CH435693A

CH435693A - Method and device for the production of blocks from practically parallel thermoplastic hollow fibers

Info

Publication number: CH435693A
Application number: CH711765A
Authority: CH
Inventors: Dietzsch Otto; Dietzsch Hans-Joachim
Original assignee: Dietzsch Otto
Priority date: 1965-05-19
Filing date: 1965-05-19
Publication date: 1967-05-15

Description

       

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Blöcken aus praktisch parallelen thermoplastischen   Hohlfäden   
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur   Hersbelç    lung von Blöcken aus gebündelten   Hohlfäden,    deren gegenseitige Anordnung ein Maximum an Parallelität aufweist.



   Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.



   Durch die Erfindung soll das Problem gelöst werden, in rationeller und präziser Weise einen   schaumstoffähn    lichen Körper mit anisotropen physikalischen Eigenschaften aus hohlen gesponnenen Fäden, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Werkstoff oder Glas, herzustellen.



   Derartige schaumstoff ähnliche Körper zeichnen sich besonders durch ihre grosse Leichtigkeit, ihre Billigkeit und insbesondere, durch eine wesentlich erhöhte statische Festigkeit in einer Richtung aus.



   Einem nicht bekannten Vorschlag zufolge   wurde    der von der Spinndüse kommende Faden auf eine Trommel aufgewickelt, und nach Erreichen eines bestimmten Durchmessers   wurden    die Fadenlagen auf der Trommel aufgeschnitten,   auseinandergelegt    und beispielsweise   durch      Druck-und    Wärmeeinwirkung zu einem Block zusammengesintert, wobei das   Kappillarvolumen    aufrechterhalten wurde.



   Es hat sich jedoch gezeigt, dass nach diesem Verfahren nicht in jeden Falle wirtschaftlich gearbeitet werden kann. Vor allem aber hatten die so erzeugten anisotropen   Hohllädenstrukturen    nicht die präzise parallele Ordnung, die für viele Einsatzzwecke, z. B. für die Verbindung thermoplastischer   Kapillargerüststoffe    mit   Metalihäuten    oder   Duroplastiolien    zu Sandwichplatten, erforderlich ist.



   Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination von mehreren aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten. Demgemäss wird zunächst ein Strang relativ weniger (z. B. bis zu etwa 300 Stück)   Hohifäden    aus einem stationären Spinnkopf auf eine Trommel lagenweise unter vielzähligen Umläufen aufgewickelt.

   Die Mantelfläche der Trommel ist in jedem Falle konvex   auslgestalteb.    Nach   Brreichen    einer gewünschten   Wickeidicke    wird der so gebildete Wickel senkrecht zu den   Fadenachsen    abgepresst und unter dieser Abpressung in der gleichen Richtung in einzelne Wickelsektoren aufgeschnitten, weiterhin werden während oder nach diesen Schnitten die   durch      diese    Schnitte gebildeten offenen   Kapillarenstirnseiren    gegenseitig miteinander verbunden und dadurch die Wickelsektoren in sich vorfixiert.

   Nach dem   Zerschneiden    und Vorfixieren wird die Pressung des Wickels aufgehoben und die gebildeten, in sich vorfixierten Wickelsektoren einer Druck- und Wärmebehandlung zugeführt, bei welcher die durch den Wickelprozess aneinandergelegten Hohlfäden unter   Erhalten    ihrer Struktur   miteinander    verschweisst werden. Die Druckbehandlung soll hierbei vorteilhafterweise quer und längs zur Hohlfadenachse erfolgen.



   Die Mantelfläche der Trommel, die konvex ausgestaltet sein soll, kann einen Kreiszylinder darstellen, Der radiale   Schaut    durch die   Trommel    ist dann ein Kreis. Es ist aber auch möglich, dass dieser radiale Schnitt ein   ballige    n-Eck darstellt.



   Das gegenseitige Verbinden der durch den Schnitt   gebildeten    offenen   Kapdllarstirnsheiten    geschieht   iQ    Sinne der Erfindung   durch    Anwendung von Druck und Hitze, welche zweckmässig durch Strahlung oder Berührung mit heissen Gegenständen auf die Stirnflächen der Kapillaren kurzzeitig aufgegeben wird. Durch diesen Vorgang schmelzen die   Kapillarstiruseiten    an und verbinden sich gegenseitig miteinander.

