DE3710946A1 - Duesenpaket zum spinnen von bikomponentenfaeden mit kern-mantel-struktur - Google Patents
Duesenpaket zum spinnen von bikomponentenfaeden mit kern-mantel-strukturInfo
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- D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
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Description
Die Erfindung betrifft ein Düsenpaket zum Spinnen von
Bikomponentenfäden mit Kern-Mantel-Struktur gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Synthetische Bikomponentenfäden mit Kern-Mantel-Struktur
werden hergestellt, um die vorteilhaften Eigenschaften
unterschiedlicher Komponenten miteinander zu vereinen.
Beispielsweise ist es möglich, als Kern ein Polymer mit
hoher Festigkeit und geringer Dehnung zu verwenden, als
Mantel ein Polymer, das dem Faden eine gute Färbbarkeit
oder einen angenehmen Griff verleiht. Für viele Anwendungs
fälle wird eine definierte Fadenstruktur verlangt, bei der
der Mantel den Kern koaxial in gleichbleibender Dicke
umhüllt. Diese Forderung läßt sich zwar mit komplizierten
Düsenanordnungen leicht erfüllen. Für die Massenproduktion
ist es aber notwendig, eine große Anzahl geeigneter Düsen
auf engstem Raum unterzubringen. Dies bereitet erhebliche
technische Schwierigkeiten.
Die DE-OS 20 04 431 beschreibt ein Düsenpaket, dessen
Düsenplatte sechs Düsen hat, die auf den Ecken eines regel
mäßigen Sechsecks angeordnet sind. Die Zwischenplatte ist
mit sechs Spinneinsätzen versehen, die je mit einem vor
stehenden konischen Teil in Einlauftrichter der Düsen
hineinragen. Die Spinneinsätze weisen axiale Bohrungen für
die Zuführung der Kernkomponente auf, die im wesentlichen
mit den Düsen fluchten. Die Zwischenplatte hat eine axiale
Zuleitung für die Mantelkomponente, die durch ein Kanal
system mit den Einlauftrichtern der Düsen verbunden ist.
Dieses Düsenpaket ist - durch das Konstruktionsprinzip
bedingt - auf eine geringe Anzahl von Düsen beschränkt, die
mit großen gegenseitigen Abständen angeordnet sind.
Für eine Düsenplatte, die in der DE-OS 16 60 702 beschrie
ben worden ist, gilt offensichtlich das gleiche.
Bei einem zur Herstellung von Bikomponentenfäden bestimmten
Düsenpaket, das durch die DE-OS 14 35 559 bekannt geworden
ist, sind die Düsenplatte und die Zwischenplatte aus rela
tiv dünnen Blechen hergestellt und in geringem Abstand von
einander angeordnet. Die Düsen sind einfache Bohrungen, die
in großer Anzahl eng nebeneinander angeordnet sind. Der
Zwischenraum zwischen den beiden Platten ist mittels am
Umfang verteilter Bohrungen mit einem die Platte umgebenden
ringförmigen Verteilerkanal verbunden, der die Zuleitung
für die eine der beiden Komponenten bildet. Diese Kompo
nente bildet infolgedessen zwischen den beiden Platten eine
radial in Richtung auf die Achse fließende Schicht, die von
dünnen axialen Strömen der anderen Komponente durchstoßen
wird. Mit diesem Düsenpaket können keine Kern-Mantel-Fäden
definierter Struktur hergestellt werden. Die Trennflächen
zwischen den beiden Komponenten sind in den einzelnen Fäden
ungleichmäßig und regellos.
Ein anderes Düsenpaket mit einer großen Anzahl eng neben
einander angeordneter Düsen ist Gegenstand der EP-A2-0 128 013.
