DE1936354C3 - Spreizdüse zum Ablegen von Endlosfäden zur Bildung eines Vlieses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spreizdüse zum Ablegen einer in einem gasförmigen Treibmittel mitgeführten Schar von Endlosfäden auf einer bewegten Unterlage zur Bildung eines Vlieses, mit einem Spreizkanal mit rundem Eintrittsquerschnitt und schmalem, schlitzförmigem Austrittsende und mit einem Paar symmetrisch am Austrittsende angeordneter Ablenkungskörper, deren einander zugewandte Innenflächen in Strömungsrichtung zunächst konvergieren und dann divergieren.

Bei einer solchen bekannten Spreizdüse (US-PS 32 86 896) sind ar/i schlitzförmigen Austrittsende der Spreizdüse symmetrisch zueinander zwei Ablenkplatten an den beiden Längsseiten angeordnet. Diese Platten sind dafür vorgesehen, die Gasströmung und damit die Endlosfäden senkrecht zur Längsrichtung des Austrittsendes auseinanderzuziehen. Bevor die Endlosfäden in die Spreizdüse gelangen, können sie wahlweise mit einer elektrostatischen Ladung versehen werden.

Es ist auch bekannt (FR-PS 15 51 846), bei feststehender Spreizdüse das abgezogene Fadenbündel durch wechselseitige Druckbeaufschlagung im Spreizkanal der Düse in einer Zickzacklinie über die abrollende Unterlage /u führen, wobei der Spreizkanal von einem runden Einlaßquerschnitt in einen schlitzförmigen Auslaßquerschnitt übergeht. Dabei bleiben die Endlosfäden aber stets in einem engen Kegel zusammen, da sie durch die Druckeinwirkung zwangsläufig am Auseinanderziehen gehindert sind.

Es gehört ferner zum Wissen des Fachmannes, die Anzahl der in einer Abzugsdüse verstreckten Endlosfäden klein (z. B. 2 bis 25) zu halten, da dann die Gefahr, daß sich diese Endlosfäden miteinander verzwirnen oder verhaken, bei der Wahl einer geeigneten Abzugsdüse recht gering ist und weiterhin selbst bei der Verhakung und Verzwirnung von wenigen Fällen noch immer ein Vlies von ausreichender Struktur erhalten wird. Beim Abziehen weniger Endlosfäden je Abzugsdüse ist aber die Wirtschaftlichkeit der Vliesherstellung gering, da die Abzugsdüsen normalerweise in der Lage sind, ein Vielfaches der Fadenzahl unter sonst gleichen Bedingungen zu verstrecken.

Aus der US-PS 33 25 906 ist es bekannt, mit Hilfe elektrostatischer Ladungen die Endlosfäden nach dem Austritt aus der Düse zu spreizen und so eine Verbündelung der Endlosfäden zu verhindern. Diese Arbeitsweise macht aber einen hohen zusätzlichen Aufwand nötig und ist durch Klimaeinflüsse sehr störanfällig, da die Fadenschar nach Austritt aus der Schmelze der Kühlluft und der Atmosphäre ausgesetzt ist. Weiterhin ist nachteilig, daß die Endlosfäden zur Gewährleistung der elektrostatischen Aufladung nur mit begrenzter Geschwindigkeit abgezogen werden können. Um die Endlosfäden vor der Ablage zu spreizen, wird die Grenzschicht der sie führenden

ίο Treibluft nach außen abgesaugt Dieses Absaugen verwendet man auch bei der Spreizdüse gemäß der US-PS 33 34 161.

In einem bekannten Verfahren zum Herstellen von Fasern aus schmelzbaren Stoffen bedient man sich einer

is Düsenanordnung, die den Coanda-Effekt zum Führen von Treibgasstrahlen benutzt. Diese Treibgasstrahlen strömen nahezu senkrecht nach unten und zerfasern dabei die Schmelzebtrahlen (DE-PS 11 90 135).

Strömungstechnische Grundlagen sind im Buch von

Schlich ting: »Grenzschicht-Theorie«, Verlag G. Braun, Karlsruhe, dargestellt, wobei insbesondere auf die Seiten 31 und 246 bis 249 zum Thema Grenzschichtbeeinflussung zu verweisen ist Die Umlenkung von Freistrahlen an gekrümmten Wänden wird von H.

