DE2326588B2

DE2326588B2 - SPINNER NOZZLE PLATE FOR THE PRODUCTION OF HOLLOW THREADS

Info

Publication number: DE2326588B2
Application number: DE19732326588
Authority: DE
Inventors: James Dwight Greenville N.C. Hodge (V.St.A.)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1972-05-24
Filing date: 1973-05-24
Publication date: 1976-09-16
Also published as: NL7307219A; FR2185697B1; IT1003083B; GB1412715A; USB256334I5; JPS4941625A; DE2326588A1; FR2185697A1; US3924988A

Description

Die Erfindung betrifft eine Spinndüsenplatte zur Herstellung von Hohlfaden mit wenigstens einer Düse, wobei die Düse durch ein im wesentlichen symmetrisches Muster aus bogenförmigen Schlitzen gebildet wird, die Schlitze durch Stege getrennt sind, jeder Schlitz einen Mittelabschnitt von im wesentlichen gleichförmiger Breite und zwei im wesentlichen symmetrische Endabschnitte besitzt und jeder Endabschnitt einen verbreiterten, dem Ende des Schlitzes benachbarten Bereich aufweist, dtr zum Innenbereich der Düse hin vorspringt.The invention relates to a spinneret plate for producing hollow filaments with at least one Nozzle, the nozzle through a substantially symmetrical pattern of arcuate slots is formed, the slots are separated by webs, each slot has a central portion of substantially uniform width and two substantially has symmetrical end portions and each end portion has a widened, the end of the Has slot adjacent region, dtr protrudes towards the inner region of the nozzle.

Bei einer derartigen, aus der USA.-Patentschrift 3 313 000 bekannten Spinndüsenplatte verbreitern 4" sich die Schlitze zu ihrem Ende hin allmählich. Eine zusätzliche Maßnahme besteht noch darin, daß zwei der insgesamt drei Stege nicht bis zum Boden der Spinndüsenplatte reichen, wodurch das Zusammenwachsen der Polymerströme aus den einzelnen Schlitzen verbessert werden soll.In such a spinneret plate known from US Pat. No. 3,313,000, widen 4 " the slits gradually widen towards their end. An additional measure is that two of the total of three webs do not extend to the bottom of the spinneret plate, which means that they grow together the polymer flows from the individual slots should be improved.

Bei einer weiteren derartigen, aus der britischen Patentschrift 986 990 bekannten Spinndüsenplatte beträgt die Stegbreite das ein- bis sechsfache der durchschnittlichen Schlitzbreite und sind die Schlitzenden lediglich in der Weise verbreitert, daß sie in radialer Richtung nach innen und/oder außen abgeknickt sind.In another such spinneret plate known from British Patent Specification 986,990 the web width is one to six times the average slot width and are the slot ends only widened in such a way that it kinks in the radial direction inwards and / or outwards are.

Bei diesen bekannten Spinndüsenplatten bildet das Polymere im allgemeinen unmittelbar beim Austreten aus den Schlitzen an den Schlitzenden einen Wulst. Als Folge der Wulstbildung und der besonderen Anordnung der Schlitze verschmilzt das von den Enden benachbarter Schlitze austretende Polymere eine kurze Entfernung unterhalb der Spinndüsenfläche. Nach einer relativ kurzen Betriebsdauer hört das von benachbarten Schlitzen austretende Polymere jedoch häufig auf zu verschmelzen, was zu C-förmigen oder bandförmigen Fäden anstatt der gewünschten Hohlfaden führt. Diese bekannten Spinndüsen sind außerdem häufig empfindlich gegenüber kleinen Änderungen in der Viskosität des PnK/mprpnIn these known spinneret plates, the polymer generally forms immediately upon exit a bead from the slots at the slot ends. As a result of bulging and the special Arrangement of the slots fuses the polymer exiting from the ends of adjacent slots a short distance below the spinneret face. After a relatively short period of operation however, the polymer exiting from adjacent slots often stops melting, which is to C-shaped or ribbon-shaped threads instead of the desired hollow thread. These well-known Spinnerets are also often sensitive to small changes in the viscosity of the PnK / mprpn

