-
Die Erfindung betrifft eine Schmelzblasdüsenvorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen aus einer Polymerschmelze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Eine gattungsgemäße Schmelzblasdüsenvorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen ist aus der
US 2015/0322592 A1 bekannt.
-
Bei der bekannten Schmelzblasdüsenvorrichtung werden zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen eine mehrreihige Anordnung einer Vielzahl von Röhrchen mit jeweils einer Kapillarbohrung verwendet. Hierzu sind die Röhrchen in einer mehrreihigen Anordnung an einer Düsenplatte derart gehalten, dass ein oberes Ende der Röhrchen ein Einlass an der Oberseite der Düsenplatte ausbildet. An der gegenüberliegenden Unterseite der Düsenplatte ragen die Röhrchen weit hervor, um die Zuvor einer Prozessluft unterhalb der Düsenplatte und eine Verteilung der Prozessluft auf die Vielzahl der Röhrchen zu ermöglichen. Am unteren Ende der Röhrchen ist zu jedem Röhrchen eine Extrusionsöffnung gebildet, die mit einem Luftspalt das jeweilige Röhrchen umschließt. Über die Extrusionsöffnungen kann somit die Prozessluft koaxial zu den Röhrchen austreten und den Schmelzblasstrom beim Extrudieren einer Polymerschmelze an jedem der Röhrchen erzeugen.
-
Um insbesondere die Luftverteilung der Prozessluft auf die Vielzahl der Röhrchen zu ermöglichen, ist unterhalb der Düsenplatte mit Abstand eine Luftverteilplatte angeordnet, die eine Vielzahl von Luftdurchlässen aufweist, so dass die Röhrchen und die Luftdurchlässe ein regelmäßiges Muster ergeben. So werden beispielsweise 10.000 Röhrchen an einer Düsenplatte gehalten.
-
Bei der bekannten Schmelzblasdüsenvorrichtung tritt jedoch ein massives Montageproblem auf, da die Luftverteilplatte mit den beispielweise 10.000 passgenauen Durchlässen auf die freien Enden der Röhrchen gesteckt werden muss. Daher ist die Montage mit sehr hohem Aufwand und nur für relativ begrenzte Anzahl von Röhrchen an der Düsenplatte möglich. Zudem weisen die Röhrchen eine kritische Länge der Kapillarbohrungen auf, die sehr hohe Extrusionsdrücke erfordern.
-
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Schmelzblasdüsenvorrichtung derart weiterzubilden, dass Arbeitsbreiten von >2m und Düsenplatte mit >10.000 Röhrchen montierbar und bei üblichen Betriebsbedingungen einsetzbar sind.
-
Diese Aufgabe wird für die erfindungsgemäße Schmelzblasdüsenvorrichtung dadurch gelöst, dass zur Verbindung und Verteilung des Schmelzeeinlasses mit den Kapillaren der Röhrchen und zur Verbindung und Verteilung des Prozesslufteinlasses mit den Extrusionsöffnungen der Extrusionsplatte ein Kanalsystem einer gemeinsamen Verteileinrichtung vorgesehen ist.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert.
-
Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass die Prozessluft relativ zentral zugeführt werden kann, eine Luftverteilung unterhalb der Düsenplatten ist nicht mehr erforderlich. Das Kanalsystem der Verteileinrichtung ermöglicht sowohl die Führung der Polymerschmelze als auch der Prozessluft. Somit lässt sich der Bauraum unterhalb der Düsenplatte minimieren, was sich besonders günstig auf eine Gesamtlänge der Röhrchen auswirkt.
-
Um dabei die Vielzahl der Röhrchen an der Oberseite der Düsenplatte gleichmäßig mit einer Polymerschmelze zu versorgen, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Verteileinrichtung mehrere druckdicht aufeinanderliegende Verteilplatten aufweist, die jeweils eine Vielzahl von Durchlässen und Nuten zur Ausbildung des Kanalsystems aufweisen. Hierbei werden die Verteilplatten bevorzugt aus sehr dünnen Metallen gebildet, deren Oberflächennuten und Durchlässen im Ätzverfahren hergestellt werden. Diese sogenannte Layer-Technologie ermöglicht eine sehr verzweigte Schmelzeverteilung, wobei die Prozessluft getrennt von der Polymerschmelze in dem Kanalsystem geführt ist.
