-
Spinnvorrichtung für die Herstellung kräuselfähiger künstlicher Fäden
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunstseide-Mischzwirnen bekannt, gemäß
dem Garne oder Zwirne aus Kunstseide, die einem auf das Spinnen folgenden Naßstreckverfahren
unterworfen waren, mit einfachem oder mehrfachem Garn verzwirnt werden, die entweder
aus-denselben Materialien bestehen, aber nicht (oder in anderer Stärke) gestreckt
«-orden sind, oder aus anderen gestreckten oder ungestreckten Materialien.
-
Ferner ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunstseidefäden aus Viskose
bekannt, gemäß dem man beim Spinnen Fäden von verschiedenen Eigenschaften-miteinander
zu einem Gesamtfaden vereinigte. Eine zu diesem Zweck vorgesehene Spinnmaschine
ist mit mehreren Viskosezuführungs- und Viskoseverteilungsleitungen versehen. Bei
einer solchen Spinnmaschine ist neben einer Spinnstelle für die eine Viskose eine
solche für die andere Viskose angeordnet, um die aus zwei verschiedenen Viskosen
gewonnenen Fäden miteinander zu vereinigen.
-
Gleichfalls bekannt ist ein Verfahren zur Herstellung von Kunstfäden
beliebiger Feinheit durch gleichzeitiges Verspinnen zweier Spinnflüssigkeiten aus
einer Mehrlochdüse beliebiger Lochzahl, gemäß dem eine der beiden Spinnflüssigkeiten
durch eine Lochplatte in eine beliebige Anzahl von Flüssigkeitsstellen aufgeteilt
wird, die dann ohne weitere Führung einen von der zweiten Spinnflüssigkeit erfüllten
Raum durchströmen und aus diesem, von
der zweiten Spinnflüssigkeit
umhüllt, durch eine zweite Lochplatte ins Fällungsmedium austreten, so daß alle
in das Fällungsmedium austretenden Flüssigkeitsstrahlen beide Spinnflüssigkeiten
axial übereinander geschichtet enthalten.
-
Eine zur Durchführung dieses Verfahrens vorgesehene Vorrichtung besteht
aus zwei in relativ geringem Abstand parallel zueinander angeordneten Platten, welche
die gleiche Anzahl koaxialer oder annähernd koaxialer Löcher tragen, von denen die
eine Platte die Zuführungsräume der beiden Spinnflüssigkeiten voneinander scheidet
und die andere den Abschluß gegen den Koagulationsraum (Spinnbad oder Spinnschicht)
bewirkt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Spinnvorrichtung
eine Unterteilung der im Innern der Spinndüse angeordneten Räume und Durchbohrungen
sowie Verbindungsmöglichkeiten zwischen diesen Räumen so vorzunehmen, daß den einzelnen
Bohrungen jeweils mindestens zwei Spinnmassen gleicher oder verschiedener Zusammensetzung
zugeführt werden können, wobei die Vereinigung mindestens dieser beiden Spinnmassen
ganz kurz vor den jeweiligen Spinnbohrungen erfolgt.
-
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Spinnvorrichtung, die
aus einer Spinndüse mit wenigstens einer Scheidewand, die den Raum hinter den Bohrungen
in eine Vielzahl im wesentlichen getrennter Räume teilt, und aus getrennten Kanalsystemen
besteht, die den getrennten Räumen jeweils zur Einführung von Spinnmassen zugeordnet
sind, erfindungsgemäß mindestens zwei benachbarte, getrennte Räume miteinander im
Innern der Spinndüse derart in Verbindung stehen, daß die Verbindungsstelle oder
-stellen in der Nähe derjenigen Spinnbohrung oder -bohrungen liegt, die der Unterkante
der die Räume trennenden Trennwand oder -wände gegenüberliegt, um der einzelnen
Spinnbohrung oder -bohrungen mindestens zwei Spinnmassen verschiedener Zusammensetzung
zuzuführen.
-
Die Spinnbohrungen können in einer Mehrzahl von Reihen z. B. parallel,
radial oder konzentrisch angeordnet sein, und über jeder Reihe der Spinnbohrungen
können im knappen Abstand von diesen senkrecht Trennwände vorgesehen sein.
-
Ferner besteht die Möglichkeit, eine Querwand knapp oberhalb der Spinnbohrungen
und eine Scheidewand vorzusehen, die den Raum oberhalb der Querwand in Räume teilt,
und ferner in der Querwand Kanäle vorzusehen, die die Spinnmassen von jedem Raum
zu den Spinnbohrungen leiten.
