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DE102020109250A1 - Verfahren zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente - Google Patents

Verfahren zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente Download PDF

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DE102020109250A1
DE102020109250A1 DE102020109250.4A DE102020109250A DE102020109250A1 DE 102020109250 A1 DE102020109250 A1 DE 102020109250A1 DE 102020109250 A DE102020109250 A DE 102020109250A DE 102020109250 A1 DE102020109250 A1 DE 102020109250A1
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DE
Germany
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cooling
gas
chamber
cylinder section
pressure chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102020109250.4A
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English (en)
Inventor
Martin Fischer
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
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Publication date
Application filed by Oerlikon Textile GmbH and Co KG filed Critical Oerlikon Textile GmbH and Co KG
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08Melt spinning methods
    • D01D5/088Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D01D5/092Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes in shafts or chimneys

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

Abstract

Es ist eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente beschrieben. Die Vorrichtung weist eine Spinneinrichtung mit zumindest einer Spinndüse und eine Abkühleinrichtung mit einem hohlzylindrischen Kühlschacht unterhalb der Spinndüse auf. Die Spinndüse besitzt eine Vielzahl von Düsenöffnungen zum Extrudieren der Filamente. Der Kühlschacht unterhalb der Spinndüse besteht zumindest aus einem gasdurchlässigen Zylinderabschnitt und einem gasundurchlässigen Zylinderabschnitt, wobei der gasdurchlässige Zylinderabschnitt innerhalb einer Druckkammer und der gasundurchlässige Zylinderabschnitt innerhalb einer Luftkammer angeordnet sind, wobei die Luftkammer mit einer Klimaluftquelle und der Druckkammer verbunden ist. Erfindungsgemäß ist der gasdurchlässige Zylinderabschnitt des Kühlschachtes und die Luftkammer unterhalb der Spinndüse ausgebildet und die Luftkammer durch ein gelochtes Bodenblech mit der unterhalb der Luftkammer ausgebildeten Druckkammer verbunden. Somit lässt sich eine nicht aktive Kühlzone unter der Spinndüse realisieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei der Herstellung von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess ist es allgemein bekannt, die mittels einer Spinneinrichtung erzeugten Filamente nach dem Extrudieren durch eine Spinndüse durch eine klimatisierte Luft abzukühlen. Durch die Abkühlung der Filamente wird erreicht, dass das beim Extrudieren noch schmelzflüssige Polymer sich zu einem definierten strangförmigen Filamentquerschnitt verfestigt. Dabei wird eine für alle Filamente einer Filamentgruppe möglichst identische Verfestigung und Ausbildung der Filamentquerschnitte gewünscht, so dass im wesentlichen eine hohe Titergleichmäßigkeit an den Filamenten eintritt. Um eine derartige Kühlwirkung an den Filamenten nach dem Extrudieren zu erhalten, sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Abkühleinrichtungen im Stand der Technik bekannt. So lässt sich beispielsweise eine Filamentschar durch einen quer gerichteten Kühlluftstrom abkühlen. Für die Herstellung von synthetischen Fäden werden jedoch bevorzugt Abkühleinrichtungen eingesetzt, bei welchem ein radial gerichteter Kühlluftstrom von außen auf die Filamentschar gerichtet ist. Eine derartige Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen ist beispielsweise aus der DE 37 41 135 A1 bekannt.
