Vorrichtung zur Herstellung von verspinnbarem Synthetikgarn

Abstract

 Die Vorrichtung enthält eine Schmelz-Spinneinrichtung (2, 4) für die Erzeugung eines Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) und eine Behandlungseinrichtung (6, 6') für das Filamentgarn (3) oder Filamentkabel (5). Die Behandlungseinrichtung (6, 6') enthält eine Einrichtung (9) zur Erzeugung von Schwachstellen im Filamentgarn (3) oder Filamentkabel (5). Diese Einrichtung (9) enthält entweder mechanische Mittel für das teilweise Schneiden oder Brechen des Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) oder Mittel für die Beaufschlagung des Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) mit erhöhter Temperatur oder Druckluft oder Plasma oder mit einem Elektronenstrahl.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von verspinnbarem Synthetikgarn mit einer Schmelz-Spinneinrichtung für die Herstellung eines Filamentgarns oder Filamentkabels und einer Behandlungseinrichtung für das Filamentgarn oder Filamentkabel.

[0002] Polyester ist bekanntlich eine Kunstfaser aus linearen Makromolekülen mit einer Kette mit mindestens 85% Massenanteil von Diol und Terephtalsäure. Das erste Polyester wurde 1941 hergestellt; es ist als Polyethylen-Terephthalat (PET) bekannt und stellt die mengenmässig wichtigste Kunstfaser dar. Die im Schmelz-Spinnprozess verwendete Schmelze wird zu einem Endlos-Filament extrudiert und nach einem Dehnungsprozess aufgespult oder in Form eines Filamentkabels gedehnt, gekräuselt und in Kannen abgelegt. Die Filamentkabel sind zur Weiterverarbeitung mit Reisskonvertier- oder Streckbrechungseinrichtungen (stretch breaking devices) vorgesehen. Diese werden eingesetzt, um Chemiefaserkabel aus endlosen Filamenten in verspinnbare vliesartige Chemiefaserbänder aus Fasern endlicher Länge überzuführen. Dieser Arbeitsgang beinhaltet mehrere Prozessstufen, in denen die Chemiefaserkabel zunächst gedehnt und anschliessend durch weitere Dehnung zerrissen werden. Die Dehnung der Chemiefaserkabel erfolgt im wesentlichen durch mit verschiedener Geschwindigkeit angetriebene Rollenpaare. Am Ausgang der Reisskonvertiereinrichtung liegt ein Band aus Stapelfasern vor, das für die Weiterverarbeitung in einer Streckmaschine, einem Mixer oder einer Ring- oder Rotorspinnmaschine zur Verfügung steht.

[0003] Reisskonvertiereinrichtungen benötigen einen sehr starken Motor, dessen Geschwindigkeit konstant gehalten werden muss. Beide Bedingungen wirken sich auf den Preis der Reisskonvertiereinrichtungen stark erhöhend aus. Durch die Erfindung sollen nun die bekannten Herstellungsverfahren so verbessert werden, dass die Anforderungen an die Stärke und die exakte Geschwindigkeit des Antriebs der Reisskonvertiereinrichtung sinken und damit auch deren Preis deutlich reduziert wird.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Behandlungseinrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen im Filamentgarn oder Filamentkabel enthält. Diese Schwachstellen haben den Vorteil, dass die spätere Reisskonvertierung einen wesentlich geringeren Energieaufwand erfordert und geringere Anforderungen an die Genauigkeit der Geschwindigkeit des Antriebsmotors stellt.

[0005] Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen Mittel für die Beaufschlagung des Filamentgarns oder Filamentkabels mit erhöhter Temperatur enthält.

[0006] Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen eine das Filamentgarn oder Filamentkabel mit Druckluft beaufschlagende Düseneinrichtung enthält.

[0007] Eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen Mittel für die Erzeugung eines das Filamentgarn oder Filamentkabel umgebenden Plasmas enthält.

[0008] Eine vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen einen das Filamentgarn oder Filamentkabel mit Elektronen von hoher Geschwindigkeit beaufschlagenden Elektronenstrahl-Prozessor enthält.

[0009] Eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen ein mechanisches Faserbrech- oder Faserschneidorgan enthält.

[0010] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, mit einer Schmelz-Spinneinrichtung für die Erzeugung eines Filamentgarns ist dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungseinrichtung mindestens eine Stufe zur Dehnung des Filamentgarns und eine Aufwickelstufe für dieses enthält, und dass die Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen zwischen der Schmelz-Spinneinrichtung und der mindestens einen Stufe zur Dehnung des Filamentgarns oder unmittelbar vor der Aufwickelstufe angeordnet ist.