-
Damit die Prozessluft im wesentlichen in äquivalenten Muster wie die Röhrchen führbar ist, wird die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt eingesetzt, bei welcher die Verteileinrichtung an einer Oberseite der Düsenplatte druckdicht anliegt und bei welcher die Düsenplatte eine Vielzahl von Luftdurchlassöffnungen aufweist, die mit dem Kanalsystem der Verteileinrichtung zur Führung der Prozessluft zusammenwirken. So lassen sich die Röhrchen und die Luftdurchlassöffnungen als gleichmäßiges Muster an der Düsenplatte ausbilden.
-
Durch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 können insbesondere die Röhrchen relativ kurz ausgeführt werden. So ist weiter vorgesehen, dass die Extrusionsplatte an einer Unterseite der Düsenplatte mit einer von den Röhrchen durchdrungenen Luftverteilkammer druckdicht anliegt, in welche die Luftdurchlassöffnungen der Düsenplatte münden. Durch die relativ kurz gehaltenen Röhrchen und die erweiterten Extrusionsöffnungen ist zudem die Montage der Extrusionsplatte ohne größere Schwierigkeit auch bei einer großen Vielzahl von Röhrchen durchführbar.
-
Die Extrusionsöffnungen lassen sich so unmittelbar an einer Unterseite der Extrusionsplatte ausbilden, so dass die Prozessluft direkt aus der Luftverteilkammer in die einzelnen Extrusionsöffnungen eintreten kann.
-
Die Zuführung der Prozessluft oberhalb der Verteileinrichtung erfolgt bevorzugt nach der Weiterbildung der Erfindung, bei welcher oberhalb der Verteileinrichtung eine Zulaufplatte angeordnet ist, die mittig eine zentrale Luftzulaufkammer und die außermittig gegenüberliegende Schmelzezulaufkanäle aufweist, wobei die Luftzulaufkammer und die Schmelzezulaufkanäle mit dem Kanalsystem der Verteileinrichtung verbunden sind. Damit ist eine Einspeisung sowohl der Prozessluft als auch der Polymerschmelze in das Kanalsystem der Verteileinrichtung direkt ausführbar.
-
Für die Zuführung und die Verteilung der Prozessluft hat sich die Weiterbildung besonders bewährt, bei welcher die Zulaufplatte an einer Unterseite mehrere mit der Luftzulaufkammer verbundene Luftzulaufbohrungen aufweist, die durch korrespondierende Durchlässe der Verteilplatten der Verteileinrichtung mit den Luftdurchlässen der Düsenplatte verbunden sind. So kann bereits die Musteranordnung der Luftdurchlassöffnungen der Düsenplatte korrespondierend in den Verteilerplatten und der Zulaufplatte realisiert werden. Prozessluftumlenkungen in der Verteilung auf die Röhrchen lässt sich damit vermeiden.
-
Um über die gesamte Arbeitsbreite zu beiden Längsseiten eine gleichmäßige Prozessluftzuführung zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Zulaufplatte eine Einlassplatte zugeordnet ist, die mittig den Schmelzeeinlass und zwei zu beiden Seiten des Schmelzeeinlasses ausgebildeten Prozesslufteinlässe aufweist, wobei der Schmelzeeinlass durch Schmelzeeinlasskanäle mit dem Schmelzezulaufkanälen der Zulaufplatte und die Prozesslufteinlässe durch Lufteinlasskanäle mit der Luftzulaufkammer der Zulaufplatte verbunden sind. Hierbei ist es übliche, über eine Längsseite verteilt mehrere Schmelzeeinlässe und mehrere Prozesslufteinlässe an der Einlassplatte anzuordnen.
-
Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Qualität der Polymerschmelze beim Extrudieren der Fasern ist zudem die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher die Einlassplatte in einer Oberplatte und eine Unterplatte geteilt ist und bei welcher dem Schmelzeeinlass in der Oberplatte eine Filterkammer mit einem Filterelement in der Unterplatte zugeordnet ist, wobei die Filterkammer mit den Schmelzeinlasskanälen verbunden ist. So lässt sich die zugeführte Polymerschmelze kontinuierlich filtrieren.
-
Die erfindungsgemäße Schmelzblasdüsenvorrichtung wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele unter Bezug der beigefügten Figuren näher erläutert.
