DE1435369C3 - Spinndüse zur Herstellung von Verbundfaden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spinndüse zur Herstellung von Verbundfäden des sogenannten Seite-an-Seite-Typs mit einer eine Anzahl von Spinnöffnungen enthaltenden Spinndüsenplatte und einer im Abstand von der Spinndüsenplatte angeordneten Verteilerplatte, die Kanäle und Bohrungen enthält, wobei die Bohrungen mit Räumen größeren 'Strömungsquerschnittes zwischen der Verteilerplatte und der Spinndüsenplatte in Verbindung stehen und wobei Räume kleineren Strömungsquerschnittes seitlich jedes Raumes größeren Strömungsquerschnittes angeordnet sind.

Bei der Herstellung von Verbundfaden des sogenannten Seite-an-Seite-Typs besteht eine große Schwierigkeit darin, gleichförmige Fäden zu spinnen. Insbesondere besteht eine deutliche Tendenz, daß sich die Zusammensetzung der Verbundfäden bezüglich der Anteile der Komponenten verschiedener Fäden in einem mehrfädigen Garn ändert und selbst längs eines Einzelfadens. Bei einem aus zwei Komponenten bestehenden Verbundfaden wird diese Änderung häufig durch die Instabilität der Grenzfläche zwischen den beiden flüssigen Polymerkomponenten oberhalb der Spinndüsenöffnungen verursacht, durch die die Komponenten in der Form eines Verbundfadens ausgepreßt werden sollen.

Aus der CH-PS 3 52 092 und der US-PS 29 87 797 sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Verbundfäden der Kern-Mantel-Struktur bekannt. Bei Vorrichtungen zur Herstellung solcher Fäden ist wohl auch die genau geregelte Zufuhr der Fadenkomponenten wichtig, jedoch treten dort nicht die Probleme auf, wie sie bei der Herstellung von Verbundfaden mit Seite-an-Seite-Anordnung der Fadenkomponenten bestehen.

Die DT-PS 9 70 603 beschreibt eine Spinnvorrichtung zur Herstellung kräuselfähiger künstlicher Fäden, wobei die Fäden aus zwei unterschiedlichen Komponenten bestehen, die wohl Seite an Seite angeordnet sind, jedoch sich an der Berührungsfläche miteinander vermischen.

Diese bekannten Spinnvorrichtungen besitzen eine Spinndüsenplatte mit Spinnöffnungen sowie eine im Abstand von der Spinndüsenplatte angeordnete Verteilerplatte für die unterschiedlichen Komponenten. Zu diesem Zweck enthält die Verteilerplatte Kanäle und Bohrungen, wobei die Bohrungen mit Räumen größeren Strömungsquerschnittes zwischen der Verteilerplatte und der Spinndüsenplatte in Verbindung stehen und wobei Räume kleineren Strömungsquerschnittes seitlich jedes Raumes größeren Strömungsquerschnittes angeordnet sind. Diese bekannten Anordnungen an Spinndüsenplatten reichen jedoch nicht aus, die Herstellung von gleichmäßigen.Verbundfäden der Seitean-Seite-Anordnung der Polymerkomponenten zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Instabilität der Grenzfläche zu vermeiden und die Gleichförmigkeit der Verbundfäden zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einer Spinndüse der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß zwischen den Räumen kleineren Strömungsquerschnittes durch Kanäle weitere Räume größeren Strömungsquerschnittes gebildet sind, welche mit den Spinnöffnungen in Verbindung stehen.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen noch näher erläutert werden; es zeigt

F i g. I eine schematische Draufsicht auf die Spinndüsenanordnung mit einer speziellen Anordnung von Spinnöffnungen und Kanälen. Die Kanäle in eier Spinndüsenplatte sind mit durchgezogenen Linien dargestellt und die in der Unterseite der Verteilerplatte durch unterbrockene Linien,

Fig. Jl einen Schnitt durch eine Spinndüsenanordnung längs der Linie a-a' in Fi g. I,

Fig. III einen Schnitt durch eine Spinndüsenanordnung längs Linie b-b' in F i g. I₁

F i g. IV eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform der Verteilerplatte,

Fi g. V einen Schnitt durch die Verteilerplatte längs Linie c-d in F i g. IV,

F i g. VI eine Draufsicht auf eine Spinndüse mit einer Verteilerplatte nach F i g. IV und V und

Fig. VII einen Schnitt durch die Spinndüse nach F i g. VI längs der Linie d-d.

