CS215972B1

CS215972B1 - A method for producing a molded fiber, in particular a synthetic melt, and a spinneret to perform this method

Info

Publication number: CS215972B1
Application number: CS513579A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Polak; Josef Pikner
Original assignee: Frantisek Polak; Josef Pikner
Priority date: 1979-07-23
Filing date: 1979-07-23
Publication date: 1982-10-29

Abstract

Vynález se týká způsobu výroby tvarového vlákna, zejména syntetického z taveniny pomocí zvlákňovací trysky a sestávajícího z mikrovláken a zvlákňovací trysky k provedení vtohoto způsobu, tvořené deskou a alespoň jedním vstupním vybráním opatřeným mikrootvory. Podstatou způsoby podle vynálezu je,že sousední mikrovlákna ve vytvořené soustavě mikrovláken se vytlačují z míkrootvorů pod vzájemným úhlem nejvýše 5° a ve vzdálenosti nejvýše 0,15 mm, přičemž se samovolně spojují v nejbližších stykových plochách a zachovávají se tvar průřezů získaných v mikrootvorech. Podstatou zvlákňovací trysky k provedení způsobu výroby tvarového vlákna podle vynélezu je, že mikrootvory jsou sestaveny do geometrických obrazců,přičeně jsou uspořádány pod vzájemným úhlem nejvýše 5°a ve vzdálenosti nejvýše 0,15 mmThe invention relates to a method for producing a shaped fiber, in particular a synthetic one from a melt using a spinneret and consisting of microfibers and a spinneret for carrying out this method, formed by a plate and at least one inlet recess provided with micro-holes. The essence of the methods according to the invention is that adjacent microfibers in the formed system of microfibers are extruded from micro-holes at a mutual angle of not more than 5° and at a distance of not more than 0.15 mm, while they spontaneously connect in the nearest contact surfaces and the shape of the cross-sections obtained in the micro-holes is preserved. The essence of the spinneret for carrying out the method for producing a shaped fiber according to the invention is that the micro-holes are assembled into geometric figures, whereby they are arranged at a mutual angle of not more than 5° and at a distance of not more than 0.15 mm

Description

Vynález se týká způsobu výroby tvarového vlékna, zejména syntetického z taveniny pomocí zviákňóvací trysky a sestávajícího z mikrovláken a zviákňóvací trysky k provedení tohoto způsobu, tvořené deskou s alespoň jedním vstupním vybráním opatřeným mikrootvory.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a shaped strand, in particular a synthetic melt, by means of a spinneret consisting of microfibers and a spinneret for carrying out this method, comprising a plate with at least one inlet recess provided with micro-holes.

Tvarová vlákna, například syntetická, se vyrábí protlačováním taveniny zvlákňovačími otvory zviákňóvací trysky, přičemž tvar průřezu vlákna po opuštění zvlákňovacího otvoru je shodný s tvarem průřezu zvlákňovacího otvoru. Tak například duté kruhové vlákno se vyrábí protlačováním taveniny zvlákňovacim otvorem kruhového průřezu s vloženým jádrem, vlákno s průřezem ve tvaru hvězdy zvlákňovacim otvorem, které má v průřezu rovněž tvar hvězdy a podobně.Shaped fibers, for example synthetic, are produced by extruding the melt through the spinnerette orifices of the spinneret, wherein the cross-sectional shape of the fiber after leaving the spinneret is identical to that of the spinneret. For example, a hollow circular filament is produced by extruding a melt through a core-diameter spinning hole, a star-shaped fiber through a spinning hole, which also has a star-shaped cross-section, and the like.

Je také znám způsob výroby bikomponentních vláken vytvořených ze dvou rozdílných polymerů, které vytryskují ze zvlákňovacích mikrootvorů vzájemně se sbíhajících až k sobě kolmých, čímž rozdílné polymery do sebe narážejí a vytváří tak bikomponentní vlákno.It is also known to produce bicomponent fibers formed from two different polymers that spout from spinning micro-holes converging to each other perpendicular to each other, whereby different polymers impact each other to form a bicomponent fiber.

Styčné poloha obou mikrovláken se deformací jejich kruhového průřezu zvětší, takže dojde k vytvoření bikomponentního vlákna s průřezem ve tvaru oválu.The contact position of both microfibers is increased by deforming their circular cross-section, so that a bicomponent fiber with an oval cross-section is formed.

