstreckt. Nach der Verstreckung gelangt der Faden in die Falschdrallstrecke 2. Hierbei wird der Faden zunächst in der Heizvorrichtung 14 im gedrallten Zustand auf eine Temperatur von über 200°C erwärmt. Die Verschlingung der Filamentstränge im Faden 17 wird fixiert und anschließend in der nachgeschalteten Kühlvorrichtung 15 eingefroren. Damit erhält der Faden einen sehr stabilen Fadenschluß, der im ungedrallten Zustand hinter dem Falschdrallaggregat 16 nicht aufgelöst wird. Um eine für die Falschdrallbehandlung erforderliche Fadenzugkraft einzustellen, wird die Heißgaletteneinheit 30 der nachfolgenden Relaxationseinrichtung gegenüber der Streckgaletteneinheit 28 mit etwas größerer Umfangsgeschwindigkeit betrieben. Damit wird der Kräuselungseffekt im Faden verstärkt. Durch die anschließende Relaxationsbehandlung wird der Schrumpf im Faden erheblich reduziert. Dadurch kann der Faden mit geringer Aufwickelspannung zu einer Spule gewickelt werden. Der Kräuselungseffekt bei diesem Verfahren ist dabei derart ausgeprägt, daß eine anschließende Texturierung in einem Folgeprozeß entfallen kann. Insbesondere zur Herstellung von Teppichgarnen läßt sich dieses Verfahren anwenden.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Falschdralleinrichtung, wie sie beispielsweise in einer Spinnanlage gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 einsetzbar ist, gezeigt. Hierbei wird die Falschdrallstrecke zwischen dem Falschdrallaggregat 16 und dem Drallstopper 35 gebildet. Innerhalb der Falschdrallstrecke sind eine Heizvorrichtung 14 und eine Kühlvorrichtung 15 angeordnet. Das am Ende der Falschdrallstrecke angeordnete Falschdrallaggregat 16 ist als pneumatische Dralldüse 42 ausgebildet. Die Falschdralldüse 42 weist einen langgestreckten in Fadenlaufrichtung ausgerichteten Fadenkanal 44 auf. In diesem Fadenkanal wird der Faden 17 berührungslos geführt. In den Fadenkanal 44 mündet im wesentlichen tangential ein quer zur Fadenlaufrichtung angeordneter Düsenkanal 43. Der Düsenkanal 43 ist mit einer Druckluftquelle 40 verbunden. Zwischen dem Fadenkanal 44 und dem Düsenkanal 43 der Dralldüse 42 ist ein spitzer Winkel gebildet, so daß ein durch den Düsenkanal 43 in den Fadenkanal 44 eingeleiteter Luftstrom eine Strömungskomponente entgegen der Fadenlaufrichtung aufweist. Durch den tangential in den Fadenkanal 44 einströmenden Luftstrom wird der Faden 17 verdrallt.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung ist die Dralldüse 42 unmittelbar am Ausgang eines Kühlrohres 39 der Kühlvorrichtung 15 angeordnet. Dadurch gelangt der Luftstrom der Dralldüse 42 in das Kühlrohr 39 und führt zu einer drallunterstützenden Wirkung innerhalb des Kühlrohres 39. Zusätzlich wird der Luftstrom zur Kühlung des Fadens genutzt. Das Kühlrohr 39 könnte dabei zusätzlich von außen gekühlt werden, so daß die im Kühlrohr 39 strömende Luft auf einer Kühltemperatur gehalten werden kann. Im Eingangsbereich des Kühlrohres 39 ist eine Saugkammer vorgesehen, die mit einer Druckluftquelle 40 derart verbunden ist, daß der Luftstrom aus dem Kühlrohr 39 und der Saugkammer 38 abgesaugt wird. Die Druckquelle 40, die beispielsweise als Gebläse ausgeführt sein kann, erzeugt sodann einen Druckluftstrom, der über einen Kühler 41 zur Dralldüse 42 geleitet wird. Diese Anordnung ist geeignet, um beispielsweise bei einer Fadengeschwindigkeit von 4.000 m/min einen Falschdrall im Faden zu erzeugen, bei welchem ca. 2.000 U/m auftreten.