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spinndüsenplatle zu schaffen, die auch nach längerer Betriebsdauer keine fehlerhaften Hohlfaden mit offenen Stellen erspinnt.The present invention is based on the object To create a spinneret plate that does not fail even after a long period of operation Spun hollow thread with open spots.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich der verbreiterte Bereich unter einem Winkel g zwischen 20° und 60° bezüglich des Schlitzendes nach innen verjüngt, daß die Breite des Stegs geringer ist als die Breite des Mittelabschnitts des Schlitzes und daß das Verhältnis der Fläche eines am Schlitzende liegenden '/^-Abschnitts zu der Fläche des in der Schlitzmitte liegenden '/.-,-Abschnitts 1,1 bis 1,5 beträgt.According to the invention this object is achieved in that the widened area tapers inwardly at an angle g between 20 ° and 60 ° with respect to the end of the slot, that the width of the web is less than the width of the central portion of the slot and that the ratio of the area of a '/ ^ section lying at the end of the slot to the area of the' /.- section lying in the middle of the slot is 1.1 to 1.5.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing and are described below described in more detail. It shows

Fig 1 in einer Teilansicht von unten die bogenförmigen Schlitze einer erfindungsgemäßen Spinndüsenplatte, 1 in a partial view from below the arcuate Slots of a spinneret plate according to the invention,

Fig 2 einen Schnitt nach 2-2 von Fig. 1,2 shows a section along 2-2 of FIG. 1,

Fig 3 im Querschnitt einen mit einer Spinndüsenplatte gemäß Fig. 1 hergestellten Faden,3 shows in cross section one with a spinneret plate thread produced according to FIG. 1,

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spinndüsenplatte ähnlich dem von Fig. 1 undF i g. 4 shows a further embodiment of the spinneret plate according to the invention, similar to that of FIG Fig. 1 and

F i g. 5 im Querschnitt einen mit einer Spinndüsenplatte gemäß F i g. 4 hergestellten Faden.F i g. 5 in cross section a with a spinneret plate according to FIG. 4 manufactured thread.

Obwohl eine Spinndüsenplatte 10 im allgemeinen viele Düsen enthält, ist in den Fig. 1, 2 und 3 der Einfachheit halber jeweils nur eine Düse dargestellt. Die Düsen der F i g. 1 und 2 besitzen vier öffnungen in Form von bogenförmigen Schlitzen J2. Die Schlitze 12 sind durch Stege 14 getrennt und umgeben im übrigen einen massiven Innenbereich 16. In dem jedem Schlitzende benachbarten Bereich weist jeder Schlitz 12 eine Verbreiterung 18 auf. Jede Verbreiterung 18 ragt in den Innenbereich 16 der Düse hinein. Die Verbreiterung 18 verjüngt sich nach innen mit einem Winkel g bezüglich des Schlitzendes 1,2. Diese Verbreiterungen 18 sind an den Endabschnitten 12 a des Schlitzes angeordnet. Als Endabiichnitte 12a werden die Abschnitte betrachtet, die sich ausgehend vom Ende des Schlitzes 12 bis zu einem Drittel der Entfernung L längs des durch die Schlitzenden festgelegten Bogens erstrekken. Der Mittelabschnitt Mb ist im wesentlichen von gleichförmiger Breite.Although a spinneret plate 10 generally includes many nozzles, only one nozzle at a time is shown in FIGS. 1, 2 and 3 for the sake of simplicity. The nozzles of FIG. 1 and 2 have four openings in the form of arcuate slots J2. The slots 12 are separated by webs 14 and otherwise surround a solid inner area 16. In the area adjacent to each end of the slot, each slot 12 has a widening 18. Each widening 18 protrudes into the inner region 16 of the nozzle. The widening 18 tapers inward at an angle g with respect to the slot end 1, 2. These widenings 18 are arranged at the end portions 12 a of the slot. End sections 12a are considered to be those sections which, starting from the end of the slot 12, extend up to a third of the distance L along the arc defined by the slot ends. The central portion Mb is substantially uniform in width.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines Fadens, wie er durch die in F i g. 1 dargestellte Düse hergestellt wird. Der Faden besitzt einen hohlen Kern, der im wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt besitzt und frei von Vorsprüngen ist. Die gestrichelten Linien zeigen an, wo das von benachbarten Schlitzen ausgehende Polymere verschmolzen ist. In ähnlicher Weise zeigt F i g. 5 einen Querschnitt eines Fadens, der durch die in Fig. 4 dargestellte Düse hergestellt wurde. Der hohle Kern des Fadens gemäß F i g. 5 besitzi keinen kreisförmigen Querschnitt und weist innerhalb des hohlen Kerns an den Verschmelzungslinien Vorsprünge auf. Fig. 3 shows a cross section of a thread, as it is through the in F i g. 1 nozzle shown produced will. The thread has a hollow core which is essentially circular in cross section and is free from protrusions. The dashed lines indicate where that of adjacent slots outgoing polymers is fused. Similarly, FIG. 5 a cross section of a thread, which was produced by the nozzle shown in FIG. The hollow core of the thread according to FIG. 5 is not circular in cross-section and has protrusions within the hollow core at the lines of fusion.

