DE19936963A1 - Verfahren zum Anfahren einer Verstreck- und Aufspulvorrichtung für Polymerfäden - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Anfahren einer Vorrichtung zum Verstrecken und Aufspulen eines Polymerfadens, der zu Beginn des Spinnens auf die mit Anfahrgeschwindigkeit rotierenden Galettenpaare der Verstreckeinheit und den Wickler angelegt wird, wobei während einer Beschleunigungsphase, beginnend zum Zeitpunkt T 1 und endend zum Zeitpunkt T 2 , die Drehgeschwindigkeiten erhöht werden, bis ein Leitantrieb die Betriebsgeschwindigkeit erreicht hat. Das Verhältnis RR 2 = V W : V 4 , wobei V W die Wicklergeschwindigkeit und V 4 die Geschwindigkeit des letzten Galettenpaares vor dem Wickler ist, liegt in der Zeitspanne zwischen T 1 und T 3 bei 0,9 bis 1,1. Zum Zeitpunkt T 3 wird das Verhältnis RR 2 um 0,5 bis 5% bis auf den Betriebswert vermindert, wobei T 3 mindestens um 0,6 Z (T 2 - T 1 ) nach T 1 und maximal bei T 2 liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren einer Vorrichtung zum Verstrecken und Aufspulen eines schmelzgesponnenen multifilen Polymerfadens, wobei der Faden von einer ersten rotierend angetriebenen Galette oder einem Galettenpaar von einer Schmelzspinnvorrichtung abgezogen wird und dann über zwei bis fünf rotierend angetriebene Galettenpaare läuft, bevor der Faden vom letzten Galettenpaar kommend, von einem Wickler mit einer Betriebsgeschwindigkeit von 5000 bis über 8000 m/min zu einer Spule aufgewickelt wird, wobei der Faden zu Beginn des Spinnens auf die mit Anfahrgeschwindigkeit rotierenden Galetten, Galettenpaare und den Wickler angelegt wird.

Beim Anfahren wird üblicherweise der von der Schmelzspinnvorrichtung kommende Faden am Ende des Spinnschachtes mit einer Saugpistole aufgenommen und an das Streckwerk und den Wickler manuell angelegt. Die schnellsten Galetten des Streckwerkes drehen dabei mit bis zu 15% höheren Geschwindigkeiten als das Aufspulaggregat. Der Kraft, die den Faden um die Galetten wickeln will, muß mit erhöhter Saugleistung der Saugpistolen begegnet werden, entsprechend einem sehr hohen Druck der Treibluft der Saugpistolen, was zu hohen Kosten führt. Außerdem ist bei sehr hohen Wickelgeschwindigkeiten das Anlegen des Fadens problematisch. Bei Wicklern ohne vorgeschaltetes Streckwerk kann der Faden bei zunächst niedrigerer Geschwindigkeit angelegt werden, und diese danach auf Betriebsgeschwindigkeit erhöht werden. Bei vorgeschaltetem Streckwerk ist ein bloßes Hochfahren der Geschwindigkeit aber nicht möglich, da gleichzeitig die Streckspannung des Fadens zunehmen würde und eine zu hohe Fadenspannung vor dem Wickler zu Fadenabrissen führen würde. In diesem Fall muß die herrschende Fadenzugkraft kontinuierlich im Fadenlauf gemessen werden und die Betriebsbedingungen in Abhängigkeit von der gemessenen Fadenzugkraft mittels eines automatischen Steuer- und Regelsystems, wie in EP 0 845 550 A1 beschrieben, eingestellt werden. Ein derartiges Meß- und Regelsystem ist jedoch kostenaufwendig und wegen des komplexen Zusammenhanges zwischen Geschwindigkeit, Verstreckung und molekularer Orientierung der Fäden äußerst kompliziert und störanfällig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Anfahren einer Hochgeschwindigkeits-Verstreck- und Aufspulvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welches ohne aufwendige Meß- und Regeleinrichtung auskommt. Dabei muß gewährleistet sein, daß der Faden nicht reißt, das heißt, daß die Fadenspannung in den Streckzonen nicht bis zur Bruchgrenze ansteigt und die Spannung im Relaxationsbereich, insbesondere die Spulspannung nicht zu klein wird und der Faden wegen Verschlaffung abreißt. Auch sollte die Anfahrperiode so kurz wie möglich und der Druck der Treibluft so niedrig wie möglich gehalten werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß der Angaben der Patentansprüche.

