DE1926837B2

DE1926837B2 - Verfahren zur Herstellung von Spinndüsen aus Kunstharz

Info

Publication number: DE1926837B2
Application number: DE19691926837
Authority: DE
Inventors: Kazumi Nakagawa; Keitaro Shimoda; Nobuhiro Tsutsui; Keiichi Zoda
Original assignee: JAPAN EXLAN CO Ltd OSAKA (JAPAN)
Current assignee: JAPAN EXLAN CO Ltd OSAKA (JAPAN)
Priority date: 1968-05-30
Filing date: 1969-05-27
Publication date: 1973-10-18
Also published as: NL6908196A; BR6909390D0; GB1226906A; BE733774A; ES367635A1; FR2009657A1; DE1926837A1; DE1926837C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Spinndüsen, bei dem Kunstharz in eine Gießform, in der fadenförmige Kerne angeordnet sind, gegossen wird, bei dem der Gießling nach dem Aushärten des Kunstharzes aus der Gießform entnommen wird und die fadenförmigen Kerne entfernt werden.

Beim Spinnen und insbesondere beim Naßspinnen von synthetischen Fäden haben der Aufbau und die thermischen Eigenschaften der Spinndüse einen besonderen Einfluß auf die Spinnfähigkeit, Bauschigkeit, Querschnittsform, Anfärbbarkeit und den Glanz des gesponnenen Fadens oder der Faser. Bei dem bislang im allgemeinen für eine Spinndüse verwendeten Metall ist die Wärmeleitfähigkeit sehr hoch. Sie führt daher beim Naßspinnen, beispielsweise in ein Fällbad mit niedriger Temperatur, zu einer starken Verminderung der Viskosität der erhitzten und zu der Spinndüse geführten Spinnlösung, was zu Inhomogenitäten in der Faser und damit zu unerwünschten Eigenschaften führt. Man hat schon versucht, diesen Nachteil durch Erhöhung der Temperatur der Spinnlösung zu überwinden, doch treten dann wieder andere Nachteile auf einschließlich minderwertiger Garnqualität und unregelmäßiger Anfärbung. Es wird angenommen, daß dies der hohen Temperatur der Spinnflüssigkeit, die eine Verschlechterung des Mischpolymerisate i unter Zunahme der Verfärbung bewirkt, und der Tatsache zuzuschreiben ist, daß die Temperatur der Fällflüssigkeit in unmittelbarer Nähe der Öffnungen lokal wegen der hohen Ttmperatur der Spinnflüssigkeit erhöht wird, und ebenfalls der Talsache, daß die Spinnflüssigkeit beim Auspressen dun h die Öffnungen nicht gleichmäßig durch die Fällflüssigkeit abgekühlt wird. Die Neigung hierzu ist besonders beim Auspressen einer Acrylnitrilpolymerisatlösung in eine kalte, wäßrige Fällösung von Thiocyanat ausgeprägt. Beim Spinnen anderer Fäden muß natürlich auch das Material der Spinndüse beachtet werden, und es ist daher wichtig, daß, um eine unnötige Abkühlung der Spinnflüssigkeit im Inneren der Spinndüse und der öffnungen zu vermeiden, die Spinndüse aus einem

Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit hergestellt wird.

Daher wurden bereits Materialien mit geringerer Wärmeleitfähigkeit als Metall, z. B. Glas und nach der schweizerischen Patentschrift 284 350 auch

"> Kunststoff zur Herstellung des Spinndüsenkörpers verwendet, wobei zur Herstellung der Düsenkapillaren Metalldrähte eingesetzt wurden. Dabei zeigten sich aber verschiedene Nachteile, denn zunächst einmal ist es aufwendiger und damit kostspieliger, Metalldrähte auf die für die Düsenöffnungen erforderliche Stärke, die bekanntlich in der Größenordnung von wenigen Mikron liegt, herunterzuziehen, wobei es sich als extrem schwierig erwies, einen Metalldraht in eine Form mit kompliziertem Querschnitt, beispielsweise in eine trilobale Form zu bringen. Weiterhin zeigte es sich, daß von heißem Material umgossene Metalldrähte auf Grund ihrer Wärmeausdehnung zu ungleichmäßigen Düsenkapillaren führten, und es trat darüber hinaus durch Knickstellen in solchen Metalles krrnen bei der Herstellung solcher Düsen Ausschußware auf.

