AT397392B - SPIDER NOZZLE - Google Patents

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AT397392B AT0272489A AT272489A AT397392B AT 397392 B AT397392 B AT 397392B AT 0272489 A AT0272489 A AT 0272489A AT 272489 A AT272489 A AT 272489A AT 397392 B AT397392 B AT 397392B
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Abstract

In a spinneret, the spinning plate having the spinning capillaries (9) consists, according to the invention, of a carrier plate (2) having holes (7), especially stepped bores, into which are inserted or pressed small plates (8) containing the capillaries (9). The carrier plate (2) can therefore be of any thickness and consist of material of any strength, in order to achieve a high pressure resistance, without making it difficult to produce closely arranged capillaries (9), since the capillaries can be made in the softer small plates (8). <IMAGE>

Description

AT397392BAT397392B

Die Erfindung betrifft eine Spinndüse mit einem Düsenkopf, der vorzugsweise mit Beheizungskanälen zur Temperierung versehen ist, und einer Spinnplatte, die aus einer stabilen Trägerplatte besteht, in der Löcher vorgesehen sind, in denen Plättchen eingesetzt oder eingepreßt sind.The invention relates to a spinneret with a nozzle head, which is preferably provided with heating channels for temperature control, and a spinning plate, which consists of a stable carrier plate, in which holes are provided in which plates are inserted or pressed.

Spinndüsen werden für die Erzeugung von Fasern benötigt, wobei der Ausgangsstoff der Spinnmasse aus organischem oder anorganischem Material besteht. Das fließ* bzw. pumpfähige Material, welches zumeist eine sehr hohe Viskosität besitzt, wird durch die unterschiedlich ausgeformten Düsenkapillaren gepreßt und anschließend, je nach Verfahren, in speziell dafür ausgerichteten Spinn- und Nachbehandlungsschritten zu Fasern verfestigtSpinning nozzles are required for the production of fibers, the starting material of the spinning mass consisting of organic or inorganic material. The flowable or pumpable material, which usually has a very high viscosity, is pressed through the differently shaped nozzle capillaries and then, depending on the process, solidified into fibers in specially designed spinning and post-treatment steps

Von einer guten Spinndüse erwartet man Qualitätsmerkmale, wie Qualität der Bohrungen (Maßgenauigkeit), Glätte der Bohirlochwandungen, Scharfkantigkeit des Bohrlochaustrittes, Glätte des Düsenbodens, Korrosionsbeständigkeit und speziell ausgeformte Spinnkanäle. Nicht zuletzt ist die notwendige Festigkeit der Spinndüse zu erwähnen, da die Spinndüse beim Verspinnen der Masse unter enormer Druckbeanspruchung steht Speziell beim Verspinnen von hochviskosen Celluloselösungsspinnmassen ist der Einsatz von Spinndüsen- bzw. Spinndüsenmaterialien mit hoher Festigkeit notwendig, da Spinndrücke bis 200 bar auftreten können.A good spinneret is expected to have quality features such as the quality of the bores (dimensional accuracy), smoothness of the bohemian hole walls, sharp edges of the hole exit, smoothness of the nozzle bottom, corrosion resistance and specially shaped spinning channels. Last but not least, the necessary strength of the spinneret should be mentioned, since the spinneret is subjected to enormous pressure when spinning the mass. Especially when spinning highly viscous cellulose solution spinning masses, the use of spinneret or spinneret materials with high strength is necessary, since spinning pressures of up to 200 bar can occur.

Diese Probleme treten bei Celluloselösungen, die nach dem NMMO-Verfahren hergestellt sind, besonders auf. Dieses Verfahren ist z. B. aus den Beispielen der DE-OS 29 13 589 bekannL NMMO steht dabei für N-Methylmorpholin-N-oxid, ein tertiäres Amin-N-oxid, das als Lösungsmittel für Cellulose wirkt Aufgrund der hohen Spinnviskositäten müssen Spinndüsen mit verstärkten Spinnplatten eingesetzt werden.These problems occur particularly with cellulose solutions which are produced by the NMMO process. This method is e.g. B. from the examples of DE-OS 29 13 589 known NMMO stands for N-methylmorpholine-N-oxide, a tertiary amine-N-oxide, which acts as a solvent for cellulose. Because of the high spinning viscosities, spinnerets with reinforced spinning plates must be used .