Fern ho I ζ im Jahrbuch 1964 der WGLR, Seiten 149 bis 157, dargestellt

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spreizdüse der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einfachen Mitteln ein Fadenbündel ohne zusätzliches elektrostati sches Aufladen in einen auseinandergezogenen Faden verlauf auffächert

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ablenkungskörper mittels schmaler Stege an den Schmalseiten des Austrittsendes des Spreizkanals angeordnet und die abgerundeten, nach außen zurücktretenden Oberkanten der Ablenkungskörper durch angesaugte Umgebungsluft frei überströmbar sind.

Die erfindungsgemäße Spreizdüse ist in ihrem Aufbau äußerst einfach, besitzt keinerlei bewegliche oder veränderliche Teile und ist somit warnings- und störungsfrei; sie bewirkt ferner ohne zusätzliche elektrostatische Aufladung auf rein itrömungstechnischem Weg ein Aufspreizen der Endlosfäden, unabhängig vom Fadenmaterial. Durch das Abziehen einer großen Zahl von Endlosfäden mit der erfindungsgemäßen Spreizdüse ist der Energieverbrauch denkbar gering.

Mit Hilfe der Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. la den Spreizfeil einer Spreizdüse im Längsschnitt

Fig. Ib die Vorrichtung nach Fig. la in einem Längsschnitt mit gegenüber Fig. la senkrechter Schnittebene.

Fig. Ic eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. la und Ib,

F i g. 2a bis 2d Beispiele für Paare von Ablenkungskörpern in perspektivischer Darstellung. Gemäß Fig. 1 a bis Ic befindet sich direkt am unteren

bo Ende einer größtenteils nicht dargestellten Abzugsdüse 1 bekannter Konstruktion, die die Endlosfäden mit Hilfe des Treibmittels mit hoher Geschwindigkeit abzieht, ein Spreizkanal 2. Als Treibmittel dient normalerweise Luft, es kann aber auch Dampf verwendet werden.

b5 Das mit Überschallgeschwindigkeit von der Abzugsdüse 1 kommende Treibmittel und die darin geführten Endlosfäden werden vom normalerweise kreisförmigen Austritt der Abzugsdüse 1 her in dem Spreizkanal 2

kontinuierlich zu einem schlitzförmigen Querschnitt überführt, der am Austrittsende durch die Lippen 10 begrenzt wird. Dabei soll die Querschnittsfläche des schlitzförmigen Austrittsendes mindestens gleich dem Querschnitt der kreisförmigen Eintrittsfläche sein, aber maximal nicht größer als das Zehnfache. Vorzugsweise beträgt das Flächenverhältnis der Querschnitte von Austritt und Eintritt des Spreizkanals 12 1 :1 bis 3:1.

Während der Eintrittsquerschnitt des Spreizkanals 2 sich nach dem wie üblich kreisförmigen AustrittMjuerschnitt der Abzugsdüse 1 richtet und somit vorgegeben ist, liegt das Längenverhältnis zwischen langer und schmaler Kante am Austriusende des Spreizkanals 2 im Verhältnis von 2 :! bis 300 :1, vorzugsweise von 5 :1 bis 100:1.

Das rechteckige Austrittsende des Spreizkanals 2 wird an den beiden Längsseiten von parallelen Lippen 10 gebildet, deren Außenkante im Bogen verläuft (vgl. Fig. la). Der Bogen hat einen Radius etwa von der dreifachen Spreizkanalbreite.

Am Austrittsende des Spreizkanals 2 sind senkrecht zu dessen beiden Längskanten zwei Ablenkungskörper in gegenseitigem Abstand befestigt. An den Innenflächen 5 der Ablenkungskörper 4 legt sich die austretende Luft entsprechend dem Wandstrahl- bzw. Coanda-Effekt an und wird weiter nach außen abgelenkt bis zur hinteren Kante 8, wo der Coanda-Effekt endet, da der Strahl hier wieder frei aus der Atmosphäre ansaugen kann.