[0011] Derartige Vorrichtungen, bei denen das Ausgangsprodukt der Schmelz-Spinneinrichtung durch ein Filamentgarn gebildet ist, dienen zur Herstellung von Polyester-Filamentgarn, und zwar entweder in einem einstufigen oder in einem mehrstufigen Verfahren. Endprodukt ist ein auf eine Spule aufgewickeltes Polyester-Filamentgarn, welches Schwachstellen aufweist und deswegen in einem nachfolgenden Reisskonvertierverfahren energiesparender zu einem verspinnbaren Polyestergarn verarbeitet werden kann.

[0012] Vorzugsweise enthält die Behandlungseinrichtung zwei Stufen zur Dehnung des Filamentgarns, wobei die Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen zwischen den Stufen zur Dehnung des Filamentgarns angeordnet ist.

[0013] Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einer Schmelz-Spinneinrichtung für die Erzeugung eines Filamentkabels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungseinrichtung mindestens eine Stufe zur Dehnung des Filamentkabels und eine Stufe für dessen Kräuselung enthält, und dass die Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen zwischen der Schmelz-Spinneinrichtung und der mindestens einen Stufe zur Dehnung des Filamentkabels angeordnet ist.

[0014] Derartige Vorrichtungen, bei denen das Ausgangspunkt der Schmelz-Spinneinrichtung durch ein Filamentkabel gebildet ist, dienen zur Herstellung von Polyester-Stapelgarn, wobei das Filamentkabel mit einem als Cutter bezeichneten Schneidorgan zu Stapelfasern geschnitten wird.

[0015] Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der einzigen Zeichnung näher erläutert; welche eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Filamentgarns und einer Vorrichtung zur Herstellung eines Filamentkabels zeigt. In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Behälter mit Polyethylen-Terephthalat-Schmelze bezeichnet, welche anschliessend einer Spinneinheit 2 für die Herstellung eines Filamentgarns 3 (linke Hälfte der Zeichnung) beziehungsweise einer Spinneinheit 4 für die Herstellung eines Filamentkabels 5 (rechte Hälfte der Zeichnung) zugeführt ist. Das Filamentgarn 3 wird einer Behandlungseinrichtung 6 zugeführt, welche mindestens eine, darstellungsgemäss zwei, Dehnungsstufen 7, 7' für die Dehnung des Filamentgarns 3 enthält. Im Anschluss an die mindestens eine Dehnungstufe 7, 7' wird das Filamentgarn zu einer Spule 8 aufgespult. Das auf der Spule 8 aufgespulte Produkt ist ein flaches Polyester-Filamentgarn. Dieser bekannte Prozess kann entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich stattfinden, wobei sich der diskontinuierliche Prozess von dem in der Zeichnung dargestellten kontinuierlichen dadurch unterscheidet, dass zwischen der Spinneinheit 2 und der Behandlungseinrichtung 6 eine Unterbrechung im Herstellungsprozess erfolgt.

[0016] Wenn das Filamentgarn 3 versponnen werden soll, dann gelangt die Spule 8 anschliessend an den in der Zeichnung dargestellten Prozess zu einer Reisskonvertiereinrichtung bekannter Bauert (siehe dazu beispielsweise WO-A-00/77283). In dieser wird das auf der Spule 8 aufgespulte Polyester-Filamentgarn, gedehnt, zu Stapelfasern zerrissen und zu einem verspinnbaren Band verfestigt. Die Dehnung und das Zerreissen des Filamentgarns erfolgt durch mit verschiedener Geschwindigkeit angetriebene Rollenpaare, deren Antriebsmotor eine hohe Leistungsaufnahme aufweist. Ausserdem muss die Geschwindigkeit des Antriebsmotors exakt einstellbar sein und konstant gehalten werden.

[0017] Zur Reduktion der Anforderungen an Leistungsaufnahme, exakte Einstellbarkeit und Konstanz der Geschwindigkeit des Antriebsmotors der Reisskonvertierungseinrichtung werden bei dem in der Zeichnung dargestellten Prozess im Filamentgarn 3 Schwachstellen erzeugt, so dass dieses bei der nachfolgenden Reisskonvertierung mit deutlich weniger Energieaufwand in die gewünschten Stapelfasern übergeführt werden kann. Die Erzeugung von Schwachstellen erfolgt darstellungsgemäss durch eine in der Behandlungseinrichtung 6 vorgesehene Garnschwächungseinrichtung 9, die entweder vor der in Fadenlaufrichtung (Pfeil A) hinteren Dehnungsstufe 7 oder zwischen den beiden Dehnungsstufen 7 und 7' oder zwischen der in Fadenlaufrichtung A vorderen Dehnungsstufe 7' und der Spule 8 angeordnet ist.

