EP1285981A1 - Spinnvorrichtung zum Extrudieren von Filamenten - Google Patents

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Publication number
EP1285981A1
EP1285981A1 EP02015685A EP02015685A EP1285981A1 EP 1285981 A1 EP1285981 A1 EP 1285981A1 EP 02015685 A EP02015685 A EP 02015685A EP 02015685 A EP02015685 A EP 02015685A EP 1285981 A1 EP1285981 A1 EP 1285981A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter
melt
spinning device
annular
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02015685A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Henning Rave
Arnold Beck
Holger Brandt
Joachim Dreyer
Oliver Schirber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Neumag GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Neumag GmbH and Co KG filed Critical Neumag GmbH and Co KG
Publication of EP1285981A1 publication Critical patent/EP1285981A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/06—Distributing spinning solution or melt to spinning nozzles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/10—Filtering or de-aerating the spinning solution or melt
    • D01D1/106—Filtering
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof

Definitions

  • the invention relates to a spinning device for extruding a filament sheet with an annular spinneret according to the preamble of claim 1.
  • Such a spinning device is known from US 6,171,536.
  • the known spinning device has an annular spinneret on an underside with a variety of nozzle holes through which a polymer melt is extruded into strand-like filaments.
  • Such spinning devices are used in staple fiber plants, whereby the filament share after Cooling is combined into a bundle of threads.
  • the polymer melt becomes immediate filtered before extrusion, so that the purity and homogeneity the polymer melt is guaranteed.
  • the known spinning device an annular collection chamber, one in front of the spinneret trained outlet area and an upper inlet area.
  • a filter device which is an annular filter element, is arranged in the inlet area has an approximately U-shaped cross section. To do this are an outer and an inner screen wall joined at one end and into the annular Inlet area of the collection chamber inserted. The opposite ends the sieve walls form the melt inlet for the collection chamber.
  • the filter device used in the known spinning device enables an enlargement of the filter area but with the essential disadvantage that no depth effect can be achieved through the screen wall.
  • the consequences are shorter Service life and decreasing due to the increasing pollution Throughputs.
  • Another disadvantage of the known spinning device is that the high melt pressure to realize the nozzle diameter correspondingly strong Side walls of the collection chamber required.
  • This object is achieved in that the inlet area of the Collection chamber through a plurality of filter chambers, each with one Melt inlet and a melt outlet is formed and that the filter device several substantially cylindrical filter elements, each with one has powdery filter material, each filter chamber one of the filter elements assigned.
  • EP 0 178 570 A1 a spinning device is known in which a plurality of filter cartridges for filtration a polymer melt before extrusion through a spinneret become.
  • the spinning device described is completely unsuitable, around an annular filament sheet required for the production of staple fibers extrude and on the other hand, the filter cartridges also have an insufficient Depth.
  • the invention is based on essentially cylindrical filter elements, which each have a powdered filter material, in order to ensure sufficient To get depth filtering. Furthermore, the pressure load in the Filter chambers due to the relatively small diameter of the filter chambers in the The area of the filter device is very small.
  • a particularly advantageous development of the invention provides that the filter elements each hollow cylindrical with one with the melt outlet of the filter chamber connected outlet opening are formed and that the filter elements each have a filter jacket made of powdered material from outside to inside Have filter material, between the filter jacket of the filter element and the filter chamber is formed a distance.
  • the hollow cylindrical design of the filter element means that the paths covered by the polymer melt independently within the filter element from the entry of the polymer melt in the radial direction of the same length. It equal residence times are thus advantageously achieved.
  • a particularly simple and effective structure of the filter element is through given the development of the spinning device according to claim 3. Doing so the filter jacket through an inner tube open to the outlet opening and a Inner tube enclosing outer tube formed. Between the inner tube and the Outer tube is a closed, ring-shaped jacket for receiving the powder Filter material arranged. In the inner tube and the outer tube are a large number of passage openings for the entry and exit of the polymer melt intended. There is a possibility that on the circumference of the inner tube and / or an additional screen jacket is arranged on the outer tube.
  • the filter material is preferably covered by a metal powder or sand, for example, quartz sand.
  • the filter chambers are used to obtain melt feed of the filtered melt spaced from each other in such a ring that the melt outlets of the filter chambers open directly to the outlet area of the collection chamber.
  • the melt feed can advantageously be provided by several distribution channels the melt inlets of the filter chambers or by an annular Connect the distribution channel to the melt inlets of the filter chambers. in this connection it is essential that between the melt feed and the melt inlets the filter chambers each formed equal distances through the distribution channels are to different residence times of the polymer melt within the To avoid spinning device.
