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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Spinndüse
zur Herstellung von Faserfilamenten.
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Derartige Spinndüsen funktionieren nach Art eines
Expanionsventils, durch das die Spinnmasse unter Druckabsenkung
nach außen
tritt. Durch die beim Austritt der Spinnmasse bewirkte Abkühlung derselben
bildet sich auf der extrudierten Spinnmasse zunächst eine Haut und schließlich das
Filament als solches. Dieser Vorgang kann durch zusätzliches Abkühlen, Trocknen
oder UV-Belichten beschleunigt werden.
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Die Spinndüsen des Standes der Technik sind
aus Vollmaterialien, z.B. aus Stahl, Keramik, Edelmetallen oder
Kunststoffen hergestellt. So sind beispielsweise insbesondere Spinndüsen aus
tiefgezogenen, gelochten Edelstahlblechen üblich. Dabei dienen die Lochungen
als Düsenöffnungen
für den Austritt
der Spinnmasse. Derartige Spinndüsen
haben jedoch den Nachteil, daß sie
leicht verstopfen und kompliziert zu reinigen sind. Des weiteren
ist bereits bei Beschädigung
und Beeinträchtigung
eines kleinen Teils der Düsenöffnungen,
beispielsweise durch Korrosion, die gesamte Spinndüse unbrauchbar
und muß ausgewechselt
werden.
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Aus der
DE 1 977 091 U ist eine Spinndüse zur Herstellung
von synthetischen Fäden
bekannt, wobei das geschmolzene Polymer durch kleine Öffnungen
in einer metallischen Spinndüse
unter Druck gepreßt
wird. Hierbei ist eine Stirnplatte mit mindestens einer Öffnung oder
Bohrung, ein Einsatz, der in diese Bohrung eingesetzt werden kann
und mindestens eine Öffnung
zum Auspressen der Fäden
aufweist, Mittel, durch welche der Einsatz horizontal und vertikal
in der Bohrung gehalten wird, und eine Abdichtung zur haftenden
Verbindung des Einsatzes mit der Stirnplatte vorgesehen. Dabei können sowohl
die Bohrung als auch der Einsatz stufenförmig ausgebildet sein.
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Ferner ist aus der
US 3,964,855 eine Spinndüse bekannt,
die ein hohles Spinnelement aus zwei Halbzylindern zum Ausspinnen
von Fasern sowie ein Stützelement
aufweist. Das Stützelement
hält die beiden
Halbzylinder des Spinnelements zusammen. Dabei erstrecken sich radiale,
in Gruppen angeordente Öffnungen
im Spinnelement.
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Die
DE 2 324 599 A beschreibt eine Spinndüse für Düsenpakete
von Schmelzspinnanlagen. Diese bekannte Spinndüsenplatte weist eine Trägerplatte
mit Düseneinsätzen auf,
die eine solche Länge aufweisen,
dass die Düseneinsätze auf
der äußeren Seite
der Trägerplatte
aus dieser merklich hervorstehen.
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Derartige Spinndüsen lassen jedoch noch Wünsche offen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
verbesserte Spinndüse
zur Verfügung
zu stellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
eine Spinndüse
mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Spinndüse zur Herstellung
von Faserfilamenten weist mindestens eine Düsenöffnung für den Austritt der Spinnmasse auf,
wobei die mindestens eine Düsenöffnung eine endliche
Länge S
aufweist, wobei in jede Düsenöffnung eintnehmbar
ein röhrchenförmiger Einsatz
eingefügt
ist, durch den die Spinnmasse nach außen geführt wird, wobei der entnehmbare
röhrchenförmige Einsatz
jeder Düsenöffnung als
Kranzröhrchen
ausgebildet ist, und die Spinndüse
erfindungsgemäß ein Druckrohr
aufweist, das einen Einlaß E
für die
Spinnmasse sowie eine Düsenöffnung oder
mehrere Düsenöffnungen,
die im wesentlichen alle auf der unteren Druckrohrseite gelegen
sind, aufweist.
