DE1435377A1

DE1435377A1 - Herstellung von Faeden im Wege des Schmelzspinnens

Info

Publication number: DE1435377A1
Application number: DE19601435377
Authority: DE
Inventors: Killoran Joseph Leo; Larus Napoleon Lucien
Original assignee: Canadian Celanese Ltd
Current assignee: Canadian Celanese Ltd
Priority date: 1957-12-21
Filing date: 1960-06-27
Publication date: 1969-03-13
Also published as: FR1261679A; CH407404A; US3078509A; GB867020A; NL124726C; NL253115A; LU39418A1

Description

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BIPE. ING. G. PULS j 435377 MÜNCHEN 9

DK. E. T. PECHM ANN schweigehsthassbs TSKSFOIf 22 00 Sl TBXiSCtBAUlUDRSSSK Ϊ

1A-20 033

Beschreibung su der Patentanmeldung

OANADIAH OSIiAIfSSB LIMITED, Montreal, Quebec» Canada

betreffend Herstellung von Fäden im Wege des Sohmelaapinnena.

Die Erfindung besieht sioh auf die Erzeugung künstlicher Textilfaden mit Hilfe des Sehmelssplnnverfahrens.

Das Sohmelzspinnverfahren findet in großem Umfang Anwendung beim Ziehen von Fäden aus thermoplastischen Materialien· Di« so hergestellten Fäden werden als Textilfaser^ Borsten, Bänder und für andere Zwecke verwendet· Bestimmte Polymere lassen sioh nur unter Schwierigkeiten mit Hilfe des Schmelzspinnverfahrens verarbeiten, da bei den Schmelztemperaturen eine schnelle Verschlechterung der Eigensehaften des Materials sowie eine Verfärbung eintritt. Zu diesen Materialien gehurt auch das Oelluloßeazetat.

In dem Patent (Patentanmeldung c 21 455 Vll/29c) ist ein kontinuierlich arbeitendes Sehmelsspionverfahren beschrieben, bei dem mit einer hohen Auspredgesohwindigkeit gearbeitet werden kann, und das sich daher zur Verarbeitung von Materialien eignet, die temperaturempfindlich sind; dieses Ver-

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fahren beschränkt sich jedoch nicht auf das Spinnen derartiger Materialien*

Bei dem Verfahren nach dem genannten Patent wird das thermoplastische Material in Form eines Pulvere oder von Kör« nern unter Druck kontinuierlich einen umschlossenen Baum zugeführt, in dem es au einen Stopfen oder Ballen geformt wird· Der Kopf dieses Stopfens liegt an einer erhitzten, als elektrischer Widerstand ausgebildeten Platte bzw« einer Düse an» so daß der Stirnfläche des Stopfens Wärme zugeführt wird; hierbei wird die vorderste Schicht des Kopfes kontinuierlich geschmolzen, und aus dem geschmolzenen Material dieser Schicht werden durch Auspressen über die DüsenSffhungen ständig 2äA*n geformt und gezogen, während der Stopfen von seinem Zuführungsende her ständig dadurch erneuert wird, daß weiteres thermoplastisches Material zugeführt wird, um das abgezogene geschmolzene Material zu ersetzen. Zweckmäßig entspricht hierbei der Abstand zwischen dem Ende der Förderschnecke und der Düse etwa einem Drittel bis etwa zwei Dritteln des Durchmessers der Düse.

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sieh um eine Verbesserung auf dem vorstehend bezeichneten Gebiet, durch welche eine Steigerung der Geschwindigkeit erzielt wird, mit d#r das thermoplastische Material geschmolzen werden kann, so daß sich insbesondere bei nehrfädigem Garn höhere Auspreßgeschwindigkeiten erzielen lassen. Oenäß der Erfindung wird der Kopf des Stopfens so geformt» daß seine vordere Fläche einen Flächeninhalt besitzt, der erheblich größer ist als die Querschnittsfläche eines Stopfens mit flacher Stirnseite· Infolgedessen xrirdl

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der Oberfläche des schmelzbaren Materials Wärme durch eine größere Fläche sageführt, so daß eich ein· Beschleunigung des Scbaelevorgangs einstellt, die im wesentlichen der Vergrößerung der Stirnfläche gegenüber der Querschnittsfläche des Stopfens proportional ist.

Das Verfahren nach der Erfindung kann mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden, bei der die Düse mit einer in besonderer Weise ausgebildeten Heizfläch· versehen ist, so daß ihr Flächeninhalt größer ist als die Quereohnittaflache der zum Formen des Stopfens dienenden Kammer. In einer bevorzugten Ausbildungsform umfaßt eine erfindungsgemäße Düse, die hier in ihrer waagerechten Lage beschrieben wird, einen sich waagerecht erstreckenden ringförmigen Bund, der zur Anlage am Ende eines Strangpreßrohrs gebracht werden kann und einen kreisrunden Schalenabschnitt umgibt, der sich aus einem eich nach unten erstreckenden äußeren Mantel und einem zentralen konvexen Teil zusammensetzt. Die Düsenöffnungen sind in einem schmalen ringförmigen Abschnitt zwischen dem Mantel und dem konvexen Teil ausgebildet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausbildungsform ist der konvexe Teil konisch geformt und erstreckt sich nach oben vorzugsweise über das Niveau des erwähnten Bundes oder Flansches hinaus. Der konvexe Teil ist in Richtung auf seinen Scheitelpunkt vorzugsweise symmetrisch verdickt. Der Bund oder Flansch ist auf beiden Seiten der Düse mit Fortsätzen verbunden, die an Klemmen angeschlossen sind, welche einen Teil eines elektrischen Stromkreises bilden, so daß ein elektrischer Strom von einer

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Klemme aus zur anderen Hemme durch die Düse hindurehgesehiekt werden kann. Bi« Düse ist zwischen den Fortsätzen und dem Bund oder Flansch grundsätzlich sohmaler ausgebildet, und zwar Torssugsweise in ¥ei%lndusg mit dar Terwenätaag eines Terdiclrten mittleren Abschnitte des kämmen Sei}·.

