WO2009112082A1

WO2009112082A1 - Vorrichtung zum schmelzspinnen von mehrkomponentenfasern

Info

Publication number: WO2009112082A1
Application number: PCT/EP2008/055649
Authority: WO
Inventors: Mathias Gröner-Rothermel; Volker Birkholz
Original assignee: Oerlikon Textile Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2009-09-17
Also published as: JP5232252B2; CN101970731A; DE112008003614A5; JP2011515592A; CN101970731B; US8177539B2; US20110059196A1

Abstract

Es ist eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Mehrkomponentenfasern mit zumindest zwei Schmelzeeinlässen zur Einleitung von separat geführten Schmelzekomponenten beschrieben. Die Vorrichtung weist hierzu eine Zuführplatte mit mehreren Zulaufkanälen zur Verteilung der Schmelzekomponenten, einen der Zuführplatte zugeordneten Verteilerblock und einer am Verteilerblock angrenzenden Düsenplatte mit einer Vielzahl von Düsenbohrungen auf, wobei der Verteilerblock mehrere aufeinander gestapelte dünne Verteilerplatten mit jeweils einem Lochmuster von mehreren Verteilöffnungen enthält. Die dünnen Verteilerplatten sind innerhalb des Verteilerblocks derart zusammengestellt, dass sich eine Vielzahl von Schmelzekanälen bilden, die die Zulaufkanäle der Zuführplatte mit den Düsenbohrungen der Düsenplatte verbinden. Um insbesondere bei Strömungen der Schmelzekomponenten in einer Plattenebene der Verteilerplatten größere Durchflussmengen zu realisieren, sind innerhalb des Verteilerblockes mehrere Verteilerplatten mit identischem Lochmuster der Verteilöffnungen unmittelbar dichtend gestapelt. Damit können bei Einhaltung einfacher Fertigungstechniken zur Herstellung derartiger Verteilerplatten größere Strömungsquerschnitte realisiert werden.

Description

Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Mehrkomponentenfasern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Mehrkomponentenfasern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Beim Schmelzspinnen von Mehrkomponentenfasern werden zwei Schmelzekomponenten gemeinsam durch eine Düsenöffnung extrudiert, so dass der durch die Düsenöffnung erzeugte Faserstrang im Querschnitt mehrere Materialkomponenten aufweist. So lassen sich beispielsweise Biko fasern aus zwei zugeführten Polymermaterialien herstellen, die im Querschnitt eine Kern-Mantel-Struktur oder eine Seiten- Struktur aufweisen. Derartige Mehrkomponentenfasern werden üblicherweise in einer großen Vielzahl parallel nebeneinander extrudiert, um beispielswei- se einen Faden, ein Spinnkabel oder ein Vlies zu erzeugen. Hierbei müssen die Schmelzekomponenten aufgeteilt und jeweils jeder Düsenbohrung zugeführt werden. Um gleichmäßige Verteilungen der Schmelzekomponenten über eine große Anzahl von Düsenbohrungen zu erhalten, werden im Stand der Technik vorzugsweise Vorrichtungen zum Schmelzspinnen der Mehrkomponentenfasern einge- setzt, bei welchen die Verteilung und Zufuhr der Schmelzekomponenten zu den Düsenbohrungen durch einen Verteilerblock erfolgt, der sich aus einer Mehrzahl von einzelnen dünnen Verteilerplatten zusammensetzt. Hierbei sind im Stand der Technik grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Schmelzspinnvorrichtungen bekannt.

Aus der EP 0 677 600 ist eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Mehrkomponentenfasern bekannt, bei welcher der Verteilerblock aus einer Mehrzahl von zwei Gruppen von Verteilerplatten gebildet ist. Die Verteilerplatten weisen alle ein individuelles Lochmuster von Verteilöffnungen auf, die die Verteilerplatten vollständig durchdringen. Eine erste Gruppe von Verteilerplatten weisen nutför- mige Verteileröffnungen auf, um Schmelzeströme in Richtung der Plattenebene zu ermöglichen. Eine zweite Gruppe von Verteilerplatten sind mit runden Verteil- öffhungen versehen, um einen Schmelzestrom durchzuleiten. Nun werden die so genannten Musterplatten der ersten Gruppe und die so genannten Begrenzungsplatten der zweiten Gruppe abwechselnd miteinander kombiniert, so dass die Schmelzekomponenten abwechselnd in Richtung einer Plattenebene oder quer zu einer Plattenebene geführt werden. Hierbei sind die freien Strömungsquerschnitte insbesondere in Richtung der Plattenebene maßgeblich durch die Dicke der Verteilerplatten bestimmt.