[0018] Das Filamentkabel 5 (rechte Zeichnungshälfte) gelangt nach der Spinneinheit 4 in eine Behandlungseinrichtung 6', welche mindestens eine, darstellungsgemäss zwei, Dehnungsstufen 10, 10' und eine Kräuselungsstufe 11 enthält. Im Anschluss an die Kräuselungsstufe 11 wird das Filamentkabel 5 in einem geeigneten Behälter, wie beispielsweise einer Kanne 12 abgelegt oder eventuell auch aufgewickelt. Dieser bekannte Prozess kann kontinuierlich oder diskontinuierlich ablaufen, wobei sich der diskontinuierliche Prozess von dem in der Zeichnung dargestellten kontinuierlichen dadurch unterscheidet, dass das aus der Spinneinheit 4 kommende Filamentkabel 5 in Kannen abgelegt, zwischengelagert und anschliessend den Kannen entnommen, gedehnt, gekräuselt und wieder abgelegt wird.

[0019] Zur Gewinnung von Stapelfasern wird die Kanne 12 zu einer Reisskonvertiereinrichtung gebracht, in der das Filamentkabel 5 in den zwei Brechzonen zu Stapelfasern zerrissen und in einer Verfestigungszone zu einem verspinnbaren Band verfestigt wird.

[0020] Zur Reduktion der Anforderungen an Leistungsaufnahme und Geschwindigkeitskonstanz des Antriebsmotors der Reisskonvertierungseinrichtung werden bei dem in der Zeichnung dargestellten Prozess im Filamentkabel 5 Schwachstellen erzeugt, so dass dieses bei der nachfolgenden Reisskonvertierung mit deutlich weniger Energieaufwand in die gewünschten Stapelfasern übergeführt werden kann. Die Erzeugung von Schwachstellen erfolgt darstellungsgemäss durch eine Garnschwächungseinrichtung 9, die zwischen der Spinneinheit 4 und der in Laufrichtung des Filamentkabels 5 (Pfeil A) hinteren Dehnungsstufe 10 angeordnet ist.

[0021] Als Garnschwächungseinrichtung 9 kommt in beiden Fällen, sowohl beim Filamentgarn 3 als auch beim Filamentkabel 5, eine Reihe von Einrichtungen in Frage, darunter insbesondere:

• Ein mechanisches Faserbrech- oder Faserschneidorgan in der Art eines so genannten Cutters, der zum Durchschneiden von Faserkabeln bei der Herstellung von Spinnfasern aus einem Faserkabel verwendet wird (siehe dazu EP-A-0 496 045). Bei der Verwendung als Garnschwächungs-einrichtung würde der Cutter so eingestellt, dass das Filamentgarn oder Filamentkabel nicht durchschnitten sondern nur geschwächt wird, wobei diese Verwendung vorzugs-weise zur Schwächung von Filamentkabeln eingesetzt wird.
• Eine weitere mechanische Garnschwächungseinrichtung 9 kann durch eine Düseneinrichtung gebildet sein, die das Filamentgarn 3 oder das Filamentkabel 5 mit Druckluft beaufschlagt. Die Düsen sind vorzugsweise ringförmig oder sternförmig angeordnet und blasen gegen das Zentrum der Anordnung, durch welches das Filamentgarn oder das Filamentkabel geführt ist.
• Die Erzeugung von Schwachstellen im Filamentgarn 3 oder Filamentkabel 5 kann auch durch Einwirkung von erhöhter Temperatur, gegebenenfalls in Verbindung mit mechanischem Zug, auf das Filamentgarn beziehungsweise Filamentkabel erfolgen. Die Garnschwächungseinrichtung 9 ist in diesem Fall eine Kammer, in deren Innenraum eine erhöhte Temperatur herrscht, und durch die das Garn oder Kabel geführt ist. Die Garnschwächungseinrichtung 9 kann aber auch eine Art von Ring sein, der das Garn oder Kabel umgibt und auf eine erhöhte Temperatur von beispielsweise 160° bis 280° C aufgeheizt ist.
• Eine andere Möglichkeit der Erzeugung von Schwachstellen, die in eine ähnliche Richtung geht, wie die Methode mit der erhöhten Temperatur, ist die Erzeugung eines das Filamentgarn 3 oder das Filamentkabel 5 umgebenden Plasmas. In diesem Fall ist das Garn oder Kabel durch eine Kammer geführt, in der das Plasma erzeugt wird.
• Die Garnschwächungseinrichtung 9 kann auch durch einen das Garn oder Kabel mit Elektronen von hoher Geschwindigkeit beaufschlagenden Elektronenstrahl-Prozessor gebildet sein. Bei diesen Prozessoren, die unter der Bezeichnung "EB Processor" bekannt sind, wird an im Inneren einer Vakuumkammer aufgespannte Wolframfäden eine hohe Spannung angelegt, wodurch diese eine Elektronenwolke erzeugen. Aus der Elektronenwolke werden Elektronen herausgezogen und auf extrem hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. Die beschleunigten Elektronen verlassen die Vakuumkammer durch ein Folienfenster, dringen in das in einer Richtung senkrecht zum Elektronenstahl geführte Filamentgarn 3 oder Filamentkabel 5 ein und verursachen in diesem die erwünschten molekularen Veränderungen, im vorliegenden Fall also Schwachstellen.

