DE1660410A1 - Vorrichtung zur Herstellung von aus mindestens zwei verschiedenen Polymeren bestehenden Verbundfaeden - Google Patents

Vorrichtung zur Herstellung von aus mindestens zwei verschiedenen Polymeren bestehenden Verbundfaeden

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Description

INVENIA AG für Forschung und Paten ^verwertung Zürich» Zürich / Schweiz
Vorrichtung zur Herstellung von aus mindestens zwei verschiedenen Polymeren bestehenden Verbundfaden
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von aus mindestens zwei verschiedenen Polymeren bestehenden Verbundfäden.
Ss sind zahlreiche Vorrichtungen und darin enthaltene Spinndüsen für die Herstellung von Hehrkomponentenfäden mit heterogenem Querschnitt bekannt. Diese Spinnvorrichtungen sind je-
U Unterlagen (Art. 7 § 1 Abs. 2 Nr. 1 Satz 3 des Änderungsges. v. 4.8,18*7)
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welle auf einen einsigen gans "bestimmten Querschnitt, a.B· auf Eern-Mantel- oder Seite-an-Seite-Querschnitte eingestellt. Jftir die Herstellung eines neuen Querschnittes ist geoäss dem Stande der Technik eine völlig neue Spinnvorrichtung zu entwickeln und anzufertigen,
Da es infolge der heute rasch wechselnden Narktbedürfnlsse erforderlich ist, relativ kleine Aufträge für ganz verschiedenartige, spezielle und oft kompliziert aufgebaute Heterofilamente zu erfüllen, wäre es wirtschaftlich nicht vertretbar, für jeden vorkommenden Faserquerschnitt eine spezielle Spinnvorriohtung zu entwickeln. Saher ist es nicht verwunderlich, dass die bisherige Auswahl an Querschnitten in grossteohnischem Maßstäbe praktisch auf Kern-Hantel- und Seite-an-Selte-fäden beschränkt war, wie sie in den figuren 3,4, 11, 12 und 19 ersichtlich ist.
fflgur 1 aeigt eine eineeine nach diesem System konstruierte . Spinndüse im senkrechten Längsschnitt. Sie besteht aus einer Msenplatte 2 mit einer Düsenöffnung 3, einer erweiterten Grobbohrung 8, in die ein längs durchbohrter Leitstift 4 hineinragt, welcher in einer mit Abstand hinter der Düsenplatte 2 angeordneten Leitplatte 1 dichtend befestigt ist. Ein Polymerstrom 6 wird der erweiterten Grobbohrung 3 im Zwischenraum zwischen der Düsenplatte 2 und der Leitplatte 1 fliessend zugeführt und durch den zwischen der Wand der erweiterten Grobbohrung 8 und dem Hantel des Leitetlftes 4 gebildeten Kanal mit ringförmigem Querschnitt, der Düsenöffnung 3 zugeführt. Bin zweiter Polymerstrom 5 wird der Düeenuffzmng 3 durch Längsbohrung 7 ira Leitstift 4 zugeführt. Beide Polymers tö'rme vereinigen sich kurz vor ihrem Zutritt in den engen Querschnitt der Düsenöffnung 5. Da die Strömung der Polymeren 5 und 6 wegen
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deren holier Viskosität laminar ist» findet nach ihrer Vereinigung keinerlei Vermischung untereinander statt, so dass sie in der am Vereinigungspunkt gebildeten Kem-Mantel-Form aus der BUsenöffnung 3 austreten. Die Kera-lflantel-Form bleibt auoh nach dem Erstarren der aus der Düsenöffnung ausgetretenen Fibrille erhalten.
Figur 2 zeigt den "beschriebenen leitstift. In dieser Form eignet sich die Vorrichtung indessen nur für die Herstellung von Fasern mit Kern-Mantel-Quersehnittea.
bei der oben erwähnten rasch wechselnden Marktlage ein häufiger Wechsel an Faserq.uerschnitten gewünscht wird, wäre man gezwungen, einen grossen platzraubenden und kostspieligen Maschinenpark bereit zu halten, der ausserdem auch noch zwangsläufig nur zum kleinen Seil ausgelastet wäre.
Daher wäre eine Vorrichtung, die sich leicht auf die Herstellung Ton Fasern jeweils gewünschter Querschnitte einstellen lässt, sehr wünschenswert; dies schon deshalb, da man bekanntlich durch die Formgebung ihrer Querschnitte den Fasern bestimmte Eigenschaften verleihen kann.
