-
Matrize zum Schmelzblasen
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Matrize zum Schmelzblasen.
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung von Spinnmatrizen,
insbesondere von solchen Matrizen, die für die Herstellung von nichtgewebten Tüchern
mittels des Schmelzblasverfahrens verwendet werden. Mehr noch betrifft die Erfindung
die Verbesserung von Matrizen, die für das Verfahren zur Herstellung nichtgewebter
Tücher oder Kleidungsstücke verwendet werden, indem ein thermoplastisches Harz durch
eine Vielzahl von Harz-Extrusionslöchern extrudiert wird, wobei diese Vielzahl von
Extrusionslöchern an dem vorstehenden Teil eines Düsenstückes mit dreieckförmigem
QuerschnItt liegt. Zugleich strömt ein Gasstrom it hoher GeschwIndigkeit aus Gasschlitzen,
die an beiden Seiten der Spinnlöcher angeordnet sind. Dadurch werden die thermoplastischen
Harzfasern in einen Faserstrom überführt, welcher aus feinen Fasern und dem
Hochgeschwindigkeitsgas
besteht. Sodann wird der Faserstrom auf eine bewegliche Sammelfläche abgelegt. Solch
ein Verfahren wird als 'Schmelzblasverfahren" (melt-blowing process) (Japanische
Patentanmeldung (OPI) 10 258/1974, 48 921/1974, 121 570/1975 und 46 972/1975) oder
als "Strahlspinnverfahren" (jet spinning process) (Japanische Patentveröffentlichung
25 871/1969 und 26 977/1969) bezeichnet.
-
Mittels des bekannten Verfahrens hergestellte nichtgewebte Tücher
sind poröse nichtgewebte Tücher aus Fasern mit einem Durchmesser von 0,5 bis 20
Mikron, welche in weitem Umfang beispielsweise als Separatoren in Bleispeicherbatterien,
als Filter, als medizinische Masken, als Kunstleder usw. verwendet wurden. Die Porengröße
des nichtgewebten Materials kann innerhalb eines weiten Umfanges in Abhängigkeit
vom verwendeten Objekt gewählt werden.
-
Wenn ein dünnes, nichtgewebtes Tuch entsprechend dem bekannten Verfahren
hergestellt wird, werden jedoch Gasporen oder Feinlunker ausgebildet, die den Wert
des Artikels herabsetzen und die Verwendung gegebenenfalls ausschließen.
-
Die Erfinder haben herausgefunden, daß beim bekannten Verfahren für
die Herstellung von nichtgewebten Tüchern das aus den Matrizen löchern extrudierte
thermoplastische Harz nicht kontinuierlich in eine Faser geformt wird, sondern um
das Extrusionsloch an der Matrize haftet. Der Zwischenabschnitt der Faser verformt
sich oft zu einem Klumpen. Wenn dieser Klumpen gegen die Sammelplatte geblasen wird,
ist nicht nur das sich ergebende nichtgewebte Tuch uneben, sondern die gesammelten
Fasern des nichtgewebten Tuches schmelzen durch die Wärme manchmal so zusammen,
daß sich Feinlunker bilden. Es wurde weiterhin herausgefunden, dan dieses Phänomen
durch die Unebenheit der Strömung, der Strömungsmenge und der Breite des
Gasstromes
verursacht wird, welcher mit hoher Geschwindigkeit aus den Gasschlitzen strömt,
die an beiden Seiten der Extrusionslöcher angeordnet sind. Diese Unebenheit wird
beispielsweise durch die Unebenheit des Zwischenraumes bzw. der lichten Weite der
Gasschlitze verursacht.
-
Selbst wenn in einer Spinnmatrize zur Herstellung eines nichtgewebten
Tuches die lichte Weite des Gasaustrittschlitzes an beiden Seiten der Harz-Extrusionslöcher
im vorstehenden Teil der Matrize mit einer Genauigkeit von + 10% des vorbestimmten
Wertes über die gesamte Breite der Matrize gesteuert wird, wird der mit hoher Geschwindigkeit
aus den Gasschlitzen austretende Gasstrom uneben sein, so daß die gesponnenen Fasern
nicht gleichmäßig und weich gestreckt bzw. gespannt werden, so daß kugelförmige
Bereiche in einem Zwischenabschnitt der Faser ausgebildet werden, oder daß Fasern
infolge Verklebung oder Absetzen nicht in der gewünschten Weise ausgebildet werden.
