DE1660661B2 - Trockenspinnvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trockenspinnvorrichtung mit einer Spinndüse, einer unterhalb der Spinndüse angeordneten Trockenkammer, die einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß zum Einführen und Abführen eines inerten erhitzten Gases quer zur Tadenrichtung aufweist, einem Schacht, der unterhalb der Trockenkammer angeordnet ist und die aus der Trockenkammer kommenden Fäden aufnimmt und eine zu den Fäden parallele Gasströmung führt, sowie einer Einrichtung zum Abziehen und Aufwickeln der Fäden aus dem Boden des Schachtes.

Eine derartige Trockenspinnvorrichtung ist aus der deutschen Patentschrift 6 07 367 bekannt. In dieser Druckschrift wird eine Anordnung beschrieben, die eine Weiterbildung des Gegenstandes der deutschen Patentschrift 5 76 725 ist Bei dieser Anordnung wird unterhalb der Spinndüse ein quer zu den Fäden gerichteter Luftstrahl dazu verwendet, die sich häufig um die Fäden herum bildenden Luftschichten zu entfernen und zu zerstören. Auf diese Weise soll mit dieser bekannten Einrichtung die um den einzelnen Faden herum vorhandene Grenzschicht vom Faden abgelöst und zerstört werden. Dazu ist ein verhältnismäßig eng begrenzter, scharfer Luftstrahl erforderlich, der in die an sich im wesentlichen laminare Grenzschicht um den Faden herum eindringt und durch entsprechend starke Turbulenz die Grenzschicht wegreißt.

Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 5 06 975 eine Anordnung bekannt, bei welcher die Spinnzelle an zwei oder mehr übereinanderliegenden Stellen einander gegenüberliegende Eintritts- und Austrittsöffnungen für den Trockengasstrom besitzt, so daß der Trockengasstrom an diesen Stellen rechtwinklig zur Fadenlaufrichtung an den Fäden vorbeigeführt wird. Einmal wird hierdurch erreicht, die Ausbildung ruhender Schichten, welche die Wärmeübertragung ungünstig beeinflussen, zu vermeiden. Weiterhin soll durch diese Anordnung die Möglichkeit geschaffen werden, verschiedene Gasströme im Hinblick auf die parallele Gasführung übereinander zu lagern und dadurch den Spinnprozeß günstig zu beeinflussen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Trockenspinnvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher ganz besonders gleichmäßige Fäden hergestellt werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Trockenkammer, in welcher die Verfestigung der Fäden im wesentlichen abgeschlossen wird, zwei einander gegenüberliegende, als Strömungsgleichrichter ausgebildete Seitenwände aufweist, und daß in dem zylindrischen Schacht Gasverteiler angeordnet sind.

Der wesentliche Grundgedanke des Erfinders ist somit darin zu sehen, zwischen der Spinndüse und dem Schacht eine Trockenkammer vorzusehen, in welcher eine quer zu den Spinnfäden gerichtete und im wesentlichen laminare Luftströmung oder Gasströmung herrscht Diese praktisch turbulenzfreie Queranblasung der Fäden, welche in einem in vertikaler Richtung in spezieller Weise ausgedehnten Bereich erfolgt, dient dazu die Oberfläche der Fäden außerordentlich gleichmäßig auszubilden. Dabei ist gemäß der Erfindung die Anordnung derart getroffen, daß die Verfestigung der Fäden nach dem Verlassen der Trockenkammer im wesentlichen abgeschlossen ist. Dabei wird die Luftströmung gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß ein Flattern der Fäden praktisch vermieden wird und an dieser Stelle des Trockenspinnens praktisch keine Turbulenz auftritt Wenn bei den bekannten Einrichtungen die Fäden der Spinnlösung mit einer turbulenten Strömung eines erhitzten Gases in Berührung kommen, besteht die große Gefahr, daß eine beträchtliche Änderung in verschiedenen Eigenschaften der Fäden auftritt, beispielsweise im Elastizitätsmodul in Längsrichtung. Solche Veränderungen können durch das Flattern der Fäden hervorgerufen werden, können durch ungleichmäßiges Ziehen oder ungleichmäßige Wärmeverteilung bewirkt werden, und bei starkem Flattern kann es dazu kommen, daß die Fäden aneinanderheften. Durch die gemäß der Erfindung ausgebildete und geführte Strömung werden solche Nachteile vermieden, wodurch die Fäden besonders gleichmäßig ausgebildet werden. Da außerdem die Geschwindigkeit der Verdampfung des Lösungsmittels gemäß der Erfindung sehr hoch ist, läßt sich die Spinngeschwindigkeit entsprechend steigern. Da der Wirkungsgrad beim Herausdampfen von Lösungsmittel aus den Fäden gemäß der Erfindung ebenfalls sehr hoch ist, kann die Temperatur des Gases so vermindert werden, daß ein Überhitzen der Spinndüse und benachbarter Teile vermieden wird und damit auch eine Beeinflussung der Spinnlösung nicht zu befürchten ist.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Trockenspinnvorrichtung.