-
Es können zwei oder mehr verschiedene Spinnmassen, in geschmolzenem
oder plastifiziertem Zustand oder in Lösung, in getrennten oder nur teilweise vereinigten
Phasen durch eine oder eine Mehrzahl von Düsen in ein gasförmiges oder flüssiges
Medium versponnen werden, welches durch Kühlung, Fällung oder Verdampfungseffekt
unter Bildung einheitlicher Fäden wirkt, wobei in jedem dieser Fäden die verschiedenen
Spinnmassen besondere Teile des Fadens bilden. Es können irgendwelche Spinnmassen,
einschließlich Viskose, Proteine, wie z. B. Kaseine und Sojaproteine, Cellulosederivate,
wie Celluloseacetat und Äthylcellulose, Kunstharze, Polyamide, Vinylharze, insbesondere
Mischpolymerisate von Vinylchlorid und Vinylacetat; und Vinylidenhalogenide verwendet
werden. Es können zwei Spinn. massen verschiedener Zusammensetzung kombiniert werden,
z. B. ein Protein mit. einer Viskose oder mit einem Celluloseacetat oder ein Celluloseacetat
mit einem Vinylharz. Es ist lediglich notwendig, daß die Stoffe in geschmolzenem
oder gelöstem Zustand sich nicht gegenseitig ausfällen und daß sie in den endgültig
gebildeten Fäden aneinander haften.
-
Zur Herstellung von Kräuselungen werden die Fäden kurz nach dem Auspressen
gestreckt und entweder unmittelbar nachher entspannt, oder sie werden nach Bildung
der Fäden plastifiziert, z. B. durch Anfeuchten in gestrecktem bzw. schlauem Zustand,
um eine Schrumpfung zu erzeugen. Vollständig gefällte Fäden können unabhängig davon,
ob sie gestreckt oder nicht gestreckt wurden, nachfolgend gestreckt, plastifiziert
und entspannt werden, um die Schrumpfung und die beabsichtigte Kräuselung zu erzielen.
Mindestens einer und vorzugsweise alle Bestandteile des Fadens werden über die elastische
Grenze hinaus gestreckt derart, daß der Faden beim Entspannen und Schrumpfen sich
in verschiedenem Ausmaß zusammenzieht. Der Faden nimmt dann im allgemeinen,die Form
einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Spirale an, deren Richtung sich in unregelmäßigen
oder regelmäßigen Abständen umkehren kann.
-
Die einzelnen gekräuselten Fäden weisen normalerweise eine ihnen innewohnende-Verdrehung
auf, die die Kräuselung permanent bzw. wiederherstellbar macht. Die einzige Möglichkeit,
durch die die Fäden ihre Kräuselung verlieren, ist das Anfeuchten oder eine anderweitige
Plastifizierung und Trocknung unter Spannung, jedoch ist auch hier der Verlust der
Kräuselung nur ein zeitweiliger.
-
Die Zeichnung zeigt mehrere Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, und zwar in Fig. i einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform gemäß
Linie I-I von Fig. 2, Fig. z einen Querschnitt durch dieselbe Ausführungsform gemäß
Linie II-II von Fig. i, Fig. 3 und 3 a zwei Längsschnitte durch zwei weitere Ausführungsformen,
Fig. 3 b, 3 c, 3 d schematische Darstellungen von weiteren Ausführungsformen im
Querschnitt, Fig. 3 e und 3 f Längsschnitt und Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform,
Fig. 3g, und 3 h einen Längsschnitt und einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform,
- Fig. 4 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform gemäß Linie IV-IV von
Fig. 5, Fig.5 und 6 Querschnitte gemäß den Linien V-V und VI-VI von Fig. 4., Fig.7
einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform gemäß Linie 13-i3 von Fig.
8, Fig. 8 einen Querschnitt gemäß Linie 14-14 von Fig. 7,
Fig.9
verschiedene Querschnittsformen von mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung hergestellten
Fäden und Fig. io eine seitliche Ansicht eines so hergestellten gekräuselten Fadens.
-
Die Fig. i und 2 zeigen eine Spinndüse i mit einer Reihe von Bohrungen
2. Die Spinndüse ist an einen Spinnlösungszuführungskopf 3 mittels der Kupplung
bzw, Mutter 4 und einer Dichtungsscheibe 5 verbunden. Abgemessene Mengen verschiedener
Spinnlösungen werden durch die Leitungen 6 und 7 den Kanälen 8 und 9 zugeführt.