Durch weitere Iconstaruktive Maßnahme», ißt «in® Zentrierung der Büse gegenüber dem Strangpreßrohr gewährleistet« Hierdurch iat sichergestellt, daS ßiek während d@s StrangpreBvorgangs eia BjmmetriB©h®T wsä Iconzsatriscsher Stopfen ausbildet, und daß infolgedessen ein gleichmäßiges 8cam©!sen d@a Materials tanter gleichmäßigem Druok aa desi Terashieden^i Dlieenöffaungen^erfolgt.

Bie Erfindimg wird im folgenden an Hand sehematischer an mehreren AuefükniiigelBeiEpieloii Malier erläutert.

Pig. 1 seigt in einem Längsschnitt den unteren 3?eil einer erfindtsngsgeäBäßei! SpinsiTorrishttmg, dl® mit der erfiadungsge- m'&üen Düee ausgerüstet' ia%₉ wobei man die Anordnung der Düse gegenüber der Fordereckneek© erkesmen

· 2 ist die Untera&sdeht der T©rriehtung nach Fig. 1.

Flg. 3 i&t ein« Draufsicht des WldorstaMselements der Duee nach Fig« 1 trad 2_e bei welcher die Leitungswege des durch das Element Mndurohgoachickten Strome durch gestrichelte Linien und Pfeile angedeutet sind,

Fig. 4 ist eine Seitenansicht des unteren Teils der Torrichtung nach Fig. 1 und veranschaulicht insbesondere, auf welche Weise das Düe®naggregat mit dem unteren Ende des Zuführunga

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ItOOO// rohre rerepannt ist.

Fig. 5 ieigt im Orundrü ein ein Widerstandselement und die AnechluBkleranen umfassendes Aggregat und läßt insbesondere die Besiehung »wischen der eigentlichen Düse und ihren elektri schen Ansohlüseen erkennen.

fig. 6 zeigt die Konstruktion der eigentlichen Düse und der »ugehörigen Ansehlultetüoke in auaeinandergesogener Bar* •teilung«

7 ist eine perspektivische Darstellung einer abgeänderten Auebildungeform eine« DUsenaggregats.

Wie aus den Zeichnungen arsiohtlich, umfaßt die erfindungsg«Dä£e Vorrichtung allgemein einen Zuführungetopf, in dem sieh das auszupressende Material befindet; dieser Topf mündet in einem Trichter 19» der seinerseits mit einem als Guflstüok auegebildeten Gehäuse 59 Terbunden ist. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bildet das GuBstück 39 «in gesondertes, mit einem Flaue eh rersehenes Bauteil, das konzentrisch sum unteren Ende des Trichters 19 an diesem mit Schrauben 38 befestigt ist. In das mit Innengewinde τ ersehene untere Ende des Bauteils ist ein mit Außengewinde versehenes Strangpreßrohr 40 eingeschraubt.

In dem Zuführungetopf ist eine insgesamt mit S beaeiehnete Purdersohneeke angeordnet, die sieh durch den Srichter 19 hindurch und bis in das Bohr 40 hinein erstreckt. Me Jördereehneoke besteht aua einer Welle 8 mit echraubenlinienförmigen

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Stegen oder Gängen 3 und 4* «wischen denen sich Schraubenlinien"» förmige Kanäle 2 erstrecken.

Diβ Welle 8 läuft in geeigneten Lagern und kann durch geeignete Mittel angetrieben werden. Der Zuführung»topf und da* Strangpreßaggregat sind so ausgebildet, dag eine gasdichte Abdichtung gewährleistet ist. Weitere Einzelheiten der Konstruktion der Strangprefirorrichtung. gehen aus dem weiter oben genannten Patent hervor. Pie vorliegende Erfindung befaßt eich »it einer nachstehend beschriebenen besonderen Auebildungsform.

Sie Düse JT ist auf zwei getrennten, kräftig ausgebildeten Ansehlußstüeken 28 angeordnet, die voraugsweise aus Elektrolytkmpfer hergestellt sind» um ein© maximale Leitfähigkeit au gewährleisten· Die Anochlußstücke 28 sind bei 27a durch nieten sowie außerdem durch. Hartlöten mit flügelä&nliohen Fortsätzen verbunden^ die susastmen mit der Düse J ein einheitliches Bauteil bilden. Slese Konstruktion dient da*u_t einen möglichst niedrigen elektrischen Widerstand an den Terblndungsstellen »wischen der eigentlichen Düse und den AnsehluSstücken *» gewährleisten* Dies ist erwünscht, da die Wärmeverlustemöglichst klein gehalten werden sollen. Jedes der Anaehlußatüoke 28 weist ein bogenförmig begrenztes Ende 28a auf« das sieh alt einer gebogenen Schulter 5 der eigentlichen Düse J deckt, so daß in Richtung der axialen Era treckung de« lohrs 39 eine im wesentlichen lückenlose gekrümmte Fläche vorhanden ist. Diese gekrüms« ten Flächen passen auf beiden Seiten auf die Umfangefläche d©s Rohrs 40 und dienen daeu, die Düse J gegenüber dem StrangprcS- rohr genau in ihrer konsentrivenen Lag· »u halten. Zwischen

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gekrümmten Flächen 28a und 5 einerseits und dem Rohr 40 andererseits ist ein isolierender Hing 42 angeordnet·