   Insbesondere wird vorgeschlagen,   den    Vorgang des Zerschneidens des gebildeten Wickels und des   Verschmeizens    der Kapillarstirnflächen durch Hitze in einem Arbeitsgang durchzuführen, dadurch, dass ein elektrisch erhitzter Draht als Schnittwerkzeug benutzt wird, der durch seine Wärmeenergie die Kapillaren zertrennt und ihre Stirnseiten miteinander verschmilzt.



   Zur   Durchführung    dieses Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen,   die    einen Extruder mit mehr  düsigem Spinnkopf und eine drehbare Trommel auf weist. Die Vorrichtung enthält weiter ein Führungsglied für eine changierende Aufwicklung des Hohlfadenstran ges auf die Trommel, Wickel-Abpressplatten, thermo elektrisch erhitzte Schneidedrähte und gegebenenfalls eine Sinterform.

   Weitere Einzelheiten der erfindungsge mässen Vorrichtung ergeben sich aus den Zeichnungen, in welchen beispielsweise dargestellt   wird':    in
Fig. 1 die   Extruder-Düsenkopf-Trommelkombina-    tion, in   Seiten-und      Draufsicht,   
Fig. 2 ein   Sektorausschnitt    der Abpress-Schneidevor richtung an der Trommel arbeitend,
Fig. 3 ein einzelner aus dem Trommelwickel ausge schnittener und vorfixierter Wickelsektor in perspekti vischer Ansicht,
Fig. 4 eine Sinterform, gefüllt mit vorfixierten Wik   kelsektoren,   
Fig.

   5 eine   Verarbeitungsmögiichkeit    des fertigen    Kapillarhohlfadenblocks,    bestehend aus mehreren an einandergereihten versinterten Wickelsektoren, durch
Zerschneiden zu   Kapillarplatben    mittels thermoelektrisch erhitzter Drähte,
Fig. 6 verschiedene   Trommeiquerschnitte    mit jeweils aufgewickeltem Hohlfadenwickel und Andeutung der
Wickelsektoraufteilung.



   Nach Fig. 1 werden die aus der Düse 18, welche an dem Extruder 11 angeschlossen ist, austretenden
Hohlfäden 13 über die Rolle 14 gelenkt, von dort über eine Changiereinrichtung mit Fadenöse 15 geführt und dadurch lagenweise lauf die sich drehende Trommel
16 zu dem Hohlkapillarenwickel 18 aufgewickelt.   Iiie   
Trommel 16 besitzt seitliche, in Sektoren aufgeteilte
Stirnwände 17, welche den Hohlfadenwickel 18 seitlich halten. In der Praxis beträgt der Durchmesser der
Trommel 16 bis zu zehn Meter. Die Dicke des Wickels
18 wird in der Praxis bis zu fünfzehn Prozent des
Wickeldurchmessers ausgebildet.   (In    der Draufsicht der
Fig. 1 ist der Wickel 18 auf der rechten Seite nicht dargestellt, um die Changiereinrichtung mit Fadenöse
15 sichtbar zu machen.



   Nach Erreichen der End-Wickeldicke wird analog Fig. 2 lan die Trommel 16, von welcher in der Fig. 2 nur einige Sektoren dargestellt sind, eine Abpress schneidevorrichtung herangefahren, die über den ganzen Umfang oder auch nur über einen Teil des Umfanges verteilt aus Abpressplatten 19 und   thermoelektrisch    erhitzten Schneiddrähten 20 besteht. Diese Schneiddrähte laufen in den Zwischenräumen, die durch die sektoren ähnlichen Stirnwände 17 gebildet sind.



   In Fig. 2 sind verschiedene Stadien dieses Durchschneidens des   Hohlfadenwickeis    mittels der Schneiddrähte 20 dargestellt, d. h. also verschiedene Schnitttiefen der Schneiddrähte 20.



