EP0384886B1 - Streckkammer - Google Patents
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- EP0384886B1 EP0384886B1 EP90810061A EP90810061A EP0384886B1 EP 0384886 B1 EP0384886 B1 EP 0384886B1 EP 90810061 A EP90810061 A EP 90810061A EP 90810061 A EP90810061 A EP 90810061A EP 0384886 B1 EP0384886 B1 EP 0384886B1
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- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- chamber
- yarn
- bath
- stretching
- liquid
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
- D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
- D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
- D02J1/223—Stretching in a liquid bath
Definitions
- the invention lies in the field of textile technology and relates to a method and a device for stretching synthetic filaments according to the preamble of patent claim 1.
- carrying out the fibrils through a small eyelet which must not be too small and not too large), so that the implementation would lie in the area of professional skill.
- Section a shows schematically a stretching bath device S of length L, through which a fibril F runs from left to right.
- the stretching bath medium is continuously circulated, in this representation from B in to B out in countercurrent.
- Section b shows the temperature profile of the small, limited fibril section Z as it passes through the stretching bath.
- T x denotes different temperature sections with regard to the stretch bath length.
- the temperature profile is essentially dependent on the throughput speed and the drawing or thread tension.
- Section c shows the mechanical tension curve P (tensile force in kp or Pascal) of two different considerations of the forces, namely the tensile stress P s and the tensile stress P f (thread tension).
- P y or P x denote different sections of the voltage.
- Section d finally shows the geometrical change of the limited fibril zone Z on its way through the stretching bath, namely before and after a relatively well definable area G, the so-called second order transition point. This temperature must at least be reached in order to be able to carry out the stretching process. Below this temperature the filament is brittle (brittle fractures), above it the strength decreases so that the ideal chamber temperature is at the glass transition point.
- the stretching process in the stretching bath according to FIG. 1 proceeds as follows.
- the filament or fibril is at a lower temperature (that is, before entering the drawing chamber) English so-called quenching temperature, at least 50 ° C lower than the melting point).
- quenching temperature at least 50 ° C lower than the melting point.
- From the entrance to the stretching bath it warms up relatively quickly to the temperature of the stretching bath (approximately in the first half of the chamber). With increasing warming, the tensile stress necessary for stretching the polymer drops to approximately the same extent as the temperature in the fibril rises due to the heating in the stretch bath. This is particularly evident in the area of the so-called glass transition point.
- the stretching process can be carried out in such a way that an approximately isothermal stretching takes place. If necessary, the mass flow of the bath (compared to the mass flow of the thread material) can be adjusted by flow control so that the almost isothermal stretching takes place.
- the thread tension (P f ) also increases abruptly at the stretching point (P f3 ), since the filament has to be accelerated to the higher speed and the higher thread speed after drawing results in an even steeper increase in the thread tension (P f4 ), although the fibrils have become thinner after stretching (F s ).
- the device according to the invention essentially consists of a two-part block with parts 1 and 2. These two parts can be connected, for example, by a hinge.
- the two parts can also be configured in a base part with all connections and a corresponding cover part which can be placed on the base part.
- the cover part is swiveled to close the base part or placed on the base part and fixed, for example, with a clip fastener.
- the active area that is exposed to the chamber pressure is, for example, small in relation to the entire block.
- Thread passage offers resistance by a corresponding weight.
- the discussed embodiment of the stretch bath channel preferably has a slot-shaped cross section, which is designed accordingly at the inlet and at the outlet.
- this allows narrow entry and exit points and thus low leakage rates even with the intended operating overpressure of the chamber medium.
- the required individual guidance of the fibrils here arranged as a band running in one plane, is possible.
- the parallel fibril guide in one plane not as a parallel bundle of threads (the capillary action of such a bundle of threads is no longer important for fibril wetting), as is the case in the two known methods mentioned at the outset, brings additional advantages.
- the thermal contact with the chamber fluid made possible in this way can be described as excellent and the high, uniform fluid friction of all fibrils, and this at very high thread speeds, results in excellent thread qualities. All this is possible with the help of a small device, which can be arranged as a portable device at any point in the spinning process.
- the fibrils are placed over a ceramic pin 10, which results in the order of the fibrils in a ribbon.
- This ceramic pin is advantageously wetted, although it is not used for the stretching process. The wetting can be done like in a siphon by dimensioning the entrance slot so that a little leaking bath liquid always wets the ribbon images sufficiently.
- the ceramic pin which arranges the fibrils to form the ribbon is arranged directly at the thread entrance into the bath, so that it is wetted by the bath flow and not by bath liquid which is therefore allowed to escape.
- a drain trough 6 is formed at a distance from the entrance gap of the thread inlet 7, through which the chamber environment operated in countercurrent flows.
- This drain pan is like the subsequent chamber channel 3.4 molded into both parts, base and cover part.
- an influence trough 5 is arranged, which is configured in the same way as the drain trough 6 or can be operated countercurrent.
- the actual stretching bath 3, 4 is located between these two tubs, and the fibril band runs in the parting plane between the base and lid parts.
- Short slit-shaped channels 8, separated from one another by further troughs or transverse chambers 9, are provided for the thread exit in such a way that they form a kind of labyrinth in which entrained chamber fluid can flow away without pressure or under vacuum (pressure difference also above normal pressure).
- a pull-off edge 12 with a preferably small deflection radius is arranged, at which the fibril band is deflected and pressed.
- An air outlet nozzle 11, just below the extraction edge 12, supports the separation of entrained chamber liquid and an opposite suction pan 13 serves to extract the spray which is being formed.
- FIGS. 3A and 3B show the channel cross section at the entry and exit points 7 and 8 (FIG. 3A) and in the stretching bath 3, 4 (FIG. 3B).
- 1 channel sections which correspond to the cover part 2 are embedded in the base part.
- the chambers are also laid out in the same way. This gives the possibility of using differently shaped cover parts 2 with a single base part 1, with which the "chamber properties" can be varied.
- the drawing-in process is very machine-friendly and simple with the stretching bath device according to the invention and can therefore also be easily automated.
- the inflow of liquid and the blown air are stopped and the channel 3, 4 is emptied, for example, by suction, here by suction in the chambers 9.
- the block is opened and the thread is placed in the thread guide at the inlet 10 and outlet 12 with a suction gun. He lays down in the ribbon arrangement of his fibrils. Possibly. Intersections disappear in the subsequent thread pass.
- the cover part 2 can be placed on the base part 1 again and fixed.
- the flow for the chamber medium is then released again and the blowing or suction air is put into operation.
- the heat effect and the braking effect start slowly and in a controlled manner.
- the thread section that extends beyond the outlet of the drawing bath is placed on the subsequent thread supply unit (roll or winder) with the suction gun. If the suction force of the gun is too low to pull the thread that resists due to the excessive braking force of the liquid bath, it may be necessary that the thread has to be placed on the subsequent delivery unit before the chamber medium is released. As soon as the thread finds enough entrainment there, the chamber medium can be released and the process started.
- FIGS. 4 and 5 show a longitudinal section from the front and from the side of an embodiment with which several threads, here two, can be handled.
- two thread guides 10 separated by the crossed ceramic rods 10 ', are arranged next to one another, likewise on the exit side.
