DE1660186A1 - Spinnvorrichtung - Google Patents

Description

Spinnvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spinnvorrichtung für Fäden.

Beim Schmelzspinnen vielfädiger Garne oder Kabel aus Polymerlsaten^wie beispielsweise Polycaproamid, ist ganz allgemein zu beobaohten, daß die geringen Anteile an flüchtigen Materialien, die in dem Po3.ymerlsat enthalten sind, wie beispielsweise ε-Caprolactam und unter Umständen Oligomere davon, unter den Spinnbsdlngungen verdampfen. Die sich im Verlaufe der kontinuierlich durchgeführten Spinnverfahren ansammelnden Dämpfe kondensieren und bilden in der Näho eier Spinndüsenplatte Tröpfchen, die während des Spinnverfahrens auf die Fäden fallen und an den Stellen ihres Auftreffons eine

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Schwächung dee Fadens verursachen, »as bei d9n nachfolgenden Trocknungs- und Aufspulsehritten zu vermehrtem Zerreißen führt. Kondensierte Flüssigkeit, die sich auf der Oberfläche der Spinndüsenplatte ansammelt, kann außerdem ein schlechtes Funktionieren des Spinnverfahrens hervorrufen oder ein häufiges Säubern der Platte erforderlich machen.

Zur Lösung dieses Problems bietet sich die Verwendung von Ab3augvorrichtuneen zum kontinuierlichen Ent fernsn kondensierfähigsr Dämpfe aus der Umgebung der Spinndüsonplatte an. Beim Spinnen von Nylongarn aus einer Polycaproajnidschmelze müssen jedoch sämtliche Verfahrensbedingungsn innerhalb eines eng umgrenzten Bereiches gehalten werden, da beispielsweise ein plötzlicher, starker Druckabfall zu einem schlechten Garn führen oder ein Abstellen der Anlage erforderlich machen kann. Im Hinblick auf die für ein erfolgreiches Schmelzspinnen verlangten Erfordernisse ist Jegliches Abzeichen einss Parameters von seinem optimalen Wert, uai eine Iiaucrung, beispielsweise eine Saugvorrichtung, in das Verfahren einzupassen, generell nachteilig für äes Produkt oder für die Ergebnisse dos Verfahrens. Deshalb muS eine verwendbare Absaugvorrichtung sorgfältig entworfen und minutiös mit den anderen Elementen der Spinnvorrichtung kombiniert werden, damit sie mit der allgemeinen Arbeitsweise und den Erfordernissen des Spinnverfahrens in gutem Einklang steht.

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Gegenstand der Erfindung ist 3ine Vorrichtung zum Spinnen von Fäden« bestehend aus einem senkrecht angoordnoten Spinnschacht, dessen Oberteil eine waagrecht angeordnete Spinndüse reit einer Vielzahl von Öffnungen bildet, und aus einer Vorrichtung zum Absaugen von Gas aus dem Schacht zum Verdampfen von Lösungsmittel von den Fasern, die dadurah gekennzeichnet ist, daß der Schacht um sein oberes Ende herum.eine ringförmige Abzugskammer, duroh deren Innenwand Kanäle in den Spinnschacht zum Abziehen von Gas daraus führen, aufweist, daß innerhalb das Abzugskarr.nierringes um das Gebiet der duroh den Spinnschacht verlaufenden Fäden ein hohlkegelstumpfförmiges Prallblech angeordnet ist, dessen kleinere. Öffnung sich in einem geringen Abstand von der Spinndüse in der unmittelbaren Nähe ihrer äußerstαη Öffnungen und dessen grö3ere öffnung sich unterhalb der Kanäle befindet, und daß ein Kühlgaseinlaß in den Spinnschacht unterhalb des unteren Endes das Prallbleohes angeordnet ist.

Wird die erfindungsgcmäSe Vorrichtung zum Spinnen von Polycaproamid verwendet, so betrügt die Temperatur des Polymerisats vorzugsweise zwischen 250 und 29OK₃ und das Polymerisat wird vorzugsweise in Kontakt mit inertem Kühlgas odor -dampf mit einer Strahlgeschwindigkcit von gewöhnlich zwischen 9,1 und 36,6 m/rain in den Spinnsoh&ebt ox'crudiert. In dor Abr-ugskairmor wird ein geringerer Druck als im Spinnschacht aufrechterhalten, wobei der Druck innerhalb cisr Abzugskaminer

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um weniger als 1,27 cm Wassersäule variiert. Die Gasströmungsgeschwindigkeit vom Spinnschacht durch die Abzugskamn© r wird zwischen 0,0283 und 0,566 m^/min gehalten, wenn der Spinnschacht einen Durchmesser von etwa 250,5 cm t>3Sit2t* Dabei wird die Strömungsgeschwindigkeit an allen Punkten längs des Umfange© des den Spinnachacht von der Abzugslcairmer». trennenden Prallblechss praktisch gleich groll gohalton.

