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DE1660674B2 - Verfahren zur verbesserung der fadenreinheit und -gleichmaessigkeit beim schmelzspinnen - Google Patents

Verfahren zur verbesserung der fadenreinheit und -gleichmaessigkeit beim schmelzspinnen

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DE1660674B2
DE1660674B2 DE1966V0030824 DEV0030824A DE1660674B2 DE 1660674 B2 DE1660674 B2 DE 1660674B2 DE 1966V0030824 DE1966V0030824 DE 1966V0030824 DE V0030824 A DEV0030824 A DE V0030824A DE 1660674 B2 DE1660674 B2 DE 1660674B2
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Helmut Dr. 8751 Elsenfeld; Stapp Hans 8751 Mömlingen Werner
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Enka Glanzstoff Ag, 5600 Wuppertal
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gleichmäßigkeit an Schmelzspinneinrichtungen, gemäß dem die Schmelze unmittelbar vor dem Verspinnen in parallele Teilströme aufgeteilt wird.
Es ist bekannt, daß die Strömung der Spinnmasse vom Aufschmelzort bis zur Düse infolge ihrer hohen Viskosität laminar ist. Einmal in der Strömung vorhandene Inhomogenitäten können daher von selbst nicht mehr ausgeglichen werden und führen zu Spinnstörungen, beispielsweise zu unterschiedlichen Einzelfadenstärken. Fadenunreinheiten, Fadenbrüchen und dergleichen mehr. Andererseits ergeben sich aus der für laminare Strömung charakteristischen Strömungsparabel unterschiedliche Verweilzeiten und folglich weitere Inhomogenitäten. Es wurde daher mehrfach versucht, durch Vermischen des zur Düse strömenden Schmelzestromes möglichst nahe an der Düse eine gewisse Homogenisierung der Schmelze und damit eine Verbesserung der Gleichmäßigkeit und Reinheit der gesponnenen Fäden zu erreichen.
So ist beispielsweise ein« Abänderung der überlicherweise zwischen Filterpaket und Düse angeordneten Stütz- oder Verteüerplatte bekanntgeworden, wonach die normalerweise in regelmäßiger Verteilung senkrecht zu den Oberflächen der Verteilerplatte verlaufenden Bohrungen zum Durchtritt der Schmelze vom Filterpaket zur Düsenplatte durch solche ersetzt sind, welche in einem Winkel zur Oberfläche radial so verlaufen, daß sie die Schmelze entweder aus dem inneren Bereich über der Platte in den äußeren Bereich unterhalb oder umgekehrt transportieren, während zwischen diesen in regelmäßiger Folge abwechselnden Bohrungen für eine Zwischenzone jeweils solche senkrecht zu den Oberflächen angeordnet sind. Diese Einrichtung konnte jedoch keine entscheidende Verbesserung erbringen, da nicht eine Vermischung stattfand, sondern lediglich eine geringe Verbesserung des Verweazeitspektrums erreicht wurde.
Weiter ist bekaant, zwischen Spinnpumpe und Düsenpaket in einem erweiterten Leitungsteil einen zylindrischen oder konischen Körper anzuordnen, der auf seiner Oberfläche in entgegengesetzter Richtung schraubenförmig verlaufende Kanäle aufweist, die sich mehrfach überkreuzea Dadurch soll eine intensivere Durchmischung des von der Spinnpumpe kommenden Schmelzeflusses erreicht werden. Auch mit dieser Einrichtung konnten jedoch wirkliche Verbesserungen nicht erzielt werden, weil einmal die Mischwirkung des mit Kanälen an seiner Oberfläche versehenen Einbauteils nicht ausreichte und außerdem wegen des konstruktiv bedingten Einbauortes ebenso wie der Abmessungen hinter dieser Mischvorrichtung noch einmal ein größerer Sammelraum, außerdem ein Filterpaket und eine Stütz- bzw. Lochplatte vom Schmelzestrom überwunden werden mußten, bevor er zur Düse kam. Es wurde zwar zunächst die Inhomogenität der Schmelze etwas gemildert, in dem darauffolgenden Stück wegen der als Folge wiederholter Querschnittsänderungen verursachten verschiedenen Strömungs-T"sc^windigkeiten. wegen der Eigenart der laminaren Strömung an sich und auch der strömungsungünsvigen Gestaltung der einzelnen von der Schmelze durchflossenen Vorrichtungsteile aber wieder neue Ungleichmäßigkeiten erzeugt, die praktisch zu den gleichen Spinnstörungen führten, wie sie an herkömmlichen Spinneinrichtungen ebenfalls auftraten.
Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Spinnverfahren und eine Spinneinrichtung zu schaffen, welche die aufgeführten Nachteile vermeidet und eine weitgehend homogene Schmelze unmittelbar vor dem Eintritt in die Düsenbohrungen sicherstellt.
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gleichmäßigkeit an Schmdzspinneinrichtungen, gemäß dem die Schmelze unmittelbar vor dem Verspinnen in parallele Teilnröme aufgeteilt wird, dadurch erreicht, daß jeder Teilstrom in mehrfacher Wiederholung in zwei bis acht Strömungsfäden aufgeteilt wird, welche jeweils vor der erneuten Aufteilung in anderer Ordnung wieder zusammengeführt werden. Das Aufteilen der Teilströme in mehrere Strömungsfäden und das anschließende Zusammenführen kann dabei bis zu ca. zehnmal erfolgen. Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindunsgemäßen Verfahrens mit einer Spinndüsenplatte und einer Verteüerplatte, welche Bohrungen aufweist, die mit einer Schmelzezuleitung einerseits und einem zwischen der Verteüerplatte und der Spinndüsenplatte gebildeten kleinen Vorratsraum andererseits in Verbindung stehen, wobei die Verteüerplatte gleichzeitig die Stützplatte für das Filterpaket bildet, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß in den Bohrungen der Verteüerplatte Mischelemente, welche in Form von an sich bekannten Mehrfach-Strömungsteilern aufgebaut sind, angeordnet sind. Das Volumen des Vorratsraumes über der Spinndüsenplatte beträgt vorzugsweise das 0,2 bis 1Of ache des Volumens der Spinnbohrungen.
Unabhängig davon, ob technische oder textile Fäden gesponnen werden, wird eine gute Homogenisierung erzielt, wenn der Durchsatz je Mischelementabschnitt (Strömungsteilelement) etwa 2,0 bis 3,5 p/min nicht übersteigt, während er einen Wert von etwa 0,9 bis 1,0 p/min möglichst rieht wesentlich unterschreiten
sollte. Daraus ergibt sich, daß je nach den Spinnbedingungen bei textlien Titern ein aus beispielsweise sechs Hementabschmtten bestehendes Mischelement für bis zu 40 bis 50 Spinnbohrungen genügt, während technische Fäden mit höherem Einzeititer bei etwa 20 bis 25 Spinnbohrungen auf ein gleiches Mischelemem die Grenze ist
Das an sich bekannte Mischelement besteht aus zwei zylindrischen Halbschalen und dem meist aus einem Stück hergestellten, nach Art eines einfachen Mehrfach-Strömungsteilers bekannter Art aufgebauten Mischstück, welches formschlüssig, nur die Strömungskanäle freilassend, zwischen zwei zylindrische Halbschalen paßt Es weist bis zu 10 hintereinandergeschaltete, gleiche Strömungselemente oder Mischelementabschnitte auf.
Überraschend war, daß sich eine die Spinngleichmäßigkeit wesentlich verbessernde Homogenisierung auch bei dem erfindungsgemäßen getrennten Mischen der einzelnen Teilströme und deren Zusammenführung unmittelbar vor der Düse ohne weiteres Mischen nicht nur als durchführbar, sondern sogar als wesentlich wirkungsvoller erwies, als es das Mischen des gesamten Schmelzestromes (bei großen Durchsatzmengen) nach bekannten Ausführungen war. ;s
Die Auswirkungen der erfindungsgemäßen Verfahrensweise werden durch die nachfolgenden Beispiele verdeutlicht. Der dabei als Vergleichszahl benutzte Variationskoeffizient wird durch die Gleichung
% = -—- 100
bestimmt, worin S»Standardabweichung« bedeutet und definiert ist als
■V
ί%
S=I/ —ί-
n - 1
45
Darin ist x\... xn das Gewicht von 90 cm des Einzelfilaments 1 bis η des zu prüfenden, η Einzelfilamente aufweisenden Fadens, χ das arithmetische Mittel der Einzelfilamentgewichte.