  • Bei der bekannten Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente weist die Abkühleinrichtung einen hohlzylindrischen Kühlschacht auf, der im Wesentlichen konzentrisch unterhalb einer Spinndüse angeordnet ist. Der hohlzylindrische Kühlschacht weist einen gasdurchlässigen Zylinderabschnitt und einen gasundurchlässigen Zylinderabschnitt auf, die in Fadenlaufrichtung untereinander ausgebildet sind. Der gasundurchlässige Abschnitt ist innerhalb einer Luftkammer ausgebildet, die mit einer Kühlluftquelle verbunden ist. Demgegenüber ist der gasdurchlässige Zylinderabschnitt des Kühlschachtes in einer oberen Druckkammer angeordnet, wobei die Druckkammer durch ein den Kühlschacht konzentrisch umschließenden Lochblech mit der Luftkammer verbunden ist. Somit wird eine klimatisierte Luft, die nachfolgend als Kühlluft bezeichnet wird, entgegen der Fadenlaufrichtung in die Druckkammer eingeleitet und durch den gasdurchlässigen Zylinderabschnitt des Kühlschachtes zu der Filamentschar geführt. Zur Erhöhung der Kühlleistung ist zudem zwischen der Spinndüse und dem gasdurchlässigen Zylinderabschnitt des Kühlschachtes ein weiterer gasundurchlässiger Zylinderabschnitt vorgesehen, der mit einer unmittelbar unterhalb der Spinneinrichtung ausgebildeten Saugkammer verbunden ist. So lässt sich eine sogenannte Gegenstromkühlung erzeugen, bei welcher ein Teil der in den Kühlschacht eingeblasenen Kühlluft entgegen der Fadenlaufrichtung der Filamente geführt wird. Bei einer derartigen Luftführung der Kühlluft innerhalb des Kühlschachtes besteht jedoch die Gefahr, dass bei feinen Titern die Filamentquerschnitte sich zu schnell verfestigen und somit der zur Ausrichtung und Orientierung der Molekularstruktur des Polymers durch den Spinnverzug unzureichend eintritt.
  • Zur Vermeidung einer entgegen der Fadenlaufrichtung strömenden Kühlluft ist aus der WO 03/056074 eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente bekannt, bei welcher die Abkühleinrichtung einen oberen gasundurchlässigen Zylinderabschnitt aufweist, in welcher keine Kühlung stattfindet. Derartige Zonen führen zu einer längeren Verweilzeit des schmelzflüssigen Zustands des Polymers innerhalb der Filamentquerschnitte und bewirken bei einem Spinnverzug eine zunehmende Querschnittsverengung an den Filamenten. In Abhängigkeit vom Polymertyp und in Abhängigkeit vom Fadentyp sind derartige Querschnittsveränderungen an den Filamenten jedoch ungewünscht.
  • Aus dem Stand der Technik sind jedoch auch solche Vorrichtungen zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente bekannt, bei welcher die Kühlluft unmittelbar unterhalb einer Spinndüse in den Kühlschacht eingeleitet wird. Eine derartige Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen ist beispielsweise aus der DE 20 2008 015 311 bekannt. Hierbei erstreckt sich der gasdurchlässige Zylinderabschnitt des Kühlschachtes, der innerhalb einer Druckkammer angeordnet ist, bis zur Unterseite einer Spinneinrichtung. Am gegenüberliegenden Ende des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes des Kühlschachtes schließt sich ein gasundurchlässiger Zylinderabschnitt an, der den Auslass des Kühlschachtes bildet und der innerhalb einer Luftkammer angeordnet ist. Die Luftkammer ist mit einer Klimaluftquelle verbunden und über ein gelochtes Abdeckblech mit der darüber liegenden Druckkammer verbunden. Insoweit wird die Kühlluft entgegen der Fadenlaufrichtung zugeführt.
  • Hierbei wirkt die Kühlluft unmittelbar direkt auf die frisch extrudierten Filamentstränge ein, so dass die Randzonen der Filamente gegenüber dem Kernbereich der Filamente zu einer raschen Verfestigung geführt werden, was die Homogenität des gesamten Filamentquerschnittes und insbesondere die Orientierung der Molekularstruktur beeinflusst.
  • Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente zu schaffen, mit welcher homogene und identische Filamentquerschnitte an den Filamenten erzeugt werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der gasundurchlässige Zylinderabschnitt des Kühlschachtes und die Luftkammer unterhalb der Spinndüse ausgebildet sind und dass die Luftkammer durch ein gelochtes Bodenblech mit der unterhalb der Luftkammer ausgebildeten Druckkammer verbunden ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
  • Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass unmittelbar unterhalb der Spinndüse eine Kühlzone geschaffen wird, bei welcher die gasundurchlässigen Wände des Zylinderabschnittes durch eine äußere Kühlluft kühlbar sind. Insoweit treten die frisch extrudierten Filamentstränge zunächst in einen beruhigten von außen gekühlten Zylinderabschnitt des Kühlschachtes ein. Durch den Abzug der Filamente wird eine Orientierung der Molekularstruktur über den gesamten Filamentquerschnitt erreicht, der anschließend in dem gasdurchlässigen Zylinderabschnitt des Kühlschachtes aktiv durch die zugeführte Kühlluft verfestigt wird. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Kühlluft aus der Luftkammer in Fadenlaufrichtung der Filamente geführt wird und somit das Eindringen der Kühlluft in den Kühlschacht begünstigt.
  • Um über den gesamten Mantel des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes des Kühlschachtes eine gleichmäßige Zufuhr der Kühlluft zu erreichen, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher das gelochte Bodenblech der Luftkammer konzentrisch zum Kühlschacht ausgebildet ist und wobei die Luftkammer an einer Rückseite einen mit der Klimaluftquelle verbundenen Einlassstutzen aufweist. So ist eine Verteilung und Zuführung der Kühlluft konzentrisch zum Kühlschacht gewährleistet.
  • Beim Schmelzspinnen von Fäden ist es üblich, dass die durch eine Spinndüse erzeugte Filamentschar nach der Abkühlung in einem sogenannten Konvergenzpunkt zusammengeführt werden. Damit ist es erforderlich, dass die zunächst in die Filamentschar eintretende Kühlluft innerhalb des Kühlschachtes vor dem Zusammenführen möglichst schonend aus der Filamentschar wieder herausgeführt wird. Um diesen Vorgang zu ermöglichen, ist die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher der gasdurchlässige Zylinderabschnitt des Kühlschachtes eine obere Anblaszone und eine untere Entlüftungszone aufweist, wobei nur die Anblaszone innerhalb der Druckkammer ausgebildet ist.
  • Um eine vergleichmäßigte Abfuhr der Kühlluft aus der Filamentschar zu erreichen, ist bei einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsvariante vorgesehen, dass die Entlüftungszone des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes frei auskragend unterhalb der Druckkammer einen Auslass des Kühlschachtes bildet.
  • Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Entlüftungszone des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes eine Saugkammer durchdringt und am Ende einen Auslass des Kühlschachtes bildet, wobei die Saugkammer mit einer Unterdruckquelle verbunden ist. Damit lässt sich das Austreten der Kühlluft aus der Filamentschar durch die Unterdruckquelle steuern.
  • Hierzu ist die Saugkammer an einer Rückseite über einen Abluftstutzen mit der Unterdruckquelle verbunden.
  • Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es üblich, dass die Spinneinrichtungen mehrere an einem Spinnbalken angeordnete Spinndüsen aufweisen. Um dabei an jedem der erzeugten Filamentstränge die gewünschte Gleichmäßigkeit der Ausbildung der Filamentquerschnitte zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher mehrere Spinndüsen vorgesehen sind und bei welcher den Spinndüsen mehrere hohlzylindrische Kühlschächte zugeordnet sind, deren gasundurchlässige Zylinderabschnitte in der oberen Luftkammer und deren gasdurchlässige Zylinderabschnitte in der untere Druckkammer angeordnet sind. Somit können eine Mehrzahl von Kühlschächten vorteilhaft aus einer Luftkammer und einer Druckkammer mit Kühlluft versorgt werden.
  • Um das Austreten der Kühlluft aus den jeweiligen Filamentscharen zu beeinflussen, ist desweiteren vorgesehen, dass die gasdurchlässigen Zylinderabschnitte jeweils mit einer Anblaszone in der unteren Druckkammer und mit einer Entlüftungszone in einer Umgebung unterhalb der Druckkammer angeordnet sind.
  • Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die gasdurchlässigen Zylinderabschnitte jeweils mit einer Anblaszone in der unteren Druckkammer und mit einer Entlüftungszone in der Saugkammer unterhalb der Druckkammer angeordnet sind. Somit kann die Kühlluft vor Austritt der Filamente aus den Kühlschächten zentral in der Saugkammer gesammelt und abgeführt werden.
