DE4422536A1

DE4422536A1 - Hollow fibre mfg. process

Info

Publication number: DE4422536A1
Application number: DE4422536A
Authority: DE
Inventors: Otto Dietzsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1996-01-04
Also published as: CH684887A5

Abstract

In the prodn. of hollow fibres from molten mass materials, initially a tube is formed through a spinneret unit from the mass held in a collection zone, to pass out through partial openings of an initial ring-shaped channel. A second mass is delivered to the interior of the tube through a second inner channel. As the extruded tube is drawn out, the presence of the inner mass gives a defined radial drawing action, which, with the axial drawing effect, gives a simultaneous dimensional tapering to convert the tube into a hollow fibre. Through the drawing action, the wall thickness tapering is less than twice the dia. tapering.

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit Verfahren und Vorrichtungen zur spinntechnischen Herstellung von dünnwandigen Röhrchen, worunter auch Kapillaren und Hohlfasern zu verstehen sind. Die Begriffswahl hängt ab von der Querschnittsgröße. So bezeichnet man Röhrchen als Kapillaren, wenn sie im Bereich von mehr als 1 mm Querschnittsausdehnung liegen, im Bereich von weniger als 1 mm verwendet man üblicherweise die Bezeichnung Hohlfasern. Im folgenden sollen mit dem Begriff "Röhrchen" alle Bereiche bis zu mehreren Zentimetern Querschnittsausdehnung erfaßt sein.The present invention is concerned with methods and devices for the spinning manufacture of thin-walled tubes, including capillaries and hollow fibers are also to be understood. The choice of terms depends from the cross-sectional size. So tubes are called capillaries, if they are in the range of more than 1 mm cross-sectional dimension, in Range of less than 1 mm is usually used for the designation Hollow fibers. In the following, the term "tube" should cover all areas up to several centimeters cross-sectional extent can be detected.

Die Herstellung solcher dünnwandiger Röhrchen nach bisher bekannten Ver fahren stößt auf Schwierigkeiten, wenn sie ein sehr kleines Wandstärke (s) zu Durchmesser (d)-Verhältnis aufweisen sollen. Dies ist besonders dann der Fall, wenn s : d-Werte unter 1 : 10 liegen müssen. Angestrebt werden sogar s : d-Werte bis zu 1 : 150. Dann aber werden solche dünnwandige Röhrchen für eine ganze Reihe von Anwendungsfällen erst interessant.The production of such thin-walled tubes according to previously known Ver driving encounters difficulties if they have a very small wall thickness (s) to diameter (d) ratio. This is especially then the case when s: d values must be below 1:10. To be aimed for even s: d values up to 1: 150. But then such thin-walled ones become Tubes are interesting for a whole range of applications.

Um möglichst kleine s : d-Verhältnisse zu gewährleisten, ist nach neuen und besseren Verfahren und Vorrichtungen zu deren Durchführungen zu suchen.To ensure the smallest possible s: d ratios, new ones are required and to seek better methods and devices for carrying them out.

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Glashohlfasern arbeitet nach der Faserziehtechnik. Es wird z. B. angewendet bei der Herstellung von Licht leiterfasern. Man geht dabei von einer sogenannten Vorform aus, u. a. von einem Quarzstab mit 10 bis 20 mm Durchmesser, der dieselbe Querschnitts-Struk tur wie die aus dem Stab gezogene Faser aufweist. Das eine Ende der Vorform wird erhitzt, so daß sich aus der dort entstandenen Schmelze eine Faser abziehen läßt.A known process for the production of hollow glass fibers works fiber drawing technology. It is e.g. B. applied in the manufacture of light conductor fibers. One starts from a so-called preform, u. a. from a quartz rod with 10 to 20 mm diameter, the same cross-sectional structure like the fiber drawn from the rod. One end of the The preform is heated so that a melt is formed from the melt Fiber can be drawn off.

Für Glas-Hohlfasern besteht die Vorform z. B. aus einem Glasrohr, das gleiches Wandstärke : Durchmesser-Verhältnis s : d wie die daraus zu ziehende Faser hat. Eine Verkleinerung des in der Vorform gegebenen s : d-Wertes während des Ziehvorganges der Faser ist praktisch kaum möglich, die geometrischen Verhältnisse des Rohres bilden sich auch in der Faser ab. Die Herstellung einer Vorform mit exakten Kreisringquerschnitten für angestrebte sehr kleine s : d-Werte ist aber auch nur innerhalb enger Grenzen möglich und mit er heblichen Schwierigkeiten verbunden. For glass hollow fibers, the preform is e.g. B. from a glass tube, the same Wall thickness: diameter ratio s: d like the fiber to be drawn from it Has. A reduction in the s: d value given in the preform during the drawing process of the fiber is practically impossible, the geometric Ratios of the tube are also reflected in the fiber. The production a preform with exact circular cross-sections for very small targets s: d values are only possible within narrow limits and with it major difficulties.

Auch das Ausziehen der Faser ohne zusätzliche, hier gar nicht durchführ bare Maßnahmen zur Stützung und Ausweitung einer dünnen Faserwand bis zu ihrer Erstarrung setzt Grenzen.Also pull out the fiber without additional, not at all here bare measures to support and expand a thin fiber wall up there are limits to their solidification.

