EP4107316A1 - Schmelzblasdüsenvorrichtung - Google Patents

Schmelzblasdüsenvorrichtung

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Publication number
EP4107316A1
EP4107316A1 EP21705439.4A EP21705439A EP4107316A1 EP 4107316 A1 EP4107316 A1 EP 4107316A1 EP 21705439 A EP21705439 A EP 21705439A EP 4107316 A1 EP4107316 A1 EP 4107316A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plate
inlet
melt
air
extrusion
Prior art date
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Pending
Application number
EP21705439.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter SCHÜTT
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
Oerlikon Textile 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 Oerlikon Textile GmbH and Co KG filed Critical Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Publication of EP4107316A1 publication Critical patent/EP4107316A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/03Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the shape of the extruded material at extrusion
    • B29C48/05Filamentary, e.g. strands
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08Melt spinning methods
    • D01D5/098Melt spinning methods with simultaneous stretching
    • D01D5/0985Melt spinning methods with simultaneous stretching by means of a flowing gas (e.g. melt-blowing)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/25Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C48/30Extrusion nozzles or dies
    • B29C48/345Extrusion nozzles comprising two or more adjacently arranged ports, for simultaneously extruding multiple strands, e.g. for pelletising
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/10Filtering or de-aerating the spinning solution or melt
    • D01D1/106Filtering
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/02Spinnerettes
    • D01D4/025Melt-blowing or solution-blowing dies
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/06Distributing spinning solution or melt to spinning nozzles

Definitions

  • the invention relates to a meltblown nozzle device for producing a plurality of fiber strands from a polymer melt according to the preamble of claim 1.
  • a generic meltblown nozzle device for producing a large number of fiber strands is known from US 2015/0322592 A1.
  • a multi-row arrangement of a plurality of tubes, each with a capillary bore, are used to produce a large number of fiber strands.
  • the tubes are held in a multi-row arrangement on a nozzle plate in such a way that an upper end of the tubes forms an inlet on the top of the nozzle plate.
  • the tubes protrude far in order to allow the process air to flow below the nozzle plate and to allow the process air to be distributed over the multitude of tubes.
  • an extrusion opening is formed for each tube, which encloses the respective tube with an air gap. The process air can thus exit coaxially to the tubes via the extrusion openings and generate the meltblown stream when extruding a polymer melt at each of the tubes.
  • an air distribution plate is arranged below the nozzle plate at a distance, which has a large number of air passages, so that the tubes and the air passages result in a regular pattern. For example, 10,000 tubes are held on a nozzle plate.
  • melt blowing nozzle device in that a channel system of a common distribution device is provided for connecting and distributing the melt inlet with the capillaries of the tubes and for connecting and distributing the process air inlet with the extrusion openings of the extrusion plate.
  • the invention has the particular advantage that the process air can be supplied relatively centrally, air distribution below the nozzle plates is no longer required.
  • the channel system of the distribution device enables both the polymer melt and the process air to be guided.
  • the installation space below the nozzle plate can thus be minimized, which has a particularly favorable effect on the overall length of the tubes.
  • the distribution device has several pressure-tight one on top of the other de distribution plates, each of which has a large number of passages and grooves for forming the channel system .
  • the distribution plates are preferably formed from very thin metals, the surface grooves and passages of which are produced using an etching process. This so-called layer technology enables a very branched melt distribution, whereby the process air is conducted separately from the polymer melt in the channel system.
  • the development of the invention is preferably used in which the distribution device rests pressure-tight on an upper side of the nozzle plate and in which rather, the nozzle plate has a multiplicity of air passage openings which interact with the channel system of the distribution device for guiding the process air.
  • the tubes and the air passage openings can be designed as a uniform pattern on the nozzle plate.
  • the tubes in particular can be made relatively short. It is further provided that the extrusion plate rests in a pressure-tight manner on an underside of the nozzle plate with an air distribution chamber penetrated by the tubes, into which the air passage openings of the nozzle plate open. Due to the relatively short tubes and the extended extrusion openings, the assembly of the extrusion plate can also be carried out without any major difficulty, even with a large number of tubes.
  • the extrusion openings can thus be formed directly on an underside of the extrusion plate, so that the process air can enter the individual extrusion openings directly from the air distribution chamber.
  • the supply of the process air above the distribution device is preferably carried out according to the further development of the invention, in which an inlet plate is arranged above the distribution device, which has a central air inlet chamber and the melt inlet channels off-center, the air inlet chamber and the melt inlet channels with the channel system of the distribution device are connected. In this way, both the process air and the polymer melt can be fed directly into the channel system of the distribution device.
  • the inlet plate has several air inlet holes connected to the air inlet chamber on an underside, which are connected to the air openings of the nozzle plate through corresponding openings in the distribution plates of the distribution device.
  • the pattern arrangement of the air passage openings of the nozzle plate can already be implemented correspondingly in the distributor plates and the supply plate. Process air deflections in the distribution to the tubes can thus be avoided.
  • the further development of the invention is preferably designed in which the inlet plate is assigned an inlet plate which has the melt inlet in the center and two process air inlets formed on both sides of the melt inlet, wherein the melt inlet is connected to the melt inlet channels of the inlet plate through melt inlet channels and the process air inlets are connected to the air inlet chamber of the inlet plate through air inlet channels. It is customary to arrange several melt inlets and several process air inlets on the inlet plate, distributed over a longitudinal side.
