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WO2013064588A1 - Vorrichtung zum schmelzspinnen und abkühlen von synthetischen filamenten - Google Patents

Vorrichtung zum schmelzspinnen und abkühlen von synthetischen filamenten Download PDF

Info

Publication number
WO2013064588A1
WO2013064588A1 PCT/EP2012/071646 EP2012071646W WO2013064588A1 WO 2013064588 A1 WO2013064588 A1 WO 2013064588A1 EP 2012071646 W EP2012071646 W EP 2012071646W WO 2013064588 A1 WO2013064588 A1 WO 2013064588A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
screen cylinder
spinneret
metal ring
filaments
spinning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/071646
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Reichwein
Martin Fischer
Roland Nitschke
Jörg Hegenbarth
Jörg SCHIPPEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Textile GmbH and Co KG filed Critical Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority to CN201280052010.9A priority Critical patent/CN103890247B/zh
Priority to JP2014539332A priority patent/JP6092235B2/ja
Priority to IN4028CHN2014 priority patent/IN2014CN04028A/en
Priority to EP12779077.2A priority patent/EP2773798A1/de
Publication of WO2013064588A1 publication Critical patent/WO2013064588A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/084—Heating filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes

Definitions

  • the invention relates to an apparatus for melt spinning and cooling of synthetic filaments according to the preamble of claim 1.
  • the puffer chamber is held on the underside of the spinneret, each spinneret being associated with a screen cylinder within the blast box.
  • the screen cylinders have a gas-permeable cylinder wall, so that a blown into the blowing chamber cooling air is directed through the screen cylinder uniformly from all sides to the emerging from the spinnerets filaments.
  • a thermal insulation is provided between the spinning beam and the cooling device so that the temperature control of the spinneret required for extruding the filaments is uninfluenced by the downstream cooling of the filaments.
  • certain polymers such as polyamides occur more volatile components such as monomers and oligomers, which can be deposited in the environment uncontrolled.
  • Such deposits have now been found increasingly at the upper end of the screening cylinder, which lead to sticking and closing of the blowing openings in the cylinder wall of the screen cylinder. This results in uneven cooling of the filaments.
  • This object is achieved in that the upper end of the screen cylinder is assigned a heating means by which the upper end of the screen cylinder is heated.
  • the invention is based on the finding that the deposits of the monomers are essentially dependent on the temperature difference. It was thus observed that hardly or only few deposits have formed on hot components. By warming the upper end The screen cylinder was thus avoided an increased amount of deposits.
  • heating means are generally active heating means such as a heating jacket suitable, which are arranged on the circumference of an outer wall or inner wall of the screen cylinder.
  • the heating means is preferably formed by a thermally conductive metal ring, which is held with contact at the upper end of the screen cylinder and which protrudes with a free end of heat in a space formed between the screen cylinder and the spinneret.
  • the heat emitted by the spinneret and the spin beam can be used to advantage to heat the top of the screen cylinder.
  • the heat-conducting metal ring is preferably made of a very highly conductive metal, so that the heat absorbed by convection via the heat end can be supplied directly to the upper end of the screen cylinder.
  • the hot end of the metal ring can optionally be held in the free space with contact with a heat-conducting component of the spinning bar or free-standing without contact. It is essential here that, in the case of direct contact, the heat release is uninfluenced by the temperature control of the spinneret.
  • the metal ring In order to cover at least the non-flowed through end of the screen cylinder, the metal ring has a cylindrical heating collar on a holding end, which projects into the screen cylinder. In addition, it is possible to create a zone below the spinneret, in which the filaments are guided without active cooling. In order to avoid as possible material stresses between the metal ring and the screen cylinder during operation, the metal ring is preferably held without contact with the cylindrical heating collar to an inner wall of the screen cylinder.
  • the interchangeability can be further improved by the metal ring rests on the upper end of the screen cylinder without additional attachment.
  • a reheater is arranged between the spinneret and the upper end of the screen cylinder, through which a tempered space between the spinneret and the screen cylinder is formed.
  • the spinneret is associated with a steam supply device, through which a steam is passed into the free space below the spinneret.
  • a steam supply device through which a steam is passed into the free space below the spinneret.
  • FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of an embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 2 schematically shows a longitudinal sectional view of the exemplary embodiment of the device according to the invention from FIG. 1,
  • FIG. 3 schematically shows a cross-sectional view of a further embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of a further embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 5 schematically shows a cross-sectional view of a further exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • FIG. 1 a first embodiment of the device according to the invention is shown in several views.
  • Figure 1 the embodiment is shown in a cross-sectional view without representation of a yarn path and in Figure 2 in a longitudinal sectional view with yarn path.
  • Figure 2 in a longitudinal sectional view with yarn path.
  • the embodiment of the device according to the invention comprises a spinning beam 1, which holds on its underside 12 a plurality of spinnerets 2 in a row-shaped arrangement next to each other.
  • the spinnerets 2 are connected within the spinneret by a plurality of melt lines 6 with a spinning pump 3.
  • the spinning pump 3 is driven by a pump drive, wherein the spinning pump 3 has a separate conveying means for each spinneret 2.
  • the spinning pump 3 is connected via a melt inlet 5 with a melt source not shown here. prevented.
  • the spinning beam 1 is designed to be heated, so that the spinnerets 2, the melt line 6 and the spinning pump 3 are heated.