Nach der Zeichnung wird eine Spinnlösung, die durch Lösen eines fadenbildenden Polymers und eventueller Additive in einem Lösungsmittel hergestellt wird, unter Druck durch einen Einlaß 2 in eine Spinndüse 1 geleitet und nach unten in eine Trockenkammer 3 ausgepreßt, die unmittelbar unterhalb der Spinndüse 1 angeordnet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Trockenkammer 3 die Form eines Kastens mit rechteckigem Querschnitt auf, jedoch kann auch jede andere geeignete Form benutzt werden. Die Spinnlösung wird in der Form feiner Fäden in einen Raum S innerhalb der Trockenkammer 3 ausgepreßt. Die Trockenkammer 3 hat einen Einlaß 4 für ein inertes, erhitztes Gas und einen Auslaß 5. Einlaß und Auslaß liegen auf einander gegenüberliegenden Enden der

Trockenkammer 3, und dazwischen liegt der Raum 5. Der Einlaß 4 und der Auslaß 5 sind von dem Raum S durch als Strömungsgleichrichter ausgebildete Seitenwände 6 und 7 getrennt.

Diese Strömungsgleichrichter stellen eine gleichmäßige Strömung des Gases über die gesamte Fläche jedes Gleichrichters beim Eintritt bzw. Austritt des Gases in bzw. aus dem Raum 5 sicher, jeder Gleichrichter kann durch übereinandergelegte perforierte Metallplatten und Gitter gebildet werden. Das Ausmaß und die Anordnung der Perforierung, die Maschenweite des Gitters und die Anzahl der übereinandergelegten Platten werden so gewählt, daß sich eine gleichmäßige Strömung des Gases einstellt. Der Auslaß 5 und der Einlaß 4 sind mit einem Auslaßrohr 9 bzw. einem Ein- ]₅ laßrohr 8 verbunden. Das erhitzte, inerte Gas gelangt durch das Einlaßrohr 8 in den Einlaß 4 jnd von dort durch die Seitenwand 6 in den Raum S. Dann strömt das Gas quer zu den Fäden 10 in Richtung der Pfeile und wird durch die Seitenwand 7 in den Auslaß gesaugt, von wo es durch das Auslaßrohr 9 austritt.

Die Fäden 10 der Spinnlösung, die durch die Spinndüse 1 herausgepreßt werden, verfestigen sich und trocknen in dem Raum 5 dort, wo sie in Berührung mit der gleichmäßigen Strömung des heißen Gases kornmen und das Lösungsmittel verdampft wird. Das heiße Gas nimmt beim Vorbeistreichen an den Fäden 10 das Lösungsmittel auf und wird durch die Seitenwand 7, den Auslaß 5 und das Auslaßrohr 9 abgeleitet, worauf es vorzugsweise in eine Rückgewinnungseinrichtung 11 für das Lösungsmittel durch eine Saugeinrichtung 12 geleitet wird. In der Rückgewinnungseinrichtung 11 wird das inerte Gas vom Lösungsmittel in irgendeiner geeigneten Weise getrennt, wie beispielsweise durch Kondensieren des Lösungsmittels beim Abkühlen. Nach der Trennung wird das inerte Gas erneut über einen Temperaturregler 13, ein Gebläse 14 und das Einlaßrohr 8 in die Anlage zurückgleitet. Im Temperaturregler 13 wird das inerte Gas auf eine gewünschte Temperatur aufgeheizt, die höher liegt als der Siedepunkt des Lösungsmittels, das in der Spinnlösung verwendet wird.