Es ist üblich, die Dicke der Spinndüsen so dünn wie möglich auszubilden, um den rückseitigen Druck der Spinnflüssigkeit auf die rückseitige Oberfläche der Spinndüse herabzusetzen. Dies ist, zusammen mit einer Abnahme des Durchflußwiderstandes der Spinnflüssigkeit in den öffnungen, vorteilhaft, um ein glattes Auspressen durchzuführen, und die Homogenität des entstandenen Fadenkabels aufrechtzuerhalten.

Aus diesem Grunde ist im allgemeinen der Durchmesser der öffnung auf der Zuführungsseite der Spinnflüssigkeit größer und auf der Entnahme- oder Auspreßseite kleiner. Um eine solche öffnung mit Abschnitten von ungleichem Durchmesser auszubilden, wird üblicherweise zuerst der Abschnitt mit dem größeren Durchmesser, beispielsweise durch Stanzen odti Bohien, gebildet und dann ein Abschnitt mit kleinerem Durchmesser, beispielsweise mittels einer kleineren Stanze oder einem kleineren Bohrer. Bei

♦5 einer solchen mechanischen Arbeitsweise ist es jedoch nicht nur schwierig, die innere Oberfläche der Öffnungen endzubehandeln, um eine glatte Oberflache ohne Grate herzustellen, sondern der Bohrvorgang selbst ist ebenfalls äußerst kompliziert, so daß die entstandene Spinndüse notwendigerweise sehr teuer wird.

Bei der Entfernung der Metallkerne aus dem erstarrten Gußblock traten weitere Nachteile in Erscheinung, die durch die aggressiven Entfernungsmedien, wie Säuren, zur Entfernung des Metallkerns bedingt wurden. Eine wichtige Eigenschaft von Spinndüsen ist beispielsweise ihre Anspinnbarkeit. Sie ergibt sich aus Richtung und Formgebung der Düsenöffnung, deren Ränder absolut scharf sein müssen, am eine gute Anspinnbarkeit zu ergeben. Diese scharfkantige Ausbildung der Düsenöffnung leidet aber, wie leicht einzusehen ist, unter der Einwirkung so aggressiver Mittel, wie sie zur Entfernung von Metallkernen erforderlich sind.

Aufgabe der Erfindung ist es also, ein Verfahren zu finden, welches die Herstellung von Spinndüsen mit einwandfreien Düsenkapillaren und scharfkantiger Ausbildung der Düsenöffnungen sowie mit ver-

»chieden gestalteten Düsenöffnungsqerschnitten erlaubt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß mit fadenförmigen Kernen aus synthetischem Material zunächst eine erste Kunstharzschicht in die Gießform gegossen wird, daß nach dem Aushärten dieser Schicht ein Recken der Kerne erfolgt und anschließend eine zweite Schicht des Kunstharzes iibei die erste gegossen und ausgehärtet wird.

Bevorzugt wird als Kunstharz ein Epoxyharz, ungesättigtes Polyesterharz, Methacrylharz, Phenolharz oder Alkydharz in die Gießform gegossen, nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform mit fadenförmigen Kernen aus Polyamid-, Polyester-, Polyolefin- oder Acrylfäden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nun möglich, auf einfache und wirtschaftliche Weise Kunststoffdüsen, insbesondere mit kompliziertem Querschnitt, mit den erforderlichen und noch feineren Durchmessern heizustellen, deren Düsenöffnungen ^ao sich zum Austritt hin verjüngen. Da darüber hinaus die synthetischen Fäden eine vom Spinndüsenmaterial praktisch nicht verschiedene Wärmeausdehnung aufweisen, können gleichmäßige und genaue Düsen ausgebildet werden. Schließlich kann die Entfernung der »5 synthetischen Fäden wesentlich leichter und für das Spinndüsenmaterial schonender durchgeführt werden, so daß eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Spinndüse eine gute Anspinnbarkeit gewährleistet.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Form mit einer Rahmenanordnung für die erste Stufe des Her-Stellungsverfahrens einer Spinndüse gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, die jedoch die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt,

Fig. 3 ein Teilschnitt einer gegossenen Spinndüse in vergrößertem Maßstab.

