DE2320606C3

DE2320606C3 - Method and device for melt spinning threads

Info

Publication number: DE2320606C3
Application number: DE19732320606
Authority: DE
Inventors: Robert Sherwood; Scott John Alexander; Wilmington Del. Heckrotte (V.StA.)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1972-04-24
Filing date: 1973-04-24
Publication date: 1976-11-25

Description

3 ' 4 3 '4

F i g. 4 im Grundriß eine Inertgasverteilungsplatte öffnung 43 des Durchmesseis D₂ hat, der kleiner istF i g. 4 has an inert gas distribution plate opening 43 of the diameter D ₂ , which is smaller

45 der Halterung von F i g. 3, als D₁. Die öffnung 43 fluchtet mit der öffnung 4945 of the bracket from FIG. 3, as D ₁ . The opening 43 is aligned with the opening 49

F i g. 5 einen Schnitt nach Y-Y von F i g. 4, in der Verteilerplatte 45 und ebenso mit der öffnungF i g. 5 shows a section along YY from FIG. 4, in the distribution plate 45 and also with the opening

Fig. 6 im Querschnitt eine rechteckige Spinn- 33 in der Unterseite der Spinndüsenplatte 11. Beide6 in cross section a rectangular spinning 33 in the underside of the spinneret plate 11. Both

vorrichtung mit einer Spinndüsenplptte gemäß dem 5 Längskanten der Dosierplatte 44 sind um 90° nachdevice with a spinneret according to the 5 longitudinal edges of the metering plate 44 are 90 ° after

Stand der Technik, unten gebogen, und zwar die eine Kante, um in dieState of the art, bent down, one edge to be in the

F i g. 7 im Querschnitt eine rechteckige Spinnvor- Haltenut 52 in der Halterung 14 einzugreifen, undF i g. 7 to engage a rectangular Spinnvor- holding groove 52 in the holder 14 in cross section, and

richtung mit einer Spinndüsenplatte ähnlich Fig 1, die gegenüberliegende Kante, um etv.a in der Mittedirection with a spinneret plate similar to Fig. 1, the opposite edge, around a little in the middle

F i g. 8 im Querschnitt das Strömungsmuster, das der Verteilungsnut 47 ausreichend tief einzudringen, bei Anwendxjig der vorliegenden Erfindung auf eine io um als Ummantelung der rechten Kante der Verkreisförmige Spinndüsenplatte entsteht, und teilerplatte 45 und der Austrittsabschnitte der Ker-F i g. 8 in cross section the flow pattern that penetrates the distribution groove 47 sufficiently deep, when applying the present invention to an io .mu.m as a cladding of the right edge of the circular shape Spinneret plate arises, and divider plate 45 and the outlet sections of the core

F i g. 9 von unten in Teilansicht die kreisförmige ben 46 über dem Steg 50 zu wirken. Spalt 48 liegt derF i g. 9 from below in a partial view of the circular ben 46 to act over the web 50. Gap 48 is the

Spinndüsenplatte von F i g. 8. Unterseite der Spinndüsenplatte 11 gegenüber, wo-Spinneret plate of FIG. 8. Underside of the spinneret plate 11 opposite, where-

Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfah- durch ein Spalt 36 mit einer Höhe »/4« und einerIn principle, the method according to the invention can be implemented through a gap 36 with a height “/ 4” and a

ren in mehreren unterschiedlichen Vorrichtungskon- 15 Länge »L«, die mindestens dreimal so groß wie dieren in several different device con- 15 length »L«, which are at least three times as large as the

figurationen angewendet werden, wobei hauptsäch- Höhe »A« ist, gebildet wird.figurations are used, where the main height is "A ".