Die bekannte Vorrichtung besitzt zum einen den Nachteil, dass durch die unterschiedlichen Gruppen von Verteilerplatten relativ lange Schmelzekanäle durch den Verteilerblock erzeugt werden, um eine Aufteilung und Zuführung der Schmelzekomponenten zu erhalten. Dabei lassen sich größere Durchsatzmengen innerhalb der Schmelzekanäle nur durch entsprechend dicke Verteilerplatten reali- sieren. Die dickwandigen Verteilerplatten haben jedoch den Nachteil, dass die Verteileröffnungen nur mit großem Fertigungsaufwand in den Verteilerplatten herstellbar sind. Einerseits müssen alle Verteileröffnungen möglichst identische Querschnitte aufwiesen, um eine gleichmäßige Verteilung der Schmelzekomponenten zu realisieren. Andererseits müssen die Platten eine hohe Geradheit besit- zen, um Undichtigkeiten zu vermeiden. Insoweit werden einfache und präzise Fertigungsverfahren gewünscht, wie z. B. das Ätzen von Verteilöffnungen. Dieses Verfahren ist jedoch nur für sehr dünne Platten geeignet.

Aus der EP 0 413 688 Bl ist eine weitere Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Mehrkomponentenfasern bekannt, bei welcher die in einem Verteilerblock gestapelten Verteilerplatten an ihren Oberflächen Verteilernuten aufweisen, die mit Verteilöffnungen in den Verteilerplatten zusammenwirken. Hierbei werden die in Plattenebene gerichteten Schmelzeströme durch Verteilnuten an der Oberseite und der Unterseite der Verteilerplatten geführt. Größere Schmelzedurchsätze erfordern relativ große Nutquerschnitte, die entweder nur durch sehr dicke Verteilerplatten oder durch einen hohen Flächenanteil an der Oberfläche der Verteilerplatten reali- sierbar sind. Aufgrund der relativ hohen Anzahl von Düsenbohrungen pro Flächeneinheit lassen sich separate Schmelzekanäle pro Düsenbohrung innerhalb des Verteilerblockes jedoch für größere Schmelzeströme nicht realisieren. Eine alternative Ausbildung der Verteilernuten mit entsprechend großer Nuttiefe führt je- doch zu den bereits zuvor erwähnten Fertigungsproblemen.

Die im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Schmelzspinnen basieren somit auf Verteilerblöcken zur Verteilung und Zuführung mehrerer Schmelzekomponenten zu den Düsenbohrungen, bei welchen die Plattenanordnung inner- halb des Verteilerblockes nur relativ geringe Schmelzedurchsätze ermöglichen bzw. deren Verteilerplatten nur mit erheblichem Fertigungsaufwand und damit einhergehende Einbußen an Fertigungstoleranzen realisierbar sind. Größere Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Verteilerplatten führen jedoch zwangsläufig zu Dichtungsproblemen innerhalb des Verteilerblockes, in welchem die Verteilerplatten dichtend aufeinander gestapelt gehalten sind.

Insoweit ist es Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Mehrkomponentenfasern der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine hohe Anzahl von Düsenbohrungen auch bei relativ großen Schmelzedurch- satzmengen gleichmäßig durch einen Verteilerblock mit einer Mehrzahl von Verteilerplatten versorgbar sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Mehrkomponentenfasern zu schaffen, bei welcher die durch eine Mehr- zahl von Verteilerplatten in einem Verteilerblock erzeugten Schmelzekanäle eine gleichmäßige Dosierung unter im wesentlichen gleichem Druckabfall ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die innerhalb des Verteilerblockes durch die Verteilöffhungen der Verteilerplatten erzeugten Schmelzekanäle in ihrem Strömungsquerschnitt unabhängig von den jeweiligen Plattendicken sind. So lässt sich der zum Dosieren der einzelnen Schmelzeströme in den Schmelzekanälen erforderliche Druckabfall allein durch die Form der Verteilöffnungen bestimmen. Zudem können unabhängig von der Dicke der jeweiligen Verteilerplatten auch relativ hohe Schmelzedurchsatzmengen innerhalb des Verteilerblockes zu einer Vielzahl von Düsenbohrungen geführt werden. Hierzu sind innerhalb des Verteilerblockes mehrere Verteilerplatten mit identischem Lochmuster der Verteilöffhungen unmittelbar dichtend gestapelt. Dadurch lassen sich selbst mit sehr dünnen Verteilerplatten relativ große Strömungsquerschnitte in den Schmelzeka- nälen insbesondere in der Plattenebene realisieren. Zudem besitzen dünne Verteilerplatten den besonderen Vorteil, dass die Verteilöffnungen mit einfachen Fertigungsverfahren mit großer Fertigungsgenauigkeit herstellbar sind.

Um mehrere Schmelzekomponenten gleichmäßig auf die einzelnen Düsenbohrun- gen einer Düsenplatte zu verteilen, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welcher die gestapelten Verteilerplatten mit identischem Lochmuster der Verteilöffnungen einen Plattenstapel bilden und dass der Verteilerblock mehrere Plattenstapel mit unterschiedlichen Lochmustern der Verteilöffnungen aufweist, die miteinander gestapelt sind. Damit lässt sich jede der Schmelzekomponenten durch separate Schmelzekanäle führen, deren freie Strömungsquerschnitte ausschließlich durch die jeweiligen Verteilöffnungen bestimmt sind.