GemäßFig. 1 wird eine Vielzahl von aus Rahmenstücken 2' und 2" bestehenden Rahmen 2 mit Hilfe geeigneter Vorrichtungen, wie Bolzen 3 oder dergleichen, zusammengeklemmt. Eine Vielzahl von synthetischen Fäden 1 sind entsprechend dem Verlauf der Düsenkapillaren in der fertigen Spinndüse rund um jeden Rahmen in bestimmten Abständen straff gewikkelt.

Als synthetische Fäden können solche von geeigneter Feinheit und mit einem dem Durchmesser der in der Spinndüse auszubildenden Öffnungen entsprechenden Querschnittsform verwendet werden, beispielsweise Polyamid-, Polyester-, Polyolefin- oder Acrylfäden.

Die Rahmenanordnung mil den senkrecht sich erstreckenden synthetischen Fäden 1 wird in einer Form 4, wie gezeigt, angeordnet.. Dann wird in die Form 4 ein thermoplastisches oder hitzehärtbares ⁶<> synthetisches Harz gegossen, welches natürlich von dem die synthetischen Fäden bildenden Kunstharz verschieden ist.

Als thermoplastische oder hitzehärtbare, synthetische Kunstharze wird die Verwendung solcher gießfähigen Kunstharze empfohlen, die höhere thermische Verformiingstempernturen besitzen als der Temperatur der Spinnflüssigkeit entspricht, und die in den Lösungsmitteln nicht quellen oder sich auflösen, die in dem sich anschließenden Verfahren der Auflösung der sy ithetischen Fäden 1 verwendet werden, oder die bei dem darauf folgenden Verfahren des Wegschmelzens der Fäden aus synthetischen Fasern, deren Wärmeleitfähigkeit 1 X 10"³ cal. cm~^!. see"¹. ° C"¹ oder weniger beträgt, nach dem Vergießen und Aushärten nicht hitzeverformt werden. Beispiele solcher Harze sind Epoxyharz, ungesättigtes Polyesterharz, Methacrylharz, Phenolharz, Alkydharz, jedoch können auch andere synthetische Harze in Abhängigkeit von den besonderen synthetischen Fasern der Fäden 1 verwendet werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können leicht Öffnungen ausgebildet werden, die Kanäle mit unterschiedlichem Durchmesser besitzen. Wie die Fig. 2 zeigt, werden geteilte Rahmenstücke 2' und 2" verwendet. Diese Abschnitte sind anfangs an ihrer Berührungsfläche 6 miteinander verbunden, und in dieser Lage werden die synthetischen Fäden 1 straft um sie herumgewickelt und entsprechend dem Abstand der gewünschten Öffnungen in ihrer Lage fixiert. Dann wird die erforderliche Anzahl der Rahmen 2 mit Hilfe der Bolzen 3 zusammengeklemmt. Die Rahmenanordnung wird in die Form 4 eingebracht und eine erste Schicht S eines thermoplasti schen oder hitzehärtbaren Kunstharzes wird in die Form 4 gegossen und ausgehärtet. Hierbei soll die Höhe der ersten Kunstharzschicht 5 die Berührungsfläche 6 der Rahmenstücke 2' und 2" nicht übersteigen. Dies bedeutet, daß das obere Rahmenstück 2' und der obere Teil der synthetischen Fäden 1 über der Oberfläche der ersten Kunstharzschicht 5 liegen. Nach dem Vergießen und Aushärten der ersten Kunsthar/schicht 5 werden die Teile der synthetischen Fäden 1, die oberhalb der genannten Kunstharzoberfläche liegen, evtl. unter Erwärmung auf eine geeignete Temperatur verstreckt. Hierzu wird das obere Rahmenstück 2', wie durch den Pfeil A ange zeigt, nach oben gezogen, und die Rahmenanordnung wird wieder in einer geeigneten Lage fixiert, während die synthetischen Fäden 1 in verstrecktem Zustand gehalten werden. Dies bedeutet, daß die synthetischen Fäden 1 oberhalb der Oberfläche der ersten Kunstharzschicht 5 einen kleineren Durchmesser erhalten, so daß ein trichterförmiger Teil im Anschluß an das obere Ende der in der ersten Kunstharzschicht 5 eingebetteten Fäden ausgebildet wird, wie es in Fig. 3 deutlich wiedergegeben ist.