Anderseits besteht die Tendenz, die Dichte der Kapillaren der Spinndüsen zu erhöhen, um die Leistung pro Flächeneinheit der Spinnstelle zu erhöhen. Das Problem, das dabei auftritt, besteht darin, daß die Fäden dazu neigen, untereinander zu verkleben.On the other hand, there is a tendency to increase the capillary density of the spinnerets in order to increase the performance per unit area of the spinning station. The problem that arises is that the threads tend to stick together.

Um die Dichte der Kapillaren trotzdem erhöhen zu können, muß daher die Klebrigkeit der Fäden verringert werden. Das kann dadurch verwirklicht werden, daß auf die Oberfläche der frisch extrudierten Fäden eine nicht lösende Flüssigkeit aufgebracht wird, um die Wirkung des Lösungsmittels herabzusetzen (vgl. die DE-AS 28 44 163). Außerdem kann dem tertiären Aminoxid ein Polyalkylenether, insbesondere Polyethylenglykol, zugesetzt werden (vgl. die DD-PS 218 121).In order to still be able to increase the density of the capillaries, the stickiness of the threads must be reduced. This can be achieved by applying a non-solvent liquid to the surface of the freshly extruded threads in order to reduce the effect of the solvent (cf. DE-AS 28 44 163). In addition, a polyalkylene ether, in particular polyethylene glycol, can be added to the tertiary amine oxide (cf. DD-PS 218 121).

Es besteht somit Bedarf an einer Spinndüse mit relativ großem Durchmesser und hoher Kapillardichte und daraus resultierender hoher Anzahl an Kapillaren, um Celluloselösung wirtschaftlich zu verspinnen. Gleichzeitig soll die Spinndüse hohen Drücken (bis zu 130 bar) standhalten.There is therefore a need for a spinneret with a relatively large diameter and high capillary density and the resulting high number of capillaries in order to economically spin cellulose solution. At the same time, the spinneret should withstand high pressures (up to 130 bar).

Die bekannten Spinndüsen weisen zwar zum Teil hohe Kapillardichten auf, halten aber hohen Spinndrücken nicht stand: die Spinnplatte wölbt sich oder platzt. Solche Düsen werden im Viskoseprozeß eingesetztThe known spinnerets do sometimes have high capillary densities, but they cannot withstand high spinning pressures: the spinning plate bulges or bursts. Such nozzles are used in the viscose process

Anderseits sind Spinndüsen bekannt, die aus speziellen Stahltypen gefertigt sind, die hoch beanspruchbar sind. Derartige Spinndüsen werden beim Trockenspinnverfahren für Kunststoffschmelzen verwendet. Diese Düsenkonstruktion hat wiederum den Nachteil, daß durch das komplizierte Anbringen der Düsenlöcher in der Düsenplatte für die jeweilige Spinnkapillare eine Vorbohrung im relativ harten, aber festen Material notwendig ist, um dann die Kapillare mit feinem Durchmesser anbringen zu können. Durch die im Durchmesser größere Vorbohrung ist nur eine geringere Anzahl von Spinnkapillaren in der Düsenplatte möglich, wodurch sich wiederum eine geringere Kapillardichte ergibt.On the other hand, spinnerets are known that are made from special steel types that can withstand high loads. Such spinnerets are used in the dry spinning process for plastic melts. This nozzle construction in turn has the disadvantage that a pre-drilling in the relatively hard but firm material is necessary for the respective spinning capillary due to the complicated attachment of the nozzle holes in the nozzle plate, in order then to be able to attach the capillary with a fine diameter. Due to the larger diameter of the pilot hole, only a smaller number of spinning capillaries is possible in the nozzle plate, which in turn results in a lower capillary density.