- a fibril band is drawn in the left thread channel, the right thread channel is empty.
- the stretching chamber 3, 4 is widened accordingly, as is the inlet 5 and outflow 6 and the suction chambers 9.
- a third, fourth etc. thread channel can be arranged in the same device.
- the creation of a further channel is always the same as that of the already existing channels. This saves a corresponding increase in "infrastructure", such as the pumps for the chamber liquid and the suction air, by multiplying the channels and thus the device capacity.
- Figure 5 shows in longitudinal section seen from the side that the multiplication of the thread passes in principle requires no greater change than merely widening the draw chamber, the auxiliary chambers, and the creation of several entry and exit portals with, for example, crossed ceramic pins 10, 10 '.
- the liquid flow in the widened chamber also poses no problems, since the chamber inlets form a layered bath across the entire chamber width. Due to the bath pressure, the draw chamber is filled to the last corner, so that even relatively wide chambers can be fed with four or more threads without any problems.
- the chamber parts in the cover part 2 are shown here in a side section, this in no way means that they must be designed in this way.
- the chamber parts can be optimally shaped in terms of flow technology, depending on the chamber medium used, for which purpose a corresponding other cover part is then placed.
- FIG. 2 Another variant of the functional design of the cover part 2 is visible in FIG. 2 and the technical effect in FIG. 6 .
- a guide pin 10 provided, which is to form the thread into a ribbon, but an additional brake pin 10a, which can be arranged in the cover part.
- the wrap angle and thus the braking effect can be set or selected by placing the brake pin 10a in front or back.
- the stretching point is shifted in the thread running direction from a to a ', that is to say towards the thread inlet 7. This has the following advantage.
- the brake pins 10, 10a are advantageously arranged such that they are always wetted with chamber fluid.
- a pair of brake pins will be provided in the stretch bath area.
- One brake pin (10) is arranged in the base part and the other brake pin (10a) in the cover part.
- the wrap angle of the ribbon forms automatically when the cover part is put on. This mechanical braking device is then completely immersed in the chamber fluid and brakes accordingly moderately.
- a further modification in the direction of additional "mechanical” braking can be provided in the base and in the cover part. This through a series of baffles that force the ribbon out of the parting line and force a curved course.
- the hydrodynamic flow conditions of the chamber flow should not be decisively influenced by the meandering movement.
- FIGS. 7, 8 and 9 show, in a schematic representation, embodiments in which the cover part is designed in such a way that the stretching chamber receives new functions, including a targeted shortening of the stretching chamber with the base part unchanged.
- FIG. 7 has a base part 1 with inflow B in and outflow B out for the chamber medium.
- the chamber part 3 in the base part 1 is delimited by the inflow and outflow troughs 5 and 6, and the chamber part 4 in the cover part 2, 2 'is delimited by the inflow 5 and the ceramic pin 10.
- the cover part is divided into the chamber cover part 2 and the end cover part 2 '.
- the thread inlet slot 7' is arranged, through which the fibril band F runs into the stretching chamber 3, 4 and from there to the outlet slot 8, from where it is guided past the deflection edge 11 to the take-off unit.
- the end cover part 2 ' has a corresponding shape 6' in order to complement the drain pan 6 on the one hand and to close the inlet slot 7.
- the thread more precisely the fibril ribbon, only enters the bath at the ceramic pin 10, where it is constantly wetted by the bath liquid due to its location close to the bath.
- the now shortened stretching bath only extends from the influence trough 5 to the ceramic pin 10, but the entire bath length from the influence bath 5 to the outflow bath 6. So only a part of the total bath length is used for stretching.
- the basic part which has remained unchanged, allows an equally quick set-up by simply replacing the previous cover part.
- the insertion of the fibril ribbon F is also unproblematic in this embodiment. It is placed over the base part in the subchannel 7, 3, 8, then the chamber cover part 2 is placed on, the ribbon F is raised and the cover part is pushed in as a cover. Of course, this can also be done in a different way.
- the obvious structural details such as rounded edges etc. and the already discussed insertion opening 7 'in the cover part corresponding to the insertion slot 7 are omitted in the drawing. Something is to be mentioned, however, the position of the stretching chamber can also be arbitrary in this embodiment. Here it is shown horizontally for drawing reasons.
- a complex base part can be used for several drawing bath lengths, which allows a large variation between length, viscosity and other characteristics.
- the parameterization of the stretching process is thus expanded in terms of greater flexibility, which is usually required in automated processes.
- FIG. 7 means for pressure build-up and heat control, namely a pump P, a reflux device R for forming a circuit and a temperature device W are also shown in a schematic representation. These means can apply to all the figures (2 to 9) shown.
- FIG. 8 shows a further design option for the cover part 2.
- a shape is introduced into the channel part 4 ′ which is intended to influence the flow conditions in the chamber 3, 4 ′.
- the wavy impurities shown should, for example, disturb a laminar layered flow in such a way that there is a cross-flow component which improves the flow around the fibrils.
- a "pulling along" of the bath liquid (which can also be counteracted by appropriate countercurrent) is reduced or prevented. If the thread tension is sufficiently high, the continuous fibrils are only slightly deflected out of the parting plane.
- an impurity section can also include the base part channel 3 'for optimization, so that the entire channel is specialized in a very specific stretching function.
- FIG. 9 how this is meant is shown schematically in FIG. 9 .
- the ripple and the offset between the depth and height of the waves should not be understood as a figure, but only as a suggestion of how flow-effective defects or deflections can be formed, by means of which measures very good stretch results and thread qualities at higher speeds and with shorter baths etc. can be achieved.
- An extraordinarily large number of possible variations are possible here and, depending on the clever system, even singular effects can be expected.
- the bath shortening measures can of course be combined with the fault location measures. If stretching devices according to the invention are permanently installed in the system, the bath shortening measure according to FIG. 7 will be preferred. With portable, that is, devices that can be used at any point will be given preference to a device as depicted in FIG. 2.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Treatment Of Fiber Materials (AREA)
Description
- Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Textiltechnik und betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verstrecken von synthetischen Filamenten gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Bei der Herstellung von synthetischen Filamenten, genauer gesagt von linear polymeren Filamenten (Glattgarne), müssen diese kurz nach der Extrusion gestreckt werden, um eine Orientierung der Moleküle entlang der Fiberachse zu erhalten. Erst nach diesem Streckvorgang erreicht das synthetische Fadenwerk bezüglich Dehnbarkeit seine elastische Streck-Grenze. Die Streckdehnung zur Ausrichtung der Polymere ist beträchtlich, sie beträgt in der Regel das Mehrfache seiner ursprünglichen Länge. Zum Stand der Technik gehört die Erkenntnis, dass die Streckdehnung in einer definiert kleinen Streckzone stattfinden muss, um eine über die gesamte Länge gleichmässige Filamentcharakteristik zu erhalten (US-A-2,289,232 von 1942). Ganz offensichtlich ist heute noch dieselbe Meinung weitverbreitet, obschon diese Idee ungefähr 20 Jahre später (US-A-3,002,804 von 1961) angezweifelt wurde und dieser Idee ein Verfahren für einen nichtmechanischen Streckprozess entgegenhielt, der allerdings erst bei hohen, damals industriell unerreichten Fadengeschwindigkeiten zum tragen kommt. Doch trotz der zunehmenden Fadengeschwindigkeiten, heute bis 6000 ms⁻¹, werden die Streckprozesse noch immer mit einem nicht unerheblichen Aufwand mechanisch bewerkstelligt.