Um die Erwärmung der synthetischen Fäden 1 zur Erleichterung der Verstreckung zu bewirken, kann jede geeignete Arbeitsweise angewandt werden. So kann beispielsweise heiße Luft auf die oberhalb der Oberfläche der ersten Kunstharzschicht 5 liegenden synthetischen Fäden 1 gerichtet werden. Es kann jedoch auch jedes andere Mittel angewandt werden, insoweit dieses eine ausreichende Wärmemenge auf die Fäden übertragen kann.

Dann wird eine zweite Schicht 5' eines hitzehärtbaren oder thermoplastischen Kunstharzes, das dem die erste Schicht bildenden Kunstharz gleich oder ähnlich ist, in die Form 4 gegossen, so daß die Teilstücke der synthetischen Fäden 1 mit vermindertem Durchmesser von dieser zweiten Kunstharzschicht 5' umgeben und in diese eingebettet werden.

Die so vergossenen Kunstharzschichten 5 und 5' werden vollständig und einheitlich miteinander verbunden. Nach vollständiger Aushärtung wird der ge-

gossene Gegenstand aus Kunstharz mit den Rahmen 2 und den darin eingebetteten Fäden 1 aus der Form 4 entnommen, die Rahmen 2 werden abgeschabt oder abgeschnitten, und der Kunstharzblock wird freigelegt. Dann wird eine mechanische Endbehandlung, wie Polieren, an dem Kunstharzblock durchgeführt, um der Oberfläche unter Bildung von Spinndüsenöffnungen die gewünschte Form und Glätte zu geben. Die Endflächen der synthetischen Fäden liegen an der oberen und unteren Oberfläche des Kunstharzblockes frei. Der Kunstharzblock wird dann in ein Lösungsmittel zum Auflösen der synthetischen Fäden 1 eingetaucht, während er einer Erwärmung oder einer Ultraschallbehandlung unterzogen wird. Auf diese Weise werden die synthetischen Fäden 1 aus dem Block herausgelöst, wobei der Feinheit und der Querschnittsform dieser Fäden entsprechende Öffnungen zurückbleiben. Alternativ können die Fäden erhitzt werden, um sie zu ihrer Entfernung herauszuschmelzen.

Das Verfahren wird im folgenden an Hand von weiteren Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Es wurde eine Spinndüse nach dem an Hand der Fig. 1 bis 3 beschriebenen Verfahren hes gestellt. Zuerst wurden Nylon-Monofäden mit Y-förmigem Querschnitt (jeweils 180 den) durch Schmelzspinnen von Nylon-6 hergestellt, straff um Rahmen von jeweils

1 mm Dicke aus Phenolharz auf solche Weise gewikkelt, daß 22 Monofäden pro Rahmen in Abständen von 1 mm angeordnet waren. Die Teilung, in welcher die genannten Monofäden angeordnet waren, war gegenüber derjenigen des benachbarten Rahmens zickzackförmig um eine halbe Teilung, nämlich 0,5 mm, verschoben. Die insgesamt 23 Rahmen wurden mit Hilfe von Schrauben zusammengeklemmt. Die Rahmenanordnung wurde in eine Form gebracht und ein flüssiges Epoxyharz, bestehend aus 21,2 Gewichtsteilen Härter und 100 Gewichtsteilen hitzehärtbares Epoxyharz, wurde eingegossen, so daß eine Dicke von