Spinndüsen mit Beheizungskanälen sind aus der US-PS 3 737 506 und aus der US-PS 3 439 382 bekannt Eine Spinndüse der eingangs genannten Art jedoch ohne Beheizungskanäle, ist aus der DE-PS 808 872 bekannL Nachteilig ist dabei jedoch, daß die in die Löcher eingesetzten Edelmetalleinsätze (es handelt sich streng genommen nicht einmal um Plättchen) immer nur eine Kapillare aufweisen.Spinnerets with heating channels are known from US Pat. No. 3,737,506 and from US Pat. No. 3,439,382. A spinneret of the type mentioned at the outset, however, without heating channels, is known from DE-PS 808 872. However, it is disadvantageous that the in the Noble metal inserts inserted into holes (strictly speaking, they are not even platelets) always have only one capillary.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spinndüse zu schaffen, die einerseits hohen Spinndrücken standhält und anderseits eine hohe Kapillardichte (Kapillaren/mm^) aufweistIt is an object of the present invention to provide a spinneret which on the one hand withstands high spinning pressures and on the other hand has a high capillary density (capillaries / mm ^)

Diese Aufgabe wird durch eine Spinndüse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß in den Plättchen eine Vielzahl von Kapillaren ausgeführt sind. Es ist dabei zweckmäßig, wenn die Trägerplatte aus Edelstahl und die Plättchen aus einem Material mit geringerer Härte als Stahl, insbesondere aus einem Edelmetall, bestehen. Bevorzugt werden derzeit Gold, Silber und Tantal.This object is achieved according to the invention by a spinneret of the type mentioned in the introduction in that a large number of capillaries are embodied in the platelets. It is expedient if the carrier plate is made of stainless steel and the platelets are made of a material with a lower hardness than steel, in particular of a noble metal. Gold, silver and tantalum are currently preferred.

Erfindungsgemäß wird also eine Trägerplatte verwendet, deren Stärke ausreichend groß bemessen werden kann, sodaß sie hohen Spinndriicken standhält. Sie kann auch aus beliebig festem Material hergestellt sein, weil sie selbst keine Spinnkapillaren aufweist In die Löcher der Trägerplatte sind Plättchen, z. B. Edelmetallplättchen, eingesetzt oder eingepreßt, in denen - bedingt durch die Weichheit des Metalls - relativ einfach die notwendige Anzahl an Spinnkapillaren ohne Vorbohren angebracht werden kann.According to the invention, therefore, a carrier plate is used, the thickness of which can be dimensioned sufficiently large so that it withstands high spinning pressures. It can also be made of any solid material because it itself has no spinning capillaries. B. precious metal platelets, used or pressed in which - due to the softness of the metal - the necessary number of spinning capillaries can be attached relatively easily without pre-drilling.

Vorzugsweise sind die Löcher in der Trägerplatte Stufenbohrungen, wobei sich die Abstufung nahe der Außenfläche der Trägerplatte befindet und der geringere Durchmesser an der Außenfläche der Trägerplatte ist Dadurch wird das eingesetzte bzw. eingepreßte Plättchen zusätzlich gehalten und kann sehr hohen Spinndrücken standhalten.The holes in the carrier plate are preferably stepped bores, the gradation being close to the outer surface of the carrier plate and the smaller diameter on the outer surface of the carrier plate. As a result, the inserted or pressed-in plate is additionally held and can withstand very high spinning pressures.

Schließlich ist es zweckmäßig, wenn an der Innenseite der Trägerplatte eine Lochplatte vorgesehen ist und zwischen der Trägerplatte und der Lochplatte ein Filter angeordnet ist Die Löcher der Lochplatte sind dabei auf die Anordnung der Plättchen abgestimmt, sodaß die Celluloselösung oder Polymerschmelze zweckent- -2-Finally, it is expedient if a perforated plate is provided on the inside of the carrier plate and a filter is arranged between the carrier plate and the perforated plate. The holes in the perforated plate are matched to the arrangement of the plates, so that the cellulose solution or polymer melt is suitable.