Bei diesem Düsenpaket sind auf der Oberseite der
Zwischenplatte zwei getrennte, ineinandergeschachtelte
Kanalsysteme untergebracht, von denen jedes aus einer
Anzahl von Nuten besteht. Jede Nut hat am Nutengrund eine
Reihe von Bohrungen, so daß jedem Kanalsystem ein System
von Bohrungen zugeordnet ist. Die Bohrungen des einen
Systems fluchten mit den Düsen und dienen zum Zuführen der
Kernkomponente. Die Bohrungen des anderen Systems sind so
angeordnet, daß jede Bohrung des ersten Systems von mehre
ren Bohrungen des anderen Systems umgeben ist. Durch Boh
rungen einer dritten Platte steht das eine Kanalsystem der
Zwischenplatte mit einer Zuführkammer für die Kernkompo
nente in Verbindung, das andere Kanalsystem mit einer Zu
führkammer für die Mantelkomponente. Bei diesem Düsenpaket
sind zwar die Anströmbedingungen für alle Düsen gleich,
jedoch gewährleistet die Zuführung der Mantelkomponente
keinen exakt konzentrischen Fadenaufbau. Die Bauhöhe des
Düsenpaketes ist wegen der zusätzlich erforderlichen
dritten Platte relativ hoch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Düsenpaket
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen,
das die Herstellung von zahlreichen Bikomponentenfäden mit
gleichmäßiger koaxialer Struktur auf engstem Raum ermög
licht und dabei einfach herzustellen ist und eine geringe
Bauhöhe hat.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Kenn
zeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Düsenpaket werden die beiden
Polymerkomponenten in dem Zwischenraum zwischen Düsenplatte
und Zwischenplatte getrennt gehalten und in exakt geführ
ten, getrennten Strömen den einzelnen Düsen zugeleitet.
Dieser Vorteil, der bisher nur bei Einzeldüsen oder bei
komplizierten Anordnungen einiger weniger Düsen erreichbar
war, wird durch die Erfindung bei einem Düsenpaket reali
siert, bei dem viele hundert oder sogar einige tausend
Düsen auf engstem Raum angebracht sein können. Das Düsen
paket besteht aus wenigen Bauteilen, die durch einfache
Fräs- und Bohrarbeiten hergestellt werden.
Das Merkmal des Anspruchs 2 hat außerordentliche
fertigungstechnische Vorteile.
Das Merkmal des Anspruchs 3 hat den Vorteil, daß die Kanäle
kurz sind, so daß der Druckabfall gering gehalten wird.
Durch das Merkmal des Anspruchs 4 wird die Strömung längs
eines Kanals vergleichmäßigt.
Die in Anspruch 5 angegebene Unterteilung in mehrere
Systeme erlaubt es, die Düsenplatte großflächig auszu
bilden, ohne daß die waagerechten Strömungswege allzu lang
werden.
Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand
eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf das Düsenpaket mit einem
Teilausschnitt.
Fig. 2 zeigt einen versetzten Längsschnitt durch das
Düsenpaket.
Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt
durch das Düsenpaket.
Fig. 4 zeigt in nochmals vergrößertem Maßstab eine Drauf
sicht auf einen Teil der Düsenplatte.
Fig. 5 zeigt eine Einzelheit aus Fig. 3 in vergrößertem
Maßstab.
Fig. 6 zeigt für einen der Fig. 4 entsprechenden Aus
schnitt einen Horizontalschnitt durch die Zwischenplatte.
Das Düsenpaket besteht im wesentlichen aus drei aufeinan
dergelegten, durch Schrauben fest miteinander verbundenen
Teilen, nämlich einer Düsenplatte 1, einer Zwischenplatte
2 und einer Haube 3. Zwischen den einzelnen Teilen sind
Dichtungen eingelegt. In der Draufsicht hat das Düsenpaket
die Form eines Rechtecks, dessen Länge etwa viermal so groß
ist wie die Breite. In dem Düsenpaket sind zwei funktionell
getrennte Systeme 4, 5 untergebracht. Da das eine System
dem anderen vollkommen gleicht, genügt es, nur eins der
beiden Systeme zu beschreiben.
Die Düsenplatte 1 hat die Form einer rechteckigen flachen
Schüssel mit erhöhtem Rand. Sie ist in der Mitte durch eine
in Querrichtung verlaufende Scheidewand 6, deren Oberkante
in der gleichen Ebene wie die Oberkante des Randes liegt,
in zwei Abteile unterteilt, von denen das eine zu dem
System 4 und das andere zu dem System 5 gehört. In jedem
Abteil ist die Bodenfläche mit längslaufenden, parallelen
Nuten 7 versehen, zwischen denen schmale Stege 8 stehen
geblieben sind. Die Nuten 7 sind in der Mitte des Abteils
durch eine quer verlaufende breite Schwelle 9 unterbrochen,
deren Höhe mit der Höhe der Stege 8 übereinstimmt.
