DE19956251A1 - Einrichtung zum Herstellen künstlicher Filamente - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Herstellen künstlicher Filamente (Y), umfassend mindestens einen Extruder (1), mindestens einen Spinnteil (5) mit mindestens einer Spinnpumpe (6), mindestens einem Spinnkopf (7) und mindestens einer Spinndüse (8), und mindestens einer Dosierpumpe (10) zur dosierten Einbringung eines Pigments zur Einfärbung der Filamente (Y). Zur Schaffung einer solchen Einrichtung, mit der eine Färbung der Filamente möglich ist und gleichzeitig der Wartungsaufwand, insbesondere das Reinigungserfordernis der Bestandteile reduziert werden kann, ist vorgesehen, daß das Pigment in flüssiger oder pastöser Form vorliegt und daß die oder jede Dosierpumpe (10) im Spinnteil (5), vorzugsweise unmittelbar vor der oder jeder Spinnpumpe (6) angeordnet ist. Somit werden alle Bestandteile der Einrichtung vor der Einbringung des Pigments nicht mit den Pigmenten belastet, wodurch deren Reinigung bei Farbwechsel nicht notwendig bzw. leichter durchführbar ist. Wenn je Spinnpumpe (6) eine Dosierpumpe (10) zur Einfärbung vorgesehen ist, können gleichzeitig verschiedenfärbige Filamente (Y) hergestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Herstellen künstlicher Filamente umfassend mindestens einen Extruder, mindestens einen Spinnteil mit mindestens einer Spinnpumpe, mindestens einem Spinnkopf und mindestens einer Spinndüse, und mindestens eine Dosierpumpe zur dosierten Einbringung eines Pigments zur Einfärbung der Filamente.

Künstliche Filamente werden für viele Anwendungen, beispielsweise im technischen Bereich, im Textilbereich oder zur Herstellung von Teppichen benötigt. Es kommen nahezu alle Kunststoffrohstoffe, wie zum Beispiel Polyäthylen, Polypropylen, Polyester, Polyvinylchlorid oder Polyamide zur Anwendung. Je nach Anwendungsfall unterscheidet man zwischen Monofilamenten und Multifilamenten mit oder ohne nachträglicher Texturierung des Garns. Durch Verstreckung der Filamente werden höhere Festigkeiten erzielt werden. Sogenannte vollverstreckte Filamente (FDY fully drawn yarns) weisen besonders hohe Festigkeit auf. Weiters werden vororientierte Filamente (POY preoriented yam) und heißlufttexturierte Garne (BCF bulked continuous filament) in der facheinschlägigen Branche unterschieden. Die letztgenannten BCF-Garne weisen eine besondere Kräuselung auf und werden beispielsweise für die Herstellung von Teppichbelägen verwendet.

Für eine Reihe von Anwendungen ist es notwendig und zweckmäßig, die hergestellten Filamente einzufärben. Dazu ist es üblich, dem Granulat des Rohstoffs, welches dem Extruder der Spinnmaschine zugeführt wird, ein Granulat beizumengen, welches den Rohstoff und das gewünschte Pigment enthält. Nachteilig für derartige Anordnungen ist, daß nur eine einzige Einfärbung pro Spinnmaschine erfolgen kann und darüber hinaus alle von der Schmelze 5 durchlaufenen Konstruktionsteile der Maschine auch von den Farbpigmenten durchlaufen werden, welche entsprechende Verunreinigungen hervorrufen und bei Farbänderung gereinigt werden müssen. Dadurch werden auch die Farbwechselzeiten entsprechend verlängert.

Die US 5 800 746 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung gefärbter künstlicher Filamente, bei dem in fester Form vorliegende Pigmente in einer nichtwässrigen Flüssigkeit gelöst direkt in die Schmelze eingebracht. Dabei werden die Zusätze direkt in den Spinnteil vor der Spinndüse in einen durch eine Vielzahl dünner Verteilungsplatten gebildeten statischen Mischer oder an beliebigen Stellen oberhalb der Spinndüse eingebracht, wodurch das oben erwähnte Problem der Verunreinigungen resultiert. Die US 4 015 828 A beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zur Einbringung von Zusätzen in Flüssigkeiten, insbesondere in viskose Flüssigkeiten, wie zum Beispiel geschmolzene Polymere. Um eine gute Durchmischung zu gewährleisten, wird gemäß dieser Erfindung das flüssige Additiv in den Bereich einer Zahnradpumpe eingebracht, in dem ein vorzugsweise niedriger Druck als in der Umgebung vorherrscht. Gegenstand dieser Erfindung ist eine besondere Abwandlung eines herkömmlichen dynamischen Mischers.

