DE1178546B - Vorrichtung zum Nassspinnen von kuenst-lichen Faeden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: D Ol d

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 29 a-6/01

C17842 VII a /29 a
13. November 1958
24. September 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Naßspinnen von künstlichen Fäden mit im Fällbad angeordneter Spinndüse. Man kann dabei Fällflüssigkeit in einem Fällbad, wie es beim Naßspinnen von endlosen Fäden aus synthetischem Material, z. B. Acrylnitrilpolymerisaten od. dgl., verwendet wird, umlaufen lassen.

Bei allgemein als Naßspinnen bekannten Spinnvorgängen zur Erzeugung von synthetischen Fäden wird die Spinnlösung einer Spinndüse zugeführt, deren Vorderseite mit einer Vielzahl von Spinnöffnungen versehen ist. Während des Spinnens ist die Spinndüse in ein Fällbad eingetaucht, so daß das aus den Öffnungen ausgespritzte Spinnmaterial sich mit der Flüssigkeit umsetzt und verfestigt und ein Bündel von endlosen Fäden gebildet wird. Anzahl, Abstand und Durchmesser der Spinnöffnungen können der Art des gewünschten Erzeugnisses entsprechend gewählt werden.

Wie bekannt, führt bei solchen Spinnvorgängen das heiße Spinnmaterial (im allgemeinen 75 bis 90⁰C) dem relativ kühlen Fällbad beträchtliche Wärme zu.

Ferner wird dem Bad während der Koagulierung der Fäden nicht nur badkonzentrierende Flüssigkeit von den Fäden zugeführt, sondern es gelangen in die Flüssigkeit auch Reaktionsprodukte aus dem Koagulationsprozeß; dies führt zu Verunreinigungen. Bei derartigen Fällbadanordnungen ist daher ein Umlauf des Bades erwünscht, um die üblicherweise kritische Badtemperatur auf ihrer vorbestimmten Höhe zu halten und der Spinnlösung und den koagulierten Fäden vor ihrem Heraustreten aus dem Bad verhältnismäßig saubere und gleichförmig konzentrierte Fällflüssigkeit darzubieten. Dieser Umlauf gewinnt in der Nähe der Vorderseite der Spinndüse in derjenigen Zone zunehmend an Bedeutung, in welcher das Spinnmaterial sich unter Bildung der Einzelfäden zuerst verfestigt.

Wenn die Einzelfäden in verhältnismäßig großer Anzahl vorliegen, einen verhältnismäßig großen Durchmesser besitzen oder beides zutrifft oder wenn die Spinnöffnungen dicht nebeneinander angebracht sind, wird durch die Dichte oder Gedrängtheit des Bündels der Einzelfäden der Umlauf des Fällbads über die ganze Oberfläche der Spinndüse ebenso wie durch das Innere des Fadenbündels verhindert oder eingeschränkt. Ferner verursacht die Lage der Spinndüse bei einigen Spinnanordhungen eine Unterbrechung der Strömung im Fällbad und ergibt einen verhältnismäßig ruhigen Zustand, des Bades in der Nahe der Vorderseite der Spinndüse.

Vorrichtung zum Naßspinnen von künstlichen Fäden

Anmelder:

Monsanto Chemical Company, St. Louis, Mo.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr. E. Wiegand, München 15, Nußbaumstr. 10,

und Dipl.-Ing. W. Niemann, Hamburg 1,

Patentanwälte

Als Erfinder benannt:

Clarence Edward Hiesermann,

Lewis Collier Garrett, Decatur, Ala. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 14. November 1957

(696 379)

Es hat sich herausgestellt, daß fehlerhafte und ungleichförmige Fäden entstehen, wenn falsche Wärmeübergangsbedingungen an der .Spinndüsenvorderseite herrschen und die Badtemperatur infolge schlechten Badumlaufes nicht konstant gehalten wird. Diese unregelmäßige Fadenbildüng stellt bei dem anschließenden Fadenwaschvorgang ein ernsthaftes Problem dar und macht die vollständige Entfernung der Lösungsmittel aus den Fäden schwierig oder unmöglich. Ferner führen ungleichförmige Fäden dazu, daß die physikalischen Eigenschaften der aus solchen Fäden gebildeten Garne und Gewebe nicht den zu stellenden Anforderungen entsprechen. Eine Verschlechterung der Fadenqualität entsteht auch dadurch, daß die Konzentration des Bades sich dort ändert, wo es mit den Fäden in Berührung kommt, und durch die Anwesenheit von übermäßigen Mengen von verunreinigendem, nicht entferntem Material im Bad.