Um dies zu vermeiden, ist es notwendig, daß die Durchflußleistung, die Durchflußmenge
und die Breite des mit nahezu Schallgeschwindigkeit von beiden Seiten der Extrusionslöcher
im vorstehenden Teil der Matrize kommenden Gasstromes gleichförmig und gleichmäßig
sind. Wenn die Luft- oder Gasströme an beiden Seiten des vorstehenden Teils der
Matrize unausgeglichen sind, erscheinen am vorstehenden Teil der Matrize kleine
Verwirbelungen, so daß der Spinnzustand unstabil ist und sich dadurch die vorstehenden
Nachteile ergeben.
-
Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich die Wichtigkeit, die
lichte Weite des Gasschlitzes am vorstehenden Teil der Extrusionsmatrize zu steuern,
wobei zu berücksichtigen ist, daß bei der bekannten Matrize der voreingestellte
Wert infolge der auftretenden wärmebedingten Deformation während des Betriebes
nicht
mit hoher Genauigkeit gehalten werden kann, sogar wenn die Dimension, das heißt
die lichte Weite des Gasauslal3schlitzes präzise bei Normaltemperatur gesteuert
wird.
-
Zur Lösung dieser die Aufgabe der Erfindung kennzeichnenden Probleme
hat der Erfinder den Gasauslaßschlitz mit einem Abstandhalter versehen und hat herausgefunden,
daß die Verwendung eines festen Abstandhalters mit einem großen Berührungsbereich
mit dem Düsenstück für die Aufrechterhaltung des vorbestimmten Wertes der lichten
Schlitzweite bei Normaltemperaturen dann nicht hinsichtlich einer hohen Genauigkeit
wirksam war, wenn während des Betriebes erhebliche thermische Deformationen auftraten.
-
Zur Lösung der Aufgabe schafft daher die Erfindung eine Extrusionsmatrize,
bei der das Düsenstück als vorstehendes Teil ausgebildet ist und einen im wesentlichen
dreieckförmigcn Querschnitt aufweist. Dieses vorstehende Teil ist mit Harz Extrusionslöchern
versehen, die an der Kantenspitze des vorstehenden Teils münden. Ein Paar von Gaslippen
sind in einem vorbestimmten Abstand an beiden Seiten des dreieckförmigen Düsenstücks
ausgebildet, um Gasauslaßschlitze zu bilden. In diesen Schlitzen sind gleitbar oder
bewegbar Abstandhalter vorgesehen.
-
Diese Anordnung ist in besonderer Weise geeignet, nichtgewebte Tücher
herzustellen, wobei für lange Zeit ein äußerst stabiler Spinnvorgang aufrechterhalten
werden kann, indem die Dimension der lichten Weite der Gasauslaßschlitze aufrechterhalten
und mit hoher Genauigkeit gesteuert werden kann, indem der Abstandhalter vorgesehen
ist, um die lichte Weite des Gasauslaßschlitzes zu bestimmen. Dieser Abstandhalter
ist gleitbar oder bewegbar
und steht mit dem Düsenstück im wesentlichen
in Punktberührung, wenn die Teile im Querschnitt dargestellt sind.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiele.
-
Es zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Extrusionsmatrize entsprechend
der Erfindung, Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des vorstehenden Teils der Matrize
gemäß Fig. 1, Fig. 3a eine teilweise weggeschnittene Vorderansicht einer Stoßplatte
zum Einsetzen eines kugelförmigen Abstandhalters, Fig. 3b eine teilweise weggebrochene
Vorderansicht einer Stoßplatte zum Einsetzen eines Abstandhalters einer in Fig.
6a, b oder c dargestellten Form, Fig. 4a eine Schnittansicht in der Ebene Y-Y oder
Y'-Y' der Fig. 3a oder b, Fig. 4b eine Schnittansicht in der Ebene Z-Z oder Z'-Z'
der Fig. 3a oder b, Fig. 5a, b und c Schnittansichten in der Ebene X-X der Fig.
2 der Abstandhalter zur Bestimmung des Rückschlages und Fig. 6a, b, c, d perspektivische
Ansichten der Abstandhalter zur Bestimmung des Spaltes eines Gasauslaßschlitzes.
-
Eine Matrizenanordnung 1 entsprechend der Erfindung ist in Fig. 1
und 2 dargestellt. Ein sphärischer Abstandhalter 5 ist mittels einer Stoßplatte
6 an einer Gaslippe 3 angesetzt.