Claims (7)

AT397392B sprechend verteilt wird. Durch das Filter werden Schmutzpartikel bzw. ungelöste Polymerbruchstücke zurückgehalten. Anhand der beiliegenden Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert Es zeigt: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Spinndüse im Schnitt; Fig. 2 die Trägeiplatte der Spinndüse nach Fig. 1, S gegenüber Fig. 1 etwas vergrößert, zum Teil im Schnitt; und Fig. 3 ein Plättchen zum Einsetzen in die Trägeiplatte nach Fig. 2, gegenüber Fig. 2 vergrößert, zum Teil im Schnitt Der Düsenkopf (1) (Fig. 1) besteht zweckmäßigerweise aus korrosionsfestem Edelstahl. Er hat Beheizungskanäle (6) zur Temperierung und bildet den Oberteil der Spinndüse, in den die Celluloselösung eingespeist und während des Verspinnens kontinuierlich temperiert wird. 10 In den Düsenkopf (1) ist eine Lochplatte (3), ein Filter (4) und eine Trägeiplatte (2) eingesetzt. Diese drei Elemente sind durch eine Gewindemutter (5) an den Düsenkopf (1) angepreßt Zur Abdichtung kann eine Weichdichtung (nicht dargestellt) verwendet werden. Die Trägerplatte (2) (siehe Fig. 2) weist mehrere, als Stufenbohrungen ausgebildete Löcher (7) auf. (In der Fig. 2 ist zur Vereinfachung nur ein einziges Loch (7) dargestellt) In diese Löcher werden Plättchen (8) (siehe 15 Fig. 3) aus relativ weichem Material eingepreßt In diesem weichen Material können leicht viele Kapillaren (9) dicht nebeneinander hergestellt werden. (In Fig. 3 ist zur Vereinfachung nur eine einzige Kapillare (9) dargestellt.) Die Löcher der Lochplatte (3) sind genauso angeordnet wie die Löcher der Trägerplatte (2), dazwischen liegt das Filter (4). Die Filter (4) können - abhängig von der Celluloselösung oder der Polymerschmelze - starte 20 unterschiedliche Porenweite haben und aus verschiedenen Materialien bestehen. Bevorzugt werden korrosionsbeständige Metallvliese. Die Spinnmasse wird über die Lochplatte (3) verteilt, gefiltert und tritt dann in die Löcher (7) bzw. Stufenbohrungen und von dort in die Kapillaren (9) der Plättchen (8) ein. Bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Spinndüse können trotz hoher Druckfestigkeit hohe Kapillardichten erzielt werden. So wurde z. B. eine Spinndüse entwickelt, die bei einem Durchmesser von 25 45 mm 1147 Kapillaren aufweist (was 0,72 Kapillaren/mm2 entspricht) und die für einen Betriebsdruck von ca. 85 bar ausgelegt ist. Eine andere Spinndüse hatte 1,19 Kapillaren/mm2 und war für ca. 55 bar Betriebsdruck ausgelegt. Der elementartige Aufbau des Düsenpaketes erlaubt ein intividuelles Austauschen der Trägerplatten mit Edelmetallplättchen, in denen sich Kapillaren mit unterschiedlichen Durchmessern, Längen und Querschnitten 30 befinden. PATENTANSPRÜCHE 35 1. Spinndüse mit einem Düsenkopf, der vorzugsweise mit Beheizungskanälen zur Temperierung versehen ist, und einer Spinnplatte, die aus einer stabilen Trägerplatte besteht, in der Löcher vorgesehen sind, in denen 40 Plättchen eingesetzt oder eingepreßt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Plättchen eine Vielzahl von Kapillaren ausgeführt sind.AT397392B is distributed speaking. Dirt particles or undissolved polymer fragments are retained by the filter. The invention is explained in more detail, for example, with reference to the accompanying figures, in which: FIG. 1 shows a spinneret according to the invention in section; FIG. 2 shows the carrier plate of the spinneret according to FIG. 1, S somewhat enlarged compared to FIG. 1, partly in section; and FIG. 3 shows a plate for insertion into the support plate according to FIG. 2, enlarged compared to FIG. 2, partly in section. The nozzle head (1) (FIG. 1) expediently consists of corrosion-resistant stainless steel. It has heating channels (6) for temperature control and forms the upper part of the spinneret, into which the cellulose solution is fed and continuously tempered during spinning. 