DE2215172B2 - Vorrichtung zum herstellen von verbundgarn - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum HersteU en von Verbundgarn mit einem Extruder zum Extrudieren eines ^^^«J^^'S Spalt zw,schen e.nem Paar von

_einer weiteren Variante weist der Extruder _{{ Düse} auf, in welcher ein Rohr und in ^J ⁶^,.,,,. _{Rohr zur} Führung von Saugluft wnc ^ ^^ _{das Polymersubstrat im} Ringraum

Zwischen dem Rohr und dem weiteren Rohr und ^™ ^aem _Ringraum zwischen Düse und Rohr °™/¹ '^{n dem W B}

geniinn: ι ^ _Arbeitsweisen des Extrudierens

Be1 den d _F ^B _adenschleiern, wie sie im eingangs

von run _{Technjk beschrieben sind> muß}

8^enanT sorgfältig arbeiten, um große Differenzer

zwis^cnen _o ^a _b ^e _näche |_chwindigkeit der Laminarwal· und ^™ s wesentliche!

i Extrudates vor dem Kon stapelfasern im Walzenspat T Insbesondere bei hohei S^a können solche Differen ^^ .* p_olymersubstrat führen, du Einschnürungen und gelegentlich auch Strangbruch zu Folge haben. Bei Spinngeschwindigkeiten von α !50 m/min treten diese Pulsationen seltener auf und da sich ergebende Garn ist noch von brauchbarer Qualitä

™"^"^sJ™S_{t nun dieses Prob}l_em vollständig. ' ^urcÄ Sung kann geschmolzenes Polymere _in poS eines feinen kontinuierlichen, .prOhnebelart

er am Walzenspalt der Laminierwalzen auf das faserige Material gebracht wird, die Umwandlung des letzteren in versponnenes Verbundgarn ausgezeichneter Qualität unter der Mitwirkung von Druck und Zwirnungsdrall ermöglicht _s

Die Vorrichtung arbeitet kontinuierlich, beseitigt das PulsatioK.vroblem und somit die Gefahr von Einschnürungen und Fadenbrüchen und gewährleistet eine sehr gleichmäßige Verteilung des Polymeren im Garn, erhöht den gegenseitigen Kontakt der Fasern mit dem Bindemittel erheblich, was zu gleichmäßigeren, festeren aber auch noch weicheren Garnen führt, wobei das Problem der Bildung von Polymeransammlungen in Klümpchenform vermindert wird und erlaubt große Zuverlässigkeit, Kontinuität und Effizienz bei Spinngeschwindigkeiten von gut über 300 m/min.

Die Sprühtechnik ermöglicht die Herabsetzung des Polymeranteües im Garn auf 25 Tex oder weniger, wodurch es möglich ist. Garne auf der Basis einer 50 :50 Mischung im Bereich von 100 bis 50 Tex und eventuell zo feinere Garne mit weniger Polymergehalt und unter erhöhten Geschwindigkeiten trotz des feineren Titers des Garnes herzustellen, was eine optimale Nutzung der Maschinenkapazität bedeutet

Die Sprühtechnik zeigt auch andere Alternativen insofern, als anstelle von geschmolzenem Polymer ein Lösemittel oder eine Lösung irgendeines polymeren Materials, beispielsweise ein Schlichtmittel, als Sprühnebel wie oben erwähnt in den Walzenspalt eingebracht werden kann, um ein Garn zu bilden, in dem das Härten erfolgen kann, während es durch eine beheizte Garn-Verfestigungseinrichtung läuft unmittelbar nachdem die Zwirnung erfolgt ist oder in der Garnpackung während der Lagerung unter geeigneten Umständen, um den Vorgang des Härtens des beigegebenen Polymermaterials einzuleiten.

