DE1181366B

DE1181366B - Multi-hole spinning nozzle for the production of hollow threads

Info

Publication number: DE1181366B
Application number: DEH36543A
Authority: DE
Inventors: Emil Grafried
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1959-06-03
Filing date: 1959-06-03
Publication date: 1964-11-12
Also published as: GB948073A; NL251828A; BE591378A; CH386614A; US3075242A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: D Ol dBoarding school Kl .: D Ol d

Deutsche Kl.: 29 a - 6/04German class: 29 a - 6/04

Nummer: 1181366Number: 1181366

Aktenzeichen: H 36543 VII a / 29 aFile number: H 36543 VII a / 29 a

Anmeldetag: 3. Juni 1959 Filing date: June 3, 1959

Auslegetag: 12. November 1964Opening day: November 12, 1964

Die Erfindung betrifft eine Mehrlochspinndüse zur Herstellung von Hohlfäden aus vollsynthetischen, hochmolekularen organischen Stoffen nach dem Schmelzspinnverfahren.The invention relates to a multi-hole spinning nozzle for the production of hollow fibers from fully synthetic, high molecular weight organic substances after the melt spinning process.

Es ist bereits bekannt, bei der Herstellung von Hohlfäden und Hohlfasern aus Zellulose, die aus der Spinnlösung durch ein Fällbad ausgefällt werden, Spinndüsen zu verwenden, bei denen in den Düsenbohrungen axial verlaufende Drähte oder auch Röhrchen befestigt sind, mittels derer in dem Faden ein Hohlraum erzeugt wird. Es lag an sich nahe, diese Düsen mit eingesetzten Drähten oder Röhrchen auch für die Herstellung von Hohlfäden aus vollsynthetischen Stoffen, die nach dem Schmelzspinnverfahren gewonnen werden, zu verwenden. Es hat sich jedoch in zahlreichen Versuchen gezeigt, daß Spinndüsen, die in Anlehnung an die bekannte Konstruktion mit Drahtkernen in der Düsenbohrung versehen sind, für die Herstellung von Hohlfäden nach dem Schmelzspinnverfahren nicht verwendet werden können.It is already known in the production of hollow fibers and hollow fibers from cellulose, which are made from Spinning solution can be precipitated by a precipitation bath, using spinnerets in which the nozzle bores axially extending wires or tubes are attached, by means of which in the thread Cavity is generated. It was obvious, these nozzles with inserted wires or tubes too for the production of hollow fibers from fully synthetic materials using the melt spinning process can be obtained to use. However, it has been shown in numerous experiments that spinnerets, which are provided with wire cores in the nozzle bore based on the known construction, are not used for the production of hollow fibers by the melt spinning process can.

Vollsynthetische hochmolekulare organische Stoffe, wie Polyamide, Polyvinylverbindungen, Polyäthylenabkömmlinge, Polyterephthalsäureester u. dgl. zur Fadenbildung geeignete Stoffe, erfordern bekanntlich bei ihrer Verformung zu Kunstfäden Spinndüsen, die sowohl den hohen Schmelztemperaturen der nur in diesem Zustand verformbaren Kunststoffe als auch den hohen Drücken, die infolge der großen Zähigkeit der Kunststoffschmelzen angewandt werden müssen, gewachsen sind. Bei dem Austritt aus den Düsenbohrungen werden die Fäden dann sofort auf ein Mehrfaches ihrer Länge verstreckt, wodurch sie. neben der gewünschten Einheit gleichzeitig noch ihre besondere Festigkeit erhalten. Diese Maßnahme bringt bei der Herstellung von Hohlfäden besondere Schwierigkeiten, die den Einsatz der bekannten Spinndüsen mit Drahtkernen bei vollsynthetischen hochmolekularen organischen Stoffen unmöglich machen. Die aus den Düsenbohrungen unter Druck abgezogenen Fäden werden nämlich durch den bei der Verstrekkung auftretenden inneren Unterdruck sofort wieder zusammengepreßt, so daß der durch den Drahtkern erzeugte Hohlraum im Faden unmittelbar nach dem Austritt aus der Düse wieder verlorengeht und der angestrebte Zweck der Ausbildung eines Hohlfadens mit gleichmäßigem Gefüge nicht erreicht wird. Verwendet man an Stelle von Drahtkernen aber Drahtröhrchen, so werden diese Röhrchen durch die beim Schmelzspinnverfahren notwendigen hohen Drücke so stark deformiert bzw. aus dem Zentrum.der Bohrung entfernt, daß keine einwandfreie Fadenausbil-Fully synthetic high molecular weight organic substances such as polyamides, polyvinyl compounds, polyethylene derivatives, It is known that polyterephthalic acid esters and the like require substances suitable for thread formation when they are deformed into artificial threads spinnerets, which can cope with the high melting temperatures of the only in this state deformable plastics as well as the high pressures that result from the great toughness the plastic melts have to be applied. At the exit from the nozzle bores the threads are then immediately stretched to a multiple of their length, whereby they. next to the desired unit at the same time still maintain their special strength. This measure teaches the production of hollow fibers special difficulties that the use of the known spinnerets with wire cores in the case of fully synthetic high-molecular organic substances. the Threads withdrawn from the nozzle bores under pressure are namely through the during the drawing occurring internal negative pressure immediately compressed again, so that the wire core The cavity created in the thread is lost again immediately after exiting the nozzle and the desired purpose of the formation of a hollow fiber with a uniform structure is not achieved. Used but if wire tubes are used instead of wire cores, these tubes are replaced by the Melt spinning processes necessary high pressures so strongly deformed or out of the center of the bore removes that no perfect thread formation