  • the spinner 1 is at the bottom 12 a cooling device 4 assigned.
  • the cooling device 4 is formed in this embodiment by a blow box 8, which adjoins the underside 12 of the spinner 1.
  • the blow box 8 is formed by a top box 8.1 and a bottom box 8.2, which are interconnected. Between the upper box 8.1 and the lower box 8.2 a perforated plate 26 is arranged, which separate the upper box 8.1 and the lower box 8.2 from each other.
  • the upper box 8.1 includes an upper blast chamber 9 and the lower box 8.2 a lower blast chamber 10 a.
  • the blow box 8 has on its upper side 11 below the spinneret 2 through thread openings 20 which are continued in the upper blast chamber 9 by inserted screen cylinder 17 and in the lower blast chamber 10 by inserted pipe socket 25.
  • the perforated plate 26 has a plurality of openings corresponding to the screen cylinders 17 and the pipe socket 25.
  • the screen cylinder 17 are all identical and have a gas-permeable cylinder wall, which is formed in this embodiment by an inner wall 18 and an outer wall 19.
  • the inner wall 18 could be formed by a perforated plate and the outer wall 19 by a wire mesh or metal mesh.
  • the pipe socket 25, however, are formed with closed walls.
  • the lower blowing chamber 10 is connected at one longitudinal side to an air supply passage 24, through which a cooling air is introduced into the lower blowing chamber 10.
  • the air supply channel 24 is connected to an air supply 29.
  • the lower box 8.2 has a plurality of outlet openings 28, so that the filaments can pass through the blow molding 8 for the purpose of cooling.
  • the blow box 8 is designed to be height-adjustable by two lifting cylinders 27.1 and 27.2 acting on the blow box 8. In operation, the blow box 8 through the lifting cylinder 27.1 and 27.2 pressed against the bottom 12 of the spinner 1.
  • a sealing system 13 is arranged between the underside 12 of the spinning beam 1 and the top 11 of the blow box 8.
  • the sealing system 13 is formed by a pressure plate 14 which is fixedly connected to the underside 12 of the spinner 1.
  • the pressure plate 14 is held on the spinning beam 1 via a plurality of insulating plates 16.
  • the pressure plate 14 cooperates with a foam sealing element 15, which is held on the upper side 11 of the blow box 8.
  • the sealing system 13 is cut out such that a free space 21 is formed between the spinneret 2 and an upper end of the screen cylinder 17.
  • the upper end of the screen cylinder 17 is freely accessible from the inside to accommodate a metal ring 23 can.
  • the metal ring 23 know a free warm end 23.1, which projects into the space 21.
  • With an opposite holding end 23.2 of the metal ring 23 is located at one end of the inner wall 18 of the screen cylinder 17 at.
  • the holding end 23.2 has a heating collar 23.3, which projects into the screen cylinder 17.
  • the heating collar 23.3 of the metal ring 23 has an outer diameter that is slightly smaller than the inner diameter of the inner wall 18 of the screen cylinder 17.
  • the metal ring 23 is made of a good heat-conducting metal.
  • the warm end 23.1 is formed in relation to the heating collar 23.3 with a larger diameter.
  • the metal ring 23 is designed with a funnel-shaped inner contour.
  • the blow box 8 is designed to be height-adjustable by two lifting cylinders 27.1 and 27.2 acting on the blow box 8.
  • the blow box 8 is pressed by the lifting cylinder 27.1 and 27.2 against the underside 12 of the spinning bar 1, so that the foam sealing element 15 is pressed against the pressure plate 14 and leads to the sealing of the parting line.
  • the metal ring 23 protrudes with its warm end 23.1 in the free space 21, which is bounded by the heated spinning beam 1 and the heated spinneret 2.
  • the metal ring 23 is thereby heated to a temperature above 100 ° C and directs the heat energy via the holding end 23.2 directly into the inner wall 18 of the screen cylinder 17.
  • the upper end of the screen cylinder 17 is heated directly by the metal ring 23. This can be advantageous to avoid the deposition of deposits at the upper end of the screen cylinder 17.
  • a cooling air flow is introduced via the air supply channel 24 into the lower blow chamber 10. From the lower blowing chamber 10, the cooling air passes evenly through the perforated plate 26 into the upper blowing chamber 9. From the upper blowing chamber 9, the cooling air is fed via the screen cylinder 17 to the filaments.
  • the filaments which are identified by the reference numeral 7, pass through the pipe sockets 25 in the lower box 10 and leave the blow box 8 via the outlet opening 28.
  • deposits are also inevitable on the undersides of the spinnerets 2, which lead to a regular Periods the bottoms of the spinneret 2 must be cleaned.
  • the blow box 8 is guided by the lifting cylinder 27.1 and 27.2 in a lower maintenance position (not shown here).
  • the metal rings 23 can each be removed from the thread openings 20 and replaced.
  • the metal ring 23 receives the output from the spinneret 2 and the spinning beam 1 in the free space 21 heat energy by convection to the hot end 23.1 and passes it over its wall to the holding end 23.2, of which this by contact is transferred to the inner wall 18 of the screen cylinder 17.
  • a further heating of the inner wall 18 of the screen cylinder 17 is achieved substantially by heat radiation via the protruding into the interior of the screen cylinder 17 Schukragenende 23.3.