- Das Wegrücken vom Fachzwang der "möglichst kleinen Einschnürzone" erlaubte das Einführen der Idee einer Flüssigkeitsbremse zwischen Spinndüse und Spulautomaten, in welcher natürlich das Filament nicht so "scharf", jedoch sehr gleichmässig abgezogen werden kann, wie an einer mechanischen Bremsvorrichtung möglich ist. Allerdings waren dieser frühen Idee (1961) Grenzen gesetzt, Grenzen, die bis heute eine industriell brauchbare Umsetzung nicht zugelassen haben. So blieb das in der US-A-3,002,804 publizierte Verfahren trotz aller Vorteile ein Laborverfahren und hat leider keinen Eingang in die harten realistischen Herstellungsverfahren für synthetische Garne gefunden. Dies ist bis heute so geblieben, was bspw. durch die DE-A-35'34'079 bestätigt wird, gemäss welcher man 1985 noch der Ansicht war, dass die industrielle Einführung dieses Verfahrens durch erhebliche Nachteile heute noch verhindert wird. Ausserdem hat es sich nun herausgestellt, dass die kurze Einschnürzone auch bei einem Bremsvorgang in einem flüssigen Medium Realität ist.
- Betrachtet man Figur 5 der US-A-3,00,804, so sieht man, dass hohe Fadengeschwindigkeiten kleinere Durchlauflängen in der Kammer erfordern, was an und für sich erwünscht ist, es fällt aber auch auf, dass diese wünschbare Wirkung erst bei Garngeschwindigkeiten ab 4572 m/min. (5000 ypm) markant spürbar wird und bei höheren Geschwindigkeiten nur noch wenig zunimmt. Damit könnte dieses Verfahren von seiner Dynamik her heutzutage Vorteile bieten. Kennt man aber die Erfordernisse bei der aktuellen hochgeschwinden Garnherstellung, so sieht es nicht gut aus für die adäquate Umsetzung eines Flüssigbadbremsverfahrens. Zuviele Fragen sind bis heute offen geblieben, bspw. die Strömungsverhältnisse in der Kammer bei hoher Filamentgeschwindigkeit, und mit zuvielen technischen Unzulänglichkeiten ist diese Methode behaftet bspw. das Durchführen der Fibrillen durch eine kleine Oese (die nicht zu klein und nicht zu gross sein darf), als dass die Realisierung im Bereich des fachmännischen Könnens liegen würde. Die sich entgegenlaufenden Sachzwänge, nämlich: je grösser die Durchlaufgeschwindigkeit desto kleinere Bremszonen (Durchlaufstrekken) stehen im Gegensatz mit der Erfahrung, dass höhere Fadengeschwindigkeiten die technische Handhabung und ausserdem den parallel geführten mehrfädigen Streckprozess überproportional erschweren.
- In der oben erwähnten DE-A-35'34'079 wird die Verwendung eines Bremsbades für derart nachteilig gehalten, dass in dieser Schrift das Strecken mittels Streckstift sinngemäss beibehalten wird und man die Lösung mit Hilfe von Flüssigkeitsreibung an einer Art Streckstift sucht. Das Hauptproblem stellt dabei der ausreichende Wasserauftrag auf den Faden dar, das zu lösen sich diese Patentschrift auch zur Aufgabe stellte. Die Lösung dieses Benetzungsproblems liegt darin, dass das gestreckte Fadenbündel mit den parallel laufenden Filamenten durch einen Flüssigkeitsfilm geführt werden, welcher auf zylinderförmige Bremsflächen dosiert aufgebracht wird. Die Zylinderflächen weisen vorzugsweise eine Fadenlaufrille auf und die Kapillarkraft zwischen dem Filamentbündel unterstützt den Benetzungsvorgang zusätzlich. Dabei soll die Flüssigkeit nicht von der Zylinderfläche abgeschleudert (weggerissen) werden um sich in von der Bremsfläche abgewandten Fadenbereichen anzusammeln. Dabei ist die Gefahr gross, dass der Flüssigkeitsfilm trotzdem reisst und der Faden trockenläuft, ganz unbemerkt, wobei die hydrodynamische Reibung in die unerwünschte mechanische Reibung übergeht. Ausserdem ist eine Temperaturführung bzw. eine Temperaturkontrolle in einem dünnen Flüssigkeitsfilm sehr schwierig, sodass auch damit gerechnet werden muss, dass unterhalb des Glasumwandlungspunktes (bei einer Sprödtemperatur) gestreckt wird und es deshalb zu Sprödbrüchen kommen kann. Dieses Verfahren scheint technisch heikel.
- Es das Ziel der vorliegenden Erfindung, trotz allen bestehenden Vorurteilen den Weg zur Realisierung des Flüssigbadverfahrens, das heisst, zur technischen Umsetzung eines Verfahrens ähnlich der genannten amerikanischen Patentschrift freizubahnen. Dabei soll die Bremswirkung auch durch hydrodynamische Reibung erfolgen, aber ohne dass ein filmartiger Flüssigkeitsauftrag auf Bremsflächen eines mechanischen Streckwerkes erfolgen muss.
- Dieses Ziel wird durch die im kennzeichnenden Teil der unabhängigen Patentansprüche angegebenen Erfindung erreicht.
- Mit Hilfe der nachfolgend aufgeführten Figuren wird nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingehend diskutiert.
- Es zeigen:
- Figur 1
- in den Abschnitten a,b,c und d eine graphische Darstellung des in-etwa-Verhaltens einer durch ein Streckbad hindurchlaufenden Fibrille;
- Figur 2
- eine Ausführungsform einer Streckkammer mit einem quasigechlossenen Streckbad gemäss Erfindung;
- Figur 3
- A und B je einen Kanalquerschnitt an verschiedenen Orten der Kammer gemäss Figur 2;
- Figur 4
- zeigt in der Trennebene eines Basisteils eine weitere Ausführungsform mit einer verbreiterten Kammer, für den Durchlauf von zwei Garnfäden, die Kammerhöhe jeder Faden-Durchführung entspricht jeweils der von den Figuren 3A und 3B;
- Figur 5
- einen Längsschnitt durch je eine der beiden Ausführungsformen gemäss den Figuren 2 und 4;
- Figur 6
- eine Variante, in welcher eine zusätzliche mechanische Bremsvorrichtung vorgeschaltet ist, um hydrodynamische Bremverluste aufgrund kleinerer Fadendurchlaufgeschwindigkeiten auszugleichen.
- Figur 7
- eine der vielfältigen systematischen Variationsmöglichkeiten der Streckkammervorrichtung mittels gezielten Aenderungen am Deckelteil, hier die Realisierung einer Verkürzung der Kammerlänge.
- Figur 8
- eine weitere Variante, um mittels verschiedener Deckelteile hydrodynamische Effekte zu erzeugen und
- Figur 9
- die Möglichkeit, mittels spezieller Ausgestaltung der Kammerwände im Deckelteile und im Basisteil strömungstechnische Effekte zu erzielen.