Eine andere bekannte Möglichkeit, speziell zur Herstellung von Hohlfasern aus Glas oder anderen anorganischen Materialien, die schmelzfähig sind, ist ein Verfahren gemäß dem deutschen Patent DE 25 55 899 C2 vom 12.12.1975, wonach aus einer Glasschmelze Hohlfasern erzeugt werden können, die prak tisch nach einem Schmelzspinnprozeß entstehen, der überlagert ist durch Anwendung eines Blasverfahrens, um einen relativ dickwandigen Schmelzen schlauch unmittelbar nach Austritt aus einer Spinnvorrichtung durch Auf blähen dünnwandiger zu machen. Die Anwendung des Blasverfahrens, das durch Zuführung einer Gaskomponente in das Innere des Spinnschlauches ermög licht wird, kann leicht eine Instabilität beim Aufblasvorgang verursachen, was sich durch Pulsation des Faserschlauches (bis zu Schwankungen zwischen Vollfaser und Hohlfaser mit sehr dünner Faserwand) oder gar durch Aufplatzen der Schlauchwand bemerkbar macht.Another known possibility, especially for the production of hollow fibers made of glass or other inorganic materials that are meltable a method according to German patent DE 25 55 899 C2 dated 12.12.1975, According to which hollow fibers can be produced from a glass melt table arise after a melt spinning process, which is superimposed by Applying a blowing process to a relatively thick-walled melt hose immediately after emerging from a spinning device by opening bloat to make it thinner. The application of the blowing process by Allows a gas component to be fed into the interior of the spinning tube light, can easily cause instability during inflation, which is caused by pulsation of the fiber tube (up to fluctuations between Full fiber and hollow fiber with very thin fiber wall) or even by bursting the hose wall is noticeable.

Die in dem genannten Verfahren angegebene Charakteristik: Das Verhältnis Durchmesserverjüngung : Wandstärkeverjüngung soll gleich oder kleiner 1 : 2 sein, weist auf die Notwendigkeit hin, bei dem dort angegebenen Verfahren das Aufblähen des Spinnschlauches maßgeblich in den Spinnprozeß mit ein zubeziehen.The characteristic given in the above procedure: the ratio Diameter taper: Wall thickness taper should be equal to or less than 1: 2 indicates the need for the procedure given there the swelling of the spinning tube plays a major role in the spinning process to acquire.

Der Grund liegt vornehmlich in der konstruktiven und patentgemäß beanspruch ten Ausführung der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens: Die Ver wendung eines Verdrängungskörpers zur Bildung eines Spinnspaltes, durch wel chen die Spinnschmelze aus der Spinndüse austritt. Bei der Herstellung und bei der thermischen Belastung im Betrieb einer solchen Vorrichtung gibt es relativ große Toleranzschwankungen für den Spinnspalt, so daß die Ausbildung einer dünnwandigen Hohlfaser unterhalb eines s : d-Wertes von 1 : 10 keine konstante Fasererzeugung erlauben kann. Besonders nachteilig wirken sich (durch die Toleranzen bedingte) Exzentrizitäten in der Stellung des Verdrän gungskörpers innerhalb der Bohrung der Düsenöffnung aus, durch die bereits bei der Bildung des Spinnschlauches dünnere Wandstärkenbereiche vorgegeben sind, die zum Aufplatzen durch das eingeblasene Füllgas oder auch zum Bruch der verstreckten Faser beim Abzugsvorgang führen können.The reason lies primarily in the constructive and patented claims Execution of the device for performing this method: The Ver use of a sinker to form a spinning gap, by wel Chen spinning melt emerges from the spinneret. In the manufacture and there is a thermal load in the operation of such a device relatively large tolerance fluctuations for the spinning gap, so that the training a thin-walled hollow fiber below an s: d value of 1:10 none can allow constant fiber production. They have a particularly disadvantageous effect (due to the tolerances) eccentricities in the position of displacement supply body within the bore of the nozzle opening, through which already when the spinning tube is formed, thinner wall thickness ranges are specified are those that burst due to the blown-in filling gas or breakage of the drawn fiber during the withdrawal process.

Die Aufgabe, exakt geometrische Wandstärkenverhältnisse für die zu erzeu gende Hohlfaser zu gewährleisten, wird durch die vorgeschlagenen Maßnahmen gelöst. Dies gilt auch für die Verar beitung anderer verflüssigbarer Massen und ist nicht auf Glas beschränkt.The task of creating exactly geometrical wall thickness ratios for them to ensure the appropriate hollow fiber is through the proposed measures resolved. This also applies to the Verar processing other liquefiable masses and is not limited to glass.

Die im ersten Patentanspruch gekennzeichneten Verfahrensschritte schalten das Umströmen eines (im oben geschilderten Sinne beschriebenen) Verdrängungs körpers aus, und der Aufblasvorgang am Spinnschlauch ist soweit begrenzt, daß die oben beschriebenen Pulsationsvorgänge weitgehend eingeschränkt wer den, indem die Wandstärkeverjüngung zwischen Spinnschlauchwandstärke beim Austritt aus der Spinndüse und der fertigen Hohlfaserwandstärke klein gehalten wird.Switch the method steps characterized in the first claim the flow around a displacement (as described above) body, and the inflation process on the spinning tube is limited so far that the pulsation processes described above are largely restricted by tapering the wall thickness between the spinning tube wall thickness at Exit from the spinneret and the finished hollow fiber wall thickness kept small becomes.

Es ist also (zur Verhinderung von Instabilitätsproblemen beim Blasverfahren) hier (gegenüber dem oben aufgeführten bekannten Spinnverfahren) eine Art Strangpreßvorgang in den Schmelzspinnprozeß einbezogen.So it is (to prevent instability problems when blowing) here (compared to the known spinning process listed above) a kind Extrusion process included in the melt spinning process.

Bei der Verarbeitung von thermoplastischen Materialien wird der Strangpreß vorgang ermöglicht durch Viskositätserhöhung unmittelbar vor der Erzeugung des Spinnschlauches. Bei der Verarbeitung von Glas zur Herstellung von Hohl glasfasern (bzw. Glaskapillaren) werden somit im Bereich zwischen Schmelz zone und Spinndüse höhere Temperaturen als im eigentlichen Düsenbereich (Austrittszone für die Schmelze = Düsenmund) angewendet. Analoges gilt für die Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen, wie z. B. Polycarbonat.When processing thermoplastic materials, the extrusion process made possible by increasing the viscosity immediately before production of the spinning tube. When processing glass to produce hollow Glass fibers (or glass capillaries) are thus in the area between enamel zone and spinneret higher temperatures than in the actual nozzle area (Exit zone for the melt = nozzle mouth) applied. The same applies to the processing of thermoplastics, such as. B. polycarbonate.