Es ist dazu schon vorgeschlagen worden, den Umlauf der Badflüssigkeit zu erhöhen, um die Gleichförmigkeit des Bades aufrechtzuerhalten. Dieser Versuch hat jedoch zur Erzeugung von Wirbeln im Bad geführt, die während der Badenbildung und Koagulierung eine nachteilige Wirkung hervorrufen.

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Ferner ist bereits eine Vorrichtung zur Herstellung von Fäden aus Spinnlösungen, insbesondere von Kunstseidefäden bekannt, bei welcher die Spinndüsen in einem die Fällflüssigkeit aufnehmenden Behälter in parallelen Reihen angeordnet sind, wobei zwischen den Spinndüsenreihen unmittelbar aneinandergereiht injektorartig wirkende Elemente angeordnet sind, von denen jedes infolge des von ihm erzeugten Unterdruckes je die von gegenüberliegenden Spinndüsen kommenden Fäden ansaugt weiterbefördert.

F i g. 3 ist eine vergrößerte Ansicht im wesentlichen nach Linie 3-3 von Fig. 1.

In F i g. 1 ist ein Behälter 11 dargestellt, in welchem in geeigneter Weise eine Spinndüse 12 derjenigen Art aufgehängt ist, wie sie für das Ausspritzen oder Ausstoßen eines synthetischen fadenbildenden Materials oder einer Spinnlösung z. B. aus Acrylnitrilpolymerisaten od. dgl. dient. Das Spinnmaterial wird der Spinndüse 12 durch eine Zufuhrleitung 13 zugeführt, und ίο die an ihrem anderen Ende an eine geeignete Quelle von Spinnmaterial angeschlossen ist, die allgemein

Weise in einer im allgemeinen geneigten Ebene starr gehalten wird. Zum Hochschwenken der Spinndüse wird die Verschraubung des Bügels 29 gelöst.

Der Behälter 11 ist mit einer Fällflüssigkeit 17 gefüllt, die dem Behälter z. B. mittels eines Einlasses 18 kontinuierlich zugeführt wird, so daß die Spinndüse 12 in das Fällbad 17 während des Spinnvorganges eingetaucht ist. Der Flüssigkeitsspiegel in dem Behäl-

Gemäß einer anderen Ausführungsform können die Austrittsöffnungen auch derart angeordnet sein, daß die austretenden Flüssigkeitsströme etwa parallel zur Fadenlaufrichtung verlaufen.

Da bei der Naßspinnvorrichtung gemäß der Erfindung ein sehr wirksamer Umlauf der Fällflüssigkeit durch das Fällbad hindurch erzielt wird, kann man mit ihr in vorteilhafter Weise endlose syntheti-

Gemäß der Erfindung wird bei einer Vorrichtung mit 14 bezeichnet ist. Die Leitung 13 kann bei 16 zum Naßspinnen von künstlichen Fäden mit im Fäll- schwenkbar angeordnet sein, um eine Bewegung der bad angeordneter Spinndüse, bei welcher dem Fäll- Spinndüse 12 von einer oberen Stellung oberhalb des bad im Raum vor der Austrittsseite der Spinndüse 15 Behälters 11 in die in Fig. 1 gezeigte Spinnstellung Strömungen im wesentlichen in Fadenlaufrichtung er- zu gestatten, in welcher die Spinndüse in bekannter teilt werden, im Fällbad in dem Raum vor der Spinndüse ein gleichachsig mit dieser angeordnetes, das
austretende Fadenbündel umgebendes ringförmiges
Rohr mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen vor- 20
gesehen, durch welche stetig Fällflüssigkeit zugeführt
wird.