Sie Anschlusstücke 28 besitzen öffnungen 51 zum Aufnehmen Ton Schrauben, mittels deren die Düse an die Stromquelle angeschlossen werden kann. Es sind hier nicht gezeigte elektrische Anschlüsse vorgesehen, um durch die Düse J von einer Seite zur anderen einen Strom hindurchzuleiten» und zwar von dem einen Anechlufistück 28 aus Kupfer zu dem ebenfalls aus Kupfer bestehenden anderen Aneohlußstück 28, so daß die Düse infolge ihres elektrischen Widerstandes erhitzt wird*

Der wirksame Teil der Düse umfaßt einen Bundabschnitt oder Flansch 55 zwischen dem Kreis 3* und dem Kreis 4' (siehe Mg. 3). Der Plansch 55 liegt am unteren I&de dee Strangpreßrohrs 40 an und wirkt zusammen mit der Dichtung 44 als Abdichtungsring, der ein Entweichen des geschmolzenen, zu Fäden bu verarbeitenden Materials an unerwünschten Stellen zu verhindern«

Un die Düse mit dem unteren Ende des Bohre 40 zu verspannen, ist ein Klemmstück 30 vorgesehen, dessen Oberseite an der isolierenden Dichtung 46 anliegt, welche sich ihrerseits an der Unterseite des Flansches 55 der Düse J abstützt, so daß die Düse nach oben gegen die Dichtung 44 gedrückt wird, welche ihrerseits am unteren Ende des Rohrs 40 anliegt. Das Klemmstück ragt gemäß Fig. 2 nach beiden Seiten über das Düsenaggregat hinaus. Das Klemmstück weist eine öffnung 32 auf, die sich unmittelbar unterhalb des arbeitenden Teile der Düse befindet und sich genäß Fig. 1 nach unten konisch erweitert. Mittels Schrau-

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ben 34t die sick durch, das £1 «susstuck 30 erstrecken, ist das Klemmstück am Flansch 29 des Gußteils 39 befestigt. Auf diese Weise kann das Klemmstück 30 fest mit dem Düsenaggregat rerapaaat werden, um es am unteren Ende des Höhrs 40 und koiiz«?iirisch mit diesem festzuhalten.

Bar wirksame Teil der Düse £ umfaßt ferner einen nach unten abgewinkelten Mantelabssohnitt 61, der bei der bevorzugten Ausbildungsform durch einen Kegelstumpf gebildet wird, welcher an seinem größten Durchmesser durch den Kreis 3* und an seines kleinsten Durchmesser üxBe®h den Kreis 2^f (Fig. 3} begrenzt wird und Ton dem Plansch 55 der Düse au» nach unten ragt. An das untere Ende des Mantel« 6t achließt sich ein damit konzentrischer f lacther King 63 an, der sich gemäS Fig. 3 «wischen den Kreisen 1* un<ä 2* erstreckt· Dieser Eilig 63 weist eine große Anzahl τοη Xiöühera 63a auf, die auf einem Kreis oder mehreren konzentrischen Kreisen liegen. In der Mitte ist die Düse durch einen konischen ΐβϋ 65 verschlossen,, der sich τοη dom Hing 63 aus nach ©bea erstreckt, an seinem grüßten Durchmesser durch den Kreis 1* begrenzt wird und an dem Scheitel 0 seinen höchsten Punkt erreicht» Die Wandstärke des konTezen ?@ila 65 wird in der aus Flg. 1 ersichtlichen Weise in Sichtung auf seinen oberen Teil allmählich größer.

Gemäß Fig. 3 ist das Maß a der Durohmesser des durch den Kreis 4' begrenzten äußeren Ringe oder Bundes 55, und das HaS b ist die kleinste Breite des schmalen Abschnitts 26 der flügelähnlichen Fortsätze 52, die als Anschlußstücke dienen, um der Außenkante des ringförmigen Flansches 55 den elektrischen Heiz-

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•tro* zuzuführen.

Zn Pig· 3 veranschaulichen die gestrichelten Linien und die Pfeile, auf welche Weise der Heizstrom veranlaßt wird, längs konvergierender Bahnen au fließen» eo daß eine maximale Stromdichte an den schmalen Abschnitten 26 auftritt, wo die Anschlußstücke 28 in den äußeren Rand des Flansches 55 übergehen; ferner ist zu erkennen, wie sich diese erhöhte Stromdichte in der eigentlichen Düse wieder vermindert, so daß eine gleichmäßige Erhitzung gewährleistet ist. Wegen der Konzentration des Heizstroms an den schmalen Abschnitten 26 steht an diesen Stellen zusätzliche Wärme zur Verfügung, um die Wärmeverluste an den flügelähnliohen Portsätzen 52 und den AnsehluBstücken 28, die auf Wärmeleitung und Abstrahlung zurückzuführen sind, auszugleichen·

Die äußere konische Fläche 61 der Düse ist gegenüber der Achse des Rohra 39 vorzugsweise unter einem Winkel von 22° geneigt. Der bevorzugte Heigungswinkel der oberen Fläche 65 gegenüber der Achse des Rohrs 39 beträgt 55°. Anstelle dieser Winkel könnte Ban spitzere Winkel vorsehen, ohne das einwandfreie Arbeiten der Düse zu beeinträchtigen, doch wenn man diese Winkel größer wählen würde, so würde der Flächeninhalt der wirksamen Flächen zurückgehen, und die Produktionageachwindigkeit würde entsprechend herabgesetzt. Beispielsweise kann der Steigungswinkel der Fläche 61 gegenüber der Achse des Rohrs 40 gemäß der Erfindung zwischen 15° und 45° liegen. Entsprechend kann der leigungswinkel des zentralen Kegels 65 gegenüber der Achse des

Rohrs 40 «wischen etwa 40° und etwa 65° variieren·

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Bas Verhältnis zwischen den MaS b und dem MaS a muß innerhalb ziemlich enger Toleranzen genau eingehalten werden, üb die gewünschte Konzentration des Heizstroms in dem Flansch 55 und den wirksamen Zeilen der Düse zu erzielen. Bei einer beror-

die sugten Konstruktion» bei der/Dicke der Düse etwa 1,5 aa und der Innendurohmeeaer dee Stramgpreßrohrs etwa 50 ob beträgt» würde das Verhältnis zwischen den Abmessungen a und b etwa 1_r39 * 1 betragen.