  • annular perforated plate of the spinneret is arranged in front of the collecting chamber, so that improved mixing of the melt outlets of the filter chambers escaping melt flows in the outlet area of the collection chamber is achieved.
  • the spinneret and the filter device In order to supply a cooling air flow required for cooling the filament sheet, are the spinneret and the filter device by an annular Carrier held. It is arranged on the inside of the carrier Heating element heating the melt-carrying parts of the spinning device guaranteed. Electric heating tapes are preferably used as the heating element used.
  • the other areas of the carrier can advantageously be a heat transfer fluid heat, with the coat of the wearer and the front of the wearer are connected to a heating box containing the heat transfer fluid.
  • Fig. 1 is a first embodiment of the spinning device according to the invention shown schematically.
  • 1.1 is a schematic sectional view in FIG Longitudinal direction of the spinning device, in Fig. 1.2 schematically a cross section of the Spinning device and in Fig. 1.3 an enlarged section of the sectional view shown in Fig. 1.1.
  • the spinning device has a heated support 17.
  • the for heating the Carrier 17 required heating elements are not shown here.
  • the carrier 17th serves to receive an annular spinneret 1, which is on the underside of the Carrier 17 is attached.
  • the spinneret 1 has a large number of nozzle bores 5.
  • An annular collecting chamber is formed above the spinneret 1, which have a lower annular outlet area 2.2 and an upper inlet area 2.1 contains.
  • the outlet area 2.2 of the collecting chamber is annular formed and covers the entire surface of the spinneret 1. Within the Outlet area 2.2, a perforated plate 16 and an intermediate plate 29 are arranged.
  • the perforated plate 16 contains a plurality of vertical bores 32 through which one with the annular chamber 33 formed between the spinneret 1 and the perforated plate 16 connected to the remaining sections of the outlet area 2.2 of the collection chamber is.
  • the intermediate plate 29 forms the connection between the inlet area 2.1 and the outlet area 2.2 of the collection chamber.
  • the inlet area 2.1 of the collection chamber is separated by several trained filter chambers 3 formed. Overall, are over the ring cross section the outlet area 2.2 eleven filter chambers 3 evenly distributed in introduced the carrier 17.
  • the number of filter chambers 3 is exemplary.
  • the filter chambers 3 each have an upper melt inlet 7 and a lower melt outlet 8.
  • the melt outlets 8 of the filter chambers 3 are in accordance with the division of the filter chamber arrangement in the intermediate plate 29 formed.
  • the inlet area 2.1 of the collecting chamber serves to receive a filter device.
  • the filter device consists of several filter elements 4 which are each arranged in a filter chamber 3.
  • the total of eleven filter elements 4 are hollow cylindrical and have a permeable filter jacket 11 on.
  • the diameter of the filter jacket 11 is chosen such that between there is a distance between the wall of the filter chamber 3 and the filter element 4.
  • the filter element 4 has an inner tube 12 which is closed at one end and is open at an opposite end.
  • the open end of the inner tube 12 forms the outlet opening 10 of the filter element, which with the melt outlet 8 of the filter chamber 3 is connected.
  • On the circumference of the inner tube 12 is on open end formed a circumferential collar 31 which extends in the axial direction on the intermediate plate 29 and sealing in the radial direction on the carrier 17th supported.
  • the outer tube 13 encloses at a distance the inner tube 12 and extends to the closed End of the inner tube 12.
  • a cover 24 is provided, which connects the inner tube 12 to the outer tube 13.
  • the filter element 4 is protruding into the filter chamber 3, the collar 31 a separation in the filter chamber 3 between the melt inlet 7 and the Melt outlet 8 forms.
  • the structure of the filter elements 4 of the filter device is identical, to achieve a uniform filtration of the melt.
  • the melt inlets 7 of the filter chambers 3 are provided with a melt feed 6 connected.
  • a distribution line system is provided, through which everyone individual filter chamber 3 is assigned a separate distribution line 15.
  • the Distribution line system is fed by a spinning pump 21.
  • the spinning pump 21 is connected to a melt generator, for example an extruder.
  • a partial melt flow is one the melt inlets 7 supplied.
  • a partial melt flow thus occurs in each of the filter chambers 3 the polymer melt.
  • Distributed in the filter chamber 3 Polymer melt over the entire circumference of the filter jacket 11 and penetrates a through the openings 14 of the outer tube 13 in the filter jacket 11.