  • Die Erfindung und weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
  • Es stellen dar:
    • 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente
    • 2 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
    • 3 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
    • 4 schematisch eine Längsschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
    • 5 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel weist ein Spinneinrichtung 1 und eine darunter angeordnete Abkühleinrichtung 6 auf. Die Spinneinrichtung 1 ist hier nur schematisch dargestellt und weist einen Spinnkopf 3 auf, der an seiner Unterseite eine Spinndüse 2 trägt. Der Spinnkopf 3 ist beheizt ausgeführt und weist noch weitere hier nicht dargestellte Bauteile zur Schmelzeführung beispielsweise Verteilerleitungen und Spinnpumpen auf. Die Spinndüse 2 besitzt an ihrer Unterseite eine Vielzahl von Düsenöffnungen 2.1 auf. Die Spinndüse 2 ist mit einem Schmelzezulauf 4 an der Oberseite des Spinnkopfes 3 verbunden, so dass im Betrieb eine Polymerschmelze durch die Düsenöffnungen 2.1 der Spinndüse 2 zu feinen Filamenten 5 extrudiert werden. In 1 ist die Spinneinrichtung 1 in Funktion dargestellt, bei welcher eine Vielzahl von synthetischen Filamenten 5 erzeugt werden.
  • Die unterhalb der Spinneinrichtung 1 angeordnete Abkühleinrichtung 6 weist einen hohlzylindrischen Kühlschacht 7 auf, der im wesentlichen konzentrisch zu der Spinndüse 2 angeordnet ist und die aus den Düsenöffnungen 2.1 extrudierten Filamente 5 umschließt. Der Kühlschacht 7 weist unterhalb der Spinndüse 2 einen gasundurchlässigen Zylinderabschnitt 8 und einen unterhalb des gasundurchlässigen Zylinderabschnittes 8 sich unmittelbar anschließenden gasdurchlässigen Zylinderabschnitt 9 auf. Der gasundurchlässige Zylinderabschnitt 8 ist unterhalb des Spinnkopfes 3 innerhalb einer Luftkammer 11 angeordnet. Die Luftkammer 11 ist nach außen hin abgeschlossen und weist an einer Rückseite einen Einlassstutzen 13 auf. Der Einlassstutzen 13 ist mit einer Klimaluftquelle 14 verbunden.
  • Der gasdurchlässige Zylinderabschnitt 9 des Kühlschachtes 7 ist innerhalb einer Druckkammer 10 angeordnet, die gegenüber der Umgebung geschlossen ist. Hierbei bildet der gasdurchlässige Zylinderabschnitt 9 auf einer Auslassseite einen Auslass 15 des Kühlschachtes 7.
  • Die Luftkammer 11 ist durch ein gelochtes Bodenblech 12 mit der unteren Druckkammer 10 verbunden. Das gelochte Bodenblech 12 ist im wesentlichen konzentrisch zu dem Kühlschacht 7 ausgebildet und umschließt den Kühlschacht 7 vollständig.
  • Im Betrieb wird über die Klimaluftquelle 14 eine Kühlluft über den Einlassstutzen 13 in die Luftkammer 11 eingeleitet. Die Kühlluft umspült dabei den gasundurchlässigen Zylinderabschnitt 8 des Kühlschachtes 7. Somit wird die Wandung des gasundurchlässigen Zylinderabschnittes 8 gekühlt. Die Kühlluft durchdringt anschließend das Bodenblech 12 und gelangt in die Druckkammer 10. In der Druckkammer 10 wird der gasdurchlässige Zylinderabschnitt 9 des Kühlschachtes 7 von der Kühlluft komplett umspült und dann in den Kühlschacht 7 geführt. Somit gelangt die Kühlluft über den gasdurchlässigen Zylinderabschnitt 9 zu den Filamenten 5, um diese abzukühlen.