F i j>. 4 zeigt bogenförmige Düsenöffnungen, die größere, sich stumpf verjüngende Verbreiterungen 18' mit entsprechenden '/«-Abschnitten 12 a' und Mb' aufweisen. Die Abmessungen der bogenförmigen Düsenöffnungen in den F i g. I und 4 werden durch die Buchstaben α bis g dargestellt. Die Nennwerte der bezeichneten Abmessungen sind dabei: a = 0.34 cm. b = 0,102 cm, c = 0,076 cm, d = 0,165F i j>. 4 shows arcuate nozzle openings which have larger, bluntly tapering widenings 18 'with corresponding' / 'sections 12a' and Mb ' . The dimensions of the arcuate nozzle openings in Figs. I and 4 are represented by the letters α to g . The nominal values of the dimensions given are: a = 0.34 cm. b = 0.102 cm, c = 0.076 cm, d = 0.165

cm, e = 0,180 cm und / = 0.051 cm. Der Winkel ff beträgt 45°.cm, e = 0.180 cm and / = 0.051 cm. The angle ff is 45 °.

Die erfindungsgemäßen Spinndüsenplatten besitzen vorzugsweise Düsen mit vier Schlitzen 12, da vier Stege 14 eine gute Festigkeit liefern und ohne weiteres zur Herstellung von Hohlfaden mit einem relativ glatten, nahezu kreisförmigen Kern geeignet sind. Wenn es gewünscht wird, können jedoch auch zwei, drei, fünf oder mehr Schlitze verwendet werden. Düsen mit drei Schlitzen können z. B. zur Herstellung dreieckiger Kerne verwendet werden. In einigen Fällen, z. B. wenn Kühlluft mit relativ hoher Geschwindigkeit zum Abschrecken des schmelzflüssigen Polymeren in der Nähe der Spinndüsenfläche verwendet wird, kann es wünschenswert sein, durch eine Vergrößerung der Verbreiterungen in der Nähe des Verschmelzung^punkts die Menge des Polymeren zu erhöhen. Eine derartige Erhöhung kann zur Bildung von Hohlfaden mit im wesentlichen quadratischen Kernen führen.The spinneret plates according to the invention preferably have nozzles with four slots 12, there four webs 14 provide good strength and easily for the production of hollow filaments with a relatively smooth, almost circular core are suitable. However, if desired, you can two, three, five or more slots can be used. Nozzles with three slots can e.g. B. for production triangular cores can be used. In some cases, e.g. B. when cooling air with relative high speed to quench the molten polymer near the spinneret face is used, it may be desirable by increasing the size of the widenings increase the amount of polymer near the fusion point. Such a one Elevation can lead to the formation of hollow filaments with essentially square cores.