  • the further development of the invention is particularly advantageous in which the inlet plate is divided into an upper plate and a lower plate and in which the melt inlet in the upper plate has a filter chamber with a filter element in the lower plate is assigned, wherein the filter chamber is connected to the melt inlet channels. In this way, the fed polymer melt can be continuously filtered.
  • melt blowing nozzle device according to the invention is explained in more detail below with reference to some embodiments with reference to the accompanying figures.
  • FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of a first exemplary embodiment of the meltblown nozzle device according to the invention.
  • FIG. 2 schematically shows a detail of a top view of a nozzle plate of the exemplary embodiment from FIG. 1
  • FIG. 3 schematically shows a cross-sectional view of a possible exemplary embodiment of a distribution device
  • a cross-sectional view of a first principalsbei game of the meltblowing device according to the invention is shown schematically.
  • the meltblown The device has an inlet plate 3 on which a melt inlet 1 is formed in the center and a process air inlet 2 is formed on both sides of the melt inlet 1.
  • the process air inlets 2 are assigned to the long sides of the inlet plate 3.
  • the inlet plate 3 extends in the plane of the drawing and usually has several such melt inlets 1.
  • the melt inlet 1 opens into melt inlet channels 3.1, which penetrate the inlet plate 3 together with more air inlet channels 3.2.
  • An inlet plate 4 which is connected to the inlet plate 3 in a pressure-tight manner, is arranged below the inlet plate 3.
  • the inlet plate 4 has an air inlet chamber 4.1, in which an air inlet channel 4.4 opens on both longitudinal sides.
  • the air inlet channels 4.4 of the inlet plate 4 are with the air inlet channels
  • melt inlet channels 4.2 are provided which penetrate the inlet plate 4 and are connected to the melt inlet channels 3.1 of the inlet plate 3.
  • the air inlet chamber 4.1 and the melt inlet channels 4.2 of the inlet plate 4 open into a channel system 5.2 of a distribution device 5.
  • the distribution device 5 is arranged below the inlet plate 4 between the inlet plate 4 and a nozzle plate 6.
  • the Ver sub-device 5 has a plurality of distributor plates 5.1, the surfaces of which have grooves and passages for forming the channel system 5.2. In this exemplary embodiment, several passages 5.3 are shown, which are connected to the air inlet chamber 4.1 in the inlet plate 4 for guiding the process air.
  • the channel system 5.2 of the distribution device 5 for guiding the polymer melt is only partially indicated and not shown in more detail.
  • the distributor device 5 is assigned the nozzle plate 6, which has a plurality of tube fitting bores 6.1 and air passage openings 6.2.
  • a tube 8 is held in each of the tube fitting bores 6.1, which is at the top
  • the nozzle plate 6 each forms an inlet of a capillary bore 8.1.
  • the open tubes 8 with the capillary bores 8.1 are assigned to the channel system 5.2 of the distribution device 5, so that a polymer melt can be fed into each tube 8 of the capillary bore 8.1.
  • the air passage openings 6.2 are assigned to the passages 5.3 of the channel system 5.2 of the distribution device 5.
  • the nozzle plate 6 is followed by an extrusion plate 7 on the underside 6.4, below half of the air passage openings 6.2 and the tube fitting bores 6.1 of the nozzle plate 6 has an air distribution chamber 7.1.
  • the air distribution chamber 7.1 is bordered on the underside of the extrusion plate 7 by a plurality of extrusion openings 7.2 be.
  • the extrusion openings 7.2 are formed in an identical pattern arrangement on the extrusion plate 7 as the tubes 8 in the nozzle plate 6. Each of the extrusion openings 7.2 is penetrated by a tube 8. The free tube ends 8.2 of the tubes extend below the extrusion plate 7. An air gap 11 is formed in the extrusion opening 7.2 between the tube 8 and the extrusion opening 7.2 outwards and results in a meltblown stream for extruding the fibers. On the underside of the extrusion plate 7 there is also a closing plate 9, which extends to both longitudinal sides of the protruding tube ends 8.2 of the tubes 8.
  • a plurality of tubes 8 are held in the longitudinal direction, which extend over a working width of over 2 m in length. It is common for more than 10,000 tubes 8 to be held on a nozzle plate 6.
  • FIG. 2 an underside of the nozzle plate 6 is shown by way of example.
  • the tube fitting bores 6.1 and the Vietnamese manlassöffnun conditions 6.2 are arranged in a regular pattern. This pattern extends over the entire working width, with a total of five tubes 8 are arranged side by side, each transversely to the Lssenssei te.
  • the air passage openings 6.2 are here preferably used through passages in the distribution device 5 for guiding the process air.
  • the polymer melt is fed individually to the capillaries 8.1 of the tubes 8 on the inlet side of the nozzle plate 6 through a system of grooves and passages.
  • FIG. 3 a possible embodiment of a distribution device 5 is shown in order to distribute a polymer melt to a plurality of tubes 8 in the nozzle plate 6.
  • the exemplary embodiment in FIG. 3 shows a section of a further exemplary embodiment of the melt-blowing nozzle device according to the invention.