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Beim Ausspinnen der Faserfilamente
wird die Spinnmasse in dem röhrchenförmigen Einsatz geführt, bevor
sie unter Druckentspannung nach außen tritt. Wenn sich der röhrchenförmige Einsatz
im wesentlichen über
die gesamte Länge
S der Düsenöffnung erstreckt,
kommt die Spinnmasse mit den Düsenöffnungen
selbst nicht in Kontakt, sondern lediglich mit dem röhrchenförmigen Einsatz
bzw. den röhrchenförmigen Einsätzen. Da
diese entnehmbar in die Düsenöffnung bzw.
die Düsenöffnungen
eingefügt,
sind kann die Reinigung der Spinndüse einfach durch Herausnahme
der jeweiligen Einsätze
und Säuberung
derselben erfolgen. Bei Abnutzung oder nicht zu entfernenden Verunreinigungen
einzelner Einsätze
muß nur
der jeweils betroffene Einsatz ersetzt werden, wodurch der Spinndüse als Ganzes eine
erhöhte
Lebensdauer zukommt.
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Die röhrchenförmigen Einsätze, deren innerer Durchmesser
für den
Außendurchmesser
der hergestellten Faserfilamente bestimmend ist, sind vorzugsweise
aus Saphir, Tantal, Elementen der achten Nebengruppe, Wolfram, Keramik,
Naturstein oder Kunststoff ausgebildet.
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Der röhrchenförmige Einsatz jeder Düsenöffnung ist
vorzugsweise als Kranzröhrchen
ausgebildet. Mit "Kranzröhrchen" werden solche röhrchenförmigen Einsätze bezeichnet,
deren eines Ende mit einer Ausstülpung
oder einem Kragen versehen ist. Durch diesen Kragen oder Kranz wird
der Einsatz innerhalb der Düsenöffnung gehalten.
Hierzu befindet sich der Kragen oder Kranz auf der Druckseite der Spinndüse, d.h.
auf derjenigen Seite, auf der die Spinnmasse in den röhrchenförmigen Einsatz
eintritt.
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Es ist möglich, daß die röhrchenförmigen Einsätze nicht direkt in die Düsenöffnungen,
sondern vielmehr in ein äußeres Röhrchen bzw.
eine äußere Muffe
eingeführt
sind, welche Muffe ihrerseits in die Düsenöffnung, vorzugsweise von der
Spinnmassenaustrittsseite her, eingesetzt ist. Diese Muffen oder äußeren Röhrchen können ebenfalls
als Kranzröhrchen
ausgebildet sein, wobei sie an einem Ende oder an beiden Enden Kränze bzw.
Ausstülpungen
auf weisen. Die Muffen können
beispielsweise durch Auf weiten nach Art einer Hohlnietverbindung
fest mit der Spinndüse
verbunden sein können.
Ist die Spinndüse aus
mehreren Schichten hergestellt, die sandwichartig übereinander
gesetzt sind, so kann durch dieses feste Außenröhrchen gleichzeitig der Zusammenhalt bzw.
die Verbindung der einzelnen Schichten gewährleistet werden.
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Es ist jedoch auch möglich, die
Muffe ebenfalls entfernbar in die Düsenöffnung einzusetzen.
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Mit der erfindungsgemäßen Spinndüse können sowohl
Voll- als auch Hohlfaserfilamente sowie Mehrkomponentenfilamente,
insbesondere Bikomponentenfilamente, hergestellt werden. Für die Herstellung
von Hohlfasern wird in den röhrchenförmigen Einsatz
ein Stift, der sogenannte Filamentlumenbildner eingeführt und
vorzugsweise so fixiert, daß er wieder
entnehmbar und gegebenenfalls austauschbar ist. Eine mögliche Ausführungsform
eines derartigen Filamenlumenbildners wird nachstehend mit Bezug
auf die Zeichnungen angegeben. In ähnlicher Weise wird für die Herstellung
von Mehrkomponentenfasern ein weiterer röhrchenförmiger Einsatz in den ersten
eingesetzt, um zwei zueinander parallele Faserschichten auszubilden.
Als Materialien für
diese Einsätze
eignen sich wiederum die vorstehend im Zusammenhang mit dem ersten
röhrchenförmigen Einsatz
angegebenen Materialien.