Déle je znám způsob výroby bikomponentních vláken nakadeřených a podobně a to spojením polymerů o rozdílných teplotách a/nebo chemických složeních, které vytryskují opět ze zvlákňovacích mikrootvorů vzájemně se sbíhajících až k sobě kolmých. Uvedené způsoby výroby nelze použít pro výrobu tvarových vláken.Further, it is known to produce crimped bicomponent fibers and the like by combining polymers of different temperatures and / or chemical compositions which spur out again from the spinning micro-holes converging to each other perpendicular to each other. Said production methods cannot be used for the production of shaped fibers.

Požadovaná jemnost vláken klade vysoké požadavky na přesnost a jakost opracování zvlákňovacích otvorů vytvořených v desce zviákňóvací trysky, neboť zviákňóvací otvory musí být vyrobeny ve velmi úzké toleranci s jemným opracováním jejich vnitřního povrchu. Vstupní a výstupní hrana každého zvlákňovacího otvoru musí být ostrá a bez jakýchkoliv mikroostřin. Osa každého zvlákňovacího otvoru musí být kolmá k výstupní ploše desky zvlákňovací trysky.The required fineness of the fibers places high demands on the precision and quality of machining of the spinning holes formed in the die plate, since the die holes have to be manufactured to a very narrow tolerance with fine machining of their inner surface. The inlet and outlet edges of each spinneret must be sharp and free of any micro-burrs. The axis of each spinning hole must be perpendicular to the exit surface of the spinneret plate.

Zmíněné náročné požadavky jsou kladeny na zviákňóvací otvory zvlákňovacích trysek pro výrobu běžných vláken s kruhovým průřezem. Ještě vyšší požadavky jsou kladeny na zvlékňovací otvory zvlákňovacích trysek pro výrobu vláken s tvarovým průřezem, například dutým, ve tvaru kříže nebo hvězdy s různým počtem cípů a podobně, nebo jejich kombinací.Said demanding requirements are placed on the spinneret holes of the spinnerets for the production of conventional circular cross-section fibers. Even higher demands are placed on the spinning orifices of the spinnerets for producing fibers of cross-sectional shape, for example hollow, cross-shaped or star-shaped, with a varying number of tips and the like, or combinations thereof.

Známé zviákňóvací trysky pro výrobu tvarových vláken mají zviákňóvací otvory o průřezu, jejichž tvar je shodný s průřezem tvarového vlákna po opuštění zvlákňovacího otvoru.Known die-casting nozzles for forming shaped fibers have die-shaped orifices having a cross-section whose shape is identical to that of the shaped fiber after leaving the spinning orifice.

Nevýhodou známého způsobu výroby tvarových vláken je nutnost použití značně nákladných zvlákňovacích trysek, jejichž výroba je velmi obtížné, neboť vyžaduje nákladné speciální stroje a nástroje a vysoce kvalifikované pracovníky. Převážně ae používá technologie vyjiskřování zvlákňovacích otvorů tvarovými elektrodami, což je technologie časově velmi náročné, způsobující značně vysoké výrobní náklady celé zviákňóvací trysky. I když takto zhotovené zviákňóvací otvory funkčně vyhovují, jejich nedostatkem je poměrně rychlé opotřebení a tím znehodnocení celé zviákňóvací trysky. Hladkost povrchu vyrobeného vlékna však vlivem vyjiskřovací technologie nedosahuje potřebné jakosti.A disadvantage of the known process for producing shaped fibers is the necessity of using very expensive spinnerets, which are very difficult to manufacture because they require expensive special machines and tools and highly skilled personnel. It mainly uses spinning orifice blanking technology, which is a very time-consuming technology, causing a very high production cost of the entire lancing nozzle. Although the so-called bore holes are functionally suitable, their drawback is the relatively rapid wear and thus the depletion of the entire bore nozzle. However, the smoothness of the surface of the produced fiber does not reach the required quality due to the sparking technology.

Pro výrobu bikomponentních vláken byly vytvořeny tvarové zviákňóvací trysky,tvořené dvěma samostatnými zvlákňovačími mikrootvory, jejichž osy jsou sbíhavé, aby rozdílné polymery, vytryskující z obou zvlákňovacích mikrootvorů do sebe narážely a tím vytvořily bikomponentní vlákno. Tyto zviákňóvací trysky jsou určeny pro výrobu bikomponentních vláken s rozdílnými polymery. Pro tvarové vlákna nevyhovují.For the production of bicomponent fibers, shaped die-forming nozzles were formed, consisting of two separate spinnerets, whose axes are converging to differentiate polymers spurting from both spinnerets to form a bicomponent fiber. These winding nozzles are designed for the production of bicomponent fibers with different polymers. Not suitable for shaped fibers.

