DE2550463B2 - Spinnkopf zur Herstellung von Filamenten aus polymeren! Material - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Spinnkopf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Spinnkopf ist aus den US-PS 38 25 380 und 38 25 379 bekannt. Hierbei werden zwischen dem Vorsprung und den beiden Platten insgesamt zwei, zur Überschneidungslinie konvergierende, Heißluftströme mit hoher Geschwindigkeit durch zwei längliche öffnungen im Spinnkopf geführt Diese beiden öffnungen sind zu beiden Seiten der und parallel zur Reihe der im Extrudierkopf vorgesehenen Austrittsöffnungen der Kapillarkanäle angeordnet derart daß durch jede längliche öffnung ein für alle Austrittsöffnungen der Kapillarkanäle gemeinsamer Heißluftstrom geführt wird. Hierbei wird das Polymer so in die konvergierenden Luftströme eingedrückt, daß die beiden seitlich der Austrittsöffnungen der Kapillarkanäle fließenden Teilströme bereits mit dem extrudierten Material in Berührung kommen, bevor sie miteinander vereinigt werden. Die Verwendung von zwei derartigen laminaren Luftströmen zum Abziehen und Fördern von Filamenten aus schmelzflüssigem Material, das aus der Reihe von Austrittsöffnungen extrudiert worden ist hat jedoch den Nachteil, daß sich die einzelnen Filamente vor deren ausreichender Abkühlung miteinander vereinigen oder sonstwie zusammenkommen und dann Bündel oder Stränge unterschiedlicher Stärke bilden. Außerdem ist bei Verwendung des bekannten Spinnkopfes ein wesentlich größeres Luftvolumen erforderlich als tatsächlich zum Abziehen und Fördern der Filamente benötigt wird, so daß viel ungenutzte Luft und deren Wärme verlorengeht

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Spinnkopf derart weiterzuentwikkeln, daß ein gegenseitiges Verkleben der nebeneinanderliegenden Filamente verhindert wird und geringere Luftmengen benötigt werden.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst

Durch diese Ausbildung des Spinnkopfes wird jedem Kapillarkanal jeweils ein zur Überschneidungslinie konvergierendes, von anderen Druckluftführungskanälen gesondertes Druckluftführungskanalpaar zugeordnet Dadurch wird erreicht daß jedes aus der Austrittsöffnung des Kapillarkanals austretende Filament von einem gesonderten Mantel der Heißluftströmung umhüllt ist und jegliches Zusammenkleben benachbarter Filamente ausgeschlossen ist Außerdem führt eine derartige Ausbildung des Spinnkopfes unerwarteterweise dazu, daß mit ihm auch dann gleichmäßige Filamente hergestellt werden können, wenn die zum Betrieb des Spinnkopfes erforderlichen Verfahrensbedingungen nicht in so hohem Maße konstantgehalten werden, wie dies sonst erforderlich ist.

Vorzugsweise ist beim Spinnkopf die öffnung jedes Druckluftführungskanalpaars so bemessen, daß sie in Draufsicht gesehen die Austrittsöffnung des zugeordneten Kapillarkanals innerhalb ihres — vorzugsweise rechteckigen — Umfangs umgibt Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Spinnkopf so weiterzubilden, daß die Nuten in Strömungsrichtung in ihrem Querschnitt bis zu einer engsten Stelle bzw. Schulter abnehmen, die unmittelbar vor dem inneren Ende des Umfangs der jeweiligen Austrittsöffnung vorgesehen ist

Der erfindungsgemäße Spinnkopf kann zum Formen von Filamenten aus einer Vielfalt von polymeren Materialien verwendet werden, einschließlich Polymere oder Copolymere von Olefinen, polymerisierbaren Estern und polymerisierbaren Amiden. Zu den verwendbaren Polyolefinen gehören Polyäthylen, Polypropylen und Polymere substituierter Polyolefine, wie Polytrifluorchloräthylen. Es können viele Polyester verwendet werden, beispielsweise Polyäthylenterephthalat und Poly(methylmethacrylat). Zu den Polyamiden, die verwendet werden können, gehören Nylon-6, NyIon-66 und Nylon-610. Andere thermoplastische polymere Materialien, wie Polystyrol, können ebenfalls verwendet werden.