Beispiel 1
Zum Spinnen eines 1000/210 den Polyester-Fadens wurde in einer Spinneinrichtung üblicher Art einmal nach dem erfindungsgemäßen und einmal nach dem bisher üblichen Verfahren gesponnen. Der Fadenabzug entsprach dabei jeweils einer Schmelzeleistung von 230 p/min. Beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden 14 Mischelemente, bestehend aus jeweils sechs Mischstufen, benutzt. Die Untersuchung der ersponnenen Fäden ergab dabei für das Spinnen nach der alten Verfahrensweise einen Variationskoeffizienten von 10,3%; für das Spinnen nach der erfindungsgemäßen Verfahrensweise wurde dagegen ein solcher von 4,6% ermittelt. Diese Variationskoeffizienten sind der Mittelwert aus je 400 Messungen bei an verschiedenen Stellen entnommenen Fadenproben.
Beispiel 2
Ein 40/2 den Nylon-6-Faden wurde einmal unter Verwendung der üblichen und einmal unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die hier ein Mischelement mit sechs Mischstufen aufwies, gesponnea Die Abzugsgeschwindigkeit entsprach einem Durchsatz von 12 p/min. Der Variationskoeffizient für das Spinnen mit der bisher üblichen Vorrichtung schwankte sehr stark zwischen 3% und 7%, während sich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein solcher von 1% bis 1,5% ergab. Die Variationskoeffizienten wurden jeweils aus mehreren hundert Probefadenstükken ermittelt
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert Es zeigt
Fig. 1 den senkrechten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Spinnkopf,
Fig.2 einen Schnitt entsprechend der Linie A-B in Fig. 1 und
F i g. 3 ein Mischelement
Wie allgemein üblich, ist (F i g. 1) das Düsenpaket 2 in das Gehäuse 1 eingesetzt Es enthält die Spinndüsenplatte 4 mit den Spinnbohrungen 5 und den Spinnkanälen 6 auf der Austrittsseite der Schmelze, außerdem das Filterpaket 10 auf der Eintrittsseite. Zwischen Spinndüsenplatte 4 und Filterpaket 10 ist eine Verteilerplatte 7 angeordnet, deren Durchmesser gleich dem der Spinndüsenplatte ist und deren Höhe etwas größer ist als die Länge der in entsprechende Bohrungen (F i g. 2) eingesetzten, hier aus je sechs gleichen Abschnitten bestehenden Mischelementen 8; 12. Zwischen Spinndüsenplatte 4 und Verteilerplatte 7 ist ein sehr kleiner Vorratsraum 9 für die Schmelze durch eine Eindrehung in der Verteilerplatte 7 gebildet, in welcher die Austrittsseiten der Mischelemente 8; 12 münden. Sein Volumen ist bei der für das Beispiel 1 verwendeten Ausfünrungsform etwa gleich dem Gesamtvolumen der Spinnbohrungen.
Die Schmelze tritt durch die Schmelzezuleitung 11 in das Düsenpaket ein, durchdringt das Filterpaket 10 und kommt in einen darunterliegenden Verteilerraum 3: hier teilt sich der Schmelzestrom auf die einzelnen Mischelemente 8; 12 auf. Im in der Zeichnung dargestellten Falle sind dies vierzehn Stück. Mit Hilfe der hier aus sechs in der Zeichnung dargestellten Strömungsteilelementen bestehenden Mischelemente 12 wird die Schmelze in den einzelnen TeilMrömen gründlich durchmischt.