Hch entweder eine rechteckige oder eine kreisförmige Die Lippe 37 der Halterung 14 unter dem Spalt Spinndüsenplatte verwendet wird. Zunächst wird die 36 endet in einem dünnen Teil, dessen Dicke »Γ« Vorrichtung mit der rechteckigen Spinndüsenplatte größer als Null, aber gleich oder kleiner als 1,8 mm beschrieben. Bei diesen Ausführungsformen ist die 20 ist. Das Ende der Lippe 37 ist vorzugsweise dünner ungeschützte Fläche der Spinndüsenplatte im wesent- als der darüberliegende Spalt. Die untere Fläche 38 liehen eben. Es werden jedoch auch gekrümmte oder ist bei ihrer größten Annäherung an die Fäden vorgewölbte Spinndüsenplatten verwendet. zugsweise eben, wobei die Verlängerung dieser FlächeEither a rectangular or a circular shape. The lip 37 of the bracket 14 under the gap Spinneret plate is used. First the 36 ends in a thin part, the thickness of which is »Γ« Device with the rectangular spinneret plate greater than zero but equal to or less than 1.8 mm described. In these embodiments the number is 20. The end of the lip 37 is preferably thinner unprotected surface of the spinneret plate essentially than the gap above it. The lower surface 38 just borrowed. However, it will also be curved or bulged when the filaments come closest to them Spinneret plates used. preferably flat, the extension of this area

Die Spinnvorrichtung 24 wird gemäß den F i g. 1 bis zu ihrem Schnitt mit der Spinndüsenfläche einenThe spinning device 24 is shown in FIGS. 1 up to its intersection with the spinneret face

und 2 innerhalb des Hohlraumes 1 des erhitzten 25 Winkel von weniger als 45° mit der Spinndüsenflächeand 2 within the cavity 1 of the heated 25 angle of less than 45 ° with the spinneret face

Blockes 2 durch eine Schraube 3 gehalten. Durch bildet. Die untere Fläche 38 ist vorzugsweise parallelBlock 2 held by a screw 3. Through educates. The lower surface 38 is preferably parallel

einen Kanal 4 wird heißes Inertgas zugeführt, dessen £ur Spinndüsenfläche und muß in StrömungsrichtungHot inert gas is fed into a channel 4, the surface of which is the spinneret and which must face in the direction of flow

Gesamtdurchfluß durch eine nicht gezeigte Bemes- des abschirmenden Gases eine Breite W von wenig-Total flow through a dimension of the shielding gas, not shown, has a width W of little

sungsdüse gesteuert wird. Die Dichtung 5 wird durch stens 2,5 mm haben. Der linke Teil der Fläche 38solution nozzle is controlled. The seal 5 will have at least 2.5 mm. The left part of face 38

die Schraube 3 angedrückt. Innerhalb der Spinnvor- 30 geht vorzugsweise tangential in eine gekrümmte Flächethe screw 3 is pressed. Within the spinning process 30 preferably goes tangentially into a curved surface

richtung 24 teilt sich der Inertgasstrom, wobei ein von konkaver und dann konvexer Form über. DieDirection 24 divides the inert gas flow, one of concave and then convex shape over. the

Teil durch die Durchlässe 30, 31 und 32 in die öff- Krümmungsradien der konkaven und konvexen Kur-Part through the passages 30, 31 and 32 in the opening radii of curvature of the concave and convex curve

nung 33 der Spinndüsenplatte 11 gelangt und von dort vcn können beliebig sein. Die Entfernung »ß« zwi-opening 33 of the spinneret plate 11 and from there vcn can be any. The distance "ß" between

in die Halterung 14 und ein Teil durch die Durchlässe sehen der Kante der Lippe 37 und dem nächsteninto the bracket 14 and part through the passages see the edge of the lip 37 and the next

30 a, 31 α und 32 α in die gegenüberliegende öffnung 35 Faden 15 sollte etwa zwischen 1,3 und 7,6 mm liegen,30 a, 31 α and 32 α in the opposite opening 35 thread 15 should be approximately between 1.3 and 7.6 mm,

33 α der Spinndüsenplatte 11 und die Halterung 14 α. vorzugsweise etwa 5,1mm. Die Breite der Düsen-33 α of the spinneret plate 11 and the holder 14 α. preferably about 5.1mm. The width of the nozzle

Das Inertgas strömt dann, ausgehend von beiden fläche von Lippe zu Lippe sollte 15 cm nicht über-The inert gas then flows from lip to lip, starting from both surfaces, should not exceed 15 cm.

Halterungen 14 und 14 α, entlang der Unterseite der schreiten.Brackets 14 and 14 α, stride along the bottom of the.