Zur Fixierung des Falschdralls in dem Faden wird der Faden 17 durch eine der Kühlvorrichtung 15 vorgeschaltete Heizvorrichtung 14 geführt. Die Heizvorrichtung 14 weist hierzu zwei Heizoberflächen 36 auf, die eine Heiznut 37 bilden. In dieser Heiznut wird der Faden berührungslos geführt. Die Heizoberflächen sind mit einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Fadens beheizt. Vorzugsweise werden hierbei Temperaturen von 500°C in der Heizoberfläche erreicht. Damit läßt sich der Faden 17 auf eine Heißtemperatur erwärmen, die oberhalb der Glastemperatur des Polymers liegt. Beispielsweise wird bei einem Polyesterfaden eine optimale Fixiertemperatur bei ca. 200°C erreicht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Falschdralleinrichtung ist schematisch in Fig. 4 und 5 dargestellt. Diese Falschdralleinrichtung weist ein Falsch­ drallaggregat 16 auf, welches für mehrere Fäden geeignet ist. Das Falschdrallaggregat 16 besteht dabei aus einer Friktionsscheibe 45. Die Friktionsscheibe 45 ist in einer Ebene quer zur Fadenlaufrichtung angeordnet und wird über einen hier nicht gezeigten Antrieb rotierend angetrieben. Am Umfang der Friktionsscheibe 45 wird somit eine Reibfläche 47 gebildet, die eine tangential gerichtete Bewegungskomponente gegenüber dem Faden aufweist. Der Faden 17 wird nun in einer Reibstelle 51 an der Reibfläche 47 der Friktionsscheibe 45 vorbeigeführt. Zur Erzeugung eines Falschdralls ist in der Reibstelle ein Riementrieb 46 angeordnet. Der Riementrieb 46 besteht aus zwei Rollen 48 und 49 und einem um die Rollen geführten Riemen 50. Zumindest eine der Rollen 48 oder 49 ist derart angetrieben, daß der Riemen eine Bewegung ausführt, die entgegengesetzt der Bewegung der Friktionsscheibe ist. Der Riementrieb 46 ist am Umfang der Friktionsscheibe 45 derart angeordnet, daß der Riemen 50 und die Reibfläche 47 der Friktionsscheibe 45 den Faden 17 in der Reibstelle 51 einklemmen. Durch die Bewegung der Friktionsscheibe 45 und des Riementriebes 46 wird nun ein Drall im Faden 17 erzeugt. Die Riemenlaufebene ist zur Friktionsscheibe um einen Drallwinkel geneigt angeordnet.

Auf dem Umfang der Friktionsscheibe 45 sind mehrere - wie in Fig. 4 und 5 gezeigt - insgesamt vier Riementriebe vorgesehen. Zwischen jedem Riementrieb 46.1 bis 46.4 und der Friktionsscheibe 45 ist jeweils eine Reibstelle 51 ausgebildet, in welcher ein Faden gedrallt wird. Der im Faden erzeugte Falschdrall läuft im Faden bis zur Abzugsgalette 13 zurück. Hierbei wird der Falschdrall in der Heizeinrichtung 14 fixiert und in der Kühlvorrichtung 15 eingefroren. Die Fäden werden mittels der Streckgalette 18 aus der Falschdrallstrecke abgezogen und zu jeweils einer Wickelstelle geführt. In jeder der Wickelstellen wird der Faden zu einer Spule 20 gewickelt. Die Spulen 20.1 bis 20.4 sind hintereinander auf einer auskragenden Spulspindel 19 aufgesteckt. Die Spulspindel 19 wird mittels des Spindelantriebs 23 angetrieben. Die Wickelstelle ist hierbei - wie bereits zuvor zu Fig. 1 beschrieben - aufgebaut. Auf die Changiervorrichtung sowie die Andrückwalze wurde aufgrund der Übersichtlichkeit hierbei verzichtet.