Damit die innerhalb eines Plattenstapels ausgebildeten Strömungsquerschnitte der Schmelzekanäle an ihren Ober- und Unterseiten korrespondierend gehalten sind, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, die Verteilerplatten durch

- A - zumindest ein Zentriermittel derart zu halten, dass innerhalb eines der Plattenstapel die dadurch gebildeten Schmelzekanäle gleichermaßen große Strömungsquer- schnitte aufweisen.

Bei einer großen Anzahl von Verteilerplatten innerhalb eines der Plattenstapel hat sich die Weiterbildung der Erfindung bewährt, bei welcher die im mittleren Bereich eines der Plattenstapel angeordneten Verteilerplatten im Querschnitt größere Verteilöffnungen gegenüber den Verteilöffnungen der äußeren Verteilplatten des Plattenstapels aufweisen. Damit lassen sich beispielsweise Toleranzabweichungen zwischen einer oberen und einer unteren Verteilerplatte innerhalb des Plattenstapels durch die größeren Verteilöffnungen der mittleren Verteilplatte ausgleichen.

Um trotz der mehrfachen Anordnung der Verteilerplatten mit identischen Lochmustern die Anzahl der Verteilerplatten innerhalb des Verteilerblockes möglichst gering zu halten, ist die Ausbildung des Verteilerblockes gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 5 besonders vorteilhaft. Hierbei weisen die Verteilerplatten des Verteilerblockes jeweils zwei Arten der Verteilöffnungen auf. Eine erste Art führt als Durchgangsöffnung einen Schmelzestrom normal zu der Plattenebene und eine zweite Art führt den Schmelzestrom als Umlenköffnung in der Ebene der Platte, so dass innerhalb jeder der Verteilerplatten Schmelzeströme in Plattenebene und normal zur Plattenebene geführt sind. Das Lochmuster der Verteilöffnung bestimmt dabei die Lage der Durchgangsöffnungen und die Lage der Umlenköffnungen innerhalb der Verteilerplatten.

Eine exakte Dosierung und Zuführung der Schmelzekomponenten zu den einzelnen Düsenbohrungen lässt sich vorteilhaft dadurch erreichen, dass die Anordnung der Verteilerplatten mit unterschiedlichen Lochmustern der Verteilöffnungen innerhalb des Verteilerblockes derart gewählt ist, dass die Schmelzekomponenten separat durch die Schmelzekanäle des Verteilerblockes den Düsenbohrungen der Düsenplatte zugeführt werden. Damit ist jeder der Düsenbohrungen ein oder sind mehrere Schmelzekanäle zugeordnet, durch welche die Schmelzekomponenten zugeleitet werden.

Gleiche Verweilzeiten der Schmelzekomponenten bei einer Zufuhrung der einzel- nen Schmelzekomponenten zu den Düsenbohrungen der Düsenplatte lassen sich bevorzugt durch die Weiterbildung der Erfindung realisieren, bei welcher die Schmelzekanäle innerhalb des Verteilerblockes zwischen der Zuführplatte und der Düsenplatte gleichlang ausgebildet sind. Damit lassen sich Faserstränge extrudie- ren, die in ihrer Qualität und Beschaffenheit der Schmelzekomponenten eine hohe Gleichmäßigkeit aufweisen. Damit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise zur Herstellung qualitativ hochwertiger Faserprodukte geeignet.

Um einen ausreichenden Überdruck zum Extrudieren der Faserstränge durch die Düsenöffhungen zu erhalten, sind die Verteilerplatten innerhalb des Verteilerblo- ckes vorzugsweise derart angeordnet und zusammengestellt, dass die Schmelzekanäle zwischen den Zulaufkanälen der Zuführplatten und den Düsenbohrungen der Düsenplatte einen Druckabfall in den Schmelzekomponenten von <120 bar vorzugsweise von <60 bar bewirken. Somit sind bei den üblichen Zuführdrücken der Schmelzekomponenten von über 200 bar ausreichend Extrusionsdrücke ge- währleistet.

Durch die Wahl der Lochmuster innerhalb der Verteilerplatten sowie durch die Anordnung und Zusammenstellung der Verteilerplatten lassen sich Zuordnungen der Schmelzekanäle realisieren, so dass jede der Düsenbohrungen eine Faser mit beispielsweise einem Kern/Mantel-Querschnitt oder eine Faser mit einem Seite/Seite-Querschnitt extrudiert. Insoweit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr flexibel zu verwenden, um Mehrkomponentenfasern zu extrudieren.