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l Die erfindungsgemäße Spinndüse weist
ein Druckrohr auf, das einen Einlaß E für die Spinnmasse sowie eine
Düsenöffnung oder
mehrere Düsenöffnungen,
die im wesentlichen alle auf derselben Druckrohrseite gelegen sind,
aufweist. Dieses Druckrohr ersetzt vollständig die bisher üblichen
Spinnköpfe.
Die Spinnmasse wird aus dem Spinnmassenförderorgan direkt in den Einlaß E eingeführt, der
vorzugsweise eine radial oder axial in ein Rohrende eingebrachte
Einlaßöffnung ist.
In der Praxis sind für
das Extrudieren der Faserfilamente mehrere Düsenöffnungen vorgesehen, die als
radiale Lochungen vorzugsweise an der Rohrunterseite augebildet
sind. Auf diese Weise wird das Ausspinnen durch die Schwerkraft
unterstützt.
Die Rohrachse zeigt dabei in horizotale Richtung. Die Spinnmasse
wird somit horizontal das Rohr entlang geführt, das wahlweise auch einen
Ausgang A an dem den Eingang E entgegengesetzten Rohrende aufweisen
kann. In diesem Fall ist es möglich,
die Spinnmasse mehrmals durch das Druckrohr zu führen, wobei jeweils nur ein
Teil der Spinnmasse durch die Düsenöffnungen
austritt und ein weiterer Teil über
den Ausgang A in das Spinnmassenförderorgan rückgeführt wird. Durch die horizontale
Spinnmassenführung
innerhalb des Druckrohres ergeben sich günstigere Strömungseigenschaften
im Vergleich zu den Spinndüsen
des Standes der Technik, bei denen die Spinnmasse vertikal nach
unten auf die Düsenplatten
gepreßt
wird. Zudem zeichnet sich das Druckrohr durch die Eigenschaft aus,
bei gleicher Wandstärke
und gleichem Material einen höheren
Spinnmassendruck auszuhalten als eine vergleichbare horizontale
Düsenplatte.
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Gemäß einer Ausführungsform
ist das Druckrohr in Form einer archimedischen Spirale ausgebildet,
wobei sich der Einlaß E
entweder am inneren oder am äußeren Ende
des Druckrohres befindet und wobei die Düsenöffnungen auf der Unterseite
der Druckrohrspirale angeordnet sind. Auf diese Weise läßt sich
eine besonders raumsparende Spinndüsenausführung verwirklichen.
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Zur Herstellung von Hohlfaserfilamenten bzw.
Bi- oder Mehrkomponentenfasern umfaßt die Spinndüse mehrere
Druckrohre, die in Radialrichtung übereinandergeschichtet sind,
wobei jedes Druckrohr, dem ein darüberliegendes Druckrohr benachbart
ist, mindestens eine obere Verbindungsöffnung aufweist, wobei die
Zahl und die axiale Anordnung der Verbindungsöffnungen im Druckrohr der Zahl
und Anordnungen der Düsenöffnungen
des darüberliegenden
Druckrohres entspricht und wobei der Außendurchmesser da jeder Düsenöffnung des
darüberliegenden
Druckrohres jeweils etwa dem Innendurchmesser di der
entsprechenden Verbindungsöffnung
des unteren Druckrohres entspricht. Die verschiedenen Druckrohre
können über die
oberen Verbindungsöffnungen
der unteren Rohre und die Düsenöffnungen
der jeweils darüberliegenden
Rohre aufeinander gesteckt und so lösbar miteinander verbunden
werden. Es ist jedoch auch möglich,
daß die Druckrohrspinndüsen nach
dem Aufeinanderstecken vergossen und gegebenenfalls anschließend gesintert
oder aufeinandergeschrumpft werden.