Weitere Verhältnisse zwlschsn den Eaöen a und b, die siek bei Vorrichtungen anderer Abmessungen und bei anderen Wandstärken des Büsenmaterials sowie bei anderen Polymersorten bewährt haben» liegen zwischen 1,28 s 1 und 1,5t ι 1. Für den Fachmann liegt es auf der Hand, daß sieh ein geeignetes Verhältnis für die Anwendung der Grundgedanken der Erfindung bei gegebenes Abmessungen dee Strangpreßrohrs durch Versuche ermitteln läßt*

Beim Betrieb der' Vorrichtung ist der den Trichter 19 umfassende Zuführungstopf mit den asu Fäden su verarbeitenden. Material gefüllt. Der elektrische ßtrce wird so durch die Düse I hindurchgeleitet, daß die femperatur der Büae oberhalb des Schmelspvnktes des Materials liegt. Die annähernde Konzentration des Heizstroms und der Verlauf der Stromflußbahnen Ir d©reigentliehen Düse wurde bereits an Band von Fig· 3 beschriebest. Um die Vorrichtung in Betrieb su setzen, wird die Förderechs«&- ke S angetrieben, so daß das Material aus dem Trichter 19 durssä. das Rohr 40 zu der Düse gefördert wird« Bas swlsehem dem unteren Inde der Furdersohnecke imd Äer Düse liegende Material wird zu einen festen Stopfen verdichtet* Sas rcrdere Ende diese· Stop«

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f«ns wird durch di· Düae geschmolzen, und das geschmolzen« Material wird in Fora von Fäden Über die Düsenöffnungen 65a abgezogen. Die Zuführungsgeschwindigkeit des Materials wird entsprechend der Düeentemperatur geregelt, so daß dae Material ständig zwischen dem Ende der Förderschnecke und der Düse %u einem massiven Stopfen verdichtet und das geschmolzene Material in Form ron Fäden ebenso schnell abgezogen wird, wie es schallKt. Wegen der besonderen Form der DUse «Γ» bei der es sich um ein erfindungegeeäßes Merkmal handelt, kann man die Sehmelageschwindigkeit und damit auch die Geschwindigkeit des Ausprtsaens im Vergleich zu einer flachen Düse um mindestens 50 i* erhöhen.

Das untere Ende der Förderschnecke S ist in einem genügend kleinen Abstand von der Widerstandsplatte bzw. der Düse angeordnet, so daß der erzeugte Druck das Material au einen massiven Klotz verdichtet, und andererseits ist das Ende der Förderschnecke von der Düse genügend weit entfernt, so daß die Sohraubengänge keine Rührwirkung mehr ausüben, die *u eine» ungleichmäßigen Auspressen führen würde« Hatürllch wird «in· gewiss« Rührwirkung aa Ende der Förderschnecke auftreten, da das Material die Förderschnecke längs der schraubenlinienförmigen Hüten 2 verläßt. Sin bevorzugter Abstand zwischen d«a Ende der Förderechn«ck« und der Widerstandsplatte oder Düse liegt zwischen etwa einem Drittel und etwa zwei Dritteln de· Durchmessers der Förderschnecke bzw. der Kammer innerhalb des Room

Um die Auspreßgeschwindigkeit zu erhöhen, kann man den

konvexen Seil 65 der Düse J nicht nur konisch, sondern auch halb-

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kugelförmig oder in anderer Weise ale gekrümmte Fläche oder radiale Vertiefungen von unterschiedlicher Form und Dicke "auebilden. Ebenso können gerippte Flächen vorgesehen werden· Der Flächeninhalt dee Düsenteile 65 kann gegenüber demjenigen flacher Büßen des gleichen Durchmess ere um mehr als 50 # vergrößert werden· Vorzugsweise wird der Flächeninhalt des mittleren tellerähnlich eingedrückten Abschnitts um mindestens 10 $ größer sein als bei einer flachen Düse. Me Düse soll aus einem Metall mit hohem elektrischem Widerstand bestehen. Bevorzugt werden daher Legierungen für Heizelemente oder Widerstände verwendet, z.B. Hickel/Chrom-Legierungen. Am besten bewähren sich die unter den Handelsbezeichnungen "Chromel" bzw. "Hichrome" erhältlichen Legierungen. Nichtrostender Stahl 1st ebenfalls brauchbar. Das Rohr 40 besteht aus Stahl oder einem anderen Metall, das von dem auezupressenden Material nicht angegriffen wird.

Die Wandstärke der Düse kann je nach den Abmessungen der Düse variieren. Im allgemeinen wird ihre Wandstärke zwischen etwa 0,9 und etwa 2,5 mm liegen.

Zum Spinnen von Cellulosetrlazetat mit verschiedenen Deniergewichten sind Spinndüsendurohmesser von etwa 0,2 bis etwa 1,5 uns geeignet. Dem Fachmann 1st es ohne weiteres möglich, für jedes gewünschte Deniergewicht und das zu verarbeitende Material einen geeigneten Spinndüeendurchmesser zu wählen.

Der für das Spinnen ron Cellulosetriazetat geeignete Temperaturbereich liegt zwischen etwa 300° C und etwa 400° C. Auch die Wahl einer geeigneten Temperatur zum Spinnen eines bestimm-

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SAD ORiGfMA;

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tea Katerlals und stm Erzeugen yon Fäden einea bestimmten Deniergewiohtes bietet dem Fachmann keine Schwierigkeiten. Der Druck am £nde der Förderschnecke kann zwischen etwa 20 und etwa 70 kg/e» variieren» und er richtet sich nach der Auspreßgeschwindigkeit, die ihrerseits von der Drehzahl der Förder»ehnekke und der Stärke des Heizstroms abhängt.