Die Erfindung ermöglicht auch die sogenannte Blasoder Blasenextrusion, die durch das Extrudieren kleiner Polymerschläuche und das Einblasen von Druckluft durch die Düse in jedem Schlauch erzielt wird, um beim Extrudieren des Polymermaterials eine Art Blase zu erzeugen. Diese Blase ist während des Eintretens in den Spalt zwischen den Walzen, die üblicherweise eine größere Oberflächengeschwindigkeit haben als die Extrudiergeschwindigkeit der Blase, einem kontinuierlichen Zug ausgesetzt Dies alles geschieht innerhalb der kurzen Entfernung zwischen dem Düsenaustritt und dem Spalt der Walzen, die an ihrer Oberfläche oder innerhalb einer Umfangsnut in ihrer Oberfläche die Stapelfasern tragen, gegen welche die aufgeblasene so Blase einen Druck ausübt um eine ausreichende Anlage und Verbindung des Polymermaterials mit den Stapelfasern zu bewirken. Das Verbinden wird zwischen den Walzen abgeschlossen und anschließend kann unter Zuhilfenahme eines Zwirnungsdralls versponnenes Garn produziert werden. Solches Garn ist fester und hinsichtlich anderer gewünschter Eigenschaften besse-, und zwar infolge der biaxialen Reckung des Polymers und insbesondere wegen der größeren Fläche der Verbindung und des gegenseitigen Eingriffs zwischen den Fasern, die zwischen den Fasern und dem auf diese Weise zugeführten Polymersubstrat geschaffen sind.

Es ist auch möglich, in eine solche Blase, zusammen mit der Druckluft, kleine Mengen von kurzen Stapelfasern, Glasfasern, Zellstoff, Metallwolle, oder Pulver oder selbst Schaum mit unterschiedlichen Eigenschaften und Farben einzuführen. Solche Zusätze führen zu Garnarten für spezielle Verwendungszwecke, die unterschiedliche dekorative Wirkung haben können.

Bevorzugte Ausführungsfoimen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert In dieser zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Gesamtanlage zur Herstellung von Verbundgarn, die einige Einzelheiten im Ausschnitt oder Schnitt zeigt;

Fig.2 eine detailiertere schematiche Darstellung eines Extruders gemäß der Erfindung;

Fig.3 vier unterschiedliche Konstruktionen des erfindungsgemäßen Extruders;

F i g. 4 vier Extrusionsarten, die mit dem erfindungsgemäßen Extruder möglich sind;

Fig.5 eine Vorderansicht einer Maschine mit mehreren Gesamtanlagen gemäß F i g. 1; und

F i g. 6 eine Seitenansicht der Maschine gemäß F i g. 5, welche die Verwendung der Rücken-an-Rücken-Konstruktion und mehrere Einzelheiten des Extruders zeigt.

Wie in F i g. 1 gezeigt ist umfaßt die Gesamtanlage einen Düsenkopf 10 mit einer Düse It, von welcher das Polyn.ersubstrat 12 in den Spalt eines Paares von rotierenden Walzen 13 und 14 gebracht wird. Ein Paar von Vorreißem 15 und 16 ist vorgesehen, um Faserbänder oder Bahnen A und B in loses fasriges Material zu zerteilen, welche in die Vorreißer von jeder Seite her eingeführt werden. Die Faserbänder oder Bahnen werden durch ein ausgekehltes Rad 17 und ein Druckelement 18 den scharfen Zähnen 19 der Vorreißerwalze 20 zugeführt Die Fasern werden ausgekämmt und durch einen Kanal 21 auf die Walze 14 gebracht Diese Walze 14 ist mit einer inneren Saugeinrichtung 22 ausgestattet, welche einen gewünschten regelmäßigen Saugdruck, wie er mittels der Pfeile 23 angedeutet ist, erzeugt, um die aus dem Kanal 2t kommenden Fasern auf dem Umfang der Walze 14 festzuhalten. Das Halten und das Steuern des fasrigen Stromes auf der Walze 14, während des Einführens der Fasern in den Spalt zwischen den Walzen 13 und 14, kann ferner durch die Verwendung von Druckluft verbessert werden, wie es durch Pfeile 24 gezeigt ist, die durch eine Einrichtung 25 zugeführt wird. Zusätzlich, um das Entfernen der Fasern von den Oberflächen der Walzen 13 und 14 am Walzspalt zu fördern, wo das Garn zu formen oder die Fasern mit dem Polymersubstrat zu verbinden sind, kann eine kleine Druckluftquelle 26 innerhalb der Walzen vorgesehen sein. Selbstverständlich ist daß eine wie oben beschriebene gleiche oder ähnliche Anordnung für den Vorreißer 16 auch im Falle eines Vorreißers 15 für das Einführen von Stapelfasern von der anderen Seite der Vorrichtung her vorhanden ist, wenn dies erforderlich oder erwünscht ist

Das Element 27 kann ein Heizer mit einer genauen Temperatur-Steuerung sein oder es kann ein Kühl- und Verfestigungselement oder allgemein ein Garnbildungs element vorbestimmten Typs sein. Der Aufbau diese; Elements 27 hängt zu einem großen Teil von de Oberflächenkonstruktion der Walzen 13 und 14 ab um wird im allgemeinen diese Konstruktion ergänzen, si daß Garn mit gewünschten Besonderheiten un< Eigenschaften erzeugt wird.