  • an inlet plate 4, a distribution device 5 and a nozzle plate 6 are shown only partially in cross section.
  • the feed plate 4 has a melt feed channel 4.2 and a plurality of air feed bores 4.3 shown in dashed lines.
  • the distribution device 5 is shown in this embodiment by a total of three Ver sub-plates 5.1.
  • Each of the distribution plates 5.1 has several grooves 5.4 and passages 5.3 which form a channel system 5.2.
  • the melt feed channel 4.2 in the feed plate 4 is connected to the capillaries 8.1 of the tubes 8 in the nozzle plates 6 via the channel system 5.2.
  • the process air is guided through passages 5.3 (shown in dashed lines) in the distribution device 5 and the air passage openings 6.2 in the nozzle plate 6 (also shown in dashed lines).
  • the passages 5.3 of the distribution device 5 are assigned to several air inlet bores 4.3 of the inlet plate 4.
  • Fig. 3 of the distribution device 5 is only exemplary. Basically, such distribution devices are formed by very thin folienar term plates that represent complex distribution structures stacked on top of one another.
  • the surface grooves and passages are preferably produced by an etching process. It is essential here that the polymer melt and the process air are fed and distributed separately.
  • a further embodiment of the melt blow nozzle device according to the invention is shown schematically in a cross-sectional view.
  • the embodiment shown in FIG. 4 has a two-part inlet plate 3 which contains an upper plate 3 and a lower plate 3.4.
  • a melt inlet 1 is formed in the center of the top plate 3.3 and two process air inlets 2 are formed laterally next to the melt inlet 1.
  • the melt inlet 1 is assigned a filter chamber 3.5, which is formed between the upper plate 3.3 and the lower plate 3.4. This is done in the Lower plate 3.4, a filter element 10 and a support plate 12 are held.
  • the filter chamber 3.5 is assigned a melt inlet channel 3.1 which opens into the parting line between the lower plate 3.4 and an inlet plate 4.
  • the process air inlets 2 open into air inlet channels 3.2 which completely penetrate the inlet plate 3.
  • the inlet plate 4 arranged below the inlet plate 3 is also designed in two parts and has an upper inlet plate 4.5 and a lower inlet plate 4.6.
  • the upper inlet plate 4.5 contains an air inlet chamber 4.1 in the center, which are connected to the air inlet channels 3.2 of the inlet plate 3 via air inlet channels 4.4.
  • On both sides of the air inlet chamber 4.1 several Schmelzezulaufkanä le 4.2 extend, which are connected to the melt inlet channel 3.1 of the inlet plate 3 and penetrate the upper inlet plate 4.5 and the lower inlet plate 4.6 up to the parting line to a distribution device 5.
  • the lower inlet plate 4.6 has a plurality of air inlet bores 4.3 which open into a channel system 5.2 of the distribution device 5 on the underside of the lower inlet plate 4.6.
  • the distribution device 5 also has a duct system 5.2, which is formed in a plate stack of several distribution plates 5.1 and distributes the polymer melt and the process air.
  • a nozzle plate 6 and an extrusion plate 7 adjoin the underside of the distribution device 5.
  • the structure of the nozzle plate 6 and the extrusion plate 7 is identical to the aforementioned exemplary embodiment, so that at this point, to avoid repetition, reference is made to the aforementioned description and no further explanation is given.
  • a closing plate 9 On the underside of the extrusion plate 7 there is a closing plate 9, which is also designed in two parts and extends on the long sides to the small tubes 8.2 of the small tubes 8.
  • the exemplary embodiment of the meltblown nozzle device shown in FIG. 4 is essentially identical in its function to the exemplary embodiment according to FIG. 1 and differs only in the filtration of the polymer melt supplied through the filter element 10 within the inlet plate 3. In this respect, reference is made to the aforementioned description.
  • melt blowing nozzle devices shown in FIGS. 1 and 4, it should also be mentioned that the polymer melt and also the process air can be supplied over a working width through several melt inlets 1 and several process air inlets 2.
  • the melt inlet channels 3.1 in the inlet plate 3 or also the air inlet channels 3.2 in the inlet plate 3 are connected by grooves to corresponding melt inlet channels 3.1 and air inlet channels 3.2.

Landscapes

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schmelzblasdüsenvorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen aus einer Polymerschmelze mit zumindest einem Schmelzeeinlass und mit zumindest einem Prozesslufteinlass. Desweiteren ist eine Düsen platte mit einer Vielzahl von Röhrchen mit jeweils eine Kapillarbohrung zum Extrudieren der Faserstränge sowie eine unterhalb der Düsenplatte angeordnete Extrusionsplatte, die korrespondierend zu den Röhrchen eine Vielzahl jeweils eines der Röhrchen mit einem Luftspalt umschließende Extrusionsöffnungen zum Ausblasen der Faserstränge aufweist, vorgesehen. Um bei einer großen Vielzahl von Röhrchen eine Montierbarkeit zu gewährleisten, ist erfindungsgemäß zur Verbindung und Verteilung des Schmelzeeinlasses mit den Kapillaren der Röhrchen und zur Verbindung und Verteilung des Prozesslufteinlasses mit den Extrusionsöffnungen der Extrusionsplatte ein Kanalsystem einer gemeinsamen Verteileinrichtung vorgesehen.