Die wesentlichen Merkmale dieses Verfahrens sind:

• - Anfahren der Vorrichtung (zum Zeitpunkt T₁) bei einer Anfahrgeschwindigkeit des Wicklers, die so hoch wie möglich, aber niedriger als die Betriebsgeschwindigkeit des Wicklers ist, und vorzugsweise bei 4000 bis 5000 m/min liegt, wobei das Verhältnis (RR₂) der Wicklergeschwindigkeit V_W zur Geschwindigkeit des letzten Galettenpaares vor dem Wickler V₄ höher ist als unter Betriebsbedingungen und gleich 0,9 bis 1,1 ist;
• - allmähliches Erhöhen der Geschwindigkeit des Wicklers, bis auf Betriebsgeschwindigkeit (die zum Zeitpunkt T₂ erreicht wird), wobei zunächst das Anfahrverhältnis RR₂ beibehalten wird;
• - allmähliches Absenken (beginnend zum Zeitpunkt T₃) des Verhältnisses RR₂ auf Betriebsbedingungen, nachdem die Wicklergeschwindigkeit V_W bis auf 60 bis 100%, vorzugsweise 80 bis 100% der Betriebsgeschwindigkeit erhöht worden ist bzw. nach 60 bis 100%, vorzugsweise 80 bis 100% der zur Erhöhung der Anfahrgeschwindigkeit auf Betriebsgeschwindigkeit erforderlichen Zeit.

Überraschenderweise ist es möglich, mit Hilfe dieser einfachen, lediglich zeitabhängigen Steuerung eine Hochgeschwindigkeits-Verstreck- und Aufspulvorrichtung anzufahren, ohne Abreißen des Fadens befürchten zu müssen. Wegen der niedrigeren Anfahrgeschwindigkeit können die Saugpistolen mit mäßig komprimierter Treibluft, wie sie in derartigen Anlagen meist ohnehin vorhanden ist, betrieben werden. Die endgültigen Betriebsbedingungen werden dabei in relativ kurzer Zeit von weniger als 100 sec, meist weniger als 60 sec erreicht.

Zu Beginn des Spinnens wird der Faden auf die im Anfahrzustand rotierenden Galetten, Galettenpaare und den Wickler angelegt und während einer Beschleunigungsphase, beginnend mit dem Zeitpunkt T₁ am Beginn der Beschleunigung eines Leitantriebs, immer schneller abgezogen und aufgewickelt. Der Leitantrieb erreicht dann zu einem späteren Zeitpunkt T₂ seine Betriebs- oder Produktionsgeschwindigkeit, wobei der Leitantrieb aus der Galette, einem Galettenpaar oder dem Wickler ausgewählt ist und als Führungsgröße dient und wobei während der Beschleunigungsphase die Erhöhung der verschiedenen Drehgeschwindigkeiten in Abhängigkeit vom Leitantrieb erfolgt.

Bevorzugt liegen die Geschwindigkeiten zu den Zeitpunkten T₁ und T₂ in folgenden Bereichen:

Das Verhältnis RR₂ = U_W : V₄ der Wicklergeschwindigkeit V_W, bezogen auf die Drehgeschwindigkeit V₄ des letzten Galettenpaares wird in der Zeit zwischen T₁ und T₃ auf einem Wert zwischen 0,9 und 1,1 gehalten. Nach einem Zeitpunkt T₃ wird das Verhältnis RR₂ um 0,5 bis 5%, bevorzugt 0,75 bis 2,5% (bezogen auf RR₂) vermindert, wobei der Zeitpunkt T₃ mindestens um 0,6 (T₂ - T₁), bevorzugt mindestens 0,8 (T₂ - T₁), nach dem Zeitpunkt T₁ und höchsten bei T₂ liegt. Falls der Wickler als Leitantrieb ausgewählt wird, so erfolgt durch Verändern des Verhältnisses RR₂ nach dem Zeitpunkt T₃ die Veränderung der Drehgeschwindigkeit V₄. Ist aber das letzte Galettenpaar der Leitantrieb, so verändert man durch RR₂ nach dem Zeitpunkt T₃ die Wicklergeschwindigkeit V_W.