2 mm für die erste Kunstharzschicht erzeugt wurde. Dieses wurde 5 Stunden bei einer Temperatur von 50" C zum Aushärten stehen gelassen. Die oberhalb der Oberfläche der ersten Kunstharzschicht liegenden Nylon-Monofäden wurden durch Heißluft auf 180° C erwärmt. Die Nylon-Monofäden wurden verstreckt, bis die minimale Querschnittsfläche ungefähr V₃ der ursprünglichen Querschnittsfläche der in der ersten Kunstharzschicht eingebetteten Monofäden betrug. Eine zweite Schicht mit 3 mm Dicke des Epoxyharzes wurde dann auf die bereits genannte erste Kunstharzschicht aufgegossen und 5 Stunden bei 50° C zum Aushärten stehen gelassen. Hierbei wurden die erste und zweite Schicht vollständig miteinander verbunden. Auf diese Weise wurde ein Spinndüsenrohling mit einem Querschnitt, wie in F i g. 3 gezeigt, erhalten. Der gegossene Gegenstand wurde aus der Form entnommen und senkrecht zur Achsrichtung der eingebetteten und fixierten Monofäden zerschnitten und die Rahmenkörper wurden ebenfalls abgetrennt, wobei ein Spinndüsenrohling von quadratischem Querschnitt mit 35 mm Seitenlänge und 3 mm Dicke mit

»5 506 Öffnungen von Y-förmigem Querschnitt erhalten wurde. Dieser Spinndüsenrohling wurde dann einer polierenden Endbehandlung unterworfen, um den Schnittflächen die geforderte Form und Glätte zu geben und dann in eine gesättigte, methanolische Lösung von Kalziumchlorid eingetaucht und Ultraschallwellen von 25 kHz 6 Stunden lang unterworfen, um die Nylon-Monofäden aufzulösen, wodurch eine Epoxyharz-Spinndüse mit 506 Öffnungen erzeugt wurde, die einen trichterförmigen Längsschnitt aufwiesen.

Beispiel 2

Hitzehärtbares Polyesterharz wurde als Material zur Herstellung eines Spinndüsenrohlings verwendet und 506 Monofäden, hergestellt aus Niederdruckpolyäthylen von jeweils 180 den, deren Schmelzpunkt 125° Cbetrug, wurden als synthetische Fäden zur Bildung der Öffnungen verwendet. Es wurde ein Spinndüse nrohling an Hand des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Verfahrens hergestellt. Jedoch wurde eine Mischung aus 1 Gewichtsteil Methyläthylketon und 2 Gewichtsteilen Kobaltnaphthenat zu 100 Gewichtsteilcn des Polyesterharzes zugegeben. Nach dem Gießen wurde das Ganze 24 Stunden auf 70° C erwärmt. Die Arbeitsweise zur Anordnung der Monofäden und die Größe des Spinndüsenrohlings waren derjenigen des Beispiels 1 ähnlich. Nachdem der aus der Form entnommene Spinndüsenrohling der polierenden Endbehandlung unterworfen worden war, wurde er in einer erwärmten Atmosphäre 24 Stunden bei 130" C stehen gelassen, während auf ihn Schwingungen einwirkten, um die Polyäthylenfäden herauszuschmelzen,wobei eine Spinndüse aus Polyesterharz mit einei thermischen Verformungstemperatur von 146° C er halten wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Spinndüsen, bei dem Kunstharz in eine Gießform, in der fadenförmige Kerne angeordnet sind, gegossen wird, bei dem der Gießling nach dem Aushärten des Kunstharzes aus der Gießform entnommen wird und die fadenförmigen Kerne entfernt werden, dadurch gekennzeichnet, daß mit fadenförmigen Kernen aus synthetischem Material zunächst eine erste Kunstharzschicht in die Gießform gegossen wird, daß nach dem Aushärten dieser Schicht ein Recken der Kerne erfolgt und anschließend eine zweite Schicht des Kunstharzes über die erste gegossen und ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunstharz ein Epoxyharz, ungesättigtes Polyehleihai/-, Mcth«icr}lharz, Phc nolharz oder Alkydharz in die Gießform gegossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit fadenförmigen Kernen aus Polyamid-, Polyester-, Polyolefin- oder Acrylfäden gegossen wird.