Die vorliegende Erfindung besteht fern-sir in einem Verfahren zum Spinnen von F&den, wobei zu verapinnsndos Manorial unter Druck der Spinndüse der erfindungsgemÜSen Vorrichtung zugeführt wird, durch den Gaaeinlaß Kühlgas einßoloitet wird und 20# oder weniger diesos Gases durch die Absaugkanäle und die Abzugskamtner abgezogen werden, damit dieser Teil des Gases den an dar Spinndüse gebildeten Fäden entgegenströmt^ und der Rest des Gase3 aus dem Spinnschacht in Richtung der Fadenbewegung ausströmen kann.

Vorzugsweise ist die änti'ornung swisohon der Spinndüse und dem obersten KühlgaßGinlaß mindestens gleich der Entfernung zwischen den äußersten Düsenüffnungenjsie beträgt vorzugsweiss zwischen 25,4 und 50.,8 cm. Eine noch größere Lunge des Kühlgasgegenstroms trägt zur Vermeidung von Turbulenzerscheinun^Gn in dor Kühe der DUsenooerfluuha bsi und verui'äaaht einer. Schutzfilm e.uü Dssnpf mit Giner hohen Konzentration an monomeren Dampf entlang dieser Oberfläche

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sowie zu einer Zone von annähernd ruhendem Gas, durch die die Fäden laufen. Auf diese Welse wird eins der Padenbewegung entgegen und nach oben in Richtung auf die Abzugsvorrichtung tete laaiinare Strömung an Monoraerenäsmpf erzeugt und damit ein· höhere Gleichmäßigkeit; der frisch gesponnenen Fäden erzielt, wodurch diese leichter aufgespult und mit größerer Gleichmäßigkelt weiterverarbeitet werden können, so daß schließlich ein gutes Endprodukt erhalten wird.

Die Erfindung wird Im folgenden anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf di.e Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung stellt einen LSngsochnitt längs der senkrechten Achse des Spinnschachtes einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar.

Die veranschaulichte Vorrichtung besteht aus einem senkrecht angeordneten Spinnschacht 1 mit einer zylindrischen Wand 2 und einer waagrecht angeordneten Spinndüse h, die eine Vielzahl von Öffnungen 6 aufweist. Am oberen Ende des Spinnschachtes ist eine Absaugvorrichtung angeordnet, die aus einer den Spinnschacht umgebenden Absugskairne r 8 besteht, die durch eine Abzugsöffnung 10 mit einem nicht gezeigten Exhaustor zum Abziehen von Gas verbunden ist. In der inneren Wandung der /ibsugslcommer 8 ist ein wnagrechter Ring von Kanälen 3Λ angeordnet, über die die Abxugßkammer 8 mit dem Spinnschacht in Verbindung steht.

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Unterhalb dor öffnungen 6 der Spinndüse, jedoch beträchtlich oberhalb der Kanäle 14 ist ein starres hohlkegeüctumpfförmiges Prallblech 16 angeordnet, das vorzugsweise nicht porös ist und an seinem oberen Ende ein sich senkrecht eruOreckendes zylindrisches Teil 18 besitzt, das vom Boden dei Spinndüse durch einen geringen Abstand getrennt ist, Diesrr Abstand, der um den gesamten oberen Umfang des zylindrischen Teils 18 durch eine Anzahl von Haltern 20 an dem zylindrischen Teil konstant gehalten wird, beträgt zwischen 0.8 und 12,*.' mn und vorzugsweise 1,6 rrm. Das Prallblech erstreckt sich Jn einem Abstand von der Innenwand der Abzugskatraner und an cten finlaSkanälen 14 dor Abzugskammer vorbei nach unten, wo es in dar Nähe seines unteren Endes mit einer ringförmigem Platte 19 -verbunden ist, die unterhalb der Absugskercmer 8 und der Abiugskan\'le 14 angeordnet ist