Das Verfahren kann auch für Naß-Spinnvorgänge eingesetzt werden. Durch Zu führung eines Fällmittels in das Innere des Spinnschlauches ist dieser in begrenztem Umfang damit "aufblasbar" unter Berücksichtigung einer geringen Wandstärkeverjüngung.The process can also be used for wet spinning processes. By To A precipitant is guided into the inside of the spinning tube limited scope so "inflatable" taking into account a small Wall thickness reduction.

Die Begrenzung des Aufblaswertes bedeutet bezüglich der Ausbildung der Spinn einrichtung aber auch, daß relativ schmale Spinnspaltbreiten gewählt werden müssen. Als Beispiel sei genannt:The limitation of the inflation value means that the spinning is formed device but also that relatively narrow spinning gap widths are chosen have to. An example is:

Spinnspaltaußendurchmesser: 12 mm
Spinnspaltbreite: 1 mm
Faseraußendurchmesser: 0,2 mm
Faserwandstärke: 0,013 mmSpinning gap outer diameter: 12 mm
Spinning gap width: 1 mm
Outer fiber diameter: 0.2 mm
Fiber wall thickness: 0.013 mm

Dann ergibt sich aus einem Spinnspalt mit s : d = 1 : 12 eine Hohlfaser mit einem s : d ≈ 1 : 15. A hollow fiber then results from a spinning nip with s: d = 1:12 with an s: d ≈ 1:15.

Die Verjüngung des aus der Düse austretenden Spinnschlauch-Durchmessers bis zum fertigen Hohlfaserdurchmesser erreicht hier einen Wert von 12 : 0,2 = 60, die Verjüngung der Wandstärke beim austretenden Spinn schlauch bis zur fertigen Hohlfaserwand erreicht einen Wert von 1 : 0,013 = 76,9.The tapering of the spinning tube diameter emerging from the nozzle up to the finished hollow fiber diameter reaches a value of 12: 0.2 = 60, the tapering of the wall thickness as the spinning emerges hose to the finished hollow fiber wall reaches a value of 1: 0.013 = 76.9.

Das Verhältnis der Durchmesserverjüngung zur Wandstärkenverjüngung be trägt dann 60 : 76,9 = 1 : 1,28.The ratio of the diameter taper to the wall thickness taper then bears 60: 76.9 = 1: 1.28.

Die Wandstärkenverjüngung beträgt damit weniger als das Doppelte der Durchmesserverjüngung.The tapering of the wall thickness is therefore less than double the Diameter taper.

Eine Verbreiterung des Spinnspaltes bei gleichbleibendem Spinnspalt-Außen durchmesser würde bei einer Hohlfaser mit gleichbleibendem s : d eine höhere radiale Verstreckung nötig machen, d. h. einen größeren Aufblasungsgrad erfordern und somit eine höhere Wandstärkenverjüngung. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll dies gerade vermieden werden, um den Spinnvorgang besser zu stabilisieren und die reproduzierbare Erzeugung sehr dünnwandiger Hohlfasern bzw. Kapillaren zu ermöglichen.A widening of the spinning gap while the outside of the spinning gap remains the same diameter would be with a hollow fiber with constant s: d require a higher radial stretch, d. H. a bigger one Require degree of inflation and thus a higher wall thickness rejuvenation. In the sense of the present invention, this should be avoided right now, to better stabilize the spinning process and the reproducible To enable the production of very thin-walled hollow fibers or capillaries.

Solche Erzeugnisse mit teilweise sehr extremen s : d-Werten bis zu 1 : 100 (und sogar weniger) werden für Isolationswerkstoffe aus Kunst stoff- oder auch Glas-Kapillaren gewünscht in den Dimensionen von 1 bis 3 mm Durchmesser (in besonderen Fällen bis 10 mm).Such products with sometimes very extreme s: d values up to 1: 100 (and even less) for insulation materials made of art capillaries made of fabric or glass are desired in the dimensions of 1 to 3 mm diameter (in special cases up to 10 mm).

Zur Gewährleistung eines konstanten Ablaufes beim Herstellungsprozeß solcher "Hohlfasern" kann man sich an den oben genannten Bedingungen orientieren, was in der Praxis bedeutet: Die Spinnspaltbreite muß im Verhältnis zum Spinnspaltdurchmesser sehr klein sein.To ensure a constant process in the manufacturing process Such "hollow fibers" can be found in the above conditions orient what in practice means: The spinning gap width must be very small in relation to the spinning nip diameter.

Wenn man Kapillaren von 1 mm Durchmesser erzeugen will mit einem s : d = 1 : 50, so verläuft der Spinnvorgang im stabilen Bereich z. B. bei einer Spinnspaltbreite von 1 mm und einem Spinnspaltaußendurchmesser von 30 mm. Der Verjüngungsgrad für Durchmesser : Wandstärke beträgt hier 1 : 1,67.If you want to create capillaries of 1 mm diameter with an s: d = 1: 50, the spinning process takes place in the stable area z. B. at a spinning gap width of 1 mm and a spinning gap outer diameter of 30 mm. The degree of taper for diameter: wall thickness is here 1: 1.67.