-
Ein Paar von Gaslippen 3 sind mittels eines Schraubbolzens 12 unter
Zwischenschaltung von Abstandhaltern 8 an einem Düsenstück 2 festgelegt. Der Abstandhalter
8 bestimmt den "Rückschlag" (set back) S (siehe Fig. 2). Das Düsenstück 2 ist mit
einem Matrizenteil 11 verbunden, welches von einem Paar von Gehäusen 13 umgeben
ist, welche mit dem Matrizenteil 11 durch Schraubbolzen 14 verbunden sind. Die mit
dem sphärischen Abstandhalter 5 versehene Gaslippe 3 wird durch einen Stoß- und
Ziehbolzen 15 oder einen anderen Stoßbolzen mit einer Feder gestoßen, so daß der
sphärische oder insbesondere kugelförmige Abstandhalter 5 mit dem Düsenstück 2 in
Berührung steht, um die Dimension H (Fig. 2) des Zwischenraumes des Gasauslaßschlitzendes
10 zu bestimmen. Der Zwischenraum zwischen der Gaslippe 3 und dem Gehäuse 13 ist
durch eine weiche Dichtungspackung 16 abgedichtet.
-
Der sphärische Abstandhalter 5 besteht im allgemeinen aus einem starren
Material, insbesondere mit einer besonders hohen Steifigkeit. Dabei handelt es sich
insbesondere um Metalle, keramische Materialien, synthetischen Rubin und dergleichen.
-
Der Durchmesser des Abstandhalters 5 wird in Abhängigkeit von der
gewünschten Dimension H des Zwischenraumes des Gasauslaßschlitzendes 10 gewählt.
Der sphärische Abstandhalter 5 ist in die Stoßplatte 6 eingesetzt, welche im allgemeinen
aus Metall besteht und ein Halteloch 17 zum Halten des Abstandhalters aufweist.
Außerdem weist die Stoßplatte 6 ein Stoßplattenbefestigungs-Gewindeloch 18 auf (siehe
Fig. 3a und Fig. 43 und b3.
-
Die Abstandhalter sind linear und parallel mit dem Gasauslaßschlitzende
10 in Breitenrichtung der Matrize angeordnet. Die Stoßplatte 6 ist mittels einer
flachen Kopfschraube 19 derart
an der Gaslippe 3 befestigt, daß
der Schraubenkopf vollständig in der Stoßplatte 6 versenkt ist. Die Teilung P der
eingesetzten sphärischen Abstandhalter 5 ist so bestimmt, daß die Durchflußmenge
des von beiden Seiten der Extrusionslöcher des vorstehenden Teils der Matrize ausgestoßen
Gasstromes nicht gestört wird, während die Wirksamkeit des Abstandhalters erhalten
bleibt. Die Teilung P beträgt vorzugsweise das 20-fache der Breite G1 des Gasauslaßschlitzes
4. Das die Abstandhalter haltende Halteloch 17 der StotVatte 6 hat eine Neigung,
so daß sich das Loch von der Oberseite zur Gaslippe hin erweitert (siehe Fig. 3
und 4). Das Loch 17 hält den sphärischen Abstandhalter 5 in einem Bereich, welcher
ein wenig oberhalb des Zentrums des Querschnitts in Fig. 2 liegt, so daß der Abstandhalter
am Herausfallen gehindert wird und trotzdem leicht gleitbar oder bewegbar ist.
-
Der Abstandhalter 8 zur Bestimmung des Rückstoßes S hat eine Form,
wie sie sich aus Fig. 5a, b oder c ergibt. Diese Form kann wahlfrei in Abhängigkeit
vom Objekt gewählt werden und ist mittels des Schraubbolzens 12 am Düsenstück 2
befestigt, indem der Bolzen durch ein Bolzenloch 20 und ein Bolzenloch 21 der Gaslippe
3 eingesetzt ist und befindet sich somit im Gasströmungsweg zwischen der Gaslippe
3 und dem Düsenstück 2, so daß der Rückschlag S mit hoher Genauigkeit bestimmt werden
kann. Das Bolzenloch 21 der Gaslippe 3 hat einen freien Raum für den Bolzen 12.
Wahlweise wird zwischen der Gaslippe 3 und dem Bolzen 12 ein metallisches oder wärmefestes
Packungsmaterial 22 verwendet. Sogar wenn die Matrize einer hohen thermischen Verformung
unterworfen wird, ist ein Gleiten des Düsenstückes 2 und aer Gaslippe 3 daher möglich,
insbesondere in Breitenrichtung der Matrize. Die Höhe des Abstandhalters 8 zur Bestimmung
des Rückschlages S wird durch den gewünschten Wert des Rückschlages S bestimmt.