Ein schalenförmiges Stück mit zylindrischer Seitenwand io ist mit Bohrungen 14 und
15 versehen, die an die Kanäle .8 und 9 anschließen. Eine Scheidewand i i zieht
sich durch den Raum oberhalb des Spinndüsenbodens und erstreckt sich von dem Deckelteil
ioa herab bis zur Berührung mit der inneren Fläche des Spinndüsenbodens, so daß
seine Kante direkt über den Bohrungen 2 liegt. Die Kante der Scheidewand i i ist
vorzugsweise geschärft und teilt den Eintritt in die Bohrungen 2 in zwei Teile.
Die Scheidewand i i teilt das Innere der Spinndüse in zwei gleiche Räume 12 und
13. Die zwei Spinnmassen werden durch die Scheidewand i i voneinander getrennt gehalten;
doch tritt jede in jede der Bohrungen :2 ein, so daß sie sich vereinigen bzw. ineinander
übergehen, um zusammengesetzte Fäden zu bilden.
-
In Fig. 3 ist die Scheidewand i i' kürzer ausgeführt, so daß ihre
Trennkante von den Bohrungen 2 etwas entfernt liegt; die Entfernung kann 6.35 bis
12,7 mm betragen. In Fig. 3 a sind alle Teile die gleichen wie bei den Fig. i und
2, mit dem Unterschied, daß die Kante 16 der Scheidewand ii" von den Bohrungen 2
entfernt und in seitlichem Abstand liegt. Der auf die Spinnmassen ausgeübte Druck
verursacht deren gleichzeitiges Ausfließen aus den Bohrungen in kontinuierlichem
Strom. Der zulässige Abstand der Kante 16 vom Spinndüsenboden und das zulässige
Maß des seitlichen Abstandes hängt von der Tendenz der Spinnstoffe, sich zu mischen,
ab. Unter dem Ausdruck »Nähe« sollen alle diese zulässigen Entfernungen verstanden
sein.
-
In allen oben und im folgenden beschriebenen Fällen ist der Querschnitt,
der durch die verschiedenen, den Faden bildenden Stoffe gebildet wird, variabel
durch die Änderung ihrer Geschwindigkeiten, mit denen sie durch die ihnen zugeordneten
Pumpen zugeführt werden, deren Förderung durch Begrenzung der Kanäle in dem einen
oder dem anderen der Zuführungssysteme beeinflußt werden kann, wie z. B. 14 bzw.
15 in den Fig. i bis 3, um eine Erhöhung des Druckabfalles und damit eine Verminderung
der Strömung der Spinnstoffe durch das System herbeizuführen. Pumpen mit konstantem
Volumen und einstellbaren Leistungen können zur Veränderung der Anteile der Komponenten
verwendet werden.
-
Fig. 3 b zeigt schematisch eine Einrichtung zur Bildung von aus drei
Komponenten bestehenden Fäden. Die Spinndüsenbohrungen sind bei 17 angedeutet, und
es ist ein verzweigtes Scheidewandsystem vorgesehen. Ungefähr in Linie mit jeder
Spinnbohrung 17 treffen sich drei Wandungen 18 des Scheidewan.dsystems, die miteinander
Winkel von 12o° bilden. Der Zuführungskopf ist mit drei verschiedenen Zuleitungen
zur Zuführung der Spinnstoffe A, B und C in die verschiedenen Räume des so
angeordneten Scheidewandsystems versehen.
-
Fig. 3 c zeigt eine Scheidewandanordnung für das Spinnen eines vierkomponentigen
Fadens, wobei die Komponenten A, B, C und D durch geeignete Leitungen
in die mit A, B, C und D bezeichneten Räume zwischen den Wandungen
i9 des verzweigten Scheidewandsystems eingeführt werden. Die Spinnbohrungen 2o sind
so angeordnet, daß sie an den Ecken eines Quadrats an Stelle eines Sechsecks wie
bei Fig. 31) liegen.
-
Fig.3d zeigt ein Scheidewandsystem mit Wandungen 21 für das Spinnen
eines aus sechs Komponenten bestehenden Fadens (oder bei Angleichung von zwei der
Komponenten, eines fünfkomponentigen Fadens). Die verschiedenen mit A,
B, C, 1), E und F bezeichneten Räume werden mit den verschiedenen Spinnstoffen
beschickt, die entlang der gemeinsamen Verbindungen der Trennwände zu den Spinnbohrungen
22 fließen.
-
Bei den Fig. 3 e und 3 f sind außer den Bohrungen 23, die sich quer
über den -Spinndüsenboden erstrecken und mit der Scheidewand i i"' zusammenwirken,
Bohrungen 24 auf einer Seite der Reihe 23 vorgesehen. Dies macht es möglich, ein
Gemisch von Fäden zu spinnen, von denen einige (die aus 23 herstammenden) zusammengesetzt
sind, und andere (die aus 24 herstammenden) aus einem einzigen Spinnstoff bestehen.