- In Figur 1 ist in vier Abschnitten das Temperatur- und das mechanische Spannungsverhalten einer bewegten Fibrille in einem Flüssigkeitsbad in Abhängigkeit der Streckbadlänge (das ist die "Tiefe" des Bades) dargestellt. Abschnitt a zeigt schematisch eine Streckbadvorrichtung S der Länge L, durch welche von links nach rechts eine Fibrille F hindurchläuft. In der Nähe des Streckbadeinganges ist an der Fibrille eine kleine Zone Z = f(t) bezeichnet, von welcher Zone der Temperaturverlauf während der Passage durch das Streckbad betrachtet wird. Das Streckbadmedium wird ständig umgewälzt, in dieser Darstellung von Bin nach Bout also im Gegenstrom. Natürlich kann das Streckbad auch im Mitstrom betrieben werden. Abschnitt b zeigt den Temperaturverlauf des kleinen, begrenzten Fibrillenabschnittes Z auf seinem Durchgang durch das Streckbad. Mit Tx sind verschiedene Temperaturabschnitte bezüglich der Streckbadlänge bezeichnet. Der Temperaturverlauf ist im wesentlichen von der Durchlaufgeschwindigkeit und von der Streck- bzw. Fadenspannung abhängig. Abschnitt c zeigt den mechanischen Spannungsverlauf P (Zugkraft in kp bzw. Pascal) zweier verschiedener Betrachtungen der Kräfte, nämlich der Streckspannung Ps und der Zugspannung Pf (Fadenspannung). Mit Py bzw. Px sind verschiedene Abschnitte der Spannung bezeichnet. Abschnitt d zeigt schliesslich die geometrische Veränderung der begrenzten Fibrillenzone Z auf ihrem Weg durch das Streckbad, nämlich vor und nach einem relativ gut definierbaren Bereich G, dem sogenannten Glasumwandlungspunktes (engl. second order transition point). Diese Temperatur muss mindestens erreicht werden, um den Streckprozess durchführen zu können. Unterhalb dieser Temperatur ist das Filament spröde (Sprödbrüche), oberhalb nimmt die Festigkeit ab, sodass die ideale Kammertemperatur am Glasumwandlungspunkt liegt.
- In erster Näherung verläuft der Streckvorgang im Streckbad gemäss Figur 1 folgendermassen. Das Filament bzw. die Fibrille hat vor dem Eintritt in die Streckkammer eine niedrigere Temperatur (die auf englisch sog. Quenching-Temperatur, mind. 50°C niedriger als der Schmelzpunkt). Vom Eintritt ins Streckbad weg, erwärmt es sich relativ rasch auf die Temperatur des Streckbades (ungefähr in der ersten Hälfte der Kammer). Mit zunehmender Erwärmung sinkt die für die Verstreckung des Polymers notwendige Streckspannung in etwa gleichem Mass, wie die Temperatur in der Fibrille durch die Erwärmung im Streckbad ansteigt. Dies ist besonders deutlich im Bereich des sogenannten Glasumwandlungspunktes.
- Die Fadenspannung (Pf) würde im Streckbad stetig ansteigen (Pf2), wenn kein Verstreckungsvorgang eintreten würde. Im (graphischen) Kreuzungspunkt der beiden umgekehrt proportionalen Funktionen von Streckspannung (Ps) und Fadenspannung (Pf) tritt eine spontane Streckung ein (Pf3, Ps3). Dies führt zu einem sprunghaften Ansteigen der Fadentemperatur (Streckenergie, innere Reibung. Freiwerden von innerer Spannung), wobei die freiwerdende Energie (T3; T >> auf δt bezogen) durch die das Filament umgebende Flüssigkeit rasch abgeführt werden kann, wenn die Fadentemperatur über der Flüssigkeitstemperatur liegt (T₅). Damit wird eine zu grosse Erwärmung in der Streckzone (G) vermieden. Diese mögliche Ueberwärmung ist mit T₅ bezeichnet. Durch die kleine thermische Senke des Fadens und die grosse thermische Senke des Bades, kann der Streck-Prozess so geführt werden, dass eine angenähert isotherme Verstreckung stattfindet. Gegebenenfalls, kann der Massenfluss des Bades (gegenüber dem Massenfluss des Fadenmaterials) durch Fliessregelung so eingestellt werden, dass die nahezu isotherme Verstreckung stattfindet.
- Auch die Fadenspannung (Pf) steigt im Streckpunkt sprunghaft an (Pf3), da das Filament auf die höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden muss und die höhere Fadengeschwindigkeit nach der Verstreckung hat dadurch einen noch steileren Anstieg der Fadenspannung zur Folge (Pf4), obwohl die Fibrillen nach der Verstreckung dünner geworden sind (Fs).
- Je steiler t (t,T) die beiden Kurven (Funktionen) Streckspannung Ps und Fadenspannung Pf sich schneiden (kreuzen), umso exakter ist der Streckpunkt fixiert, er verschiebt sich örtlich kaum und wird sich nicht auf eine undefiniert ausgebreitete Zone ausdehnen. Ein so beherrschter (kontrollierter) Streckvorgang ergibt eine hohe Gleichmässigkeit, hohe Festigkeit und schonende Fadenbehandlung bei optimalen Temperaturen.
- Der ganze Vorgang ist hier an einer einzigen Fibrille gezeigt. Es ist natürlich entscheidend, dass die 30 bis 50 Fibrillen eines Garnfadens simultan alle derselben physikalischen Bedingung ausgesetzt sind, wie die eben besprochene Musterfibrille. Dazu muss die Streckbadvorrichtung entsprechend ausgebildet werden.
- Figur 2 zeigt in einer Uebersichtsdarstellung eine Ausführungsform der Vorrichtung gemäss Erfindung, die folgende Vorteile aufweist:
Physikalische Verhältnisse im Innern der Kammer. - die Streckkammer kann mit Ueberdruck betrieben werden, das heisst, dass die durch die Fibrille mitgeschleppte Luft schon am Kammereingang entfernt (ausgequetscht) wird. Die an den Fibrillen haftende Luft wirkt als Isolationsschicht und verhindert eine präzise Wärmeführung in der Kammer.
- die bändchenförmige Fibrillenführung, also die erzwungene Anordnung der Fibrillen nebeneinander, vorzugsweise in einer Ebene, ermöglicht die gewünschte gleichmässige Wärmebehandlung und zugleich die maximale Bremswirkung, da die Interaktion zwischen Fest- und Flüssigphase flächenmässig am grössten ist (die Fibrillen sind vollständig von der Flüssigkeit umgeben).
- kontrollierbare hydrodynamische Verhältnisse bezüglich Strömungs- und Wirbelausbildung. Möglichkeit der Regulierung durch forcierten Gegenstrom des Kammermediums und durch hydrodynamische Schikanen.