Unterhalb der Trockenkammer 3 ist ein sich nach unten erstreckender Schacht 15 angeordnet. Das Innere des Schachtel» 15 steht mit dem Raum 9 der Trokkenkammer 3 in Verbindung, so daß die durch die Trockenkammer 3 hindurchtretenden Fäden 10 weiter nach unten in den Schacht gelangen. Die Fäden werden innerhalb des Schachtes 15 durch eine übliche (nicht dargestellte) Einrichtung gebündelt und durch eine Bodenöffnung 16 abgezogen und anschließend auf der Aufwickelvorrichtung 17 aufgewickelt. Mit 18 ist eine ein Schmiermittel aufbringende Einrichtung bezeichnet, während 19 eine Förderrolle bezeichnet. Wenn es gewünscht wird, kann eine übliche Falschdrallvorrichtung vorgesehen werden, um das Bündeln sicherzustellen. Weiterhin ist es möglich, eine oder mehrere Behandlungsstationen, z. B. zum Strecken, zum Wärmebehandeln, Kräuseln usw., zwischen der öffnung 16 und der Aufwickeleinrichtung 17 anzuordnen.

Ein inertes erhitztes Gas wird auch in den Schacht 15 eingeleitet, um eventuelle Reste des Lösungsmittels noch zu entfernen, die an den aus der Trockenkammer 3 austretenden Fäden haften könnten. Die Strömung im Schacht 15 kann als Gleichstrom oder Gegenstrom relativ zur Bewegungsrichtung der Fäden ausgelegt werden, wobei hier ein übliches Verfahren angewendet wird. Beispielsweise kann der obere Abschnitt des Schachtes 15 doppelwandig ausgebildet sein, wodurch sich ein ringförmiger Gaseinlaßabschnitt 20 bildet. Diesem ringförmigen Einlaßabsch.iitt wird das erhitzte, iner >e Gas über ein Einlaßrohr 21 zugeführt. Aus dem Abschnitt 20 tritt das heiße Gas nach unten in das Innere des Schachtes durch einen ringförmigen Gasverteiler 22 ein, der die Einstellung einer gleichmäßigen Verteilung des Gasstromes erleichtern so!l. Das Gas strömt dann nach unten zu einem Saugauslaß 23, der gemäß der Darstellung am unteren Ende des Schachtes 15 vorgesehen ist. Der Auslaßabschnitt 23 ist mit einem Auslaßrohr 24 verbunden, aus dem das das Lösungsmittel enthaltende Gas abgezogen und der Anlage über die Einrichtungen 12. 11,13 und 14 sowie das Einlaßrohr 21 wieder zugeführt wird.

Der Glasverteiler kann auch durch eine andere geeignete Einrichtung ersetzt werden, wie beispielsweise eine Platte mit einer Anzahl feiner, paralleler Schlitze.

Weiterhin wird bei der dargestellten Ausführungsform das Gas im Kreislauf geführt. Jedoch ist es auch möglich, das Gas ohne diese Zirkulation zuzuführen und abzuziehen. Es ist außerdem möglich, einen Gasauslaß oder -einlaß in der Mitte des zylindrischen Schachtes 15 und Gaseinlässe bzw. -auslasse am oberen und unteren Ende des Schachtes 15 vorzusehen, so daß in der oberen und unteren Hälfte des Schachtes die Strömungsrichtungen des Gases entgegengesetzt sind. Wenn auch bei der dargestellten Ausführungsform die Einrichtung U zum Wiedergewinnen des Lösungsmittels und der Temperaturregler 13 für das erhitzte Gas, das der Trockenkammer 3 und dem Schacht 15 zugeführt wird, gemeinsam sind, so können doch auch gesonderte Einrichtungen 11 und 13 vorgesehen werden. In diesem Fall ist es möglich, für die Trockenkammer 3 ein Gas zu verwenden, das sich vom Gas für den Schacht in der Temperatur und/oder in der Art unterscheidet.

Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases kann in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren unterschiedlich gewählt werden, beispielsweise in Abhängigkeit von der Spinnlösung, vom Lösungsmittel, von der Gastemperatur, vom Titer der Fäden, von der Spinngeschwindigkeit usw. Üblicherweise beträgt die Geschwindigkeit des Gases jedoch bis zu 3 m/s.

Bei einem Trockenspinnverfahren sind die feinen Fäden der Spinnlösung, die gerade aus der Spinndüse austreten, äußerst empfindlich gegen Umgebungsbedingungen. Wenn die Fäden der Spinnlösung nun mit einer turbulenten Strömung eines erhitzten Gases in Berührung kommen, kann eine beträchtliche Änderung im Titer und in anderen Eigenschaften auftreten, beispielsweise beim Elastizitätsmodul in Längsrichtung, und zwar wegen des Flatterns der Fäden, wegen ungleichmäßigen Ziehens der Fäden, ungleicher Wärmeverteilung usw. Wenn ein sehr starkes Flattern der Fäden auftritt, kann dies zu einem unerwünschten Zusammenhaften der Fäden führen. Die unerwünschte Turbulenz ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß es sehr schwierig ist, den Einfluß der natürlichen Konvektion (d h. einer nach oben gerichteten Strömung) in der Nähe der Spinndüse auf ein vernachlässigbares Maß zu verringern, wenn das erhitzte Gas in derselben Richtung strömt wie sich die Fäden bewegen, d. h. beim Gleichstrom- oder Gegenstromverfahren. Das gilt besonders dann, wenn der Schacht senkrecht steht.

Gemäß der Erfindung wird das heiße Gas im wesentlichen quer zur Bewegungsrichtung der Fäden geführt, his die'Verfestigung der Fäden nach dem Verlassen der

Spinndüse im wesentlichen abgeschlossen ist, so daß ein Flattern der Fäden im wesentlichen vermieden wird und an dieser wichtigen Stelle des Trockenspinnens praktisch keine Turbulenz auftritt. Anschließend wird jeder Rest an Lösungsmittel durch das nachfolgende Heizen im Schacht beseitigt. Eine Turbulenz, die eventuell noch von dem zylindrischen Schacht übertragen werden könnte, wird durch die Querströmung in der Trockenkammer unterdrückt und daran gehindert, dort wirksam zu werden, wo die Fäden am empfindlichsten sind. Weiterhin wird gemäß der Erfindung das erhitzte Gas direkt dort gegen die Fäden geblasen, wo der Lösungsmittelgehalt am größten ist, so daß das Herausdampfen und das Wiedergewinnen des Lösungsmittels erleichtert werden. Die Geschwindigkeit der Lösungsmittelverdampfung ist daher hoch, so daß infolgedessen die Spinngeschwindigkeit vergrößert werden kann.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich bei Trocken-Spinnverfahren anwenden, die mit eine.n beliebigen fadenbildenden Polymer arbeiten. Besonders günstig ist die Vorrichtung beim Verfertigen von elastisehen Polyurethanfäden (Spandexfäden) beim Trockenspinnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Trockenspinnvorrichtung mit einer Spinndüse, einer unterhalb der Spinndüse angeordneten Trokkenkammer, die einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß zum Einführen und Abführen eines inerten erhitzten Gases quer zur Fadenrichtung aufweist, einem Schacht, der unterhalb der Trockenkammer angeordnet ist und die aus der Trockenkammer kommenden Fäden aufnimmt und eine zu den Fäden parallele Gasströmung führt, sowie einer Einrichtung zum Abziehen und Aufwickeln der Fäden aus dem Boden des Schachtes, dadurch gekennzeichnet, daß die Trockenkammer (3), in welcher die Verfestigung der Fäden im wesentlichen abgeschlossen wird, zwei einander gegenüberliegende, als Strömungsgleichrichter ausgebildete Seitenwände (6, 7) aufweist, und daß in dem zylindrischen Schacht (15) Gasverteiler (22) angeordnet sind.