-
Es stellen dar:
- 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzblasdüsenvorrichtung
- 2 schematisch einen Ausschnitt einer Draufsicht einer Düsenplatte des Ausführungsbeispiels aus 1
- 3 schematisch eine Querschnittsansicht eines möglichen Ausfuhrungsbeispiels einer Verteileinrichtung
- 4 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzblasvorrichtung
-
In der 1 ist schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzblasvorrichtung dargestellt. Die Schmelzblasvorrichtung weist eine Einlassplatte 3 auf, an welcher mittig ein Schmelzeeinlass 1 und zu beiden Seiten des Schmelzeeinlasses 1 jeweils eine Prozesslufteinlass 2 ausgebildet ist. Die Prozesslufteinlässe 2 sind den Längsseiten der Einlassplatte 3 zugeordnet. Die Einlassplatte 3 erstreckt sich in der Zeichnungsebene und weist üblicherweise mehrere derartiger Schmelzeinlässe 1 auf. Der Schmelzeeinlass 1 mündet in Schmelzeinlaufkanäle 3.1, die gemeinsam mit mehr Lufteinlasskanälen 3.2 die Einlassplatte 3 durchdringen.
-
Unterhalb der Einlassplatte 3 ist eine Zulaufplatte 4 angeordnet, die druckdicht mit der Einlassplatte 3 verbunden ist. Die Zulaufplatte 4 weist im mittleren Bereich eine Luftzulaufkammer 4.1 auf, in welcher zu beiden Längsseiten jeweils ein Luftzulaufkanal 4.4 mündet. Die Luftzulaufkanäle 4.4 der Zulaufplatte 4 sind mit den Lufteinlasskanälen 3.2 der Einlassplatte 3 verbunden. Zu beiden Seiten der Luftzulaufkammer 4.1 sind Schmelzezulaufkanäle 4.2 vorgesehen, die die Zulaufplatte 4 durchdringen und mit den Schmelzeeinlaufkanälen 3.1 der Einlassplatte 3 verbunden sind. Die Luftzulaufkammer 4.1 und die Schmelzezulaufkanäle 4.2 der Zulaufplatte 4 münden in ein Kanalsystem 5.2 einer Verteileinrichtung 5. Die Verteileinrichtung 5 ist unterhalb der Zulaufplatte 4 zwischen der Zulaufplatte 4 und einer Düsenplatte 6 angeordnet. Die Verteileinrichtung 5 weist eine Mehrzahl von Verteilerplatten 5.1 auf, deren Oberflächen Nuten und Durchlässe zur Ausbildung des Kanalsystems 5.2 aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere Durchlässe 5.3 dargestellt, die zur Führung der Prozessluft mit der Luftzulaufkammer 4.1 in der Zulaufplatte 4 verbunden sind.
-
Das Kanalsystem 5.2 der Verteileinrichtung 5 zur Führung der Polymerschmelze ist hierbei nur teilweise angedeutet und nicht näher gezeigt.
-
Der Verteileinrichtung 5 ist die Düsenplatte 6 zugeordnet, welche eine Vielzahl von Röhrchenpassbohrungen 6.1 und Luftdurchlassöffnungen 6.2 aufweist. In jeder der Röhrchenpassbohrungen 6.1 ist jeweils ein Röhrchen 8 gehalten, das an der Oberseite 6.3 der Düsenplatte 6 jeweils einen Einlass einer Kapillarbohrung 8.1 bildet. Die offenen Röhrchen 8 mit den Kapillarbohrungen 8.1 sind dem Kanalsystem 5.2 der Verteileinrichtung 5 zugeordnet, so dass in jedem Röhrchen 8 der Kapillarbohrung 8.1 eine Polymerschmelze zuführbar ist. Die Luftdurchlassöffnungen 6.2 sind den Durchlässen 5.3des Kanalsystems 5.2 der Verteileinrichtung 5 zugeordnet.