  • the inner contour of the metal ring 23 forms a cover of the thread opening 20 formed on the upper side 11 of the blow box 8, the funnel-shaped formation of the inner contour of the metal ring 23 advantageously supports the collection of filaments and gases in the screen cylinder 17.
  • the hot end 23.1 in order to improve the heat input into the metal ring via the hot end 23.1, it is also possible to keep the hot end 23.1 in contact with one of the components of the spinning beam 1.
  • FIG. The embodiment 3 is substantially identical to the embodiment of Figures 1 and 2, so that at this point only the differences will be explained and otherwise reference is made to the above description.
  • the metal ring 23 is held with its holding end 23.2 at the upper end of the screen cylinder 17 lying.
  • the heating collar 23.3 is made very short on the metal ring 23 and serves only for centering on the inner diameter of the inner wall 18 of the screen cylinder 17th
  • the warm end 23.1 of the metal ring 23 projects into the free space 21.
  • the metal ring 23 is preferably attached to the top of the blow box 8. This situation is not shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a cross-sectional view of the exemplary embodiment, which is essentially identical in its structure and function to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, so that only the differences are explained at this point and otherwise reference is made to the aforementioned description becomes.
  • the blow box 8 with the formation of the upper blowing chamber 9 and the lower blowing chamber 10 is identical to the embodiment of Figure 1 and 2 executed.
  • the metal ring 23 at the upper end of the screen cylinder 17 is identical to the embodiment of Figure 1 and 2 executed and protrudes with its warm end 23 into the space 21 inside.
  • the free space 21 is tempered by a reheater 30.
  • the reheater 30 is arranged on the underside of the spinneret 1 between the spinneret 2 and the screen cylinder 17 for this purpose.
  • the reheater 30 knows here not shown heaters to produce a tempered zone immediately below the spinneret 2.
  • the reheater 30 is in this embodiment with a pressure plate 14 at the bottom side 12 of the spinning beam 1, wherein for sealing the blow box 8 rests with the foam sealing element 5 on the pressure plate 14.
  • the reheater 30 is cylindrically indicated, so that adjacent spinnerets have further reheater.
  • the reheaters are preferably tempered together.
  • a steam supply device 31 is formed, the line from an annular channel 32 and a feed line 33 is formed.
  • the annular channel 32 has one or more blowing openings 34, which open directly below the spinneret 2.
  • a water vapor is introduced via the feed line 33, which is distributed via the annular channel 32 and the blowing openings 34 below the spinneret 21.
  • the water vapor emerging at the bottom of the spinneret 2 leads to the binding of the gases occurring during the extrusion of the filaments. Thus, the unwanted deposits on the adjacent components can be further reduced.
  • the steam supply device 31 has in this case for each held on the spinning beam 1 spinneret 2 separate blow opening 34.
  • the separate heating means for heating the upper end of the screen cylinder 17 is formed as a passive heating means, in which the heat energy occurring in the vicinity of the spinneret 2 and the spinner 1 is used to the upper inlet region of the To warm up the screen cylinder.
  • a passive heating means in which the heat energy occurring in the vicinity of the spinneret 2 and the spinner 1 is used to the upper inlet region of the To warm up the screen cylinder.
  • an active heating means for heating the screen cylinder 17 in the upper end is shown schematically in a cross-sectional view in FIG.
  • the embodiment of Figure 5 is identical in construction and function of the cooling device 4 to the aforementioned embodiment, so that at this point to avoid repetition, only the differences will be explained.
  • a heating sleeve 22 is disposed in the upper end of the screen cylinder 17, which surrounds the circumference of the outer wall 19.
  • the heating sleeve 22 extends over a short area at the upper end of the screen cylinder 17, in which there is no flow.
  • the heating sleeve 22 is actively heated, for example, via resistance heating elements in order to heat the upper end of the screen cylinder.
  • the heating sleeve 22 could in this case be advantageously linked to the energy supply of the reheater 30.
  • condensation of the water vapor entrained with the filaments in the upper region of the screen cylinder 17 can thus advantageously be avoided.
  • temperatures in the range above 100 ° C. are preferably achieved.
  • FIGS. 1 to 5 are exemplary in construction and design of the cooling device.
  • the blow box in one piece such that the upper blow chamber 9 is directly associated with an air supply channel, so that a redistribution of the cooling air from a lower blow chamber into an upper blow chamber is eliminated.
  • the filaments and gases entering the thread opening meet heated guide surfaces directly on entry into the cooling device in order to minimize the occurrence of deposits.
  • passive or active heating means are preferable to heat the inlet region of the screen cylinder. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen von synthetischen Filamenten. Die Vorrichtung weißt einen beheizten Spinnbalken auf, der an seiner Unterseite zumindest eine Spinndüse zum extrudieren der Filamente trägt. Unterhalb des Spinnbalkens ist eine Abkühleinrichtung angeordnet, die eine Blaskammer und eine innerhalb der Blaskammer angeordneten Siebzylinder mit gasdurchlässiger Wandung aufweist. Der Siebzylinder ist mit einem oberen Ende mit dem Abstand unterhalb der Spinndüse zur Aufnahme der Filamente angeordnet. Um Ablagerungen und Kondensierungen am oberen Ende des Siebzylinders zu vermeiden, ist erfindungsgemäß ein separates Heizmittel vorgesehen, durch welches das obere Ende des Siebzylinders erwärmbar ist.