Známy jsou také zviákňóvací trysky s jedním vstupním otvorem ústícím do jednoho oválného zvlákňovacího otvoru, který je rozdělen tenkou jnezivložkou, která rozdělení ukončuje ještě před ústím oválného zvlákňovacího otvoru, takže dvě mikrovlékna jsou donucena ještě před opuštěním oválného zvlákňovacího otvoru se spojit ve stykové ploše rovnající se šířce oválu. Tyto zviákňóvací trysky jsou určeny rovněž pro výrobu bikomponentních vláken. Pro výrobu tvarových vláken je nelze použít.Also known are die-type nozzles with one inlet opening leading to a single oval spinneret which is divided by a thin non-liner which terminates the splitting prior to the orifice of the oval spinneret, so that two microfibers are forced to join in contact area before leaving the oval spinneret. the width of the oval. These winding nozzles are also intended for the production of bicomponent fibers. They cannot be used for the production of shaped fibers.

215 972215 972

-2Uvedené nevýhody a nedostatky odstraňuje způsob výroby tvarového vlákna, zejména syntetického z taveniny pomocí zvlákňovací trysky a sestávajícího z mikrovláken podle vynálezu, jehož podstatou je, že sousední mikrovlákna ve vytvořené soustavě mikrovláken se vytlačují z mikrootvorů pod vzájemným úhlem nejvýše 5° a ve vzdálenosti nejvýše 0,15 nim, přičemž se samovolně spojují v nejbližších stykových plochách a zachovávají si tvar průřezů získaných v mikrootvorech.The above disadvantages and drawbacks are eliminated by a process for producing shaped fibers, in particular synthetic melt, by means of a spinnerette and consisting of microfibres according to the invention, which is based on the fact that neighboring microfibers in the formed microfibre system are extruded from 0.15 .mu.m, while spontaneously joining in the closest contact surfaces and retaining the shape of the cross-sections obtained in the micro-holes.

Podstatou zvlákňovací trysky k provedení způsobu výroby.tvarového vlákna podle vynálezu, tvořené deskou s alespoň jedním vstupním vybráním opatřeným mikrootvory, je, že mikrootvory jsou sestaveny do geometrických obrazců, přičemž jsou uspořádány pod vzájemným úhlem nejvýše 5° a ve vzdálenosti nejvýše 0,15 mm.The essence of the spinning nozzle for carrying out a method for producing a shaped fiber according to the invention, consisting of a plate with at least one inlet recess provided with micro-holes, is that the micro-holes are assembled into geometric figures arranged at an angle of at most 5 ° to each other and at most 0.15 mm .

Je výhodné, když geometrické obrazce, do nichž jsou mikrootvory sestaveny, jsou trojúhelník, čtverec nebo kružnice nebo hvězdice s případně rozvětvenými konci ramen. Geometrické obrazce mohou mít také tvar písmen.It is preferred that the geometric figures into which the micro-holes are assembled are a triangle, a square or a circle or a star with optionally branched ends of the arms. Geometric figures can also be letter-shaped.

Výhodou způsobu výroby tvarového vlákna podle vynálezu je možnost použití podstatně levnějších zvlákňovacích trysek, jejichž výhodou je podstatné zrychlení jejich výroby při dosažení vysoké přesnosti a jakosti opracovaných vnitřních ploch zvlákňovacích otvorů potřebných pro získání požadované jakosti tvarového vlákna. Další výhodou jsou nižší pořizovací náklady na strojní zařízení, neboť pro zhotovení zvlákňovacích otvorů je možno použít běžné stroje a zařízení pro výrobu zvlákňovacích trysek s kruhovými zvlákňovacími otvory, s nimiž mohou pracovat i stávající zapracovaní pracovníci.An advantage of the inventive shaped fiber production process is the possibility of using substantially cheaper spinnerets, the advantage of which is to significantly accelerate their production while achieving the high precision and quality of machined inner surfaces of the spinneret holes required to obtain the desired quality of shaped fiber. Another advantage is the lower cost of the machinery, since conventional spinning orifice machines and apparatuses can be used to produce the spinning orifices, with which the skilled workers can work.

Příkladné provedení způsobu výroby tvarového vlákna, zejména syntetického z taveniny je podle vynálezu následující :According to the invention, an exemplary embodiment of a method for producing shaped fibers, in particular synthetic melt, is as follows:

Z taveniny se vytvoří soustava mikrovláken kruhového průřezu uspořádaných ve vrcholech geometrického tvaru například trojúhelníku, čtverce nebo na kružnici nebo na cípech hvězdic, případně písmen. Sousední mikrovlákna se vytlačují z mikrootvorů pod vzájemným úhlem 5° a ve vzdálenosti nejvýše 0,15 mm.From the melt a system of microfibers of circular cross-section is arranged arranged in vertices of geometric shape, for example a triangle, a square or on a circle or on the tips of star or letters. Adjacent microfibers are extruded from the micro-holes at an angle of 5 ° to each other and at a maximum distance of 0.15 mm.