  • the powdery filter material 9 is penetrated and the polymer melt is in a central through the openings 14 of the inner tube 12 Melt channel 30 initiated.
  • the partial melt flow reaches the outlet area from the melt outlet 8 2.2 the collection chamber.
  • the filter elements 4 have in the filter jacket 11 preferably a metal powder or quartz sand. This makes a high one Depth effect achieved in the filtration of the polymer melt.
  • the Filter jacket 11 constructed and integrated in the filter chamber 3 that the Residence times of the polymer melt during the filtration are essentially independent from the point of entry are the same.
  • relatively high differential pressures can be realized. The pressure load is due to the small diameter of the filter chambers in relation to the spinneret 3 limited.
  • the structure of the filter element in the exemplary embodiment according to FIG. 1 is exemplary. So there is the possibility of additional filter screens inside and outside to arrange the pipes. Any filter materials can also be used insert into the jacket.
  • 2 shows a further exemplary embodiment of the spinning device according to the invention shown. Components with the same function were used with identical ones Provide reference numerals. 2 is in its structure essentially identical to the previous embodiment, see above that only the essential differences are described here.
  • the embodiment of the spinning device according to Fig. 2 has an annular Carrier 17.
  • the annular carrier 17 is such in a heating box 20 integrated that the jacket 27 of the carrier 17 and the upper end face 28 of the carrier 17 are heated by a heat carrier contained in the heating box 20.
  • the carrier 17 forms in the center a receptacle 34 for a not shown here Cooler.
  • a heating element 19 is arranged on the inside 18 of the carrier 17.
  • the heating element 19 is preferably designed as a heating tape that the entire inside 18 of the carrier 17 heated.
  • the carrier 17 serves to receive a spinneret 1, a perforated plate 16, one Intermediate plate 29 and several filter elements 4.
  • the arrangement and training the spinneret 1, the perforated plate 16, the intermediate plate 29 and the filter elements 4 is identical to the embodiment of FIG. 1, so that on the previous description is referred.
  • the melt inlets 7 of the filter chambers 3 have an annular distribution channel 22 connected.
  • the distribution channel 22 is via one or more melt lines 23 connected to a spinning pump 21 and a melt feed 6.
  • the distribution channel 22 the melt lines 23 and the spinning pump 21 arranged in the heating box 20 and are heated.
  • a polymer melt first via the spinning pump 21 in the annular Distribution channel 22 promoted.
  • the polymer melt emerges from the distribution channel 22 each in partial flows in the assigned filter chambers 3. After the filtration the partial flows are brought together again in the outlet area of the collecting chamber 2.2 and mixed together. After passing through the perforated plate 16, the polymer melt becomes the plurality of filaments by means of the spinneret 1 extruded.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Es ist eine Spinnvorrichtung zum Extrudieren einer Filamentschar mittels einer ringförmigen Spinndüse (1) beschrieben. Der mit einer Vielzahl von Düsenbohrungen (5) ausgebildeten Spinndüse ist eine ringförmige Sammelkammer (2) vorgeordnet, welche einen oberen Einlaßbereich und einen mit dem oberen Einlaßbereich verbundenen unteren ringförmigen Auslaßbereich aufweist. In dem Einlaßbereich der Sammelkammer ist eine Filtereinrichtung (4) angeordnet, welcher eine Schmelzezuführung (6) vorgeordnet ist. Erfindungsgemäß wird der Einlaßbereich der Sammelkammer durch eine Mehrzahl von Filterkammern (3) gebildet, welche jeweils einen Schmelzeeinlaß und einen Schmelzeauslaß aufweisen. Dabei weist die Filtereinrichtung mehrere im wesentlichen zylinderförmige Filterelemente (4) mit jeweils einem pulverförmigen Filtermaterial auf, wobei jeder Filterkammer eines der Filterelemente zugeordnet ist. Damit wird einerseits eine große Filterfläche und andererseits eine Tiefenfiltration der Polymerschmelze erreicht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Spinnvorrichtung zum Extrudieren einer Filamentschar mit einer ringförmigen Spinndüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Spinnvorrichtung ist aus der US 6,171,536 bekannt.
