Die für die Lagerung, Weiterverarbeitung oder den Versand wichtigste Garnaufinachungsart ist die Garnspule. An die Herstellung von Garnspulen werden hohe Anforderungen gestellt. Insbesondere sollte die Garnspule die Garneigenschaften nicht beeinflussen, und sie sollte gute Ablaufeigenschaften haben.

Zur Erzielung eines guten Spulenaufbaus ist eine hohe Genauigkeit der Spulenumfangsgeschwindigkeit erforderlich. Es sind verschiedene Spulenantriebe bekannt. Bei Spindelantrieb wird der Garnspulenaufhahmedorn angetrieben und seine Umfangsgeschwindigkeit geregelt. Entsprechend dem wachsenden Spulendurchmesser nimmt dabei die Drehzahl des Spulenaufnahmedorns ab. Es ist bekannt, die Umfangsgeschwindigkeit mit einer Tastwalze zu messen, die am Umfang der Spule anliegt. Vergrößert sich der Spulendurchmesser über die Aufspulzeit des Fadens, so erhöht sich die Umfangsgeschwindigkeit. Diese Erhöhung überträgt sich auf die Drehzahl der Tastwalze. Ein Steuersignal wird erzeugt, das die Drehzahl des Aufnahmedorns mit wachsendem Spulendurchmesser reduziert. Bei Friktionsantrieb treibt eine Andruckwalze, die am Umfang der Spule anliegt, den nicht angetriebenen Spulendorn mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit.

Es sind auch Spulmaschinen mit Spindelantrieb bekannt, bei denen auch die Tastwalze (Friktionswalze) zur Messung der Umfangsgeschwindigkeit mit einem motorischen Antrieb ausgerüstet ist. Dadurch wird eine zusätzliche Einstellgröße zur Verfügung gestellt, die als Überhöhung der Tastwalze im Vergleich zum Spulenpaket bezeichnet wird.

Eine positive Überhöhung erzeugt ein Stellsignal an den Antrieb der Tastwalze zur Geschwindigkeitserhöhung bzw. eine negative Überhöhung erzeugt ein Signal zur Geschwindigkeitsreduzierung. In beiden Fällen bleibt der Kontakt zwischen Tastwalze und Spule bestehen, so daß die Tastwalze entweder eine ziehende Wirkung oder eine bremsende Wirkung auf die Spule ausübt. Bei einer Wickelmaschine der Firma Bamag mit der Typenbezeichnung CW erfolgt die Einstellung der Überhöhung mit Hilfe eines Lastverschiebefaktors, der in Skalenteilen defmiert ist. Für eine positive Überhöhung wird ein positiver Lastverschiebefaktor eingestellt, wobei der Skalenwert etwa Einheiten der Überhöhung charakterisiert.

Zur Verlegung des aufzuspulenden Fadens über die Spulenbreite sind diverse Changiersysteme bekannt. Es sind hin-und herbewegte Fadenführer bekannt, deren Bewegungsrichtung an der Spulenkante abrupt umgekehrt wird, was zu erheblichen Beschleunigungskräften führt und zu einem sehr schnellen Verschleiß beitragen kann. Rotierende Flügelsysteme hingegen können die Fäden wesentlich schneller hin-und zurückführen, wobei aber im Fadenumkehrpunkt eine stoßartige Belastung des Fadens auftreten kann.

Üblicherweise werden vororientierte, nicht kristalline Polyester-Filamente, die auch als POY bezeichnet werden, abhängig vom herzustellenden Titer bei Abzugsgeschwindigkeiten von 2500-3500 m/min hergestellt. Derartige Filamente weisen Reißdehnungswerte von 75-165 % auf, die sich als vorteilhaft für die Weiterverarbeitung in einem Streck-bzw. Strecktexturierprozeß erwiesen haben.

Versucht man jedoch wie bei der Herstellung spinnorientierter, kristalliner PET- Filamente, die auch als FOY oder HOY bezeichnet werden, die Aufspulgeschwindigkeit weiter zu erhöhen, dann werden verstärkt Fehler beobachtet, die beim Abziehen der Fäden von den Spulpaketen zum Zwecke der Weiterverarbeitung Prozeß-und Qualitätsstörungen auslösen.