Description

Schmelzblasdüsenvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Schmelzblasdüsenvorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen aus einer Polymerschmelze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine gattungsgemäße Schmelzblasdüsenvorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen ist aus der US 2015/0322592 A1 bekannt.
Bei der bekannten Schmelzblasdüsenvorrichtung werden zur Herstellung einer Viel zahl von Fasersträngen eine mehrreihige Anordnung einer Vielzahl von Röhrchen mit jeweils einer Kapillarbohrung verwendet. Hierzu sind die Röhrchen in einer mehrreihi gen Anordnung an einer Düsenplatte derart gehalten, dass ein oberes Ende der Röhr chen ein Einlass an der Oberseite der Düsenplatte ausbildet. An der gegenüberliegen den Unterseite der Düsenplatte ragen die Röhrchen weit hervor, um die Zuvor einer Prozessluft unterhalb der Düsenplatte und eine Verteilung der Prozessluft auf die Viel zahl der Röhrchen zu ermöglichen. Am unteren Ende der Röhrchen ist zu jedem Röhr chen eine Extrusionsöffnung gebildet, die mit einem Luftspalt das jeweilige Röhrchen umschließt. Über die Extrusionsöffnungen kann somit die Prozessluft koaxial zu den Röhrchen austreten und den Schmelzblasstrom beim Extrudieren einer Polymer schmelze an jedem der Röhrchen erzeugen.
Um insbesondere die Luftverteilung der Prozessluft auf die Vielzahl der Röhrchen zu ermöglichen, ist unterhalb der Düsenplatte mit Abstand eine Luftverteilplatte ange ordnet, die eine Vielzahl von Luftdurchlässen aufweist, so dass die Röhrchen und die Luftdurchlässe ein regelmäßiges Muster ergeben. So werden beispielsweise 10.000 Röhrchen an einer Düsenplatte gehalten.
Bei der bekannten Schmelzblasdüsenvorrichtung tritt jedoch ein massives Montage problem auf, da die Luftverteilplatte mit den beispielweise 10.000 passgenauen Durchlässen auf die freien Enden der Röhrchen gesteckt werden muss. Daher ist die Montage mit sehr hohem Aufwand und nur für relativ begrenzte Anzahl von Röhrchen an der Düsenplatte möglich. Zudem weisen die Röhrchen eine kritische Länge der Kapillarbohrungen auf, die sehr hohe Extrusionsdrücke erfordern. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Schmelzblasdüsenvorrich tung derart weiterzubilden, dass Arbeitsbreiten von >2m und Düsenplatte mit >10.000 Röhrchen montierbar und bei üblichen Betriebsbedingungen einsetzbar sind.
Diese Aufgabe wird für die erfindungsgemäße Schmelzblasdüsenvorrichtung dadurch gelöst, dass zur Verbindung und Verteilung des Schmelzeeinlasses mit den Kapillaren der Röhrchen und zur Verbindung und Verteilung des Prozesslufteinlasses mit den Extrusionsöffnungen der Extrusionsplatte ein Kanalsystem einer gemeinsamen Vertei leinrichtung vorgesehen ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmals kombinationen der Unteransprüche definiert.
Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, dass die Prozessluft relativ zentral zuge führt werden kann, eine Luftverteilung unterhalb der Düsenplatten ist nicht mehr er forderlich. Das Kanalsystem der Verteileinrichtung ermöglicht sowohl die Führung der Polymerschmelze als auch der Prozessluft. Somit lässt sich der Bauraum unterhalb der Düsenplatte minimieren, was sich besonders günstig auf eine Gesamtlänge der Röhr chen auswirkt.
Um dabei die Vielzahl der Röhrchen an der Oberseite der Düsenplatte gleichmäßig mit einer Polymerschmelze zu versorgen, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Verteileinrichtung mehrere druckdicht aufeinanderliegen de Verteilplatten aufweist, die jeweils eine Vielzahl von Durchlässen und Nuten zur Ausbildung des Kanalsystems aufweisen. Hierbei werden die Verteilplatten bevorzugt aus sehr dünnen Metallen gebildet, deren Oberflächennuten und Durchlässen im Ätz verfahren hergestellt werden. Diese sogenannte Layer-Technologie ermöglicht eine sehr verzweigte Schmelzeverteilung, wobei die Prozessluft getrennt von der Polymer schmelze in dem Kanalsystem geführt ist.
Damit die Prozessluft im Wesentlichen in äquivalenten Muster wie die Röhrchen führ bar ist, wird die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt eingesetzt, bei welcher die Verteileinrichtung an einer Oberseite der Düsenplatte druckdicht anliegt und bei wel- eher die Düsenplatte eine Vielzahl von Luftdurchlassöffnungen aufweist, die mit dem Kanalsystem der Verteileinrichtung zur Führung der Prozessluft Zusammenwirken. So lassen sich die Röhrchen und die Luftdurchlassöffnungen als gleichmäßiges Muster an der Düsenplatte ausbilden.
Durch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 können insbesondere die Röhrchen relativ kurz ausgeführt werden. So ist weiter vorgesehen, dass die Extrusi onsplatte an einer Unterseite der Düsenplatte mit einer von den Röhrchen durchdrun genen Luftverteilkammer druckdicht anliegt, in welche die Luftdurchlassöffnungen der Düsenplatte münden. Durch die relativ kurz gehaltenen Röhrchen und die erwei terten Extrusionsöffnungen ist zudem die Montage der Extrusionsplatte ohne größere Schwierigkeit auch bei einer großen Vielzahl von Röhrchen durchführbar.