[0022] Die dargestellte Spinnvorrichtung hat den Hauptvorteil, dass sie als Endprodukt ein mit Schwachstellen versehenes Filamentgarn 3 oder Filamentkabel 5 liefert, welches bei der anschliessenden Streckbrechung für die Gewinnung von Stapelfasern, nicht mehr so stark beansprucht zu werden braucht wie ein Garn oder Kabel ohne Schwachstellen, so dass die Anforderungen an die Leistungsaufnahme und die Dimensionierung der betreffenden Reisskonvertierungseinrichtung und an die Konstanz der Geschwindigkeit von deren Antriebsmotor deutlich reduziert werden. Damit sinken auch die Kosten der Reisskonvertierungseinrichtung.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von verspinnbarem Synthetikgarn mit einer Schmelz-Spinneinrichtung (2, 4) für die Erzeugung eines Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) und einer Behandlungseinrichtung (6) für das Filamentgarn (3) oder Filamentkabel (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungseinrichtung (6) eine Einrichtung (9) zur Erzeugung von Schwachstellen im Filamentgarn (3) oder Filamentkabel (5) enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur Erzeugung von Schwachstellen Mittel für die Beaufschlagung des Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) mit erhöhter Temperatur enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur Erzeugung von Schwachstellen eine das Filamentgarn (3) oder Filamentkabels (5) mit Druckluft beaufschlagende Düseneinrichtung enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur Erzeugung von Schwachstellen Mittel für die Erzeugung eines das Filamentgarn (3) oder Filamentkabel (5) umgebenden Plasmas enthält.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur Erzeugung von Schwachstellen einen das Filamentgarn (3) oder Filamentkabel (5) mit Elektronen von hoher Geschwindigkeit beaufschlagenden Elektronenstrahl-Prozessor enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) mit dem Elektronenstrahl senkrecht zur Laufrichtung des Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (9) zur Erzeugung von Schwachstellen ein mechanisches Faserbrech- oder Faserschneidorgan enthält.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Schmelz-Spinneinrichtung (2) für die Erzeugung eines Filamentgarns (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungseinrichtung (6) mindestens eine Stufe (7) zur Dehnung des Filamentgarns (3) und eine Aufwickelstufe (8) für dieses enthält, und dass die Einrichtung (9) zur Erzeugung von Schwachstellen zwischen der Schmelz-Spinneinrichtung (2) und der mindestens einen Stufe (7) zur Dehnung des Filamentgarns (3) oder unmittelbar vor der Aufwickelstufe (8) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungseinrichtung zwei Stufen (7, 7') zur Dehnung des Filamentgarns (3) enthält, und dass die Einrichtung (9) zur Erzeugung von Schwachstellen zwischen den Stufen (7, 7') zur Dehnung des Filamentgarns (3) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einer Schmelz-Spinneinrichtung für die Erzeugung eines Filamentkabels (5), dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungseinrichtung (6') mindestens eine Stufe (10, 10') zur Dehnung des Filamentkabels (5) und eine Stufe (11) für dessen Kräuselung enthält, und dass die Einrichtung (9) zur Erzeugung von Schwachstellen zwischen der Schmelz-Spinneinrichtung (4) und der mindestens einen Stufe (10, 10') zur Dehnung des Filamentkabels (5) angeordnet ist.

Zeichnung