Es wurde nun eine Vorrichtung gefunden, die diese Anforderungen erfüllt und obige Kachteile umgeht.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Herstellung von aus mindestens zwei verschiedenen Polymeren bestehenden Verbundfäden, enthaltend eine Düse mit Düsenplatte, wobei die Düsenplatte einseitige Grobbohrungen aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass in diese Grobbohrungen teilweise bis ganz durchbohrte Leitstifte hineinragen, die weitere Boh-
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" rangen und/oder Aussparungen und/oder Abflachungen aufweisen, die zusammen mit den Wänden der Grobbohrungen Steömungskanäle bilden, die in ihrer Anordnung und Stellung zueinander der Anordnungeform der einzelnen Polymerbereiche im Querschnitt der ssu erzeugenden Verbundfibrillen entsprechen. Dadurch wird den eineeinen Polymerströmen bei ihrer Vereinigung der gewünschte SPeilquerschnitt in der Ctesamtfibrille zugewiesen, der infolge der laminar it&t der Strömung auch beim Austritt aus der Düsenöffnung und in der fertigen, erstarrten Fibrille erhalten bleibt.
' Als Polymere kommen die üblichen, in der EaserIndustrie bekannten hoohpolymeren Verbindungen in Präge, die eich als lösungen oder Schmelzen verspinnen lassen.
Sie Form der ieitstif te und deren Bohrungen können ausser~ ordentlich vielgestaltig sein* So können 2.B. die Leitetifte ihrerseits zusammengesetzt und deren Einzelteile beispielsweise ineinandergeschachtelt sein. Hierbei kann man durch Bweckmässige Anordnung von Aussparungen und Ruten in diesen Slnzelteilchen mehrere, beispielsweise konzentrisch oder koaxial angeordnete Kanäle für die durohfliessenden Polymerströme erhalten« Damit, sowie mit entsprechender Formgebung i_ kann man den Polymerströmen (und nach deren Erstarrung den Fasern) Querschnitte von praktisch unbeschränkter Vielfältigkeit verleihen. In den Figuren 3-26 sind Beispiele solcher Querschnitte skizziert.
Sq zeigen:
Figur 3 Zweietoff-Sektorfibrille, ε.B. zur Anwendung für Kräuselfaden.
Figur 4 Zweistoff-Eera-Mantel-Fibrille, z.B. zur Kombination
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der Festigkeitseigensohaften des KemBtoffes, mit den Oberflächoneigeneehaften des Hantel-Stoffes oder sur Anwendung für Mattfäden ohne Einlagerung anorganischer Stoffe, wie etwa
Figur 5 !Dreietoff-Sektorf!brille.
Figur 6 !Dreietoff-Kern-Mantel-Fibrille.
Figur 7 Dreistoff-Kern-Mantel-Fibrille mit Sektorkern, a.B. zur Kombination der in Pigur 1 und in Figur 4 enthaltenen Möglichkeiten.
Figur 3 Vierstoff-Xern-Mantel-Fibrille mit dreiteiligem ' Sektorkern,
Figur 9 Dreistoff-Eern-Mantel-Pibrille mit geteiltem Mantel, z.B. für Anwendungen äbnliuh Figur 7.
Figur 10 Yierstoff-Kern-I'Iantel-Fibrille mit dreige teil tem Mantel.
Figur 11 25wsistoff-Sektor~Fibrille mit gebogener Grenzlinie zwischen den Sektoren, a.B. für Anwendungen ähnlich Figur
Figur 12 3waistoff-Eern~Mantel~Fibrille mit exssm trieehern Kern, s.B. für Kräueelef fekte.
Figur 13 Dreistoff-Kem-Mantöl-IFibrille, mit 3)opp©lkerns z.B. für ummantelte Kräuselfaden.
Figur 14 Tierstoff-Eern-Mantel-PibrillQ, mit JDreifachkern.
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Figur 15 unmade Zweietoff-f !brille, z.B. für Anwendungen ähnlich figur 3 und Figur 11.
figur 16 Zweistoff -fifcrille mit hantelfurmigem Querschnitt, figur 17 Zweistoff-fibrille mit flachem Querschnitt·
figur 18 Zweistoff-Fibrille mit zweifach gelapptem Querschnitt , z.B. zur Anwendung in Kräuselfaden.
figur 19 Zweistoff-fibrille mit dreifach gelapptem Querschnitt, z.B. zur Anwendung in Kräuselfaden.
figur 20 Dreistoff-fibrille mit dreifach gelapptem Querschnitt.
figur 21 Zweis toff«Kera-Mantel-fibrille mit dreifach gelapptem Quersohnitt zur Anwendung ähnlich Figur 4.
figur 22 Dreistoff-Kern-Mantel-fibrille mit flachem Quer-Bohnitt und geteiltem Kern, z.B. zur Anwendung ähnlich figur 7 und figur 13«
figur 23 Dreistoff-Kem-Jfentel-fibrille mit dreifach gelapptem Quersohnitt und geteiltem Kern, Z9B. für Anwendung ähnlich figuren 7, 13 und 22.
figur 24 Zweistoff-Hohlfibri3.1e in Kern-Mantel-]?orm. figur 25 Zweistcff-Hohlfibrille in Selrfcorform.
figur 26 Zweistoff-Hohlfibrille mit vierfach gelappteia-Quersohnitt.