Die in Fig. 4 gezeigte Falschdralleinrichtung läßt sich ohne weiteres in einer Vorrichtung, wie in Fig. 1 oder 2 beschrieben, einsetzen.

Bezugszeichenliste

1

Spinneinrichtung

2

Falschdrallstrecke

3

Aufwickeleinrichtung

4

Extruder

5

Antrieb

6

Fülleinrichtung

7

Schmelzeleitung

8

Spinnkopf

9

Spinndüse

10

Filamentstränge

11

Kühlschacht

12

Präparationsvorrichtung

13

Abzugsgaletten

14

Heizvorrichtung

15

Kühlvorrichtung

16

Falschdrallaggregat

17

Faden

18

Streckgalette

19

Spulspindel

20

Spule

21

Changiervorrichtung

22

Andrückwalze

23

Spindelantrieb

24

Überlaufrolle

25

Überlaufrolle

26

Verstreckeinrichtung

27

Abzugsgaletteneinheit

28

Streckgaletteneinheit

29

Relaxationseinrichtung

30

Heißgaletteneinheit

31

Galetteneinheit

32

Heizrohr

33

Galette

34

Galette

35

Drallstopper

36

Heizoberfläche

37

Heiznut

38

Saugkammer

39

Kühlrohr

40

Druckluftquelle

41

Kühler

42

Dralldüse

43

Düsenkanal

44

Fadenkanal

45

Friktionsscheibe

46

Riementrieb

47

Reibfläche

48

Rolle

49

Rolle

50

Riemen

51

Reibstelle

52

Kopffadenführer

Claims (24)

1. Verfahren zur Herstellung eines endlosen Fadens aus einer synthetischen Polymerschmelze, bei welchem aus der Polymerschmelze eine Vielzahl von Filamentsträngen in einer Spinnzone extrudiert und abgekühlt werden und bei welchem die Filamentstränge zu dem Faden zusammengefaßt und zu einer Spule aufgewickelt werden, wobei vor dem Aufwickeln in dem Faden ein Falschdrall zur Verschlingung der Filamentstränge erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden mit dem Falschdrall innerhalb einer Falschdrallzone auf eine Heißtemperatur oberhalb der Glastemperatur des Polymeres erwärmt und unmittelbar anschließend auf eine Kalttemperatur unterhalb der Heißtemperatur gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiß­ temperatur des Fadens im Bereich von 150°C bis 250°C liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalt­ temperatur des Fadens im Bereich von 50°C bis 120°C liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden innerhalb der Falschdrallzone mit einer Fadenzugkraft beaufschlagt wird, die gleich oder größer als die zur plastischen Verformung erforderliche Zugkraft ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenzugkraft durch eine im Fadenlauf vor der Falschdrallzone angeordnete Abzugsgalette und einer im Fadenlauf hinter der Falschdrallzone angeordneten Streckgalette erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Falschdrall im Faden durch einen im wesentlichen quer auf den Faden einwirkenden Luftstrom erzeugt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom eine Kühltemperatur aufweist, um den Faden auf die Kalttemperatur zu kühlen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Falschdrall im Faden durch zumindest eine am Faden anliegende Reibfläche eines Drallgebers erzeugt wird.

9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Faden nach Austritt aus der Spinnzone und vor Eintritt in die Falschdrallzone teilverstreckt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden durch eine langgestreckte Heizzone in Form eines engen Heizrohres oder einer engen Heiznut berührungslos geführt und verstreckt wird.

11. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Faden nach Austritt aus der Falschdrallzone und vor dem Aufwickeln zur Verminderung der Schrumpfneigung eine Wärme­ behandlung erhält.

12. Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Fadens (17) aus einer synthetischen Polymerschmelze mit einer Spinneinrichtung (1) zum Extrudieren und Abkühlen einer Vielzahl von Filamentsträngen (10), die am Ende der Spinneinrichtung (1) zu dem Faden (17) zusammengeführt werden, mit einer Aufwickeleinrichtung (3) zum Aufwickeln des Fadens (17) zu einer Spule (20) und mit einem zwischen der Spinneinrichtung (1) und der Aufwickeleinrichtung (3) angeordneten Falschdrallaggregat (16) zur Erzeugung eines Falschdralls im Faden (17), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spinneinrichtung (1) und dem Falschdrallaggregat (16) innerhalb einer vom Faden mit dem Falschdrall durchlaufenen Falschdrallstrecke (2) eine Heizvorrichtung (14) und eine Kühlvorrichtung (15) zur thermischen Behandlung des Fadens (17) hintereinander angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung (14) eine langgestreckte Heizoberfläche (36) aufweist, entlang welcher der Faden (17) im wesentlichen berührungslos mit geringem Abstand geführt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Falschdrallstrecke (2) eine Abzugsgalette (13) vorgeordnet ist, welche den Faden aus der Spinneinrichtung (1) abzieht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streckgalette (18) im Fadenlauf hinter dem Falschdrallaggregat (16) angeordnet ist und mit der Abzugsgalette (13) derart zusammenwirkt, daß in der Falschdrallstrecke (2) eine Fadenzugkraft (17) auf den Faden einwirkt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Falschdrallaggregat (16) eine pneumatische Dralldüse (42) ist, die zumindest einen Düsenkanal (43) aufweist, welcher tangential in einen vom Faden durchlaufenden Fadenkanal (44) mündet und an einer Druck­ luftquelle (40) angeschlossen ist.

17. Vorrichtung nach dem Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung ein Kühlrohr (39) aufweist, welches von dem Faden (17) im wesentlichen berührungslos durchlaufen wird und daß die Dralldüse (42) am Ausgang des Kühlrohres (39) der Kühlvorrichtung (15) derart angeordnet ist, daß der in den Fadenkanal (44) eintretende Luftstrom entgegen der Fadenlaufrichtung entlang dem Kühlrohr (39) zur Kühlung des Fadens strömt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dralldüse (42) mit dem Kühlrohr (39), mit einer Druckluftquelle (40) und mit einem Wärmetauscher (41) der Kühlvorrichtung in einem Kühlluftkreislauf einge­ schlossen ist, wobei ein kalter Luftstrom der Dralldüse (42) zugeführt wird.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Falschdrallaggregat (16) durch eine rotierende Friktionsscheibe (45) und zumindestens einen umlaufenden Riementrieb (46) gebildet wird, daß die Friktionsscheibe (45) in einer Ebene quer zur Fadenlaufrichtung angeordnet ist, so daß der Faden (17) die Friktionsscheibe am Umfang in einer Reibstelle (51) kontaktiert, und daß der Riemen (50) des Riementriebes (46) den Faden (17) auf der zur Friktionsscheibe gegenüberliegenden Seite in der Reibstelle (51) kontaktiert, wobei die Riemenebene des Riementriebes gegenüber der Friktionsscheibe um einen Drallwinkel geneigt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Friktionsscheibe (45) am Umfang mehrere Reibstellen (51) mit jeweils einem anliegenden Riementrieb (46) aufweist, um in mehreren Fäden gleichzeitig einen Falschdrall zu erzeugen.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstreckeinrichtung (26) zum Teilverstrecken des Fadens (17) im Fadenlauf vor der Falschdrallstrecke (2) angeordnet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver­ streckeinrichtung (26) durch ein von außen beheiztes, den Faden (17) umschließendes Heizrohr (32) gebildet wird, in welchem der Faden berührungslos geführt und verstreckt wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß im Heizrohr (32) ein entgegen der Fadenlaufrichtung strömender Luftstrom erzeugbar ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Falschdrallaggregat (16) und der Aufwickeleinrichtung (3) eine Relaxationseinrichtung (29) zur Schrumpfbehandlung des Fadens (17) angeordnet ist.