DE2062263A1

DE2062263A1 - Spinndusenanordnung

Info

Publication number: DE2062263A1
Application number: DE19702062263
Authority: DE
Inventors: Walter John Pensacola Fla Nunnmg (V St A) D02g
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1969-12-18
Filing date: 1970-12-17
Publication date: 1971-06-24
Also published as: NL7018241A; GB1286415A; FR2073942A5; BE760454A; CA945320A; LU62268A1

Description

DRj BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE
8 MÜNCHEN 2. H ILBLESTR ASSE 2O 206 2263

Pr. Berg Dipl.-Ing. Slapf, 8 München 2, Hllblestraße 20

Ihr Zeichen Unser Zeichen 20 122 Datum

Anwaltsakte-20 122

MONSANTO COMPANY ' St.Louis, Miss ouri/USA

Spinndüsenanordnung

] 7, Dez, 1970

Es ist seit vielen Jahren bekannt, Textilfasern und -fäden durch die Verbindung von zwei oder mehreren polymeren Materialien herzustellen, die eine sehr unterschiedliche Schrumpfung oder sehr unterschiedliche Wärme schrumpf ungseigenschaften haben. Die Verbindung bzw, die Verschmelzung flyr beiden Materialien wird dadurch erreicht, daß die beiden Materialien in einer Spinndüsenanordnung ohne ein iri-

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niges Mischen zusammengebracht werden, so daß die Materialien in Längsrichtung aneinander anhaften und eine kontinuierliche, lineare Grenzfläche haben. Dies ist als eine Seite-an-Seite-Anordnung bekannt, und die Fäden sind latent kräuselbar. Die Kräuselung entsteht, nachdem die Fäden gestreckt und wieder entspannt worden sind. Die Kräuselung hat die Form einer momentenfreien, regellos umkehrenden " Wendel. Die beiden Substanzen können auch in der Form einer ummantelten Seele angeordnet sein. »<enn die Seele exzentrisch angeordnet ist, kräuseln sich die Fäden in der gleichen Weise.

Es wurden bereits verschiedene Konstruktionen für Spinndüsenanordnungen vorgeschlagen. Die bekannten Anordnungen sind jedoch nicht ganz zufriedenstellend, insbesondere wenn man polymere Materialien mit hohen Viskositäten verbinden ^ will, wie sie beim Schmelzspinnen auftreten. Eine der größten Nachteile der bekannten Vorrichtungen ist die mangelnde Gleichförmigkeit beim Austragen der Komponenten, wenn eine Vielzahl von Fäden mit einer einzigen Spinndüsenvorrichtung hergestellt wird. Bei einem Faden aus zwei nebeneinanderliegenden Komponenten ist es üblich, daß die eine Hälfte des Fadens aus der einen Komponente und die andere Hälfte des Fadens aus der anderen Komponente besteht. Bei der Herstellung eines multifilen Garnes können jedoch die prozentualen Anteile der Komponenten von Faden au Faden in

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einer Padeiilinie' beträchtlich schwanken,, Hierdurch entstehen fehlerhafte Ungleichförmigkeiten, die vermieden werden sollten". Die bekannten Spinndüsenanordnungen sind auch in ihrer Konstruktion kompliziert, und dementsprechend,in der Herstellung teuer. ■-■·""

Die Erfindung schafft daher eine Spinndüsenanordnung, die in ihrer Konstruktion einfach und billig ist und im.wesentlichen gleiche thermische""-Bedingungen für die durch die D-ise hindurchlaufenden Komponenten schafft* Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, die Schwankungen in der Verteilung der Komponenten und in den thermischen Bedingungen auf ein Minimum herabzusetzen, wenn ein multifiles 3-arn mit Seite an Seite nebeneinanderlegenden Komponenten oder ein aus zwei Komponenten bestehendes Garn mit einer ummantelt.en Seele, durch Schmelzspinnen hergestellt "wird. ■-'- ■■.-■ "-■■■-.... _ ■ . . .