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Aufgrund der günstigen Strömungseigenschaften im Druckrohr
kann das Spinnmassenvolumen auf einfache Weise geregelt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann
die Spinndüse
eine Druckplatte aufweisen, wobei sich die mindestens eine Düsenöffnung vollständig durch
die Dicke d der Druckplatte hindurch erstreckt. Die Druckplatte
kann, ebenso wie das Druckrohr der ersten Ausführungsform der Erfindung, aus Saphir,
Tantal, Materialien der achten Nebengruppe, Wolfram, Keramik, Naturstein,
insbesondere Granit, oder Kunststoff, insbesondere PEEK- oder Victrex-Polymer, hergestellt
sein. Das Material wird im wesentlichen in Abhängigkeit von den auszuspinnenden
Materialien ausgewählt
werden. So wird für
die Verspinnung von Keramik- und Metallschmelzen Tantal oder Saphir
als Spinndüsenmaterial
bevorzugt, wohingegen zur Ausspinnung von Solgel oder Polymeren
vorzugsweise Naturstein eingesetzt wird. Spinndüsen aus Tantal weisen zudem
den Vorteil auf, daß die
Düse zur
Erhitzung an eine Spannungsquelle angeschlossen werden kann, wobei
selbstverständlich
eine Ohmsche Last zwischenzusetzen ist.
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Vorzugsweise ist das Druckrohr bzw.
die Druckplatte mit einer Stabilisierungsschicht versehen, welche
aus einem bienenwaben- oder wellpappenartig geformten Material hergestellt
ist, wobei sich die mindestens eine Düsenöffnung sowie der zugehörige röhrchenförmige Einsatz
der Druckplatte bzw. des untersten Druckrohres durch die Dicke d
der Stabilisierungsschicht hindurch erstrecken. Die Stabilisierungsschicht
erstreckt sich horizontal unterhalb der Druckplatte oder des untersten
Druckrohres. Vorzugsweise ist die Stabilisierungsschicht aus Feinstblechstreifen
aus Metall, Tantal, Materialien der achten Nebengruppe, Stahl oder
Streifen von Keramikfolien oder Papierfolien hergestellt. Bei geeigneter
Materialwahl für
die Stabilisierungsschicht wird der Wärmeaustausch mit der Düsendruckplatte
verbessert, wodurch gegebenenfalls eine Spinnmasseüberhitzung,
wie sie insbesondere bei beheizten Spinnköpfen häufiger auftritt, geschützt.
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Die bienenwaben- oder wellpappenartig
geformten Bleche sind so angeordnet, daß sich die Achsen der Waben
im wesentlichen in Vertikalrichtung erstrecken bzw. die Sinusstruktur
in Draufsicht erkennbar ist. Diese Strukturen sind fest mit der
Druckplatte bzw. mit dem Druckrohr verbunden, wobei gegebenenfalls
ein- oder beidseitig auf die Stabilisierungsschicht eine Schicht
aus Keramikfolie oder Naturstein, ein Metallblech oder eine Prepreg-Schicht aufgebracht
ist. Die Beschichtungen der Stabilisierungsschicht erleichtert die
Handhabbarkeit dieser Schicht, wobei insbesondere Prepreg-Material
als Beschichtung in Zusammenhang mit der Ausspinnung von Solgel
bevorzugt wird, da Solgel bei Raumtemperatur versponnen wird und
sich somit der Einsatz von hitzebeständigen Materialien erübrigt. Die Düsenöffnungen
erstrecken sich selbstverständlich durch
alle Schichten des so gebildeten Verbundes.
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Insbesondere im Zusammenhang mit
der Verwendung einer Druckplatte für die Spinndüse verleiht
diese Stabilisierungsschicht der Düse eine hohe Biegesteifigkeit
sowie eine hohe Druckfestigkeit, wobei es gleichzeitig ermöglicht wird,
die Druckplatte selbst relativ dünn
auszuführen.
Dies hat den Vorteil, daß trotz
der hohen Druckfestigkeit die Spinndüse in Superleichtbauweise ausgeführt werden
kann.
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Die Verbindung der einzelnen Schichten
miteinander kann beispielsweise durch herkömmliches Kleben erfolgen.
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Die mindestens eine Düsenöffnung weist vorzugsweise
einen Durchmesser von etwa 2 bis 200 Mikrometer und insbesondere
von etwa 2 bis 10 Mikrometer auf. Diese kleinen Düsenöffnungen
sind durch Mikrolochung mit Laser exakt herstellbar.