Der untere Abschnitt des Spinnschachtes wird von einer isyiindyischen balgonfoujjigcn Konstruktion £6 "umgeben, der Kühlgas, beiepielaweiso Luft., über eins Hauptleitung 24 zugeführt werden kann. Die Luft strömt swiecihen dem Spinnschacht und ÜQV Balgenkonstruktion 26 nach oben und durch die Einlädst* 2R, dio in horizontalen Reihen in der Wand des Spinnschaohtes angeordnet sind, in den Spinnschacht hinein. Die bastan Ergebnisse unter Vermeidung von Turbulenz in der Mähe der Düse werden i:n allgemeinen dann erzielt, wenn die oberste Reihe der KühlgasoinliSsfus sich in einsr bssti{i?n:tGn Entfernung, die als KUhleas-GogönstroiB-Entfernung bezeichnet .-lird,. von der Unterseibe der Spinndüse 4 mit den üffnmigen 6 bafindot.

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Diese Entfernung beträgt mindestens so viel wie di© maximale Entfernung zwischen zwei äuQersten Spinndüsenöffnungen und vorzugsweise zwischen 25,4 und 50,8 cm. Die durch die Einlaßöffnungen 22 strömende Luft gelangt dann in Kontakt mit den frisch gesponnenen Fäden, die in der Zeichnung gestrichelt dargestellt sind.

Die Balgenkon3trulction 26 ist an einen sich nach innen erstr Eckenden Flansch 29 von U-föxmigem Querschnitt am unteren Ende der zylindrischen Wand 2 befestigt. Der Flansch mit U-ft>rmigera Querschnitt dient gleichzeitig als Halterung für den unteren Teil des Spinnschachtes, der die KÜhlgaeeinlässe 22 trägt und seinerseits an seinem unteren Ende mit einer balgenförmigen Fortsetzung 27 versahen ist.

Ein sich von der Abzugskarcmer 8 nach unten erst reokendar ringförmiger Flansch 30 dient der Halterung der Abzugskammer und taucht in einen ringförmigen Kanal 34 ein, der in einen an die zylindrische Wand 2 anmontierten ringförmigen Blook 36 eingelassen ist und ein flüssiges Abdichtungsmittel 32, beispielsweise Wood-Legierung, enthält. Der ringförmige Block 36 trägt ferner einen horizontalen Ring 4o, durch den eine Anzahl Bolzen 41 geführt ist, dio durch Sprungfedern 38 zwischen dem Ring 40 und den Köpfen 43 der Bolzen nach oben gedruckt werden. Die mit dem Prallbleoh 16 verbundene Platte 19 ruht auf diesen Bolzenköpfen 43 und wird

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Ihrerseits durch βίο nach oben gedrückt. Platte 19 weist außerdem einen sich nach unten erstreckenden Saum 42 auf, der ebenfalls in einen eine Dichtungsflüssigkeit, wie Wood*6ohes Metall« enthaltenden Kanal eintaucht. Ein nicht gezeigter Auslafl für den Anteil des Kühlgases, der sich in Richtung der Fadenbewegung in dem Spinnschacht abwärts bewegt, ist unterhalb der Gaseinlaflöffnuneen 22 vorgesehen.

Abzugskammer und Prallblech können für Untersuchung und Wartung der Spinndüse und Absaugvorrichtung leicht durch Abheben entfernt werden. Die mit dem flüssigen Dichtungsmittel gefüllten Kanäle stellen eine ausreichende Abdichtung dar und erlauben zugleich das einfache Entfernen der genannton Teil©. Gewünechtenfalls können Ring- oder andere Dichtungen anstatt des flücoigen Dichtungsmittels verwendet werden.