Die Breite W derselben entspricht
der Höhe G2 des Gasförderweges
7 (Fig. 2). Hinzu kommt, daß der Abstandhalter 8 in eine Richtung eingesetzt sein
sollte, daß die Längsrichtung desselben senkrecht zur Breitenrichtung der Matrize
liegt (Anordnungsrichtung der Harz-Extrusionslöcher 9) mit Ausnahme des Falles von
Kreisen. Außerdem sollen die Abstandhalter 8 in einem solchen Intervall vorgesehen
werden, daß eine Beeinflussung der Strömungswerte des von beiden Seiten der Extrusionslöcher
9 des vorstehenden Teiles der Matrize ausgestossenen Gasstromes vernachlässigt werden
kann. Das Intervall beträgt vorzugsweise das Fünffache der Breite W des Abstandhalters
8 für die Bestimmung des Rückschlages S.
-
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird
ein Abstandhalter zur Bestimmung des Spaltes des Gasauslaßschlitzes mit einer kugelförmigen
Form verwendet. Jedoch kann jede andere Form verwendet werden, wobei allerdings
gewährleistet sein muß, daß der Abstandhalter das Düsentück 2 im Querschnitt punktweise
berührt (siehe hierzu Fig. 6a, b, c und d). "Wesentliche Punktberührung bedeutet
dabei eine Länge von 1/10 einer Seite des dreieckigen Abschnittes des Querschnittes
des Düsenstückes 2 (Fig. 2). Der Abstandhalter einer solchen Form sollte eine Länge
haben, die weniger als das Zweifache der Breite G1 des Gasauslaßschlitzes 4 beträgt,
um so eine Behinderung der Strömungswerte des von beiden Seiten der Spinnlöcher
9 ausgestoßenen Gasstromes zu verhindern.
-
Die Einsetzrichtung des Abstandhalters liegt vorzugsweise parallel
zur Breitenrichtung der Matrize. Das Einsetzen des Abstandhalters wird so ausgeführt,
daß das Abstandhalter-Halteloch i7' der Stoßpiatte 6' zum Einsetzen eines Abstandhalters
gemäß Fig. 6a, b und c verwendet werden kann. (Die entsprechende Stoßplatte ist
in Fig. 3b dargestellt.) Zum Einsetzen eines kugelförmigen Abstandhalters werden
die Haltelöcher
17 der Stoßplatte 6 (Fig. 3a) verwendet. Zur Befestigung
der Stoßplatte an der Gaslippe 3 werden flache Kopfschrauben verwendet, wenn beispielsweise
ein Abstandhalter gemäß Fig.
-
6d verwendet wird.
-
Wie zuvor ausgeführt wurde, kann entsprechend der Spinnmatrize gemäß
der Erfindung, die für die Herstellung nichtgewebter Tuche verwendet wird, nicht
nur die Dimension des Zwischenraumes bzw. des Spaltes eines Gasauslaßschlitzes und
die Dimension des Rückschlages mit hoher Genauigkeit über die gesamte Breite der
Matrize gesteuert werden. Ebenso kann der vorbestimmte Wert bei Normaltemperatur
mit hoher Genauigkeit gehalten werden, obwohl der Wechsel der Berührungslage durch
eine Gleitbewegung des Abstandhalters oder durch einen Punkt-oder Linienkontakt
des Abstandhalters mit dem Düsenstück minimal gehalten werden, sogar wenn der gesamte
Körper der Matrize besonders während des Anlaufens des Betriebes einer erheblichen
Wärmeverformung unterworfen ist. Weiterhin kann die Steuerung der Dimensionen leicht
während des Betriebes vorgenommen werden. Dadurch wird es möglich, ein nichtgewebtes
Tuch für eine lange Zeit in einem stabilen Spinnzustand herzustellen. Die Erfindung
ist zusätzlich zu den Matrizengebilden entsprechend dieser Ausführungsformen auf
andere Konstruktionen anwendbar, bei denen das Ende eines Gasauslaß- oder Gasausstoßschlitzes
im Extrusionsloch des vorstehenden Teils der Matrize vorausgeht. Siehe hierzu die
Japanische Veröffentlichung 25 871/1969 und die Japanische Patentanmeldung (OPI)
67 411/1976.