Der expandierende Treibmittelstrahl aus dem Spreizkanal 2 saugt aus der Umgebung Luft an. Zur Vermeidung von Wirbeln ist der obere Teil 6 der Ablenkungskörper 4 mit einer Rundung versehen, die ein verlustfreies Einströmen der angesaugten Luft ermöglicht.

Die Befestigung der Ablenkungskörper 4 am Spreizkanal 2 kann, wie in Fig. la bis Ic dargestellt, über Stege 7 erfolgen, die zumindest im rückwärtigen Bereich wegen der angesaugten Luft mit einem strömungstechnisch günstigen Profil ausgestattet sind.

In Fig.2a Hs 2d sind mögliche Ausführungsformen für Paare von Ablenkungskörpern 4 gezeigt Fig.2a stellt eine der fertigungstechnisch einfachsten Lösungen dar, bei der die Ablenkungskörper durch zwei symmetrisch zur Mittelachse stehende Walzen gebildet werden und die für die Ansaugung und Umlenkung der Luft eine einfache und unkomplizierte Form darstellen. Fig.2b zeifet Zylindersegmente, an deren unteren scharfen Kanten 8 das Aufhören des Wandstrahl- bzw. Coanda-Effektes genau bestimmt ist, wodurch eine definierte Streuung und damit auch definierte Fadenablage erreicht wird. Fig.2c stellt zwei symmetrisch zueinander stehende Ablenkungskörper 4 dar, die sich

ίο profilartig nach beiden Seiten erweitern und oben mit einer Rundung für ein gutes Einströmen der angesaugten Luft sorgen. Die Ablenkungskörper 4 nach F i g. 2d sind so ausgebildet, daß nach einer einwärts laufenden ebenen Fläche, deren oberer Rand entsprechend abgerundet ist, zueinander parallele senkrechte Flächen folgen, die sich anschließend wieder nach außen öffnen. Kombinationen aus den hier beschriebenen Konturverläufen der Paare von Ablenkungskörpen 4 sind möglich und können erfindungsgemäß angewandf werden.

Beispiel

Eine luftbetriebene Abzugsdüse mit einem Luftverbrauch von 80 NmVh bei einem Treibdruc*. von 22 atü hat einen kreisförmigen Austrittsdurchmesser von 6,6 mm, entsprechend einer Fläche von 342 mm². Durch diese Abzugsdüse werden Fäden aus Polypropylen. Nylon unü Polyester mit einer Geschwindigkeit von 3850 m/min abgezogen, wobei die Fadenzahl bis zu 120 Einzelfäden pro Abzugsdüse beträgt

An den Abzugsdüsen angesetzt ist ein Spreizkanal mit einer Eintrittsfläche von ebenfalls 342 mm², der sich mit konstantem Winkel von 8° auf eine Fläche der Austrittsmündung von 50 mm² erweitert bei einem Verhältnis von langer zu schmaler Kante von 8:1. Im freien Abstand von 2 mm sind daran als Ablenkungskörper zwei Walzen mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Länge von 35 mm befestigt

Diese Spreizdüse ist in der Lage, die durchgesetzten Endlosfäden so aufzuspreizen, daß die Zahl der nicht aufgespreizten Endlosfäden im abgelegten Vlies kleiner als 5 bis 10 ist Der Titer der durchgesetzten Endlosfäden liegt dabei im Bereich von 1,5 bis 3,0 den je nach Durchsatz am Extruder.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Spreizdüse zum Ablegen einer in einem gasförmigen Treibmittel mitgeführten Schar von Endlosfäden auf einer bewegten Unterlage zur Bildung eines Vlieses, mit einem Spreizkanal mit rundem Eintrittsquerschnitt und schmalem, schlitzförmigem Austrittsende und mit einem Paar symmetrisch am Austrittsende angeordneter Ablenkungskörper, deren einander zugewandte Innenflächen in Strömungsrichtung zunächst konvergieren und dann divergieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkungskörper (4) mittels schmaler Stege (7) an den Schmalseiten des Austrittsendes des Spreizkanals (2) angeordnet und die abgerundeten, nach außen zurücktretenden Oberkanten (6) der Ablenkungskörper durch angesaugte Umgebungsluft frei überströmbar sind.