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Spinnverfahren zur Herstellung von Thermoplastfasern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Dokument DE3105784C2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE3105784C2 07.06.1990
Titel Spinnverfahren zur Herstellung von Thermoplastfasern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Anmelder Harsem, Sten Halvor, Bjoerkås, NO
Erfinder Stern, Leif Einar, Lund, SE
Vertreter Riebling, G., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Riebling, P., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte, 8990 Lindau
DE-Anmeldedatum 17.02.1981
DE-Aktenzeichen 3105784
Offenlegungstag 02.09.1982
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.06.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.06.1990
IPC-Hauptklasse D01D 5/18
IPC-Nebenklasse D01D 5/088   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spinnverfahren zur Herstellung von Thermoplastfenstern und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 3.

Bei einer derartigen Herstellung von Thermoplastfasern war es bisher nur schwer möglich, eine erwünschte Fasermenge pro Zeiteinheit zu erhalten. Dies rührt daher, daß die Fasern miteinander zusammenschmelzen, wenn sie miteinander in Berührung kommen, wobei das Fertigprodukt mit zusammengeschmolzenen Fasern eine verschlechterte Qualität aufweist, u. a. deshalb, weil es eine kleinere, spezifische Fläche aufweist, als ein Faserprodukt mit freiliegenden Fasern.

Bei einem gattungsgemäßen Verfahren bzw. einer gattungsgemäßen Vorrichtung nach der EP 19 383 A1 wird der kühlende Luftstrom durch ein in das Innere des Spinnorgans ragendes Rohr eingeführt, tritt stromauf der Austrittsöffnungen aus einem Spalt des Spinnorgans radial aus und biegt dann gemeinsam mit den Fasern in axiale Richtung um. Der Kühlmediumstrom, der in den Raum innerhalb der erstarrenden Fasern geführt wird, entsteht bei diesem Stand der Technik durch die Saugwirkung des rotierenden Spinnorgans. Dabei wird durch eine zentrale Öffnung eines im Inneren des erstarrenden Faserbündels angeordneten Gehäuses Luft angesaugt und gemeinsam mit den Fasern an der Außenwand des Gehäuses entlanggeführt. Ein zusätzlich zu den beiden Kühlströmen außerhalb des Fadenbündels geführter Heißluftstrom dient bei dem in erste Linie zum Lösungsspinnen verwendeten Verfahren nach der EP 19 383 A1 der Trocknung der Fasern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß es möglich ist, ohne Verwendung eines Gehäuses im Inneren des Faserbündels große Thermoplastfasermengen unter zuverlässiger Vermeidung gegenseitiger Verklebung der Fasern herzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 bzw. 3 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Merkmale der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 schematisch in einer Seitenansicht eine Anordnung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 in einer Seitenansicht einen Teil dieser Anordnung mit einer Vorrichtung zum Ablenken des Luftstromes;

Fig. 3 in einer Seitenansicht einen Teil dieser Anordnung mit einer Gebläsevorrichtung;

Fig. 4 in Seitenansicht einen Teil der Anordnung mit einem Kühlmediums-Einlaß und

Fig. 5 in einer Seitenansicht einen Teil der Anordnung mit einem Spinnorgan in einer alternativen Ausführung.

Die schematisch dargestellte Vorrichtung zum Herstellen von Fasern weist einen Motor 1 auf, der eine in zwei Lagergehäusen 3, 4 gelagerte Welle 2 dreht. Auf dem freien Endteil der Welle 2 ist ein Spinnorgan 5 derart angebracht, daß es von der Rotation der Welle 2 mitgenommen wird. Die Vorrichtung weist auch einen Behälter 6 für geschmolzenes Thermoplastmaterial 12 auf, das mittels einer Pumpe 7 aus dem Behälter 6 durch eine Rohrleitung 8 zu einem im Innern der Welle 2 sich axial in der Richtung nach dem Spinnorgan 5 erstreckenden Kanal 9 gepumpt wird. Mit diesem Kanal 9 kommunizieren eine große Anzahl Kanäle 10 (z. B. 180 Reihen mit 7 Kanälen in jeder Reihe), die sich im Spinnorgan 5 vom Kanal 9 radial nach außen erstrecken und in der Außenkante 11 des Spinnorgans 5 ausmünden.