  • Die durch die Spinndüse 2 extrudierten Filamente 5 werden zunächst durch den gasundurchlässigen Zylinderabschnitt 8 des Kühlschachtes 7 geführt, wobei eine gewissen Stabilisierung und Abkühlung der Filamente 5 insbesondere der Filamentquerschnitte eintritt. Insbesondere durch den Abzug der Filamente 5 kann eine Orientierung der Molekularstruktur über den gesamten Querschnitt ohne vorzeitige starke Verfestigung der Randzonen erfolgen. Anschließend treten die Filamente in den gasdurchlässigen Zylinderabschnitt 9 des Kühlschachtes 7 und werden aktiv durch die zugeführte Kühlluft gekühlt. Hierbei ist die Zuführung der Kühlluft von der Luftkammer 11 in die Druckkammer 10 in Fadenlaufrichtung der Filamente 5, was insbesondere den Eintritt der Kühlluft und die Verteilung innerhalb der Filamentschar der Filamente 5 begünstigt. Die in die Filamentschar eindringende Kühlluft wird gemeinsam mit den Filamenten 5 aus dem Auslass 15 herausgeführt.
  • Da die bei der Herstellung von Fäden extrudierten Filamente unterhalb der Spinndüse zusammengerafft werden, muss die innerhalb der Filamentschar eingetretene Kühlluft möglichst turbulenzfrei herausgeführt werden. Einzelne durch Luftströmung angeregte Filamentschwingungen können bereits zu einer Verungleichmäßigung der Filamentquerschnitte führen.
  • Um die Kühlluft aus der Filamentschar herauszuführen, ist in 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 2 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1, so dass anschließend nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
  • Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der gasdurchlässige Zylinderabschnitt 9 des Kühlschachtes 7 in eine obere Anblaszone 9.1 und eine untere Entlüftungszone 9.2 geteilt. Die obere Anblaszone 9.1 erstreckt sich innerhalb der Druckkammer 10. Die Entlüftungszone 9.2 des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes 9 erstreckt sich außerhalb der Druckkammer 10 unmittelbar an einer Unterseite und bildet am Ende den Auslass 15 des Kühlschachtes 7. Die Anblaszone 9.1 und die Entlüftungszone 9.2 weisen hierbei einen identischen Querschnitt auf, wobei die Anblaszone 9.1 in ihrer Wandung derart ausgebildet ist, um eine vergleichmäßigte Zufuhr der Kühlluft in den Kühlschacht 7 zu ermöglichen. Demgegenüber ist die Entlüftungszone 9.2 in ihrer Wandung derart ausgelegt, dass ein Austritt der Kühlluft in die Umgebung ermöglicht. Durch die Entlüftungszone 9.2 ist somit eine Auslaufzone der Filamente 5 gebildet, in welcher ein Luftaustausch der Kühlluft mit der Umgebung stattfinden kann.
  • Um den Austritt der Kühlluft aus der Filamentschar möglichst beeinflussen zu können, ist in 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 3 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 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 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erstreckt sich die Entlüftungszone 9.2 des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes 9 vom Kühlschacht 7 innerhalb einer Saugkammer 16. Die Saugkammer 16 ist nach außen hin geschlossen und umgibt die komplette Mantelfläche der Entlüftungszone 9.2. An einer Rückseite weist die Saugkammer 16 einen Abluftstutzen 17 auf, der mit einer Unterdruckquelle 18 verbunden ist. Über die Unterdruckquelle 18 lässt sich eine definierte Unterdruckatmosphäre der Saugkammer 16 erzeugen, die das Austreten der Kühlluft aus der Filamentschar begünstigt und steuerbar macht.
  • Bei der Herstellung von synthetischen Fäden ist es üblich, dass innerhalb einer Spinneinrichtung mehrere Fäden gleichzeitig erzeugt werden. Hierzu ist in 4 ein mögliches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Längsschnittansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel in 4 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1, so dass nachfolgend nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
  • Die Spinneinrichtung 1 weist einen balkenförmigen Spinnkopf 3 auf, an dessen Unterseite mehrere Spinndüsen 2 angeordnet sind. Die Spinndüsen 2 sind über einen Schmelzezulauf 4 mit einer hier nicht dargestellten Schmelzequelle verbunden. An jeder der Spinndüse 2 wird eine Filamentschar mit einer Vielzahl von Filamenten 5 extrudiert.