- für die Temperaturführung (Energieaustausch) in der Fibrille vorteilhaften Verhältnisse, nämlich das Verhältnis Senke zur Quelle ist ideal, da der spezifische Wärmeinhalt des Bades viel grösser ist als der der Fibrille. Ist die Fibrille Wärmequelle (bei Ueberhitzung), so ist das Bad eine sehr grosse Senke zur Aufnahme der Energie. Ist die Fibrille Wärmesenke (bei Aufwärmen), so ist das Bad eine sehr grosse Quelle zur Abgabe der nötigen Energie. Der Energiefluss ist also immer in der richtigen Richtung gross, um eine hohe Dynamik in der Wärmeführung zu erzielen.
- auf beiden Seiten "geschlossene" Kammer, die lageunabhängig funktioniert. Die hydrodynamische Wirkung überlagert die hydrostatische Wirkung bei weitem.
- Bedingungen beim Ein- und Austritt des Fadens.
- die enge Eintrittsöffnung und der der Durchlaufbewegung des Fadens entgegenwirkende Kammerdruck beim Fadeneintritt reduziert neben dem Einschleppen von Luft, und die damit zusammenhängende unkontrollierbare Isolationswirkung zwischen Fibrillen und Kammerflüssigkeit, auch die Reibung bei evtl. Berührung der Fibrille mit den Wänden in der engen Eintrittsöffnung.
- guter Verschluss der Ein- und Austrittsstellen durch die Einzelführung jeder Fibrille, was enge schlitzförmige Kanalquerschnitte Querschnitte erlaubt, welche durch die einzelnen, nebeneinanderliegenden Fibrillen gut verschlossen werden (quasigeschlossenes Bad).
- Reduktion der Leckage am Fadenaustritt durch die Anlage einer Mehrzahl von kleinen labyrinthartigen Querkammern, die als Zwischenkammern wirken und mit zusätzlichen Mitteln wie Absaugung etc. ausgestattet sein können. Dies bringt auch Vorteile gegenüber einer Bohrung mit rundem Querschnitt am Austritt eines Fadenbündels. Der sich am Austrittsort bildende Gischtnebel kann durch eine Endabsaugung auf einfache Weise entfernt werden.
- weiteres effektvolles Entfernen der an der Fibrillenoberfäche mitgeschleppter Kammerflüssigkeit durch Abschleudern und/oder Abblasen mit Luft. Dies erlaubt die Verwendung von höherviskosen Kammermedien (bis heute vorzugsweise niedrig viskos), was wiederum die Bremswirkung erhöht und dadurch die Baulänge reduziert.
- die Möglichkeit, durch den Kammerdruck den Siedepunkt der Kammer-Flüssigkeit zu beeinflussen (evtl. zu steuern).
Dies erlaubt die Verwendung von Flüssigmedien, die bei Normaldruck zu sieden beginnen. - Handhabung der Vorrichtung (auch im laufenden Prozess).
- da keine rundum geschlossene Durchlauf-Oese vorhanden ist, erübrigt sich ein Einfädeln mit Fadenschnitt.
- das Einlegen des Fadens in einer Trenn-Ebene des Blockes, in der die Fibrillenachsen verlaufen, ist bei geöffnetem Block schnell und einfach möglich.
- das Einlegen (Einzug) ist bei laufendem Prozess ist automatisierbar;
- der geöffnete Garnkanal kann problemlos inspiziert und ggf. gereinigt werden.
- die Verwendung von schwierig hezustellenden keramischen Werkstoffen kann eingeschränkt werden, der Garnkanal kann problemlos gehärtet oder mit harten Werkstoffen beschichtet werden, woraus höhere Standzeiten und längere Revisionsabstände resultieren.
- Teile des Garnkanals (Deckelteil) können problemlos ausgewechselt werden, um neue Funktionen einzuführen.
- Diese lange Liste der Vorteile wurde vorweggenommen, damit die darin aufgeführten Punkte beim nachfolgenden Studium der Ausführungsformen schon präsent sind und die Bedeutung der einzelnen Details gleich klar wird.
- Die erfindungsgemässe Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem zweiteiligen Block mit den Teilen 1 und 2. Diese beiden Teile können bspw. über ein Scharnier verbunden sein. Die beiden Teile können auch in einen Basisteil mit allen Anschlüssen und einen korrespondierenden Deckelteil, der auf den Basisteil aufsetzbar ist, ausgestaltet sein. Der Deckelteil wird zum Schliessen an den Basisteil geschwenkt oder auf den Basisteil aufgesetzt und bspw. mit einem Klammerverschluss fixiert. Es ist zu beachten, dass die aktive Fläche, die dem Kammerdruck ausgesetzt ist, bspw. im Verhältnis zum gesamten Block klein ist. Das ist so zu verstehen, dass erstens der die beiden Kammerteile auseinander drängende Druck zwischen Basis- und Deckelteil auf eine möglichst kleine Gesamtfläche wirkt und dass es zweitens von Vorteil sein kann, wenn die gesamte Vorrichtung, die den dynamischen Vorgängen wie Flüssigkeitsdurchlauf zur Bildung des Kammerdrucks, Fadendurchlauf (bspw. von einer Mehrzahl von durchlaufenden Fäden etc.) durch ein entsprechendes Eigengewicht Widerstand bietet. Diese beiden Teile bilden ja zusammen den Streckbadkanal 3,4.
- Die diskutierte Ausführungsform des Streckbadkanals hat vorzugsweise einen schlitzförmigen Querschnitt, der am Eintritt und am Austritt entsprechend ausgestaltet ist. Das erlaubt einerseits enge Ein- bzw. Austrittsstellen und dadurch geringe Leckraten auch beim vorgesehenen Betriebs-Ueberdruck des Kammermediums, andererseits ist dadurch die geforderte Einzelführung der Fibrillen, hier als in einer Ebene laufendes Band geordnet, möglich. Die parallele Fibrillenführung in einer Ebene, nicht als paralleles Fadenbündel (auf die Kapillarwirkung eines solchen Fadenbündels kommt es für die Fibrillenbenetzung nun auch nicht mehr an), wie das in den beiden eingangs erwähnten bekannten Verfahren der Fall ist, bringt zusätzliche Vorteile. Der auf diese Weise ermöglichte Wärmekontakt mit der Kammerflüssigkeit kann als ausgezeichnet bezeichnet werden und die hohe, gleichmässige Flüssigkeitsreibung aller Fibrillen, und dies bei sehr hohen Fadengeschwindigkeiten, ergibt hervorragende Fadenqualitäten. Dies alles ist möglich mit Hilfe einer kleinen Vorrichtung, die als portabile Einrichtung an beliebiger Stelle im Spinnprozess angeordnet sein kann.
- An der Eintrittsstelle werden die Fibrillen über einen Keramikstift 10 gelegt, wodurch sich die Ordnung der Fibrillen zu einem Bändchen ergibt. Dieser Keramikstift wird vorteilhafterweise benetzt, obschon er nicht für den Streckvorgang dient. Die Benetzung kann wie in einem Syphon erfolgen, indem der Eingangsschlitz so dimensioniert wird, dass ein wenig austretende Badflüssigkeit den Bändchenbilder immer genügend benetzt. In einer weiteren Ausführungsform ist der die Fibrillen zum Bändchen ordnende Keramikstift unmittelbar am Fadeneingang in das Bad angeordnet, sodass er duch die Badströmung benetzt wird und nicht durch Badflüssigkeit, die man deswegen austreten lässt.
- Die Technik des Einlegens wird weiter unten erläutert.