Spinndüsenplatte 11 zu den Fäden 15. Mit Ausnahme Die Verteilungsplatte 45 hat ferner gemäß denSpinneret plate 11 to the threads 15. With the exception of the distribution plate 45 also has according to FIGS

des unteren Teils des Hohlraums 1 ist die Außen- 40 Fig. 4 und 5 eine kammähnliche Kante mit einerof the lower part of the cavity 1, the outer 40 Figs. 4 and 5 is a comb-like edge with a

fläche des Blocks 2 mit einer Isolierung 20 über- Vielzahl N von Kerben 46 mit einem Abstand E vonsurface of the block 2 with an insulation 20 over- plurality N of notches 46 with a distance E of

zogen. Dieser untere Teil des Hohlraumes 1 ist zu Mitte zu Mitte, einer Breite F und einer Länge G,pulled. This lower part of the cavity 1 is center to center, a width F and a length G,

einem üblichen Spinnschacht 21 hin offen, der zwei wobei die Dicke der Platte 45 mit / bezeichnet ist.a conventional spinning chute 21 open, the two wherein the thickness of the plate 45 is denoted by /.

parallele Seitenteile 22 und einen Zuführarm 23 für Die folgenden Angaben sind typische Werte:parallel side parts 22 and a feed arm 23 for the following specifications are typical values:

Kühlluft aufweist, die im wesentlichen horizontal nach 45Has cooling air, which is essentially horizontal after 45

links strömt. N 56flows to the left. N 56

Wie vor allem in F i g. 2 zu sehen ist, hat die Spinn- E 5,3 mmAs especially in FIG. 2 can be seen, the spinning E has 5.3 mm

vorrichtung 24 innerhalb des Hohlraumes 1 nach ρ 0,81mmdevice 24 within the cavity 1 according to ρ 0.81mm

links und rechts, bezogen auf die F i g. 1 und 2, Spiel, „ A _mm left and right, based on the F i g. 1 and 2, game, “A _mm

um den Ein- und Ausbau zu erleichtern. Die Spinn- 50 'to facilitate installation and removal. The spinning 50 '

vorrichtung 24 liegt jedoch eng an den Wänden 61 ^ ^0>4" ^mm device 24, however, lies snugly against the walls 61 ^ ^{0> 4} " ^mm

und 62 des Hohlraumes 1 an, so daß das abschirmendeand 62 of the cavity 1, so that the shielding

Inertgas begrenzt ist und den Spinndüsenbereich nur Gemäß F i g. 5 liegen die U-förmigen Enden derInert gas is limited and the spinneret area only according to FIG. 5 are the U-shaped ends of the

nach unten verlassen kann. Kerben 46 über der Zuleitungsnut 34, während dercan leave down. Notches 46 over the supply groove 34, during the

Es wird nun auf den in F i g. 3 dargestellten ver- 55 Rest einer jeden Kerbe über dem Steg 50 zwischen größerten Querschnitt Bezug genommen. Zwischen der Zuleitungsnut 34 und der Verteilungsnut 47 liegt, der Unterseite der Spinndüsenplatte 11 und der Ober- Die gesamte Querschnittsfläclie aller Kerben 46 senkseite der Halterung 14 sind zwei dünne Platten, näm- recht zur Strömungsrichtung des Inertgases soll kleilich eine Dosierplatte 44 und eine Verteilungsplatte ner sein als die Querschnittsfläche der Zuleitungsnut 45 angeordnet. Die Halterung 14 hat mehrere paral- 60 34, um eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung lele Nuten, nämlich eine Zuleitungsnut 34, eine Ver- des abschirmenden Inertgases vom einen Ende bis teilungsnut 47 und einen flachen Spalt 48. Unmittel- zum anderen des Spaltes 36 sicherzustellen,
bar auf der Halterung 14 liegt die Verteilungsplatte Die Arbeitsweise und die Vorteile des erfindungs-45, die über der Zuleitunpsnut 34 eine einzige Öff- gemäßen Verfahrens und der Vorrichtung können nung 49 von großem Durchmesser hat (Durchmesser 65 am besten durch Vergleich mit dem Stand der D₁ = 4,8 mm). Technik erläutert werden. Bei einem herkömmlichen,It is now to the in F i g. 3, the remainder of each notch above the web 50 is referenced between the larger cross-section. Between the feed groove 34 and the distribution groove 47 lies the underside of the spinneret plate 11 and the lower side of the holder 14, the entire cross-sectional area of all notches 46 are two thin plates be arranged as the cross-sectional area of the lead groove 45. The holder 14 has several parallel 60 34 in order to ensure an essentially even distribution of grooves, namely a feed line 34, a shielding inert gas from one end to the dividing groove 47 and a flat gap 48 directly to the other of the gap 36 ,
The distribution plate lies bar on the holder 14. The method of operation and the advantages of the invention, which can have a single opening 49 of a large diameter via the feed groove 34 and the device can have a large diameter (diameter 65 best by comparison with the prior art D ₁ = 4.8 mm). Technique will be explained. With a conventional,