Die Extrusionsöffnungen lassen sich so unmittelbar an einer Unterseite der Extrusions platte ausbilden, so dass die Prozessluft direkt aus der Luftverteilkammer in die einzel nen Extrusionsöffnungen eintreten kann.
Die Zuführung der Prozessluft oberhalb der Verteileinrichtung erfolgt bevorzugt nach der Weiterbildung der Erfindung, bei welcher oberhalb der Verteileinrichtung eine Zulaufplatte angeordnet ist, die mittig eine zentrale Luftzulaufkammer und die außer mittig gegenüberliegende Schmelzezulaufkanäle aufweist, wobei die Luftzulaufkam mer und die Schmelzezulaufkanäle mit dem Kanalsystem der Verteileinrichtung ver bunden sind. Damit ist eine Einspeisung sowohl der Prozessluft als auch der Polymer schmelze in das Kanalsystem der Verteileinrichtung direkt ausführbar.
Für die Zuführung und die Verteilung der Prozessluft hat sich die Weiterbildung be sonders bewährt, bei welcher die Zulaufplatte an einer Unterseite mehrere mit der Luftzulaufkammer verbundene Luftzulaufbohrungen aufweist, die durch korrespon dierende Durchlässe der Verteilplatten der Verteileinrichtung mit den Luftdurchlässen der Düsenplatte verbunden sind. So kann bereits die Musteranordnung der Luftdurch lassöffnungen der Düsenplatte korrespondierend in den Verteilerplatten und der Zu laufplatte realisiert werden. Prozessluftumlenkungen in der Verteilung auf die Röhr chen lässt sich damit vermeiden. Um über die gesamte Arbeitsbreite zu beiden Längsseiten eine gleichmäßige Prozess luftzuführung zu erhalten, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher der Zulaufplatte eine Einlassplatte zugeordnet ist, die mittig den Schmel zeeinlass und zwei zu beiden Seiten des Schmelzeeinlasses ausgebildeten Prozessluf- teinlässe aufweist, wobei der Schmelzeeinlass durch Schmelzeeinlasskanäle mit dem Schmelzezulaufkanälen der Zulaufplatte und die Prozesslufteinlässe durch Luftein lasskanäle mit der Luftzulaufkammer der Zulaufplatte verbunden sind. Hierbei ist es übliche, übereine Längsseite verteilt mehrere Schmelzeeinlässe und mehrere Prozess lufteinlässe an der Einlassplatte anzuordnen.
Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Qualität der Polymerschmelze beim Extrudie ren der Fasern ist zudem die Weiterbildung der Erfindung besonders vorteilhaft, bei welcher die Einlassplatte in einer Oberplatte und eine Unterplatte geteilt ist und bei welcher dem Schmelzeeinlass in der Oberplatte eine Filterkammer mit einem Fil terelement in der Unterplatte zugeordnet ist, wobei die Filterkammer mit den Schmelz einlasskanälen verbunden ist. So lässt sich die zugeführte Polymerschmelze kontinu ierlich filtrieren.
Die erfindungsgemäße Schmelzblasdüsenvorrichtung wird nachfolgend anhand eini ger Ausführungsbeispiele unter Bezug der beigefügten Figuren näher erläutert.
Es stellen dar:
Fig. 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzblasdüsenvorrichtung Fig. 2 schematisch einen Ausschnitt einer Draufsicht einer Düsenplatte des Ausfüh rungsbeispiels aus Fig. 1
Fig. 3 schematisch eine Querschnittsansicht eines möglichen Ausführungsbeispiels einer Verteileinrichtung
Fig. 4 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzblasvorrichtung
In der Fig. 1 ist schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbei spiels der erfindungsgemäßen Schmelzblasvorrichtung dargestellt. Die Schmelzblas- Vorrichtung weist eine Einlassplatte 3 auf, an welcher mittig ein Schmelzeeinlass 1 und zu beiden Seiten des Schmelzeeinlasses 1 jeweils eine Prozesslufteinlass 2 ausgebil det ist. Die Prozessluftein lasse 2 sind den Längsseiten der Einlassplatte 3 zugeordnet. Die Einlassplatte 3 erstreckt sich in der Zeichnungsebene und weist üblicherweise mehrere derartiger Schmelzeinlässe 1 auf. Der Schmelzeeinlass 1 mündet in Schmelz einlaufkanäle 3.1, die gemeinsam mit mehr Lufteinlasskanälen 3.2 die Einlassplatte 3 durchdringen.