Quantitativ wird dl· Aueprefigesehwindigkeit in Abhängigkeit von den Eigeneohaften der benutzten Vorrichtung, ihren Abmessungen und anderen Faktoren variieren« In manchen Fällen beträgt die Auatrittsgesohwindigkeit bei Verwendung einer flachen Düse und eines Strangpreßrohrs mit einem Innendurchmesser von etwa 30 Dm »wischen 8 und 10 Gramm in der Hinute» was für eine bestimmte Vorrichtung gilt, während die Strangpreßgesehwindigkeit bei einer entsprechenden Vorrichtung mit einer konischen DUse 12 bis 14 Gramm In der Minute beträgt.

In Fig. 7 ist eine abgeänderte Ai-jablldungsform der Erfindung dargestellt. Die jeweils um 100 vergrößerten Bezugsziffern bezeichnen hierbei feile, die Teilen der vorstehend beschriebenen Ausbildungsform entsprechen.

Bei der Ausbildungsform nach Fig. 7 ist jedoch der Flansch 155 der DUee von einem einzigen Anschlußstück 128 vollständig umgeben. Das andere Ansohlufistüok 175 ist als auf der Mittelachse der Düse angeordnete senkrechte Stange ausgebildet, deren konieohes oberes aide 176 an der Unterseite des konvexen Düsen· teils 165 anliegt. Die durch die Platt· 12Θ und die Stange 175 gebildeten Anachlufistüoke werden so mit einer Stromquelle verbunden» dafi der Strom von der Stange 175 aus über deren konisches

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Ende T76 und weiter durch die Düse J* zu der Platte 128 fließt·

leim Sehraelsapinnen empfindlicher Materialien bietet die Erfindung gegenüber den bisher bekannten Spinndüsen folgend· Vorteil©»

1· Wegen ihrer doppelt konischen Form und der dadurch vergrößerten Oberfläche ist die Sehmelsleistung der erfindungsgemäßen Düse mindestens 50 /6 größer ale bei einer flaohen Stite,

2. Infolge der konzentrischen Anordnung der beiden konischen Flächen in Verbindung mit dem flaohen ringförmigen Zwischenabs ohnitt, an den sieh swei Kleiamenteile anschließen, die eich symmetrisch in entgegengesetzten Richtungen erstrecken, ist eine gleichmäßige Erhitzung der wirksamen fläche der Büse gewährleistet«

3. Infolge der auf diese Weise siehergestellten gleichmäßigen. Temperatur erfolgt das Sehmeisen des Polymers, das ständig gegen die wirksame Süeenfläohe gedrückt wird, unter optimalen Bedingungen ohne eine Schädigung des Materials, die sieh beim Vorhandensein von au heißen Stellen ergeben würde, und ohne die Gefahr eines nur teilweise erfolgenden Sohmelssens des Polymers, die beim Vorhandensein zu kalter Stellen gegeben-wäre und dazu führen würde, daS sich Löcher der Spinndüse verstopfen und nicht die volle Zahl von Fäden erseugt wird·

4* Sie erfinßungsgemäße Düse ist insbesondere für wärmeempfindliohe Materialien geeignet, die man nur während einer sehr kurzen Zeit auf der Sehmelatemperatur halten kann, die eich

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nur innerhalb einee sehr engen Temperaturbereichs einwandfrei in Wege des Strangpressens bzw. dee Schmelzspinnens verarbeiten lassen, und die innerhalb dieses Temperaturbereiche eine sehr hohe Viskosität besitzen, so daß zwischen dem Seitpunkt des Sohmelzens und dem Zeitpunkt des Auspressens eine Wärmeübertragung oder ein Fließen des Materials nur in einem geringen Ausmaß oder überhaupt nicht erfolgt.

5. Wenn marktfähigo mehrfädige ftarne erzeugt werden sollen» muß die Geschwindigkeit des Auspressens an sämtlichen Löchern der Spinndüse im wesentlichen die gleiche sein, und da die Dicke der geschmolzenen Schicht zwischen der wirksamen Fläche der Düae und dem noch festen Polymermaterial nur wenige Tausendstel Zoll (rund 0,025 mm) beträgt, richtet sich der Durchmesser der aus den Löchern der Spinndüse austretenden Fäden nach der Temperatur des Jedes Loch, unmittelbar umgebenden Metalls. Die Erfindung ermöglicht es, die Dichte des Heizstrom* in dem Metall der Düse so einzustellen, daß das Material durch sämtliche Löcher einer Spinndüse für mehrere Fäden im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit ausgepreßt wird.

6. Wegen der doppelt konischen Form der Düse und des Vorhandenseins eines zwischen den konischen Flächen liegenden Troges, in dessen Boden die Spinndüsenöffnungen ausgebildet sind» wird das geschmolzene Material den Düsenöffnungen zugeführt.

7. Die äußere, nach unten konvergierende Kegelflache wirkt ähnlich wie das tellerähnlich eingedrückte ünde eines Druckgefäßes, während der nach oben konvergierende innere Kegel nach

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Art eines in der entgegengesetzten Richtung tellerähnlich eingedrückten Druckkopfes wirkt, wobei die beiden Kegelflächen sin· umschließung bilden, deren mechanische Festigkeit ein Ausbeulen der Düse verhindert, das anderenfalls durch die Fördereohnecke hervorgerufen werden könnte* die das Polymeriaaterial ständig gegen die Düse drückt.

8. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Entstehung τοη Gasblasen vermieden wird, die eich immer dann "bilden, wenn dae Polymermaterlal zu lange erhitzt oder auf ein· zu hohe Temperatur gebracht wird. Diese Gasblasen rufen Unterbrechungen in den Fäden hervor, eo daß die Herstellung eines marktfähigen Garne unmöglich int.

Patentansprüche t 9 0 9 811/10 18

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Claims

PATEITAHSPHÜCHE

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1. J Düseneleeent su* Anbringen am Ende «inte «In· Mündung aufweisenden atrangpreSrohre, gekennseieb.net durch ein· als elektrischer Widerstand wirkende dünne Metallplatte, die sur Anlage an dsm Ende des StrangpreSrohrs gebracht werden kann und einen »it Öffnungen τ ersehenen Mittelabsohnitt aufweist, der sich über die Mündung des Strangpreßrohrs hinweg erstreckt, wobei der mit öffnungen Teraehene Abschnitt tellerähnlieh eingedrückt 1st» so daf er eine größere fläche aufweist als eine entsprechende flache Platte.

2· Düsenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Mittelabechnitts des Düsenelements in Bereich ron etwa 0,9 bis etwa 2,5 nun liegt.

3· Düseneleaent nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -xeiohnet, daß der fläoheninhalt des Mittelabs ohnitts alndestens um 10 ?t größer ist als derjenige einer flachen Widerstandsplatte·

4 J Düeeneleaent nach Anspruch 1, dadurch g β k e η η -«eichnet, daß sich die Wandstärke des Mittelabs ohnitts In Sichtung auf seinen Mittelpunkt allmählich rergrößert.

5. Düeeneleaent nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η -se lohnet, daß ä9T Mittelabschnitt kegele tumpffurmlg ausgebildet 1st.

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6. Düsenelement zum Anbringen am Ende eines eine Mündung aufweisenden Strangpreßrohre, gekennzeichnet "jiureh eine als elektrischer Widerstand wirkende dünne Metallplatte, die zur Anlage am Ende des StrangpreBrohrs gebracht werden kann und einen mit Öffnungen versehenen Mittelabsehnitt aufweist, der sieh über die Mündung des StrangpreSrohrs erstreckt, wobei der mit öffnungen versehene Abschnitt tellerähnlich eingedrückt ist, so daß er eine größer* Oberfläche besitzt als eine entsprechende flache Platte, wobei der Flächeninhalt des Mittelab-Schnitts mindestens um 10 # grüfiar ist als derjenige einer flachen Widerstandsplatte, und wobei sieh die Wandstärke des Mittelabschnitts in Richtung auf seinen Mittelpunkt allsählieh vergrößert.

7. Btisenelement zum Anbringen am Ende eines eine Mündung aufweisenden S trangpreßrohxa, gekennzeichnet durch eine als elektrischer Widerstand wirkende dünne Metallplatte, die zur Anlage am Ende des StrangpreBrohrs gebracht werden kann und einen mit öffnungen Tersehenen Mittelabsehnitt aufweist, der sich über die Mündung des Strangpreßrohre erstreckt, wobei der mit öffnungen versehen· Abschnitt tellerähnlich eingedrückt ist, so daS er einen größeren. Flächeninhalt besitzt als eine entsprechende flach· Platte, wobei der Mittelabsohnitt eine konische Fläche umfaßt, deren Flächeninhalt um mindestens 10 i» größer ist als derjenige einer flaohen Widerstandsplatte, wobei sieh die Wandstärk· des Mittelab«chnitte in Richtung auf seinen Mittelpunkt allaählich vergrößert, und wobei die Dicke des Mittelabsehnitts im Bereich von etwa 0,9 m bis etwa 2,5 na liegt«

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β. Düsenelement sum Anbringen ant Ende eines zylindrischem StrangpreBrohrs» gekennzeichnet durch eine dünne Viderstandsplatte aus Metall mit einen ringförmigen Plansohabschnitt» der sur Anlage am Ende des StrangpreJirohre gebracht werden kann, einem sioh an den Plansohabsohnltt anschlieftenden kreisrunden Absolinitt, der sich von dem Flan&ehabeohnitt aus nach innen erstreckt» um die Mündung des Strangprefirohrs au rersohlieSen» wobei dieser kreisrunde Abschnitt eine sioh nach außen und unten erstreckende Mantelfläche umfaßt, ferner einen sieh an diese Mantelfläche anschließenden, damit konzentrischen kreisrunden Abschnitt und einen sieh nach oben erstreckenden sentralen Abschnitt» sowie mit swei mit dem DUsenelement aus einem StUok bestehenden» einander diametral gegenüber liegenden» sieh Ton dem Flansohabsehnitt nach außen erstreckenden flügelähnlichen fortsätsen.

9. Dttsenelsment nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -

se lohnet» daß der Flächeninhalt der Platte um mindestens 10 f> größer ist als derjenige einer flachen Platte·

10. Düsenelement nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η -Belohnet» daS die erwähnte Mantelfläche gegenüber dem Plansohabsohnitt unter einem Winkel τοη etwa 45° bis etwa 75° geneigt ist«

11· Düsenelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dal die Dicke des Plansohabsohnitts» des kreisrunden Abschnitts und der flügelähnliohen Forteätse im Bereich τοη etwa 0,9 bis etwa 2»$ mm liegt.

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12. Düsenelement nach Anspruch 8, dadurch g e k β η η -se lehnet, daS der zentrale Abschnitt gegenüber dem Plansohabschnltt unter eines Winkel von etwa 25° bis etwa 50° geneigt let·

13« Düsenelement nach Anspruch 8, dadurch g eic innc ei ebnet, dafl die Mantelfläche gegenüber dem Flanschabschnitt unter einem Winkel von etwa 45° bis etwa 75° und der zentrale Abschnitt gegenüber dem flanschabsehnltt unter einem Winkel Ton etwa 2$° bi· 50° geneigt 1st.

