[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 eine Einrichtung für die Erzeugung von Schwachstellen
im Filamentgarn oder Filamentkabel aufweisenden Behandlungseinrichtung.
[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. Um die Anforderungen an die Stärke und die exakte Geschwindigkeit
des Antriebs der Reisskonvertiereinrichtung und damit auch deren Preis deutlich zu
reduzieren, wurde vorgeschlagen, die Behandlungseinrichtung mit einer Einrichtung
für Erzeugung von Schwachstellen im Filamentgarn oder Filamentkabel auszurüsten. 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.
[0004] In der US-A-2 447 984 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art beschrieben,
bei der eine Mehrzahl von Filamenten in Form eines Filamentbündels extrudiert wird
und ein das
[0005] Eine 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 genannte Einrichtung für die Erzeugung von Schwachstellen zwischen
der Schmelz-Spinneinrichtung und der mindestens einen Stufe zur Dehnung des Filamentgarns
oder unmittelbar vor der Aufwickelstufe angeordnet ist.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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 genannte Einrichtung für
die Erzeugung von Schwachstellen zwischen der Schmelz-Spinneinrichtung und der mindestens
einen Stufe zur Dehnung des Filamentkabels angeordnet ist.
[0009] 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.
[0010] 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
[0011] Eine 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 genannte Einrichtung für die Erzeugung von Schwachstellen zwischen
der Schmelz-Spinneinrichtung und der mindestens einen Stufe zur Dehnung des Filamentgarns
oder unmittelbar vor der Aufwickelstufe angeordnet ist.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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 genannte Einrichtung für
die Erzeugung von Schwachstellen zwischen der Schmelz-Spinneinrichtung und der mindestens
einen Stufe zur Dehnung des Filamentkabels angeordnet ist.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
Als Garnschwächungseinrichtung 9 kommt in beiden Fällen, sowohl beim Filamentgarn
3 als auch beim Filamentkabel 5, eine Reihe von Einrichtungen in Frage, darunter insbesondere:
- 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.
- Die Erzeugung von Schwachstellen im Filamentgarn 3 oder Filamentkabel 5 kann auch
durch die Einwirkung eines Plasmas erfolgen. Die Behandlung mit Plasma ist ein sehr
leistungsstarkes System, um die Oberfläche der Polymere chemisch zu ändern. Als Folge
weist eine durch Plasma bestrahlte Faser ein "zerbrechlicheres" Verhalten auf als
eine nicht behandelte Faser. Die Behandlung findet durch eine so genannte Plasmafackel
statt, die eine sehr hohe Temperatur erzeugt und bei normalem Druck angewendet werden
kann. Das Garn oder Kabel ist in diesem Fall durch eine Kammer geführt, in der das
Plasma erzeugt wird. Bei der Plasmafackel (Spray Flame System) werden Sauerstoff und
ein Brennstoff, in den meisten Fällen Acetylen oder Propan, gemischt und im Inneren
der Fackel verbrannt. Ein drahtförmiges oder pulvriges Ausgangsmaterial wird gleichzeitig
in die Fackel gefördert und mit Druckluft in Richtung auf das Filamentgarn 3 oder
Filamentkabel 5 beschleunigt. Die geschmolzenen Partikel werden mit sehr kurzen, zufälligen
Impulsen auf das Filamentgarn 3 oder Filamentkabel 5 verteilt, um im Garninneren zufällig
verteilte Schwachstellen zu erzeugen.
- 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. Bei Verwendung klassischer Bombardierungssysteme sind die
Elektronen in die Fasern eingedrungen und haben makromolekulare Verbindungen vom Wasserstofftyp
zerstört. Diese Zerstörung, die zufallsbedingt erfolgt, schafft bevorzugte Ausgleichspunkte
und vermindert den Widerstand des Garns um 60%, was eine entsprechende Reduktion der
Motorleistung der Reisskonvertiermaschine um 60% ermöglicht.
[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.
1. Vorrichtung zur Herstellung von verspinnbarem Synthetikgarn mit einer Schmelz-Spinneinrichtung
(2, 4) für die Erzeugung eines Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) und einer
eine Einrichtung (9) für die Erzeugung von Schwachstellen im Filamentgarn (3) oder
Filamentkabel (5) aufweisenden Behandlungseinrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einrichtung für die Erzeugung von Schwachstellen Mittel für die Erzeugung
eines das Filamentgarn (3) oder Filamentkabel (5) umgebenden Plasmas enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Filamentgarn (3) oder Filamentkabel (5) durch eine Kammer geführt und mittels
einer Plasmafackel behandelt wird, wodurch im Filamentgarn (3) beziehungsweise Filamentkabel
(5) zufällig verteilt Schwachstellen erzeugt werden.
3. Vorrichtung zur Herstellung von verspinnbarem Synthetikgarn mit einer Schmelz-Spinneinrichtung
(2, 4) für die Erzeugung eines Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) und eine
eine Einrichtung (9) für die Erzeugung von Schwachstellen im Filamentgarn (3) oder
Filamentkabel (5) aufweisenden Behandlungseinrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einrichtung für die Erzeugung von Schwachstellen einen das Filamentgarn
(3) oder Filamentkabel (5) mit Elektronen von hoher Geschwindigkeit beaufschlagenden
Elektronen-Prozessor enthält.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) mit dem Elektronenstrahl
senkrecht zur Laufrichtung des Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) erfolgt.
5. Vorrichtung zur Herstellung von verspinnbarem Synthetikgarn mit einer Schmelz-Spinneinrichtung
(2, 4) für die Erzeugung eines Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) und einer
eine Einrichtung (9) für die Erzeugung von Schwachstellen im Filamentgarn (3) oder
Filamentkabel (5) aufweisenden Behandlungseinrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen Mittel für die Beaufschlagung des
Filamentgarns (3) oder Filamentkabels (5) mit erhöhter Temperatur enthält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Erzeugung von Schwachstellen eine Kammer enthält, in deren Innenraum
eine erhöhte Temperatur herrscht, und durch die das Filamentgarn (3) oder Filamentkabel
(5) geführt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Einrichtung durch einen das Filamentgarn (3) oder Filamentkabel (5)
umgebenden und auf eine erhöhte Temperatur von beispielsweise 160° bis 280° C aufgeheizten
Ring gebildet ist.
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 genannte Einrichtung
(9) für die 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 genannte Einrichtung (9) für die Erzeugung von Schwachstellen
zwischen den Stufen (7, 7') zur Dehnung des Filamentgarns (3) angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 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 genannte Einrichtung
(9) für die Erzeugung von Schwachstellen zwischen der Schmelz-Spinneinrichtung (4)
und der mindestens einen Stufe (10, 10') zur Dehnung des Filamentkabels (5) angeordnet
ist.