Das Verspinnen oder Zwirnen des Garnes wird durc eine Spindel 28 vorgenommen, die im vorliegenden Fa eine luftgetriebene Turbinenspindel 33 ist, welche unt< besonders hohen Geschwindigkeiten arbeiten kan Druckluft tritt durch öffnungen 31 und 29 ein, bewe; sich innerhalb der Spindel und dreht diese, erteilt eil

positive Drehkraft auf das durchlaufende Garn und strömt durch einen Kanal 30 ab, um eine als Luftlager dienende Druckluftkammer zu bilden. Das Verbundmaterial wird durch einen Seitenkanal 32 in die Spindel eingeführt, läuft durch die öffnung 30 aus und wird, s nachdem es Spannwalzen 34a und 34b sowie die Aufwickeleinrichtung 35 passiert hat, auf eine Spule 36 zu einer Packung 37 gewickelt. Wenn diese Spule voll ist, wird das Aufwickeln auf die Wechselspule 38 übertragen, ohne die Maschine anzuhalten.

Fig.2 zeigt schematisch eine Ausführung eines Extruders. Flüssiges Polymer wird in einen Raum 54 eingeführt, der um das innerhalb des Gehäuses 53 angeordnete Düsenteil 52 herum angeordnet ist und Druckluft wird in den Mittelraum 55 des Düsenteils 52 eingeführt Ein Zusatzstrang kann in gleicher Weise durch den Mittelraum 55 geführt werden. Sowohl das Gehäuse als auch das Düsenteil können am Ausgang ken die vielfältigsten Arten von Polymerextrusionen erreicht werden können,

Die in den F i g. 5 und B gezeigte Maschine umfaßt 12 Einheiten, wie sie in F i g. 1 dargestellt sind, die paarweise, Rücken an Rücken angeordnet sind. Ein Hauptextruder 57 ist vorhanden, von dem Polymersubstrat durch Rohre 58 in einzelne Unter-Extruder mit Düsenanordnungen 10 und 11 strömt, die einen Teil jeder Einheit 60 bilden. Zusätzlich zu dem ausgepreßten Polymersubstrat und den in den Walzspalt der Walzen 13 und 14 eingeführten Fasern, kann auch ein Zusatzstrang (Einzelfaden, Mehrfachfaden oder Band) 59 durch die Mitte jeder Extruderdüse eingeführt werden, der von der Vorratsspule 61 abgezogen wird, die über der Extruderdüse in der Vorrichtung angeordnet ist. Eine Packung 37 wird in jeder einzelnen Einheit hergestellt. Die Gesamtmaschine ist kompakt und extrem handlich; sie steht auf einem Fuß 62 und die meisten ihrer Steuerungseinrichtungen 63 sind zentral

etwas zugespitzt sein und das Düsenteil 52 kann um

seine vertikale Achse drehbar sein. Ein Kanal 56 kann 20 angeordnet.

für die richtige Verteilung des Polymeren im Spalt 54 In F i g. (i sind auch sechs unterschiedliche Extruder

vorgesehen sein. " -- -.

F i g. 3 zeigt besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Düsenanordnungen. Bei A tritt das Polymersubstrat durch Nuten 39 aus, die im zylindrischen Teil 40 angeordnet sind, das gegebenenfalls gedreht werden kann. Bei B tritt das Polymersubstrat durch Nuten 41 aus. Teil 42, in dem diese Nuten sind, kann gegebenenfalls auch gedreht werden. In der rohrförmigen öffnung in der Mitte einer solchen Düse kann ein 30 Extrudieren Zusatzstrang 43 mit gewünschten Eigenschaften geführt werden. Bei C ist ein gezacktes Profil 44 zwischen den rohrförmigen Teilen 45 und 47 vorhanden. Der rohrartige Teil 45 kann drehbar sein, während der rohrartige Teil 47 ortsfest ist oder umgekehrt. In der Mitte kann ebenfalls ein Zusatzstrang 46 geführt werden.

