DE1660398B2 - Schmelzspinnkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schmelzspinnkopf mit einer eine Anzahl von Spinnöffnungen aufweisenden Spinndüsenplatte, mit einer oberhalb der Spinnöffnungen angeordneten Polymerverteilungszone, die mit den Spinnöffnungen in Verbindung steht, und mit Einrichtungen zum Zuführen von geschmolzenem Polymer in die Polymerverteilungszone.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 30 50 774 bekannt. Diese Vorrichtung besitzt eine Spinndüsenplatte mit einer regelmäßigen Anordnung von Spinnöffnungen und eine Polymerverteilungszone, v/elche aus einem oberhalb der Spinndüsenplatte angeordneten Raum besteht, in welchem eine Lochplatte angeordnet ist, deren Löcher gegenüber den Spinnöffnungen versetzt sind. Diese Vorrichtung besitzt keine Toträume, in denen der Polymerfluß stagniert und das Polymer in unerwünschte Abbauprodukte überführt wird, die, was bei älteren Vorrichtungen oft der Fall ist, einzelne Spinnöffnungen verstopfen, was zu einem ungleichmäßigen Produkt führt. Diese Vorrichtung besitzt jedoch insofern Nachteile, als sie verhältnismäßig kompliziert aufgebaut ist und eine gleichmäßige Anordnung der Spinnöffnungen über die Spinndüsenplatte erfordert, was eine gruppenweise Anordnung der Spinnöffnungen zum leichteren Aufteilen des Filamentbündels in der Spinndüsenplatte nicht erlaubt.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Schmelzspinnkopf bereitzustellen, der unter Vermeidung von Toträumen einfach aufgebaut ist und es erlaubt, Fäden mit untereinander möglichst gleichmäßigem Titer zu erspinnen, wobei die Möglichkeit gegeben ist, die Spinnöffnungen nach Bedarf gruppenweise in der Spinndüsenplatte anzuordnen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Schmelzspinnkopf der eingangs bezeichneten Art die Polymerverteilungszone aus einer Anzahl von Kanälen besteht, die direkt oder indirekt mit einer Einführungsöffnung so in Verbindung stehen, daß das Polymer in jedem Kanal nur in einer Richtung zu den im Boden der Kanäle angeordneten Spinnöffnungen strömt, wobei eine Spinnöffnung am äußersten Ende jedes Kanals angeordnet ist, und wobei die Kanäle so dimensioniert sind, daß der Druckabfall in den Kanälen im Vergleich zu demjenigen in den Spinnöffnungen klein ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf die obere Fläche einer Spinndüsenplatte, die Kanäle gemäß der Erfindung besitzen,

Fig.2 einen Querschnitt durch einen Spinnkopf gemäß der Erfindung längs der Linie A-A von F i g. 1,

ίο Fig.3 eine Draufsicht auf eine andere Spinndüsenplatte, die Kanäle gemäß dieser Erfindung besitzt und die im Spinnkopf von F i g. 2 verwendet werden kann,

Fig.4 eine Draufsicht auf eine andere Spinndüsenplatte, die Kanäle gemäß der vorliegenden Erfindung

besitzt und die ebenfalls im Spinnkopf von Fig.2 verwendet werden kann,

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine weitere Spinndüsenplatte, die Kanäle gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt und welche ebenfalls im Spinnkopf von Fig.2 verwendet werden kann,

F i g. 6 eine auseinandergezogene Darstellung eines Spinnkopfs gemäß der Erfindung,

F i g. 7 eine auseinandergezogene Darstellung eines weiteren Spinnkopfs gemäß der Erfindung, und

F i g. 8 eine auseinandergezogene Darstellung einer Verteilereinrichtung, die bei einem Spinnkopf gemäß der Erfindung verwendet werden kann.

Üblicherweise umfaßt der Schmelzspinnkopf eine Filterpackung, die oberhalb den Einrichtungen zum Zuführen von geschmolzenem Polymer in die Polymerverteilungszone angeordnet ist. Diese Einrichtungen zum Zuführen von geschmolzenem Polymer bestehen vorzugsweise aus einer Sammelplatte, die unmittelbar unterhalb dem Filterpack angeordnet ist und die eine zentrale öffnung besitzt, durch welche das gesamte gefilterte Polymer hindurchfließt.