Die Veränderung von RR₂ wird durch einen einfachen Regelungseingriff, z. B. durch Betätigen eines Schalters oder aber automatisch erreicht, wobei man aus vorausgegangenem Probebetrieb die optimale Änderung von RR₂ kennt und zweckmäßigerweise bereits fest vorgegeben hat.

Die Antriebssteuerung gemäß der Erfindung erlaubt die Realisierung unterschiedlicher Streck- und Relaxverhältnisse während und nach dem Anfahren entsprechend der jeweiligen technologischen Vorgabe.

Das Verfahren eignet sich für die Verstreckung von Fäden aus thermoplastischen Polymeren, wie Polyolefine, Polyester und Polyamide. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind technische Filamente aus Polyethylenterephthalat oder PA6 oder deren Copolymere.

Üblicherweise arbeitet man beim Verstrecken der Fäden mit zwei bis fünf Galettenpaaren und bevorzugt mit drei oder vier Galettenpaaren. Eine höhere Anzahl von Galettenpaaren ist möglich, wirtschaftlich aber nicht sinnvoll.

Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens werden nachfolgend mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Sie zeigt das Erspinnen und Verstrecken eines Fadens in schematischer Darstellung.

In einer Spinnanlage (1) wird schmelzflüssiges Polymer durch die Düsen einer Spinndüsenplatte gepreßt, wobei die nach unten austretenden Filamente (2) zunächst durch Luft (2a) in einem Blasschacht abgekühlt werden. Vor dem Zusammenfassen zu einem Faden (4) werden die Filamente (2) oberflächlich mit einer Öl-Wasser-Emulsion versehen, die aus einer Präparationseinrichtung (3) kommt. Dieser frisch gebildete Faden wird zunächst von einer Bedienungsperson mit einer Saugpistole aufgenommen und über das Streckwerk bis zum Wickler (5) geführt. Im vorliegenden beispielhaften Fall gehören zum Streckwerk eine Einzelgalette (6) mit Führungsrolle (6a) als Abzugsgalette, ein erstes Galettenpaar (7), ein zweites Galettenpaar (8) und das letzte Galettenpaar (9), von dem aus der Faden (4) zum Wickler (5) läuft. An die Stelle der Einzelgalette (6) könnte auch ein Galettenpaar treten. Die Verstreckung erfolgt zwischen der Galette (6) und dem Galettenpaar (7) sowie zwischen den Galettenpaaren (7) und (8). Zwischen den Galettenpaaren (8) und (9) sowie zwischen dem Galettenpaar (9) und dem Wickler (5) erfolgt die Relaxation des Fadens (4).

Während der der Faden (4) bis zum Wickler (5) angelegt wird, hält man die Geschwindigkeiten im Streckwerk und die Wicklergeschwindigkeit auf Werte, die im Vergleich zu den Betriebswerten relativ niedrig sind, und erreicht dann den Zeitpunkt T₁, mit welchem die Beschleunigungsphase bis auf Betriebsgeschwindigkeit beginnt. In der Beschleunigungsphase steigt die Fadenspannung vor dem Wickler bei konstantem Verhältnis RR₂ = V_W : V₄ der Wicklergeschwindigkeit V_W, bezogen auf die Drehgeschwindigkeit V₄ des letzten Galettenpaares (9), bis zu dem Zeitpunkt T₂ an, zu dem der Leitantrieb seine Produktionsgeschwindigkeit erreicht hat. Während der Beschleunigungsphase hält man bevorzugt das Geschwindigkeitsverhältnis RR₁ = V₄ : V₃ zwischen dem letzten Galettenpaar (9) und dem zweitletzten Galettenpaar (8), welches die Drehgeschwindigkeit V₃ hat, im Bereich von 0,9 bis 1,0. Nach dem Zeitpunkt T₁ und bis zum Zeitpunkt T₃ ist eine Korrektur des Verhältnisses RR₂ nicht nötig. Erst zu dem Zeitpunkt T₃ erfolgt ein Regelungseingriff, wobei RR₂ um 0,5 bis 5%, bevorzugt 0,75 bis 2,5%, vermindert wird.