Zur Erhöhung der Flexibilität bei der Farbgestaltung und zur Schaffung der Möglichkeit gleichzeitig verschieden gefärbte Filamente herzustellen, wurden nach dem Hauptextruder für das Rohstoffmaterial der Filamente mehrere kleine Extruder angeordnet, welche einen Teil des Rohstoffs und das jeweilige Pigment vermischen und in die Leitungen der Schmelze das gefärbte Material in bestimmter Dosierung beimengen. Dies hat allerdings zum Nachteil, daß pro Farbe ein weiterer, wenn auch kleinerer Extruder notwendig wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung einer Einrichtung zum Herstellen künstlicher Filamente, mit der eine Färbung der Filamente möglich ist und gleichzeitig der Wartungsaufwand, insbesondere das Reinigungserfordernis der Bestandteile der Einrichtung reduziert werden kann. Die Einrichtung soll möglichst billig und einfach aufgebaut sein. Darüber hinaus ist eine hohe Flexibilität bei der Farbgebung gewünscht.

Gelöst wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch, daß das Pigment in flüssiger oder pastöser Form vorliegt und daß die oder jede Dosierpumpe im Spinnteil angeordnet ist. Da das Pigment direkt in das bereits geschmolzene Material der Filamente eingebracht wird, kann dieses in flüssiger oder pastöser Form vorliegen und muß nicht, wie bisher üblich, in einem vorausgehenden Arbeitsschritt in Granulate eingebracht werden, welche dann in bestimmter Menge dem Granulat des Rohrstoffs beigemengt wird. Durch die Anordnung der oder jeder Dosierpumpe im Spinnteil werden der Extruder und alle nachfolgenden Einrichtungen vor dem Spinnteil nicht mit dem Pigment belastet, wodurch deren Reinigung bei Farbwechsel nicht notwendig bzw. leichter durchführbar ist. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß die Verweilzeiten der Pigmente im Spinnsystem kürzer sind und diese dadurch weniger thermisch belastet werden. Somit können durch thermische Belastung der Pigmente verursachte Farbtonveränderungen oder Schwächungen vermieden oder zumindest verringert werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die oder jede Dosierpumpe unmittelbar vor der oder jeder Spinnpumpe angeordnet. Dadurch wird der erfindungsgemäße Vorteil, wonach alle Bestandteile der Einrichtung vor der oder jeder Spinnpumpe nicht mit den Pigmenten belastet werden, verstärkt. Die Einbringung des Pigments kann aber auch nach der Spinnpumpe erfolgen, wenn nachfolgend eine Durchmischung erfolgt.

Wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung je Spinnpumpe eine Dosierpumpe vorgesehen ist, können bei einer Einrichtung zum Herstellen künstlicher Filamente je nach Anzahl der hergestellten Filamente mehrere Farben gleichzeitig beigemischt werden und somit gleichzeitig verschieden gefärbte Filamente produziert werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen der oder jeder Dosierpumpe und einer das geschmolzene Material der Filamente führenden Leitung eine mit einer Heizung versehene Zuleitung angeordnet ist. Durch die Heizung kann das flüssige oder pastöse Pigment in der Zuleitung auf im wesentlichen die Temperatur der Schmelze des Rohstoffs der Filamente gebracht werden, wodurch die nachträgliche Mischung optimaler erfolgen kann und homogen gefärbte Filamente resultieren, ohne daß bestimmte Eigenschaften, wie z. B. Festigkeitseigenschaften der Filamente durch die Beimengung der Pigmente verschlechtert werden. Die Heizung kann dabei elektrisch oder mittels flüssiger oder dampfförmiger Medien erfolgen. Natürlich ist es auch möglich, die Heizung direkt in der Dosierpumpe anzuordnen und die Strecke zwischen Dosierpumpe und der Leitung, in der die Schmelze des Rohstoffs geführt wird, möglichst kurz zu halten, damit eine nachträgliche Abkühlung nicht erfolgt.

Vorteilhafterweise ist je Spinnpumpe ein Mischer vorgesehen, der nach dieser Spinnpumpe angeordnet oder in dieser integriert ist. Durch den Mischer werden die Schmelze und das Pigment optimal durchmischt, sodaß homogen gefärbte Filamente resultieren.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist der oder jeder Mischer durch einen statischen Mischer gebildet. Ein statischer Mischer besteht in der Regel aus einem Rohr mit darin angeordneten Umlenkblechen od. dgl., durch welche eine Durchmischung des viskosen Materials erfolgt.

Ebenso kann der oder jeder Mischer durch einen dynamischen Mischer gebildet sein, der beispielsweise durch eine Zahnradpumpe od. dgl. realisiert sein kann. Dadurch wird das Material durch Einwirkung bewegter Elemente durchgeknetet.

Eine besondere robuste und wartungsarme Realisierung wird dadurch gebildet, daß die oder jede Dosierpumpe durch eine Zahnradpumpe gebildet ist.

Die erwähnten und weitere Merkmale der Erfindung werden in der beigefügten Abbildung, welche eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Herstellen künstlicher Filamente zeigt, näher erläutert.