Unterhalb der Einlassplatte 3 ist eine Zulaufplatte 4 angeordnet, die druckdicht mit der Einlassplatte 3 verbunden ist. Die Zulaufplatte 4 weist im mittleren Bereich eine Luftzu laufkammer 4.1 auf, in welcher zu beiden Längsseiten jeweils ein Luftzulaufkanal 4.4 mündet. Die Luftzulaufkanäle 4.4 der Zulaufplatte 4 sind mit den Lufteinlasskanälen
3.2 der Einlassplatte 3 verbunden. Zu beiden Seiten der Luftzulaufkammer 4.1 sind Schmelzezulaufkanäle 4.2 vorgesehen, die die Zulaufplatte 4 durchdringen und mit den Schmelzeeinlaufkanälen 3.1 der Einlassplatte 3 verbunden sind. Die Luftzulauf kammer 4.1 und die Schmelzezulaufkanäle 4.2 der Zulaufplatte 4 münden in ein Ka nalsystem 5.2 einer Verteileinrichtung 5. Die Verteileinrichtung 5 ist unterhalb der Zu laufplatte 4 zwischen der Zulaufplatte 4 und einer Düsenplatte 6 angeordnet. Die Ver teileinrichtung 5 weist eine Mehrzahl von Verteilerplatten 5.1 auf, deren Oberflächen Nuten und Durchlässe zur Ausbildung des Kanalsystems 5.2 aufweisen. In diesem Aus führungsbeispiel sind mehrere Durchlässe 5.3 dargestellt, die zur Führung der Prozess luft mit der Luftzulaufkammer 4.1 in der Zulaufplatte 4 verbunden sind.
Das Kanalsystem 5.2 der Verteileinrichtung 5 zur Führung der Polymerschmelze ist hierbei nur teilweise angedeutet und nicht näher gezeigt.
Der Verteileinrichtung 5 ist die Düsenplatte 6 zugeordnet, welche eine Vielzahl von Röhrchenpassbohrungen 6.1 und Luftdurchlassöffnungen 6.2 aufweist. In jeder der Röhrchenpassbohrungen 6.1 ist jeweils ein Röhrchen 8 gehalten, das an der Oberseite
6.3 der Düsenplatte 6 jeweils einen Einlass einer Kapillarbohrung 8.1 bildet. Die offe nen Röhrchen 8 mit den Kapillarbohrungen 8.1 sind dem Kanalsystem 5.2 der Vertei leinrichtung 5 zugeordnet, so dass in jedem Röhrchen 8 der Kapillarbohrung 8.1 eine Polymerschmelze zuführbar ist. Die Luftdurchlassöffnungen 6.2 sind den Durchlässen 5.3des Kanalsystems 5.2 der Verteileinrichtung 5 zugeordnet. Der Düsenplatte 6 schließt sich an der Unterseite 6.4 eine Extrusionsplatte 7 an, unter halb der Luftdurchlassöffnungen 6.2 und den Röhrchenpassbohrungen 6.1 der Dü senplatte 6 eine Luftverteilkammer 7.1 aufweist. Die Luftverteilkammer 7.1 wird zur Unterseite der Extrusionsplatte 7 durch eine Vielzahl von Extrusionsöffnungen 7.2 be grenzt. Die Extrusionsöffnungen 7.2 sind in identischer Musteranordnung an der Extrusionsplatte 7 ausgebildet wie die Röhrchen 8 in der Düsenplatte 6. So wird jede der Extrusionsöffnungen 7.2 durch ein Röhrchen 8 durchdrungen. Die freien Röhr chenenden 8.2 der Röhrchen erstrecken sich unterhalb der Extrusionsplatte 7. In der Extrusionsöffnung 7.2 bildet sich zwischen dem Röhrchen 8 und der Extrusionsöff nung 7.2 ein Luftspalt 11. Durch den Luftspalt 11 dringt die aus der Luftverteilkammer 7.1 strömende Prozessluft koaxial zu den Röhrchen 8 nach außen und führt zu einem Schmelzblasstrom zum Extrudieren der Fasern. An der Unterseite der Extrusionsplatte 7 schließt sich noch eine Abschlussplatte 9 an, die sich zu beiden Längsseiten der herausragenden Röhrchenenden 8.2 der Röhrchen 8 erstreckt.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur beispielhaft fünf Röhr chen 8 quer zu einer Längsrichtung nebeneinander dargestellt. In Längsrichtung sind demgegenüber eine Vielzahl von Röhrchen 8 gehalten, die sich über eine Arbeitsbreite von über 2 m Länge erstreckt. So ist es üblich, dass mehr als 10.000 Röhrchen 8 an einer Düsenplatte 6 gehalten sind.
In Fig. 2 ist beispielhaft eine Unterseite der Düsenplatte 6 gezeigt. An der Unterseite 6.4 der Düsenplatte 6 sind die Röhrchenpassbohrungen 6.1 und die Luftdurchlassöffnun gen 6.2 in einem regelmäßigen Muster angeordnet. Dieses Muster erstreckt sich über die gesamte Arbeitsbreite, wobei insgesamt fünf Röhrchen 8 jeweils quer zur Längssei te nebeneinander angeordnet sind.
Die Luftdurchlassöffnungen 6.2 werden hierbei bevorzugt durch Durchlässe in der Verteileinrichtung 5 zur Führung der Prozessluft genutzt. Den Kapillaren 8.1 der Röhr chen 8 wird auf der Einlassseite der Düsenplatte 6 die Polymerschmelze durch ein Sys tem aus Nuten und Durchlässen einzeln zugeführt. In der Fig.3 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Verteileinrichtung 5 darge stellt, um eine Polymerschmelze auf eine Mehrzahl von Röhrchen 8 in der Düsenplatte 6 zu verteilen. Das Ausführungsbeispiel in Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schmelzblasdüsenvorrichtung. Hierbei sind eine Zulaufplatte 4, eine Verteileinrichtung 5 und eine Düsenplatte 6 nur teilweise im Querschnitt gezeigt. Die Zulaufplatte 4 weist einen Schmelzezulaufkanal 4.2 sowie mehrere gestrichelt dargestellte Luftzulaufbohrungen 4.3 auf.