Bei D ist ein schmaler kreisförmiger Spalt 41$ zwischen rohrartigen Teilen 49 und 50 vorhanden, von

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mit Innenansichten und Teilschnitten dargestellt. Die Konstruktion A zeigt eine Düse, bei der ein Zusatzstrang 59 mit einem extrudierten Schlauch von Polymersubstrat beschichtet wird, das über einen Kanal 64 eintritt und in einen das Rohr 66 umgebenden Ringraum 65 strömt Druckluft kann in die Mitte des Rohres 66 durch einen Einlaß 67 eingeblasen werden.

Die Konstruktion B ist insbesondere für das einer Blas;e oder eines Ballons geeignet. Das innere Endteil 69 des Rohres divergiert etwas, um die Blase oder den Ballon 68 zu erzeugen. Es ist die Anwendung von Saugluft innen und Druckluft außen, bezogen auf das Polymerextrudat, gezeigt.

Die Konstruktion Czeigt eine Luftwirbel-Anordnung, die insbesondere für Offenend-Systeme verwendbar ist Hierbei kann das Polymer als !Schmelze, Suspension oder Lösung durch das Mittelrohr 70 eingeführt werden während Saugluft in dem Ringraum zwischen der Düse

denen einer drehbar sein kann (beispielsweise Teil 50). 40 und dem Rohr 79 geführt und durch das Seitenrohr 71

In der Mitte kann ein Zusatzstrang 51 geführt werden.

F i g. 4 zeigt schematisch die unterschiedlichen, durch die Düsen gemäß Fig.3 ermöglichten Extrusionsformen. Demzufolge wird die Blase bei Ni normalerweise durch eine Konstruktion erzeugt, wie sie bei Din F i g. 3, beim Zuführen von Polymer E und Druckluft F in die Düse, gezeigt ist Der fein zerstäubte Sprühstrahl gemäß N 2 wird üblicherweise durch Düsenkonstruktionen erzeugt, wie sie bei A oder B in F i g. 3 gezeigt sind. Der

fibrilfierte Sprühschleier gemäß N3 wird normalerwei- 50 zerstäubten Polymer-Sprühstrahl, der fein zerstäubt« se durch eine Düsenkonstruktion erzeugt, wie sie bei C Partikel flüssigen Polymers auf die Faseroberflächen au in Fig. 3 gezeigt ist Der kontinuierliche Fadenschleier den beiden Lamimerwalzen 13 und 14 bringt Di« wie er bei N4 gezeigt ist, wird normalerweise durch bevorzugte Konstruktion ist hierbei derart, daß genai eine Düsenkonstruktion erzeugt, wie sie bei A in F i g. 3 hinter der Düse ein zusätzlicher Kanal 73 vorgesehei gezeigt ist Es ist davon auszugehen, daß beim 55 ist, in den das Polymer in Richtung auf die Walzen 1; Verändern der Öffnungskonstruktionen, beim Drehen und 14 fällt Das Rohr 74 wird hierbei vorzugsweisi der Teile 40, 42, 45 und 50 und beim Verwenden gedreht
unterschiedlicher Arten von Polymeren und Luftdrük-

abgezogen wird.

Die Konstruktion D zeigt die Verwendung einei Spinnpumpe 72 in Kombination mit dem Extruder, urr den gleichmäßigen Polymeraustritt aus der Düse zt gewährleisten.

Die Konstruktion E zeigt einen Extruder, dei üblicherweise einen iibrillierten Schleier erzeugt unc wobei das untere Ende des Innenrohres ein gezackte; Profil aufweist Die Konstruktion F produziert einer

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von Verbundgam mit einem Extruder zum Extrudieren eines Polymersubstrates abwärts in einen Spalt zwischen einem Paar von drehbaren Walzen, auf wenigstens eine von denen kontinuierlich faseriges Material zügeführt wird, und mit einer dahinter angeordneten Einrichtung zum Verspinnen des Polymersubstrats und des faserigen Materials, dadurchgekenn-ζ e i c h η e t, daß der Extruder wenigstens eine Düse (11) aufweist, in welcher em Rohr (66, 74J angeordnet ist, wobei das Polymersubstrat in den Ringraum (65) zwischen Düse und Rohr und in das Rohr(66,74)Druckluftzuführbarsind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (66,74) am Außenumfang des

unteren Endes (40) eine Vielzahl länglicher Nuten (39,41) aufweist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Rohr(66,74) am Außenumfang des unteren Endes (40) ein gezacktes Profil (44) aufweist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis J, dadurch gekennzeichnet daß das Rohr (74) um seine