Die Verbreiterungen 18 sollen am Ende eines Schlitzes 12 beginnen und sich nicht über mehr als Va der Schlitzlänge L erstrecken. Die Verbreiterungen verjüngen sich nach innen zum Innenbereich 16 der Spinndüse hin. Vorzugsweise ragt die Verbreiterung nicht mehr hervor als 35 ^u/₍₎ des Abstands des inneren Rands vom Mittelpunkt des Bereichs 16. Der Verjüngungswinkel g soll zwischen 20° und 50° liegen. Das Flächenverhältnis 0/1, wobei 0 die Fläche eines am Schlitzende liegenden V.i-Abschnitts (das heißt 12« oder 12 a') ist und I die Fläche des in der Schlitzmitte liegenden · /a-Abschnitts (12 b oder 12 6'), beträgt für den vorliegenden Zweck 1,1 bis 1,5. Vorzugsweise liegt dieses Verhältnis etwa zwischen 1,15 und etwa 1,40. Die Gesamtfläche des Schlitzes sollte außerdem 0,26 mm² nicht überschreiten. The widenings 18 should begin at the end of a slot 12 and should not extend over more than Va of the slot length L. The widenings taper inwards towards the inner region 16 of the spinneret. Preferably, the widening does not protrude more than 35 ^u / _{() of} the distance of the inner edge from the center of the area 16. The taper angle g should be between 20 ° and 50 °. The area ratio 0/1, where 0 is the area of a Vi section lying at the end of the slot (i.e. 12 "or 12 a ') and I is the area of the / a section lying in the middle of the slot (12 b or 12 6') , is 1.1 to 1.5 for the present purpose. Preferably this ratio is between about 1.15 and about 1.40. The total area of the slot should also not exceed ^{0.26 mm 2.}

Eine für den Stand der Technik typische Spinndüsenplatte mit 450 Düsen ähnlich denen von Fig. 1, jedoch ohne die Verbreiterungen, wobei jede Düse ein Flächenverhältnis, wie oben definiert, von etwa 1,0 besitzt, wurde zur Herstellung von Hohlfaden mit etwa 17 °/o Hohlraumfläche (das ist der Prozentsatz des Fadenquerschnitts, der durch den hohlen Kern eingenommen wird) verwendet. Unter gleichen Bedingungen wurde eine erfindungsgemäße Spinndüsenplatte mit 450 Düsen der in F i g. 1 gezeigten Bauart, wobei jede Düse ein Flächenverhältnis von 1,16 besitzt, zur Herstellung von Hohlfaden mit 14 "Ai Hohlraumflächc verwendet. Es wurden stündlich Messungen vorgenommen, um die Anzahl der von den beiden Spinndüsenplatten erzeugten, nicnt richtig verschmolzenen Fäden zu bestimmen. Nach einer Betriebsdauer von 11 Stunden belief sich die Anzahl der nicht richtig verschmolzenen Fäden, für die dem Stand der Technik entsprechende Spinndüsenplatte auf 20, während die erfindungsgemäße Spinndüsenplatte noch keine Fäden mit derartigen Fehlern produziert hatte.A spinneret plate typical of the prior art with 450 nozzles similar to those of FIG. 1, but without the widenings, each nozzle having an area ratio, as defined above, of about 1.0 was used to produce hollow filaments with about 17% void area (that is the percentage of the thread cross-section occupied by the hollow core). Under equals A spinneret plate according to the invention with 450 nozzles of the type shown in FIG. 1 shown Design, where each nozzle has an area ratio of 1.16, for the production of hollow filaments with 14 "Ai void area used. It was hourly Measurements taken to determine the number of times produced by the two spinneret plates did not to determine properly fused threads. After an operating time of 11 hours, the Number of filaments not properly fused for the state-of-the-art spinneret plate on 20, while the spinneret plate according to the invention does not yet have threads with such Had produced errors.