Die bekannte Spinnvorrichtung weist an einer Unterseite eine ringförmige Spinndüse mit einer Vielzahl von Düsenbohrungen auf, durch welche eine Polymerschmelze zu strangförmigen Filamenten extrudiert wird. Derartige Spinnvorrichtungen werden in Stapelfaseranlagen eingesetzt, wobei die Filamentschar nach Abkühlung zu einem Fadenbündel zusammengefaßt wird. Um eine gleichmäßige Extrusion der Polymerschmelze zu ermöglichen, wird die Polymerschmelze unmittelbar vor dem Extrudieren gefiltert, so daß die Reinheit und die Homogenität der Polymerschmelze gewährleistet ist. Hierzu besitzt die bekannte Spinnvorrichtung eine ringförmige Sammelkammer, die einen unmittelbar vor der Spinndüse ausgebildeten Auslaßbereich und einen oberen Einlaßbereich aufweist. In dem Einlaßbereich ist eine Filtereinrichtung angeordnet, die ein ringförmiges Filterelement mit annähernd U-förmigem Querschnitt aufweist. Hierzu sind eine äußere und eine innere Siebwand an einem Ende zusammengefügt und in den ringförmigen Einlaßbereich der Sammelkammer eingelegt. Die gegenüberliegenden Enden der Siebwände bilden hierbei den Schmelzeeinlaß für die Sammelkammer.
Die bei der bekannten Spinnvorrichtung eingesetzte Filtereinrichtung ermöglicht zwar eine Vergrößerung der Filterfläche jedoch mit dem wesentlichen Nachteil, daß keine Tiefenwirkung durch die Siebwand erreichbar ist. Die Folge sind kürzere Standzeiten und aufgrund der zunehmenden Verschmutzung abnehmende Durchsätze.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Spinnvorrichtung ist darin zu sehen, daß der hohe Schmelzedruck zur Realisierung des Düsendurchmessers entsprechend starke Seitenwandungen der Sammelkammer erfordert.
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Spinnvorrichtung zum Extrudieren einer Filamentschar mit einer ringförmigen Spinndüse derart weiterzubilden, daß die Polymerschmelze vor dem Extrudieren unter Wirkung großer Filterflächen und einer Tiefenfiltration gefiltert wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Einlaßbereich der Sammelkammer durch eine Mehrzahl von Filterkammern mit jeweils einem Schmelzeeinlaß und einem Schmelzeauslaß gebildet ist und daß die Filtereinrichtung mehrere im wesentlichen zylinderförmige Filterelemente mit jeweils einem pulverförmigen Filtermaterial aufweist, wobei jeder Filterkammer eines der Filterelemente zugeordnet ist.
Die Erfindung wurde auch nicht dadurch nahegelegt, daß aus der EP 0 178 570 A1 eine Spinnvorrichtung bekannt ist, bei welcher mehrere Filterkerzen zur Filtrierung einer Polymerschmelze vor dem Extrudieren durch eine Spinndüse eingesetzt werden. Zum einen ist die beschriebene Spinnvorrichtung völlig ungeeignet, um eine für die Stapelfaserherstellung erforderliche ringförmige Filamentschar zu extrudieren und andererseits besitzen die Filterkerzen ebenfalls eine unzureichende Tiefenwirkung.
Die Erfindung dagegen beruht auf im wesentlichen zylinderförmige Filterelemente, die jeweils ein pulverförmiges Filtermaterial aufweisen, um somit eine ausreichende Tiefenfilterung zu erhalten. Desweiteren ist die Druckbelastung in den Filterkammern aufgrund der relativ kleinen Durchmesser der Filterkammern im Bereich der Filtereinrichtung sehr gering.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Filterelemente jeweils hohlzylindrisch mit einer mit dem Schmelzeauslaß der Filterkammer verbundenen Auslaßöffnung ausgebildet sind und daß die Filterelemente jeweils einen von außen nach innen durchströmten Filtermantel aus dem pulverförmigen Filtermaterial aufweisen, wobei zwischen dem Filtermantel des Filterelements und der Filterkammer ein Abstand gebildet ist. Somit wird ein über den Umfang des Filterelementes gleichmäßiges Einströmen der Polymerschmelze erreicht. Durch die hohlzylindrische Ausbildung des Filterelementes sind die von der Polymerschmelze zurückgelegten Wege innerhalb des Filterelementes unabhängig von dem Eintritt der Polymerschmelze in radialer Richtung gleich lang. Es werden vorteilhaft somit gleiche Verweilzeiten erreicht.
Ein besonders einfacher und wirkungsvoller Aufbau des Filterelementes ist durch die Weiterbildung der Spinnvorrichtung nach Anspruch 3 gegeben. Dabei wird der Filtermantel durch ein zur Auslaßöffnung hin offenes Innenrohr und ein das Innenrohr umschließendes Außenrohr gebildet. Zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ist eine geschlossene ringförmige Mantelhülle zur Aufnahme des pulverförmigen Filtermaterials angeordnet. In dem Innenrohr und dem Außenrohr sind eine Vielzahl von Durchlaßöffnungen zum Ein- und Austritt der Polymerschmelze vorgesehen. Hierbei besteht die Möglichkeit, daß am Umfang des Innenrohres und/oder des Außenrohres ein zusätzlicher Siebmantel angeordnet ist.
