DE1203417B

DE1203417B - Duesenkopf zur Herstellung eines Fadenstranges aus Polymeren

Info

Publication number: DE1203417B
Application number: DEA38267A
Authority: DE
Inventors: Arthur R Tomlinson
Original assignee: FMC Corp
Current assignee: FMC Corp
Priority date: 1961-05-11
Filing date: 1961-09-06
Publication date: 1965-10-21
Also published as: NL269122A; US3130448A; GB983638A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. σ.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

DOId

Deutsche Kl.: 29 a - 6/10

A 38267 VII a/29 a
6. September 1961
21. Oktober 1965

Die Erfindung betrifft einen Düsenkopf zur Herstellung eines Fadenstranges aus Polymeren, insbesondere durch Schmelzspinnen.

Bei den bekannten Spinnvorrichtungen wird das geschmolzene fadenbildende Material durch eine Siebanordnung und eine Brechplatte einer Mehrlochspinndüse zugeführt, wo es zu einer Vielzahl fadenartiger Gebilde geformt wird, die anschließend zum Erstarren gebracht werden. Beim Arbeiten mit diesen Vorrichtungen bilden sich in dem der Düsenplatte zufließenden fadenbildenden Material Kanäle mit unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeit. Solche Fließkanäle sind auch noch nach dem Durchgang durch die Siebanordnung und die Brechplatte vorhanden. Diese unterschiedlichen Ströme lassen sich insbesondere dann feststellen, wenn das fadenbildende Material während seiner Wanderung zur Spinndüse eine Richtungsänderung erfahren hat. Durch die Unterschiede in der Strömungsgeschwindigkeit des fadenbildenden Materials differieren auch die Fließgeschwindigkeiten des durch die Spinndüsenöffnungen extrudierten fadenbildenden Materials, so daß an verschiedenen Spinndüsenöffnungen Strömungsunterschiede auftreten, die in der Größenordnung von ±25% liegen. Die Folge davon ist, daß die einzelnen gesponnenen Fäden vielfädiger Garne einen unterschiedlichen Durchmesser und, falls ein Farbstoff zugemischt ist, auch eine unterschiedliche Anfärbung aufweisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Düsenkopf zur Herstellung eines Fadenstranges aus Polymeren zu schaffen, mit dessen Hilfe gleichmäßige Vielfachfäden hergestellt werden können und der es ermöglicht, daß das fadenbildende Material unmittelbar vor seiner Verformung derart gemischt wird, daß allen Teilen des gut durchmischten Materials im wesentlichen die gleiche Strömungsgeschwindigkeit gegeben wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Düsenkopf zur Herstellung eines Fadenstranges aus Polymeren, insbesondere durch Schmelzspinnen, mit einem Verteilerkörper mit Kanälen zur unterteilten Zuführung der Polymermasse zu einem Sammelraum vor der Düsenplatte, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Kanäle sich vor der Einmündung in den Sammelraum kreuzen.

Mit dieser Anordnung wird eine weit intensivere Durchmischung der Polymermasse erreicht als sie unter Verwendung von Siebanordnungen und ähnlichen Vorrichtungen allein erzielt werden kann. Die Polymermasse wird entlang mehrerer, ganz bestimmter Wege geleitet, die sich aber gegenseitig kreuzen.

Düsenkopf zur Herstellung eines Fadenstranges
aus Polymeren

Anmelder:

FMC Corporation, Philadelphia, Pa, (V. St. A.)
Vertreter:

Dr. E. Wetzel, Patentanwalt,
ίο Nürnberg, Hefnersplatz 3

Als Erfinder benannt:
Arthur R. Tomlinson,
Garden City, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. Mai 1961 (109 313)

Auf diese Weise erfolgt an einem Überschneidungspunkt eine Durchmischung eines Sonderstromes mit einem anderen bevor der Sonderstrom seinen Weg

as fortsetzt. Diese Durchmischung zweier Sonderströme bewirkt, daß etwa vorhandene Geschwindigkeitsunterschiede der beiden Ströme wirksam ausgeglichen werden. Da nun bei mehreren Wegen auch mehrere Überschneidungspunkte vorhanden sind, tritt eine sehr gründliche Durchmischung und ein im wesentlichen vollkommener Geschwindigkeitsausgleich der Sonderströme ein. Erst dann werden die gemischten Sonderströme wieder endgültig zu einem Hauptstrom vereinigt, welcher der Spinndüse zugeleitet wird und im wesentlichen überall gleiche Geschwindigkeit aufweist.