Die Kanäle find vorzugsweise in der oberen Oberfläche dor Spinndüsenplatte ausgebildet. Sie können aber ggf. auch in der unteren Oberfläche der Sammelplatte oder in einer gesonderten Verteilerplatte, die unmittelbar oberhalb der Spinndüsenplatte angeordnet ist, ausgebildet sein. Schließlich ist es auch möglich, daß die Kanäle teilweise aus der Spinndüsenplatte und teilweise aus einer über der Spinndüsenplatte angeordneten Sammelplatte herausgearbeitet sind.

Die Kanäle können radial von einem zentralen Polymereinführungspunkt nach außen verlaufen. Diese Kanäle können sich ggf. auch verzweigen.
Gemäß F i g. 1 besitzt eine Spinndüsenplatte 1 acht Kanäle 2, die von einem Zentralpunkt radial auseinanderlaufen und von denen jeder sechs Spinnöffnungen 3 besitzt Gemäß Fig.2 besitzt ein erfindungsgemäßer Spinnkopf ein Gehäuse 4, welches die Spinndüsenplatte 1, eine Sammelplatte 5, ein gesintertes Sieb 8 und eine Filterpackung 9 aufweist. Die Sammelplatte 5 enthält Kanäle 6 und eine zentrale öffnung 7.

Gemäß Fig.3 enthält die Spinndüsenplatte 10 einer Hauptkanal 11, von welchem Seitenkanäle 12 mit Spinnöffnungen 13 in rechtem Winkel abgehen.

Die Spinndüsenplatte nach F i g. 4 besteht aus einei Platte 20 mit 8 Hauptkanälen 21, die sich von einerr zentralen Punkt radial nach außen erstrecken. Arn äußersten Ende eines jeden Hauptkanals ist eine Reihe von 3 Nebenkanälen 22, 23, 24 und 25 ausgebildet welche an ihren äußeren Enden Spinnöffnungen 26 enthalten.

Die Spinndüsenplatte nach F i g. 5 besteht aus einei Platte 30, die 4 Kanalreihen 31, 32, 33 und 34 enthält

welche über Kanüle 35 und 36 mit einem zentralen Punkt in Verbindung stehen. Die Knnalreihen 31 und 33 sind gleich und einhalten Spinnöffnungen 37 ;nit einem Y-förmigen Querschnitt. Die Reihen 32 und 34 sind ebenfalls gleich und enthalten Spinnöffnungen 38 mit einem kreisförmigen Querschnitt.

Gemäß Fig.b sind eine Spintuttsenplatte 40, eine Sammelplatte 4t und ein üruhtneUschirm 42 unterhalb des Filterpackungsgchniises 43 mit Hilfe einer Kappe 44 befestigt. Die Spinndüsenplutte 40 enthalt 4 Haupikanä-Ie 45, die von einem zentralen Punkt radial weglaufen. Am Ende eines jeden Hauptkanals befinden sich beispielsweise 2 kürzere Kanüle 46 und 47, die Spinnöffnungen 48 möglichst nahe an den Enden besitzen. Die Sainnclplaltc 41 enthält Kanäle 49, die mit einer zentralen öffnung 50 verbunden sind.

Im Spinnkopf von Fig. 7 haben die Bezugsziffern, soweit sie gleich sind, die gleiche Bedeutung wie in F; g. 6. In diesem Spinnkopf ist jedoch eine Lochplatte 51, welche Löcher 52 aufweist, in eine Aussparung 54 einer Spinndüsenplatte 53 eingefügt, wobei die Löcher unterhalb einer zentralen öffnung 50 in der Sammelplatte liegen. Kanäle 55, die in der Spinndüsenplatte 53 ausgebildet sind, treffen sich bei dieser Ausführungsform nicht an einem zentralen Punkt, sondern ihre äußersten inneren Enden stehen mit Löchern 52 in der Lochplatte 51 in Verbindung. Spinnöffnungen 56 sind an den äußersten Enden der Kanäle 55 angeordnet.

Bei der Verteilereinrichtung nach Fig.8 haben die Bezugsziffern die gleiche Bedeutung wie in den F i g. 6 und 7. Es ist eine unterschiedliche Anordnung der Kanäle 55 und der Löcher 52 in der Lochplatte 51 bei dieser Anordnung zu sehen. Die Spinndüsenplatte weist hier keine Aussparung für die Aufnahme der Lochplatte auf, sondern besitzt eine ebene Oberfläche, auf der die Lochplatte ruht.