Gemäß der Erfindung wird eine Spinndüsenanordnung zum Schmelz: spinnen von "multifilem Garn .mit Seite an Seite nebeneinanderliegenden Komponenten oder mit einer ummantelten Seele geschaffen, welches eine hervorragende Gleichförmigkeit in der Verteilung der Komponenten von Faden zu.Faden aufweist. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Spinnblock vorgesehen wirdj, der eine Spinndüsenplatte, eine Verteilerplatte und eine Mehrfachspeicherplatte unterschiedlicher.,Kon-

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struktion miteinander verbindet. Die Spinndüsenplatte besitzt eine die Schmelze aufnehmende Fläche und eine die Schmelze extrudierende Fläche. Mindestens zwei das polymere Material fuhrende Kapillaren verlaufen von der die Schmelze aufnehmenden Fläohe der Spinndüsenplatte nach unten und laufen am Verbindungepunkt der Polymere zusammen, Ton wo eine einzige Kapillare zur Extruaionsflache der SplnndÜßenplatte führt und eine Extrusionsdüse bildet. Die Verteilerplatte grenzt an die Aufnahmefläche der Spinndüsenplatte an und besitzt eine Oberseite und eine Unterseite, In der Ober- und Unterseite der Verteilerplatte ist jeweils eine in der Mitte angeordnete Ausnehmung für jeweils «ine Komponente der Schmelze vorgesehen. Von der Ausnehmung an der Oberseite der Verteilerplatte erstreckt sioh mindestens eine Nut radial nach außen. Von den oberen Nuten auf der Oberseite der Verteilerplatte erstrecken sieh Kanäle zu einer Kapillare eines Paars von zusammenlaufenden Kapillaren· Von der Ausnehmung an der Unterseite der Verteilerplatte erstreckt sich mindestens eine Nut radial nach auflen und steht mit der anderen Kapillare des Paars der zusammenlaufenden Kapillaren in Verbindung. Die Speicherplatte grenzt an die Oberseite der Verteilerplatte und besitzt swei voneinander getrennte Speicherkammern für die Peljrmersohmtlee. Sin Kanal führt das Polymer von einer Speioherkaamer zu der in der Mitte liegenden Ausnehmung auf der Oberseite der Verteilerplatte· Sin anderer Kanal führt

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ein anderes Polymer von der anderen Speicherkammer durch die Verteilerplatte hinduroh zu der in der Mitte liegenden Ausnehmung an der Unterseite der Verteilerplatte.

Im Nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigent

Pig. 1 einen Längsschnitt durch die Spinndüsenanordnung gemäß der Erfindung.

Pig. 2 eine Draufsicht auf die Oberseite einer Verteilerplatte in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Unterseite einer Verteilerplatte in einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und

Pig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung von Einzelteilen einer Anordnung gemäß Erfindung.

Pig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Spinndüsenanordnung gemäß Erfindung. Die Spinndüsenplatte 1 besteht aus zwei einander berührenden Scheiben 1a und 1b, Die beiden dargestellten trennbaren und übereinander angeordneten Scheiben werden bevorzugt, um die Herstellung der Kapillaren zu erleichtern, insbesondere wenn eine Verringerung des Durchmessers der Kapillaren in der Nähe der Extrueionastel-Ie des Polymeren erwünscht ist. Eine derartige Verringerung

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des Durchmessers ist im allgemeinen wünschenswert und ist in der Zeichnung dargestellt·

Die Spinndüsenplatte "besitzt eine die Schmelze aufnehmende Fläche 2 und eine die Schmelze extrudierende Fläche 3. In Fig. 1 sind zwei Kapillaren 4 und 5 dargestellt, in denen die Polymerverbindung erfolgt. Obgleich zehn derartiger Kapillaren bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt sind, kann jede beliebige Anzahl von Kapillaren vorgesehen werden. Die Kapillaren weisen in ihren oberen Abschnitten eine Gabelung auf. Während des Betriebs fließen verschiedene Polymere durch jeden Arm der Gabelung nach unten und laufen zu einzelnen laminaren Strahlen im unteren Abschnitt der Kapillaren zusammen. Die aus der Extrusionsfläche austretenden polymeren Schmelzestrahlen werden gekühlt und zu einem multifilen Garn verarbeitet, welches ψ für die Herstellung von Textilartikeln und ähnlichem verwendet wird. Der aus der Kapillare 4 austretende Faden ist ein Faden mit ^ueite an ^eite nebeneinanderliegenden Komponenten. Innerhalb der Kapillare 5 ist an der Stelle des Zusammenflusses der Polymere eine Düse angeordnet, so daß das eine fließende Polymer das andere fließende Polymer umgibt. Der aus der Kapillare 5 extrudierte Faden ist ein Verbundfaden mit einer ummantelten Seele.