Die Wahl einer sehr kleinen Spinnspaltbreite hat nun zur Folge, daß einmal bei der Herstellung einer geeigneten Spinnvorrichtung hohe An forderungen an die Toleranzgenauigkeit für den Spinnspalt gestellt wer den müssen und zum anderen, daß während des thermisch hoch belasteten Spinnbetriebes (insbesondere bei Glas) keine ins Gewicht fallenden To leranzänderungen auftreten dürfen. The choice of a very small spinning gap width now has the consequence that high in the production of a suitable spinning device who placed demands on the tolerance accuracy for the spinning gap the must and on the other hand that during the thermally highly stressed Spinning company (especially with glass) no significant To Tolerance changes may occur.

Die Konstruktionsart mit einem Verdrängungskörper innerhalb einer Bohrung, wie oben beschrieben, gewährleistet keine Toleranzkonstanz. Zentrierbrücken zur besseren Positionierung des Verdrängungskörpers im Spinnspalt stören den Materialfluß bei den in Frage kommenden engen Spinnspaltbreiten empfindlich, denn solche Brücken müssen so nah wie möglich am Düsenmund angeordnet werden, sonst ist ihre Wirkung geschwächt.The type of construction with a sinker within one Bore as described above does not guarantee a constant tolerance. Centering bridges for better positioning of the sinker in the spinning nip disrupt the flow of material in the narrow spaces in question Spider gap widths sensitive, because such bridges must be as close as possible to be arranged on the nozzle mouth, otherwise their effect is weakened.

Die vorliegende Erfindung schlägt nun für die Ausgestaltung einer spinn düsenartigen Einrichtung zur Durchführung der im Patentanspruch 1 auf geführten Verfahrensschritte die in den Patentansprüchen 6 bis 11 be schriebenen Merkmale vor, mit welchen es ermöglicht wird, die oben ge schilderten Zusammenhänge zu berücksichtigen.The present invention now proposes for the design of a spinning nozzle-like device for carrying out the in claim 1 performed process steps be in the claims 6 to 11 prescribed features with which it is possible to ge above described relationships to take into account.

Am Ort des Materialaustritts der ersten Masse aus der Spinndüsen-Einrichtung (Düsenmund) endet ein ringförmiger (auch kreisringförmiger) Kanal, der an seinem Anfang (innerhalb der Düse) nur mit einem Teil seines Umfanges eine Verbindung zum Sammelraum, in dem sich die erste Masse befindet, aufweist. Vorzugsweise ist der Kanal im Bereich der an den Sammelraum angrenzenden Wandteile der Einrichtung angeordnet, und zwar so, daß er den Sammel raumboden nur teilweise durchdringt und im übrigen blind in der Wand endet. Dadurch bleibt der Kern des "Hohlkanals" stehen. Zum größten Teil seines Umfanges ist der Kern nach wie vor Boden bzw. Wand der Spinneinrichtung und bleibt bei hoher thermischer Belastbarkeit optimal standfest. Er garantiert so die zentrische Lage des Spinnspaltaußendurchmessers zum Spinnspaltinnendurchmesser.At the point where the material comes out of the first mass from the spinneret device (Nozzle mouth) ends an annular (also circular) channel, the its beginning (inside the nozzle) only with part of its circumference Connected to the collection room in which the first mass is located. The channel is preferably in the region of that adjacent to the collecting space Wall parts of the device arranged so that it is the collector The floor of the room is only partially penetrated and otherwise ends blind in the wall. As a result, the core of the "hollow channel" remains. For the most part his The core is still the circumference of the bottom or wall of the spinning device and remains optimally stable with high thermal resilience. He thus guarantees the central position of the outside diameter of the spinning gap Spinning gap inside diameter.

Die Einarbeitung des Hohlkanals kann durch Laser, Ultraschall, Schleif vorgänge, Elektroerosion u. a. m. erfolgen, Arbeitsmethoden, die sehr enge Toleranzen erlauben. Für kreisringförmige Kanäle eignen sich auch Hohl bohrer oder -fräser bzw. Hohlschleifwerkzeuge.The incorporation of the hollow channel can be done by laser, ultrasound, grinding processes, electrical discharge machining a. m. done, working methods that are very tight Allow tolerances. Hollow is also suitable for circular channels drills or milling cutters or hollow grinding tools.

Derartige Bearbeitungsmethoden können für verschiedene Spinndüsenmateria lien eingesetzt werden. Je nach Art der zur Verwendung kommenden Spinnmassen sind dies u. a. Platin, Keramik (z. B. Aluminiumoxid), Ni-Cr-Legierungen, CrNi-Stähle.Such processing methods can be used for various spinneret materials lien be used. Depending on the type of spinning mass used are these u. a. Platinum, ceramics (e.g. aluminum oxide), Ni-Cr alloys, CrNi steels.

Bei Anwendung von Bearbeitungsvorgängen mit Elektroerosion kann der Hohlkanal mit einem konischen Querschnitt ausgebildet werden, und zwar so, daß am Düsenmund der Spinnhohlkanal-Querschnitt kleiner ist als im Zuflußbereich der ersten Masse innerhalb des Düsenmaterials. Man erreicht damit vorteilhaft einen Druckaufbau beim Durchfließen der viskosen Spinnmasse bis zum Düsenmund und somit eine optimale Vertei lung der Masse innerhalb des am Düsenmund entstehenden Spinnschlauches. When using machining processes with EDM, the Hollow channel are formed with a conical cross section, namely so that the cross section of the spinning hollow channel is smaller than at the nozzle mouth in the inflow area of the first mass within the nozzle material. Man thus advantageously builds up pressure when flowing through the viscous spinning mass up to the nozzle mouth and thus an optimal distribution the mass within the spinning tube created at the nozzle mouth.