Ein Schmelzspinnvorgang soll nun anhand der F i g. 1 und 2 beschrieben werden. Geschmolzenes Polymer, wie z. B. Polyamid, wird durch die Packung 9 filtriert und gelangt durch das gesinterte Sieb 8 in die Kanäle 6 in der Sammelplatte 5. Die Kanäle 6 leiten das Polymer zur zentralen öffnung 7, welche das Polymer in das Zentrum der Anordnung von Kanälen 2 führt, die in der Spinndüsenplatte 1 ausgebildet sind. Da die Sammelplatte mit der Spinndüsenplatte eine flüssigkeitsdichte Passung bildet, fließt das Polymer entlang eines jeden der Kanäle 2 nach außen und wird durch die Spinnöffnungen 3, welche untereinander gleichen Strömungswiderstand besitzen, ausgepreßt. Die Kanäle besitzen alle die gleichen Querschnittsabmessungen und sind so ausgebildet, daß jeder je Längseinheit dem Polymerfluß im wesentlichen den gleichen Widerstand entgegensetzt, wobei dieser Widerstand im Vergleich zu dem Widerstand der Spinnöffnungen klein ist. Die volumenmäßige Fließgeschwindigkeit durch jede der Spinnöffnungen ist somit im wesentlichen gleich. Es werden Fäden erhalten, deren Titer innerhalb eines engen Bereichs Hegt
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Die Erfindung erlaubt es, die Spinnöffnungen so anzuordnen, daß die besten Kühlbedingungen für jedes Filament erhalten werden und daß auch in zweckmäßiger Weise Aufteilungen der Filamentbündel in eine Anzahl von kleineren Bündeln erzielt werden können. Wenn eine Aufteilung in 2 Bündel erforderlich ist, dann wird zweckmäßigerweise eine Spinndüsenplatte verwendet, bei der die Kanäle und Spinnöffnungen so angeordnet sind, wie dies in Fig.3 gezeigt ist; die Aufteilung wird dann im rechten Winkel zum Hauptkanal 11 vorgenommen.

Die Anordnung der Kanäle und der Spinnöffnungen, die bei der Spinndüsenplatte von Fig.4 gezeigt ist, ist ebenfalls für eine Aufteilung geeignet. Die Platte kann beispielsweise Kanäle von 1,52 mm Breite und 2,03 mm Tiefe aufweisen, und die Spinnöffnungen können einen

ίο Y-förmigen Querschnitt besitzen 'ind an der Basis von Senkbohrungen von 2,03 mm Durchmesser angeordnet sein, wobei die Arme des Y 0,81 mm χ 0,10 mm messen. Wenn sie zum Spinnen von Nylon-66-polymer in zwei unversti eckte Bündel von 13 Filamenten mit einem

is Einzel-Titer von 102 den verwendet wird, dann wird die Aufspaltung längs der Linie X-X vorgenommen. Der Titerunterschied zwischen den Filamenten ist bei diesem Verfahren nur in der Größenordnung von ± 1 %, was mit ±3—4% bei einem herkömmlichen Spinnkopf zu vergleichen ist.

Beispiel 2

Die Erfindung kann auch erfolgreich zum Spinnen von Filamenten mit im wesentlichen demgleichen Titer durch Spinnöffnungen mit unterschiedlichen Querschnittsformen, die sich in der gleichen Spinndüsenplatte befinden, verwendet werden. Dazu können das Kanalschema und die Anordnung der Spinnöffnungen von Fig. 5 verwendet werden. Bei dieser Anordnung sind die Kanäle 1,52 mm breit, die Kanäle 35, welche zu den Kanalreihen 33 mit den kreisförmigen Auspreßöffnungen führen und mit »xxx« bezeichnet sind, 1,30 mm tief und die Kanäle 36, die zu den Kanalreihen mit den Y-förmigen Auspreßöffnungen führen und welche mit »/////«bezeichnet sind, 1,78 mm tief. Alle anderen Kanäle sind 2,03 mm tief. Die kreisförmigen Spinnöffnungen besitzen einen Durchmesser von 0,76 mm, eine Länge von 1,91 mm und sind an der Basis einer Senkbohrung von 1,52 mm Durchmesser angeordnet; die Y-förmigen Spinnöffnungen haben Arme von 0,76 mm χ 0,13 mm, eine Länge in Fließrichtung von 0,51 mm und befinden sich an der Basis von Senkbohrungen mit einem Durchmesser von 2,03 mm. Nylon-6,6-polymer, das unter Verwendung der Anordnung von F i g. 2 und der obigen Spinndüsenplatte versponnen wird, ergibt ein Filamentgarn aus Filamenten mit kreisförmigem und mit dreilappigem Querschnitt Bei einem Spinnversuch hatten die kreisförmigen Filamente einen mittleren Titer von 55,3, eine Standardabweichung von 4,6 und die dreilappigen Filamente einen mittleren Titer von 51,6 und eine Standardabweichung von 6,5. Dies zeigt, daß ein erfindungsgemäßer Spinnkopf mit Vorteil zum gleichzeitigen Spinnen von Filamenten mit gleichem Titer aber unterschiedlicher Querschnittsform verwendet werden kann.