Durch geeignete Einstellung der beiden Pumpen und des Druckabfalls in jedem Zuführungssystem
werden die Verhältnisse zwischen den Komponenten des zusammengesetzten Fadens in
gewünschtem Maße variiert. Auf gleiche Weise kann das Verhältnis zwischen der Zahl
der die zusammengesetzten Fäden bildenden Bohrungen und den übliche einfache Fäden
bildenden Bohrungen geändert werden. Der Feinheitsgrad bzw. Denier der zusammengesetzten
Fäden kann von dem der einfachen Fäden abweichen, und es können gewünschtenfalls
zusammengesetzte Fäden mit mehreren verschiedenen Feinheitsgraden als auch einfache
Fäden mit mehreren verschiedenen Feinheitsgraden aus einer einzigen Spinndüse, in
der die Öffnungen geeignete Durchmesser besitzen, gesponnen werden.
-
Bei den Fig. 3 g und 3 h sind eine Reihe von Bohrungen 25, die mit
der Scheidewand i i"" zur Erzeugung von zusammengesetzten Fäden zusammenwirken,
und zwei Gruppen von Bohrungen 26 und 27, die auf jeder Seite der ersten Reihe einfache
Fäden aus den beiden verschiedenen Stoffen bilden, vorgesehen.
-
Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen eine Spinndüse 41 mit einer Reihe von Bohrungen
42, die mit einem Zuführungskopf 43 durch die Mutter 44 und eine Dichtung 45 verbunden
ist. Abgemessene Mengen verschiedener Spinnlösungen werden durch die
Rohre
46 und 47 den Kanälen 48 und 49 zugeführt. Die Verteilungseinrichtung besteht aus
einer zylindrischen Schale 59 und einer Längstrennwand 5o, von der eine Mehrzahl
von Scheidewänden 56, den Reihen der Bohrungen 42 zugeordnet, sich -nach
dem Spinn.düsenboden hin erstrecken und den Raum oberhalb der Spinnbohrungen in
eine Mehrzahl getrennter Räume, wie in Fig. 6 dargestellt, unterteilen. Eine Wandung
53 schafft zwei getrennte Räume 54 und 55, die mit den Kanälen 48 bzw. 49 in Verbindung
stehen. Kanäle 57 und 58 verbinden die Kammern 55 bzw. 54 mit den Räumen zwischen
den Scheidewänden 56. Zur Zuführung der gleichen Menge des Spinnstoffes zü jeder
Spinnbohrung 42 muß die Mittelbohrung 58 größer sein als die Bohrungen der äußeren
beiden Kanäle 58, da die erste mehr Spinnbohrungen 42 beschickt.
-
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Spinndüse 12o mit Bohrungen 121 in konzentrischen
Ringen, die mit dem Zuführungskopf 122 durch eine Mutter 123 und ein Dichtungsstück
124 verbunden ist. Rohre r25 und 126 stehen mit den Kanälen 127 und 128 in Verbindung.
Ein Verteiler 129 und ein Beschicker 136 sind in dem Raum.zwischen Spinndüsenboden
und Zuführkopf angeordnet. Die Trennwand 130 geht quer durch den Raum zwischen
129 und 122 unter Bildung der f''s@mmern 131 und 132. Der Verteiler 129 ist mit
konzentrischen ringförmigen Trennwänden 133 versehen; Kanäle 135 verbinden die einen
Ringräume zwischen den Trennwänden.133 mit der Kammer 132 und Kanäle 134 verbinden
die anderen Räume zwischen den Trennwänden 133 mit der Kammer 131. Der Beschicker
136 besitzt konzentrische ringförmige Scheidewände 137. Die Trennwände 133 stehen
in Berührung mit der Oberseite des Beschickers 136 und verhindern das Vermischen
der Spinnstoffe in diesem Raum. Kanäle 138 verbinden die Räume zwischen den Trennwänden
133 mit den Räumen zwischen den Scheidewänden 137. Die Spinnbohrungen 121 sind direkt
unterhalb der Scheidewände 137 angeordnet. Der Verteiler 12g kann weggelassen werden,
wenn es nicht erwünscht ist, eine große Anzahl von Fäden auf einmal herzustellen.
In einem solchen Fall würde der Beschicker 136 mit Kanälen gleich 134 und 135, die
mit der Trennwand 13o zusammenwirken, versehen sein. Die Spinnbohrungen können in
radialen Reihen mit radial sich erstreckenden, mit ihnen zusammenwirkenden Trennwänden
angeordnet sein.