Um insbesondere die Herstellung der Verteileröffhungen innerhalb der Verteiler- platten so einfach wie möglich zu gestalten, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, die Verteilerplatten aus einem Metall mit einer Materialdi- cke <lmm vorzugsweise <0,5 mm auszubilden, wobei die Verteileröffnungen in den Verteilerplatten durch ein Ätzen herstellbar sind. Somit ist nur ein Arbeitsschritt erforderlich, um durch das Ätzen eine in der Verteilerplatte durchgehende Verteileröffnung auszubilden.

Um einerseits eine hohe Dichte der Vereilöffhungen innerhalb der Verteilplatten zu realisieren und andererseits die Herstellbarkeit der Verteilöffnungen zu ermöglichen, werden die Durchgangsöffnungen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in den Verteilerplatten durch Rundlöcher gebildet, die einen Durchmesser von mindestens das 1,0-fache einer Materialdicke der Verteilerplatte aufweisen.

Die Umlenköffnungen in den Verteilerplatten werden dabei vorzugsweise durch Nuten gebildet, die eine Nutbreite von mind. das 1 ,0-fache der Materialdicke der Verteilerplatten aufweisen.

Das Metall der Verteilerplatten und die Materialien der Zuführplatte und der Düsenplatte werden bevorzugt derart gewählt, dass alle Platten im Wesentlichen gleiche Wärmeausdehnungen aufweisen. Dadurch lassen sich die zwischen den ein- zelnen Platten gebildeten Dichtspalte auch bei höheren Temperaturen sicher beherrschen, ohne dass Undichtigkeiten entstehen. Zudem werden Materialspannungen zwischen den Platten vermieden.

Insoweit ist die Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bevorzugt ver- wendet, bei welcher die Zuführplatte, die Verteilerplatten des Verteilerblockes und die Düsenplatte selbstdichtend gegeneinander gehalten sind. Zusätzliche Dichtungsmittel sind nicht erforderlich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand einiger Ausfüh- rungsbeispiele unter Bezug der beigefügten Figuren näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfmdungsgemäßen Vorrichtung Fig. 2 schematisch eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1

Fig. 3 schematisch ein Ausschnitt der Querschnittsansicht des Ausführungsbeispiels aus Fig. 1

Fig. 4 schematisch eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels einer Verteilerplatte Fig. 5 schematisch eine Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung

Fig. 6.1 bis 6.4 schematisch mehrere Beispiele eines Lochmusters einer Verteilerplatte

In den Fig. 1 und 2 sind mehrere Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt. In Fig. 1 ist die Vorrichtung in einer Querschnittsansicht und in Fig. 2 in einer Draufsicht gezeigt. Insoweit kein ausdrücklicher Bezug zu einer der Figuren gemacht ist, gilt die nachfolgende Beschreibung für beide Figuren.

Das Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 ist in einer Plattenbauweise durch Zusammenfügen mehrerer rechteckiger Platten ausgeführt. So ist eine obere Anschlussplatte 1 vorgesehen, die zwei Schmelzeeinlässe 6.1 und 6.2 aufweist. Die Schmelzeeinlässe 6.1 und 6.2 sind im Betrieb über Schmelzeleitungen mit jeweils zwei separaten Schmelzequellen verbunden, um zwei Schmelzekomponenten separat der Vorrichtung zuführen zu können.

An der Anschlussplatte 1 schließt sich eine Zuführplatte 2 an, die an einer Oberseite zu jedem der Schmelzeeinlässe 6.1 und 6.2 jeweils eine Zulaufkammer 7.1 und 7.2 aufweist. Die Zulaufkammer 7.1 und 7.2 sind durch mehrere Schmelzekanäle mit der Unterseite der Zuführplatte 2 verbunden. Die Schmelzekanäle sind in diesem Ausfuhrungsbeispiel durch eine Mehrzahl von Zulaufnuten 10 und 11 sowie eine Mehrzahl von Zulaufbohrungen 8 und 9 gebildet. Die Zulaufbohrungen 8 münden an einem Ende in der Zulaufkammer 7.1 und mit dem gegenüberliegenden Ende in die Zulaufnuten 10. Die Zulaufbohrungen 9 münden mit einem Ende in die Zulaufkammer 7.2 und mit dem gegenüberliegenden Ende in die Zulaufnuten 11. Die Zulaufnuten 10 und die Zulaufnuten 11 sind parallel nebeneinander an der Unterseite der Zuführplatte 2 ausgebildet und erstrecken sich über die gesamte Funktions fläche der Zuführplatte 2.

In dem in Fig. 1 dargestellten Querschnitt sind die versetzt zueinander ausgebildeten Schmelzeeinlässe 6.1 und 6.2 der Anschlussplatte 1 und die versetzten Zulaufkammern 7.1 und 7.2 der Zuführplatte nebeneinander liegend gezeigt. Der Versatz ist hierbei durch eine im mittleren Bereich der Anschlussplatte 1 und der Zuführplatte 2 eingezeichnete Bruchkante deutlich gemacht.

Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, schließt sich an der Unterseite ein Verteilerblock 3 an, der aus einer Mehrzahl von Verteilerplatten gebildet ist. Der Aufbau und die Funktion des Verteilerblockes 3 wird nachfolgend noch näher erläutert.