Die Herstellung von POY-Fäden mit hoher Aufspulgeschwindigkeit wird z. B. in folgenden Schriften beschrieben : Die WO 99/51799 offenbart ein Verfahren zum Spinnen von Endlosfilamenten, bei dem die frisch gesponnenen Filamente mittels eines beschleunigten Kühlgases in einem Rohr abgekühlt werden. Durch eine derartige Vorgehensweise wird eine Erhöhung der Spinnabzugsgeschwindigkeit auf bis zu 4530 m/min ermöglicht, ohne die Reißdehnung der Filamente zu reduzieren.

Die WO 99/07927 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von vororientierten Filamenten aus Polymermischungen auf Polyesterbasis. In Gegenwart einer bestimmten Menge eines Additiv-Copolymers werden auch bei hohen Spinnabzugsgeschwindigkeiten bis 6000 m/min PES-Filamente mit hohen Reißdehnungs-Werten erhalten.

Obwohl die genannten Verfahren das Spinnen von vororientierten, nicht kristallinen Filamenten bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten ermöglichen, ist das Aufspulen der Filamente und die Vermeidung von Spulenpaketfehlern nicht weiter beschrieben.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß beim Aufspulen von Filamenten, die mit hohen Spinnabzugsgeschwindigkeiten hergestellt werden, folgende Fehler auftreten können : 'Durch die hohen Zentrifugalkräfte am rotierenden Spulpaket tritt beim Abbremsen der vollen Spule ein unkontrolliertes Zusammenfallen des Pakets auf.

Hohe Friktionskräfte zwischen der Oberfläche des Spulenpakets und der Tastwalze führen zum Walken und zur Wärmebildung.

Es werden insbesondere Ausbauchungen an den Spulenflanken und eine Sattelbildung über die Breite des Spulenpakets sowie Fadenabschläger, d. h. das Herunterrutschen von Einzel-oder Gesamtfilamenten von der Spulenflanke, beobachtet. Diese Fehler können noch während der Lagerung der POY-Spulen entstehen bzw. sich verstärken.

Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Spinnabzugsgeschwindigkeit durch die Geschwindigkeit des ersten Abzugsorgans, meist eine Galette, definiert ist, und die Aufspulgeschwindigkeit der Umfangsgeschwindigkeit des Spulenpakets entspricht.

In der Literatur werden die häufigsten Ursachen für fehlerhaften Spulenaufbau in einem falschen Changierverhältnis zur Spulengeschwindigkeit sowie einer falschen Auflaufspannung auf den Wickelkörper gesehen. Mit zunehmender zu hoher Spulspannung bilden sich erst an den Kanten Aufwölbungen bzw. in der Mitte ein Sattel und dann Abschläger und Fadenabrisse. Bei zu niedriger Fadenspannung entsteht zunächst eine bändchenartige Oberfläche, verbunden mit ausgepreßten Spulenkanten, einer zunehmenden Zahl von Abschlägern und bei noch größerer Garnüberlieferung Schlingenbildung, Fadenabrisse und Wickeln auf der Friktionswalze (Franz Fourni, Synthetische Fasern, Carl Hanser Verlag München Wien, 1995, Seiten 210 ff.) Eine Aufspulmaschine mit angetriebener Kontaktrolle und angetriebenem Spulenhalter ist aus der JP 63-147 780 A bekannt. Es wird ein Aufwickelverfahren für hoch-kristalline Garne beschrieben. Die angegebenen Wickelparameter sind aber nicht auf nicht-kristalline Garne zu übertragen. Im übrigen wird der Verlegewinkel über die Spulenreise nicht spezifiziert. Die Einstellung einer identischen Geschwindigkeit von Wickeloberfläche und Kontaktrolle führt dazu, daß Fadenabschläge an der Spulenkante nicht vermieden werden können.

Die JP 62-244873 A beschreibt ebenfalls eine Aufspulmaschine mit Kontaktrolle und Spulenhalter, die angetrieben sind. Auch hier stellt das Verfahren auf das Wickeln hoch-kristalliner Garne ab. Daher besteht auch die Forderung nach der Übereinstimmung der Geschwindigkeiten von Kontaktrolle und Wickeloberfläche. Fadenabschläger sind ebenfalls nicht zu vermeiden.