Längsachse drehbar ist

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11bisi 4 dadurch gekennzeichnet daß in dem Konr (**>, it) ein weiteres Rohr zur Führung eines Zusatzstranges (43,46) angeordnet ist

6. Vorrichtung zum Herstellen von Verbundgarn

mit einem Extruder zum Extrudieren eines Polymersubstrates abwärts in einen Span zwischen einem Paar von drehbaren Walzen, auf wenigstens eine von denen kontinuierlich faseriges Material zügeführt wird, und mit einer dahinter angeordneten Einrichtung zum Verspinnen des Polymersubstrats und des faserigen Materials, dadurch gekennzeichnet, daß der Extruder wenigstens eine Düse (11) aufweist in welcher ein Rohr (70) angeordnet ist wobei das Polymersubstrat in dem Rohr (70) und Saugluft in dem Ringraum zwischen Düse (11) und Rohr (70) geführt ist

7. Vorrichtung zum Herstellen von Verbundgam mit einem Extruder zum Extrudieren eines Polymer-

substrates abwärts in einem Spalt zwischen einem Paar von drehbaren Walzen, auf wenigstens eine von denen kontinuierlich faseriges Material zügeführt wird, und mit einer dahinter angeordneten Einrichtung zum Verspinnen des P^memtontt und des faserigen Materials, dadurch gekennze chnet. daß der Extruder wenigstens eine Düse (11) aufweist, in welcher ein Rohr (69) und in diesem ein weiteres Rohr zur Füh-ung von Saugluft angeordnet ist. wobei das Polymersubstrat im Rmgraum zwischen dem Rohr (69) und dem weiteren Rohr und Druckluft in dem Rmgraum zwischen Düse (11) und

Rohr (69) geführt ist.

aneeordneten Einrichtung zum Verspinnen des Po-SUrsubstrates und des faserigen Materials. ¹J¹" _dt.qs 1804948 zeigt eine Vorrichtung zum von Verbundgam der eingangs genannten _{die einen} Extruder mit einem Kopf zum _einer p_oiyn,ermasse in Form eines linearer Rundfäden oder flacher Streifen ^^ Walzenspalt aufweist Es wird das ^' _{yon Harz}. od_er Kunststoffmaterial in Filme«™ „ . _rfonn angewandt, sowie seme Vereinigung oacr r _Material in Form von Stapelfasern und

™"'£_ch(f_n zwischen einem Paar von Einzieh- oder ?f ^tieungswalzen unterschiedlicher Konstruktion. *«=>' β β _{Einzjehen eines} geraden Schleiers von £war » .. _eine>1 brauchbar, jedoch sind die "den_™ . ⁵ _d- _{keit und die} Qualität des erhaltenen SSoch verbesserungsbedürftig. ^M^T}~_{be dcr} Erfindung ist es, eine Vorrichtung der .™"f _Benannten Gattung so auszugestalten, daß e ng anigs ^ ^^ _Spinngeschwindigkeit möglich ist ^M ^" „|_ej_chzeitig das erhaltene Verbundgarn eine

"""·», _Haftune der Komponenten untereinander zeigt, bessere Haitug _hgt

also'" Aufgabe wird dadurch gelöst daß der Extruder „_.»„„- »ine Düse aufweist in welcher ein Rohr 15«^^ .^ _{wobd das Po}i_ymersubstrat in den

Rineraum zwischen Düse und Rohr und in das Rohr SS™ zuführbar sind.

/-,.maß bevorzugten Ausführungsformen weist das _R V* _{am Au}ß_enumfang des unteren Endes eine Vielzahl

3" ... _{Nuten o}der ein gezacktes Profil auf. £"?'™^e _w·' _{ist das} Rohr um seine Längsachse voraufs _{sweise ist} in dem Rohr ein weiteres

„„u_r* _Funrunß eines Zusatzstranges angeordnet ^" _äß einer Variante der Vorrichtung weist der

Vf "V j _{tens eine} Düse auf, in welcher ein Rohr ™*™V _{t ist}*_wobei das Polymersubstrat in dem Rohr ^a"f_s°™ⁿ,"_f in dem Ringraum zwischen Düse und Rohr