Die Verteileinrichtung 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch insgesamt drei Ver teilplatten 5.1 dargestellt. Jede der Verteilplatten 5.1 weist mehrere Nuten 5.4 und Durchlässe 5.3 auf, die ein Kanalsystem 5.2 bilden. So ist in diesem Ausführungsbei spiel der Schmelzezulaufkanal 4.2 in der Zulaufplatte 4 über das Kanalsystem 5.2 mit den Kapillaren 8.1 der Röhrchen 8 in der Düsenplatten 6 verbunden.
Die Prozessluft wird demgegenüber durch Durchlässe 5.3 (gestrichelt dargestellt) in der Verteileinrichtung 5 und den Luftdurchlassöffnungen 6.2 in der Düsenplatte 6 (ebenfalls gestrichelt dargestellt) geführt. Die Durchlässe 5.3 der Verteileinrichtung 5 sind dabei mehreren Luftzulaufbohrungen 4.3 der Zulaufplatte 4 zugeordnet.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der Verteileinrichtung 5 ist nur beispiel haft. Grundsätzlich werden derartige Verteilereinrichtungen durch sehr dünne folienar tige Platten gebildet, die zu einer Mehrzahl aufeinander gestapelt komplexe Vertei lerstrukturen darstellen. So werden die Oberflächennuten und Durchlässe bevorzugt durch ein Ätzverfahren erzeugt. Wesentlich hierbei ist, dass die Polymerschmelze und die Prozessluft separat geführt und verteilt wird.
In der Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schmelz blasdüsenvorrichtung schematisch in einer Querschnittsansicht dargestellt.
Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine zweiteilige Einlassplatte 3 auf, die eine Oberplatte 3 und eine Unterplatte 3.4 enthält. In der Oberplatte 3.3 ist mittig ein Schmelzeeinlass 1 und seitlich neben dem Schmelzeeinlass 1 zwei Prozessluftein- lässe 2 ausgebildet. Dem Schmelzeeinlass 1 ist eine Filterkammer 3.5 zugeordnet, die zwischen der Oberplatte 3.3 und der Unterplatte 3.4 ausgebildet ist. Hierzu ist in der Unterplatte 3.4 ein Filterelement 10 sowie eine Stützplatte 12 gehalten. Der Filterkam mer 3.5 ist ein Schmelzeeinlaufkanal 3.1 zugeordnet, der in die Trennfuge zwischen der Unterplatte 3.4 und einer Zulaufplatte 4 mündet. Die Prozesslufteinlässe 2 münden in Lufteinlasskanäle 3.2, die die Einlassplatte 3 vollständig durchdringen.
Die unterhalb der Einlassplatte 3 angeordneten Zulaufplatte 4 ist ebenfalls zweiteilig ausgebildet und weist eine obere Zulaufplatte 4.5 und eine untere Zulaufplatte 4.6 auf. Die obere Zulaufplatte 4.5 enthält mittig eine Luftzulaufkammer 4.1, die über Luftzu laufkanäle 4.4 mit den Lufteinlasskanälen 3.2 der Einlassplatte 3 verbunden sind. Zu beiden Seiten der Luftzulaufkammer 4.1 erstrecken sich mehrere Schmelzezulaufkanä le 4.2, die mit dem Schmelzeeinlaufkanal 3.1 der Einlassplatte 3 verbunden sind und die obere Zulaufplatte 4.5 und die untere Zulaufplatte 4.6 bis zu Trennfuge zu einer Verteileinrichtung 5 durchdringen. Die untere Zulaufplatte 4.6 weist in diesem Ausfüh rungsbeispiel eine Mehrzahl von Luftzulaufbohrungen 4.3 auf, die an der Unterseite der unteren Zulaufplatte 4.6 in ein Kanalsystem 5.2 der Verteileinrichtung 5 münden.
Die Verteileinrichtung 5 weist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls ein Kanalsys tem 5.2 auf, das in einem Plattenstapel mehrere Verteilplatten 5.1 ausgebildet ist und eine Verteilung der Polymerschmelze und der Prozessluft ausführt.
An der Unterseite der Verteileinrichtung 5 schließt sich eine Düsenplatte 6 sowie eine Extrusionsplatte 7 an. Der Aufbau der Düsenplatte 6 und der Extrusionsplatte 7 ist identisch zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel, so dass an dieser Stelle zur Ver meidung von Wiederholungen Bezug auf die vorgenannte Beschreibung genommen wird und keine weitere Erläuterung erfolgt.
An der Unterseite der Extrusionsplatte 7 schließt sich eine Abschlussplatte 9 an, die ebenfalls zweiteilig ausgebildet ist und sich an den Längsseiten zu den Röhrchenen den 8.2 der Röhrchen 8 erstreckt.
Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Schmelzblasdüsenvorrichtung ist in seiner Funktion im Wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbespiel nach Fig. 1 und unterscheidet sich nur durch die Filtrierung der zugeführten Polymerschmelze durch das Filterelement 10 innerhalb der Einlassplatte 3. Insoweit wird zu der vorge nannten Beschreibung Bezug genommen.
Bei den in Fig. 1 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen derSchmelzblasdüsen- Vorrichtungen sei noch erwähnt, dass die Polymerschmelze und auch die Prozessluft übereine Arbeitsbreite hinweg durch mehrere Schmelzeeinlässe 1 und mehrere Pro- zesslufteinlässe 2 zugeführt werden kann. So sind die Schmelzeeinlaufkanäle 3.1 in der Einlassplatte 3 oder auch die Lufteinlasskanäle 3.2 in der Einlassplatte 3 durch Nuten mit korrespondierenden Schmelzeeinlaufkanälen 3.1 und Lufteinlasskanälen 3.2 verbunden.

Claims

Patentansprüche
1. Schmelzblasdüsenvorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen aus einer Polymerschmelze mit zumindest einem Schmelzeeinlass (1), mit zumin dest einem Prozesslufteinlass (2), mit einer Düsenplatte (6), die eine Vielzahl von Röhrchen (8) mit jeweils einer Kapillarbohrung (8.1) zum Extrudieren der Faser stränge aufweist, und mit einer unterhalb der Düsenplatte (6) angeordnete Extrusi onsplatte (7), die korrespondierend zu den Röhrchen (8) eine Vielzahl jeweils eines der Röhrchen (8) mit einem Luftspalt (11) umschließenden Extrusionsöffnungen
(7.2) zum Ausblasen der Faserstränge aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung und Verteilung des Schmelzeeinlasses (1) mit den Kapillaren (8.1) der Röhrchen (8) und zur Verbindung und Verteilung des Prozesslufteinlasses (2) mit den Extrusionsöffnungen (7.2) der Extrusionsplatte (7) ein Kanalsystem (5.2) einer gemeinsamen Verteileinrichtung (5) vorgesehen ist.
2. Schmelzblasdüsenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtung (5) mehrere druckdicht aufeinander liegende Verteilplatten (5.1) aufweist, wobei jede der Verteilplatten (5.1) eine Vielzahl von Durchlässen
(5.3) und Nuten (5.4) zur Ausbildung des Kanalsystems (5.2) aufweist.
3. Schmelzblasdüsenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteileinrichtung (5) an einer Oberseite (6.3) der Düsenplatte (6) druck dicht anliegt und dass die Düsenplatte (6) eine Vielzahl von Luftdurchlassöffnun gen (6.2) aufweist, die mit dem Kanalsystem (5.2) der Verteileinrichtung (5) zur Führung der Prozessluft Zusammenwirken.
4. Schmelzblasdüsenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsplatte (7) an einer Unterseite (6.4) der Düsenplatte (6) mit einer von den Röhrchen (8) durchdrungenen Luftverteilkammer (7.1) druckdicht anliegt, in welche die Luftdurchlassöffnungen (6.2) der Düsenplatte (6) münden.
5. Schmelzblasdüsenvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Extrusionsöffnungen (7.2) und die Luftverteilkammer (7.1) innerhalb der Extru- sionsplatte (7) miteinander verbunden sind.
6. Schmelzblasdüsenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, dass oberhalb der Verteileinrichtung (5) eine Zulaufplatte (4) ange ordnet ist, die mittig eine zentrale Luftzulaufkammer (4.1) und die außermittig ge genüberliegende Schmelzezulaufkanäle (4.2) aufweist, wobei die Luftzulaufkam mer (4.1) und die Schmelzezulaufkanäle (4.2) mit dem Kanalsystem (5.2) der Vertei lereinrichtung (5) verbunden sind.
7. Schmelzblasdüsenvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufplatte (4) an einer Unterseite mehrere mit der Luftzulaufkammer (4.1) verbundene Luftzulaufbohrungen (4.3) aufweist, die durch korrespondierende Durchlässe (5.3)der Verteilerplatten (5.1) der Verteilereinrichtung (5) mit den Luft durchlassöffnungen (6.2) der Düsenplatte (6) verbunden sind.
8. Schmelzblasdüsenvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulaufplatte (4) eine Einlassplatte (3) zugeordnet ist, die mittig den Schmelzeeinlass (1) und zwei zu beiden Seiten des Schmelzeeinlasses (1) ausge bildete Prozesslufteinlässe (2) aufweist, wobei der Schmelzeeinlass (1) durch Schmelzeeinlasskanäle (3.1) mit den Schmelzezulaufkanälen (4.2) der Zulaufplatte (4) und die Prozesslufteinlässe (2) durch Lufteinlasskanäle (3.2) mit der Luftzulauf kammer (4.1) der Zulaufplatte (4) verbunden sind.
9. Schmelzblasdüsenvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassplatte (3) in eine Oberplatte (3.3) und eine Unterplatte (3.4) geteilt ist und dass dem Schmelzeeinlass (1) in der Oberplatte (3.3) eine Filterkammer (3.5) mit einem Filterelement (10) in der Unterplatte (3.4) zugeordnet ist, wobei die Fil terkammer (3.5) mit den Schmelzeeinlasskanälen (3.1) verbunden ist.
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