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Es ist möglich, an den röhrchenförmigen Einsätzen mit
Hilfe einer induktiven Meßmethode,
z.B. mit sonographischer Messung, eine Durchflußmessung an den einzelnen Düsen auszuführen. Auf
diese Weise läßt sich
der Spinnmassenfluß gezielt
regeln.
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Die Erfindung wird nachstehend mit
Bezug auf die beigefügte
Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 einen
erfindungsgemäßen röhrchenförmigen Einsatz,
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2 einen
Lumenbildner-Stift mit Abdeckhaube im Längsschnitt;
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3 den
Filamentlumenbildner-Stift mit Abdeckhaube von 2 im Querschnitt;
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4 einen
Querschnitt durch eine Stabilisierungsschicht mit eingefügten röhrchenförmigen Einsätzen;
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die 5 bis 8 verschiedenen Querschnitte durch
die Stabilisierungsschicht der erfindungsgemäßen Spinndüse;
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9 einen
Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der Stabilisierungsschicht
der erfindungsgemäßen Spinndüse;
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10 einen
Querschnitt durch das Druckrohr einer weiteren Ausführungsform
der Spinndüse und
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die 11a bis 11c einen Längsschnitt
durch ein Druckrohr der erfindungsgemäßen Spinndüse.
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In 1 ist
die prinzipielle Anordnung eines röhrchenförmigen Einsatzes 1 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung im Längsschnitt
gezeigt. Die Spinndüse
weist hier auf der Druckseite eine Druckplatte 2, eine
darunterliegende Stabilisierungsschicht 3 sowie eine zusätzliche
Beschichtung 4 an der Niederdruckseite auf. Bei der Beschichtung 4 kann
es sich beispielsweise um eine Prepreg-Schicht handeln. Das gezeigte
Verhältnis
der Dicken d der Druckplatte 2 und der zusätzlichen
Schicht 4 ist nicht als beschränkend anzusehen. Im allgemeinen
wird die Druckschicht 2 stärker ausgeführt sein als die zusätzliche
Schicht 4, die im wesentlichen dem Abschluß und der
leichteren Handhabbarkeit der gesamten Sandwichkonstruktion dient.
Die Stabilisierungsschicht kann, wie dies bereits geschildert wurde,
aus bienenwaben- oder wellpappenartige geformten Material gebildet
sein, wobei in 1 die
Sinusstruktur der Wellpappenlage lediglich der Veranschaulichung dient:
Tatsächlich
ist die Wellpappenstruktur so angeordnet, daß sich in Draufsicht, und nicht
wie hier im Längsschnitt,
eine Sinusstruktur ergäbe.
Die Druckseite der Druckplatte kann zur Versteifung und verbesserten
Führung
des Spinnmasseflusses strukturiert, vorzugsweise gewellt oder plissiert,
sein (in der Figur nicht gezeigt), wobei die Strukturen durch in
einem Winkel von etwa 90° zu
ihnen versetzte Quersicken miteinander in Verbindung stehen.
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Der röhrchenförmige Einsatz 1 erstreckt
sich im wesentlichen über
die gesamte Länge
S der Düse. Er
weist auf der Druckseite eine Ausstülpung in Kranzform auf, durch
die er in der Düsenöffnung gehalten
wird. Der röhrchenförmige Einsatz
kann im Querschnitt kreisrund oder vieleckig sein. Im vorliegenden
Beispiel ist der röhrchenförmige Einsatz 1 in einem
zweiten Einsatz bzw. eine Muffe 5 eingesetzt. Die Form
der Innenfläche
der Muffe 5 entspricht vorzugsweise derjenigen der Außenfläche des
röhrchenförmigen Einsatzes 1,
so daß beide
bündig
aneinander anliegen. Im gezeigten Fall weist die Muffe 5 einen
unteren Kranzring auf, so daß sie
von unten in die Düsenöffnung des
Schichtverbundes eingesteckt werden kann.
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Die Muffe 5 kann durch Hohlnietverbindung am
Schichtverbund befestigt sein, wodurch gleichzeitig der Zusammenhalt
des Verbundes gewährleistet wird.