Description

Vorrichtung zum Schmelz spinnen und Abkühlen von synthetischen Filamenten
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelz spinnen und Abküh- len von synthetischen Filamenten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es allgemein bekannt, dass eine Vielzahl von Filamenten nach dem Extrudieren durch eine Spinndüse in einer nachgelagerten Kühlzone abgekühlt werden, damit das thermoplastische Material der Filamente sich verfestigt und somit die Filamente zu dem multifilen Faden zusammengeführt werden können. Zur Abkühlung der frisch extrudierten Filamente wird ein Kühlluftstrom erzeugt und auf die Filamente geleitet. Um hierbei eine intensive Abkühlung der einzelnen Filamentstränge innerhalb des Filamentbündels zu erhalten, haben sich Systeme bewährt, bei welcher der Kühlluftstrom über einen Siebzylinder den Filamenten zugeführt wird. Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP 1505180 AI bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung ist unterhalb von einem Spinnbalken, der mehrere Spinndüsen in einer reihenförmigen Anordnung hält, eine Blaskammer angeordnet. Die Blaskammer wird an der Unterseite des Spinnbalkens gehalten, wobei jeder Spinndüse ein Siebzylinder innerhalb des Blaskastens zugeordnet ist. Die Siebzylinder weisen eine gasdurchlässige Zylinderwand auf, so dass eine in die Blaskammer eingeblasene Kühlluft durch die Siebzylinder gleichmäßig von allen Seiten auf die aus den Spinndüsen austretende Filamente gerichtet ist. Zwischen dem Spinnbalken und der Abkühleinrichtung ist eine Wärmeisolierung vorgesehen, so dass die zum Extrudieren der Filamente erforderliche Temperierung der Spinndüse unbeeinflusst von der nachgeordneten Abkühlung der Filamente erfolgt. Bei dem Extrudieren von bestimmten Polymeren wie beispielsweise Polyamiden treten vermehrt flüchtige Bestandteile wie Monomere und Oligomere auf, die sich in der Umgebung unkontrolliert ablagern können. Derartige Ablagerungen wurden nun verstärkt am oberen Ende der Sieb- zylinder festgestellt, die zu einem Verkleben und Verschließen der Blasöffnungen in der Zylinderwand des Siebzylinders führen. Hieraus resultieren ungleichmäßige Abkühlungen der Filamente.
Um derartige Monomere zu binden, ist es im Stand der Technik allgemein bekannt, einen Wasserdampf unterhalb der Spinndüse zuzuführen. Diese so genannte Düsenbeschleierung, wie beispielsweise in der DE 19920682 AI beschrieben, besitzt jedoch den Nachteil, dass der Wasserdampf insbesondere an den kalten Wandungen des Siebzylinders kondensiert und zur Wasserbildung führt.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Schmelz spinnen und Abkühlen von synthetischen Filamenten der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, bei welcher unerwünschte Ablagerungen beim Verspinnen von Polymeren an den zur Abkühlung der Filamente eingesetzten Siebzylinder vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem oberen Ende des Siebzylinders ein Heizmittel zugeordnet ist, durch welches das obere Ende des Siebzylinders erwärmbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Ablagerungen der Monomere im Wesentlichen von der Temperaturdifferenz abhängig sind. So wurde beobachtet, dass an heißen Bauteilen sich kaum oder nur wenige Ablagerungen gebildet haben. Durch die Erwärmung des oberen Endes des Siebzylinders wurde somit ein erhöhtes Aufkommen von Ablagerungen vermieden.
Als Heizmittel sind grundsätzlich aktive Heizmittel wie beispielsweise eine Heizmanschette geeignet, die am Umfang einer Außenwand oder Innenwand des Siebzylinders angeordnet sind.
Besonders vorteilhaft sind jedoch passive Heizmittel, die die vorhandene Wärme nutzen. So ist das Heizmittel bevorzugt durch einen wärmeleiten- den Metallring gebildet, welcher mit Kontakt an dem oberen Ende des Siebzylinders gehalten ist und welcher mit einem freien Warmende in einem zwischen dem Siebzylinder und der Spinndüse gebildeten Freiraum hineinragt. Somit lässt sich die von der Spinndüse und dem Spinnbalken abgegebene Wärme vorteilhaft nutzen, um das obere Ende des Siebzylin- ders zu erwärmen. Der wärmeleitende Metallring ist hierbei bevorzugt aus einem sehr gut leitenden Metall, so dass die über das Warmende durch Konvektion aufgenommene Wärme unmittelbar dem oberen Ende des Siebzylinders zugeführt werden kann. Das Warmende des Metallringes kann je nach Beschaffenheit und Gestaltung der Umgebung wahlweise mit Kontakt zu einem wärmeführenden Bauteil des Spinnbalkens oder freistehend ohne Kontakt in dem Freiraum gehalten werden. Wesentlich hierbei ist, dass bei einem direkten Kontakt die Wärmeabgabe unbeeinflusst von der Temperierung der Spinndüse erfolgt.
Um zumindest das nicht durchströmte Ende des Siebzylinders abdecken zu können, weist der Metallring an einem Halteende einen zylindrischen Heizkragen auf, welcher in den Siebzylinder hineinragt. Zudem besteht damit die Möglichkeit, eine Zone unterhalb der Spinndüse zu schaffen, in welcher die Filamente ohne aktive Kühlung geführt sind. Um im Betrieb möglichst Materialspannungen zwischen dem Metallring und dem Siebzylinder zu vermeiden, wird der Metallring vorzugsweise ohne Kontakt mit dem zylindrischen Heizkragen zu einer Innenwand des Siebzylinders gehalten.