An dem Verteilerblock 3 schließt sich eine Düsenplatte 4 an, die innerhalb ihrer Funktionsfläche eine Mehrzahl gleichmäßig verteilter Düsenbohrungen 22 aufweist. Die Düsenbohrungen 22 sind hierbei vorzugsweise in reihenförmiger Anordnung ausgebildet, wobei jede der Düsenbohrung 22 mit einem Kapillarabschnitt 24 an der Unterseite der Düsenplatte mündet. Auf der Oberseite der Dü- senplatte 4 ist ein Einlaufabschnitt 23 der Düsenbohrungen 22 ausgebildet, welcher an einer Unterseite des Verteilerblockes 3 mündet.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind am äußeren Rand der Anschlussplatte 1 mehrere Verbindungsmittel 5 vorgesehen, die die Anschlussplatte 1, die Zuführ- platte 2, den Verteilerblock 3 und die Düsenplatte 4 gemeinsam derart miteinander verbinden, dass die sich zwischen den jeweiligen Platten 1 bis 4 bildenden Dichtspalte dichtend aufeinander gehalten sind, so dass keine nach außen tretende Leckage sowie keine zum Vermischen der Schmelzekomponente führenden inneren Leckagen auftreten können.

Zur Erläuterung des zwischen der Zuführplatte 2 und der Düsenplatte 4 angeordneten Verteilerblockes 3 wird nun ergänzend zu der Figur 3 Bezug genommen. In der Fig. 3 ist ein Ausschnitt der Querschnittsansicht im Bereich des Verteilerblockes 3 gezeigt. An der Oberseite des Verteilerblockes 3 ist die Zuführplatte 2 angeordnet. Die an der Unterseite nebeneinander ausgebildeten Zulaufnuten 10 und 11 münden mit ihren offenen Nutenden unmittelbar auf eine Oberseite des Verteilerblockes 3. Der Verteilerblock 3 ist durch eine Mehrzahl von Verteilerplatten 12.1 bis 12.6 gebildet. Die Anzahl der Verteilerplatten ist hierbei beispielhaft. Jede der Verteilerplatten 12.1 bis 12.6 enthält eine Mehrzahl von Verteileröffnungen 14, die die Verteilerplatten von einer Oberseite bis zu einer Unterseite voll- ständig durchdringen. Um innerhalb des Verteilerblockes 3 durch die Verteileröffnungen 14 in den Verteilerplatten 12.1 bis 12.6 Schmelzekanäle zur Verbindung der Oberseite mit der Unterseite des Verteilerblockes 3, sind die Verteileröffnungen 14 im bestimmten vorgegebenen Lochmustern in den Verteilerplatten 12.1 bis 12.6 angeordnet. Die Lochmuster der Verteilerplatten 12.1 bis 12.6 um- fassen dabei jeweils zwei Arten von Verteileröffnungen 14. Eine erste Art der Verteileröffnungen 14 wird durch Durchgangsöffnungen 15 gebildet, die ausschließlich eine Führung des Schmelzestromes quer zu einer Plattenebene ermöglichen. Eine zweite Art der Verteileröffnungen sind durch Umlenköffnungen 16 gebildet, die eine Führung des Schmelzestromes in Richtung der Plattenebene ermöglichen. Durch die Wahl der Lochmuster und der Zuordnung zueinander können somit eine Vielzahl von Schmelzekanälen innerhalb des Verteilerblockes 3 gebildet werden, die an der Unterseite des Verteilerblockes jeweils eine Versorgung der Düsenbohrungen mit beiden Schmelzekomponenten ermöglichen.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die ersten beiden Verteilerplatten 12.1 und 12.2 ein identisches Lochmuster der Verteilöffnung auf. In der dargestellten Ausschnittansicht weisen die Verteilerplatten 12.1 und 12.2 eine mittlere Umlenköffnung 16 und zwei äußere Durchgangsöffnungen 15 auf. Die Verteilerplatten 12.1 und 12.2 bilden somit einen Plattenstapel 13.1 mit identischem Lochmuster. Die freien Strömungsquerschnitte werden hierbei im Wesent- liehen durch die geometrische Form der Durchgangsöffnungen 15 und der Umlenköffnungen 16 gebildet. Insbesondere lässt sich damit der Druckaufbau der in Plattenebene gerichtete Schmelzeströmung unabhängig von der jeweiligen Materialdicke der Verteilerplatte einstellen. So kann eine Nutbreite der Umlenköffnungen 16 genutzt werden, um den erforderlichen Druckaufbau in dem dadurch ge- bildeten Schmelzekanal zu erhalten. Durch die mehrfache übereinander gestapelte Anordnung der Verteilerplatten 12.1 und 12.2 innerhalb des Plattenstapels 13.1 sind auch größere Schmelzedurchsatzmengen realisierbar. Durch die Wahl der Anzahl der Verteilerplatten lassen sich die Nuttiefen bei identischer Nutbreite beliebig vergrößern.