Die Faserherstellung geht in der Weise vor sich, daß man aus dem Behälter 6 durch die Leitung 8, den Kanal 9 in der rotierenden Welle 2 zu den Kanälen 10 des ebenso rotierenden Spinnorgans 5 geschmolzenes Thermoplastmaterial 12 pumpt, vorzugsweise aus Paraffin und Polyäthylen bestehend, wobei Fasern gebildet werden, die hydrophobe Flüssigkeiten aufnehmen bzw. aufsaugen können. Das Thermoplastmaterial 12 verläßt die Kanäle 10 in flüssigem Zustand und mit einer Normal-Temperatur von 200-210°C, aber weil das Thermoplastmaterial von der umgebenden Luft, die eine wesentlich niedrigere Temperatur hat, schnell abgekühlt wird, bilden sich dünne Thermoplastfasern 13, die sich an der freien Seite 14 des Spinnorgans 5 sammeln und auf dem Spinnorgan 5 nicht hängenbleiben.

Um die Abkühlung der Thermoplastfasern 13 zu beschleunigen und sicherzustellen, daß diese nach der dreien Seite 14 neben dem Spinnorgan 5 ausweichen, werden Luftströme 15 erzeugt, die am Spinnorgan 5 nach der Außenseite desselben geleitet werden. Diese Luftströme 5 werden z. B. mittels einer (nicht gezeigten) Gebläseanordnung erzeugt, und werden durch schematisch gezeigte Führungselemente 16 geführt.

Die Theroplastfasern 13 grenzen am Spinnorgan 5 einen Raum 17 ab, bevor sie sich ansammeln und in diesem Raum 17 entsteht ein gewisser Unterdruck im Verhältnis zur Umgebungsluft. Diesem Unterdruck zufolge entstehen im Raum 17 Wirbelluftströme, welche unmittelbar innerhalb der Theroplastfasern 13 nach dem Spinnorgan 5 gerichtet sind. Durch den im Raum 17 bestehenden Unterdruck und durch die Richtung der darin entstehenden Luftströme, werden die Thermoplastfasern 13 veranlaßt, sich in der Nähe des Spinnorgans 5 anzusammeln. Solange die vom Spinnorgan 5 pro Zeiteinheit gebildete Thermoplastfasermenge klein ist, herrschen im Raum 17 ein geringer Unterdruck und schwache Luftströme, wodurch die Thermoplastfasern 13 sich in einer derartigen Entfernung vom Spinnorgan 5 ansammeln, daß sie etwa so viel abgekühlt werden können, daß sie nicht zusammenschmelzen, wenn sie miteinander in Berührung kommen. Je größer die Menge der vom Spinnorgan 5 pro Zeiteinheit gebildeten Thermoplastfasern ist, desto höher wird aber der Unterdruck und proportional die Wirbelbildung im Raum 17, d. h. desto mehr werden die Thermoplastfasern 13 veranlaßt, sich möglichst nahe am Spinnorgan 5 anzusammeln, was eine Zusammenschmelzung der Thermoplastfasern 13 deshalb mit sich bringt, weil sie nicht ausreichend abgekühlt werden können, ehe sie miteinander in Berührung kommen.

Bei der gezeichneten Einrichtung wird dieses Problem mit einfachen Mitteln dadurch gelöst, daß Kühlmittelströme 18 in den Raum 17 zwischen den erstarrenden Thermoplastfasern 13 durch mindestens eine Öffnung 19 und/oder 20 im Spinnorgan 5 seiner Lagerungsvorrichtung 2 eingeleitet werden. Hierdurch werden mehrere Funktionen erreicht, und zwar teils eine Abkühlung der Thermoplastfasern 13 auch "vom Innern" des Raumes 17, teils ein Aufheben des Unterdruckes und der ungünstigen Wirbelbildung im Raum 17, teils auch eine derart "auseinanderhaltende" Einwirkung auf die Thermoplastfasern 13, daß diese sich nicht näher dem Spinnorgan 5 ansammeln können, auch wenn größere Thermoplastfasermenge pro Zeiteinheit abgegeben wird. Statt dessen kann die Kühl- und Auseinanderhaltungswirkung dadurch gesteigert werden, daß die Geschwindigkeit der Kühlmittelströme 18 bei einem Anstieg der Thermoplastfasermenge pro Zeiteinheit ansteigt, was bedeutet, daß die Produktionskapazität einer vorhandenen Faserherstellungsanlage wesentlich gesteigert werden kann.