Die Auswechselbarkeit lässt sich dabei noch verbessern, indem der Metallring an dem oberen Ende des Siebzylinders ohne zusätzliche Befestigung aufliegt. Um eine verzögerte Abkühlung der Filamente zur Beeinflussung bestimmter physikalischer Eigenschaften der Fäden zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher ein Nacherhitzer zwischen der Spinndüse und dem oberen Ende des Siebzylinders angeordnet ist, durch welchen ein temperierter Freiraum zwischen der Spinndüse und dem Siebzylinder gebildet ist. Hierbei ist es vorteilhaft, die in dem temperierten Freiraum vorhandene Wärmeenergie zu nutzen, um gleichzeitig dann den Metallring zu beheizen. So ragt das Warmende des Metallringes vorzugsweise in den temperierten Freiraum des Nacherhitzers hinein. Damit die Monomere und Oligomere möglichst unmittelbar nach dem Extrudieren gebunden werden können, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher der Spinndüse eine Dampfzufuhreinrichtung zugeordnet ist, durch welche ein Dampf in den Freiraum unterhalb der Spinndüse geleitet wird. Damit ist eine so genannte Düsen- beschleierung möglich, die vorteilhaft mit einer Absaugung kombiniert werden könnte.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es stellen dar:
Figur 1 schematisch einen Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 2 schematisch eine Längsschnittansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus Figur 1,
Figur 3 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 4 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Figur 5 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausfüh- rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In den Figuren 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in mehreren Ansichten dargestellt. In Figur 1 ist das Ausführungsbeispiel in einer Querschnittsansicht ohne Darstellung eines Fadenlaufs und in Figur 2 in einer Längsschnittansicht mit Fadenlauf gezeigt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.
Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist einen Spinnbalken 1 auf, der an seiner Unterseite 12 mehrere Spinndüsen 2 in einer reihenförmigen Anordnung nebeneinander hält. Die Spinndüsen 2 sind innerhalb des Spinnbalkens durch mehrere Schmelzeleitungen 6 mit einer Spinnpumpe 3 verbunden. Die Spinnpumpe 3 ist über einen Pumpenantrieb angetrieben, wobei die Spinnpumpe 3 zu jeder Spinndüse 2 ein separates Fördermittel aufweist. Die Spinnpumpe 3 ist über einen Schmelzezulauf 5 mit einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle ver- bunden. Der Spinnbalken 1 ist beheizt ausgeführt, so dass die Spinndüsen 2, die Schmelzeleitung 6 und die Spinnpumpe 3 beheizt werden.
Dem Spinnbalken 1 ist an der Unterseite 12 eine Abkühleinrichtung 4 zu- geordnet. Die Abkühleinrichtung 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch einen Blaskasten 8 gebildet, der sich an der Unterseite 12 des Spinnbalkens 1 anschließt. Der Blaskasten 8 ist durch einen Oberkasten 8.1 und einen Unterkasten 8.2 gebildet, die miteinander verbunden sind. Zwischen dem Oberkasten 8.1 und dem Unterkasten 8.2 ist eine Lochplat- te 26 angeordnet, die den Oberkasten 8.1 und den Unterkasten 8.2 voneinander trennen. Der Oberkasten 8.1 schließt eine obere Blaskammer 9 und der Unterkasten 8.2 eine untere Blaskammer 10 ein.
Der Blaskasten 8 weist an seiner Oberseite 11 unterhalb der Spinndüsen 2 durchgehende Fadenöffnungen 20 auf, die in der oberen Blaskammer 9 durch eingesetzte Siebzylinder 17 und in der unteren Blaskammer 10 durch eingesetzte Rohrstutzen 25 fortgeführt werden. Hierzu weist die Lochplatte 26 mehrere mit den Siebzylindern 17 und den Rohrstutzen 25 korrespondierende Öffnungen auf. Die Siebzylinder 17 sind alle identisch ausgebildet und weisen eine gasdurchlässige Zylinderwand auf, die in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Innenwand 18 und eine Außenwand 19 gebildet ist. So könnte die Innenwand 18 durch ein Lochblech und die Außenwand 19 durch ein Drahtgeflecht oder Metallgewebe gebildet sein. Die Rohrstutzen 25 sind dagegen mit geschlossenen Wänden ausgebildet. Die untere Blaskammer 10 ist an einer Längsseite mit einem Luftzufuhrkanal 24 verbunden, durch welchen eine Kühlluft in die untere Blaskammer 10 eingeleitet wird. Der Luftzufuhr kanal 24 ist an einer Luftzuführung 29 angeschlossen. Im Bereich der Rohrstutzen 25 weißt der Unterkasten 8.2 mehrere Auslassöffnungen 28 auf, so dass die Filamente dem Blaskaten 8 zwecks Kühlung durchlaufen können. Der Blaskasten 8 ist durch zwei an dem Blaskasten 8 angreifende Hubzylinder 27.1 und 27.2 höhenverstellbar ausgebildet. Im Betrieb wird der Blaskasten 8 durch die Hubzylinder 27.1 und 27.2 gegen die Unterseite 12 des Spinnbalkens 1 gedrückt.