Die JP 11-263534 A betrifft das Aufspulen von Acrylfasern. Die Änderung der Aufspulspannung über die Spulenreise ist für die PES-Garne aber nicht akzeptabel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufspulen von vororientierten, nicht kristallinen Polyester-Filamenten zur Verfügung zu stellen, mit dem ein guter Spulenaufbau auch bei hohen Aufspulgeschwindigkeiten erzielt werden kann. Es sollte ein Spulenaufbau erzielt werden können, der hohe Fadengewichte auf dem Spulenkörper von mehr als 4 kg, vorzugsweise 12-32 kg, und ein gutes Spulenablaufverfahren in der Weiterverarbeitung auch nach längerer Lagerung der Spulen ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte und zweckmäßige Abwandlungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

In überraschender Weise hat sich gezeigt, daß bei vororientierten, nicht kristallinen Polyester-Filamenten (POY) ein guter Spulenaufbau auch bei hohen Aufspulgeschwindigkeiten dann erzielt werden kann, wenn die aufzuspulenden Filamente mit einer Fadenspannung zwischen 0,03 cN/dtex und 0,20 cN/dtex dem Changierfadenführer zugeführt werden, die Tastwalze mit einer positiven Überhöhung im Vergleich zu der Spulenumfangsgeschwindigkeit betrieben wird, der Fadenverlegewinkel über die Spulenreise zwischen 3, 5 ° und 7, 5 ° eingestellt wird, und die Anlagekraft der Tastwalze am Spulenumfang zwischen 8 und 18 kg liegt.

Als Fäden bzw. Garne werden die gebündelten Multifilamente bezeichnet. Unter vororientierten, nicht kristallinen Filamenten werden insbesondere solche Filamente verstanden, die eine Reißdehnung zwischen 75 und 165 % aufweisen.

Verwendung finden können ohne Einschränkungen Polyester, beispielsweise PET, PBT, PTT oder dgl.

Die Aufspulspannung in (cN/dtex), mit der die aufzuspulenden Filamente dem Changierfadenführer zugeführt werden, wird durch Bildung des Quotienten der direkt vor dem Changierfadenführer gemessenen Fadenspannung in (cN) und dem Titer in (dtex) des aufgespulten Fadens ermittelt. Das erfindungsgemäße Verfahren setzt die Verwendung von Galetten nicht zwingend voraus. Wenn die Filamente mit Galetten abgezogen werden, wird die Fadenspannung der von der letzten Abzugsgalette dem Changierfadenführer zugeführten Filamente gemessen.

Die Verlegung des Fadens über die Spulenbreite erfolgt mittels rotierender Flügel.

Die Einstellung der vorgegebenen Anpreßkraft, mit der die Tastwalze an dem Umfang der Spule anliegt, stellt den Kraftschluß zwischen Spule und Walze sicher.

Mit dem Verlegewinkel wird der Winkel zwischen der Fadenlaufrichtung auf der Spule und der Senkrechten zur Rotationsachse der Spule bezeichnet. Ein Verlegewinkel über die Spulreise zwischen 3, 5 ° und 7, 5 ° trägt zur Stabilisierung des Spulenaufbaus bei.

Aufgrund der positiven Überhöhung, mit der die Tastwalze im Vergleich zu der Spulenumfangsgeschwindigkeit betrieben wird, übt die Tastwalze eine ziehende Wirkung auf die Spule aus. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß die ziehende Wirkung einen wesentlichen Einfluß auf die Vermeidung von Fadenabschlägern an der Spulenflanke insbesondere dann hat, wenn POY mit hohen Aufspulgeschwindigkeiten hergestellt wird.

Die Einstellung des Verlegewinkels in den oben genannten Grenzen trägt dazu bei, daß eine Sattelbildung und Ausbauchungen an der Spule nicht zu verzeichnen sind.

Ein besonders guter Spulenaufbau wird dann erzielt, wenn die Tastwalze mit einer positiven Überhöhung zwischen +0,3 und +1,2 % im Vergleich zu der Spulenumfangsgeschwindigkeit betrieben wird. Dem Changierfadenführer werden die Filamente bevorzugt mit einer Fadenspannung zwischen 0,05 cN/dtex und 0,15 cN/dtex zugeführt.

Zur weiteren Verbesserung des Spulenaufbaus wird der Verlegewinkel der Filamente vorzugsweise in Abhängigkeit vom Spulendurchmesser über die Spulenreise variiert. Durch die Veränderung des Verlegewinkels können Transportschäden und Fadenablauffehler durch Ausbauchungen weiter limitiert werden. Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, den Verlegewinkel über die Spulenreise in einer ersten Phase mit zunehmendem Spulendurchmesser zu erhöhen und in einer nachfolgenden zweiten Phase mit zunehmendem Spulendurchmesser zu verringern. Die Erhöhung und die Verringerung des Verlegewinkels erfolgt vorzugsweise stufenweise in etwa 0, 5 °-Schritten.