- Für den Fadeneintritt 7 ist ein sehr schmaler Kanal (Schlitz), vorzugsweise nur im Basisteil 1 eingelassen, vorgesehen. Im Abstand vom Eingangsspalt des Fadeneintritts 7 ist eine Abflusswanne 6 eingeformt, durch die das im Gegenstrom betriebene Kammermilieu abfliesst. Diese Abflusswanne ist, wie der nachfolgende Kammerkanal 3,4 in beide Teile, Basis- und Deckelteil eingeformt. Nach einer bestimmten Länge des Kammerkanals 3,4, die von den Einsatzkriterien abhängt, ist eine Einflusswanne 5 angeordnet, die gleich ausgestaltet ist, wie die Abflusswanne 6. Beide Wannen 5,6 erhalten ihre funktionelle Zuordnung gemäss der Strömungsrichtung, da die Kammer im Gleichstrom oder Gegenstrom betrieben werden kann. Zwischen diesen beiden Wannen befindet sich das eigentliche Streckbad 3,4, in dessen Trennebene zwischen Basis- und Deckelteil das Fibrillenbändchen verläuft.
- Für den Fadenaustritt sind kurze schlitzförmige Kanäle 8, durch weitere Wannen oder Querkammern 9 voneinander getrennt, so vorgesehen, dass durch sie eine Art Labyrinth gebildet wird, in welchem mitgeschleppte Kammerflüssigkeit drucklos oder vakuumunterstützt (Druckdifferenz auch oberhalb Normaldruck) abfliessen kann. An dieses Labyrinth anschliessend, ist eine Abzugskante 12 mit einem vorzugsweise kleinen Umlenkradius angeordnet, an welcher das Fibrillenbändchen umgelenkt und abgepresst wird. Eine Luftaustrittsdüse 11, gleich unterhalb der Abzugskante 12, unterstützt die Separation von mitgerissener Kammerflüssigkeit und eine gegenüberliegende Absaugwanne 13 dient zum Abziehen der sich bildenden Gischt.
- Die beiden Figuren 3A und 3B zeigen den Kanalquerschnitt an den Ein- bzw. Ausgangsstellen 7 und 8 (Fig. 3A) und im Streckbad 3,4 (Fig. 3B). Wie oben schon diskutiert, sind im Basisteil 1 Kanalabschnitte eingelassen, die mit dem Deckelteil 2 korrespondieren. Auch die Kammern sind auf dieselbe Weise angelegt. Dies ergibt die Möglichkeit, mit einem einzigen Basisteil 1 verschieden ausgeformte Dekkelteile 2 zu verwenden, mit denen die "Kammereigenschaften" variiert werden können.
- Der Einzugvorgang ist mit der Streckbadvorrichtung gemäss Erfindung sehr maschinengerecht und einfach und kann deswegen auch leicht automatisiert werden. Der Flüssigkeitszufluss und die Blasluft werden gestoppt und der Kanal 3,4 bspw. durch Absaugen entleert, hier durch die Absaugung in den Kammern 9. Der Block wird geöffnet und der Faden mit einer Absaugpistole in die Fadenführung am Eintritt 10 und Austritt 12 gelegt. Dabei legt er sich von selbst in die Bändchenanordnung seiner Fibrillen. Evtl. Kreuzungen verschwinden im nachfolgenden Fadendurchlauf. Anschliessen kann der Deckelteil 2 wieder auf den Basisteil 1 gelegt und fixiert werden. Darauf wird der Durchfluss für das Kammermedium wieder freigegeben und die Blas- bzw. Saugluft in Betrieb gesetzt. Die Wärmeeinwirkung und die Bremswirkung setzen langsam und kontrolliert ein.
- Der über den Ausgang des Streckbades hinausgeführte Fadenteil wird mit der Saugpistole auf das nachfolgende Fadenlieferwerk (Rolle oder Spuler) gelegt. Falls die Saugkraft der Pistole zu gering ist, um den durch die zu hohe Bremskraft des Flüssigkeitsbades Widerstand leistenden Faden nachzuziehen, kann es notwendig sein, dass der Faden schon vor der Freigabe des Kammermediums auf das nachfolgende Lieferwerk aufgelegt werden muss. Sobald der Faden dort genügend Mitnahme findet, kann das Kammermedium freigegeben und der Prozess in Gang gesetzt werden.
- Die beiden Figuren 4 und 5 zeigen im Längsschnitt von vorne und von der Seite eine Ausführungsform, mit der mehrere Fäden, hier zwei, hantiert werden können. Wie im oberen Teil von Figur 4 gut sichtbar ist, sind hier zwei Fadenführungen 10, getrennt durch die gekreuzten Keramikstäbe 10', nebeneinander angeordnet, gleicherweise auch auf der Austrittsseite. Im linken Fadenkanal ist ein Fibrillenbändchen eingezeichnet, der rechte Fadenkanal ist leer. Die Streckkammer 3,4 ist entsprechend verbreitert, ebenso die Ein- 5 und Ausfluss- 6, sowie die Absaugkammern 9. Auf diese Weise kann in der gleichen Vorrichtung ein dritter, vierter usf. Fadenkanal angeordnet werden, vom Prinzip her ist die Neuanlage eines weiteren Kanal stets dieselbe, wie die der schon schon bestehenden Kanäle. Damit spart man bei einer Vermehrfachung der Kanäle und damit der Gerätekapazität gleichzeitig den entsprechenden Aufwand an "Infrastruktur", wie bspw. die Pumpen für die Kammerflüssigkeit und die Absaugluft.
- Figur 5 zeigt im Längsschnitt von der Seite her gesehen, dass die Vermehrfachung der Fadendurchläufe vom Prinzip her keine grössere Veränderung erfordert, als lediglich die Verbreiterung der Streckkammer, der Hilfskammern, sowie die Anlage mehrerer Ein- und Austrittsportale mit bspw. gekreuzten Keramikstiften 10,10'. Auch die Flüssigkeitsführung in der verbreiterten Kammer bringt keine Probleme, da durch die Kammereinlässe auf der ganzen Kammerbreite sich ein schichtförmiges Bad gleich ausbildet. Durch den Baddruck ist die Streckkammer bis in die letzten Winkel ausgefüllt, sodass auch relativ breite Kammern mit vier und mehr Fäden problemlos beschickt werden können.
- Wenn hier im Seitenschnitt die Kammerausnehmungen im Deckelteil 2 eckig dargestellt sind, so heisst dies keineswegs, dass sie so ausgestaltet sein müssen. Im Deckelteil (wie auch im Basisteil) können die Kammeranteile strömungstechnisch optimal geformt werden, dies je nach verwendetem Kammermedium, wofür dann ein entsprechender anderer Deckelteil aufgesetzt wird.
- Eine weitere Variante zur funktionalen Ausgestaltung des Deckelteils 2 ist in Figur 2 und die technische Wirkung in Figur 6 sichtbar. Beim Einlauf ins Streckbad ist nicht nur ein Führungsstift 10 vorgesehen, die den Faden zu einem Bändchen formen soll, sondern ein zusätzlicher Bremsstift 10a, der im Deckelteil angeordnet sein kann. Der Umschlingungswinkel und damit die Bremswirkung kann durch Vor- oder Rücklagerung des Bremsstiftes 10a eingestellt bzw. gewählt werden. Dadurch wird der Streckpunkt in Fadenlaufrichtung von a nach a', also zum Fadeneinlauf 7 hin verschoben. Dies hat folgenden Vorteil.