Zur Abdichtung der Fadenöffnungen 20 ist zwischen der Unterseite 12 des Spinnbalkens 1 und der Oberseite 11 des Blaskastens 8 ein Dichtungssystem 13 angeordnet. Das Dichtungssystem 13 ist durch eine Druckplatte 14 gebildet, die fest mit der Unterseite 12 des Spinnbalkens 1 verbunden ist. Die Druckplatte 14 ist über mehrere Isolierplatten 16 an dem Spinnbalken 1 gehalten. Zur Abdichtung wirkt die Druckplatte 14 mit einem Schaumdichtelement 15 zusammen, das an der Oberseite 11 des Blaskastens 8 gehalten wird.
Wie insbesondere aus der Darstellung in Figur 1 hervorgeht, ist das Dichtungssystem 13 derart ausgeschnitten, dass sich zwischen der Spinndüse 2 und einem oberen Ende des Siebzylinders 17 ein Freiraum 21 ausbildet. Dabei ist das obere Ende des Siebzylinders 17 von der Innenseite her frei zugänglich, um einen Metallring 23 aufnehmen zu können. Der Metallring 23 weißt ein freies Warmende 23.1 auf, das in den Freiraum 21 hineinragt. Mit einem gegenüberliegenden Halteende 23.2 liegt der Metallring 23 an einem Ende der Innenwand 18 des Siebzylinders 17 an. Das Halteende 23.2 weist einen Heizkragen 23.3 auf, der in den Siebzylinder 17 hineinragt. Der Heizkragen 23.3 des Metallringes 23 weißt dabei einen Außendurchmesser auf, der etwas kleiner ist, als der Innendurchmesser der Innenwand 18 des Siebzylinders 17. Somit ist ein geringer Spiel zwischen dem Heizkragen 23.3 und der Innenwand 18 gebildet. Der Metallring 23 ist aus einem gut wärmeleitenden Metall ausgeführt. Um das Einlaufen der Filamente in den Siebzylinder 17 zu unterstützen, ist das Warmende 23.1 im Verhältnis zu dem Heizkragen 23.3 mit einem größeren Durchmesser ausgebildet. Insoweit ist der Metallring 23 mit einer trichterförmi- gen Innenkontur ausgeführt. Wie aus den Darstellungen in Figur 1 und 2 hervorgeht, ist der Blaskasten 8 durch zwei an dem Blaskasten 8 angreifende Hubzylinder 27.1 und 27.2 höhenverstellbar ausgebildet. Im Betrieb wird der Blaskasten 8 durch die Hubzylinder 27.1 und 27.2 gegen die Unterseite 12 des Spinnbalkens 1 gedrückt, so dass das Schaumdichtelement 15 gegen die Druckplatte 14 gepresst wird und zur Abdichtung der Trennfuge führt. In der Betriebsstellung ragt der Metallring 23 mit seinem Warmende 23.1 in dem Freiraum 21, der durch den beheizten Spinnbalken 1 und die beheizte Spinndüse 2 begrenzt wird. Der Metallring 23 wird dadurch auf eine Tempera- tur oberhalb von 100° C erwärmt und leitet die Wärmeenergie über das Halteende 23.2 unmittelbar in die Innenwand 18 des Siebzylinders 17. Das obere Ende des Siebzylinders 17 wird unmittelbar durch den Metallring 23 erwärmt. Damit lässt sich vorteilhaft das Absetzen von Ablagerungen am oberen Ende des Siebzylinders 17 vermeiden.
Zur Abkühlung der Filamente wird ein Kühlluftstrom über den Luftzufuhrkanal 24 in die untere Blaskammer 10 eingeleitet. Aus der unteren Blaskammer 10 gelangt die Kühlluft gleichmäßig über die Lochplatte 26 in die obere Blaskammer 9. Aus der oberen Blaskammer 9 wird die Kühlluft über die Siebzylinder 17 den Filamenten zugeführt. Die Filamente, die mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet sind, durchlaufen die Rohrstutzen 25 in den Unterkasten 10 und verlassen über die Auslassöffnung 28 den Blaskasten 8. Bei längerem Betrieb sind Ablagerungen auch an den Unterseiten der Spinndüsen 2 unvermeidlich, die dazu führen, dass in regelmäßigen Zeitabständen die Unterseiten der Spinndüsen 2 gereinigt werden müssen. Zu diesem Zweck wird sich der Blaskasten 8 durch die Hubzylinder 27.1 und 27.2 in eine untere Wartungsstellung (hier nicht dargestellt) geführt. In der Wartungsstellung des Blaskastens 8 lassen sich die Metallringe 23 jeweils aus den Fadenöffnungen 20 herausnehmen und austauschen. Bei dem in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt der Metallring 23 die von der Spinndüse 2 und dem Spinnbalken 1 in den Freiraum 21 abgegebene Wärmeenergie durch Konvektion an den Warmende 23.1 auf und leitet diese über seine Wandung zum Halteende 23.2, von dem dies durch Kontakt an die Innenwand 18 des Siebzylinders 17 übergeben wird. Zusätzlich wird über das in das Innere des Siebzylinders 17 hineinragende Heizkragenende 23.3 eine weitere Erwärmung der Innenwand 18 des Siebzylinders 17 im Wesentlichen durch Wärmestrahlung erreicht. Darüber hinaus bildet die Innenkontur des Metallringes 23 eine Abdeckung der an der Oberseite 11 des Blaskastens 8 gebildeten Fadenöffnung 20, wobei die trichterförmige Ausbildung der Innenkontur des Metallringes 23 den Einzug der Filamente und Gase in den Siebzylinder 17 vorteilhaft unterstützt. Um die Wärmeeinbringung in den Metallring über das Warmende 23.1 zu verbessern, besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Warmende 23.1 mit Kontakt zu einem der Bauteile des Spinnbalkens 1 zu halten. Hierzu ist in Figur 3 ein Ausführungsbeispiel gezeigt. Das Ausführungsbeispiel 3 ist im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Metallring 23 mit seinem Halteende 23.2 an dem oberen Ende des Siebzylinders 17 auf- liegend gehalten. Der Heizkragen 23.3 ist an dem Metallring 23 sehr kurz ausgeführt und dient nur zur Zentrierung an dem Innendurchmesser der Innenwand 18 des Siebzylinders 17.