Dabei können die Austrittsöffnungen derart angeordnet sein, daß die Ströme der austretenden Fällflüssigkeit sich mit der Fadenlaufrichtung konver- 25 ter kann mittels eines Auslasses 19, aus dem die sich gierend bewegen. durch den Behälter bewegende Flüssigkeit kontinuier

lich ausfließt, aufrechterhalten werden.

Die Spinnlösung wird, wie bekannt, vorzugsweise in Form einer viskosen Flüssigkeit der Spinndüse 12 durch die Leitung 13 zugeführt und durch eine Vielzahl von öffnungen 21 in der Spinndüsenvorderseite 22 (F i g. 2) abgegeben. Die viskose Spinnlösung, die aus den öffnungen 21 austritt, verfestigt sich, wie bekannt, bei Berührung mit dem Fällbad 17 und

sehe Fäden herstellen. Die Fällflüssigkeit kann auf 35 bildet eine Vielzahl von Fäden 23, die danach um die aus den Öffnungen der Spinndüse austretende Leitstangen 24 geführt und aus dem Behälter in Spinnlösung mit richtiger Konzentration und Tempe- Form eines Fadenbündels oder -kabeis 26 entfernt ratur jederzeit während des gesamten Spinnvorganges werden.

einwirken. Bei Spinndüsen, die im Verhältnis zu der Fläche

Aus den in der Naßspinnvorrichtung gemäß der 40 ihrer Vorderseite eine große Anzahl von öffnungen Erfindung versponnenen synthetischen Materialien, haben oder wo die öffnungen in verhältnismäßig welche aus Acrylnitrilpolymerisaten od. dgl. bestehen dichtem Abstand angeordnet sind, wird ein dichtes können, kann die Fällflüssigkeit während eines an- Bündel von Fäden gebildet, so daß es schwierig ist, schließenden Waschvorganges leicht und gründlich einen angemessenen Umlauf der Fällflüssigkeit 17 entfernt werden, so daß Fäden mit gleichförmigen 45 durch alle Fäden 23 in dem Kabel 26 zu erzielen, physikalischen Eigenschaften erhalten werden. Dies Besonders ist dies in unmittelbarer Nähe der Spinnwird insbesondere dadurch erzielt, daß bei der Naß- düsen Vorderseite 22 der Fall. Der Umlauf der Fällspinnvorrichtung die Fällflüssigkeit zwangläufig und flüssigkeit 17 wird in der Nähe der Spinndüsenin vorbestimmter Weise zum Umlaufen gebracht wird, Vorderseite 22 nicht nur infolge der Dichtheit des ohne daß dabei eine hohe Umlaufgeschwindigkeit 50 Fadenbündels stark herabgesetzt, sondern auch durch innerhalb des Badbehälters notwendig ist. Es ist auf die Flüssigkeitsströmung, die von den sich bewegendiese Weise gewährleistet, daß sämtliche Teile der den Fäden 23 herbeigeführt wird. Es ist gefunden Fäden, insbesondere diejenigen Teile, welche sich in worden, daß die sich bewegenden Fäden tatsächlich unmittelbarer Nähe der Spinnöffnungen befinden, mit Strömungen aufbauen, die im Abstand um das Bündel der Fällflüssigkeit in der richtigen Konzentration be- 55 sich in entgegengesetzter Richtung wie die Fäden behandelt werden. Dabei ist das Fällbad im wesent- wegen und die einen gewissen Ruhezustand an der liehen frei von Verunreinigungen und Abbauproduk- Spinndüsenvorderseite zu schaffen suchen. Ferner ten. Ferner kann es stets in der erwünschten Tempe- stört bei einer Spinnvorrichtung, wie sie in F i g. 1 ratur genau eingestellt werden. gezeigt ist, die Spinndüse selbst die laminare Strö-

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher 60 mung der Flüssigkeit durch den Behälter 11 von dem veranschaulicht. Es sind daraus sowohl der Aufbau Einlaß 18 zu dem Auslaß 19.