Mehrlochspinndüse zur Herstellung
von HohlfädenMulti-hole spinning nozzle for production
of hollow fibers

Anmelder:Applicant:

W. C. Heraeus G. m. b. H.,
Hanau/M., Heraeusstr. 12/14WC Heraeus G. mb H.,
Hanau / M., Heraeusstr. 12/14

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Emil Grafried, Großauheim/M.Emil Grafried, Großauheim / M.

dung mehr möglich ist, geschweige denn die Bildung eines Hohlfadens.dung is more possible, let alone the formation of a hollow thread.

Weiterhin ist es bekannt, Spinndüsen zur Herstellung synthetischer Hohlfäden zu verwenden, die aus einer Spinnplatte bestehen mit zweistufig ausgebildeten, vorzugsweise zylindrischen Düsenbohrungen und darin konzentrisch angeordneten, nur an schmalen Längsflächen der Wände der Düsenbohrungen anliegenden und zwischen den abgeflachten breiteren Längsflächen und den Düsenbohrungen einen Durchflußraum für die Schmelze bildenden Einsatzkörpern. Von diesen bekannten Düsen geht die vorliegende Erfindung aus.It is also known to use spinnerets for the production of synthetic hollow fibers, which are made from consist of a spinning plate with two-stage, preferably cylindrical nozzle bores and arranged concentrically therein, only on narrow longitudinal surfaces of the walls of the nozzle bores adjacent and between the flattened wider longitudinal surfaces and the nozzle bores a flow space for the insert bodies forming the melt. The present one is based on these known nozzles Invention from.

Diese Spinndüsen besitzen keine Möglichkeit der Luftzufuhr in den beim Spinnvorgang gebildeten Hohlfaden. Im übrigen ist es dem Fachmann seit langem bekannt, daß sich eine Zwangsluftzufuhr im allgemeinen nur mit großen Schwierigkeiten befriedigend regeln läßt, beispielsweise über Ringleitungen mit einer Gaszuführungsleitung und Verteilervorrichtung, die keine Gewähr für gleichmäßige Druckverteilung bieten.These spinnerets have no way of supplying air into those formed during the spinning process Hollow thread. In addition, it has long been known to the person skilled in the art that a forced air supply is in general can only be regulated satisfactorily with great difficulty, for example via ring lines with a gas supply line and distribution device, which do not guarantee even pressure distribution Offer.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese erheblichen Nachteile der bisher bekannten Düsen zu beseitigen und eine Spinndüse zu schaffen, die auch den speziellem Anforderungen des Schmelzspinnverfahrens in besonderem Maße gerecht wird.The present invention is based on the object of addressing these considerable disadvantages of the previously known Eliminate nozzles and create a spinneret that also meets the special requirements of the Melt spinning process is particularly fair.

Eine überraschende Lösung dieser Aufgabe wurde nunmehr darin gefunden, daß "jeder Einsatzkörper eine konzentrische, nicht durchgehende Bohrung von gleichmäßigem Querschnitt aufweist, die mit einer zu dieser Bohrung etwa senkrechten, durch eine der schmalen Längsflächen des Einsatzkörpers geführten Bohrung in Verbindung steht, -die ihrerseits durch die Spinnplatte nach außen weitergeführt ist und in den die Austrittsseite der Spinndüse umgebenden Luftraum mündet, so daß sie zusammen mit derA surprising solution to this problem has now been found in that "every insert body has a concentric, non-through hole of uniform cross-section, which with a to this hole is approximately vertical, guided through one of the narrow longitudinal surfaces of the insert body Bore is in connection, -which in turn is continued through the spinning plate to the outside and in the air space surrounding the outlet side of the spinneret opens, so that it together with the

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konzentrischen Bohrung einen Kanal für die beim Spinnvorgang angesaugte Luft bildet.concentric bore forms a channel for the air sucked in during the spinning process.