Die hier nicht gezeigte Steuerung kann beispielsweise aus einer speicherprogrammierbaren Steuerung pro Aufspulposition, Antriebsmodulen für die einzelnen Motoren der Aggregate und einem für mehrere Positionen gemeinsamen Personalcomputer zur Visualisierung bestehen. Hierbei handelt es sich um marktgängige Standardprodukte.

Beispiel

In einer der Zeichnung entsprechenden Spinnanlage mit nachfolgender Verstreckung und Aufwicklung werden Polyethylenterephthalatfäden erzeugt. RR₂ (RR = Relax Ratio) ist das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Geschwindigkeit V_W des Wicklers (5) und der Drehgeschwindigkeit V₄ des letzten Galettenpaares (9), RR₁ ist das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den Galettenpaaren (9) und (8), DR₂ (DR = Draw Ratio) das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den Galettenpaaren (8) und (7) und DR₁ das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen dem Galettenpaar (7) und der Einzelgalette (6). Als Leitantrieb wird der Wicklerantrieb verwendet. Das Galettenpaar (7) wird durch Beheizung auf 85°C gehalten, das Galettenpaar (8) auf 240°C und das Galettenpaar (9) auf 180°C. Im Beispiel 1 beträgt die Intrinsic Viskosität des Fadens (4) 0,82 dl/g und im Beispiel 2 0,91 dl/g.

Im Beispiel 1 liegt der Zeitpunkt T₂ 50,4 sec nach dem Zeitpunkt T₁, und T₃ fällt auf den Zeitpunkt T₂. Im Beispiel 2 liegt der Zeitpunkt T₂ 39,2 sec nach T₁, und T₃ liegt 32,0 sec nach T₁.

Die Spulspannung wurde am Faden (4) vor dem Wickler (5) gemessen.

Der Endtiter des Fadens gemäß Beispiel 1 beträgt 1112 dtex und gemäß Beispiel 2 1102 dtex bei jeweils 300 Filamenten pro Faden.

Claims (6)

1. Verfahren zum Anfahren einer Vorrichtung zum Verstrecken und Aufspulen eines schmelzgesponnenen, multifilen Polymerfadens, wobei der Faden von einer ersten rotierend angetriebenen Galette oder einem Galettenpaar von einer Schmelzspinnvorrichtung abgezogen wird und dann über zwei bis fünf rotierend angetriebene Galettenpaare läuft, bevor der Faden vom letzten Galettenpaar kommend, von einem Wickler mit einer Betriebsgeschwindigkeit von 5000 bis über 8000 m/min zu einer Spule aufgewickelt wird, wobei der Faden zu Beginn des Spinnens auf die mit Anfahrgeschwindigkeit rotierenden Galetten, Galettenpaare und den Wickler angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden beginnend mit dem Zeitpunkt T₁ durch Beschleunigung eines Leitantriebs bis zum Erreichen der Betriebsgeschwindigkeit zum Zeitpunkt T₂ immer schneller abgezogen und aufgewickelt wird, wobei der Leitantrieb aus der Galette, einem Galettenpaar oder dem Wickler ausgewählt ist und als Führungsgröße dient, wobei während der Beschleunigungsphase die Erhöhung der verschiedenen Drehgeschwindigkeiten abhängig vom Leitantrieb erfolgt, und wobei das Verhältnis RR₂ = V_W : V₄ der Wicklergeschwindigkeit V_W, bezogen auf die Drehgeschwindigkeit V₄ des letzten Galettenpaares, in der Zeit zwischen T₁ und einem Zeitpunkt T₃, der mindestens 0,6 (T₂ - T₁) nach T₁ und maximal bei T₂ liegt, auf einen Wert zwischen 0,9 und 1,1 gehalten wird, und RR₂ zum Zeitpunkt T₃ um 0,5 bis 5,0% bis zum Erreichen des Betriebswertes von RR₂ vermindert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklergeschwindigkeit zum Zeitpunkt T₁ im Bereich von 4000 bis 5000 m/min liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Geschwindigkeitsverhältnis RR₁ = V₄ : V₃ zwischen dem letzen Galettenpaar und dem zweitletzten Galettenpaar mit der Drehgeschwindigkeit V₃ in der Zeit zwischen T₁ und T₂ 0,9 bis 1,0 beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklerantrieb als Leitantrieb verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des letzten Galettenpaares als Leitantrieb verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden nach dem Abziehen über drei bis vier Galettenpaare läuft.