Das Filtermaterial wird vorzugsweise durch ein Metallpulver oder einen Sand, beispielsweise einen Quarzsand, gebildet.
Grundsätzlich besteht jedoch die Möglichkeit, die zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr gebildete Mantelhülle mit jedem beliebigen Filtermaterial aufzufüllen.
Um eine über den gesamten Ringquerschnitt der Spinndüse gleichmäßige Schmelzezuführung der filtrierten Schmelze zu erhalten, sind die Filterkammern mit Abstand zueinander derart ringförmig angeordnet, daß die Schmelzeauslässe der Filterkammern unmittelbar an den Auslaßbereich der Sammelkammer münden.
Die Schmelzezuführung läßt sich vorteilhaft durch mehrere Verteilerkanäle mit den Schmelzeeinlässen der Filterkammern oder aber durch einen ringförmigen Verteilerkanal mit den Schmelzeeinlässen der Filterkammern verbinden. Hierbei ist wesentlich, daß zwischen der Schmelzezuführung und den Schmelzeeinlässen der Filterkammern jeweils gleiche Strecken durch die Verteilerkanäle gebildet sind, um unterschiedliche Verweilzeiten der Polymerschmelze innerhalb der Spinnvorrichtung zu vermeiden.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist in dem Auslaßbereich der Sammelkammer eine ringförmige Lochplatte der Spinndüse vorgeordnet, so daß eine verbesserte Vermischung der aus den Schmelzeauslässen der Filterkammern heraustretenden Schmelzeströme in dem Auslaßbereich der Sammelkammer erreicht wird.
Um einen zur Abkühlung der Filamentschar erforderlichen Kühlluftstrom zuzuführen, werden die Spinndüse und die Filtereinrichtung durch einen ringförmigen Träger gehalten. Dabei wird durch ein an der Innenseite des Trägers angeordnetes Heizelement die Beheizung der schmelzeführenden Teile der Spinnvorrichtung gewährleistet. Als Heizelement werden vorzugsweise elektrische Heizbänder dazu verwendet.
Die übrigen Bereiche des Trägers lassen sich vorteilhaft durch eine Wärmeträgerflüssigkeit beheizen, wobei der Mantel des Trägers und die Stirnseite des Trägers mit einem die Wärmeträgerflüssigkeit enthaltenden Heizkasten verbunden sind.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung ist im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:
Fig. 1
schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung;
Fig. 2
schematisch eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung.
In Fig. 1 is ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung schematisch dargestellt. In Fig. 1.1 ist schematisch eine Schnittansicht in Längsrichtung der Spinnvorrichtung, in Fig. 1.2 schematisch ein Querschnitt der Spinnvorrichtung und in Fig. 1.3 ein vergrößerter Ausschnitt aus der Schnittansicht aus Fig. 1.1 dargestellt.
Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für alle Figuren gleichermaßen.
Die Spinnvorrichtung weist einen beheizten Träger 17 auf. Die zur Beheizung des Trägers 17 erforderlichen Heizelemente sind hier nicht dargestellt. Der Träger 17 dient zur Aufnahme einer ringförmigen Spinndüse 1, die an der Unterseite des Trägers 17 angebracht ist. Die Spinndüse 1 besitzt eine Vielzahl von Düsenbohrungen 5. Oberhalb der Spinndüse 1 ist eine ringförmige Sammelkammer ausgebildet, die einen unteren ringförmigen Auslaßbereich 2.2 und einen oberen Einlaßbereich 2.1 enthält. Der Auslaßbereich 2.2 der Sammelkammer ist ringförmig ausgebildet und überdeckt die gesamte Fläche der Spinndüse 1. Innerhalb des Auslaßbereiches 2.2 sind eine Lochplatte 16 und eine Zwischenplatte 29 angeordnet. Die Lochplatte 16 enthält mehrere vertikale Bohrungen 32, durch welche eine zwischen der Spinndüse 1 und der Lochplatte 16 gebildete Ringkammer 33 mit den übrigen Teilabschnitten des Auslaßbereiches 2.2 der Sammelkammer verbunden ist. Die Zwischenplatte 29 bildet die Verbindung zwischen dem Einlaßbereich 2.1 und dem Auslaßbereich 2.2 der Sammelkammer.