Die Vorrichtung eignet sich zum Verspinnen thermoplastischer fadenbildender Stoffe, insbesondere zur Herstellung vielfädiger Garne aus Polypropylen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung;

F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht eines Elementes der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung und

Fig. 3 zeigt einen Aufriß des in Fig. 2 dargestellten Elementes.

Im allgemeinen besteht die Spinnvorrichtung aus einer an sich bekannten Extrusionsvorrichtung 15, einer Dosierpumpe 17, die mit einem Block 19 verbunden ist, um das geschmolzene Polymere aus der Extrusionsvorrichtung 15 aufzunehmen, einer Misch-

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Claims

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einheit 21 zum Vermischen des abgemessenen Stro- dient, verschiedene Teile des Stromes während seiner

mes aus geschmolzenem von der Pumpe 17 geliefer- Wanderung zur Extrusionsanordnung miteinander

tem Polymeren und einer Extrusionsanordnung, all- zu vermischen. Die Mischeinheit 21 befindet sich

gemein mit 23 bezeichnet, zur Formung des gemisch- innerhalb des Durchganges 39 an einem Verbinten Stromes aus geschmolzenem Polymeren in Fäden. 5 dungsgang 57 im Gehäuse 41 und wird oberhalb der

Die Extmsionsvorrichtung 15 ist mit einem Rohr Brechplatte 47, beispielsweise durch einen Stift 59,

25 versehen, dem Polypropylenschnitzel oder -granu- gehalten. Die zylindrische Mischeinheit 21 ist in die

lat zugeführt werden. Innerhalb des Rohres 25 ist zur Durchgänge 39 und 57 dicht eingepaßt. Sie ist an

Fortbewegung des Polymeren eine Förderschnecke ihrer Oberfläche mit einer Anzahl schraubenförmiger 27 angeordnet. Heizorgane, etwa wie mit 29 bezeich- io Rillen 61 und 63 versehen, die sich mit ähnlichen

net, umschließen das Rohr und dienen dazu, das Poly- schraubenförmigen Rillen 65 und 67 von gleicher aber

mere auf der gewünschten Temperatur, vorzugsweise entgegengesetzter Steigung kreuzen. Auf diese Weise

zwischen 225 und 250° C zu halten. wird der Strom geschmolzenen Polymeren beim Ein-

Die schraubenförmige Ausbildung des Förder- treten in den Durchgang 39 in eine Anzahl Sonderorgans 27 sorgt für eine häufige und innige Beruh- 15 ströme aufgeteilt. An den Kreuzungsstellen der

rung des Polymeren mit den erwärmten Oberflächen schraubenförmigen Rillen treffen sich die Polymer-

des Rohres 25 und fördert während des Schmelzens ströme, so daß ein wiederholtes Mischen des Mate-

des Polymeren dessen Homogenisierung und die Aus- rials erfolgt. Beim Verlassen der schraubenförmigen

treibung von Luft und anderen Gasen. Vorzugsweise Rillen der Mischeinheit 21 werden die gesonderten weist die schraubenförmige Oberfläche der Förder- 20 Ströme des geschmolzenen Polymeren erneut zu

schnecke 27 einen Gang mit verminderter Steigung einem einzigen Hauptstrom vereinigt, in dem alle

längs des Teiles auf, welcher dem Entladungsende Teile des Polymeren mit im wesentlichen der gleichen

des Rohres 25 benachbart ist, um das geschmolzene Geschwindigkeit fließen.

Polymere auf ein Verhältnis von etwa 4:1 zu ver- Entsprechend der besonderen Arbeitsbedingungen

dichten und um es an die Pumpe 17 unter im wesent- 25 können Zahl, Größe und Steigung der in der Misch-

lichen einheitlichen Druck, der zwischen etwa 35 und einheit 21 angeordneten schraubenförmigen Rillen

95 kg/cm² liegt, durch einen Durchgang 31 im Block variieren. Vorzugsweise werden Zahl und Merkmale