Die Kühlmittelströme 15, 18 können je nach Bedürfnis vermehrt, vermindert oder geeigneterweise gesteuert werden. Die Vermehrung und Verminderung geschieht ganz einfach dadurch, daß die Geschwindigkeit der die Kühlmittelströmung erzeugenden Gebläseeinrichtung geändert wird, und die Steuerung erfolgt z. B. dadurch, daß die Luftströme 18 nach außen gegen die dem Spinnorgan 5 am nächsten befindlichen Thermoplastfasern 13 durch einen auf dem Spinnorgan 5 vorgesehenen Schirm 21 nach Fig. 2 abgelenkt werden. Gegebenenfalls kann dieser Schirm 21 derart verschiebbar im Spinnorgan 5 gelagert werden, daß man die Richtung der Luftströme 18 ändern kann.

Die Kühlmittelströme 18 können dadurch unter Zuhilfenahme des Spinnorgans 5 selbst erzeugt und/oder vermehrt werden, weil dieses Organ wie ein Gebläse wirkt, das Luft durch die Öffnung 19, 20 herangesaugt und die Luft in den Raum 17 hineinbläst. Diese Gebläsewirkung kann durch verschiedene Anordnungen am Spinnorgan 5 und/oder dessen Welle 2 erzeugt werden, z. B. mittels Flügel 22, wie in der Fig. 3 schematisch dargestellt. Diese Flügel können bezüglich Blattwinkel und/oder Abstand vom Spinnorgan 5 einstellbar sein, wodurch die Gebläsewirkung je nach Bedürfnis variiert werden kann.

Es ist zwar möglich, Öffnungen für das Kühlmittel 18 in der Welle 2anzuordnen, aber es ist vorteilhafter, die Öffnungen außerhalb dieser Welle 2 vorzusehen, falls Platz in der Welle 2 benötigt wird, für den Kanal 9 und eventuell andere (nicht gezeigte) Kanäle für erwärmtes Medium zur Erhaltung einer ausreichend hohen Temperatur der Thermoplastmasse, wenn sie durch den Kanal 9 passiert.

Die Umgebungsluft weist gewöhnlich Raumtemperatur auf, was bedeutet, daß sie wesentlich kälter ist als das Thermoplastmaterial, wenn dieses das Spinnorgan 5 verläßt. Demzufolge kann die Umgebungsluft als Kühlmittel verwendet werden, ohne zuerst ihre Temperatur zu senken. Die Raumtemperatur aufweisende Luft kann in Richtung gegen das Spinnorgan 5 geblasen, teils gegen die Öffnungen 19, 20 des Spinnorgans 5, teils an der Außenseite des Spinnorgans 5 (siehe Fig. 4) unter Zuhilfenahme von in den Fig. 4 und 5 schematisch eingezeichneten Lenkblechen 16 und 23 gelenkt werden.

Das Fertigprodukt, das aus großen Mengen einzelnen Thermoplastfasern 13 besteht, wird an einer geeigneten Stelle aufgesammelt und wird durch ein Reibeinrichtung geleitet, die sie zur gewünschten Größe zerreißt, so daß große Mengen von Thermoplastfasern enthaltenden Flöckchen watteähnlicher Konsistenz in großen Mengen, z. B. über ölverunreinigtem Wasser verbreitert werden können, wodurch die Fasern das Öl aus dem Wasser aufnehmen.