Das Warmende 23.1 des Metallringes 23 ragt in den Freiraum 21 hinein. Hierbei weißt das Warmende 23.1 am Umfang mehrere gleichmäßig verteilte Wärmerippen 23.4 auf, die die an dem Spinnbalken 1 befestigten Platten 14 und 16 kontaktieren. Damit entsteht eine Wärmebrücke, die die Wärmeübertragung in das Warmende 23.1 des Metallringes 23 verbessert.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedoch darauf zu achten, dass die an dem Metallring 23 auftretenden Wärmedehnungen zu keinen Verspannungen des Metallrings innerhalb des Freiraums 21 führen. Um bei der Höhenverstellung des Blaskastens 8 eine Mitnahme des Metallrings 23 zu gewährleisten, ist der Metallring 23 vorzugsweise an der Oberseite des Blaskastens 8 befestigt. Diese Situation ist in Figur 3 nicht dargestellt.
Für das Verspinnen von problematischen Materialien mit einem erhöhten Anfall von Monomeren und Oligomeren ist das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel besonders geeignet. In Figur 4 ist eine Querschnitts- ansieht des Ausführungsbeispiels gezeigt, das in seinem Aufbau und seiner Funktion im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 ist, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Blaskasten 8 mit der Ausbildung der oberen Blaskammer 9 und der unteren Blaskammer 10 identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 ausgeführt. Ebenso ist der Metallring 23 am oberen Ende des Siebzylinders 17 identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 und 2 ausgeführt und ragt mit seinem Warmende 23 in den Freiraum 21 hinein. Hierbei wird der Freiraum 21 durch einen Nacherhitzer 30 temperiert. Der Nacherhitzer 30 ist hierzu an der Unterseite des Spinnbalkens 1 zwischen der Spinndüse 2 und dem Siebzylinder 17 angeordnet. Der Nacherhitzer 30 weißt hier nicht näher dargestellte Heizeinrichtungen auf, um eine temperierte Zone unmittelbar unterhalb der Spinndüse 2 zu erzeugen. Der Nacherhitzer 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Druckplatte 14 an der Unter- seite 12 des Spinnbalkens 1 gehalten, wobei zur Abdichtung der Blaskasten 8 mit dem Schaumdichtelement 5 an der Druckplatte 14 anliegt. Der Nacherhitzer 30 ist zylindrisch angeführt, so dass benachbarte Spinndüsen weitere Nacherhitzer aufweisen. Die Nacherhitzer werden vorzugs- weise gemeinsam temperiert.
Innerhalb des Spinnbalkens 1 ist eine Dampf zufuhreinrichtung 31 ausgebildet, die aus einem Ringkanal 32 und einer Zulauf leitung 33 gebildet ist. Der Ringkanal 32 weist einen oder mehrere Blasöffnungen 34 auf, die unmittelbar unterhalb der Spinndüse 2 münden. Im Betrieb wird über die Zulaufleitung 33 ein Wasserdampf eingeleitet, der sich über den Ringkanal 32 und die Blasöffnungen 34 unterhalb der Spinndüse 21 verteilt. Der an der Unterseite der Spinndüse 2 austretende Wasserdampf führt zur Bindung der beim Extrudieren der Filamente auftretenden Gase. Damit lassen sich die ungewünschten Ablagerungen an den angrenzenden Bauteilen weiter reduzieren. Die Dampf zuführeinrichtung 31 weist hierbei zu jeder am Spinnbalken 1 gehaltenen Spinndüse 2 separate Blasöffnung 34 auf. Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispielen nach Figur 1 bis 4 ist das separate Heizmittel zur Erwärmung des oberen Endes des Siebzylinders 17 als ein passives Heizmittel ausgebildet, bei welchem die in der Umgebung der Spinndüse 2 und des Spinnbalkens 1 auftretenden Wärmeenergie genutzt wird, um den oberen Einlaufbereich des Siebzylinders zu er- wärmen. Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, ein aktives Heizmittel zur Erwärmung des Siebzylinders 17 im oberen Ende vorzunehmen. Hierzu ist in Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel schematisch in einer Querschnittsansicht gezeigt. Das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist im Aufbau und Funktion der Abkühleinrichtung 4 identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, so dass an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen nur die Unterschiede erläutert werden. Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im oberen Ende des Siebzylinders 17 eine Heizmanschette 22 angeordnet, die den Umfang der Außenwand 19 umschließt. Die Heizmanschette 22 erstreckt sich hierbei über einen kurzen Bereich am oberen Ende des Siebzylinders 17, in welchem keine Durchströmung stattfindet. Die Heizmanschette 22 wird beispielsweise über Widerstandsheizelemente aktiv beheizt, um das obere Ende des Siebzylinders zu erwärmen. Die Heizmanschette 22 könnte hierbei mit der Energieversorgung des Nacherhitzers 30 vorteilhaft verknüpft werden.
Bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel lässt sich somit vorteilhaft ein Kondensieren des mit den Filamenten mitgeschleppten Wasserdampfs im oberen Bereich des Siebzylinders 17 vermeiden. Bei der Temperierung des Siebzylinders 17 werden dabei vorzugsweise Tempera- turen im Bereich oberhalb von 100° C erreicht. So wird beispielsweise beim Verspinnen eines Polyamids PA6 der Nacherhitzer 30 auf eine Temperatur von ca. 260° C eingestellt.
Die in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele sind in Aufbau und Ausbildung der Abkühleinrichtung beispielhaft. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, den Blaskasten derart einteilig auszubilden, dass der oberen Blaskammer 9 unmittelbar ein Luftzufuhrkanal zugeordnet ist, so dass eine Umverteilung der Kühlluft aus einer unteren Blaskammer in eine obere Blaskammer entfällt. Wesentlich hierbei ist, dass aufgrund der erzeugten Saugwirkung die in die Fadenöffnung eintretenden Filamente und Gase unmittelbar beim Einlauf in die Abkühleinrichtung auf erwärmte Leitflächen treffen, um das Auftreten von Ablagerungen zu minimieren. Hierbei sind passive oder aktive Heizmittel vorzuziehen, um den Einlaufbereich des Siebzylinders zu erwärmen. Bezugszeichenliste
1. Spinnbalken
2. Spinndüse
3. Spinnpumpe
4. Abkühle inrichtung
5. Schmelzezulauf
6. Schmelzeleitung
7. Filamente
8. Blaskasten
8.1 Oberkasten
8.2 Unterkasten
9. obere Blaskammer
10. untere Blaskammer
11. Oberseite Blaskasten
12. Unterseite Spinnbalken
13. Dichtungssystem
14. Druckplatte
15. Schaumdichtelement
16. Isolierplatte
17. Siebzylinder
18. Innenwand
19. Außenwand
20. Fadenöffnung
21. Freiraum
22. Heizmanschette
23. Metallring
23.1 Warmende
23.2 Halteende
23.3 Heizkragen
23.4 Wärmerippen
24. Luftzufuhrkanal 25. Rohrstutzen
26. Lochplatte
27.1, 27.2 Hubzylinder
28. Auslassöffnung
29. Luftzuführung
30. Nacherhitzer
31. Dampf zufuhreinrichtung
32. Ringkanal
33. Zulaufleitung
34. Blasöffnung

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Schmelz spinnen und Abkühlen von synthetischen Filamenten, mit einem beheizten Spinnbalken (1), der an einer Unterseite zumindest eine Spinndüse (2) zum Extrudieren der Filamente trägt, und mit einer unterhalb des Spinnbalkens (1) angeordneten Abkühleinrichtung (4), die eine Blaskammer (9) und einen innerhalb der Blaskammer (9) angeordneten Siebzylinder mit gasdurchlässiger Wandung aufweist, wobei der Siebzylinder (17) mit einem oberen Ende mit Abstand unterhalb der Spinndüse (2) zur Aufnahme der Filamente angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
dem oberen Ende des Siebzylinders (17) ein separates Heizmittel (22, 23) zugeordnet ist, durch welches das oberen Ende des Siebzylinders (17) erwärmbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Heizmittel durch eine Heizmanschette (22) gebildet ist, die am Umfang einer Außenwand (19) oder Innenwand (18) des Siebzylinders (17) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Heizmittel durch einen wärmeleitenden Metallring (23) gebildet ist, welcher mit Kontakt an dem oberen Ende des Siebzylinders (17) gehalten ist und welcher mit einem freien Warmende (23.1) in einen zwischen dem Siebzylinder (17) und der Spinndüse (21) gebildeten Freiraum (21) hineinragt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Warmende (23.1) des Metallringes (23) in dem Freiraum (21) mit Kontakt zu einem wärmeführenden Bauteil des Spinnbalkens (1) oder freistehend ohne Kontakt gehalten ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Metallring (23) an einem Halteende einen zylindrischen Heizkragen (23.3) aufweist, welcher in den Siebzylinder (17) hineinragt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Metallring (23) ohne Kontakt mit dem zylindrische Heizkragen (23.3) zu einer Innenwand (18) des Siebzylinders (17) gehalten ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Metallring (23) auswechselbar an dem oberen Ende des Siebzylinders (17) aufliegt.
8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Nacherhitzer (30) zwischen der Spinndüse (2) und dem oberen Ende des Siebzylinders (17) angeordnet ist, durch welchen ein temperierter Freiraum (21) zwischen der Spinndüse (2) und dem Siebzylinder (17) gebildet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das Warmende (23.1) des Metallringes (23) in den temperierten Freiraum (21) hineinragt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Spinndüse (2) eine Dampfzufuhreinrichtung (31) zugeordnet ist, durch welche ein Dampf in den Freiraum unterhalb der Spinndüse (2) leitbar ist.
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