   Der Antrieb der Abpressplatten 19 und der Schneiddrähte 20 geschieht z. B. hydraulisch oder durch me  chanische    Mittel. Diese Mittel sind in Fig. 2 nicht dargestellt, da sie mit bekannten technischen Methoden erzielbar sind.



   Die nach   Fig.    2 gebildeten Wickelsektoren sind in der Fig. 3 nochmals als Einzelstück in perspektivischer Hinsicht dargestellt. Die   Kapillarstirnseiten    21 sind durch den   Wärmetrennschnitt    gegeneinander verschweisst, so dass der   Wickelsektor    als vorfixierte Einheit transportabel ist.



   Fig. 4 zeigt in abwechselnder Lage   aneinanderge-    reihte Wickel abschnitte laut Fig. 3, welche in einer Press-Sinterform eingesetzt sind und durch den Press druck ihre schwache Krümmung verloren haben. Diese    Sinterform    besteht aus   Wärmepiatten    22, 22', 23, 23', welche   Idurch    hydraulischen oder sonstigen Druck gegeneinandergepresst werden. Die   Wärmeplaüten    22, 23 werden in Richtung der dargestellten Pfeile zwischen den
Wärmeplatten 22',   23'geführt,    welche die seitliche
Begrenzung der   Sinterform    darstellen.



   Der Antrieb dieser Heizplatten ist in der Fig. 4 nicht dargestellt, da er mit bekannten technischen Me thoden erzielbar ist.



   Weiterhin sind die Wickelsektoren durch die Schubkeile 24, 25 in Richtung   ; der    Hohlfadenachsen, also in Richtung der gezeichneten   Pfeiles    aneinandergepresst.



  Diese axiale Verpressung in Richtung der   Hohltadenach-    sen ist für den Sinterprozess nicht unbedingt notwendig,   aber    vorteilhaft. In einer solchen Vorrichtung laut Fig. 4    werden    dann durch mehrstündige Erhitzung die einge schlossenen und verpressten Kapillarwickelsektoren ver sintert.



   Fig. 5 zeigt eine fabrikatorische   Weiterverarbeitungs-    möglichkeit eines aus der   Sinterform    laut Fig. 4 entnommenen Blockes aus aneinandergereihten, versin terten   Hohlfädenwickelsektoren.    Durch Aufschneiden in
Richtung der angegebenen strichpunktierten Linien 27 entstehen ausserordentlich präzise Querkapillarplatten
28 und zwischen ihnen mit schrägen Trennflächen ver sehene Platten 29. Die letzteren werden entweder für Verwendungszwecke eingesetzt, die nur einer Druckbelastung ausgesetzt sind, sie können aber auch dem Ausgangsspinnprozess für die Hohlfadenerzeugung als wieder   aufzuschmelzender    Abfall zugeführt werden.



   Die in der Fig. 1 und 2 dargestellte kreiszylinderförmige Wickelwalze kann, wie bereits gesagt, auch andere Querschnitte besitzen. In Fig. 6 ist dieser Querschnitt nochmals unter A kreisförmig dargestellt. B   und d C zeigen andere Querschnitte, die vorschlagsgemäss    balligen n-Eck-Formen mit konvexen Flächen   entsprv    chen. B ist als ein balliges Viereck und C als ein balliges Zweieck zu betrachten.



   Fig. 6 zeigt ausserdem noch lauf den Walzen aufgewickelte   Kapillarenwickei    und ihre Aufteilung zu Wikkelsektoren. Die Sektoren 30 werden für den fabrikato  riechen    Prozess in die Sinterform weitergeleitet. Die auf den kleinen Krümmungsradien der   N-Eoke    liegenden Sektoren 31   werden    in der Praxis als Abfall dem Hohl  fadenspinnprozess    in aufgeschmolzener Form wieder zugeleitet.   



  
 



  Method and device for the production of blocks from practically parallel thermoplastic hollow fibers
The invention relates to a method for the production of blocks from bundled hollow fibers, the mutual arrangement of which exhibits a maximum of parallelism.



   The invention also relates to a device for performing this method.