14· Düsenelement zum Anbringen am Ende eines Strangpreßrohrs, gekenaz elohnet durch eine dünne elektrische Widerstandsplatte mit einem Mittelabschnitt, der zur Anlage am Snde des Strangpreßrohre gebracht werden kann, einem kreisrunden inneren Abschnitt zum ^erschließen der Mündung des Strangpreßrohre sowie mit elektrische Anschlüsse bildenden, symmetrischen, sich in entgegengesetzten Richtungen erstreckenden äußeren Abschnitten, wobei der lüttelabeohnitt symmetrisch verformt ist, so daß er eine größere Oberfläche besitzt als eine flache Platte, wobei die Wandstärke des Hittelabschnitte in Richtung auf seinen mittleren fell zunimmt, um den elektrischen Strom zu verteilen, und wobei die Breite des äußeren Abschnitts und die Dickenänderung des inneren Seils so aufeinander abgestimmt sind, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Widerstandserhitzung der Platte gewährleistet ist.

15· Düsenelement zum Anbringen am Ende eines zylindrischen Strangpreßrohrs, gekennze lehnet durch eine dünne

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Widerstandeplatte aus Metall mit einem ringförmigen Flansohabschnitt, der zur Anlage am Ende des Strangpreßrohrs gebracht werden lama, einem mit dem Flanaehabsehnitt aus einem Stück bestellenden kreisrunden Abschnitt, der eich von dem Flansehab« schnitt aus nach innen erstreckt, um die Mündung des Strangpreßrohrs zu verschließen, wobei der kreisrunde Abschnitt einen äußeren, sich nach unten erstreckenden Mantel umfaßt» ferner einen sich an den Mantel anschließenden, damit konzentrischen kreisrunden Ring sowie einen sich nach oben erstreckenden mittleren Teil, sowie mit zwei mit dem Düsenelement aus einem Stück bestehenden, symmetrisch geformten, einander diametral gegenüber liegenden, sieh von dem Flanaohabschnitt nach außen erstreckenden flügelähnlichen Fortsätzen, wobei der erwähnte mittlere Teil in Sichtung auf seinen Mittelpunkt allmählich dicker wird und wobei die Dicke des Metalls in dem mittleren feil im Vergleich zur Dicke des Metalls in dein Flanschabschnitt und der Breite der flügelähnlichen Fortsätze so abgestimmt ist, daß eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des elektrischen Stroms über die wirksame Fläche des Düsenelements aufrechterhalten wird.

16. Düsenelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daS jeder der flügelöhnlichen Fortsätze dicker ist als der Flanschabschnitt und eine mit dem Flansehabschnitt konzentrische, sieh nach oben erstreckende Schulter aufweist.

17· Düsenelement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daS sich jeder der flügelähnlichen Fortsätze von dem Finnschabschnitt aus nach außen verbreitert.

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18. Düsenelement nach Anspruch 15» dadurch g β ktnn -Belohnet» daß sich leder der flügelähnlichen Fortsätze von dem Flanschabschnitt aus nach außen verbreitert, dicker ist als der Flanachabachnitt und eine mit dem Flansehabschnitt konzentrische, sich nach oben erstreckende Schulter aufweist·

19· Düsenelement nach. Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß jeder der flügelähnlichen Fortsätze einen sich Ton dem Flanschabschnitt aus nach außen erstreckenden schmalen Abschnitt von gleicher Dicke wie der Flanschabeehnitt sowie einen sieh von dem schmalen. Abschnitt aus nach außen erstreckenden Abschnitt von größerer Dicke ale der Flansohabsehnitt aufweist» wobei der dickere Abschnitt eine den schmalen Abschnitt begrenssende kreisbogenförmige Schulter bildet» der zur Anlage an der TJmfangsfläche des Strangpreßrohrs gebracht werden kann.

20· Düsenelement nach Anspruch 19» dadurch g e k e η η -ζ eichnet» daß das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Flanschabschnitts und der Breite des schmalen Abschnitte etwa 1,28 bis etwa 1,51 beträgt.

21. Düsenelement zum Anbringen am Ende eines zylindrischen Strangpreßrohrs, gekennzeichnet durch eine dünne Widerstandeplatte aus Metall mit einer Dicke im Bereich von etwa 0,9 bis etwa 2,5 mm» wobei die Widerstandsplatte einen ringförmigen Flansohabsehnltt umfaßt, der sur Anlage am Ende des Strangpreßrohre gebracht werden kann» ferner einen mit dem Flansohabeohnitt aus einem Stück bestehenden» sich von diesem aus nach innen erstreckenden kreisrunden Abschnitt sum Verechlie-

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Sea der Mündung des Strangpreßrohre, wobei der kreisrunde Abechnitt einen äußeren, eich nach unten erstreckenden, gegenüber dem Flanschabechnitt unter einem Winkel von etwa 4-5° bis etwa geneigten Msntel umfaßt, sowie einen sieh an diesen Mantel anschließenden, damit konzentrischen kreisrunden Ring und einen ge« genUber dea Flanschabschnitt unter einem Winkel von etwa 25° bis etwa 30° geneigten, sieh nach oben erstreckenden mittleren feil, und zwei mit dem Düsenelement aus ein#i Stück bestehende« einander diametral gegenüber liegende, sich von dem Flanschabschnitt raoh außen erstreckende schmale Abschnitte, an welche sich flügelähnliche Fortsätze anschließen, wobei das Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Flansohabsohtiitts und der Breite der schmalen Abschnitte etwa 1,28 bis etwa 1,51 beträgt, und wobei der mittlere Teil in Richtung auf seinen Hittelpunkt allmählich dikker wird.