Die £inlaSkanäle in die Abzugsvorrichtung bestehen vorzugsweise aus einer großen Anzahl von Löchern von verhMltniamäiJijs geringer Größe, die vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt besitzen, wenngleich auch onga Schiitzg verwendet werden können. Diese Kanäle bewirken eine Druckdifferenz von etwa 0,127 bis 25,4 cn HassorsöulQ zwischen dorn Spinnschacht und der Abzugskammer. Abzugskammer und ihre Zuführungskanäle sowie die Abzugsöffnung zum Exhaustor sind so dimensioniert und angeordnet, daß diese Druckdifferenz praktisch gleich gehalten wird, d.h. daß die Abweichungen innerhalb des

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Abzugskammervolumens höchstens etwa 1,27 cm Wassersäule, betragen und daß eine Strömungsgeschwindigkeit eingehalten wird, die ebenso wie der Druck praktisch an aXlen Stellen der Trennungswand zwischen Spinnschacht und Abzugskammer gleiob 1st. Zu diesem Zweck Übersteigt die Quersohnittaf lache der Abzügskammer zweckmäßig die Summe <2er Quarschnittsflachen dor

EinlaßkanMle um ein Vielfaches, wodurch erreicht wird, daß die Lineargeschwindigkeit des Gasstromes durch die Abzugskammer etwa halb so groß ist wie die durch die Kanüle. In diesem Falle können die Kanäle sämtlich von der gleichen Größe sein und auf gleicher Höhe um die Abzugskammer herum gleichmäßig verteilt sein. Die Abzugsöffnung oder -öffnungen zum Exhaustor sind gewöhnlich so dimenslQniert, das Druckabfälle in der Abzugskammer vermieden werden und besitzen dementsprechend einen verhältnismäßig großen Querschnitt. Wenngleich die Kanäle vorzugsweise von gleicher Größe sind und gleichmäßig auf derselben Höhe verteilt sind, können sie auch unterschiedliche Größe besitzen und ungleichmäßig und auf verschiedenen Höhen verteilt sein, solange gleiche Gasgeschwindigkeiten durch jeden Bereich dor Abzugskarraner sichergestellt sind.

Beim Spinnen eines Oarns unter Verwendung der beschriebenen Vorrichtung unterliegen die frisch gesponnenen oder extrudierten Fäden 28, die aus den Öffnungen 6 hervortreten, der Verfestigung, die in dem Bereich der Absaugvorrichtung unter dem Einfluß eines Oegnstroms aus inertem Gas oder Dampf, der

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durch die Kühlga3einlösss 22 in den Spinnschacht eintritt, beginnt. Der der Fadenbewegung entgegengerichtete Inertgasstrom stellt jedoch nur einen kleinen Anteil des Gesamtgasstromes dar, der durch die Kühlgasein¹üsse 22 in dan Spinnschacht eintritt. Bis zu etwa 96$ des eintretenden Gases strömen in Fadenbewegungsrlchtung und treten durch ©inen nicht gezeigten Gasauslaß aus. Das entgegen der Fadsnbswegung strömende Gas gelangt über das Prallblech 16 und den Zwischenraum zwischen Spinndüse 4 und dem zylindrischen Toil 18 des Prallblechs auf die Außenseite des Prallblechs 16, strömt dort abwärts und durch die Kanäle 14 in die Absugslcammer und wird durch den AbzugsauslaS 10 abgezogen. Dieser Gasstrom führt verdampftes Monomerss rait sich, das von den frisch ext radierten geschmolzenen Fäden in den .oberen Teil des Spinnschachtes abgegeben wurde. Die Fäden verfestigen sich in dem unteren Teil das Spinnschachtes unterhalb der KühlgaseinlMsse 22 waiter und kühlen ab.

Unter Verwendung einer Spinnvorrichtung, wie sie Im wesentlichen in der Zeichnung dargestellt ist, wurde ein Polycaproamidpolymerisat mit einer relativen AmeisonsSureviskositat.von 45 (ASTM D-789-52T) und einem Gehalt an flüchtigen Stoffen von etwa 1 bis 3 Gew.-# bei einer Temperatur von 2β2*€ und einer Strahlgaschwindiglceit von etwa 6,1 bis 10,7 m/min durch eins Düse aus rostfreiem Stahl mit 126 radial angeordneten

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runden öffnungen mit elnom Durchmesser von je 0,457 mm ext radiert. Der Spinnschacht, in den die FÄden extrudiert wurden, war 6,7 m long und bssaS einen Durchmesser von 22,9 cm. Er wurde zum Druckausgleich mit 1,16 or Luft von 26,6⁰C je Minute über Hauptleitung 24, Balgenkonstruktion 26 und KUhI gaseinlass 22 beschickt. Der Kühl gase ίη1α3 befand sioh etwa 50,5 cm unterhalb der Spinndüse. Die Afozugsksnimor 8 wurde, wie in der Zeichnung erläutert, von 55 kreisförmigen Kanülen von je 1,98 nun Durchmesser und I₃59 mm Längo durchstoßen, die gleichmäßig verteilt in einem Ring von einem Durchmesser von etwa 50,5 cm angeordnet waren.