Insgesamt wurde durch die Erfindung ein Spinnkopf geschaffen, der die zuverlässige kontinuierliche Herstellung von gleichförmigen Filamenten aus schmelzflüssigem polymeren! Material unter wirtschaftlicher Verwendung von Luft ermöglicht

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der schematischen Darstellungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf das Ausführungsbeispiel,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1,

F i g. 3 einen Teil des in F i g. 2 dargestellten Schnittes in vergrößertem Maßstab,

F i g. 4 einen Teil der in F i g. 3 dargestellten Ansicht in nochmaliger Vergrößerung,

F i g. 5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in F i g. 4 und

F i g. 6 eine Draufsicht auf den in F i g. 4 dargestellten Teil.

Gemäß den Zeichnungen weist der Spinnkopf 10 einen länglichen rechteckigen Trägerblock 12 mit einer öffnung 14 auf seiner einen Seite zur Aufnahme schmelzflüssigen polymeren Materials von einem nicht gezeigten Extruder geeigneter Bauform auf. Der Öffnung 14 ist eine Innenkammer 16 zugeordnet, die zur ι Zuführung von schmelzflüssigem polymerem Material in den Spinnkopf HO dient

Am Trägerblock 12 ist durch Schrauben 20 ein Bauteil 18 befestigt, der einen länglichen Vorsprung 22 aufweist, welcher von dessen einer Seite absteht und ebene Flächen 24 und 26 besitzt, die zur Überschneidungslinie 28 hin konvergieren und an dieser enden.

Im Bauteil 18 ist ein Hohlraum 30 vorgesehen, der in Strömungsverbindung mit der Innenkammer 16 des Bauteils 18 steht. Von der Überschneidungslinie aus und senkrecht zu dieser erstrecken sich zueinander parallele und voneinander getrennte Kapillarkanäle 32 zum Hohlraum 30. Die Kapillarkanäle 32 enden in einer Austrittsöffnung 34 an der Überschneidungslinie 28, haben gleiche, im wesentlichen kreisförmige Quer-Schnittsabmessungen und bilden einzelne gesonderte parallele Fließwege für flüssiges Polymer vom Hohlraum 30 zur Außenseite des Bauteils 18.

Gemäß den F i g. 5 und 6 haben die Austrittsöffnungen 34 in Draufsicht (Fig.6) einen kreisförmigen Querschnitt, der durch den Umfang 36 begrenzt wird. Die Ansicht der Austrittsöffnung in F i g. 5 zeigt einen teilelliptischen Umfang 36. Diese Form ist bevorzugt, da sie leicht durch Bohren der Kapillarkanäle 32 erhalten werden kann. Es kann jedoch auch eine andere geometrische Form, beispielsweise eine Parabel-, eine Dreiecks- oder eine teilweise rechteckige Form vorgesehen werden, um extrudiertes schmelzflüssiges Material vertikal von der Austrittsöffnung 34 aus bei in seinem schmelzflüssigen Zustand seitlich begrenzten Material zuzumessen.