Der Einlaßbereich 2.1 der Sammelkammer wird durch mehrere mit Abstand zueinander ausgebildete Filterkammern 3 gebildet. Insgesamt sind über dem Ringquerschnitt des Auslaßbereiches 2.2 elf Filterkammern 3 gleichmäßig verteilt in dem Träger 17 eingebracht. Die Anzahl der Filterkammern 3 ist hierbei beispielhaft. Die Filterkammern 3 besitzen jeweils einen oberen Schmelzeeinlaß 7 und einen unteren Schmelzeauslaß 8. Die Schmelzeauslässe 8 der Filterkammern 3 sind entsprechend der Teilung der Filterkammeranordnung in der Zwischenplatte 29 gebildet.
Der Einlaßbereich 2.1 der Sammelkammer dient zur Aufnahme einer Filtereinrichtung. Die Filtereinrichtung besteht hierzu aus mehreren Filterelementen 4, die jeweils in einer Filterkammer 3 angeordnet sind. Die insgesamt elf Filterelemente 4 sind hohlzylindrisch ausgebildet und weisen einen durchlässigen Filtermantel 11 auf. Dabei ist der Durchmesser des Filtermantels 11 derart gewählt, daß zwischen der Wandung der Filterkammer 3 und dem Filterelement 4 ein Abstand besteht.
Das Filterelement 4 weist ein Innenrohr 12 auf, das an einem Ende verschlossen und an einem gegenüberliegenden Ende offen ist. Das offene Ende des Innenrohres 12 bildet die Auslaßöffnung 10 des Filterelementes, die mit dem Schmelzeauslaß 8 der Filterkammer 3 verbunden ist. Am Umfang des Innenrohres 12 ist am offenen Ende ein umlaufender Kragen 31 ausgebildet, der sich in axialer Richtung auf der Zwischenplatte 29 und in radialer Richtung dichtend an dem Träger 17 abstützt. Auf der zur Zwischenplatte 29 gegenüberliegenden Seite des Kragens 31 stützt sich ein Außenrohr 13 an dem Kragen 31 ab. Das Außenrohr 13 umschließt mit einem Abstand das Innenrohr 12 und erstreckt sich bis zum geschlossenen Ende des Innenrohres 12. Am geschlossenen Ende des Innenrohres 12 ist ein Deckel 24 vorgesehen, welcher das Innenrohr 12 mit dem Außenrohr 13 verbindet. Somit entsteht eine geschlossene ringförmige Mantelhülle, in welcher ein pulverförmiges Filtermaterial 9 eingebracht ist. Das Außenrohr 13, das Innenrohr 12 sowie der Deckel 24 besitzen eine Mehrzahl von Durchlaßöffnungen 14. Das Filterelement 4 ist aufragend in die Filterkammer 3 eingebracht, wobei der Kragen 31 eine Trennung in der Filterkammer 3 zwischen dem Schmelzeeinlaß 7 und dem Schmelzeauslaß 8 bildet.
Die Filterelemente 4 der Filtereinrichtung sind in ihrem Aufbau identisch ausgeführt, um eine gleichmäßige Filtration der Schmelze zu erreichen.
Die Schmelzeeinlässe 7 der Filterkammern 3 sind mit einer Schmelzezuführung 6 verbunden. Hierzu ist ein Verteilerleitungssystem vorgesehen, durch welches jeder einzelnen Filterkammer 3 eine separate Verteilerleitung 15 zugeordnet ist. Das Verteilerleitungssystem wird von einer Spinnpumpe 21 gespeist. Die Spinnpumpe 21 ist mit einem Schmelzeerzeuger, beispielsweise einem Extruder, verbunden.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Spinnvorrichtung wird ein Polymerschmelzestrom durch die Spinnpumpe 21 den Verteilerleitungen 15 zugeführt. Durch die Verteilerleitungen 15 wird jeweils ein Teilschmelzestrom einem der Schmelzeeinlässe 7 zugeführt. In jede der Filterkammern 3 tritt somit ein Teilschmelzestrom der Polymerschmelze ein. In der Filterkammer 3 verteilt sich die Polymerschmelze über den gesamten Umfang des Filtermantels 11 und dringt über die Durchlaßöffnungen 14 des Außenrohres 13 in den Filtermantel 11 ein. Das pulverförmige Filtermaterial 9 wird durchdrungen und die Polymerschmelze wird über die Durchlaßöffnungen 14 des Innenrohres 12 in einen zentralen Schmelzekanal 30 eingeleitet. Von dem zentralen Schmelzekanal 30 gelangt der Teilstrom über die Auslaßöffnung 10 zu dem Schmelzeauslaß 8 der Filterkammer 3. Von dem Schmelzeauslaß 8 gelangt der Teilschmelzestrom in den Auslaßbereich 2.2 der Sammelkammer. In dem Auslaßbereich 2.2 vereinigen sich alle durch die Filterkammern 3 durchströmten Teilströme. Die Polymerschmelze wird sodann durch die Bohrungen 32 der Lochplatte 16 geleitet, so daß eine zusätzliche Vermischung in der Ringkammer 33 zwischen der Lochplatte 16 und der Spinndüse 1 erfolgt. Sodann wird die Polymerschmelze durch die Düsenbohrungen 5 der Spinndüse 1 extrudiert. Es entsteht eine Filamentschar, die entsprechend der ringförmigen Anordnung der Spinndüse einen geschlossenen Filamentvorhang ergeben.