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Da die beiden Ausstülpungen
oder Kränze des
Einsatzes 1 sowie der Muffe 5 über die Länge S der Düsenöffnung hinaus vorstehen, ergibt
sich für die
beiden Einsätze
eine gesamte Gesamtlänge
H, die größer ist
als die Länge
der Düse
S. Das Bezugszeichen J markiert die Höhe des Spinnmassenfüllraums
in der Düse.
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In 2 ist
der zur Ausbildung von Hohlfasern benötigte Filamentlumenbildner 6 zu
sehen. Der Lumenbildner besteht aus einem Stift, der in seinem Mittelteil 6a als
Mehrkantstift, im vorliegenden Fall als Dreikantstift, ausgebildet
ist, wohingegen der obere Teil 6b fakultativ ist und beispielsweise
zylinderförmig ausgebildet
sein kann. Die Mehrkantform des mittleren Teils 6a des
Filamentlumenbildner dient der Fixierung des Stiftes im röhrchenförmigen Einsatz 1.
Im vorliegenden Fall tritt der Filamentlumenbildner 6 somit,
wenn er in den Einsatz 1 eingeführt ist, an drei Punkten mit
dem Einsatz 1 in Berührung.
Der Filamentlumenbildner 6 ist zu seinem unteren Ende 6c hin
konisch verjüngt,
wobei das untere Ende 6c zylinderförmig ausgebildet ist.
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Der röhrchenförmige Einsatz 1 (1) weist an seinem unteren
Ende eine der Verjüngung
des zugehörigen
Lumenbildnerstiftes 6 entsprechende Finaleinengung auf.
Diese Finaleinengung ist ähnlich der
Ausführung
der Spitze von Spiralbohrern ausgebildet, welche bei Sacklochbohrungen
eingesetzt werden. Wenn der Filamentlumenbildner
6 in den röhrchenförmigen Einsatz 1 eingesetzt
ist, steht das untere Ende 6c des Stiftes 6 über die
Finaleinengung des röhrchenförmigen Einsatzes
hinaus um eine Höhe
x vor, die in 1 zu sehen
ist. Der mittlere Teil 6a und der untere Teil 6c erstrecken
sich zusammen bis über
die Summe der Höhe
H der beiden Einsätze einschließlich Kranz-
bzw. Ausstülpung
und der Höhe J
des Spinnmassenfüllraumes.
Somit tritt die Spinnmasse aus dem Füllraum in die Kreisabschnitte
(im vorliegenden Fall drei Kreisabschnitte) zwischen dem Einsatz 1 und
dem eingesetzten Lumenbildnerstift 6 hindurch nach außen.
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Zur Herstellung von Bikomponentenfasern kann
der Lumenbildner 6 mit einem axialen Lumen 7 versehen
sein, dessen Durchmesser vorzugsweise etwa 3 Mikrometer bis etwa
100 Mikrometer beträgt. In
diesem axialen Lumen kann nun die Spinnmasse für die zweite Komponente einer
Bikomponentenfaser geführt
werden. Die beiden Komponenten fließen im Anschluß an den
Verjüngungsfreiraum
x zusammen. Das Lumen des Filamentlumenbildners 6, das vorzugsweise
in seiner geometrischen Längsachse liegt,
kann beispielsweise im Spritzverfahren hergestellt werden, wobei
in die Spritzmasse eine Mikrohohlfaser verloren eingebracht wird,
deren Lumen somit zum Lumen des Filamentlumenbildners 6 wird.
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Oberhalb der Füllraumhöhe J kann der Filamentlumenbildner 6 mit
einer Abdeckhaube 8 bestückt sein, die lösbar auf
ihn aufgesetzt ist. Die Abdeckkappe 8 dient dazu, das sogenannte
tote Volumen im Spinnkopf zu verringern. Die Abdeckkappe 8 weist
vorzugsweise im Querschnitt eine sechseckige Grundfläche auf,
wobei die innere Ausnehmung im Querschnitt kreisrund ist, so daß sie auf
den zylindrischen Teil 6b des Filamentlumenbildners paßt. Die Abdeckkappe
weist die in der Figur eingezeichnete Höhe Z auf.