Von zwei länglichen Platten 38 und 40 befindet sich je eine auf jeder vertikalen Seite des Vorsprungs 22. Die Platten 38 und 40 sind am Bauteil 18 durch Schrauben 42 befestigt Jede Platte 38 und 40 weist eine zur benachbarten ebenen Fläche 24 und 26 des Vorsprungs 22 komplementäre Fläche 44 auf, die sich in Anlage an der Fläche 24 bzw. 26 des Vorsprungs 22 befindet Die Flächen 44 weisen jeweils eine Längskante auf, die miteinander die Überschneidungslinie 28 treffen. In jeder Fläche 44 sind Nuten 46 vorgesehen, die sich von der Überschneidungslinie 23 erstrecken, und zwar senkrecht zu dieser, parallel zueinander und in gleicher Anzahl wie die Kanäle 3Z Die Nuten 46 begrenzen mit der benachbarten ebenen Fläche 24 und 26 des Vorsprungs 22 Druckluftführungskanäle 48. Die Nuten 46 weisen bei der dargestellten Ausführungsform jeweils Wände 50 und 52 auf, die einander mit einem Winkel treffen. Jeweils eine Nut 46 in der Platte 38 und eine weitere Nut 46 in der Platte 40, sowie einer der Kapillarkanäle 32 liegen in der gleichen zur Überschneidungslinie 28 senkrechten Ebene, so daß die Nuten 46 einander an der Überschneidungslinie 28 in einer öffnung 54 treffen. Die Nuten 46 sind vorzugsweise so bemessen und geformt, daß bei Draufsicht (F i g. 6) die öffnung 54 quadratisch ist und den Umfang 36 der jeweiligen Austrittsöffnung 34 voll innerhalb ihres Umfaiigs umgibt Die letztere Abmessung ist bevorzugt, um Verharzungen oder Verstopfungen der öffnung 54 durch polymeres Material, das nicht durch die öffnung 54 mit dem Luftstrom abgezogen worden ist auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Obwohl die öffnung 54 quadratisch dargestellt ist — diese Form läßt sich leicht herstellen —, können auch andere Querschnittsformen, beispielsweise Kreisformen, vorgesehen sein.

Wie sich im einzelnen aus F i g. 4 ergibt sind die Wände 50 und 52 der Nuten 46 so bemessen, daß deren Querschnittsfläche abnimmt und der seitliche Abstand der freien Enden der Wände 50 und 52 abnimmt & h., die öffnung erweitert sich nach innen von der Überschneidungslinie 28 zum Hals bzw. zur Schulter 56, die sich unmittelbar vor der innersten Lage des Umfangs 36 der Austrittsöffnung 34 befindet worauf die Nuten 46 in ihrer Querschnittsabrnessung in geringerem Maße zunehmen als die Querschnittsfläche abnimmt. Die Ausbildung der Schulter 56 bzw. einer derartigen engsten Stelle in der angegebenen Weise kann eine Düsenwirkung herbeiführen, so daß die Luft in den Druckluftführungskanälen 48 zur Schulter 56 beschleunigt wird und sodann unter dem Einfluß des Druckes an der Schulter 56 in die Expansionskammer zwischen der Schulter 56 und der öffnung 34 beschleunigt wird.

Innerhalb der Platten 38 und 40 kann jeweils ein langgestreckter Kanal 58 und 60 mit im wesentlichen gleicher Länge wie die Platten 38 und 40 vorgesehen werden. Die Kanäle 58 und 60 stehen in Strömungsverbindung mit einer nicht gezeigten Druckluftquelle. Gesonderte Leitungen 62 verbinden die Kanäle 58 und 60 mit den Druckluftführungskanälen 48 und stellen eine Strömungsverbindung zwischen den Kanälen 58 und 60 und den Kanälen 48 her, so daß für jede Austrittsöffiiung 34 zwei konvergierende Luftströme in den Druckluftführungskanälen 48 erhalten werden.

Schmelzflüssiges polymeres Material wird in jedem konvergierenden Luftstrom von den entgegengesetzten vertikalen Seiten der Mündung der öffnung 34 extrudiert. Das Extrudieren des schmelzflüssigen polymeren Materials findet über eine Wegiänge jedes konvergierenden Luftstromes bzw. Teilstromes unmittelbar oberstromseitig der die Zusammenflußstelle der Teilströme bildenden Überschneidungslinie 28 statt. Das polymere Material wird daher jeweils den beiden einzelnen konvergierenden Teilströmen in zunehmenden Mengen zugemessen, derart, daß das Zumessen unmittelbar vor dem Zusammenfließen der konvergierenden Teilströme an der Überschneidungslinie 28 im wesentlichen abgeschlossen bzw. beendet ist Das schmelzflüssige Material wird hierbei daran gehindert aus den konvergierenden Luftströmen auszutreten.