Die Spinndüseneinheit der Ausführungsform nach Fig. I, II und IH besteht aus einem Deckel 1, der Polymerzuleitungen 2 und 3 enthält und auf den oberen Teil eines Packungskörpers 4 aufgeschraubt ist, an dessen unteren Teil ein Spinndüsenplattenhalter 18 aufgeschraubt ist, der eine Spinndüsenplatte 6 und eine Verteilerplatte 7 trägt, die durch eine 0,076 mm starke Abstandsscheibe 8 getrennt sind. Der Packungskörper 4 ist gegen den Deckel 1 durch eine Dichtung 21 abgedichtet, und gegen die Verteilerplatte 7 durch eine U-förmige Ringdichtung 20. Ein Sieb 5, dessen Rand in den U-förmigen Teil der Dichtung 20 hineinragt und abgedichtet ist, liegt auf der Oberseite der Verteilerplatte, um ein Filtermedium, beispielsweise Sand, in dem Packungskörper zu tragen.

Die Oberseite der Verteilerplatte 7 enthält zwei Kanalsysteme 9 und einen Teil 10 ohne Kanäle, der so angeordnet ist, daß er rechtwinklig zu einer Linie liegt, die die beiden Polymereinlaßöffnungen 2 und 3 für den Packungskörper verbindet. Jedes Kanalsystem 9 ist durch Bohrungen 11 mit einer Reihe von parallelen Kanälen 12 in der Unterseite der Verteilerplatte 7 verbunden. Die Bohrungen 11 sind so angeordnet, daß die Kanäle 12 abwechselnd mit einem der Kanalsysteme 9 verbunden sind. Die Oberseite der Spinndüsenplatte 6 enthält eine Reihe von parallelen Kanälen 13, die zwischen den Kanälen 12 der Verteilerplatte 7 liegen oder enger sind als die Scheidewände 14 zwischen den Kanälen 12, so daß Räume kleineren Strömungsquer-

schnittes 15 zwischen der Spinndüsenplatte und der Verteilerplatte auf jeder Seite der Kanäle 13 gebildet werden. Spinnöffnungen 16 sind im Boden von Gegenbohrungen 17 angeordnet, die ihrerseits auf der Mittellinie der Kanäle 13 angeordnet sind.

Beim Spinnen von Seite-an-Seite-Verbundfäden aus Polymeren mit im wesentlichen gleichen Schmelzviskositäten mit einer solchen Vorrichtung werden die Polymerkomponenten in geschmolzenem Zustand von nicht dargestellten Bemessungspumpen in die Polymer-Zuleitungen 2 und 3 des Deckels 1 gefördert. Die Polymeren treffen unterhalb des Deckels aufeinander μnd bilden dort eine Flüssigkeits-Grenzschicht und durchströmen das Filtermedium und das Sieb 5, ohne sich zu vermischen. Nach Durchtritt durch das Sieb 5 gelangen die Polymerkomponenten in die Kanalsysteme 9 auf der Oberseite der Verteilerplatte 7, und zwar auf jede Seite eine Polymerkomponente, und von dort über die Bohrungen 11 in abwechselnde Kanäle 12 auf der Unterseite der Verteilerplatte 7. Die Polymerkomponenten fließen dann von den Räumen größeren Strömungsquerschnittes, den Kanälen 12, durch die Räume kleineren Strömungsquerschnittes 15 und dann in weitere Räume größeren Strömungsquerschnittes, die Kanäle 13 in der Spinndüsenplatte 6. Die Räume kleineren Strömungsquerschnittes 15 halten den Druck in den Kanälen 12 auf einem höheren Niveau als dem in den Kanälen 13 und verringern dadurch die Tendenz der Polymerkomponenten in den Kanälen 12, von dort in die Kanäle 13 und weiter in den nächsten Kanal zu fließen. Die Tendenz zu einer unkontrollierten Mischung der Polymerkomponenten zwischen der Verteilerplatte 7 und der Spinndüsenplatte 6 wird also herabgesetzt, und in den Kanälen 13 wird eine im wesentlichen gerade Grenzfläche gebildet. Die Polymerkomponenten werden schließlich durch die Spinnöffnungen 16 über die Gegenbohrungen 17 in der Form von gleichförmigen Verbundfäden ausgepreßt, bei denen die Komponenten Seite an Seite liegen.