-
Die Bestandteile der zusammengesetzten, mit der Vorrichtung gemäß
der Erfindung hergestellten Fäden, können teilweise in der Nähe ihrer Vereinigungsebene
vermischt sein; sie können an -der Vereinigungsstelle auch frei von wesentlicher
Vermischung sein. Die besten zusammengesetzten Fäden können teilweise in der Nähe
ihrer Vermischung; jedoch auch solche, die eine beträchtliche Vermengung selbst
in einem solchen Ausmaß zeigen, daß eine der Komponenten in einem. Teil der anderen
Komponente völlig eingeschlossen ist, vorausgesetzt, daß ein solcher Teil exzentrisch
zu dem restlichen Teil des Fadens liegt, sind sehr brauchbar.
-
Die Fig. g und 1o zeigen gekräuselte Fäden 140, hergestellt durch
eine Vorrichtung z. B. nach den Fig. 1 und 2. Die Teile 141 und 1q.2 bestehen aus
verschiedenen Spinnstoffen. Der Teil 1q.2 besteht aus einem Stoff mit geringerer
Tendenz zum Schrumpfen. bzw. geringerer Elastizität; dieser Teil ist von größerer
Länge und bildet die Außenseite der Krümmungen 143 der Kräuselung. Die Kräuselung
ist dreidimensional, wenn auch Fig. 1o den Faden in einer Ebene zeigt.
-
Das folgende Beispiel veranschaulicht die Herstellung von bleibend
gekräuselten, zusammengesetzten Fäden aus regenerierter Cellulose..
-
Beispiel Zwei verschiedene Arten von Viskoselösungen werden durch
eine der Ausführungsformen der in der Zeichnung dargestellten und oben beschriebenen
Vorrichtungen in ein Spinnbad aus 1o°/0 Schwefelsäure, 1% Zinksulfat und 2o0/0 Natriumsulfat
bei einer Temperatur von 45° C gesponnen. Die eine Viskose ist aus Holzbrei unter
Verwendung von 30°/o Schwefelkohlenstoff, gerechnet auf das lufttrockene Gewicht
des Breis, hergestellt und enthält 8% Cellulose und 61/2% Natriumhyll.-0_xyd. Der
übliche Salzpunkt ist 4,8. Die andere Viskose ist - aus Holzbrei unter Verwendung
von 300/0 Schwefelkohlenstoff, gerechnet auf das lufttrockene Gewicht des Breis,
hergestellt und enthält 8% Cellulose und 61/2% Natriumhydroxyd. Der übliche Salzpunkt
ist 1,g. Die frisch gesponnenen Fäden werden 55 0/a gestreckt, und man läßt sie
dann sich vollständig entspannen. Die resultierenden Fäden von 5,5 Denier bestehen
aus regenerierter Cellulose beider Arten von Viskoselösung und haben dreizehn Kräuselungen
auf 2,54 cm.
-
Die fädenbildenden Substanzen können Kombinationen von Cellulosederivaten,
wie Celluloseacetaten, Celluloseäther, oder verschiedene thermoplastische Harze
oder wärmehärtende Harze im thermoplastischen Zustand, wie Vinylharze, sein.
-
Die zusammengesetzten Fäden können zwei exzentrisch angeordnete Komponenten
enthalten, von denen die eine von einem Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisat
mit einer Schrumpfung bei z. B. 65° C und die andere aus einem Vinylchlorid-Acrylnitril-Mischpolymerisat
mit einer Schrumpfung bei z. B. 115' C gebildet ist; von den beiden exzentrisch
angeordneten Komponenten kann die eine auch aus Celluloseacetat mit einer Schrumpfung
bei z. B. 23o° C und die andere aus einem Vinylchlorid=Acrylnitril-Mischpolymerisat
mit einer Schrumpfung bei z. B. 115' C bestehen; ebenso können die beiden exzentrisch
angeordneten Komponenten aus Stoffen vom Polyamid-T_vp mit Schrumpfungen bei z.
B. 15o bzw. 200° C bestehen. Schließlich kann der Faden aus zwei exzentrisch angeordneten
Komponenten zusammengesetzt sein, von deren die eine aus Celluloseacetwt mit einer
Schrumpfung bei z. B. 23o° C und die andere aus Cellulosebutyrat mit einer Schrumpfung
bei
z. B. i2o° C besteht. Wenn der zusammengesetzte Faden auf eine Temperatur im Bereich
zwischen den Schrumpfungstemperaturen seiner Bestandteile erhitzt wird, so schrumpft
die Komponente mit der niedrigeren Schrumpfungstemperatur sogleich und kräuselt
sich, wodurch der Faden als Ganzes gekräuselt wird.