Bei den erfindungsgemäßen Spinndüsen müssen sich die sich verjüngenden Verbreiterungen an der inneren Schlitzfiäche befinden und in den Innenbercich 16 der Düse hineinragen. Diese besondere Bauart führt dazu, daß sich ein spezifischer Geschwindigkeitsunterschied in dem durch die Düse fließenden Polymeren einstellt. Dieser Unterschied ruft innerhalb aer Du sen sch litze Kraftwirkungen in den Polymerströmen hervor, die das Verschmelzen begünstigen. Diese Geschwindigkeitsunterschiede innerhalb des Polymeren werden durch die Länge der Pfeile in F i g. 2 dargestellt.In the case of the spinnerets according to the invention, the tapered widenings must be located on the inner slot surface and protrude into the inner area 16 of the nozzle. This special design means that a specific speed difference is established in the polymer flowing through the nozzle. This difference calls within aer you sen sch litze force effects produced in the polymer streams that favor merging. These speed differences within the polymer are indicated by the length of the arrows in FIG. 2 shown.

Die Schlitze 12 haben im allgemeinen eine symmetrische Form, und normalerweise sind alle Schlitze einer Düse im wesentlichen gleich. Es ist jedoch nicht notwendig, daß alle Schlitze identisch sind, und, falls es gewünscht wird, können Unterschiede vorhanden sein, um z. B. nichtsymmetrische Fäden herzustellen.The slots 12 are generally symmetrical in shape and usually are all The slots of a nozzle are essentially the same. It is not necessary, however, that all of the slots be identical and, if so desired, there may be differences to e.g. B. non-symmetrical Making threads.

Es ist nicht notwendig, daß die Innenfläche des Schlitzes einen Bogen oder einen Kreis beschreib'.. Gerade oder gekrümmte Linien können ebenfalls als innerer Rand dienen. Dieser sollte jedoch nicht zu stark von einer kreisförmigen Begrenzung abweichen, da sich daraus möglicherweise unerwünschte Änderungen in der Polymerverteilung ergeben können. Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung beträgt die Breite des Stegs 14 vorzugsweise weniger als die Breite des Mittelabschnitts 12 b des Schlitzes, geringere Breiten als 0,05 mm sollten jedoch aus Gründen der mechanischen Festigkeit vermieden werden.It is not necessary that the inner surface of the slot describe an arc or a circle .. Straight or curved lines can also serve as an inner border. However, this shouldn't be deviate greatly from a circular boundary, as this may result in undesirable changes can result in the polymer distribution. When practicing the present invention, the width of the web 14 is preferably less than the width of the central section 12 b of the slot, However, widths less than 0.05 mm should be avoided for reasons of mechanical strength will.

Die Spinndüsenplatte der vorliegenden Erfindung kann dazu verwendet werden, Hohlfaden aus einem beliebigen schmelzspinnbaren synthetischen Polymeren herzustellen, das während des Spinnens eine Wulstbildung zeigt. Es ist besonders geeignet für Hohlfäden mit niedrigem Titer aus Polyestern, wie z.B. Polyäthylenterephthalat und dessen Copolyester.The spinneret plate of the present invention can be used to produce hollow filaments from a any melt-spinnable synthetic polymer to produce a Shows bulging. It is particularly suitable for hollow fibers with a low titer made of polyesters, such as e.g. polyethylene terephthalate and its copolyester.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Spinneret plate for the production of hollow filaments with at least one nozzle, the nozzle being formed by a substantially symmetrical pattern of arcuate slots, the slots being separated by webs, each slot having a central portion of substantially uniform width and two substantially symmetrical end portions and each End section has a widened area adjacent to the end of the slot which projects towards the inner area of the nozzle, characterized in that the widened area (18) extends inward at an angle (g) between 20 ° and 60 ° with respect to the end of the slot tapered that the width of the web (14) is less than the width of the middle section (12 ft) of the slot and that the ratio of the area of a '/.i- section (12 a; 12 a') located at the end of the slot to the area of the '/' section (I2b \ IZb ') lying in the middle of the slot is 1.1 to 1.5.

2525th