Um zu gewährleisten, daß keine unkontrollierte Mischung der geschmolzenen Polymerkomponenten zwischen der Verteilerplatte 7 und der Spinndüsenplatte 6 eintritt, muß die Höhe des Raumes kleineren Strömungsquerschnittes 15 innerhalb bestimmter Grenzen liegen, die von den Abmessungen der Spinnöffnungen und den Schmelzviskositäten der verwendeten Polymeren abhängen. Beispielsweise soll die Höhe nicht größer sein als 0,076 mm, wenn die Spinnöffnungen einen Durchmesser von 0,38 mm und die Polymerkomponenten Schmelzviskositäten von 300 bis 500 Poise haben. Eine größere Höhe kann bei Spinnöffnungen mit größerem Durchmesser und bei Polymeren mit höheren Schmelzviskositäten zugelassen werden.

Die Kanäle 13 in der Spinndüsenplatte 6 sind erforderlich, um zu gewährleisten, daß eine im wesentlichen gerade Grenzfläche zwischen den Polymerkomponenten oberhalb der Spinnöffnungen 16 aufrechterhalten wird, so daß Verbundfäden gebildet werden, die bezüglich ihrer Zusammensetzung gleichförmig sind.

Die Bohrungen 11 sind vorzugsweise gemäß Fig. I und II angeordnet, so daß die Polymerkomponenten in die Kanäle 12 längs einer senkrecht zu diesen Kanälen liegenden Linie gelangen, um zu gewährleisten, daß die Drucke an einander gegenüberliegenden Punkten in benachbarten Kanälen gleich sind.

Weil die Polymeren aus einer einzigen Quelle, d. h. den Bohrungen 11, in die Kanäle 12 geliefert werden, verringert sich der Druck längs der Kanäle 12 in gewissem Umfang zu deren Enden hin, und der Titer der Fäden aus jeder Spinnöffnungsreihe neigt deshalb ebenfalls zu einer entsprechenden Verringerung. Dieses kann dadurch verhindert werden, daß die ringförmige Abstandsscheibe 8 in Form einer durchgehenden Scheibe ausgebildet wird, die Schlitze enthält, welche senkrecht zu den Kanälen 12 liegen und jeden Kanal mit einem benachbarten Kanal 13 verbinden. Die Breite des Schlitzes regelt dann den Titer des entsprechenden Fadens.