- Ab und zu kann es vorkommen, dass das Streckbad in geringerer Geschwindigkeit durchlaufen werden soll. Der daraus resultierende hydrodynamische Bremsverlust wird, da ja die Kammerlänge nicht einfach vergrössert werden kann, durch die vorgeschaltete mechanische Bremseinrichtung kompensiert. Allerdings darf die Bremswirkung des "mechanischen Anteils" keinesfalls so hoch sein, dass die zu erzielende Verstreckung an den Stiften stattfindet, denn an den vorgeschalteten Stiften hat der Faden die ideale Strecktemperatur, die in etwas der Kammertemperatur entspricht, noch nicht erreicht. Vorteilhafterweise werden die Bremsstifte 10,10a so angeordnet, dass sie stets mit Kammerflüssigkeit benetzt sind.
- Sollte man es jedoch vorziehen, die mechanische und hydrodynamische Bremswirkung kombiniert zu benutzen, so wird man ein Bremsstiftpaar im Streckbadbereich vorsehen. Ein Bremsstift (10) wird im Basisteil und der andere Bremsstift (10a) im Deckelteil angeordnet. Der Umschlingungswinkel des Bändchens bildet sich beim Aufsetzen des Deckelteils von selbst. Diese mechanische Bremsvorrichtung ist dann ganz in die Kammerflüssigkeit eingetaucht und bremst entsprechend moderat.
- Eine weitere Modifikation in Richtung zusätzlicher "mechanischer" Bremsung kann im Basis und im Deckelteil vorgesehen werden. Dies durch eine Reihe von Schikanen, die das Bändchen aus der Trennebene herausdrängen und einen gekurvten Verlauf erzwingen. Die hydrodynamischen Fliessverhältnisse des Kammerstromes sollten durch die Schlängelbewegung nicht entscheidend beeinflusst werden.
- Die Teilung der Kammer mittels einer Trennebene in einen Basisteil und in einen "Deckelteil", der als ergänzender, komplementärer Teil aber nur sinngemäss als Deckel aufzufassen ist, erlaubt auf einfache Weise Variationen der Vorrichtung.
- Die Figuren 7,8 und 9 zeigen in schematischer Darstellungsweise Ausführungsformen, in welchen der Deckelteil so ausgestaltet ist, dass die Streckkammer neue Funktionen erhält, unter anderem auch eine gezielte Streckkammerverkürzung bei unverändertem Basisteil.
- Figur 7 weist einen Basisteil 1 mit Zufluss Bin und Abfluss Bout für das Kammermedium auf. Durch die Zu- und Abflusswannen 5, bzw. 6 wird der Kammerteil 3 im Basisteil 1 begrenzt und durch den Zufluss 5 und den Keramikstift 10 wird der Kammerteil 4 im Deckelteil 2, 2' begrenzt. Hier ist der Deckelteil in den Kammerdeckelteil 2 und in den Abschlussdeckelteil 2' aufgeteilt. Zwischen den beiden Deckelteilen 2, 2' ist der Fadeneingangsschlitz 7' angeordnet, durch welchen das Fibrillenbändchen F in die Streckkammer 3, 4 und von dort zum Ausgangsschlitz 8 läuft, von wo es, an der Umlenkkante 11 vorbeigeführt dem Abzugswerk zugeführt wird. Der Abschlussdeckelteil 2' weist eine entsprechende Formgebung 6' auf, um die Abflusswanne 6 einerseits zu ergänzen und den Eingangsschlitz 7 zu verschliessen. Der Faden, genauer gesagt das Fibrillenbändchen tritt erst am Keramikstift 10 in das Bad ein, wo dieser durch seine Lage nahe am Bad durch die Badflüssigkeit ständig benetzt wird. Somit reicht das nun verkürzte Streckbad nur von der Einflusswanne 5 bis zum Keramikstift 10, die gesamte Badlänge aber von der Einflusswanne 5 bis zur Ausflusswanne 6. Es wird also nur ein Teil der gesamten Badlänge zum Strecken benützt. Der unverändert gebliebenene Basisteil erlaubt durch einfaches Wiederaufsetzen des vorherigen Deckelteils ein ebenso rasches Zurückrüsten.
- Das Einlegen des Fibrillenbändchens F ist auch bei dieser Ausführungsform unproblematisch. Es wird über den Basisteil in den Teilkanal 7,3,8 gelegt, dann wird der Kammerdeckelteil 2 aufgelegt, das Bändchen F angehoben und der Abschlussdeckelteil als Abschluss hinzugeschoben. Selbstverständlich kann dies auch in anderer Weise geschehen. Die auf der Hand liegenden konstruktiven Details wie Kantenabrundung etc. und die schon diskutierte Einführöffnung 7' im Deckelteil entsprechend dem Einführschlitz 7 ist in der Zeichnung wegelassen. Etwas ist jedoch zu erwähnen, die Lage der Streckkammer kann auch bei dieser Ausführungsform beliebig sein. Hier ist sie aus zeichnerischen Gründen horizontal dargestellt.
- Gemäss dieser Ausführungsform kann ein aufwendiger Basisteil für mehrere Streckbadlängen verwendet werden, was eine grosse Variation zwischen Länge, Viskosität und anderen Charakteristikas erlaubt. Die Parametrisierung des Streckprozesses erfährt somit eine Ausweitung im Sinne höherer Flexiblität, was in automatisierten Prozessen in der Regel gefordert wird.
- In Figur 7 sind ausserdem in schematischer Darstellung Mittel für den Druckaufbau und die Wärmeführung, nämlich eine Pumpe P eine Rückflussvorrichtung R zur Ausbildung eines Kreislaufes und eine Temperatureinrichtung W eingezeichnet. Diese Mittel können für alle dargestellten Figuren (2 bis 9) gelten.
- Figur 8 zeigt eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit des Deckelteils 2. Hier wird in den Kanalteil 4' eine Formgebung eingebracht, die die Fliessverhältnisse in der Kammer 3,4' beeinflussen soll. Die gezeichneten wellenförmigen Störstellen sollen bspw. eine laminar geschichtete Strömung so stören, dass ein Querströmungsanteil entsteht, der die Umspülung der Fibrillen verbessert. Bei hohen Faden-Geschwindigkeiten wird ein "Mitziehen" der Badflüssigkeit (dem auch durch entsprechende Gegenströmung entgegengewirkt werden kann) verringert bis unterbunden. Bei genügend hoher Fadenspannung werden die durchlaufenden Fibrillen nur unwesentlich aus der Trennebene ausgelenkt.
- Eine Störstellenstrecke kann bei bestimmten dynamischen Verhältnissen (Fadengeschwindigkeit, Viskosität, Kammerdruck, Temperatur, Gegenstromstärke, bestimmtes Badmedium etc., zur Optimierung auch den Basisteilkanal 3' miteinbeziehen. Damit wird der gesamte Kanal auf eine ganz bestimmte Streckfunktion spezialisiert.