   The invention aims to solve the problem of producing a foam-like body with anisotropic physical properties from hollow spun threads, preferably from a thermoplastic material or glass, in a rational and precise manner.



   Such foam-like bodies are particularly characterized by their great lightness, their cheapness and, in particular, by a significantly increased static strength in one direction.



   According to an unknown proposal, the thread coming from the spinneret was wound onto a drum, and after a certain diameter had been reached, the thread layers on the drum were cut open, laid apart and sintered together to form a block, for example by the action of pressure and heat, with the capillary volume being maintained.



   It has been shown, however, that this process cannot be used economically in every case. Above all, however, the anisotropic hollow shutter structures produced in this way did not have the precisely parallel order required for many purposes, e.g. B. for the connection of thermoplastic capillary frameworks with metal skins or Duroplastiolien to sandwich panels is required.



   The present invention is characterized by the combination of several successive process steps. Accordingly, a strand of relatively fewer (e.g. up to about 300 pieces) hollow threads from a stationary spinning head is initially wound onto a drum in layers with numerous revolutions.

   The outer surface of the drum is convex in any case. After a desired winding thickness has been reached, the roll formed in this way is pressed perpendicular to the thread axes and, under this pressure, cut into individual winding sectors in the same direction pre-fixed.

   After cutting and pre-fixing, the compression of the roll is released and the pre-fixed winding sectors formed are fed to a pressure and heat treatment in which the hollow fibers placed next to one another by the winding process are welded together while maintaining their structure. The pressure treatment should advantageously take place transversely and longitudinally to the hollow fiber axis.



   The outer surface of the drum, which should be convex, can represent a circular cylinder. The radial view through the drum is then a circle. However, it is also possible that this radial section represents a convex n-gon.



   The mutual connection of the open capillary fronts formed by the incision takes place within the meaning of the invention by applying pressure and heat, which is expediently applied briefly to the end faces of the capillaries by radiation or contact with hot objects. As a result of this process, the capillary virus sides melt and connect with each other.

   In particular, it is proposed to perform the process of cutting the formed coil and fusing the capillary end faces by heat in one operation, in that an electrically heated wire is used as a cutting tool, which cuts the capillaries through its thermal energy and fuses their end faces together.



   To carry out this method, a device is proposed which has an extruder with a more nozzle spinning head and a rotatable drum. The device also contains a guide member for an alternating winding of the Hohlfadenstran tot on the drum, winding press plates, thermo-electrically heated cutting wires and optionally a sintering mold.

   Further details of the device according to the invention emerge from the drawings, in which, for example, is shown ': in
1 shows the extruder-nozzle head-drum combination, in side and top view,
Fig. 2 is a sector section of the Abpress-Schneidevor device working on the drum,
Fig. 3 is a single cut from the drum winding and pre-fixed winding sector in perspecti vischer view,
Fig. 4 shows a sintered mold, filled with prefixed Wik kelseectors,
Fig.

   5 a processing possibility of the finished hollow capillary thread block, consisting of several sintered winding sectors lined up in a row
Cutting into capillary plates using thermoelectrically heated wires,
6 different drum cross-sections with each wound hollow filament winding and an indication of the
Winding sector division.



   According to FIG. 1, the exiting from the nozzle 18, which is connected to the extruder 11
Hollow threads 13 are guided over the roller 14, guided from there over a traversing device with thread eyelet 15 and the rotating drum thus runs in layers
16 wound up to form the hollow capillary coil 18. Iiie
Drum 16 has lateral, divided into sectors
End walls 17 which hold the hollow filament winding 18 laterally. In practice the diameter is the
Drum 16 up to ten meters. The thickness of the wrap
18 is in practice up to fifteen percent of the
Formed winding diameter. (In the top view of the
Fig. 1, the winding 18 is not shown on the right side, around the traversing device with thread eyelet
15 to make visible.



   After reaching the final winding thickness is analog Fig. 2 lan the drum 16, of which only a few sectors are shown in Fig. 2, a Abpress cutting device brought up, which distributed over the entire circumference or only over part of the circumference of press plates 19 and thermoelectrically heated cutting wires 20. These cutting wires run in the gaps which are formed by the end walls 17 similar to sectors.