19 weiterzuleiten. der Rillen so gestaltet, daß sie den Durchgang des

Üblicherweise wird der Durchgang 31 mit einem geschmolzenen Polymerstromes, der von der Pumpe Druckkessel verbunden, der eine Reihe von Pumpen 30 17 geliefert wird, ermöglichen, ohne daß eine wesentfür die Zuführung einer abgemessenen Menge des liehe Druckänderung auftritt. Um ferner eine einheitgeschmolzenen Polymeren zu einer Anzahl beson- liehe Mischung aller Teile des Polymerstromes zu derer Mischeinheiten und Extrusionsanordnungen sichern, ist es zweckmäßig, eine gleiche Rillenzahl aufweist. Zur übersichtlicheren Darstellung jedoch von gleicher aber entgegengesetzter Steigung anzuzeigt die beschriebene Vorrichtung nur eine einzige 35 ordnen, wobei Eingang und Austritt entsprechender Dosierpumpe 17 mit Ein- und Ausgängen 33 und 35, Rillen vorzugsweise im Halbmesser sich gegenüberan welche sich die Durchgänge 31 bzw. 37 im Block liegender Stellungen gelagert sind.
19 anschließen. Um ein einheitliches und genaues Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Düsenkopfes Arbeiten bei hohen Temperaturen zu sichern, besteht kann auch ein Pigment einheitlich und gleichmäßig die Pumpe aus wärmebeständigen Stoffen und weist 40 mit dem geschmolzenen Polymeren vermischt und an sich bekannte ineinandergreifende Zahnräder auf, so gefärbte vielfädige Garne hergestellt werden. Zu von denen mindestens eines durch variable Antriebs- diesem Zwecke können, wie in F i g. 1 der Zeichnung mittel in Drehung versetzt werden kann. Die Pumpe dargestellt ist, ein Pigmentstrom oder mehrere Pig-17 fördert das geschmolzene Polypropylen in den mentströme durch den Kanal 69 zugeführt und in Durchgang 37 mit der gewünschten Geschwindigkeit, 45 den Strom des geschmolzenen Polymeren eingeführt vorzugsweise unter einem Druck im Bereich von zwi- werden, während dieser in den Extrusionsblockschen etwa 35 und 175 kg/cm², der von der Extru- durchgang 39 eintritt. Die kombinierten Pigment- und sionsgeschwindigkeit abhängig ist. Polymerströme werden dann während des Durch-

Vom Durchgang 37 führt ein Verbindungsgang 39 fließens durch die schraubenförmigen Rillen der

zur Extrusionsanordnung 23. Letztere besteht aus 50 Mischeinheit 21 wiederholt gemischt, wodurch alle

einem vom Block 19 lösbaren Gehäuse 41, an dem Teile des der Spinndüse zugeführten Polymerstromes

eine Mehrfachspinndüse 43 durch ein ringförmiges sowohl in Färbung als auch in Strömungsgeschwindig-

Befestigungsorgan 45 gehalten wird. Oberhalb der keit im wesentlichen gleich sind.
Spinndüse 43 wird eine Brechplatte 47 durch einen

Abstandring 49 getragen. Vorzugsweise ist ein Er- 55 Patentansprüche:
hitzer 51 vorgesehen, der das Polymere unmittelbar

vor der Extrusion auf einer gewünschten einheitlichen 1. Düsenkopf zur Herstellung eines Faden-Temperatur hält und sich unterhalb der Spinndüsen- stranges aus Polymeren, insbesondere durch Vorderseite erstreckt, derart, daß eine erhitzte Zone Schmelzspinnen, mit einem Verteilerkörper mit 53 gebildet wird. In dieser Zone können die extru- 60 Kanälen zur unterteilten Zuführung der Polymerdierten Fäden verstreckt werden. Bei der Weiter- masse zu einem Sammelraum vor der Düsenbewegung der gebildeten Fäden werden diese abge- platte, dadurchgekennzeichnet, daß die schreckt, beispielsweise durch einen kontinuierlichen Kanäle sich vor der Einmündung in den Sammel-Luftquerstrom mit geringster Durchwirbelung, der raum kreuzen.

durch einen abgeschirmten Leitkanal, wie bei 55 ge- 65 2. Düsenkopf nach Anspruch 1, dadurch gezeigt, zugeführt wird. kennzeichnet, daß die sich kreuzenden Kanäle in

Fließunterschiede innerhalb des Polymerstromes einem Körper schraubenlinienförmig mit ent-

werden durch die Einheit 21 ausgeglichen, die dazu gegengesetzter Steigung angeordnet sind.

3. Düsenkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle in der äußeren Mantelfläche eines zylindrischen Körpers angeordnet sind, der in eine Bohrung des Düsenkopfzulaufes eingepaßt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 964 979; französische Patentschrift Nr. 1242 247; USA.-Patentschriften Nr. 2 871511, 2 820 985.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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