- Wie das gemeint ist, ist schematisch in Figur 9 dargestellt. Auch hier darf die Welligkeit und der Versatz zwischen Tiefe und Höhe der Wellen nicht figürlich, sondern nur als Anregung verstanden werden, wie strömungswirksame Störstellen oder Auslenkungen eingeformt werden können, durch welche Massnahmen sehr gute Streck-Resultate und Fadenqualitäten bei höherer Geschwindigkeit, bei kürzeren Bädern usw. erreicht werden können. Ausserordentlich viele Variationsmöglichkeiten sind hier möglich und es können je nach geschickter Anlage sogar singuläre Effekte erwartet werden. Die Badverkürzungsmassnahmen können selbstverständlich mit den Störstellenmassnahmen kombiniert werden. Sind Streckvorrichtungen gemäss Erfindung in der Anlage fest eingebaut, so wird man die Badverkürzungsmassnahme gemäss Figur 7 vorziehen. Bei portablen, das heisst an irgendeiner Stelle einsetzbaren Vorrichtungen wird man eher einer Vorrichtung, wie so in Figur 2 abgebildet ist, den Vorzug geben.
- Alle diese vorgeschlagenen Varianten können im Gegenstrom, im Mitstrom, lageunabhängig und mit Kammerdruck betrieben werden. Sie weisen alle dieselben Grundvorteile auf.
- Wenn bei der Disskussion der Ausführungsformen jeweils nur von einer Ebene gesprochen wird, in welcher die Fibrillen geordnet sind, so kann aber auch eine allgemeine Fläche, also mit gegebenenfalls leichter Krümmung, zur Ordnung realisiert werden. Die Ebene als "Ordnungsfläche" kann durch einen zylindrischen Stift herbeigeführt werden, wogegen für eine gekrümmte Fläche einen entsprechenden "Ordner" vorgesehen werden muss.
Claims (25)
- Verfahren zum hydrodynamischen Strecken eines aus einem Fibrillenbündel bestehenden synthetischen Fadens in einem den Faden umschliessenden Flüssigstreckbad, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden als ein Bändchen von im wesentlichen in einer Fläche nebeneinander angeordneten Fibrillen, durch die Flüssigkeit geführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fibrillen des zu streckenden Fadens in ein im wesentlichen in einer Ebene liegendem Fibrillenbändchen geordnet werden, in dem der Faden über eine Laufrichtungsumlenkvorrichtung in die Flüssigkeit geführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchlauf des Fadens die Flüssigkeit in der Kammer unter Druck steht.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammerflüssigkeit in Strömung versetzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömung in der Kammer so gelenkt wird, dass Strömungsanteile entstehen, die nicht entlang der Fibrillenachsen fliessen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Faden durch ein gemeinsames Streckbad geführt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammerdruck so eingestellt wird, dass die verwendete Kammerflüssigkeit oberhalb ihres Siedepunkts betrieben werden kann.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Massendurchfluss durch die Kammer so bemessen ist, dass eine isotherme Temperaturführung entsteht.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur hydrodynamischen Bremswirkung durch die Kammerflüssigkeit eine mechanische Bremswirkung durch Bremsstifte vorgesehen ist, um eine erniedrigte Bremswirkung bei erniedrigten Kammerdurchlaufgeschwindigkeiten zu kompensieren.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Umlenkstifte und Bremsstifte mit Kammerflüssigkeit benetzt werden.
- Vorrichtung zum Strecken eines aus einer Vielzahl von Fibrillen bestehenden synthetischen Fadens in einer Flüssigkeit, gekennzeichnet durch einen Basisteil (1) mit einem eingeformten Kammeranteil (3) und einen Deckelteil (2) mit einem eingeformten Kammeranteil (4), welche Kammeranteile gemeinsam eine bis auf die Ein- und Auslaufstellen für Kammerflüssigkeit (5,6) und Faden (7,8) allseits geschlossene Kammer für ein Streckbad bilden, in dem der Basisteil (1) und der Deckelteil (2) so zueinander in Position bringbar sind, dass eine Streckkammer (3,4) von bestimmter Länge (L) entsteht, sowie mit einer Einlaufeinrichtung (10) zur Ordnung des Fadens in ein in einer Fläche geordnetes Fibrillenbändchen.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der eine und/oder der anderen Kammerteil (3,4) mit eingeformten Ein- und Auslaufkanalteilen (7,8) verbunden ist, die gemeinsam einen der Fläche, in welcher die Fibrillen geordnet sind, angepasster Eingangs- (7) bzw. Ausgangsschlitz (8) bilden.
- Vorrichtung nach Anspruch 11, dass die Kammer (3,4) Zu- und/oder Ablaufvorrichtung (5,6) für die Kammerflüssigkeit aufweist, wobei die Kammer ausser dem Fadenein- und -auslauf (7,8), der durch die Fibrillen weitgehend geschlossen wird, für den Aufbau des verfahrensmässigen Kammerdruckes allseitig geschlossen ausgebildet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in einem der beiden Vorrichtungsteile, Basis- (1) oder Deckelteil (2) eine Einlaufeinformung und eine Auslaufeinformung vorgesehen sind, die zusammen mit dem anderen Vorrichtungsteil (1 oder 2) einen engen Durchlaufspalt (7,8) bilden.
- Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Streckbadverlauf Ein- (5) und Auslaufkammern (6) vorgesehen sind, die durch den Basis- (1) und den Deckelteil gebildet sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Auslaufteil des Streckbades mindestens eine zusätzliche Querkammer (9), die mit einer pneumatischen Druckdifferenz beaufschlagt werden kann, vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Abzugskante (12) der Streckbadvorrichtung ein Kanal (11) zum Durchleiten von Luft vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im Fadenweg eine mechanische Bremseinrichtung (10,10a) vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bremseinrichtung aus Bremsstiften (10,10a) besteht und in unmittelbarer Nähe des Bremsbadeinganges angeordnet ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bremseinrichtung aus einer Anzahl von Schikanen im Streckbad besteht, die das durchlaufende Bändchen aus der Trennebene von Basisteil und Deckelteil drängen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an die geschlossene Kammer eine Pumpe (P) angeordnet ist und Mittel (R) zur Abflussregelung und Mittel (W) zur Temperaturführung vorhanden sind, mit welchen die Kammer auf Ueberdruck und einer bestimmten Temperatur gehalten werden kann.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckelteil (2) zur Bildung eines Eingangangsschlitzes (7') für das Fibrillenbändchen (F) zweiteilig (2,2') ausgeführt ist und gemeinsam einen Dekkelteil bilden, dessen Fadeneintritt innerhalb der maximalen Badlänge liegt.
- Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass an der Eintrittsstelle der Fibrillen in das Bad ein Keramiktstift (10) zur Ordnung der Fibrillen vorgesehen ist.
- Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (2') des zweiteiligen Deckelteils (2,2') einen Ansatz (6') aufweist, der mit der korrespondierenden Region (6) des Basisteils (1) einen Abschluss des durch die Kammerverkürzung wegfallenden Eingangsschlitzes (7) bildet.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens im Kanalteil (4) des Dekkelteils (2) strömungsbildende Massnahmen vorgesehen sind.
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