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Faserauslenkung

Übersicht

Schmelzspinnprozesse

  • Die Eingangsstufe ist entweder ein Extruder, in dem das Eingangsmaterial (hauptsächlich Polyester- bzw. Nylongranulat) aufgeschmolzen, oder eine Polykondensationsanlage (Direktspinnverfahren) in der das Polymer hergestellt wird.
  • Das Ausgangsmaterial dieser Stufe ist jeweils eine homogene Polymerschmelze, die über eine Schmelzeleitung zu den Spinnpumpen gefördert wird.
  • Die Polymerschmelze gelangt über Filter zu den Düsenpaketen und wird unter hohem Druck durch die Düsen gepresst.
  • Unterhalb der Spinndüsen beginnt die Fadenbildungszone, in der die Polymerstrahlen, abhängig von den Abzugskräften und der Anblasung, definiert erstarren.
  • Die Fadenbildungszone endet in der Blaskammer bzw. oberhalb des Abzugsaggregats (Galetten bzw. Wickler).

 

Anblasung und Abzugskräfte sind für das Verhältnis der amorphen zu den kristallinen Anteilen der Filamente sowie die Orientierung der Ketten in den amorphen Bereichen von ausschlaggebender Bedeutung. Diese Größen sind maßgeblich für die mechanischen Eigenschaften der Fasern und die Anfärbbarkeit.

Positionsauslenkung

Durch die Anblasung wird eine Querkraft auf die Fasern ausgeübt. Je nach Verlauf des Durchmesserprofils, der Anblasung und der Fasergeschwindigkeit werden die Fasern dadurch mehr oder weniger ausgelenkt. Die Auslenkung kann durch folgende Differentialgleichung beschrieben werden:

mit den Größen:

 Y: Auslenkung  X: Düsenabstand
 Q: Massedurchsatz  V: Fasergeschwindigkeit
 F: Kraft  cw: Widerstandsbeiwert
r*:Dichte der Blasluft  VY: Blasluftgeschwindigkeit

Mit dieser Differentialgleichung lassen sich die herkömmlichen Fadenbildungsmodelle zu 2-dimensionalen Fadenbildungsmodellen erweitern. Die Randbedingungen für den Positionsverlauf sind die Düsenposition (bei x=0) und die Position des 1. Fadenführers am Ende der Fadenbildungszone. Die Abbildung unten zeigt berechnete Auslenkungsprofile für unterschiedliche Blasluftgeschwindigkeiten und Widerstandbeiwerte. Mit dem Faser-Positionsscanner können erstmals die Auslenkungen einzelner Filamente vermessen werden. In einem Düsenabstand x installiert, können damit gleichzeitig die Auslenkungen aller Filamente eines Bündels bestimmt werden. Damit eröffnet er die Möglichkeit zur genauen Überprüfung und Verfeinerung der Fadenbildungsmodelle.

Sofern der Mittelwert der Auslenkung der Fasern ausreicht, kann er mit Hilfe des FIlamentbündel-Positions-Sensors bestimmt werden. Die Abbildung unten zeigt exemplarische Profilmessungen bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 6000 m/min.

 

Zusätzlich kann mit FIPS ein Profil der an den Fasern gestreuten Intensität ermittelt werden (siehe Abbildung). Diese ist Abhängig von dem Durchmesser, der Dichte sowie der Pigmentierung der Fasern. Bei konstanter Kristallinität und Pigmentierung kann daraus der Mittelwert des Faserquerschnitts berechnet werden.

 

Weitere Informationen zur Faserauslenkung und zur Anwendung dieser Sensoren finden Sie in folgenden Publikationen.

Gerne passen wir diese Sensoren an Ihre speziellen Bedürfnisse an oder entwickeln eine optimale Lösung Ihres Messproblems. Sie erreichen uns per E-Mail:

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oder unter:

OPOS Optische On-line-Sensoren
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