Die den Verteilerplatten 12.1 und 12.2 nachgeordneten Verteilerplatten 12.3 und 12.4 bilden ebenfalls einen Plattenstapel 13.2 mit identischem Lochmuster. So weisen die Verteilerplatten 12.3 und 12.4 jeweils zwei mittlere Durchgangsöffnungen 15 auf, die korrespondierend zu der Umlenköffnung 16 der Verteilerplatte 12.2 angeordnet sind. Zwei weitere Umlenköffnungen 16 in den Verteilerplatten 12.3 und 12.4 sind korrespondierend zu den Durchgangsöffnungen 15 der Verteilerplatte 12.2 ausgebildet.

Der Verteilerplatte 12.4 schließen sich zwei weitere Verteilerplatten 12.5 und 12.6 mit identischem Lochmuster an. Hierbei ist das Lochmuster der Verteilöffnungen der Verteilerplatten 12.5 und 12.6 derart ausgebildet, dass jeweils eine Durchgangsöffnung 15 und eine Umlenköffnung 16 gemeinsam in einen Einlaufabschnitt 23 einer Düsenbohrung 22 münden. Die Verteilerplatten 12.5 und 12.6 bilden somit einen weiteren Plattenstapel, so dass der Verteilerblock insgesamt durch die drei Plattenstapel 13.1 bis 13.3 gebildet ist. Jeder der Plattenstapel 13.1 bis 13.3 enthält mehrere Verteilerplatten mit identischem Lochmuster der Verteil- Öffnungen. Dadurch sind in dem in der Fig. 2 dargestellten Ausschnitt insgesamt vier Schmelzekanäle gebildet, die die Zulaufnuten 10 und 11 mit den beiden Düsenbohrungen 22 verbinden. Die mittleren Schmelzekanäle werden dabei gemeinsam aus einer Umlenköffnung 16 der Verteilplatte 12.2 gespeist, die unmittelbar die Schmelzekomponente aus der Zulaufnut 11 aufnimmt. Die äußeren Schmelzekanäle führen jeweils die anderen Schmelzekomponenten aus der Zulaufnut 10 in die Düsenbohrungen 22. In jeder der Düsenbohrung 22 lässt sich somit eine Mehrkomponentenfaser extrudieren, deren Faserquerschnitt eine Seite/Seite- Struktur aufweist.

Um innerhalb der Plattenstapel 13.1 bis 13.3 möglichst gleiche Eintritts- und Austrittsquerschnitte der Schmelzekanäle zu realisieren, sind die Verteilerplatten 12.1 bis 12.6 innerhalb des Verteilerblockes 3 durch Zentriermittel zueinander in ihrer Lage fixiert. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, können die Zentriermittel beispielsweise durch Zentrierstifte 20 realisiert werden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Verteilerplatten 12.1 bis 12.6 aus einem Metall mit einer Materialdicke <0,5 mm gebildet. Die Verteilöffnungen 14 in den Verteilerplatten werden durch ein Ätzverfahren hergestellt, so dass beliebige Lochmuster von Verteilöffnungen in den Verteilerplatten 12.1 bis 12.6 hergestellt werden können. Das Metall der Verteilerplatten 12.1 bis 12.6 ist hinsichtlich einer Wärmeausdehnung im wesentlichen identisch zu dem Material der Zuführplatte 2 der Düsenplatte 4 gewählt, so dass selbst bei höheren Betriebstemperaturen oberhalb von 200⁰C keine relevanten gegenseitigen Material- verspannungen entstehen. Insoweit lassen sich die in Fig. 1 dargestellten Platten ohne zusätzliche Dichtungsmittel unmittelbar dichtend aufeinander stapeln. Die jeweiligen Ober- und Unterseiten der Platten 1 bis 4 sowie die Ober- und Unterseiten der Verteilerplatte 12.1 bis 12.6 in dem Verteilerblock 3 sind somit selbstdichtend gegeneinander gehalten. Die zur Versorgung der Düsenbohrungen 22 in dem Verteilerblock 3 gebildeten Schmelzekanäle sind gleichlang ausgebildet, so dass gleiche Verweilzeiten der Schmelzekomponenten während der Verteilung gewährleistet bleiben.

Um eine möglichst große Anzahl von Düsenbohrungen durch einzelne Schmelze- kanäle innerhalb des Verteilerblockes versorgen zu können, sind die Verteileröffnungen 14 vorzugsweise in einer reihenförmigen Anordnung als Lochmuster ausgebildet. In Fig. 4 ist die Draufsicht einer Verteilerplatte 12.1 gezeigt, wie sie beispielsweise in einer erfmdungsgemäßen Vorrichtung einsetzbar wäre. Hierbei sind eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 15 und Umlenköffnungen 16 in mehre- ren Reihen nebeneinander symmetrisch angeordnet. Die Durchgangsöffnungen 15 sind als Rundlöcher 17 ausgebildet, die einen Durchmesser d aufweisen. Der Durchmesser d der Rundlöcher 17 weist im Verhältnis zu einer Materialdicke der Verteilerplatte 12.1 eine Mindestgröße von 1,O x Materialdicke auf, um das Rundloch 17 in der Verteilplatte 12.1 durch einen Ätzvorgang herstellen zu können.