10 A perforated plate (3), a filter (4) and a support plate (2) are inserted into the nozzle head (1). These three elements are pressed onto the nozzle head (1) by a threaded nut (5). A soft seal (not shown) can be used for sealing. The carrier plate (2) (see FIG. 2) has a plurality of holes (7) designed as stepped bores. (For the sake of simplicity, only a single hole (7) is shown in FIG. 2). Platelets (8) (see 15 FIG. 3) made of relatively soft material are pressed into these holes. In this soft material, many capillaries (9) can easily seal be made side by side. (For the sake of simplicity, only a single capillary (9) is shown in FIG. 3.) The holes in the perforated plate (3) are arranged in exactly the same way as the holes in the carrier plate (2), with the filter (4) in between. Depending on the cellulose solution or the polymer melt, the filters (4) can start to have 20 different pore sizes and consist of different materials. Corrosion-resistant metal fleeces are preferred. The spinning mass is distributed over the perforated plate (3), filtered and then enters the holes (7) or stepped bores and from there into the capillaries (9) of the platelets (8). With a spinneret designed according to the invention, high capillary densities can be achieved despite the high compressive strength. So z. B. developed a spinneret with a diameter of 25 45 mm 1147 capillaries (which corresponds to 0.72 capillaries / mm2) and which is designed for an operating pressure of approx. 85 bar. Another spinneret had 1.19 capillaries / mm2 and was designed for an operating pressure of approx. 55 bar. The element-like structure of the nozzle package allows the carrier plates to be exchanged individually with precious metal platelets in which capillaries with different diameters, lengths and cross sections 30 are located. PATENT CLAIMS 35 1. Spinneret with a nozzle head, which is preferably provided with heating channels for temperature control, and a spinning plate, which consists of a stable carrier plate, in which holes are provided in which 40 plates are inserted or pressed in, characterized in that in the Platelets are designed a variety of capillaries. 2. Spinndüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägeiplatte aus Edelstahl besteht2. Spinneret according to claim 1, characterized in that the support plate consists of stainless steel 3. Spinndüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, die Plättchen aus einem Material mit geringerer Härte als Stahl, insbesondere aus einem Edelmetall, bestehen.3. Spinneret according to claim 1 or 2, characterized in that the platelets consist of a material with a lower hardness than steel, in particular of a noble metal. 4. Spinndüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plättchen aus Gold oder Silber bestehen.4. Spinneret according to claim 3, characterized in that the plates consist of gold or silver. 5. Spinndüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Plättchen aus Tantal bestehen.5. Spinneret according to claim 3, characterized in that the platelets consist of tantalum. 6. Spinndüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher in der Trägerplatte Stufenbohrungen sind, wobei sich die Abstufung nahe der Außenfläche der Trägeiplatte befindet und der geringere Durchmesser an der Außenfläche der Trägeiplatte ist. 556. Spinneret according to one of claims 1 to 5, characterized in that the holes in the carrier plate are stepped bores, the gradation being close to the outer surface of the support plate and the smaller diameter on the outer surface of the support plate. 55 7. Spinndüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Trägerplatte eine Lochplatte vorgesehen ist und daß zwischen der Trägerplatte und der Lochplatte ein Filter angeordnet ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -3- 607. Spinneret according to one of claims 1 to 6, characterized in that a perforated plate is provided on the inside of the carrier plate and that a filter is arranged between the carrier plate and the perforated plate. Including 2 sheets of drawings -3- 60
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