Die Verteilerplatte 6 für die Polymerschmelze hat die Form

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einer Scheibe, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Spinndüsenplatte hat. Die Verteilerplatte 6 grenzt an die Spinndüsenplatte und ist über ihr angeordnet. Die Verteilerplatte 6 hat eine Oberseite 7 und eine Unterseite 8. In der Oberseite 7 ist eine in der Mitte liegende Ausnehmung 10 vorgesehen. In der Unterseite 8 ist eine in der Mitte liegende Ausnehmung 11 ausgebildet. Bine Vielzahl von Nuten 12 erstreckt sich von der Ausnehmung 10 auf der Oberseite 7 der Verteilerplatte 6 radial nach außen. Eine Vielzahl von Nuten 13 erstreckt sich von der Ausnehmung 11 auf der Unterseite 8 der Verteilerplatte 6 radial nach außen. In der Nähe eines jeden Endes der Nuten 12 sind Kanäle 14 vorgesehen, die für den !Transport des Polymeren von den Nuten 12 zu einer Kapillare eines jeden !Paars der zusammenlaufenden Kapillaren sorgen. Die Nuten 13 in der Unterseite 8 der Verteilerplatte 6 stehen mit den anderen Kapillaren eines jeden Paars der zusammenlaufenden Kapillaren in Verbindung.

Die Speicherplatte 15 für die Polymerschmelze hat ebenfalls die Form einer Scheibe, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie die Spinndüsenplatte 1. Die Speicherplatte 15 grenzt an die Verteilerplatte 6 und ist über ihr angeordnet. Die Speicherplatte 15 hat zwei Speicherkammern 16 und 17 für die Aufnahme von zwei verschiedenen Polymeren» die von nicht dargestellten» verschiedenen Schmelztiegeln über Leitungen 18 und 20 im Element 21 herangeführt

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werden. Die in der Speicherkammer 16 befindliche Polymer-Bchmelze fließt über einen Kanal 22 zur oberen Ausnehmung 10 der Verteilerplatte 6. Die in der Speicherkammer 17 befindliche Polymerschmelze fließt über einen Kanal 23 in der Speicherplatte 15 und über einen Kanal 24 in der Verteilerplatte 6 zur unteren Ausnehmung 11 der Verteilerplatte 6. Wie den Zeichnungen zu entnehmen ist, durchdringt

der Kanal 24 die Verteilerplatte 6 diagonal. Die Ausnehmungen 10 und 11 und die Nuten 12 und 13 werden vorzugsweise aus den Ober- und Unterseiten der Verteilerplatte,6 herausgefräst. Diese Ausnehmungen und Nuten brauchen jedoch nur an der Grenzfläche der Platten 1b und 6 und an der Grenzfläche der Platten 6 und 15 vorhanden zu sein. Die Ausnehmungen und Nuten können teilweise oder vollständig in der die Schmelze aufnehmenden Fläche 2 der Spinndüsenplatte 1 und in der Unterfläche der Speicherplatte 15 vor-

^ gesehen sein·

Sin Verbindungsblock 25 hält die Spinndüsenplatte 1, die Verteilerplatte 6 und die Speicherplatte 15 in spinnbereitem Zustand zusammen·

Während dee Spinnens fließt die Polymerschmelze A durch die leitung 20 in die Speicherkammer 16. Von hier fließt die Polymerechmelze A durch den Kanal 22 in die Ausnehmung 10 und naoh außen durch die Nuten 12· Von einem Punkt in der

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Nähe des Endes der Nuten fließt die Polymerschmelze A nach unten durch den Kanal 14 und dann durch die ausgewählten Zweigleitungen der Kapillaren 4 und 5. Auf der anderen Seite fließt die Polymerschmelze B durch die Leitung 18 in die Speicherkammer 17. Von hier fließt die Polymerschmelze B durch die Verbindungskanäle 23 und 24 in die Ausnehmung und nach außen durch die Nuten 13. Von einem Punkt in der Nähe des Endes dieser Nuten fließt die Polymerschmelze B durch die anderen Zweigleitungen der Kapillaren 4 und 5. Die Polymerschmelzen laufen in der Spinndüsenplatte 1 zusammen und fließen seitlich nebeneinander in laminarer Porm oder unter Bildung einer ummantelten Seele durch die Extrusionsdüsen 26. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zehn derartiger Extrusionsdüsen in einem Kreis angeordnet.