   In Fig. 2 different stages of this cutting through the hollow filament winding by means of the cutting wires 20 are shown, i. H. thus different depths of cut of the cutting wires 20.



   The drive of the press plates 19 and the cutting wires 20 is done, for. B. hydraulically or by me mechanical means. These means are not shown in FIG. 2 because they can be achieved with known technical methods.



   The winding sectors formed according to FIG. 2 are shown again as a single piece in a perspective view in FIG. 3. The capillary end faces 21 are welded to one another by the heat separation cut, so that the winding sector can be transported as a pre-fixed unit.



   FIG. 4 shows winding sections lined up in an alternating position according to FIG. 3, which are inserted in a press-sintering mold and have lost their slight curvature due to the pressing pressure. This sintering mold consists of heat sheets 22, 22 ', 23, 23', which are pressed against one another by hydraulic or other pressure. The heat plates 22, 23 are in the direction of the arrows shown between the
Warming plates 22 ', 23', which the lateral
Represent the limitation of the sinter shape.



   The drive of these heating plates is not shown in FIG. 4, since it can be achieved with known technical methods.



   Furthermore, the winding sectors by the thrust wedges 24, 25 in the direction; of the hollow fiber axes, so pressed together in the direction of the arrow.



  This axial compression in the direction of the hollow thread axes is not absolutely necessary for the sintering process, but it is advantageous. In such a device as shown in FIG. 4, the enclosed and compressed capillary winding sectors are then sintered ver by several hours of heating.



   FIG. 5 shows a manufacturing option for further processing of a block of sintered hollow filament winding sectors that have been strung together and removed from the sintering mold according to FIG. By cutting in
In the direction of the indicated dot-dash lines 27, extremely precise transverse capillary plates are created
28 and plates 29 provided with inclined parting surfaces between them. The latter are either used for purposes that are only exposed to pressure load, but they can also be fed to the initial spinning process for hollow filament production as waste to be remelted.



   The circular cylindrical winding roller shown in FIGS. 1 and 2 can, as already stated, also have other cross-sections. In Fig. 6 this cross section is shown again under A circular. B and d C show other cross-sections which, according to the proposal, correspond to spherical n-corner shapes with convex surfaces. B is to be regarded as a convex square and C as a convex triangle.



   Fig. 6 also shows capillary winding still running on the rollers and their division into winding sectors. The sectors 30 are passed on to the sintering mold for the fabrikato smelling process. The sectors 31 lying on the small radii of curvature of the N-Eoke are in practice returned as waste to the hollow thread spinning process in melted form.

Claims

PATENT CLAIMS I. A process for the production of blocks from bundled hollow fibers produced with a spinning head, the mutual arrangement of which exhibits a maximum of parallelism, characterized in that a) a strand of relatively few hollow threads from a stationary spinning head is wound in layers on a drum with numerous revolutions, The outer surface of the drum is convex in each case, b) after reaching a desired winding thickness, the winding formed in this way is pressed perpendicular to the thread axes and is cut into individual winding sectors under this pressure in the same direction,

during or after these cuts, the open capillary end faces formed by these cuts are mutually connected and the winding sectors are thereby pre-fixed in themselves, and that c) after the pre-fixing, the compression of the winding is canceled and the pre-fixed winding sectors formed are subjected to pressure and heat treatment are supplied, in which the hollow fibers laid against one another by the winding process are welded together while maintaining their structure.

II. Device for performing the method according to claim I, thereby! characterized in that it consists of a leinem extruder with a multi-nozzle spinning head for the production of a hollow thread strand, a traversing device for guiding this thread strand, a rotating drum with lateral end walls divided into sectors for the winding of the hollow thread strand in layers, winding pressure plates for pressing the hollow thread lap in sectors Cutting into individual winding sectors,

of thermoelectrically heated cutting wires for cutting - 4n pre-fixed winding sectors and possibly a sintering mold for subsequent fixing of the winding sectors into blocks.

SUBClaim Method according to patent claim I, characterized in that the process Ides is carried out in a single operation by means of pressure, cutting the formed roll and fusing the capillary end faces by means of heat.