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Pie erfindungsgemässe Torrichtung hat den Torteil, dass man durch blosses Auswechseln der Leitstifte bzw» Leitetiftsätze den Fibrillenquerschnitt den gewünschten Erfordernissen anpassen kann, während die übrigen Seile der Spinnvorrichtungen unverändert bleiben.
Die folgenden Ausftihrungsbeispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung.
Figur 27 zeigt die Funktion eines erfindungsgemässen Leitstiftes anhand eines senkrechten Schnittes durch ein Spinnelement, in das der Stift eingebaut ist, während des Betriebes .
Der Leitstift 10 ist im Gegensatz zu dem in der bekannten Vorrichtung der Figur 1 nicht auf ganzer Länge durchbohrt; vielmehr endet die Bohrung 9 blind» Der durch die Bohrung 9 strömende Spinnstoff tritt durch eine seitliche Bohrung oder Sinfräsung zur Seite hinaus und gelangt durch den Kanal 12, vorbei en einer Fläche 14» die mit einer weiteren Fläche 13 eine schneide 15 bildet, zur Düsenöffnung 3. Der andere Spinnstoff gelangt vom Hohlraum 6 herkommend durch den Kanal 11, Über die Fläche 13 ebenfalls zur Schneide 15 und von dort aus, vereinigt mit dem erstgenannten Spinnstoff, durch die DttsenUffnung aus der Vorrichtung hinaus.
Die Kanäle 11 und 12 besitzen segmentförmige Querschnitte, welche durch entsprechende Abfräsung des Stiftmantels entstehen· Der Durchmesser des Stiftes ist so gewählt, dass er genau in die Grobbohrung der DUseplatte 2 hineinpasst, so dass die Kanäle 11 und 12 völlig getrennt verlaufen.
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Figur 28 zeigt einen Leitstift wie er in Figur 27 beschrieben ist, der in eine sonst genau gleiche Spinndüse eingebaut,, wie sie z,B. für den leitetift nach Figur 2 beschrieben \*urde, einen Fibrillenquerschnitt gemäss Figur 2 hervorruft.
In Figur 28 bedeuten:
1 und 2 Abfräeungen, die zusammen mit der Wand dor Grobbohrung die aegmentförmigen Kanäle bilden,
3 Einfräsung zur seitlichen öffnung der Zufuhrbohrung im Inneren des Stiftes,
4 schräge Flächen, die die Schneide 5 bilden.
Figur 29 zeigt einen Leitstift, mit dem Fibrillenformesj gamäse Figur 12 hergestellt werden können.
1 β Austrittsbohrung für den Kernspinrstoff,
2 S= Abfräsung, die zuBammen mit der Wand der
einen eegraentförmi.gen £anal bildet, zait dessen Hilfe exzentrisch geformte Fibrillomoantel entsteht.
Figur 50 zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein Spinnelement, das mit einem Leitetift ausgestattet ist* Ulm lassen β ich infolge der Form des Kieitstiftes 4, Self©«aa-SeAte gesponnene Fibrillen gemäss Figur 5 odsr Figur 11 herstellen·
Ea bedeuten:
4 i&eitatift
5 Eintrittebohrung des Leitstiftes
12 äängsbohrung im Leitstift
10 und 11 Kanäle mit segmentförmigen Querschnitt
11 ist durch eine Binfräsung mit der Längsbohruxtg 12 verbunden.
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Die Figuren 31 und 32 zeigen Querschnitte durch das Spinnelement nach Figur 30 in den Linien A-A bzw. B-B.
Die Besugsmusmera haben die gleiche Bedeutung wie in Figur Deutlich sind die segmentförmigen Kanäle 10 und 11 zu sehen.
Figur 33 zeigt die Form der Düsen öffnung.
Die Figuren 34 - 36 zeigen sinngemäss eine Anordnung für Kern-lfentel-Fäden mit Fibrillenquerschnittens etwa gemäss Figur 19.
Figur 37 sseigt die entsprechende Form der DüsenöffniAng.
Figur 38 iseigt einen senkrechten Schnitt durch ein Spinnelement ssur Herstellung von Dreistoff-Fäden mit oixiem Fibrillenquerschnitt gemäss den Figuren 7» 22 und 23.