Das allmähliche Eintreten des extrudierten schmelzflüssigen Materials in die konvergierenden Luftströme ergibt ein zuverlässiges, sauer arbeitendes System, das über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen betrieben werden kann. Der vereinigte Luftstrom von hoher Geschwindigkeit zieht bzw. streckt darm das extnuMerte Material zu einem Filament, das durch den Luftstrom, der durch die öffnung 54 vom Spinnkopf 10 wegströmt, ausgerichtet wird. Das Filament ist vom Luftstrom umgeben und daher von anderen Filamenten isoliert, so daß ein gegenseitiges Verkleben verhindert wird. Da durch die Verwendung der einzelnen

Drucklufiführungskanä'e 48 alle Druckluft in den Kanälen 58 und 60 zum Abziehen der Filamente aus dem extnidierten schmelzflüssigen Material verwendet wird, wird keine Luft und Wärme vergeudet.

Wenn die engste Stelle bzw. Schulter 56 unmittelbar vor dem hinteren Ende des Umfangs 36 der Austrittsöffnung 34 vorgesehen wird, wird das schmelzflüssige polymere Material erst den konvergierenden Lufts men ausgesetzt, wenn diese ihre höchste Geschwim keit in den Druckluftführungskanälen 48 oberstrom tig der Schulter 56 erreicht haben. Darauf wird extrudierte polymere Material einem Luftstrom au; setzt, der zur öffnung 54 beschleunigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Spinnkopf zur Herstellung von Filamenten aus polymerein, schmelzflüssigem Material, mit einem Bauteil, das einen Vorsprung mit keilförmigem Querschnitt und zwei ebenen Flächen aufweist, die

zu einer Überschneidungslinie konvergieren und an dieser enden, parallelen Kapillarkanälen zur Führung des schmelzflüssigen Materials, die sich jeweils von einer Austrittsöffnung aus, die an der Über- '° schneidungslinie gebildet ist, durch das Bauteil senkrecht zur Überschneidungslinie erstrecken und mit einer Zuführkammer in Verbindung stehen, sowie einer ersten und einer zweiten Platte, die jeweils einen Flächenabschnitt aufweisen, dessen Form einer der Flächen des Vorsprungs komplementär ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (38, 40) je eine Längskante gemeinsam mit der Überschneidungslinie (28) haben und deren Flächenabschnitte (44) in Anlage an der jeweils komplementären Fläche (24,26) des Vorsprungs (22) befestigt sind, wobei Druckluftführungskanäle (48) vorgesehen sind, die jeweils durch zueinander parallele und in jedem Flächenabschnitt (44) ausgeformte Nuten (46) gebildet werden, deren Anzahl gleich der Zahl der Kapillarkanäle (32) ist, wobei jeweils ein Nutenpaar (46) in jeder Platte (38, 40) und einer der Kapillarkanäle (32) so angeordnet sind, daß sie in einer zur Überschneidungslinie (28) senkrechten Ebene liegen und die jeweiligen Nuten (46) mit einer öffnung (54) an der Überschneidungslinie (28) enden.

2. Spinnkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (54) so bemessen ist, daß sie in Draufsicht gesehen die Austrittsöffnung (34) eines der Kapillarkanäle (32) innerhalb ihres Umfangs umgibt.

3. Spinnkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (54) rechteckig ist.

4. Spinnkopf nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (46) in Strömungsrichtung in ihrem Querschnitt bis zu einer engsten Stelle (56) abnehmen, die unmittelbar vor dem inneren Ende des Umfangs (36) der jeweiligen Austrittsöffnung (34) vorgesehen ist «