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Falls der Filamentlumenbildner mit
einem Lumen 7 zur Durchführung von Spinnmasse versehen
ist, weist auch die zugehörige
Abdeckkappe 8 ein zum Lumen 7 konzentrisches Lumen
auf.
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In 3 ist
ein Filamentlumenbildner 6 mit aufgesetzter Abdeckkappe 8 im
Querschnitt gezeigt. Die Größe G der
Abdeckkappen und der Abstand der Düsenöffnungen voneinander sind so
gewählt,
daß alle
Abdeckkappen, wenn sie auf die Filamentlumenbildner gesteckt sind,
jeweils an die benachbarten Abdeckkappe angrenzen, so daß die obersten
Seiten der Abdeckkappen eine geschlossene Fläche bilden.
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4 stellt
einen Querschnitt durch die in 1 gezeigte
Verstärkungsschicht 3 dar,
wobei die Verstärkungsschicht
hier im Querschnitt bienenwabenförmig
augebildet ist.
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Die 5 bis 8 zeigen einen Querschnitt durch
die Verstärkungsschicht, ähnlich wie 4, wobei sich der Querschnitt
jedoch über
die gesamte Spinndüse
erstreckt. Wie in den Figuren zu sehen ist, ist hier der Querschnitt
der Spinndüse
im wesentlichen kreisförmig
und ist von einem Rahmen 9, der als Winkelrahmen ausgebildet
ist, begrenzt. Der Rahmen 9 ist vorzugsweise aus dem gleichen
Material wie die Druckplatte 1 der Spinndüse hergestellt. Der
Winkelrahmen kann im Längsschnitt
Z-förmig ausgebildet sein
und einen runden oder vieleckigen Querschnitt aufweisen. Der innere
Rand kann eine Randauflage auf die Schichtstruktur bilden. Die Verstärkungsplatte 3 oder
die gesamte in 1 gezeigte Schichtstruktur
kann in den Winkelrahmen 9 eingepaßt und mit ihm verbunden, beispielsweise
vergossen, verschweißt,
verklebt oder in ihn expandiert sein.
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Im Längsschnitt gesehen steht der
Winkelrahmen vorzugsweise beidseitig über die Höhe H von 1 hinaus vor. Besonders bevorzugt ist,
daß der Winkelrahmen über die
Summe der J und H hinaus
und, falls die Düse
mit einer Abdeckkappe 8 für einen Faserlumenbildner 6 versehen
ist, auch über die
Höhe Z
der Abdeckkappe 6 hinaus vorsteht.
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In 9 ist
eine weiter Ausführungsform
der Stabilisierungsschicht 3 im Querschnitt gezeigt. Anstelle
der wabenförmigen
Struktur der 4 bis 8 tritt nun eine wellpappenartige
Struktur, die im vorliegenden Fall zu einer archimedischen Spirale
gewickelt ist, was der Stabilisierungsschicht besondere Biegesteifigkeit
und Druckfestigkeit verleiht. Diese Art der Stabilisierungsschicht 3 kann
ebenso wie vorstehend beschrieben in einen Winkelrahmen 9 eingefügt werden.
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Die Feinheit der Sinuswellen bzw.
der Bienenwaben kann je nach Bedarf gewählt werden, wobei die Stabilisierungsschicht
umso biegesteifer und druckfester wird, je feiner die Waben- bzw.
Sinusstruktur ausgebildet ist. Innerhalb der Waben- oder Wellpappenstrukturen
können
Meßstellen,
beispielsweise für
Temperatur-, Druck- oder Durchfluß messungen für die Spinnmasse
integriert sein. Auf diese Weise ist es möglich, die Verhältnisse
an jeder einzelnen Düsenöffnung getrennt
zu kotrollieren.
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Die über der Stabilisierungsschicht 3 gelegene
Druckplatte 1 (sowie gegebenenfalls die zusätzlichen
Schichten 4) sind so gelocht, daß die Einsätze 1, 5 im
Fall der bienenwabenförmigen
Stabilisierungsschicht zentrisch durch die Waben verlaufen, wobei
jede Wabe, wie dies in den 4 bis 8 zu sehen ist, nur einen
Einsatz 1 enthält.