Die Einarbeitung von Hohlkanälen in die Spinndüsen-Einrichtung ist einer Konstruktionsweise unter Verwendung von Verdrängungskörpern (siehe oben) in mehreren Punkten überlegen und gewährleistet die geschilderten Anfor derungen an eine exakte Bauweise bei Herstellung und Betrieb. Genannt seien u. a. dazu:The incorporation of hollow channels into the spinneret device is one Construction method using displacement bodies (see above) superior in several points and ensures the described requirements changes to an exact construction in production and operation. Called be u. a. to:

- The axial direction of the outer and inner diameter of the annular gap is absolutely the same, since both gap walls can be created at the same time.
- The width of the annular gap can also be carried out with the closest tolerance will.
- The remaining core of the hollow channel (as part of the spinneret bottom or the spinneret wall) does not require any positioning, in contrast to a displacement body, the position of which is difficult and which is used in ther mixer load can easily change its position.
- For multi-nozzle it is not absolutely necessary that the axis directions of the channels (for the first spinning mass) must match each other. Displacer designs require this, resulting in expensive measures in the processing steps of the spinneret parts and their adjustments leads during assembly.

Die Kanalanordnung in der Wand der Spinneinrichtung bietet eine einfache Möglichkeit für die Zuführung der zweiten Materialmasse bzw. der gasför migen Spinnkomponente. Da das Kanalzentrum innerhalb der Wand liegt, kann eine entsprechende Zuführungsbohrung durch die ganze Wandlänge verlaufen. Diese Bohrung kann gegebenenfalls mit geeigneten Zuführungsrohren zusätz lich ausgekleidet werden. Verwendet man dazu Röhrchen mit sehr kleinem Innendurchmesser und extremer Länge, wirkt sich dies bei Zuführung von gasförmigen Spinnkomponenten stabilisierend auf den Aufblasvorgang im austretenden Spinnschlauch aus.The channel arrangement in the wall of the spinning device offers a simple one Possibility for feeding the second mass of material or the gas moderate spinning component. Since the canal center is inside the wall, can a corresponding feed hole runs through the entire length of the wall. This hole can optionally be supplemented with suitable feed pipes be lined. To do this, use tubes with a very small size Inner diameter and extreme length, this affects when feeding gaseous spinning components stabilizing the inflation process in the emerging spinning tube.

Für Multifildüsen zur gleichzeitigen Erzeugung mehrerer Hohlfasern bzw. Kapillaren ordnet man vorteilhaft mehrere Kanäle im Boden-Wand-Bereich einer Spinneinrichtung an und schafft von jedem einzelnen der Kanäle über Teilöffnungen Verbindungen zum von Wand und Boden begrenzten Sammel raum.For multifilament nozzles for the simultaneous production of several hollow fibers or Capillaries are advantageously arranged in several channels in the floor-wall area a spinning device and creates from each of the channels Partial openings Connections to the collection bounded by wall and floor room.

Diese Konstruktion gestattet auch die Anpassung an industrieübliche Anlagen. So können solche Multifildüsen z. B. an Glaswannen-Schmelzzu führungen angeschlossen werden. This construction also allows adaptation to industry standard Investments. So such multi-nozzles z. B. on glass tub melting guides are connected.

Natürlich ist es auch möglich, der Spinneinrichtung Kunststoff-Granulate oder Glaskugeln bzw. Glasstücke zuzuführen und in ihrem Sammelraum auf zuschmelzen. Durch geeignete Wahl der Höhe des Schmelzensumpfpegels oder auch durch Beaufschlagung der Schmelze mit einem Förderdruck ist die För derleistung steuerbar.Of course, it is also possible to use plastic granules in the spinning device or glass balls or pieces of glass and in their collection room melt together. By a suitable choice of the level of the melt sump or The För is also by applying a delivery pressure to the melt power controllable.

Schließlich sei noch auf eine weitere Variante der Kanalanordnung in einer Spinneinrichtung hinzuweisen, die vorzugsweise für Monofildüsen zur Anwendung kommen kann, also für den Fall, daß "Einloch"-Düsen verwendet werden sollen. Der Kanal wäre hier nicht im Wandbereich, sondern im Bodenbereich plaziert, unterhalb des Sammelraumes für die zu verarbeitende erste Masse. Wie auch aus den folgenden Zeichnungen ersichtlich, verläuft der Kanal nur inner halb des Spinndüsenbodens im unteren Teil, ohne den Boden zu durchdringen. Durch Anordnung von Teilöffnungen zwischen oberem Kanalende und Düsenboden wird der Zutritt der Spinnmasse zum Kanal ermöglicht. Dieser ist hier zum größten Teil seines Umfanges "Boden" der Spinneinrichtung.Finally, a further variant of the channel arrangement in one Point out spinning device, which is preferably used for monofilament nozzles can come, so in the event that "single-hole" nozzles are to be used. The channel would not be placed in the wall area, but in the floor area, below the collecting room for the first mass to be processed. As well as from the following drawings, the channel runs only inside half of the spinneret bottom in the lower part without penetrating the bottom. By arranging partial openings between the upper end of the duct and the bottom of the nozzle the spinning mass is allowed to enter the sewer. This is here for most of its circumference "bottom" of the spinning device.

Um die vom Kanal umschlossene Zuführung für die zweite Spinnmasse bzw. Gas komponente gegenüber dem Sammelraum abzugrenzen, ist es entweder möglich, die zweite Spinnmasse über im Boden eingearbeitete Bohrungen der Zuführung zuzuleiten oder auch eine durch den Sammelraum verlaufende Kanalführung ein zubauen.Around the feed for the second spinning mass or gas enclosed by the channel to differentiate components from the collection area, it is either possible the second spinning mass through holes drilled into the feeder or a duct running through the collecting space to build.

Die folgenden Zeichnungen verdeutlichen verschiedene Varianten für vor teilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen spinndüsenarten Einrichtung. Die Zeichnungen sind schematisch und im Maßstab verzerrt dargestellt zum klareren Verständnis.The following drawings illustrate different variants for before partial training of the spinneret device according to the invention. The drawings are shown schematically and distorted in scale for clearer understanding.