22. Sohmelaspinnvorrichtung, gekennseichnet duroh eine Düse mit einem kreisrunden plattenähnlichen Trogabschnitt, der einen konvexen mittleren Teil und außerhalb desselben angeordnete Spinnöffnungen sowie zwei sieh von dem Trogab-Bohnitt aus nach außen erstreckende flügelähnliche Fortsätze aufweist, AnsohluJplatten, von denen je eine an jedem der flügelähnlichen Fortsätze befestigt ist, wobei jede Anschlußplatte ein kreisbogenförmig begrenztes Ende besitzt, das eine Anlageflache für das Ende eines Strangpreßrohrs bildet, um die Düse gegenüber dem Strangpreßrohr zu zentrieren, wobei die flügelähnliohen Fortsätze an ihrer Verbindungsstelle mit dem Trogabsehnitt erheblich schmaler sind als der Trogabschnitt und sieh

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dann in liiohtung auf ihre Verbindungsstelle mit den Ansehluflplatten verbreitem, am eine gleichmäßige Erhitzung des frogabschnitts zu gewährleisten, wenn ein elektrischer Strom von einer Anachlußplatte über die Mse zur anderen Anschlußplatte geleitet wird.

23, Mse für ein« SchmelzepinnTorrichtung, gekennzeichnet durch ein geformtes Bauteil aus Blech mit zwei flugelähnlichen Anschlußfortsätzen, zwischen denen ein Flanschabs ehnitt mit eines kreisrunden Trogabsehnitt liegt* wobei der Trogabsehnitt eine eich nach unten erstreckende ringförmige äußere land aufweist, an die eich ein einen nach oben ragenden Hittelabachnitt umgebender kreisrunder Hing anschließt, wobei die flügelähnlichen Anschlußabschnitt an ihrer Verbindungsstelle mit don Trogabsehnitt erheblich schmaler sind als der Trogabschnitt und «ich. dann bis zu ihrer Verbindungsstelle mit den Ansohlußplatten verbreitern, so daß eine gleichmäßige Erhitzung der gesamten Fläche des !Drogabschnitts gewährleistet ist« wenn ein elektrischer Strom von einer Ansahlußplatte über die Düse χα der anderen Anschlußplatte geleitet wird»

24» Torrichtung zum Erzeugen fadenförmiger Produkte aus einem pulverförmigen, schmelzbaren, su Fäden verarbeitbaren Material, g e k e η η s e i e h η e t durch ein Zuführungsrohr, dem das Material unter Druck zugeführt wird* so daß es auf eine elektrische Widerstandsplatte trifft* die mit Spinnöffnungen versehen 1st, so daß das der elektrischen Widerstandeplatte unmittelbar benachbarte feste Material geschmolzen und durch das nachgeschobene feste Material durch die Spinnöffnungen hindurchge-

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drückt wird, wobei die elektrische Widerstandsplatte einen am Ende dea Zuführungarohrs anliegenden, von dem Zuführungsrohr isolierten Flansohabschnitt sowie einen sich daran anschließenden» syjuurfcrisohen» mit öffnungen versehenen, tellerähnlich eingedrückten Abschnitt umfaßt, der sich von der Wand des Zuführungsrohre aus über dessen Mündung erstreckt, wobei der Flächeninhalt dee tellerähnlich eingedrückten Abschnitts um mindestens 10 + größer ist als der Flächeninhalt einer ebenen Fläche rom gleichen Surenmesser, ferner Ansehlußorg&ne, von denen je eines ait jedes Flanschabschnitt verbunden ist, Mittel, die mit den Ansohlußorganen verbunden sind, um ständig einen elektrischen Strom durch die Wideratandsplatte au leiten, so daß die Temperatur der Heizfläche oberhalb der Schmelztemperatur des Materials gehalten wird. Mittel, um die Widerstandeplatte in ihrer zentrierten Lage am Ende des Zuführungsrohre festzuhalten, sowie Mittel, um das pulverförmige Material kontinuierlich in da» Zuführungsrohr und In Richtung auf das elektrische Widerstandsaggregat zu fördern, wobei die Fördergeschwindigkeit und der Druck so gewählt sind, daß das geschmolzene Material durch die Spinnöffnungen ebenso schnell hindurchgedrückt wird, wie es geschmolzen wird, und daß das herausgedrückte Material durch frisches Material ersetzt wird.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch g e k e η η -zeichnet, daß die Dicke des tellerähnlich eingedrückten Abschnitts im Bereich von etwa 0,9 bis etwa 2,5 ran liegt.

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26. Verfahren zum Erzeugen fadenförmiger Produkte aus ♦inem pulverförmig«!, schmelzbaren, zu Fäden verarbeitbaren Material» dadurch gekennze lohnet, daß das fadenbildende Material kontinuierlich unter Druck zugeführt wird, während ein vorderer Abschnitt dee Materials umschlossen gehalten wird, um aus ihm unter der Wirkung des erwähnten Drucks einen massiven Stopfen zu formen, der einen zylindrischen Körper und einen symmetrisch geformten Kopf besitzt» weleh letzterer eine vordere Fläche aufweist, deren Flächeninhalt erheblich größer ist ala die Quersohnittsflache des zylindrischen Körpers, daß eine kontinuierliche gleichmäßige Zufuhr von Wärme nur zu allen Seilen der vorderen Fläche des Kopfes erfolgt, um an der Stirnseite eine geschmolzene Schicht auszubilden, daß aus der geschmolzenen Schicht kontinuierlich Fäden abgezogen werden, während de? Stopfen von seiner Basis aus dadurch kontinuierlich erneuert wird, daß weiteres pulverisiertes Material zugeführt wird, um das abgezogene geschmolzene Material au ersetzen.

27· Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzel eh net, daß der Flächeninhalt des kreisrunden Ixwer&n Abschnitts um mindestens 10 i> größer ist als derjenige einer ebenen Platte«

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