-
Der Düsenplatte 6 schließt sich an der Unterseite 6.4 eine Extrusionsplatte 7 an, unterhalb der Luftdurchlassöffnungen 6.2 und den Röhrchenpassbohrungen 6.1 der Düsenplatte 6 eine Luftverteilkammer 7.1 aufweist. Die Luftverteilkammer 7.1 wird zur Unterseite der Extrusionsplatte 7 durch eine Vielzahl von Extrusionsöffnungen 7.2 begrenzt. Die Extrusionsöffnungen 7.2 sind in identischer Musteranordnung an der Extrusionsplatte 7 ausgebildet wie die Röhrchen 8 in der Düsenplatte 6. So wird jede der Extrusionsöffnungen 7.2 durch ein Röhrchen 8 durchdrungen. Die freien Röhrchenenden 8.2 der Röhrchen erstrecken sich unterhalb der Extrusionsplatte 7. In der Extrusionsöffnung 7.2 bildet sich zwischen dem Röhrchen 8 und der Extrusionsöffnung 7.2 ein Luftspalt 11. Durch den Luftspalt 11 dringt die aus der Luftverteilkammer 7.1 strömende Prozessluft koaxial zu den Röhrchen 8 nach außen und führt zu einem Schmelzblasstrom zum Extrudieren der Fasern. An der Unterseite der Extrusionsplatte 7 schließt sich noch eine Abschlussplatte 9 an, die sich zu beiden Längsseiten der herausragenden Röhrchenenden 8.2 der Röhrchen 8 erstreckt.
-
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur beispielhaft fünf Röhrchen 8 quer zu einer Längsrichtung nebeneinander dargestellt. In Längsrichtung sind demgegenüber eine Vielzahl von Röhrchen 8 gehalten, die sich über eine Arbeitsbreite von über 2 m Länge erstreckt. So ist es üblich, dass mehr als 10.000 Röhrchen 8 an einer Düsenplatte 6 gehalten sind.
-
In 2 ist beispielhaft eine Unterseite der Düsenplatte 6 gezeigt. An der Unterseite 6.4 der Düsenplatte 6 sind die Röhrchenpassbohrungen 6.1 und die Luftdurchlassöffnungen 6.2 in einem regelmäßigen Muster angeordnet. Dieses Muster erstreckt sich über die gesamte Arbeitsbreite, wobei insgesamt fünf Röhrchen 8 jeweils quer zur Längsseite nebeneinander angeordnet sind.
-
Die Luftdurchlassöffnungen 6.2 werden hierbei bevorzugt durch Durchlässe in der Verteileinrichtung 5 zur Führung der Prozessluft genutzt. Den Kapillaren 8.1 der Röhrchen 8 wird auf der Einlassseite der Düsenplatte 6 die Polymerschmelze durch ein System aus Nuten und Durchlässen einzeln zugeführt.
-
In der 3 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Verteileinrichtung 5 dargestellt, um eine Polymerschmelze auf eine Mehrzahl von Röhrchen 8 in der Düsenplatte 6 zu verteilen. Das Ausführungsbeispiel in 3 zeigt einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzblasdüsenvorrichtung. Hierbei sind eine Zulaufplatte 4, eine Verteileinrichtung 5 und eine Düsenplatte 6 nur teilweise im Querschnitt gezeigt. Die Zulaufplatte 4 weist einen Schmelzezulaufkanal 4.2 sowie mehrere gestrichelt dargestellte Luftzulaufbohrungen 4.3 auf.
-
Die Verteileinrichtung 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch insgesamt drei Verteilplatten 5.1 dargestellt. Jede der Verteilplatten 5.1 weist mehrere Nuten 5.4 und Durchlässe 5.3 auf, die ein Kanalsystem 5.2 bilden. So ist in diesem Ausführungsbeispiel der Schmelzezulaufkanal 4.2 in der Zulaufplatte 4 über das Kanalsystem 5.2 mit den Kapillaren 8.1 der Röhrchen 8 in der Düsenplatten 6 verbunden.
-
Die Prozessluft wird demgegenüber durch Durchlässe 5.3 (gestrichelt dargestellt) in der Verteileinrichtung 5 und den Luftdurchlassöffnungen 6.2 in der Düsenplatte 6 (ebenfalls gestrichelt dargestellt) geführt. Die Durchlässe 5.3 der Verteileinrichtung 5 sind dabei mehreren Luftzulaufbohrungen 4.3 der Zulaufplatte 4 zugeordnet.
-
Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Verteileinrichtung 5 ist nur beispielhaft. Grundsätzlich werden derartige Verteilereinrichtungen durch sehr dünne folienartige Platten gebildet, die zu einer Mehrzahl aufeinander gestapelt komplexe Verteilerstrukturen darstellen. So werden die Oberflächennuten und Durchlässe bevorzugt durch ein Ätzverfahren erzeugt. Wesentlich hierbei ist, dass die Polymerschmelze und die Prozessluft separat geführt und verteilt wird.