Die Fig. IV bis VII zeigen eine andere Ausbildung einer Spinndüsenanordnung mit abgeänderten Verteiler- und Spinndüsenplatten. Die Oberseite 31 der Vcrteilerplatte 30 (F i g. IV und V) ist vertieft und enthält Kanäle 32 und 33, durch die Polymerkomponenten von jeder Seite der Spinndüsenplatte Reihen von Bohrungen 34 und 35 zugeleitet werden, die schräg durch die Verteilerplatte gebohrt sind, wie in F i g. V dargestellt ist, um eine einzige Lochreihe auf der Unterseite der Platte 30 zu bilden. Eine ausgesparte Schulter 36 ist am Umfang der Unterseite der Platte 30 angebracht, die mit einer erhabenen Schulter 42 auf der Oberseite der Spinndüsenplatte 40 zusammenwirkt. Die Oberseite 41 der Spinndüsenplatte 40 (Fig. VIl) hat zwei Reihen paralleler Kanäle, und zwar Polymerkanäle 43 und Zuleitungskanäle 44, welche an ihren Böden Bohrungen 45 aufweisen. Die Polymerkanäle 43 sind auf jeder Seite der Zuleitungskanäle 44 Jm Abstand voneinander so angeordnet, daß sie senkrecht zur Reihe der Bohrungen 34 und 35 liegen. Die Tiefe der Schultern 36 und 42 ir der Verteiler- und Spinndüsenplatte 30 und 40 ist so bemessen, daß sich der erforderliche Zwischenraum zwischen der Oberseite der Spinndüsenplatte 40 und der Unterseite der Verteilerplatte 30 ergibt, wenn die Platten aufeinanderliegen. In dieser Anordnung bilden die Teile 46 der Spinndüsenplatte 40 zwischen den Zuleitungskanälen 44 und den Polymerkanälen 43 beengte Zonen zwischen diesen beiden Kanälen, die den kleineren Strömungsquerschnitten 15 in F i g. II entsprechen.

Beispiel

Unter Verwendung der in Verbindung mit Fig. II beschriebenen Vorrichtung wurden Polyhexamethylenadipamid und ein 80/20 Copolymer von Polyhexamethylenadipamid und Polyepsiloncaprolactam, beide mit einem Gehalt von 0,2% T1O2 und Schmelzviskositäten von etwa 450 Poise bei 290⁰C, in getrennten Schmelzern bei 290°C geschmolzen, und die geschmolzenen Polymeren wurden mit gleichen Zufuhrgeschwindigkeiten den Öffnungen 2 und 3 der Vorrichtung nach F i g. Il entsprechend bemessen zugeführt.

Die Polymeren wurden bei einer Spinntemperatur von 290⁰C durch eine Spinndüse mit 60 Löchern zu Verbundfäden mit Seite an Seite angeordneten Polymerkomponenten versponnen, durch einen quer gerichteten Luftstrom gekühlt, durch ein Dampf-Konditionierrohr geleitet und mit 350 m pro Minute aufgewickelt, so daß sich ein Fadenbündel mit einem Titer von 1400 den ergab. 120 Packungen dieser Fäden wurden ohne Nachbearbeitung zu einem Bündel zusammengefaßt und mit einem Streckverhältnis von 4,5 verstreckt und unter Verwendung einer Stauchkammer gekräuselt. Die Fäden hatten einen Titer von 6,6 den, eine Dehnung von 49,6%, eine Zähigkeit von 4,0 g/den und eine Kräuselhäufigkeit von 9,7.

In der Beschreibung wurden Spinndüsen und Verteilerplatten beschrieben, in denen die Kanäle und öffnungen in Form von geraden Linien angeordnet sind;

sic können jedoch ebenso in der Form von konzentrischen Linien oder in jeder anderen Anordnung vorgesehen sein.

Die Spinndüsenöffnungcn können kreisförmigen Querschnitt haben, oder sie können nicht kreisförmig sein, d. h.,sie können geschlitzt sein oder Y-förmig.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Spinndüse zur Herstellung von Verbundfaden des sogenannten Seite-an-Seite-Typs mit einer eine Anzahl von Spinnöffnungen enthaltenden Spinndüsenplatte und einer im Abstand von der Spinndüsenplatte angeordneten Verteilerplatte, die Kanäle und Bohrungen enthält, wobei die Bohrungen mit Räumen größeren Strömungsquerschnittes zwischen der Verteilerplatte und der Spinndüsenplatte in Verbindung stehen und wobei Räume kleineren Strömungsquerschnittes seitlich jedes Raumes größeren Strömungsquerschnittes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Räumen kleineren Strömungsquerschnittes (15) durch Kanäle (13) weitere Räume größeren Strömungsquerschnittes (13) gebildet sind, welche mit den Spinnöffnungen (16) in Verbindung stehen.