Die Zeichnungen stellen die Ausbildung einiger Spinndüsen-Varianten dar, und zwar für kreisringförmige Ringkanäle.The drawings show the formation of some spinneret variants, for circular ring channels.

Beim Einsatz derartiger Düsen für die Verarbeitung von thermoplastischen Massen sind die Düsen zu beheizen, was nicht in die Zeichnungen aufgenommen worden ist. Hierfür können industrieübliche Methoden zur Anwendung kommen, wie Infrarot-Bestrahlung durch elektrische Widerstandsheizungen, durch Gas- oder Öl-Beheizung oder auch durch Hochfrequenz- oder Niederspannungs-Beaufschlagung. When using such nozzles for processing thermoplastic Bulk the nozzles are to be heated, which is not included in the drawings has been. Industry-standard methods can be used for this, such as infrared radiation through electrical resistance heating, through Gas or oil heating or also by high frequency or Low voltage application.

Die Zeichnungen stellen im einzelnen dar:The drawings show in detail:

Fig. 1 Längs- und Querschnitt einer Multifil-Spinndüse für 3 Kanal-Systeme, Fig. 1 and the longitudinal cross section of a multifilament spinning nozzle for 3-channel systems,

Fig. 2 Längs- und Querschnitt einer Multifil-Spinndüse für 3 Kanal-Systeme im Spinndüsenboden, Fig. 2 and the longitudinal cross section of a multifilament spinning nozzle for 3-channel systems in the spinning nozzle plate,

Fig. 3 Längs- und Querschnitt einer Multifil-Spinndüse für 4 Kanal-Systeme mit einer gemeinsamen zentralen Zuführung für die zweite Spinnkomponente, Fig. 3 longitudinal and cross section of a multifilament spinning nozzle for 4 channel systems with a common central inlet for the second spin component,

Fig. 4 Längs- und Querschnitt einer Monofil-Spinndüse, Fig. 4 longitudinal and cross section of a monofilament spinnerette

Fig. 5 Längs- und Querschnitt einer Monofil-Spinndüse mit konisch eingearbeitetem Spinn-Kanal. Fig. 5 longitudinal and cross-section of a monofilament spinneret with conically incorporated spinning channel.

Fig. 1 zeigt in Längs- und Querschnitt eine Multifil-Spinndüse für drei Kanal-Systeme zur gleichzeitigen Erzeugung von 3 Hohlfasern bzw. Kapillaren. Diese entstehen durch Abzug der aus den Kanal-Ringspalten 5 aus fließenden Spinnmasse, z. B. einer Glasschmelze. Diese wird nach Zuführung in Richtung des Pfeiles M1 im Sammelraum 1′ verflüssigt. Dieser Sammelraum wird durch die Wand 2 und den Boden 3 begrenzt. Der obere Pegel der Spinn masse ist hier durch die Linie P angedeutet. Die Pegelhöhe kann so gewählt werden, daß ein genügender Förderdruck auf die auszuspinnende Masse am Sammelraumboden herrscht. Durch seitliche Teilöffnungen 4 tritt die Masse in die Kanäle 5 und fließt jeweils am Düsenmund als flüssiger Schlauch 6 aus, von wo dieser durch eine (nicht gezeichnete) Abzugseinrichtung abge zogen und im Durchmesser und Wandstärke verjüngt wird, so daß schließlich die gewünschte Hohlfaser oder Kapillare bei ihrer dabei eintretenden Abküh lung und Erstarrung gebildet wird. Fig. 1 shows in longitudinal and cross section a multifilament spinneret for three channel systems for the simultaneous production of 3 hollow fibers or capillaries. These arise by subtracting from the channel ring gaps 5 from flowing spinning mass, for. B. a glass melt. This is liquefied after feeding in the direction of arrow M1 in the collecting space 1 '. This collecting space is delimited by the wall 2 and the floor 3 . The upper level of the spinning mass is indicated here by the line P. The level can be selected so that there is sufficient delivery pressure on the mass to be spun out on the floor of the collecting room. Through side partial openings 4 , the mass enters the channels 5 and flows from the nozzle mouth as a liquid tube 6 , from where it is drawn off by a (not shown) extraction device and is tapered in diameter and wall thickness, so that finally the desired hollow fiber or capillary is formed when it cools down and solidifies.

Zur Stützung der Faserwand und zu deren Verjüngung beim Spinnprozeß wird eine zweite Spinnkomponente, z. B. ein inertes Gas wie Argon, in das Innere des Schlauches 6 eingeführt. Die Zuführung geschieht jeweils in Richtung des Pfeiles M2 über Röhrchen 7 und Sammelraum 1′′ durch die Kanüle 8. Letztere ist durch das eingesetzte Röhrchen 8′ mit vorgegebenem Innendurchmesser und vorgegebener Länge in der Spinndüsenwand so plaziert, daß sie im Zen trum des Kanals 5 ausmündet. Die Zuführungsrohre 7 können außerhalb der Düse miteinander verbunden und an eine gemeinsame Zuleitung angeschlossen sein, was in der Zeichnung nicht extra dargestellt ist.To support the fiber wall and to taper it during the spinning process, a second spinning component, e.g. B. an inert gas such as argon, introduced into the interior of the tube 6 . The supply takes place in the direction of arrow M2 via tube 7 and collecting space 1 '' through the cannula 8th The latter is placed through the inserted tube 8 'with a given inner diameter and length in the spinneret wall so that it opens out in the center of the channel 5 . The feed pipes 7 can be connected to each other outside the nozzle and connected to a common feed line, which is not shown in the drawing.