Eine Spinndüsenanordnung der oben beschriebenen Art wurde aus rostfreiem Stahl hergestellt und in den Spinnblock eingesetzt, der bei einer Temperatur von 220⁰C gehalten wurde. Es waren zehn Kapillaren mit einem Durchmesser von 0,64 mm in der Spinndüsenplatte vorgesehen. Die eine Polymerschmelze war eine Aminocapronsäure und die andere der Spinndüsenanordnung zugeführte Polymerschmelze war ein thermoplastisches Polyesterurethan-Elastomer. Die Pumpen!eistung war so eingestellt, daß die Schmelzen in einem Volumenverhältnis von 1:1 bei einer Spinngeschwindigkeit von 274 m/min zuge-

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führt wurden. Nach, der Ausbildung der Fäden wurden die zehn aus zwei Komponenten bestehenden Fäden um 350$ auf etwa 25 den verstreckt. Anschließend wurde eine Mikrophotographie der Querschnitte der Fäden angefertigt. Bs wurde festgestellt, daß bei jedem Faden die beiden Komponenten halbkreisfläohenfb'rmig angeordnet waren.

" Die vorliegende Erfindung schafft also eine Spinnanordnung, mit welcher die Komponenten seitlich nebeneinander oder in Form einer ummantelten Seele angeordnet werden können, wobei gleichzeitig eine hervorragende Verteilung der Komponenten von Faden zu Faden innerhalb eines multifilen Garns erzielt wird. Die Konstruktion der erfindungsgemäßen Anordnung ist billig und in keiner Weise kompliziert. Die erfindungsgemäße Spinndüsenanordnung sorgt für eine im wesentlichen gleiche Verweilzeit innerhalb der Anordnung für jedes

tk Polymer bis zur Ausbildung eines Fadens, da die verschiedenen Wege von den Speicherkammern bis zur Stelle des ZusammenfHeßens der Polymere im wesentlichen gleichlang sind.

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Claims

Patentansprüche :

1.) Spinndüsenanordnung zum Schmelzspinnen von Fäden aus mehreren Komponenten, gekennzeichnet durch eine Spinndüsenplatte (1) mit einer die Schmelze aufnehmenden Fläche (2) und einer die Schmelz'e extrudierenden Fläche (3) ι mit mindestens einem Paar zusammenlaufender Kapillaren, die von der die Schmelze aufnehmenden Fläche zu einer Stelle des Zusammenflusses verlaufen und von dort als eine einzige Kapillare (4,5) zur Extrusionsflache führen und eine Extrusionsdüse bilden; eine Verteilerplatte, die an die Aufnahmefläche (2) der Spinndüsenplatte (1) angrenzt und eine Oberseite (7) und eine Unterseite (8) aufweist; eine Speicherplatte, die an die Oberseite der Verteilerplatte angrenzt und eine Hehrzahl von getrennten Speicherkammern (16,17) aufweist; eine zentrale Ausnehmung (11) mit mindestens einer Nut (13)» die an der Grenzfläche der Spinndüsenplatte (1) und der Verteilerplatte (6) von der Ausnehmung radial nach außen verläuft und mit einer Kapillare eines Paares konvergierender Kapillaren in Verbindung steht; Einrichtungen zur Bildung einer zentralen Ausnehmung (10) mit mindestens einer Nut (12), die an der Grenzflache (7) der Verteilerplatte (6) und der Speicherplatte (15) von der Ausnehmung radial nach auflen verläuft und mit der anderen Kapillare des Paares konvergierender Kapillartn in

Verbindung steht; Kanäle (22,23,24), die das Polymer ge-

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trennt von jeder Speicherkammer (15»16) zu jeder Ausnehmung (10,11) führen; und einen Block (25), der die Spinndüsenplatte (1), die Verteilerplatte (6) und die Speicherplatte (15) in spinnbereitem Zustand zusammenhält.