Jede Nut 7 hat in gleichmäßigen Abständen zu beiden Seiten
spiegelsymmetrische, in der Draufsicht segmentförmige Erwei
terungen 10. Die Seitenwände der Nut 7 bestehen daher ab
wechselnd aus ebenen und zylinderschalenförmigen Wandab
schnitten 11, 12. Der Nutengrund ist mit einer Reihe von
Düsen 13 versehen, deren Achsen mit den Krümmungsachsen der
zylinderschalenförmigen Wandabschnitte 12 zusammenfallen.
Jede Düse 13 besteht aus einem Einlauftrichter 14, dessen
Mündungsradius dem Krümmungsradius der zylinderschalenför
migen Wandabschnitte 12 entspricht, und aus einer Kapillar
bohrung 15. Die Düsen 13 zweier benachbarter Nuten 7 sind
zueinander versetzt angeordnet, d.h. ihre Achsen liegen in
der Draufsicht auf den Ecken eines schiefwinkligen Gitter
netzes; das ist den Fig. 4 und 6 erkennbar, in denen die
Abweichung des Schnittwinkels von einem rechten Winkel mit
α bezeichnet ist.
Die Zwischenplatte 2 hat auf der Unterseite längslaufende
Lamellen 16, die mit ihren unteren Teilen in die Nuten 7
der Düsenplatte 1 bis auf den Nutengrund eintauchen. Die
Breite einer Lamelle ist annähernd gleich dem Abstand
zweier gegenüberliegender ebener Wandabschnitte 11 der
Nutenwand, so daß die Lamelle 16 ohne nennenswertes Spiel
in der Nut 7 sitzt. Insgesamt gleicht der in Fig. 3 am
besten erkennbare Querschnitt der Zwischenplatte 2 einem
Kamm. Jede Lamelle 16 ist mit einer Reihe von senkrechten
Bohrungen 17 versehen, so daß jede Bohrung 17 mit einer
Düse 13 fluchtet. Die Bohrungen 17 haben - wie am besten
aus Fig. 5 ersichtlich - auf dem größten Teil ihrer Länge
einen wesentlich größeren Durchmesser als die Kapillar
bohrungen 15. Nur auf einem kurzen Stück in der Nähe des
unteren Endes sind sie kapillarenartig verengt. Am oberen
Ende ist jede Bohrung am Rand trichterförmig abgeschrägt
(Fig. 3). Ein Filtersieb 18 deckt die gesamte mit
Bohrungen 17 versehene Fläche der Zwischenplatte 2 ab.
Über der Schwelle 9 sind die Lamellen 16 durch einen quer
verlaufenden, durchgehenden Verteilerkanal 19 unterbrochen,
dessen Breite mit der Breite der Schwelle 9 übereinstimmt.
Zwischen den Lamellen 16 befinden sich oberhalb der Ebene,
bis zu der die Stege 8 reichen, rechteckige Kanäle 20. Die
oberen Begrenzungsflächen 21 der Kanäle 20 liegen in einer
leicht geneigten Ebene, so daß die Höhe, die unmittelbar
neben dem Verteilerkanal 19 mit der Höhe des Verteiler
kanals 19 übereinstimmt, in Richtung auf den Rand bzw. in
Richtung auf die Scheidewand 6 abnimmt. Die Kanäle 20
stehen mit dem Verteilerkanal 19 in offener Verbindung.
Die Haube 3 besteht aus einer dicken Metallplatte, aus der
unterseits zwei gewölbeförmige Kammern 22 herausgearbeitet
sind. Diese entsprechen den beiden Abteilen der Düsenplatte
1. In jede der beiden Kammern 22 mündet eine Bohrung 23,
die die Kammerdecke durchdringt. Neben dieser Bohrung 23
sitzt in einer zweiten Bohrung ein Rohrstück 24, das durch
die Kammer 22 hindurchgeht, die Zwischenplatte 2 durch
dringt und von oben in den Verteilerkanal 19 einmündet.
