DE1660567B2 - Spinndüsenplatte - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Spinndüsenplatte mit mindestens einer konvergierenden Düse, welche mit einem im Querschnitt nicht kreisförmigen Kapillarabschnitt endet, welcher durch Wände begrenzt wird, die zur Austrittsfläche im wesentlichen senkrecht stehen, und wobei sich die Düse vom Kapillarabschnitt aus in mindestens zwei einander überschneidenden, divergierenden Abschnitten erstreckt, deren erster einen kleineren Divergenzwinkel als der zweite Abschnitt hat und deren zweiter ein Teil eines Kegelstumpfes ist.

Eine Spinndüsenplatte der eingangs genannten Art ist aus der FR-PS J3 07 243 bekannt.

Spinndüsenplatten mit nicht kreisförmiger Kapillare sind ferner aus den US-PSen 29 45 739 und 30 17 789 bekannt.

Bei den bekannten Spinndüsen gibt es, soweit sie zur Herstellung von Fäden mit nicht kreisförmigem Querschnitt verwendei: werden, Abschnitte, in denen eine hohe Scherwirkung auf das polymere Fadenmaterial erfolgt, was einen nachteiligen Einfluß auf die Güte und Gleichmäßigkeit der gesponnenen Fäden hat.

Beim Auspressen runder Fäden ist es verhältnismäßig leicht, einen glatten Fluß durch die Spinndüsenplatte mittels Bearbeitungsstufen zu erzielen, bei welchen eine allmähliche Verringerung des Düsendurchmessers von der Eintritts- zur Austrittsöffnung erhalten wird. Ein Beispiel einer solchen Ausbildung mit einem zwischenliegenden Düsenabschnitt in Form eines Kegelstumpfes ist in der US-PS 2341 555 beschrieben. Dabei verändern sich die senkrechten Wände des Kapillarabschnitts in ihrer Tiefe, so daß mehr Polymeres durch die Mitte des Kapillarabschnitts und weniger an den äußeren Enden fließt und fehlerhafte Fadenquerschnitte er halten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spinndüsenplatte, welche einen nicht kreisförmigen Kapillarabschnitt aufweist, derart auszubilden, daß ein gleichmäßiger Ausfluß der Schmelze an der gesamten Austrittsfläche der Düse unabhängig vom Abstand eines strömenden Polymerteilchens von der Achse des Austrittsquerschnitts erhalten wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die

Wände des Kapillarabschnitts von gleicher Höhe sind und der erste divergierende Abschnitt durch ebene Flächen begrenzt wird, von denen jede von einer der Wände divergiert

Durch die erfindungsgemäßc Ausbildung wird erreicht, daß der Umriß des ersten divergierenden Abschnitts dem Umriß des Kapillarabschnitts entspricht, so daß das Polymere vorgeformt wird und eine gleichmäßige Beschleunigung beim Erreichen des Kapillarabschnitts erhalten wird.

Infolgedessen wird bei der erfindungsgemäßen Ausbildung die Gleichmäßigkeit des Ausflusses des Polymeren erhöht und ein spürbarer Abfall der Geschwindigkeit des Polymeren, wie er bisher mit steigender Entfernung von der Achse eines nicht kreisförmigen Austrittsquerschnitts auftrat, vermieden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Spinndüsenplatte einen dritten divergierenden Abschnitt der Düse auf, der einen Teil eines Kegelstumpfes bildet.

Die Erfindung wird anschließend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Teildraufsicht einer erfindungsgemäßen Spinndüsenplatte.

Fig.2 eine Ansicht nach der Schnittlinie 11-11 in Fig. 1.

Fig.3 eine Ansicht nach der Schnittlinie HI-IlI in Fig. 1.

F i g. 4 eine Teilansicht der Spinndüsenplatte von unten und

Fig. 5 bis 10 weitere Ausführungsformen der Austrittsöffnung.

In den F i g. 1 bis 4 ist eine erfindungsgemäße Spinndüsenplatte 12 mit einer konvergierenden Düse 10 dargestellt, die eine Eintrittsfläche 14 und eine Austrittsfläche 16 aufweist. In der Spinndüsenplatte 12 ist eine bzw. sind mehrere Düsen 10 vorgesehen. Da es schwierig sein würde, feine Kapillaren zu formen, die sich von der Eintrittsfläche 14 zur Austrittsfläche 16 erstrecken, und da der Druckabfall durch eine solche Kapillare zu hoch sein würde, ist eine Eintrittsöffnung 18 vorgesehen. Die Düse 10 weist einen Kapillarabschnitt auf, der aus drei miteinander verbundenen, symmetrisch angeordneten Schlitzen 22 (F i g. 4) bestehi, die in der Austrittsfläche 16 angeordnet sind. Bei drei Schlitzen 22 sind sechs Seitenwände 23 und drei Endwände 24 im Kapillarabschnitt (F i g. 2 und 3) vorhanden. Die Seiten- und Endwände 23, 24 sind zur Austrittsfläche 16 senkrecht und haben eine gleiche und konstante Höhe über den Umfang des Kapillarabschnitts. Hierdurch wird ein gleicher und gleichmäßiger Fluß des Polymeren durch jeden Schlitz 22 gewährleistet. Wenn sich die Höhe verändern würde oder wenn Unterbrechungen in den Seiten- oder Endwänden vorgesehen wären, würde der Fluß des Polymeren gestört und die Gleichmäßigkeit der geformten Fäden beeinträchtigt werden.