2. Spinndüsenanordnung zum Schmelzspinnen von Fäden aus zwei Komponenten, gekennzeichnet durch eine Spinndüsenplatte mit einer die Schmelze aufnehmenden Fläche und einer die Schmelze extrudierenden Fläche mit mindestens einem Paar konvergierender Kapillaren, die von der die Schmelze aufnehmenden Fläche zu einer Stelle des Zusammenflusses verlaufen und von dort als eine einzige Kapillare zur Extrusionsflache führen und eine Extrusionsdüse bilden; eine Verteilerplatte, die an die Aufnahmefläche der Spinndüsenplatte angrenzt und eine Oberseite und Unterseite aufweist, von denen jede Seite eine zentrale Ausnehmung für die Zufuhr unterschiedlicher Komponenten der Polymerschmelze besitzt; mindestens eine Nut, die sich von der zentralen Ausnehmung an der Oberseite der Verteilerplatte radial nach außen erstreckt; Einrichtungen zur Bildung eines Kanals von der Nut zu einer Kapillare eines Paares konvergierender Kapillaren; mindestens eine Nut, die von der zentralen Ausnehmung auf der Unterseite der Verteilerplatte radial nach außen verläuft und mit der anderen Kapillare des Paars konvergierender Kapillaren in Verbindung steht; eine Speicherplatte, die an der Oberseite der Verteilerplatte an-

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grenzt und eine Vielzahl von getrennten Speicherkammern aufweist} einen Kanal, der das Polymer von einer Speicherkammer zur zentralen Ausnehmung auf der Oberseite der Verteilerplatte führt; einen Kanal» der ein anderes Polymer von der anderen Speicherkammer durch die Verteilerplatte hindurch zur zentralen Ausnehmung auf der Unterseite der Verteilexplatte führt; und gekennzeichnet durch einen Block, der die Spinndüsenplatte, die Verteilörplatte und die Speicherplatte in spinnbereitem Zustand zusammenhält.

3. Spinndüsenanordnung zum Schmelzspinnen von Fäden aus zwei seitlich nebeneinander angeordneten Komponenten, gekennzeichnet durch eine Spinndüsenplatte mit einer die Schmelze aufnehmenden Fläche und einer die Schmelze extrudierenden Fläche mit einer Vielsahl von Paaren konvergierender Kapillaren, von denen jedes Paar von der die Schmelze aufnehmenden Fläche zu einer Stelle des Zusammenflusses verläuft und von dort als eine einzige Kapillare zur Extrusionsfläche zur Bildung einer Vielzahl von Extrusionsdüsen führtί eine Verteilerplatte, die an die Aufnahmefläche der Spinndüsenplatte angrenzt und eine Oberseite und eine Unterseite aufweist, von denen Jtde Seite eine zentrale Ausnehmung für die Zufuhr unterschiedlicher Komponenten der Polymerschmelze besitzt} eine Vielzahl von Nuten, die sich von der zentralen Ausnehmung muf eier Oberseite der Vertellerplfttte radial nach außen erstrecken) Einrichtungen

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zur Bildung eines Kanals von jeder dieser Nuten zu einer Kapillare eines Paars konvergeierender Kapillaren; eine Vielzahl von Nuten, die sich von der zentralen Ausnehmung auf der Unterseite der Verteilerplatte radial nach außen erstrecken und getrennt mit jeweils der anderen Kapillare des Paares konvergierender Kapillaren in Verbindung stehen; das Merkmal, daJ3 die von der zentralen Ausnehmung auf der Oberseite der Verteilerplatte radial nach außen verlaufenden Nuten etwas langer sind als die entsprechenden, von der zentralen Ausnehmung auf der Unterseite der Verteilerplatte radial nach außen verlaufenden Nuten und daß die auf der Oberseite der Verteilerplatte vorgesehenen Nuten im wesentlichen über den auf der Unterseite der Verteilerplatte vorgesehenen Nuten angeordnet sind; eine Speicherplatte, die an der Oberseite der Verteilerplatte angrenzt und zwei voneinander getrennte Speicherkammern aufweist; einen Kanal, der das Polymer von einer Speicherkammer zur zentralen Ausnehmung auf der Oberseite der Verteilerplatte

,;. . ., führt; einen Kanal, der ein anderes Polymer von der anderen Speieherkamaer diagonal durch die Verteilerplatte hinduroh sur zentralen Ausnehmung auf der Unterseite der Verteiler-

r* . platt· führt; und gekennzeichnet durch einen Block, der die ; . Spinndüsenplatt·, die Verteilerplatte und die Speicherplat-

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te in spinnbereitem Zustand zusammenhält.

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