Eine näherungsweise
zentrische Anordnung der Einsätze 1 ist
auch bei der Wellpappenstruktur von 9 vorgesehen.
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In 10 ist
eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Spinndüse in Draufsicht
gezeigt. Die Spinndüse
besteht in diesem Fall aus einem Druckrohr, das in 10 zu einer archimedischen Spirale gewickelt
ist. Auf diese Weise wird es möglich
eine große
Rohrlänge
auf kleinem Raum unterzubringen. Alternativ dazu ist es jedoch auch
möglich,
gerade Rohre zu verwenden, die an ihren beiden Enden einen Eingang
E sowie einen Ausgang A aufweisen, durch die die Spinnmasse ihn
das Druckrohr ein- bzw.
austritt.
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Alle Düsenöffnungen (in 10 nicht zu sehen) sind auf der Unterseite
des Druckrohres angeordnet.
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Ein Querschnitt durch ein derartige
Druckrohr 10 ist in 11a gezeigt.
Diese Druckrohr ist für das
Spinnen von Vollfaserfilamenten geeignet. Im vorliegenden Fall weist
das Rohr eine Lochaushalsung mit der Höhe t auf, so daß sich die
Gesamtlänge S
der Düsenöffnung aus
der Höhe
t plus der Rohrdicke zusammensetzt. In diese Düsenöffnung ist nunmehr der röhrchenfömige Einsatz,
der den Außendurchmesser
der zu spinnenden Vollfaser begrenzt, eingesetzt. Es ist auch möglich, daß sich an
der Spinnmassenaustrittsseite eine Stabilisierungsschicht 3,
die im Zusammenhang mit 1 ausführlich geschildert
wurde, anschließt,
gegebenenfalls mit zusätzlichen
Beschichtungen 4. In diesem Fall erstreckt sich die Düsenöffnung selbstverständlich, ebensowie
im Fall der 1, auch
durch diese Schichten hindurch.
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Das in 11a gezeigte
Druckrohr 10 kann des weiteren in einem Stapel von zwei
oder mehreren übereinandergeschichteten
Druckrohren die oberste Schicht oder Abschlußschicht bilden. In der Praxis
ist dann das obere Rohr 10 auf eines der in den 11a und 11c gezeigten Druckrohre aufgesteckt.
Die in den 11b und 11c gezeigten Druckrohre
unterscheiden sich lediglich dadurch, daß ihre obere Verbindungsöffnung einmal
nach unten eingestülpt,
wie im Fall der 11b,
und einmal nach oben ausgestülpt,
wie im Fall der 11c,
ausgebildet ist. Der äußere Durchmesser
da des oberen Rohres 10 ist so
auf den Innendurchmesser di des darunterligenden
Rohres abgestimmt, daß die
Lochaushalsungen ineinandergesteckt werden können. Das heißt, daß da der Düsenöffnung des
oberen Rohres ungefähr
gleich di der Verbindungsöffnung des
darunterliegenden Rohres ist.
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In dem darüberliegenden Rohr 10 kann
entweder Gas geführt
werden, wenn eine Hohlfaser hergestellt werden soll, oder die Spinnmasse
für die zweite
Komponente einer Bikomponentenfaser. Für die Düsenöffnungen können jeweils Einsätze 1 sowie Filamentlumenbildnerstifte 6,
die analog denjenigen sind, die im Zusammenhang mit den 1 und 2 beschrieben sind, verwendet werden.
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Die in 11c gezeigte
Höhe z
stellt die Höhe
des zylindrischen Teils eines einzusetzenden Filamentlumenbildners
dar, wie er in den 2 und 3 gezeigt ist. In 11b ist das Druckrohr auf
einen Schichtverbund aufgesetzt gezeigt, wie er in Zusammenhang
mit 1 bereits beschrieben
wurde. In der Praxis wird das Druckrohr über seine gesamte innere Höhe J gefüllt. Die
Höhe J0 kennzeichnet die Füllraumhöhe abzüglich der Ausstülpung der
oberen Verbindungsöffnung.