Zur Filtration der Polymerschmelze weisen die Filterelemente 4 im Filtermantel 11 bevorzugt ein Metallpulver oder einen Quarzsand auf. Dadurch wird eine hohe Tiefenwirkung bei der Filtration der Polymerschmelze erreicht. Zudem ist der Filtermantel 11 derart aufgebaut und in der Filterkammer 3 integriert, daß die Verweilzeiten der Polymerschmelze während der Filtration im wesentlichen unabhängig von dem Eintrittsort gleich sind. Desweiteren können bei der Filtrierung der Polymerschmelze relativ hohe Differenzdrücke realisiert werden. Die Druckbelastung ist auf den im Verhältnis zur Spinndüse geringen Durchmesser der Filterkammern 3 begrenzt.
Der Aufbau des Filterelementes in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist beispielhaft. So besteht die Möglichkeit, zusätzliche Filtersiebe im Innen- und Außenbereich der Rohre anzuordnen. Ebenso lassen sich beliebige Filtermaterialien in die Mantelhülle einbringen.
In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung dargestellt. Hierbei wurden Bauteile gleicher Funktion mit identischen Bezugszeichen versehen. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist in seinem Aufbau im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, so daß an dieser Stelle nur die wesentlichen Unterschiede beschrieben werden.
Das Ausführungsbeispiel der Spinnvorrichtung nach Fig. 2 besitzt einen ringförmigen Träger 17. Der ringförmige Träger 17 ist in einem Heizkasten 20 derart integriert, daß der Mantel 27 des Trägers 17 und die obere Stirnseite 28 des Trägers 17 durch einen im Heizkasten 20 enthaltenen Wärmeträger beheizbar sind. Der Träger 17 bildet im Zentrum eine Aufnahme 34 für eine hier nicht dargestellte Kühlvorrichtung. An der Innenseite 18 des Trägers 17 ist ein Heizelement 19 angeordnet. Das Heizelement 19 ist bevorzugt als ein Heizband ausgebildet, das die gesamte Innenseite 18 des Trägers 17 beheizt.
Der Träger 17 dient zur Aufnahme einer Spinndüse 1, einer Lochplatte 16, einer Zwischenplatte 29 sowie mehrerer Filterelemente 4. Die Anordnung und Ausbildung der Spinndüse 1, der Lochplatte 16, der Zwischenplatte 29 und der Filterelemente 4 ist identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so daß auf die vorhergehende Beschreibung Bezug genommen wird.
Die Schmelzeeinlässe 7 der Filterkammern 3 sind mit einem ringförmigen Verteilerkanal 22 verbunden. Der Verteilerkanal 22 ist über eine oder mehrere Schmelzeleitungen 23 mit einer Spinnpumpe 21 und einer Schmelzezuführung 6 verbunden. Hierbei sind der Verteilerkanal 22, die Schmelzeleitungen 23 und die Spinnpumpe 21 in dem Heizkasten 20 angeordnet und werden beheizt.
Gegenüber dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der Spinnvorrichtung wird eine Polymerschmelze zunächst über die Spinnpumpe 21 in den ringförmigen Verteilerkanal 22 gefördert. Aus dem Verteilerkanal 22 tritt die Polymerschmelze jeweils in Teilströmen in die zugeordneten Filterkammern 3. Nach der Filtrierung werden die Teilströme wieder in dem Auslaßbereich der Sammelkammer 2.2 zusammengeführt und miteinander vermengt. Nach Durchtritt durch die Lochplatte 16 wird die Polymerschmelze mittels der Spinndüse 1 zu der Vielzahl der Filamente extrudiert.