Das Spinnorgan 5 kann in vielerlei Weise ausgestaltet sein, z. B. als eine oder mehrere Scheiben mit einem oder mehreren Löchern fürs Kühlmittel 18. Die Größe der Löcher kann einstellbar sein, und ein oder mehrere der Löcher können verschließbar sein. Auch kann das Spinnorgan 5 aus einer Anzahl von der Welle 2 sich radial erstreckenden "Armen" 24 (siehe Fig. 5) mit Kanälen 25 fürs Thermoplastmaterial bestehen. Zwischen diesen Armen 24 bestehen Zwischenräume, durch die das Kühlmittel 18 hindurchgeleitet wird. Jeder Arm 24 kann Gebläseflügel aufweisen oder wie ein Gebläseflügel ausgestaltet sein, wodurch das Spinnorgan 5 selbst eine Gebläsewirkung und ein gebläse-ähnliches Aussehen erhält.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für die Herstellung von Fasern aus allen Typen von Thermoplastmaterial geeignet, wie hydrophobe Flüssigkeiten, z. B. Spillöl aus Wasser, aufsaugen können. Ein Thermoplastmaterial mit besonders guten Aufnahmeeigenschaften besteht aus Paraffin und Polyäthylen, und dieses Material wird dadurch hergestellt, daß man Paraffin schmilzt, darin ein feinverteiltes Polyäthylen-Granulat einmischt und das Gemisch bis auf etwa 200°C unter Rührung erwärmt, wodurch das Polyäthylenmaterial im Paraffin gelöst wird. Die in dieser Weise gebildete, sirupähnliche Lösung ist damit anwendungsbereit, d. h., sie kann vom Behälter 6 zum Spinnorgan 5 gepumpt werden.

Als Kühlmittel 18 kann umgebende Raumluft verwendet werden, aber andere Gase in gekühltem oder ungekühltem Zustand können selbstverständlich zur Anwendung gelangen.

So kann es in gewissen Fällen zweckmäßig sein, Wasserdampf oder sogar Flüssigkeiten anzuwenden, um die angestrebte Wirkung zu erhalten.


Anspruch[de]
  1. 1. Spinnverfahren zur Herstellung von Thermoplastfasern, bei dem geschmolzenes Thermoplastmaterial (12) in radialer Richtung aus einem rotierenden Spinnorgan (5) geschleudert wird, um am Umfang (11) des Spinnorgans (5) Fasern (13) aus geschmolzenem Thermoplastmaterial (12) zu bilden, wobei die aus geschmolzenem Thermoplastmaterial (12) bestehenden Fasern unter dem Einfluß von axial strömenden Kühlströmungen nach der freien Seite des Spinnorgans (5) geleitet, abgekühlt und solange auseinander gehalten werden, bis die Fasern steife Konsistenz erhalten, wobei eine der Strömungen als kühlender Luftstrom (15) außerhalb und eine weitere Strömung als Kühlmediumstrom (18) in den Raum innerhalb der erstarrenden Fasern geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb der erstarrenden Fasern geführte Kühlmediumstrom (18) so in den Raum an der freien Seite des Spinnorgans (5) eingeleitet wird, daß dort ein Kühlmediumkonus (17) mit im Verhältnis zum Spinnorgan (5) in axiale Richtung strömendem und zwischen die Fasern (13) auswärts gepreßtem Kühlmedium entsteht.
  2. 2. Spinnverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil des Kühlmediumstromes (18) radial nach außen gelenkt wird in Richtung gegen einen Teil der Fasern (13), die gerade das Spinnorgan (5) verlassen haben.
  3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Spinnverfahrens zur Herstellung von Thermoplastfasern gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, mit einem rotierenden Spinnorgan (5) mit Kanälen (10) zum Ausbringen von geschmolzenem Thermoplastmaterial (12) zur Bildung von Thermoplastfasern (13), wobei die Kanäle (10) am Umfang (11) des Spinnorgans (5) münden, und wobei eine Einrichtung zur Erzeugung eines axialen kühlenden Luftstroms (15), der die Fasern nach der freien Seite des Spinnorgans (5) leitet, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines weiteren Kühlmediumstroms (18) in den Raum innerhalb der erstarrenden Fasern vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Kühlmediumstroms (18) so ausgebildet ist, daß in dem Raum an der freien Seite des Spinnorgans (5) ein Kühlmediumkonus (17) mit im Verhältnis zum Spinnorgan (5) in axiale Richtung strömendem und zwischen die Fasern (13) auswärts gepreßtem Kühlmedium entsteht.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des Kühlmediumstroms (18) ein Gebläse (22) aufweist, das vorgesehen ist, um das Kühlmedium zwischen die Fasern (13) in Richtung auswärts zu pressen.






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