Im Betrieb wird die Kernkomponente mittels einer Spinnpumpe
durch eine an die Bohrung 23 angeschlossene Rohrleitung zu
geführt und füllt die Kammer 22. Sie wird durch die
Bohrungen 17 gedrückt und gelangt in Form von fadenförmigen
Strömen in die Einlauftrichter 14. Da die Bohrungen 17 auf
dem größten Teil ihrer Länge einen relativ großen Durch
messer haben, ist der Strömungswiderstand gering. Die
Mantelkomponente wird ebenfalls mittels einer Spinnpumpe
über das Rohr 24 in den Verteilerkanal 19 gedrückt und zu
beiden Seiten auf die Kanäle 20 verteilt. Die Erweiterungen
10 bilden Durchlässe, die die Mantelkomponente senkrecht
nach unten in die Einlauftrichter 14 lenken, wo sie die
aus den Bohrungen 17 austretenden fadenartigen Ströme der
Kernkomponente umgibt. Durch Injektorwirkung wird eine
dünne, koaxiale Schicht der Mantelkomponente von der
Kernkomponente mitgenommen. Die austretenden Fäden werden
in üblicher Weise durch einen Luftstrom gekühlt; durch die
versetzte Anordnung der Düsen 13 wird vermieden, daß die
einzelnen Fäden gegenseitig im Windschatten liegen.
Claims (5)
1. Düsenpaket zum Spinnen von Bikomponentenfäden mit Kern-
Mantel-Struktur,
mit einer Düsenplatte, die mit zahlreichen Düsen versehen ist,
mit einer Haube, die zusammen mit der Düsenplatte mindestens einen Hohlraum umschließt,
mit einer Zwischenplatte, die den Hohlraum unterteilt und mit zahlreichen Bohrungen versehen ist, die mit den Düsen fluchten,
mit mindestens einer Zuleitung für die Kernkomponente, die in eine zwischen Haube und Zwischenplatte befind liche Kammer mündet, und
mit mindestens einer Zuleitung für die Mantelkomponente, die in den Zwischenraum zwischen Düsenplatte und Zwischenplatte mündet,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Die Düsenplatte (1) hat auf der Oberseite eine Anzahl von parallelen Nuten (7)
jede Nut (7) hat am Nutengrund eine Reihe von Düsen (13)
die Zwischenplatte (2) hat auf der Unterseite eine Anzahl von Lamellen (16)
jede Lamelle (16) hat eine Reihe von Bohrungen (17)
jede Lamelle (16) taucht mit ihrem unteren Bereich in eine Nut (7) ein
zwischen den oberen Teilen der Lamellen (16) befinden sich Kanäle (20), die an einen Verteilerkanal (19) angeschlossen sind
die Kanäle (20) stehen über Durchlässe (10) mit Einlauf trichtern (14) der Düsen (13) in Verbindung.
mit einer Düsenplatte, die mit zahlreichen Düsen versehen ist,
mit einer Haube, die zusammen mit der Düsenplatte mindestens einen Hohlraum umschließt,
mit einer Zwischenplatte, die den Hohlraum unterteilt und mit zahlreichen Bohrungen versehen ist, die mit den Düsen fluchten,
mit mindestens einer Zuleitung für die Kernkomponente, die in eine zwischen Haube und Zwischenplatte befind liche Kammer mündet, und
mit mindestens einer Zuleitung für die Mantelkomponente, die in den Zwischenraum zwischen Düsenplatte und Zwischenplatte mündet,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Die Düsenplatte (1) hat auf der Oberseite eine Anzahl von parallelen Nuten (7)
jede Nut (7) hat am Nutengrund eine Reihe von Düsen (13)
die Zwischenplatte (2) hat auf der Unterseite eine Anzahl von Lamellen (16)
jede Lamelle (16) hat eine Reihe von Bohrungen (17)
jede Lamelle (16) taucht mit ihrem unteren Bereich in eine Nut (7) ein
zwischen den oberen Teilen der Lamellen (16) befinden sich Kanäle (20), die an einen Verteilerkanal (19) angeschlossen sind
die Kanäle (20) stehen über Durchlässe (10) mit Einlauf trichtern (14) der Düsen (13) in Verbindung.
2. Düsenpaket nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Durchlässe (10) als zylindersegmentförmige Erweite
rungen der Nut (7) ausgebildet sind.
3. Düsenpaket nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß von dem Verteilerkanal (19) beidseitig
Kanäle (20) ausgehen.
4. Düsenpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Höhe der Kanäle (20) mit zu
nehmendem Abstand vom Verteilerkanal (19) abnimmt.
5. Düsenpaket nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß es mindestens zwei gleiche,
funktionell getrennte Systeme (4, 5) umfaßt.
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