In der Fig. 2 ist ebenfalls in Längs- und Querschnitt eine andere Möglichkeit für die Anordnung der Kanäle der beiden Spinnkomponenten zu erkennen. Gleich falls als Multifildüse für drei Kanalsysteme gezeichnet ist hier die Einar beitung der Kanäle 5 im Bereich des Bodens 3 vorgenommen, in dem sie blind enden und durch Teilöffnungen 4 mit dem Sammelraum 1′ verbunden sind. Die Zuführung der - hier auch als gasförmige Spinnkomponente gedachten - zweiten Masse geschieht durch die Düsenwand 2 und durch Bohrungen bis ins Zentrum des jeweiligen Kanalsystems. Der Kanal 5 umschließt die Austrittsbohrung 8 jedem Kanalsystem ist eine Zuführung für die gasförmige Spinnkomponente zu geordnet, die außerhalb der Spinndüse an einer gemeinsamen Speiseleitung zusammengeschlossen sein können.Another possibility for the arrangement of the channels of the two spinning components can also be seen in FIG. 2 in longitudinal and cross-section. Likewise, if drawn as a multi-nozzle for three channel systems, here the processing of the channels 5 is made in the area of the base 3 , in which they end blindly and are connected through partial openings 4 to the collecting space 1 '. The supply of the second mass, which is also intended here as a gaseous spinning component, takes place through the nozzle wall 2 and through bores into the center of the respective channel system. The channel 5 surrounds the outlet bore 8. Each channel system is assigned a feed for the gaseous spinning component, which can be connected to a common feed line outside the spinneret.

Weitere Nummern-Bezeichnungen in der Fig. 2 sind zur Fig. 1 analog. Further number designations in FIG. 2 are analogous to FIG. 1.

Mit der Fig. 3 ist in Längs- und Querschnitt gezeigt, wie gemäß Fig. 2 die Kanalanordnung der Ringspalte 5 im Boden 3 einer Spinndüse getroffen werden kann, indem die Zuführung für die zweite Komponente zentral durch den Bereich des Sammelraumes 1′ und nicht durch die Düsenwand 2 verläuft. Hier sind vier Kanalsysteme für vier gleichzeitig zu erzeugende Hohlfasern bzw. Kapillaren dargestellt. Die Spinnmasse wird in Richtung des Pfeiles M1 durch einen die Düse (mittels Dichtung 9) abschließenden Deckel 10 ein gefüllt. Dadurch ist es möglich, den Förderdruck auf die verflüssigte Masse im Sammelraum 1′, deren Pegel bei der Linie P liegt, noch zu erhöhen durch Einleitung eines Fördergases, z. B. unter leichtem Überdruck gehaltene Druck luft. In diesem Falle ist das Zuführungsrohr 11 auf dem Deckel 10 gegen die Atmosphäre abzudichten und die Spinnmasse über eine Schleuse (nicht gezeich net) einzubringen.With the Fig. 3 is shown in longitudinal and cross section, as shown in FIG. 2, the channel arrangement of the annular gaps 5 in the bottom 3 of a spinnerette can be made by the feed for the second component centrally through the region of the collecting chamber 1 ', and not by the nozzle wall 2 runs. Four channel systems for four hollow fibers or capillaries to be produced simultaneously are shown here. The spinning mass is filled in the direction of arrow M1 through a cover 10 closing the nozzle (by means of seal 9 ). This makes it possible to increase the delivery pressure to the liquefied mass in the collecting space 1 ', the level of which is at line P, by introducing a delivery gas, for. B. air held under slight positive pressure. In this case, the feed pipe 11 is to be sealed on the cover 10 against the atmosphere and the spinning mass is introduced via a lock (not shown).

Die zentral eingespeiste zweite Spinnkomponente verteilt sich vom Zentrum des Bodens 3 radial zu den einzelnen Kanalsystemen, welche durch Bohrungen mit dem Zentrum verbunden sind. Sofern diese Bohrungen herstellungsmäßig bis an den Düsenbodenrand verlaufen, sind sie dort dicht zu verdübeln oder zu verschweißen.The centrally fed second spinning component is distributed radially from the center of the bottom 3 to the individual channel systems, which are connected to the center by bores. If these holes are made to the bottom of the nozzle, they must be dowelled or welded tightly there.

Auch hier sind die übrigen Nummern-Bezeichnungen zur Fig. 1 analog.Here, too, the remaining number designations are analogous to FIG. 1.

Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 4 gezeigt, diesmal als Mono fildüse (in Längs- und Querschnitt) zur Herstellung einer einzigen Hohlfaser bzw. Kapillare geeignet ist.Another embodiment is shown in Fig. 4, this time as Mono fildüse (in longitudinal and cross-section) is suitable for producing a single hollow fiber or capillary.

Für die Verarbeitung bestimmter Glasqualitäten sind die von der Glasspinnmasse benetzten Innenflächen der Spinndüse zu platinieren oder die Düsenteile ganz aus keramischem Material, z. B. hochreinem Aluminiumoxid, herzustellen. Beides ist z. B. gegen E-Glas (ein alkaliarmes Glas) inert.For the processing of certain glass qualities are those of the glass spinning mass to platinize wetted inner surfaces of the spinneret or the nozzle parts entirely made of ceramic material, e.g. B. high purity alumina. Both is z. B. inert to E-glass (a low alkali glass).

Die Fig. 4 zeigt eine keramische Ausführung (bis auf die aus Metall gefertigte Aufhängung 12). Der untere Düsenteil 13 mit dem Kanalsystem 5 kann sogar aus einer massiven Platin/Rhodium-Legierung bestehen, wie sie bei der Glasvollfaser erzeugung industrieüblich eingesetzt wird. Fig. 4 shows a ceramic version (except for the suspension 12 made of metal). The lower nozzle part 13 with the channel system 5 can even consist of a solid platinum / rhodium alloy, as is used in industry for the production of glass fiber.