-
In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelzblasdüsenvorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt.
-
Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine zweiteilige Einlassplatte 3 auf, die eine Oberplatte 3 und eine Unterplatte 3.4 enthält. In der Oberplatte 3.3 ist mittig ein Schmelzeeinlass 1 und seitlich neben dem Schmelzeeinlass 1 zwei Prozesslufteinlässe 2 ausgebildet. Dem Schmelzeeinlass 1 ist eine Filterkammer 3.5 zugeordnet, die zwischen der Oberplatte 3.3 und der Unterplatte 3.4 ausgebildet ist. Hierzu ist in der Unterplatte 3.4 ein Filterelement 10 sowie eine Stützplatte 12 gehalten. Der Filterkammer 3.5 ist ein Schmelzeeinlaufkanal 3.1 zugeordnet, der in die Trennfuge zwischen der Unterplatte 3.4 und einer Zulaufplatte 4 mündet. Die Prozesslufteinlässe 2 münden in Lufteinlasskanäle 3.2, die die Einlassplatte 3 vollständig durchdringen.
-
Die unterhalb der Einlassplatte 3 angeordneten Zulaufplatte 4 ist ebenfalls zweiteilig ausgebildet und weist eine obere Zulaufplatte 4.5 und eine untere Zulaufplatte 4.6 auf. Die obere Zulaufplatte 4.5 enthält mittig eine Luftzulaufkammer 4.1, die über Luftzulaufkanäle 4.4 mit den Lufteinlasskanälen 3.2 der Einlassplatte 3 verbunden sind. Zu beiden Seiten der Luftzulaufkammer 4.1 erstrecken sich mehrere Schmelzezulaufkanäle 4.2, die mit dem Schmelzeeinlaufkanal 3.1 der Einlassplatte 3 verbunden sind und die obere Zulaufplatte 4.5 und die untere Zulaufplatte 4.6 bis zu Trennfuge zu einer Verteileinrichtung 5 durchdringen. Die untere Zulaufplatte 4.6 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von Luftzulaufbohrungen 4.3 auf, die an der Unterseite der unteren Zulaufplatte 4.6 in ein Kanalsystem 5.2 der Verteileinrichtung 5 münden.
-
Die Verteileinrichtung 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls ein Kanalsystem 5.2 auf, das in einem Plattenstapel mehrere Verteilplatten 5.1 ausgebildet ist und eine Verteilung der Polymerschmelze und der Prozessluft ausführt.
-
An der Unterseite der Verteileinrichtung 5 schließt sich eine Düsenplatte 6 sowie eine Extrusionsplatte 7 an. Der Aufbau der Düsenplatte 6 und der Extrusionsplatte 7 ist identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, so dass an dieser Stelle zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug auf die vorgenannte Beschreibung genommen wird und keine weitere Erläuterung erfolgt.
-
An der Unterseite der Extrusionsplatte 7 schließt sich eine Abschlussplatte 9 an, die ebenfalls zweiteilig ausgebildet ist und sich an den Längsseiten zu den Röhrchenenden 8.2 der Röhrchen 8 erstreckt.
-
Das in 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Schmelzblasdüsenvorrichtung ist in seiner Funktion im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbespiel nach 1 und unterscheidet sich nur durch die Filtrierung der zugeführten Polymerschmelze durch das Filterelement 10 innerhalb der Einlassplatte 3. Insoweit wird zu der vorgenannten Beschreibung Bezug genommen.
-
Bei den in 1 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen der Schmelzblasdüsenvorrichtungen sei noch erwähnt, dass die Polymerschmelze und auch die Prozessluft über eine Arbeitsbreite hinweg durch mehrere Schmelzeeinlässe 1 und mehrere Prozesslufteinlässe 2 zugeführt werden kann. So sind die Schmelzeeinlaufkanäle 3.1 in der Einlassplatte 3 oder auch die Lufteinlasskanäle 3.2 in der Einlassplatte 3 durch Nuten mit korrespondierenden Schmelzeeinlaufkanälen 3.1 und Lufteinlasskanälen 3.2 verbunden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 2015/0322592 A1 [0002]