Po výstupu z mikrootvorů mikrovlákna podle svých vlastností zvětší svůj průměr a tím se sousední mikrovlákna dotknou a ve stykových plochách se spojí a to bez deformace kruhového průřezu. Vzdálenosti mikrootvorů lze volit od překrytí mikrootvorů s osovou vzdáleností jen málo menší než je průměr mikrootvorů. V tomto případě je mezistěna při výrobě odstraněna v šířce odpovídající velikosti překrytí. Spojení sousedních mikrovláken probíhá v tomto případě již při průtoku taveniny mikrootvory a to na širší stykové ploše, přičemž deformace kruhového profilu vláken odpovídá velikosti překrytí.Při osové vzdálenosti mikrootvorů větší než je jejich průměr, je tloušťka mezistěny volena s ohledem na použitý polymer a velikost průměru mikrootvorů tak, aby zvětšení průměru mikrovláken po opuštění mikrootvorů bylo stejné nebo větší než je tloušťka mezistěny mezi mikrootvory, nejvíce však do 0,15 mm.Upon exiting the micro-holes of the microfiber, the microfiber increases in diameter according to its properties and thus the adjacent microfibers touch and join in the contact surfaces without distorting the circular cross-section. The distances of the micro-holes can be chosen from the overlap of the micro-holes with an axial distance only less than the diameter of the micro-holes. In this case, the intermediate wall is removed during production at a width corresponding to the size of the overlap. In this case, the connection of the adjacent microfibers takes place already at the melt flow through the micro-holes on a wider contact surface, while the deformation of the circular profile of the fibers corresponds to the size of the overlap. The micro-holes are such that the diameter increase of the microfibers after leaving the micro-holes is equal to or greater than the thickness of the partition between the micro-holes, but not more than 0.15 mm.

Příkladné provedení zvlákňovací trysky podle vynálezu je znázorněno na výkrese, kde obr.l představuje částečný řez deskou zvlákňovací trysky s jedním vstupním vybráním s mikrootvory v nárysu., přičemž řez je veden podle čáry 1-1 v obr.2, obr.2 pohled na dno vstupního vybrání podle obr.l v půdorysu še soustavou mikrootvorů pro výrobu tvarovaného vlákna s průřezem ve tvaru písmene Y, obr. 3 tentýž pohled na dno 3e soustavou mikrootvorů pro výrobu tvarového vlákna s průřezem ve tvaru trojúhelníku, obr.4 opět pohled na dno se soustavou mikrootvorů pro výrobu tvarového vlákna s průřezem ve tvaru trojúhelníku s protaženými vrcholy, obr.5 uspořádání mikrootvorů pro výrobu tvarového vlákna s průřezem ve tvaru trojcípé hvězdy, obr.6 uspořádání mikrootvorů pro výrobu plochého tvarového vlákna se zvlněným povrchem, obr.7 uspořádání mikrootvorů pro výrobu dutého tvarového vlákna se čtvercovým průřezem, obr.8 uspořádání mikrootvorů pro výrobu dutého tvarového vlákna se čtvercovým průřezem, obr. 8 uspořádání mikrootvorů pro výrobu dutého tvarového vlákna kruhového průřezu se zvlněným povrchem, obr. 9 uspořádání mikrootvorů pro výrobu tvarového vlákna s průřezem ve tvaru písmene V, obr.10 uspořádání mikrootvorů pro výrobu tvarového vlákna s průřezem ve tvaru čtyřcípé hvězdy a obr. 11 uspořádání mikrootvorů částečně seAn exemplary embodiment of a spinnerette according to the invention is shown in the drawing, wherein Fig. 1 is a partial cross-sectional view of a spinneret plate with a single recess with micro-openings in a front view, taken along line 1-1 in Fig. 2; FIG. 3 shows the bottom view of the inlet recess of FIG. 1 in a plan view with a micro-hole system for producing a shaped fiber having a Y-shaped cross-section, FIG. Fig. 5 micro-hole arrangement for the production of shaped fibers with a cross-section in the shape of a triangular star, Fig. 6 micro-hole arrangement for the production of flat shaped fibers with a corrugated surface, Fig. 7 micro-hole arrangement for the production of square hollow shaped fiber Figure 8 shows a micro-hole arrangement for producing a hollow shaped fiber with a square cross-section; Figure 8 a micro-hole arrangement for producing a hollow shaped fiber with a corrugated surface; 10 shows a micro-hole arrangement for producing a shaped fiber with a cross-section in the shape of a four-pointed star; and FIG.