Beispiel 3

Acht kreisförmige Filamente wurden aus Nylon-6,6-polymer unter Verwendung des Spinnkopfs von F i g.

hergestellt, in welcher die Spinndüsenplattenkanäle eine Tiefe von 2,16 mm und eine Breite von 1,65 mm aufwiesen und am Endteil jedes Kanals eine Spinnöffnung von 0,61 mm Durchmesser enthielten, die an der Basis einer Senkbohrung von 1,52 mm angeordnet war.

Die Filamente hatten eine Titerabweichung von Filament zu Filament von ±2% und eine Titerabweichung von ±2% zwischen Filamenten aus aufeinanderfolgend gesponnenen Garnkörpern. Bei Verwendung

eines herkömmlichen Spinnkopfs für die Herstellung von Fäden liegt diese Abweichung normalerweise in der Größenordnung von ±4%.

Abweichungen in den Kanal- und Spinnöffnungsdimensionen können Änderungen im Titer zwischen den Filamenten zur Folge haben. Dieser Effekt kann durch die Verwendung von Verengungen am Eingang zu den Kanälen verbessert werden, wobei jede Verengung den gleichen Widerstand besitzt. Es kann gezeigt werden, daß, zur Beschränkung der Gesamttiterabweichung zwischen Filamenten, die durch öffnungen in zwei verschiedenen Kanalreihen ausgepreßt werden, auf innerhalb 2%, der Widerstand der Verengungen gleich dem Neunfachen des Gesamtwiderstands der Kanäle und der Spinnöffnungen sein sollte, wenn eine Abweichung von ±10% im Gesamtwiderstand der Kanäle plus der Spinnöffnungen zu berücksichtigen ist,

Zweckmäßigerweise nehmen die Verengungen die Form von Löchern in einer Lochplatte an, die oberhalb

und in Berührung mit der Spinndüsenplatte angeordnet ist, wobei ein Loch Polymer zu einem Kanal oder zu einer Kanalreihe führt. Eine typische Anordnung, die verwendet werden kann und bei der von einer Lochplatte Gebrauch gemacht wird, wurde anhand von F i g. 7 beschrieben.

Beispiel 4

Acht Garne aus kreisförmigen Filamenten wurder aus Nylon-6,6-polymer unter Verwendung des Spinnkopfs von Fig.7 hergestellt, wobei jedoch die Lochplatte und Spinndüsenplatte von F i g. 8 verwende wurde. Die Kanal- und Spinnöffnungsabmessunger waren die gleichen wie in Beispiel 3. Die Titerabwei ■ chung von Filament zu Filament und die Abweichunj des Titers zwischen Filamenten aus aufeinanderfolgenc gesponnenen Garnkörpern wurde dabei auf ±'/2°/ reduziert.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schmelzspinnkopf mit einer eine Anzahl von Spinnöffnungen aufweisenden Spinndüsenplatte, mit einer oberhalb der Spinnöffnungen angeordneten Polymerverteilungszone, die mit den Spinnöffnungen in Verbindung steht, und mit Einrichtungen zum Zuführen von geschmolzenem Polymer in die Polymerverteilungszone, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerverteilungszone aus einer Anzahl von Kanälen (2) besteht, die direkt oder indirekt mit einer Einführungsöffnung (7) so in Verbindung stehen, daß das Polymer in jedem Kanal (2) nur in einer Richtung zu den im Boden der Kanäle (2) angeordneten Spinnöffnungen (3) strömt, wobei eine Spinnöffnung am äußersten En'Je jedes Kanals angeordnet ist, und wobei die Kanäle so dimensioniert sind, daß der Druckabfall in den Kanälen im Vergleich zu demjenigen in den Spinnöffnungen klein ist.