Bei einer Einlochdüse war eine ähnliche Anordnung zwar schon früher vorgeschlagen worden, doch ist diese bekannte Einlochdüse für viskose Spinnmassen nicht geeignet, da sie für den Durchfluß der Schmelze nur sehr kleine Bohrungen besitzt, die der viskosen Schmelze einen zu hohen Widerstand entgegensetzen. Außerdem ist die bekannte Einlochdüse fertigungstechnisch bereits derart kompliziert, daß eine ähnliche Konstruktion bei einer Mehrlochdüse zu nahezu unüberwindlichen Schwierigkeiten führen würde. Darüber hinaus wären besondere Maßnahmen notwendig, um ein Eindringen der Schmelze in den Luftkanal während des Spinnvorganges zu vermeiden.A similar arrangement had previously been proposed for a single-hole nozzle, but it did this known single-hole nozzle for viscous spinning masses is not suitable, as it is for the flow of the The melt only has very small bores, which oppose too much resistance to the viscous melt. In addition, the known single-hole nozzle is already so complicated in terms of manufacturing that a similar construction in a multi-hole nozzle lead to almost insurmountable difficulties would. In addition, special measures would be necessary to prevent the melt from penetrating into the Avoid air ducts during the spinning process.

Die Spinndüse gemäß der Erfindung zeigt auch diese Nachteile nicht, vor allem ist der Luftkanal für die Schmelze in keinem Falle zugänglich. Ein weiterer erheblicher Vorteil besteht darin, daß für die Einsatzkörper keine zusätzliche Halterung notwendig ist, da diese im Preßsitz in der Bohrung gehalten werden und auch bei starken Arbeitsdrücken nicht aus der Bohrung herausgepreßt werden können.The spinneret according to the invention does not show these disadvantages either, in particular the air channel is for the melt is never accessible. Another significant advantage is that for the Insert body no additional holder is necessary, since this is held in the bore with a press fit and cannot be pressed out of the bore even at high working pressures.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Spinndüse gemäß der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt, doch ist die Erfindung durch dieses Beispiel in keiner Weise beschränkt. Die Düse ist, um die Zeichnungen besonders übersichtlich zu gestalten, hier nur mit einer einzigen Bohrung versehen.A preferred embodiment of the spinneret according to the invention is shown in the drawings, however, the invention is in no way limited by this example. The nozzle is to the drawings to make it particularly clear, here only provided with a single hole.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Düse;Fig. 1 shows a section through the nozzle;

F i g. 2 zeigt den Schnitt durch den Einsatzkörper mit der seitlichen Bohrung;F i g. 2 shows the section through the insert body with the lateral bore;

F i g. 3 zeigt den Einsatzkörper von der Seite des Fadenaustritts;F i g. 3 shows the insert body from the side of the thread exit;

F i g. 4 zeigt perspektivisch das Innere der Düse mit dem Einsatzkörper.F i g. 4 shows in perspective the interior of the nozzle with the insert body.

In die Düsenplatte 1 ist in die zylindrische Bohrung, bestehend aus dem Teil 2 a mit größerem Querschnitt und dem Teil 2 & mit kleinerem Querschnitt, der Einsatzkörper 3 eingepaßt. Dieser Einsatzkörper stellt einen Zylinder mit zwei abgeflachten parallelen Seiten dar, der an seinem der Eintrittsseite der Schmelze zugewandten Teil in den Kegel 5 ausläuft, der das einwandfreie Abfließen der Schmelze sichert. Der Einsatzkörper geht in den zylinderförmigen Teil 6 über, dessen Durchmesser geringer ist als der Durchmesser des Teiles 2 & der Bohrung der Düsenplatte, und zwar um so viel, als die Wandstärke des noch nicht gestreckten Hohlfadens beträgt. Der Einsatzkörper 3 ist mit der Bohrung 7 versehen: diese wird nach dem Einpassen des Einsatzkörpers von der nunmehr angebrachten seitlichen Bohrung 4 getroffen, die die Düsenplatte 1 und den Einsatzkörper 3 bis zu der Bohrung 7 durchstößt.In the nozzle plate 1, the insert body 3 is fitted into the cylindrical bore consisting of the part 2a with a larger cross section and the part 2 and with a smaller cross section. This insert body represents a cylinder with two flattened parallel sides which, on its part facing the inlet side of the melt, runs out into the cone 5, which ensures that the melt flows off properly. The insert body merges into the cylindrical part 6, the diameter of which is smaller than the diameter of part 2 & the bore of the nozzle plate, namely by as much as the wall thickness of the as yet unstretched hollow thread. The insert body 3 is provided with the bore 7: after the insert body has been fitted, this is hit by the lateral bore 4 that has now been made, which pierces the nozzle plate 1 and the insert body 3 up to the bore 7.