Die Fäden 23 werden an der Stelle gebildet, an der die Spinnlösung aus den Spinndüsenöffnungen 21 austritt, und der physikalische und chemische Zustand der Spinnlösung 17 ist daher sehr kritisch an dieser Stelle. Es ist bekannt, daß die Temperatur des Spinnbades für die richtige Ausbildung der Spinnfäden sehr wichtig ist, insbesondere beim Spinnen

als auch die Wirkungsweise der Naßspinnvorrichtung gemäß der Erfindung ersichtlich.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht, welche eine Fadenspinnvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;

F i g. 2 ist eine vergrößerte schaubildliche Ansicht eines Teiles der Vorrichtung von F i g. 1 und veranschaulicht die Erfindung;

von Fäden, die aus Acrylnitrilpolymerisaten od. dgl. gebildet sind. Die verhältnismäßig heiße Spinnlösung, die aus den Öffnungen 21 heraustritt, überträgt große Mengen von Wärme an das Bad infolge der verhältnismäßig niedrigen Temperatur der Flüssigkeit in dem Bad. Insbesondere wenn die Flüssigkeit an dieser Stelle nicht dauernd durch frische Lösung ersetzt wird, wird diese Wärme nicht entfernt, und die Badtemperatur steigt an der Spinndüsenvorderseite beträchtlich an, wodurch der Fadenbildevorgang ge- ίο stört wird, die Lösungsmittelentfernung in darauffolgenden Waschstufen schwierig wird und stark abweichende und ungleichförmige physikalische Eigenschaften in den gesponnenen Fäden verursacht werden. Ferner bewirkt ein schlechter Umlauf des Bades an der Spinndüse eine erhebliche Änderung in der Konzentration des Bades, die weiter zu der unrichtigen Bildung der Fäden wesentlich beiträgt. Wie bekannt, ist der Fadenkoagulierprozeß ein solcher, bei dem Lösungsmittel entfernt wird. Ein unrichtiger Badumlauf erzeugt daher nicht nur schlechte Ergebnisse in der Nähe der Spinndüsenvorderseite, sondern bewirkt auch, daß, wenn das Bündel der gebildeten Fäden sich innerhalb des Bades bewegt, die Konzentration der Fällflüssigkeit in dem mittleren Teil des Fadenbündels durch den ständigen Übergang von Lösungsmittel aus den Fäden in das Bad erhöht wird. Daher muß zur Erzielung richtiger Ergebnisse der Badumlauf in der Nähe sämtlicher Teile der in das Bad 17 eingetauchten Fäden wirksam sein. Frühere Versuche zur Vergrößerung des Badumlaufs durch hohe Badzufuhrgeschwindigkeiten oder durch Bewegung der Badflüssigkeit durch den Behälter in einer Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Fadenbeugung erzeugten nur Wirbel in dem Fadenbündel, die zu einer unrichtigen Fadenbildung führten.

Es sind daher Mittel vorgesehen, um den Umlauf der Fällflüssigkeit 17 in der Nähe der Vorderseite 22 der Spinndüse 12 zu erhöhen und die Bildung der Fäden 23 genau zu regeln. Insbesondere ist eine Düseneinrichtung vorgesehen, die in den Fig. und 3 gezeigt und allgemein mit 27 bezeichnet ist, um einen Sekundärfluß von Fällflüssigkeit in das Bad 17 einzuspritzen und einen Flüssigkeitsfluß quer zu der Vorderseite 22 der Spinndüse 12 und innerhalb der Zone herbeizuführen, welche durch die Spinndüsenvorderseite und die Düseneinrichtung 27 begrenzt wird. Bei der besonderen dargestellten Ausführungsform weist die Düseneinrichtung 27 einen Rohrring 28 auf, der vor der Spinndüsenvorderseite 22 angeordnet ist, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist, und in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der Spinndüsenvorderseite liegt.

Der Ring 28 kann in irgendeiner geeigneten Weise abgestützt werden. Beispielswiese kann der Ring 28 an der Spinndüse 12 mittels eines Bügels 29 gehalten werden.