Die in der Verteilerplatte 12.1 ausgebildeten Umlenköffnungen 16 sind durch Nuten 18 gebildet, die mit ihrer Nutbreite b die Verteilerplatte 12.1 vollständig durchdringen. Auch hierbei ist die Nutbreite b um den Faktor 1,0 größer als die Materialdicke der Verteilerplatte 12.1 ausgebildet. Die Lage der Umlenköffnun- gen 16 und die Lage der Durchgangsöffnungen 15 zueinander ist durch das Lochmuster 19 definiert. So lassen sich mit derartigen Verteilerplatten entsprechend reihenförmige Anordnungen von Düsenbohrungen in der Düsenplatte gleichmäßig mit beiden Schmelzekomponenten versorgen.

Um eine möglichst genaue Dosierung der Schmelzekomponenten zu jeder der Düsenbohrung zu erhalten, wird die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ausgebildet. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist nur in einer Ausschnittsansicht des Verteilerblockes 3 mit anliegender Zuführplatte 2 und Düsenplatte 4 gezeigt. Insoweit ist nur die Ausbil- düng des Verteilerblockes 3 unterschiedlich gegenüber dem zuvor genannten Aus- führungsbeispiel nach Fig. 1 und 2. Insoweit wird zu der vorgenannten Beschreibung Bezug genommen und anschließend nur die Unterschiede erläutert.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel der erfϊndungsgemäßen Vor- richtung wird der Verteilerblock 3 durch insgesamt drei Plattenstapel 13.1 bis 13.3 gebildet, die jeweils drei Verteilerplatten 12.1 bis 12.9 umfassen. So wird der Plattenstapel 13.1 durch die Verteilerplatten 12.1 bis 12.3, der Plattenstapel 13.2 durch die Verteilerplatten 12.4 bis 12.6 und der Plattenstapel 13.3 durch die Verteilerplatten 12.7 bis 12.9 gebildet. Innerhalb der Plattenstapel 13.1 bis 13.3 wei- sen die Verteilerplatten identische Lochmuster der Verteilöffhungen 14 auf. Jede der Verteilerplatten 12.1 bis 12.9 besitzen eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 15 und Umlenköffnungen 16, die in bestimmter Musteranordnung stapelweise zueinander angeordnet sind. Um innerhalb der Plattenstapel 13.1 und 13.3 an den Ober- und Unterseiten identische Eintritts- und Austrittsquerschnitte für die Schmelzekanäle zu erhalten, sind die Durchgangsöffnungen 15 und die Umlenköffnungen 16 der äußeren Verteilerplatten 12.1 und 12.3 bei dem Plattenstapel 13.1 in ihrer Größe identisch ausgebildet. Die mittlere Verteilerplatte 12.2 mit dem identischen Lochmuster weist jedoch etwas größere Durchgangsöffnungen 15 und Umlenköffnungen 16 auf, so dass sich Lageabweichungen zwischen der oberen Verteilerplatte 12.1 und der unteren Verteilerplatte 12.2 nicht auf den freien Strömungsquerschnitt des durch den Plattenstapel 13.1 gebildeten Schmelzekanals ausbildet.

Die Plattenstapel 13.2 und 13.3 sind analog aufgebaut, so dass die mittleren Ver- teilerplatten 12.5 und 12.8 jeweils größere Durchgangsöffnungen 15 und Umlenköffnungen 16 im Verhältnis zu den angrenzenden äußeren Verteilerplatten aufweisen.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind durch die Verteilerplat- ten 12.1 bis 12.9 zwischen den Zulaufnuten 10 und 11 und der Düsenbohrung 22 zwei Schmelzekanäle gebildet. Somit wird jede Schmelzekomponente durch separate Düsenkanäle den Düsenbohrungen 22 der Düsenplatte zugeführt.

Die Anordnung und Zusammenstellung der Verteilerplatten 12.1 bis 12.9 ist vor- zugsweise derart gewählt, dass die Schmelzekanäle zwischen den Zulaufnuten 10 und 11 und der Düsenbohrung 22 einen möglichst geringen Druckabfall bewirken.

So lassen sich die Schmelzekomponenten mit einem Druckabfalls von <60 bar durch den Verteilerblock 3 hindurchleiten, so dass eine hohe Extrusionsenergie zum Extrudieren der Faserstränge erhalten bleibt. Druckabfälle in den Schmelze- komponenten von <120 bar sind jedoch noch ausreichend, um Faserquerschnitte mit einer Seiten- Struktur oder Faserquerschnitte mit einer Kern-Mantel-Struktur zu extrudieren.