Das Mischelement 12 wirkt in an sich bekannter Weise so, daß die hochviskose Flüssigkeit in mehrfacher, der Zahl der Strömungsteilelemente entsprechender Wiederholung in beispielsweise vier Strömungsfäden unterteilt wird und diese anschließend in anderer Ordnung (und Querschnittsform) wieder zusammengeführt werden. So wird beispielsweise (F i g. 3) der auf die Kante 13 auftreffende Flüssigkeitsstrom in zwei Teile geteilt, von denen der eine im Bild hinter der Kante verschwindet und durch eine in der Darstellung schwach sichtbare Ausnehmung geführt wird, während der andere durch den Kanal 15 weiterströmt. Der durch Kanal 15 abströmende Flüssigkeitsfaden wird unmittelbar nach seiner Abtrennung an der Wand des strichpunktiert dargestellten Gehäuses umgelenkt und Hfft sogleich auf eine nächste, in der Darstellung nicht sichtbare Teilkante. An der Stelle der Umlenkung ist aus dem Raum 21 ein anderer, von der gegenüberliegenden Seite des Einsatzes herübergeleiteter Flüssigkeitsfaden dazugekommen; beide werden nun entsprechend der Konstruktion jeweils zur Hälfte in einen bei der Kante 19 endenden und einen wieder auf die Rückseite des Einsatzes führenden Faden aufgeteilt.
Dieses ständige Aufteilen in zweimal zwei Strömungsfäden — auf der in der Zeichnung nicht
sichtbaren Seite geschieht zur gleichen Zeit das gleiche wie auf der sichtbaren —, wobei die Zerteilung jeweils eines aus zwei vorher zusammengeführten Fäden bestehenden Strömungsteiles immer so erfolgt, daß jeder der beiden den Strömungsteil bildenden Fäden je zur Hälfte in die nunmehr folgenden Strömungsbahnen eintritt, führt zu einer sehr gründlichen Durchmischung. Unter der Voraussetzung daß — was hier offenbar zutrifft — tatsächlich laminare Strömung herrscht, erfolgt also die Angleichung der einzelnen Bereiche des Strömungsquerschnittes abhängig von der Anzahl der hintereinandergeschalteten Mischstufen oder Strömungsteilelemente eines Mischeinsatzes in bekannter Gesetzmäßigkeit.
Beim Spinnen monofiler und auch multifiler textiler Fäden geringen Titers kann die Anordnung eines Mischelementes 8; 12 vor der Spinndüsenplatte 4 genügen, sofern dabei die erfindungsgemäßen, die Durchsatzmenge betreffenden Bedingungen eingehalten sind. Zweckmäßigerweise wird dann dieses eine Mischelement 8; 12 vorzugsweise quer zur Strömungsrichtung der Schmelze in die Verteilerplatte 7 eingelassen. Ein solcher Einbau kann auch bei nur zwei oder drei Mischelementen 8; 12 zweckmäßig sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gleichmäßigkeit an Schmelzspinneinrichtun- S gen, gemäß dem die Schmelze unmittelbar vor dem Verspinnen in parallele Teilströme aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Teilstrom in mehrfacher Wiederholung in zwe· bis acht Strömungsfäden aufgeteilt wird, welche jeweils vor der erneuten Aufteilung in anderer Ordnung wieder zusammengeführt werden.
2. Spinnkopf zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Sphndfisenplatte und einer Verteilerplatte, welche Bohrungen aufweist, die mit einer Schmelzezuleitung einerseits und einem zwischen der Verteüerplatte und der Spinndüsenplatte gebildeten kleinen Vorratsraum andererseits in Verbindung stehen, wobei die Verteüerplatte gleichzeitig die Stützplatte für das Filterpaket bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in den Bohrungen (8) der Verteüerplatte (7) Mischelemente (12), welche in Form von an sich bekannten Mehrfach-Strömungsteilern aufgebaut sind, angeordnet sind.
3. Spinnkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Vorratsraumes (9) das 0.2- bis lOfache des Volumens der Spinnbohrungen (5,6) beträgt.
DE1660674A 1966-04-09 1966-04-09 Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Fadenreinheit und -gleichmäßigkeit an Schmelzspinneinrichtungen Expired DE1660674C3 (de)

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