Auf der Verteilungsplatte 45 liegt eine dünne rechteckigen Spinndüsenaufbau gemäß F i g. 6 tretenOn the distribution plate 45 lies a thin rectangular spinneret assembly as shown in FIG. 6 kick

(0,25 mm) Dosierplatte 44, die eine einzige Dosier- Inertgasstrahlen 54 und 54 α aus den Spalten 36 und(0.25 mm) metering plate 44, a single metering inert gas jets 54 and 54 α from the columns 36 and

\β \J \J \J\ β \ J \ J \ J

36 α aus und streichen über die Fläche der rechteckigen Spinndüsenplatte 11 durch den von den gerade ausgetretenen Fäden 15 eingenommenen Bereich, die den Strahl teilen, ihn abbremsen und Turbulenzen erzeugen. Umgebungsluftströme 53 treten zwischen den Fäden hindurch, werden durch die Fäden erhitzt und steigen infolge der Konvektion und der Pumpwirkung der Fäden auf. Die vertikale Wand 63 der Spinndüsenhalterung leitet einen Teil der Luft 53 vertikal gegen den Inertgasstrahl 54 und die Spinndüsenfläche. Diese Luft mischt sich mit dem Inertgas, dringt in das Fadenfeld ein und kann das Polymere oxidieren. Die Pumpwirkung der Fäden zieht das Gemisch abwärts. Außerdem saugt der Inertgasstrahl 54 α eine Strömung aus Umgebungsluft 62 an, welche der vertikalen Wand 63 α folgt und sich an der Austrittsstelle des Strahls 54 a mit diesem vermischt.36 α and sweep over the surface of the rectangular spinneret plate 11 through the area occupied by the threads 15 that have just emerged, which divide the jet, slow it down and generate turbulence. Ambient air currents 53 pass between the threads, are heated by the threads and rise as a result of the convection and the pumping action of the threads. The vertical wall 63 of the spinneret holder directs part of the air 53 vertically against the inert gas jet 54 and the spinneret face. This air mixes with the inert gas, penetrates the thread field and can oxidize the polymer. The pumping action of the threads pulls the mixture downwards. In addition, the inert gas jet 54 α sucks in a flow of ambient air 62 which follows the vertical wall 63 α and mixes with the jet 54 a at the exit point.

Im Gegensatz dazu treten bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zusammen mit einer rechteckigen Spinndüse gemäß F i g. 7 (oder mit einem rechteckigen Fadenfeld in einer nicht rechteckigen Spinndüse) zwei Inertgasstrahlen 54 und 54 α unterschiedlicher Geschwindigkeit aus dem Spalt 36 und entsprechend aus dem Spalt 36 α aus. Die Geschwindigkeiten der beiden Inertgasstrahlen sind so eingestellt, daß die beiden Strahlen ungefähr in dem durch eine gestrichelte Linie gezeichneten Bereich 55 aufeinandertreffen und sich vermischen. Die aufsteigenden Strömungen von Umgebungsluft 56 treffen auf die untere Fläche 38 der Lippe 37 cder 37 a, die sie so ablenkt, daß sie unter einem Winkel von weniger als 45° zu der Spinndüsenfläche und vorzugsweise daß in der Schicht zwischen Inertgas und Luft die Vermischung verringert oder vermieden wird.In contrast, when the method according to the invention is used together with a rectangular spinneret according to FIG. 7 (or with a rectangular thread field in a non-rectangular spinneret) two inert gas jets 54 and 54 α of different speeds from the gap 36 and correspondingly from the gap 36 α . The speeds of the two inert gas jets are set so that the two jets meet and mix approximately in the area 55 shown by a dashed line. The rising currents of ambient air 56 hit the lower surface 38 of the lip 37 or 37 a, which deflects it so that it is less than 45 ° to the spinneret surface and preferably that in the layer between inert gas and air reduces mixing or avoided.