Die Figuren 39 und 40 sieigen Querschnitte durch das gleiche Element la den Linien A-A una B-B.
Die* Dreistoff -Spinndüse (Figuren 38 - 40) besteht aus den Leitplatten 1 und 2, aus der Ditseaplatte 3 soitfie aus den Leitstiften 5 lüid 65 die ineinandergeschachtelt aind und gemeinsam in die Srobbohriuag ä©r Düsenplatte 5 hineinragen. Die Kern-Spinnstoffe traten bei 17 und 7 in das Düsensystem ein vjod. gelangen durch die Kanäle 8 bsw. 7 und 9 aur Düsenöffnung 4, während der Mantel-Spinnstoff b@i 13 eintritt und durch Kanal to mit kreisringförmigera Querschnitt die Msenöffnung 4 erreicht.
Die Figuren 41 ·- 43 issigen in gis icher Darstellungsart ein
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- ίο -
Spinnelement zur Herstellung von Dreistoff -Fäden nach Figur 9. Hier erreicht der Kern-Spinnstoff die Düsenöffnung 4 durch den Kanal 7, während die Mäntel-Spinnstoffe durch die Kanäle 8, 9 und 11 fHessen. Wie in Figur 27, 30 und 34 wird einer der Kanäle, in diesem Falle Kanal 8, durch eine seitliche Bohrung oder Einfräsung 12 zur Seite hia geöffnet.
figur 44 zeigt einen senkrechten Schnitt durch ein Spinnelement zur Herstellung von Zweistoff-Hohlfäden.
Dieses Element ist grundsätzlich wie ein Spinnelement für Dreistoff-Fäden gemäss den Figuren 38 ~ 43 aufgebaut. Bin konstruktiver Unterschied liegt lediglich im Bereich der eigentlichen Düsenöffnung 8.
Hier ist der innerste Leitstift 2 mit einem Fortsatz 3 Ms in die Spinnöffnung hineingezogen. Das dargestellte Spinnelement eignet sich zur Herstellung von Zweißtoff-Hohlfibrillen gemäss den Figuren 25 und 26 ^e nach Fora der Düsenöffnung. Während die Spinnstoffe bei 4 und 5 eintreten und ähnlich wie bereits beschrieben, durch segmentförmige Kanäle 6 und 7 getrennt zur Düsenöffnung gelangen j wird bei 1 ein Gas, z.B. Luft, eventuell auch eine an sich nicht verspinnbare Flüssigkeit zugeführt. Der gasförmige oder flüssige Stoff tritt durch die feine Bohrung 9 aus und bildet den Kern der bei 8 gebildeten FAhTiIIe9 so dass eine Zweietoff-Hohlf!brille, bzw. eine Zweistoff-Fibrille, entsteht, die mit an sich nicht veropinnbarer Substanz gefüllt ist.
Diese Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Spinnvorrichtung zur Herstellung von Yerbundhohlfäden ist dadurch gekennzeichnet, dass bei ihr der innerste der Leitotif'te, dessen Längs bohrung der Zuführung der das Innere der entstehenden
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3?il)a?iX'l© εΐΐ»8#ίϋΙο?ι&θϊΐ gasförmigen Siihstexws aiesBi't durch
Mo 5?igxa?en ·1ί5 - 48 seigexi Qnex?öolm5.tfce dv^oh äao Spinsele in tlsM linien A-vir E-B, 0-Ό, B-D. Ist des:·
VJ? 48 gefoxTiiv, so ezitstehe-ü illon x&oh Figi^r 25.
Pigur 4S söAgt eiaea SUssaawstritt für ίδτιβΐstoff
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Claims (1)

  1. Patentanspruch
    Vorrichtung zur Herstellung von aus mindestens swei verschiedenen Polymeren Destehenden Verbundfaden, enthaltend eine Düse mit DUsonplatte, wobei die DUs en plat-ce einseitig örobbohrungen aufweist» dadurch gekennzeichnet» dass in diese Grobbohrungen teilweise bis ganz durchbohrte Leitätigte hineinragen, die weitere Bohrungen und/oder Aussparungen und/ oder Abflachungen aufweisen, die zusammen mit den Wänden der Grobbohrungen StrSmungskanäle bilden, die in ihrer Anordnung und Stellung zueinander der Anordnungsfoxm der einzelnen Polymerbereiche in Querschnitt der zu erzeugenden Terbundfibrillen entsprechen.
    Unt3rlar,cr. ,.-.·,., s, α·:.2η,μ aiu . ,,^^u^u,. v. ,.9.1,5·;
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    Leerseite
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