Der Kanalringspalt 5 ist im Boden der Düse 13 eingearbeitet und umschließt in seinem Zentrum den Kanal 8, der vom Sammelraum 1′′ die zweite Spinnkomponente erhält. Aus der Richtung des Pfeiles M2 wird diese Komponente zugeführt. Der Sammelraum 1′′ wird gebildet von den beiden Rohren 14 und 15. Das Rohr 14 hat die Funktion der in den Fig. 1 bis 3 mit der Nummer 2 bezeichneten Düsenwand. Die Nachfüllung der ersten Spinnmasse erfolgt in Richtung des Pfeiles M1. The channel ring gap 5 is incorporated in the bottom of the nozzle 13 and encloses in its center the channel 8 , which receives the second spinning component from the collecting space 1 ''. This component is fed from the direction of arrow M2. The collecting space 1 '' is formed by the two tubes 14 and 15 . The tube 14 has the function of the nozzle wall designated in FIGS. 1 to 3 with the number 2. The first spinning mass is refilled in the direction of arrow M1.

In Fig. 5 ist eine weitere Variante dargestellt für einen aus Metall, z. B. aus einer Platin/Rhodium-Legierung bestehenden unteren Düsenteil 13a, analog zum Düsenteil 13 der Fig. 4.In Fig. 5 a further variant is shown for a metal, for. B. consisting of a platinum / rhodium alloy lower nozzle part 13 a, analogous to the nozzle part 13 of FIG. 4th

Der ringförmige Hohlkanal weist hier im äußeren Bereich des Düsenbodens am Düsenmund eine geringere Breite, mit 5a bezeichnet, auf als im inneren Endbereich, mit 5b bezeichnet. Die Kanalbreite verläuft in Richtung der Kanallänge sich konisch erweiternd bis in den Bereich der Teilöffnungen 4, durch die die erste Masse in den ringförmigen Kanal eintreten kann. Die Teilöffnungen 4 können, wie hier als Variante gezeigt, als Vertiefungen ausgebildet sein, die für den Eintritt der ersten Masse Verbindungen zum ringförmigen Hohlkanal bilden.The annular hollow channel here has a smaller width, denoted by 5 a, in the outer region of the nozzle base at the nozzle mouth than denoted by 5 b in the inner end region. The channel width extends conically in the direction of the channel length into the region of the partial openings 4 through which the first mass can enter the annular channel. As shown here as a variant, the partial openings 4 can be formed as depressions which form connections to the annular hollow channel for the entry of the first mass.

Es sei dazu auch auf die Fig. 1 hingewiesen, welche eine andere Ausbildung der Teilöffnungen 4 zeigt. Die ringförmigen Hohlkanäle können dort jedoch auch in gleicher Weise unterschiedliche Kanalbreiten in Richtung der Kanal längen haben, wie sie eben in Fig. 5 dargestellt sind.In this regard, reference is also made to FIG. 1, which shows a different design of the partial openings 4 . However, the annular hollow channels can also have different channel widths in the direction of the channel in the same way, as they are shown in FIG. 5.

Claims

1. A process for the production of hollow fibers from liquefiable materials, characterized in that

- That to form a tube as a preliminary stage of a hollow fiber formed during the manufacturing process in a spinneret-like device from a collecting space a first mass through partial openings of a first, annular channel in this one, flows through it and that when it exits from this channel resulting hose a second mass, which is fed from a second channel, which the first channel surrounds, inside the hose,
- That the formation of the hollow fiber is withdrawn from the first channel austre tube, whereby by introducing the second mass a limited radial stretching and by pulling off an axial stretching is achieved with simultaneous dimen sion rejuvenation of the hose to the finished hollow fiber and
- That the tapering of the wall thickness is less than double the diameter taper due to the stretching processes.

2. The method according to claim 1, characterized in that the by the annular channel flowing first mass of thermoplastic property ten such. B. glass, and that the second mass is an inert Gas such as B. Argon.

3. Process according to claims 1 and 2, characterized in that the viscosity of the thermoplastic mass in the channel is higher than that the one she has in the collecting room.

4. The method according to claim 1, characterized in that the first Mass a soluble substance, such as. B. polyacrylonitrile in aqueous Solution of sodium thiocyanate is NaSCN, and the second mass is one Liquid, e.g. B. water.

5. The method according to claim 1, characterized in that the first annular channel has an annular cross section and that of it enclosed second channel in the center of the annulus is for the purpose exactly centric outflow of the second mass into the interior of the hose emerging from the first channel, that of the first Mass is formed.

6. Device for performing the method according to claim 1, characterized ge indicates that the collection rooms for feeding the first and the second mass of floor and wall parts of the device formed and be are bordered and that at least one center of Channel systems is arranged, which at least partially in the Soil-shaped annular channel for feeding the first mass and one through the center of the first channel the second channel for the supply of the second mass.

7. Device according to claim 6, characterized in that the annular Channel is completely incorporated into the soil material without going through it penetrate, and is connected to the first collecting space through partial openings and that the second channel is fed to the second plenum bores is connected between the partial openings of the ringför channel.

8. Device according to claim 6, characterized in that the annular Canal only penetrates part of the circumference of the floor, the rest but ends blindly in the wall and / or floor material and that partial openings are formed for the entry of the first mass into the annular channel.

9. Device according to claims 6 and 8, characterized in that the channel for the second mass, which passes through the center of one in the loading rich floor / adjacent wall parts arranged annular channel goes, through the entire wall extending over the annular channel runs along and there at the same time the second collecting room for the two te mass forms.

10. Device according to claims 6 to 9, characterized in that the annular channel in the outer region of the bottom is less Has width than in the inner end region of the channel, in particular there in the connection area of the partial openings for the entry of the first mass.

11. Device according to claims 6 to 10, characterized in that the annular channel is turned into the material of the device is working.

12. Device according to claims 6 to 10, characterized in that the annular channel has an annular cross section and is incorporated into the material of the facility.