Die maximale Geschwindigkeit des Inertgases in den Spalten 36 bzw. 36 α sollte so gering wie möglich sein, um das Ansaugen von Umgebungsluft möglichst klein zu halten und turbulente Vermischung zu vermeiden. Die maximale Geschwindigkeit für eine glatte, laminare Strömung sollte in der Größenordnung von 107 m/min liegen, und die Reynolszahl sollte im S allgemeinen etwa 2000 nicht überschreiten.The maximum velocity of the inert gas in the gaps 36 and 36 α should be as low as possible in order to keep the suction of ambient air as small as possible and to avoid turbulent mixing. The maximum velocity for smooth, laminar flow should be on the order of 107 m / min, and the Reynol's number should generally not exceed about 2000.

Die F i g. 8 und 9 zeigen die sinngemäße Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine runde Spinndüse mit einem ringförmigen Düsenfeld, bei der eine einzige und im allgemeinen kreisförmige Spinndüsenhalterung 14 ringförmige Nuten 34 hat, die das Inertgas zu einem ringförmigen Spalt 3i fördern, wobei die Einzelheiten des Verteilungssystems für das Inertgas im wesentlichen die gleichen sind wie im oben beschriebenen Fall der rechteckigen Spinndüse. Das Inertgas strömt in einem nicht turbulenten Strahl aus dem ringförmigen Spall 36, so daß es in der Mitte des Fadenbündels in dem Bereich 59, in dem sich kein Faden befindet, zusam· menströmt. Aufsteigende Strömungen von Umgebungsluft 60 werden durch die unteren Flächen 3i der Lippen 37 abgelenkt, so daß die Luft bei ihrer Vereinigung mit dem Inertgasstrahl fast parallel zu der Spinndüsenfläche strömt. Innerhalb des Bereiches 59 muß das Inertgas natürlich seine Richtung ändern und strömt im wesentlichen abwärts. Die; geschieht jedoch allmählich und geordnet mit minimaler Turbulenz, wodurch eine nicht unterbrochene Inertgasabschirmung unmittelbar an der Spinndüse aufrechterhalten bleibt. Die aufwärts strömende Um· gebungsluft in der Mitte des Fadenfeldes, angezeig durch Pfeile 64, wird durch die Abwärtsströmung in Bereich 59 abgelenkt. Bei dieser Ausführungsar werden der Durchfluß des abschirmenden Fluids unc die Fluidgeschwindigkeit etwas geringer gehalten al· die Maximalwerte, die oben für die rechteckige Spinn düse angegeben wurden, um vor allem in dem zen tralen Bereich 59 Turbulenz zu vermeiden.The F i g. 8 and 9 show the analogous application of the present invention to a round Spinneret with an annular array of nozzles in which a single and generally circular Spinneret holder 14 has annular grooves 34 which form the inert gas into an annular gap 3i the details of the inert gas distribution system are essentially the same are as in the case of the rectangular spinneret described above. The inert gas flows in one not turbulent jet from the annular space 36 so that it is in the center of the thread bundle in the Area 59 in which there is no thread converges. Rising currents of ambient air 60 are deflected by the lower surfaces 3i of the lips 37, so that the air at their union with the inert gas jet flows almost parallel to the spinneret face. Within the area 59 the inert gas must of course change direction and flow essentially downwards. The; however, it happens gradually and orderly with minimal turbulence, creating an uninterrupted Inert gas shielding is maintained directly at the spinneret. The upward flowing um ambient air in the middle of the thread field, indicated by arrows 64, is caused by the downward flow in Area 59 distracted. In this embodiment, the flow of the shielding fluid unc the fluid velocity is kept slightly lower than the maximum values given above for the rectangular spinning nozzle were specified in order to avoid turbulence, especially in the central area 59.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