Λ «ΛΛ «Λ

3překrývajících pro výrobu plochého tvarového vlákna a mírně zvlněným povrchem.3 overlapping to produce a flat shaped fiber and a slightly undulating surface.

Deska 1 zvlákňovací trysky je opatřena alespoň jedním zvlákňovacím otvorem tvořeným vstgpním vybráním 2, jehož dno £ je opatřeno soustavou mikrootvorů 4 kruhového průřezu. Uspořádání těchto mikrootvorů £ je určeno požadovaným průřezem tvarového vlákna, jak je znázorněno na obr. 2 až 11.The spinneret plate 1 is provided with at least one spinning hole formed by an inlet recess 2, the bottom of which is provided with a set of micro-holes 4 of circular cross-section. The arrangement of these micro-holes 6 is determined by the desired cross-section of the shaped fiber as shown in Figures 2 to 11.

Uvedené příklady však nevyčerpévají všechny možnosti uspořádání mikrootvorů 4 ve dně 2. vstupního vybrání 2 a mohou být uspořádány i do jiných tvarů a písmen. Je také možno provést v jedné desce 1 zvlákňovací trysky soustavy mikrootvorů 4 v různém uspořádání.However, these examples do not exhaust all the possibilities of arranging the micro-holes 4 in the bottom 2 of the inlet recess 2 and can be arranged in other shapes and letters. It is also possible to carry out in one plate 1 the spinning nozzles of the micro-hole assembly 4 in different configurations.

Osy jednotlivých mikrootvorů 4 jsou rovnoběžné, případně mohou být v závislosti na vlastnostech taveniny sbíhavé pod vzájemným úhlem nejvýše 5°. Tloušťka stěny mezi jednotlivými mikrootvory 4 je opět v závislosti na vlastnostech taveniny až 0,15 mm. Jednotlivé mikrootvory 4 se však také mohou částečně překrývat.The axes of the individual micro-holes 4 are parallel or, depending on the properties of the melt, may converge at an angle of not more than 5 ° relative to one another. The wall thickness between the individual micro-holes 4 is again up to 0.15 mm, depending on the properties of the melt. However, the individual micro-holes 4 may also partially overlap.

Při protlačování taveniny vstupním vybráním 2 zvlákňovací trysky a dále soustavou mikrootvorů 4 nastává, jak prokázaly zkoušky, spojení taveniny vystupující ze vzájemně nejblíže umístěných mikrootvorů £ v nejbližších stykových plochách, čímž dochází k vytvoření tvarového vlákna. Jsou-li mikrootvory 4 částečně překryty - obr.11 - nastává částečné spojení taveniny již při jejím protlačování, přičemž k úplnému spojení dochází po výstupu z mikrootvorů 4· Toto řešení je vhodné pro některé druhy tavenin.As the melt is forced through the inlet recess 2 of the spinneret and further through the array of micro-holes 4, the bonding of the melt protruding from the mutually closest positioned micro-holes 6 occurs at the closest contact surfaces, thereby forming a shaped fiber. If the micro-holes 4 are partially overlapped - Fig. 11 - a partial connection of the melt occurs already during its extrusion and the complete connection occurs after leaving the micro-holes 4. This solution is suitable for some types of melt.

Vynálezu je možno využít k výrobě tvarových vláken, zejména syntetických. Je možno ho využít také k výrobě jiných druhů vláken z taveniny například vláken skleněných.The invention can be used to produce shaped fibers, especially synthetic fibers. It can also be used to produce other types of melt fibers such as glass fibers.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for producing shaped fibers, in particular synthetic melt, by means of a spinnerette and consisting of microfibres, characterized in that adjacent microfibers in the formed microfibre system are extruded from the micro-holes at an angle of at most 5 ° and at a distance of at most 0.15 mm. they spontaneously join in the closest contact surfaces and retain the shape of the cross-sections obtained in the micro-holes.

2. A spinnerette for carrying out the method according to claim 1, comprising a plate with at least one inlet recess provided with micro-holes, characterized in that the micro-holes (4) are assembled in geometric figures, arranged at an angle of at most 5 ° to each other and at most 0 , 15 mm.

3. A spinnerette according to claim 2, characterized in that the geometric figures into which the micro-holes (4) are assembled are a triangle, a square or a circle.

4. A spinnerette as claimed in claim 2, wherein the geometric figures are star-shaped with optionally branched ends of the arms.

5. The spinnerette of claim 2, wherein the geometric figures are letter-shaped.