Bezugszeichenliste
1
Spinndüse
2
Sammelkammer
2.1
Einlaßbereich
2.2
Auslaßbereich
3
Filterkammer
4
Filterelement
5
Düsenbohrung
6
Schmelzezuführung
7
Schmelzeeinlaß
8
Schmelzeauslaß
9
Filtermaterial
10
Auslaßöffnung
11
Filtermantel
12
Innenrohr
13
Außenrohr
14
Durchlaßöffnungen
15
Verteilerleitung
16
Lochplatte
17
Träger
18
Innenseite
19
Heizelement
20
Heizkasten
21
Spinnpumpe
22
Verteilerkanal
23
Schmelzeleitungen
24
Deckel
25
Öffnungen
26
Siebwand
27
Mantel
28
Stirnseite
29
Zwischenplatte
30
Schmelzekanal
31
Kragen
32
Bohrungen
33
Ringkammer

Claims (10)

  1. Spinnvorrichtung zum Extrudieren einer Filamentschar mit einer ringförmigen Spinndüse (1), welche eine Vielzahl von Düsenbohrungen (5) aufweist, mit einer der Spinndüse (1) vorgeordneten ringförmigen Sammelkammer (2), welche einen oberen Einlaßbereich (2.1) und einen mit dem oberen Einlaßbereich (2.1) verbundenen unteren ringförmigen Auslaßbereich (2.2) aufweist, mit einer im Einlaßbereich (2.1) der Sammelkammer angeordneten Filtereinrichtung (4) und mit einer der Filtereinrichtung (4) vorgeordneten Schmelzezuführung (6),
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Einlaßbereich (2.1) der Sammelkammer durch eine Mehrzahl von Filterkammern (3) mit jeweils einem Schmelzeeinlaß (7) und einem Schmelzeauslaß (8) gebildet ist und daß die Filtereinrichtung mehrere im wesentlichen zylinderförmige Filterelemente (4) mit jeweils einem pulverförmigen Filtermaterial (9) aufweist, wobei jeder Filterkammer (3) eines der Filterelemente (4) zugeordnet ist.
  2. Spinnvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Filterelemente (4) jeweils hohlzylindrisch mit einer mit dem Schmelzeauslaß (8) der Filterkammer (3) verbundenen Auslaßöffnung (10) ausgebildet sind und daß die Filterelemente (4) jeweils einen von außen nach innen durchströmten Filtermantel (11) aus dem pulverförmigen Filtermaterial (9) aufweisen, wobei zwischen dem Filtermantel (11) des Filterelementes (4) und der Filterkammer (3) ein Abstand gebildet ist.
  3. Spinnvorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Filtermantel (11) durch ein zur Auslaßöffnung (10) hin offenes Innenrohr (12) und ein das Innenrohr (12) umschließendes Außenrohr (13) gebildet ist, wobei zwischen dem Innenrohr (14) und dem Außenrohr (13) eine geschlossene Mantelhülle zur Aufnahme des Filtermaterials (9) besteht und wobei das Innenrohr (12) und das Außenrohr (13) jeweils eine Vielzahl von Durchlaßöffnungen (14) enthalten.
  4. Spinnvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Filtermaterial (9) durch einen Sand oder ein Metallpulver gebildet ist.
  5. Spinnvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Filterkammern (3) mit Abstand zueinander derart ringförmig angeordnet sind, daß die Schmelzeauslässe (8) der Filterkammern (3) unmittelbar in den Auslaßbereich (2.2) der Sammelkammer münden.
  6. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Schmelzeeinlässe (7) der Filterkammern (3) durch mehrere Verteilerleitungen (15) mit der Schmelzezuführung (6) verbunden sind.
  7. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Schmelzeeinlässe (7) der Filterkammern (3) durch einen ringförmigen Verteilerkanal (22) mit der Schmelzezuführung (6) verbunden sind.
  8. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    eine ringförmige Lochplatte (16) innerhalb des Auslaßbereiches (2.2) der Sammelkammer der Spinndüse (1) vorgeordnet ist.
  9. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Spinndüse (1) und die Filtereinrichtung (4) durch einen ringförmigen Träger (17) gehalten sind und daß an der Innenseite (18) des Trägers (17) ein Heizelement (19), vorzugsweise ein elektrisches Heizband angeordnet ist.
  10. Spinnvorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Träger (17) derart mit einem Heizkasten (20) verbunden ist, daß der Mantel (17) des Trägers (17) und die obere Stirnseite (28) des Trägers (17) durch eine Wärmeträgerflüssigkeit beheizbar sind.
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