  • Die unterhalb der Spinneinrichtung 1 angeordnete Abkühleinrichtung 6 weist eine obere Luftkammer 11 und eine untere Druckkammer 10 auf. Die Luftkammer 11 ist auf einer Rückseite mit einem Einlassstutzen 13 mit einer hier nicht dargestellten Klimaluftquelle 14 verbunden.
  • Zu jeder Spinndüse 2 weist die Abkühleinrichtung 6 einen Kühlschacht 7 auf. Die Kühlschächte 7 sind identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 aufgebaut und weisen jeweils einen gasundurchlässigen Zylinderabschnitt 8 und einen gasdurchlässigen Zylinderabschnitt 9 auf. Die gasundurchlässigen Zylinderabschnitte 8 sind gemeinsam in der Luftkammer 11 ausgebildet und erstrecken sich bis zu einem Bodenblech 12 der Luftkammer 11. Unterhalb der Luftkammer 11 sind die gasdurchlässigen Zylinderabschnitte 9 der Kühlschächte 7 angeordnet und erstrecken sich innerhalb der Druckkammer 10. Hierbei wird die Druckkammer 10 vollständig durchdrungen, so dass jeder der gasdurchlässigen Zylinderabschnitte 9 an einer Unterseite jeweils einen Auslass 15 des Kühlschachtes 7 bildet.
  • Zur Abkühlung der Filamente 5 wird eine Klimaluft in die Luftkammer 11 eingeleitet, so dass alle gasundurchlässigen Zylinderabschnitte 8 im oberen Bereich des Kühlschachtes 7 von außen gekühlt werden. Die Kühlluft durchdringt dann anschließend das Bodenblech 12 und gelangt in die Druckkammer 10. Von der Druckkammer 10 wird die Kühlluft über die gasdurchlässigen Zylinderabschnitte 9 in den Kühlschacht 7 eingeleitet, so dass jeder der Filamentscharen der Filamente 5 gekühlt wird.
  • Die Anzahl der in 4 dargestellten Spinndüsen und Kühlschächte ist beispielhaft. Grundsätzlich können eine Mehrzahl von Spinndüsen und Kühlschächten in einreihiger oder mehrreihiger Anordnung kombiniert werden.
  • Bei Extrudieren bestimmter Polymere ist es bekannt, dass Entgasungen unmittelbar unterhalb der Spinndüse austreten, so dass Monomere und Oligomere aus dem Polymer defundieren. Derartige Entgasungen werden bevorzugt unmittelbar nach Entstehung abgeführt. Hierzu ist in 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 5 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 3, so dass anschließend nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.
  • Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist dem Kühlschacht 7 eine Entgasungszone 19 vorgeordnet. Die Entgasungszone 19 weist einen gasdurchlässigen Saugstutzen 19.1 auf, der innerhalb einer Entgasungskammer 20 ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der gasdurchlässige Saugstutzen 19.1 der Entgasungszone 19 zwischen der Spinndüse 2 und dem Kühlschacht 7 mit identischem Schachtquerschnitt ausgebildet wie der Kühlschacht 7.
  • An dieser Stelle sei jedoch ausdrücklich erwähnt, dass sowohl die Entgasungszone 19 als auch die verschiedenen Zylinderabschnitte 8 und 9 des Kühlschachtes 7 in ihrem Querschnitt unterschiedlich ausgebildet sein könnten.
  • Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Entgasungskammer 20 über einen Abluftanschluss 21 mit einer Absaugung 22 verbunden. Insoweit lassen lassen sich die unmittelbar bei dem Extrudieren der Filamente auftretenden Abgase vor Eintritt in den Kühlschacht 7 abführen. In Abhängigkeit von dem jeweils in der Entgasungskammer 20 eingestellten Unterdruck besteht auch die Möglichkeit, einen Anteil der Kühlluft aus dem Kühlschacht 7 als eine Rückströmung gegen den Fadenlauf der Filamente 5 aufzunehmen. Ein derartiger Rückstrom könnte einerseits die Kühlung der Filamente intensivieren und andererseits das Abführen der Entgasungen fördern.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 3741135 A1 [0002]
    • WO 03/056074 [0004]
    • DE 202008015311 [0005]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente mit einer Spinneinrichtung (1), die zumindest eine Spinndüse (2) mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen (2.1) zum Extrudieren der Filamente aufweist, und mit einer Abkühleinrichtung (6), die zumindest einen hohlzylindrischen Kühlschacht (7) unterhalb der Spinndüse (2) aufweist, wobei der Kühlschacht (7) zumindest einen gasdurchlässigen Zylinderabschnitt (9) und einen gasundurchlässigen Zylinderabschnitt (8) aufweist, wobei der gasdurchlässige Zylinderabschnitt (9) innerhalb einer Druckkammer (10) angeordnet ist, wobei der gasundurchlässige Zylinderabschnitt (8) innerhalb einer Luftkammer (11) angeordnet ist und wobei die Luftkammer (11) mit einer Klimaluftquelle (14) und der Druckkammer (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der gasundurchlässige Zylinderabschnitt (8) des Kühlschachtes (7) und die Luftkammer (11) unterhalb der Spinndüse (2) ausgebildet sind und dass die Luftkammer (11) durch ein gelochtes Bodenblech (12) mit der unterhalb der Luftkammer (11) ausgebildeten Druckkammer (10) verbunden ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gelochte Bodenblech (12) der Luftkammer (11) konzentrisch zum Kühlschacht (7) ausgebildet ist, wobei die Luftkammer (11) an einer Rückseite einen mit der Klimaluftquelle (14) verbundenen Einlassstutzen (13) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gegenzeichnet, dass der gasdurchlässige Zylinderabschnitt (9) des Kühlschachtes (7) eine obere Anblaszone (9.1) und einen untere Entlüftungszone (9.2) aufweist, wobei nur die Anblaszone (9.1) innerhalb der Druckkammer (10) ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungszone (9.2) des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes (9) frei auskragend unterhalb der Druckkammer (10) einen Auslass (15) des Kühlschachtes (7) bildet.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungszone (9.2) des gasdurchlässigen Zylinderabschnittes (9) eine Saugkammer (16) durchdringt und am Ende einen Auslass (15) des Kühlschachtes (7) bildet, wobei die Saugkammer (16) mit einer Unterdruckquelle (18) verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugkammer (16) an einer Rückseite einen Abluftstutzen (17) aufweist, welcher mit der Unterdruckquelle (18) verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; dadurch gekennzeichnet, dass ein hohlzylindrischer Saugstutzen (19.1) zwischen der Spinndüse (2) und dem Kühlschacht (7) angeordnet ist, der mit einer Absaugeinrichtung (22) zum Abführen von Monomeren zusammenwirkt.
  8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spinndüsen (2) vorgesehen sind und dass den Spinndüsen (2) mehrere hohlzylindrische Kühlschächte (7) zugeordnet sind, deren gasundurchlässigen Zylinderabschnitte (8) in der oberen Luftkammer (11) und deren gasdurchlässige Zylinderabschnitte (9) in der unteren Druckkammer (10) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässigen Zylinderabschnitte (9) jeweils mit einer Anblaszone (9.1) in der unteren Druckkammer (10) und mit einer Entlüftungszone (9.2) in einer Umgebung unterhalb der Druckkammer (10) angeordnet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die gasdurchlässigen Zylinderabschnitte (9) jeweils mit einer Anblaszone (9.1) in der unteren Druckkammer (10) und mit einer Entlüftungszone (9.2) in der Saugkammer (16) unterhalb der Druckkammer (10) angeordnet sind.
DE102020109250.4A 2019-04-10 2020-04-02 Verfahren zum Schmelzspinnen und Abkühlen einer Vielzahl synthetischer Filamente Withdrawn DE102020109250A1 (de)

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