V537V537

Claims

even more oxygen in the ambient air with the

Claims: Inert gas mixed. It is therefore not possible to use the

Upward flow in the ambient air passing through

^K 1 method for melt spinning threads that entrained by the threads as a boundary layer - are induced by nozzles in the surface of a spinneret plate 5, by increasing the flow and introducing two opposing speeds of the inert gas to suppress. In addition, added inert gas flows over the spinneret surface, the i flowing around the hot thread and in contact with it, thereby warping η η - cooling air, is more easily shown than the surrounding area, that the inert gas flows have unequal air and forms an upward convection velocity, only one of the countercurrent flow, especially on the side of the spun threads remote from the streams directed by the threads passing through the cooling air source. In the case of and the upward-pointing speed of this known method, the walls components of the ambient air are also directed to the device parts surrounding the filaments that they are in the same direction and at an almost perpendicular to the spinneret surface, creating angles of less than 45 ° to the spinneret 15, the ambient air that touches such walls, meet such a surface on the inert gas flow. meets the inert gas streams and interacts with them

2. Device for carrying out the process that mixes the ambient air with the spinneret according to claim 1, comes into contact with one through a shark face.

sion held spinneret plate, whereby between- By DT-Gbm 1975 310 it is known that the

see the spinneret plate and the holder a 20 spinneret surface through a flow-favorable design

a gap that is open towards the nozzle surface is formed and is in contact with the flow of inert gas

and shielding a device for introducing the inert parts. The shield

gases is present in the gap, thereby being reached through flaps, which in different

indicates that the holder (14) is arranged at the level below the spinneret face

The nozzle surface ends in a lip (37) which is 25 and serves to deflect the flow of cooling air,

has an upper and a lower surface, whereby the These flaps must also be movable.

lower surface (38) at a slight angle to be accessible to the spinneret surface

ger than 45 ° compared to the lower surface of the make, which makes the entire structure more complex

Spinneret plate (11) is arranged. will.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the invention is based on the object of identifying that the lower surface (38) of the shark can be created by using simple means sertion (14) in a curved line into which an effective shielding of a spinneret lower surface of the lip (37) merges, surface from the ambient air and to the

Cooling gas used is achieved.
35 This object is achieved according to the invention in that the inert gas flows have unequal speeds, only one of the opposing

The invention relates to a method for melted streams passing the threads and moving upwards spinning filaments through nozzles in the area of a pointing component of the velocity of the reverse spinneret plate and the introduction of two opposing airs are directed in such a way that they are directed in the same direction Inert gas flows over the spinning and utiter at an angle of less than 45 ° nozzle surface and in contact with it. the spinneret face to meet the inert gas flow.

Such a method is by the addition The invention further relates to a device for

85 326 to FR-PS 12 89 911 known. In this implementation of this method, with a spinneret plate held by a known method, inert gas streams of the same holder are formed, with a gap open to the nozzle surface facing a downwardly directed inert gas flow being formed between the speed, which is then the spinneret plate and the holder and some. With such a method, however, the means for introducing the inert gas into the cannot avoid the fact that the ambient air is present in a gap which is characterized by a speed component that is upward and 50 that the holder toward the nozzle surface is in an generally perpendicular to the spinneret lip terminating, which has an upper and lower surface, is directed so that the air either displaces the inert gas with the lower surface at an angle of or mixes with it, creating less than 45 ° from the lower surface the oxygen is arranged to break down the extruded polymer spinneret plate.
is available. In this process, the surrounding air comes into contact with the flow of inert gas to keep the turbulence of the ambient air as low as possible leads, causing the lower surface of the bracket in a curved elsewhere an upward flow of the um- line into the lower surface of the lip over,
ambient air is induced. The embodiments of the invention from a gap are also shown in the flowing inert gas flows in the drawings and are described in more detail below where a negative pressure occurs through the environment. It shows

air along the closest underside of the Fig. 1 in elevation and partially in cross section

Spinneret holder attached to the spinneret surface Partial view of a device for carrying out the suction. If the flow rate of the process according to the invention,
Inert gas is increased to provide more effective shielding. 2 shows a section along XX of FIG. 1,

generation, so is more ambient air. 3 enlarged and a part in cross section

sucked and the flow becomes more turbulent, whereby a holder of the spinneret plate of FIG. 1,