Durch das gesamte Volumen der Abzugskammer 8 wurde mittels einer VakuumpumiDe, die tibor einen Kondensor zur Wiedergewinnung von Monomeren» und über die Abzugsöffnung 10 mit der Abzugskanäler 8 verbunden war, ein DruckgefSlle gegenüber der AtmosphKr© des SpAimnohacliss von 1,55 ob Wassersäule aufrechterhalten. Die Strömungsgeschwindigkeit durch die Abzugskammer zur Exhaustorpumpe betrug nicht mehr als 0,25 or/min, was tteniger als einem Fünftel der gesamten Luftbeschickung entsprach. Dor übrige Teil der Luft trat mit den Fäden am Boden des Spinnschachtes aus. Nach längerem kontinuierlich fortgesetzten Spinnen war die Menge an kondensiertem Monomeren, die sich auf den Flächen der Vorrichtung in der Nähe der SpinndUso abgeschieden hatte, gering. Das Garnbttndel wurdo durch die Tätigkeit der Ab-'

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saugvorrichtung nicht beeinträchtigt, und die Temperatur an der Oberfläche der Spinndüse blieb konstant.

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Claims (1)

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Patentansp r ti ο h e

1. Vorrichtung zum Spinnen von Fäden, bestehend aus einem senkrecht angeordneten. Spinnschacht, dessen Oberteil eine waagreoht angeordnete Spinndüse mit einer Vielzahl von öffnungen bildet, und aus einer Vorrichtung zum Absaugen von Gas aus dem Schacht zum Verdampfen von Lösungsmittel von den Faden, dadurch gekennzeichnet, da3 der Schacht (2) um sein oberes Ende herum eine ringförmige Abzugskanuner (8), durch deren Innenwand Kanüle (14) in den Spinnschacht zu» Abziehen von Gas daraus führen, aufweist, daß innerhalb des Abzugskanäle !-ringes um das Gebiet der durch den Spinnschacht verlaufenden Fäden ein hohlkogelstumpfförmigas Prallblech (16) angeordnet ist, dessen kleinere öffnung (18) sich in einem geringen Abstand von der Spinndüse (4) in der unmittelbaren Nähe ihrer äußersten Öffnungen (6) und dessen grö9ere öffnung sich unterhalb der Kanüle (14) befindet, und das ein KUhlgaseinlaß (22) in den Spinnschacht unterhalb des unteren Endes des Prallbleohes angeordnet 1st. «

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzolehnst, defl der Küh.lgasoinlaß (23) unterhalb der Spinndüse (4) in einer Entfernung von der Spinndüse (4) angeordnet isfc, die Mindesten«

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gleich der Entfernung zwischen ihren äußerston öffnungen ist..

?. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle $.4) die Form kleiner Löcher besitzen, deren QrUQe so gewählt ist, daß das Druckgefälle zwischen Abzugskammer und Spinnschacht zwischen 0,127 und 25,4 cm Wassersäule beträgt, wenn Gas von der Abzugskanäler angesaugt wird, und daß die Löcher so verteilt sind, daß eine volumetrische Strömungsgeschwindigkeit des Gases aufrechterhalten wird, die an allen Punkten längs das kleineren Umfange des Prallbleches praktisch gleich ist.

4. Verfahren zum Spinnen von Fäden, bei dem zu spinnendes Material unter Druck einer Spinndüse zugeführt und in einen Spinnschacht unterhalb der Spinndüse hineIngospönnen wird, aus dem zur Verdampfung von Lösungsmittel Gas abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Spinndüse und den Spinnsehacht so wühlt, daß sie eine Vorrichtung gtmäfl einem dar vorhergehenden Ansprüche bilden, daß Gas durch den Gaseinlaß in diese Vorrichtung geleitot wird, daß 20£ oder weniger dieses Gases aus dem Spinnschacht .Über die Abzugskammer abgezogen wird, so daß dieser Teil des Gases entgegengesetzt zv.r Bewegungsrichtung der Fäden und diesen entgegenströmt, und daß man das übrige Gas in dar Bewegungsrichtung der Fäden und mit diesan aus dem Spinnschacht austreten läßt.

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