Zwischen der ersten und zweiten Phase wird der Verlegewinkel vorzugsweise konstant gehalten.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das PES auch einen geringen Anteil, vorzugsweise bis zu 0,1 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Filamentes, an Verzweigerkomponenten aufweisen. Zu den erfindungsgemäßen bevorzugten Verzweigerkomponenten gehören u. a. polyfunktionelle Säuren, wie Trimellitsäure, Pyromelittsäure, oder tri-bis hexavalente Alkohohle, wie Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Glycerin oder entsprechende Hydroxsäuren. <BR> <BR> <P>Weiterhin kann es zweckmäßig sein, dem PES bis zu 2,5 Gew. -% bezogen auf das Gesamtgewicht des Filaments an Additiv-Polymeren als Dehnungserhöhungsmittel beizumischen. Erfindungsgemäß besonders geeignete Additiv-Polymere umfassen Polymere und/oder Copolymere. Diesbezüglich wird auf den Offenbarungsgehalt der DE 10063286 verwiesen.

Für das erfindungsgemäße Verfahren können grundsätzlich alle handelsüblichen Aufspulmaschinen verwendet werden, mit denen sich die genannten Parameter einstellen lassen. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es zweckmäßig, eine Spinnkühlvorrichtung zu verwenden, bei der die Stress-induzierte Kristallisation bei hohen Spinnabzugsgeschwindigkeiten reduziert wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Spinnkühleinrichtung verwendet, wie sie in der Druckschrift WO 99/51799 beschrieben wird. Auf die Offenbarung dieser Druckschrift wird in diesem Zusammenhang explizit Bezug genommen.

Die Filamente können vor dem Aufspulen in bekannter Weise verwirbelt werden.

Dabei werden vorzugsweise Knotenzahlen von mindestens 10 n/m (gemessen am aufgespulten Faden) eingestellt Zur erfindungsgemäßen Einstellung der Fadenspannung sollte die Aufspulgeschwindigkeit der vororientierten, nicht-kristallinen Polyester- Filamente 0 bis 2 % unterhalb der Spulenabzugsgeschwindigkeit liegen. Werden die Filamente mit Galetten abgezogen, so wird als Abzugsgeschwindigkeit die Umfangsgeschwindigkeit der ersten Galetteneinheit bezeichnet.

Weiterhin ist es zweckmäßig, durch ein Spiegelstörverfahren die Fadenlagen speziell in Spiegelbereichen am Verrutschen zu hindern.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter erläutert.

Es zeigen : Figur 1 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer Aufspulmaschine zur Verwendung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und Figur 2 die Veränderung des Verlegewinkels über die Spulreise.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Schmelze des Polyesters bzw. der Polymermischung mittels Spinnpumpen in Düsenpakete gepreßt und durch die Düsenlöcher der Düsenplatte des Pakets zu schmelzflüssigen Filamenten extrudiert. Die extrudierten Filamente durchlaufen eine Abkühlungsverzögerungszone. Zusätzlich kann unterhalb des Spinnbalkens ein Nacherhitzer angebracht sein. Anschließend werden die Filamente auf Temperaturen unterhalb ihrer Erstarrungstemperatur abgekühlt.

Mittel zur Abkühlung der Filamente sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt. Zur Abkühlung der Filamente können beispielsweise Einzelfadensysteme verwendet werden, die aus einzelnen Kühlrohren mit perforierter Wandung bestehen. Durch aktive Kühlluftzufuhr oder auch durch Ausnutzung des Selbstansaugungseffekts von den Filamenten und/oder durch Absaugung der Kühlluft wird eine Abkühlung jedes einzelnen Filaments erzielt.

Alternativ zu den Einzelrohren sind auch die bekannten Querstromanblasungssysteme einsetzbar.

Die Bündelung der Filamente zu mindestens einem Faden erfolgt in einem Ölerstift, der die gewünschte Menge an Spinnpräparation gleichmäßig zuführt.

Vor dem Aufspulen können die Filamente des Fadens verwirbelt werden, wodurch der Fadenzusammenhalt auf der Spule verbessert wird.

Die Aufspulmaschine zum Aufspulen der kontinuierlich anlaufenden Fäden umfaßt einen motorisch angetriebenen Spulenaufnahmedorn 1, auf den die Spulenhülse 2 aufgesteckt ist. Auf der Spulenhülse 2 wird der mit konstanter Geschwindigkeit kontinuierlich anlaufende Faden 3 zu einer Spule 4 aufgespult.