Vom Kapillarabschnitt nach oben erstreckt sich ein erster divergierender Abschnitt 26. welcher sechs ebene Flächen 28 und drei ebene Flächen 30 aufweist. Sowohl die ebenen Flächen 28 als auch die ebenen Flächen 30 divergieren von den vertikalen Ebenen der benachbarten Seiten- und Endwände 23,24 aus. Der Winkel χ in F i g. 3 ist der Divergenzwinkel zwischen jeder Endwand 24 und der benachbarten ebenen Fläche 30 des ersten divergierenden Abschnitts 26. Der Winkel y in Fig.2 ist der Divergenzwinkel zwischen jeder Seitenwand 23 und der benachbarten ebenen Fläche M

des ersten divergierenden Abschnitts 26. Wie ersichtlich, hat die Düse 10 in jeder Ebene parallel zur Austrittsfläche 16 eine Querschnittsform, weiche derjenigen des Kapillarabschnitts entspricht, wenn der Winkel χ gleich dem Winkel y ist Wenn der Winkel χ vom Winkel y verschieden ist, ist die Querschnittsform des ersten divergierenden Abschnitts 26 nicht mehr identisch, jedoch ausreichend ähnlich zum Vorformen des Polymeren, so daß sich dieses leicL ■ beschleunigen läßt und gleichmäßig durch die Schlitze 22 des Kapillarab-Schnitts fließt

Unmittelbar oberhalb des ersten divergierenden Abschnitts 26 und diesen schneidend ist ein zweiter divergierender Abschnitt 32 vorgesehen, welcher ein Teil eines Kegelstumpfes ist Der Winkel ζ ist der Divergenzwinke! zwischen der konischen Seitenwand des Abschnitts 32 und einer Normalen zur Austrittsfläche 16. In allen Fällen ist der Winkel ζ größer als die Winkel χ und y. An den zweiten divergierenden Abschnitt 32 schließt sich ein dritter Abschnitt 34 an, dessen Divergenzwinkel mit w bezeichnet ist und der ebenfalls ein Tei! eines Kegelstumpfes ist Die Ein'rittsöffnung 18 der Düse ist kreisförmig.

Wie ersichtlich, ist die Querschmittsfläche der Eintrittsöffrtung 18 wesentlich größer als die Querschnittsfläche des Kapillarabschnitts. Die Eintrittsöffnung 18 verursacht daher einen verhältnismäßig geringen Druckabfall. Ein gewisser Druckabfall findet in den Abschnitten 26, 32, 34 statt, jedoch erfolgt dieser hauptsächlich im Kapillarabschnitt, der durch die vertikalen Wände 23,24 begrenzt wird.

Durch die Verwendung einer Reihe von Abschnitten, welche vom Kapillarabschnitt zur Eintrittsöffnung divergieren, fließt das Polymere durch die konvergierende Düse zum Kapillarabschnitt, ohne daß es eine größere Richtungs- oder Geschwindigkeitsänderung erfährt Hierdurch werden örtliche Stellen hoher Scherbeanspruchung sowie deren nachteilige Wirkungen auf das gesponnene Produkt vermieden. Außerdem sind keine Stellen vorhanden, an welchen das zeitenipfindliche Polymere aufgehalten werden kann und sich seine Qualität verändert

Obwohl ein dritter divergierender Abschnitt 34 in Verbindung mit der gezeigten dreiarmigen Austrittsöffnung dargestellt ist ist dieser nicht immer notwendig. Beispielsweise wird in Fällen, in weichen ein gedachter Kreis, der die Austrittsöffnung umschreibt nahezu die gleiche Größe wie die Eintrittsöffnung hat der dritte Abschnitt 34 nicht vorgesehen. Dieser Abschnitt wird immer dann vorgesehen, wenn der umschriebene Kreis einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Einirittsöffnung hat In manchen Fällen können zusätzliche divergierende Abschnitte erforderlich sein.

Vorzugsweise liegen die Divergenzwinkel χ und y im Bereich von 10 bis 60°, sie brauchen jedoch nicht gleich zu sein. Der Winkel 2 kann im Bereich von 30 bis 60° liegen und der Winkel w im Bereich von 40 bis 70°. Der Winke! w kann entweder kleiner oder größer als der Winkel ζ sein.

Weitere Querschnittsformen des Kapillarabschnitts sind beispielsweise in den F i g. 5 bis 10 dargestellt. In ähnlicher Weise können die divergierenden Abschnitte durch andere geometrische Flächen als Kegelstümpfe gebildet werden, vorausgesetzt, daß das Polymere ohne plötzliche Richtungsänderung gefördert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Spinndüsenplatte mit mindestens einer konvergierenden Düse, welche mit einem im Querschnitt nicht kreisförmigen Kapillarabschnitt endet, welcher durch Wände begrenzt wird, die zur Austrittsfläche im wesentlichen senkrecht stehen, und wobei sich die Düse vom Kapillarabschnitt aus in mindestens zwei, einander überschneidenden divergierenden Abschnitten erstreckt, deren erster einen kleineren Divergenzwinkel als der zweite Abschnitt hat und deren zweiter ein Teil eines KegelsUimpfes ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (23. 24) des Kapillarabschnitts von gleicher Höhe sind und der erste divergierende Abschnitt (26) durch ebene Flächen (28,30) begrenzt wird, von denen jede von einer der Wände (23,24) divergiert.

2. Spinndüsenplatte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dritten divergierenden Abschnitt (34) der Düse (10), der einen Teil eines Ke gelstumpfes bildet.