Das Fadenbündel 23 bewegt sich von der Spinndüsenvorderseite 22 durch das Innere 31 des Ringes 28 gegen die Leitstangen 24. Auf der von der Spinndüse 12 abgewandten Seite des Ringes 28 sind Auslaßöffnungen 32 zum Einspritzen eines Sekundärflusses von Flüssigkeit, vorzugsweise von Fällflüssigkeit wie in dem Bad 17, vorgesehen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind es eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung im Abstand angeordneten öffnungen 32, die sich vorzugsweise vollständig rings um den Ring erstrecken. Um dem Ring 28 Flüssigkeit zuzuführen, ist eine Leitung 30 mit dem Ring verbunden. Flüssigkeit wird kontinuierlich dem Ring 28 zugeführt und durch die Öffnungen 32 in einer Vielzahl von Sekundärströmen 33 nach außen abgegeben. Obwohl die Ströme in irgendeiner allgemeinen Richtung von der Spinndüsenvorderseite 22 weg gerichtet sein können, liegen die Öffnungen 32 so, daß die Ströme etwas konvergierend fließen, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist. Gewünschtenfalls kann jedoch auch irgendeine andere Fließrichtung, z. B. in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Spinndüsenvorderseite 22, gewählt werden.

Während des Spinnvorganges wird das Bad 17 kontinuierlich mit frischer Flüssigkeit aus dem Einlaß 18 versorgt und fließt durch den Auslaß 19 ab.

Die aus dem Ring 28 austretenden Flüssigkeitsströme 33 bewirken eine Strömung des Fällbades 17, welche quer durch den von Spinndüsenvorderseite 22 und Ring 28 begrenzten Raum geht und in F i g. 2 durch Pfeile H angedeutet ist. Auf diese Weise wird frische Fällflüssigkeit, die richtig konzentriert ist, nicht verunreinigt ist und die richtige Temperatur besitzt, kontinuierlich dem Spinnmaterial zugeführt, das aus den öffnungen 21 austritt, und Fäden 23 mit den richtigen physikalischen und chemischen Eigenschaften werden gebildet. Bei dieser Anordnung hemmt die Dichte eines Fadenbündels den Umlauf der Fällflüssigkeit kaum. Wenn die Sekundärströme 33 so gerichtet wenden, daß sie etwas konvergieren, bewegen sie sich in das Fadenbündel und verhindern den Aufbau von hochkonzentrierter Badflüssigkeit innerhalb des zentralen Teiles des Bündels.

Es ist in der Praxis gefunden worden, daß dieser eingeleitete Fluß von Badflüssigkeit in der Nähe der Spinndüsenvorderseite 22 am besten erhalten wird, wenn der Ring 28 in einem Abstand von etwa 12 bis 64 mm vor der Spinndüsenvorderseite 22 liegt. Eine zufriedenstellende Wirkungsweise wird z. B. erzielt, wenn der Ring 28 etwa 50 mm vor der Spinndüsenvorderseite 22 liegt.

Weite Änderungen der Strömung können dadurch herbeigeführt werden, daß man die Gestalt des Ringes 28 und die Größe und Lage der öffnungen 32 des Ringes ändert. Beispielsweise können sowohl die Richtung als auch die Menge des sekundären Flusses geändert werden, um einen Stromfluß von größerer Verschiedenheit zu erzeugen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Naßspinnen von künstlichen'Fäden mit im Fällbad angeordneter Spinndüse, bei welcher dem Fällbad im Raum vor der Austrittsseite der Spinndüse Strömungen im wesentlichen in Fadenlaufrichtung erteilt werden, dadurch gekennzeichnet, daß im Fällbad in dem Raum vor der Spinndüse ein gleichachsig mit dieser angeordnetes, das austretende Fadenbündel umgebendes ringförmiges Rohr mit einer Vielzahl von Austrittsöffnungen vorgesehen ist, durch welche stetig Fällflüssigkeit zugeführt wird.

2. Naßspinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen derart angeordnet sind, daß die Ströme der

austretenden Fällflüssigkeit sich mit der Fadenaufrichtung konvergierend bewegen.

3. Naßspinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen derart angeordnet sind, daß die austretenden

Flüssigkeitsströme etwa parallel zur Fadenlaufrichtung verlaufen.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 685 803.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409 688/280 9.64

ι Bundesdruckerei Berlin