Während des Spinnvorganges bewegt sich die Schmelze zunächst an den abgeflachten Seiten des oberen Teiles des Einsatzkörpers entlang und vereinigt sich dann noch innerhalb der Düsenplatte zu einem Hohlfaden, der beim Austritt aus der Düse unter gleichzeitigem Ansaugen von Luft durch die seitliche Bohrung der Düse bis zu der gewünschten Stärke und Länge verstreckt werden kann, ohne daß der hierbei auftretende innere Unterdruck den Faden wieder zusammenpreßt.During the spinning process, the melt initially moves on the flattened sides of the along the upper part of the insert body and then merges within the nozzle plate a hollow filament, which when exiting the nozzle with simultaneous suction of air through the lateral bore of the nozzle can be stretched to the desired strength and length without the resulting internal negative pressure compresses the thread again.

Es ist selbstverständlich auch möglich, sowohl die Form des Einsatzkörpers als auch die Form der seitlichen Bohrung im Rahmen dieser Erfindung zu variieren. Beispielsweise kann der Einsatzkörper neben der beschriebenen zylindrischen Form mit den beiden parallelen Flächen mehrere dieser FlächenIt is of course also possible, both the shape of the insert body and the shape of the side To vary drilling within the scope of this invention. For example, the insert body in addition to the cylindrical shape described with the two parallel surfaces, several of these surfaces

ίο oder auch Rippen, beispielsweise vier oder sechs, aufweisen. Gleichermaßen kann an Stelle einer zylindrischen seitlichen Bohrung auch eine kegelförmige Bohrung für die zusätzliche Luftzufuhr gewählt werden, wie es auch möglich ist, diese Bohrung nicht im rechten Winkel zu der Strömungsrichtung der Schmelze, sondern in einem hiervon abweichenden, beispielsweise stumpfen Winkel, anzubringen.ίο or ribs, for example four or six, exhibit. Equally, instead of a cylindrical lateral bore, a conical bore can also be used Hole for the additional air supply can be selected, as it is also possible not to have this hole in the right angle to the flow direction of the melt, but at a different angle, for example obtuse angles to be attached.

Als Werkstoff für die Spinndüse gemäß der Erfindung können die bekannten Metalle und Legierungen verwendet werden, insbesondere Edelmetalle und deren Legierungen; auch Edelstahle, wie V2A- und V4A-Stähle können mit gutem Erfolg als Werkstoffe eingesetzt werden. Daneben ist es möglich, den Einsatzkörper aus einem von dem Werkstoff der Düsenplatte abweichenden Werkstoff zu fertigen; meist ist es jedoch vorteilhafter, den gleichen Werkstoff zu verwenden, um eine Lockerung des Einsatzkörpers auf Grund der verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu vermeiden.The known metals and alloys can be used as the material for the spinneret according to the invention are used, especially precious metals and their alloys; also stainless steels such as V2A and V4A steels can be used as materials with good success. It is also possible to use the insert body to manufacture from a material that differs from the material of the nozzle plate; mostly is however, it is more advantageous to use the same material in order to loosen the insert body to avoid due to the different coefficients of thermal expansion.

Claims

Claim:

Multi-hole spinning nozzle for the production of hollow filaments from fully synthetic, high molecular weight organic substances according to the melt spinning process, consisting of a spinning plate with two-stage, preferably cylindrical nozzle bores and concentric therein arranged, resting only on narrow longitudinal surfaces of the walls of the nozzle bores and between the flattened wider longitudinal surfaces and the nozzle bores one Flow space for the melt-forming insert bodies, characterized in that that each insert body (3) has a concentric non-continuous bore (7) of uniform Has cross section that is approximately perpendicular to this hole through one of the Narrow longitudinal surfaces of the insert body guided bore (4) is in connection, which in turn through the spinning plate (1) to the outside and into which the exit side of the The air space surrounding the spinneret opens so that it, together with the concentric bore (7) forms a channel for the air sucked in during the spinning process.

Considered publications:
German patents No. 328 050, 914 304,
948 732;

Swiss patents No. 222 772,272 802.

1 sheet of drawings

409 727/331 11.6+ ® Bundesdruckerei Berlin