Die Einrichtung besteht aus einem Extruder 1, dem über einen Trichter 2 das Ausgangsmaterial der herzustellenden künstlichen Filamente Y meist in Form von Granulat zugeführt wird. Im Extruder 1 wird das Granulat aufgeschmolzen und über eine Leitung 3, allenfalls unter Zwischenschaltung eines Filters 4 dem Spinnteil 5 zugeführt. Je nach Anzahl der herzustellenden Filamente Y befinden sich im Spinnteil 5 entsprechend viele Spinnpumpen 6, welche das geschmolzene Material in die Spinnköpfe 7 mit den Spinndüsen 8 befördern. Je Spinnpumpe 6 können ein oder mehrere (hier: zwei) Spinnpakete verarbeitet werden. Die Spinndüsen 8 weisen eine entsprechende Anzahl von Löchern (nicht dargestellt) auf, durch die das Material der Filamente Y gepreßt wird. Die Löcher in den Spinndüsen 8 können verschiedenen Querschnitt aufweisen, durch welchen die einzelnen Filamente Y bestimmte Eigenschaften bekommen können. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Pigment über einen Trichter 9, einer Dosierpumpe 10, beispielsweise einer Zahnradpumpe, zugeführt wird und dem geschmolzenen Material nach dem Extruder 1 im Spinnteil 5, vorzugsweise unmittelbar vor den Spinnpumpen 6 zugeführt wird. Dabei kann die Zuführung über eine Zuleitung 11 erfolgen, welche vorteilhafterweise mit Hilfe einer Heizung 12 beheizbar ist, sodaß eine optimale Durchmischung des Pigments mit der Schmelze erfolgen kann. Dazu ist nach der Spinnpumpe 6 vorteilhafterweise ein Mischer 13 angeordnet, der für eine optimale Durchmischung des Pigments und der Schmelze dient. Der Mischer 13 kann durch einen statischen oder dynamischen Mischer gebildet werden. Ebenso kann der Mischer 13, insbesondere im Falle eines dynamischen Mischers, in der Spinnpumpe 6 integriert sein. Je nach Anwendungsfall können mehrere Dosierpumpen 10 am Spinnteil 5 angeordnet sein, sodaß gleichzeitig verschieden färbige Filamente Y herstellbar sind. Bei Änderung der Farbe muß nur der Bereich von Spinnpumpe 6 bis Spinnkopf 7 bzw. Spinndüse 8 gereinigt werden, während der Bereich vom Extruder 1 bis zu den Spinnpumpen 6 nur vom Rohmaterial durchlaufen wird, weshalb diese Teile nicht gereinigt werden müssen. Sollen Garne Y lediglich in einer Farbe hergestellt werden, genügt selbstverständlich die Anordnung nur einer Dosierpumpe 10, welche das pastöse oder flüssige Pigment über entsprechend viele Zuleitungen der Schmelze vor oder nach den Spinnpumpen 6 zuführt.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ist ausgezeichnet durch besondere Flexibilität und besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau, da kein weiterer Extruder für die Einbringung des Pigments erforderlich ist. Durch die Einbringung des Pigments direkt in das geschmolzene Ausgangsmaterial kann das Pigment auch direkt in flüssiger oder pastöser Form vorliegen und muß nicht in einem vorausgegangenen Arbeitsschritt in Kunststoffmaterial gelöst werden, welches auch zu Granulat verarbeitet wird. Daher ist durch die erfindungsgemäße Einrichtung auch die Verwendung eines billigeren Pigments möglich. Das in der Abbildung dargestellte Filter 4 kann auch entfallen, wenn das in den Extruder 1 eingebrachte Granulat mit besonderer Reinheit vorliegt und nicht durch Zumischung von Pigmenten verunreinigt wurde.

Durch entsprechende Dosierung der Pigmente werden verschiedene Farbtöne der Filamente Y erreicht. Üblich sind Beimengungsraten zwischen 0,2 und 10%.

Im Rahmen der Erfindung sind selbstverständlich Abänderungen der dargestellten und beschriebenen Ausführungsvariante möglich.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Herstellen künstlicher Filamente (Y) umfassend mindestens einen Extruder (1), mindestens einen Spinnteil (5) mit mindestens einer Spinnpumpe (6), 5 mindestens einem Spinnkopf (7) und mindestens einer Spinndüse (8), und mindestens eine Dosierpumpe (10) zur dosierten Einbringung eines Pigments zur Einfärbung der Filamente (Y), dadurch gekennzeichnet, daß das Pigment in flüssiger oder pastöser Form vorliegt und daß die oder jede Dosierpumpe (10) im Spinnteil (5) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Dosierpumpe (10) unmittelbar vor der oder jeder Spinnpumpe (6) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß je Spinnpumpe (6) eine Dosierpumpe (10) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oder jeder Dosierpumpe (10) und einer, das geschmolzene Material der Filamente führenden Leitung eine mit einer Heizung (12) versehene Zuleitung (12) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß je Spinnpumpe (6) ein Mischer (13) vorgesehen ist, der nach dieser Spinnpumpe (6) angeordnet oder in dieser integriert ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Mischer (13) durch einen statischen Mischer gebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder jeder Mischer (13) durch einen dynamischen Mischer gebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Dosierpumpe (10) durch eine Zahnradpumpe gebildet ist.