Der Faden 3 wird zunächst durch einen Fadenführer 5 geführt, der die Spitze des Changierdreiecks bildet. Daraufhin gelangt der Faden zu einer Changiereinrichtung 6. Vorzugsweise verfügt die Aufspulmaschine über eine nur andeutungsweise dargestellte Flügelradchangierung, die einen Changierantrieb 7 und zwei gegenläufig rotierende Flügelsysteme 8,9 pro Faden umfaßt. Ein derartiges Rotor-Fadenverlegesystem gehört zum Stand der Technik und ist beispielsweise beschrieben in Fourni, Synthetische Fasern, Carl Hansa Verlag München Wien, 1995, Seite 401.

Die Flügel 8,9 des Rotorchangiersystems führen den Faden 3 über die Spulenbreite wiederholt hin und her. Die Fadenspannung, mit dem die anlaufenden Filamente dem Changierfadenführer zugeführt werden, liegt zwischen 0,03 cN/dtex und 0,20 cN/dtex, vorzugsweise im Bereich von 0,05 cN/dtex und 0,15 cN/dtex. Mit der Höhe der Frequenz der Changiereinrichtung 6 wird ein Fadenverlegewinkel über die Spulenreise zwischen 3,5 und 7, 5° eingestellt.

Hinter der Changiereinrichtung 6 wird der Faden an einer Tastwalze 10 um mehr als 90° umgelenkt und sodann auf der Spulenhülse 2 zu der Spule 4 aufgewickelt.

Die Tastwalze 10 weist einen separaten Antrieb auf. Die Drehrichtungen von Spulenaufnahmedorn 1 und Tastwalze 10 sind jeweils mit Pfeilen gekennzeichnet.

Die Anlagekraft F, mit der die Tastwalze an dem Umfang der Spule anliegt, kann bei der Aufspulmaschine verändert werden. Es wird eine Anlagekraft F zwischen 8 und 18 Kilogramm eingestellt.

Die Drehzahl des Spulenaufnahmedorns 1 wird so geregelt, daß die Spulenumfangsgeschwindigkeit konstant ist. Unabhängig von der Regelung des Spulenaufnahmedorns wird der Antrieb der Tastwalze 10 mit positiver Überhöhung eingestellt, so daß sie eine ziehende Wirkung auf das Spulenpaket ausübt. Diese positive Überhöhung zwischen Tastrollenantrieb im Vergleich zum Spulenaufnahmedornantrieb liegt vorzugsweise zwischen +0,3 und +1,2 %.

Der Verlegewinkel wird über die Spulenreise in den Grenzen von 3, 5° und 7, 5° verändert. Figur 2 zeigt den Verlegewinkel (°) als Funktion des Spulendurchmessers (%) relativ zur vollen Spule (100 %). Zu Beginn wird ein Verlegewinkel von vorzugsweise 4, 5° eingestellt. In einer ersten Phase I bis zu einem relativen Spulendurchmesser von 40 % wird der Verlegewinkel von 4, 5° auf 6° stufenweise erhöht. Anschließend bleibt der Verlegewinkel bis zu einem relativen Spulendurchmesser von 60 % in diesem Bereich konstant. Daraufhin schließt sich eine zweite Phase II an, in der der Verlegewinkel von 6, 0° stufenweise auf 5, 5° verringert wird. Die oberen und unteren Grenzen, zwischen denen der Verlegewinkel über die Spulenlaufzeit eingestellt sein sollte, sind in Figur 1 mit gestrichelten Linien gekennzeichnet. Die oberen und unteren Grenzwerte liegen jeweils 1, 0° oberhalb bzw. unterhalb der besonders bevorzugten Werte.

Andere Aufspulmaschinen unterscheiden sich in der geometrischen, technischen und steuerungstechnischen Ausführung. Mit den erfindungsgemäßen Wicklerbedingungen werden stabile, fehlerfreie Wickel hergestellt. Die Filamente werden mit einer Aufspulgeschwindigkeit von mindestens 4200 m/min, vorzugsweise 2 4600 m/min, insbesondere 6000 m/min, zu Spulenpaketen geformt. Ein im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugter Bereich liegt zwischen 4200 und 8000 m/min, insbesondere zwischen 4600 und 7000 m/min.