In den Fig. 6.1 bis 6.4 sind schematisch mehrere Beispiele eines Lochmusters ei- ner Verteilerplatte dargestellt, wie sie beispielsweise in einem Verteilerblock der vorgenannten Ausführungsbeispiele nach Fig. 1, Fig. 3 oder Fig. 5 eingesetzt werden könnten. Die in den Fig. 6.1 bis 6.4 dargestellten Lochmuster sind im Bezug zu einer Düsenbohrung einer Düsenplatte gezeigt, wobei der Einlaufabschnitt 23 der Düsenbohrung jeweils den Lochmustern gestrichelt zugeordnet ist.

Jedes der in den Fig. 6.1 bis 6.4 gezeigten Lochmuster ist aus einer Kombination von Durchgangsöffnungen und Umlenköffnungen bestimmt, die Umlenköffnungen sind als längliche Nuten 18 ausgebildet, die jeweils einen Schmelzestrom in der Plattenebene führen. Die Durchgangsöffnungen sind als Rundlöcher 17 aus- gebildet, die einen Schmelzestrom normal zur Plattenebene der Verteilerplatte führen.

In den dargestellten Beispielen der Lochmuster 19 in den Fig. 6.1 bis 6.4 sind die Anzahl und die Lagen der Rundlöcher 17 und der Nuten 18 je nach Verteilung unterschiedlich. Die in den Figuren 6.1 bis 6.3 dargestellten Lochmuster sind insbesondere geeignet, um die Schmelzekomponenten auf der Zulaufseite und im mittleren Bereich des Verteilerblockes zu fuhren. Das in Fig. 6.4 dargestellte Lochmuster ist insbesondere geeignet, um zwei Schmelzekomponenten in eine Düsenbohrung einzuleiten. Bei der in Fig. 6.4 dargestellten Anordnung der Rundlöcher 17 und der Nuten 18 würde sich eine segmentförmige Verteilung der Schmelzekomponenten innerhalb des extrudierten Filamentes ergeben.

Die in den Fig. 6.1 bis 6.4 dargestellten Lochmuster könnten beispielsweise zu einem Verteilerblock zusammengefügt werden. Hierbei wird zunächst ein erster Plattenstapel aus mehreren Verteilerplatten gebildet, die das in Fig. 6.1 dargestell- te Lochmuster aufweisen. Dieser Plattenstapel würde direkt an der Unterseite einer Zuführplatte angeordnet. Dem ersten Plattenstapel würde dann ein zweiter Plattenstapel folgen, welcher das Lochmuster gemäß Fig. 6.2 aufweist. Die weitere Verteilung der Schmelzekomponenten würde dann über zwei weitere Plattenstapel erfolgen, die die Lochmuster gemäß Fig. 6.3 und Fig. 6.4 enthalten.

Durch Wahl und Anordnung der Lochmuster in den Verteilerplatten können somit alle üblichen Faserquerschnitte bei Extrudieren der Filamente erzeugt werden. So lassen sich auch so genannte Kernmantel- Strukturen oder so genannte Island-In- The- S ea- Strukturen realisieren.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfϊndungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Mehrkomponentenfasern lassen sich vorteilhaft bei allen bekannten Prozessen einsetzen, unabhängig, ob die einzelnen extrudierten Fasern nach einem Abkühlen zu einem Faden oder zu einem gelegten Vlies geführt werden. So lassen sich mit derartigen Vorrichtungen bei der Vliesherstellung ohne Probleme größere Arbeitsbreiten im Bereich bis zu 7 m und darüber realisieren.

Die bei dem Ausführungsbeispiel gewählte Form der Düsenplatte ist ebenfalls beispielhaft. Grundsätzlich lassen sich auch elliptische, runde oder andere Plattenformen derart kombinieren. Bezugszeichenliste

1 Anschlussplatte

2 Zuführplatte

3 Verteilerblock

4 Düsenplatte

5 Verbindungsmittel

6.1, 6. 2 Schmelzeeinlass

7.1, 7. 2 Zulaufkammer

8 Zulaufbohrung

9 Zulaufbohrung

10 Zulaufnut

11 Zulaufnut

12.1 - 12.9 Verteilerplatten

13.1 - 13.3 Plattenstapel

14 Verteilö ffhungen

15 Durchgangsöffnung

16 Umlenkö ffhung

17 Rundloch

18 Nute

19 Lochmuster

20 Zentrierstift

22 Düsenbohrung

23 Einlaufabschnitt

24 Kapillarabschnitt

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Mehrkomponentenfasern mit zumindest zwei Schmelzeeinlässe (6.1, 6.2) zur Einleitung von separat geführten Schmelzekomponenten, mit einer Zuführplatte mit mehreren Zulaufkanälen

(8, 9, 10, 11) zur Verteilung der Schmelzekomponenten, mit einem der Zuführplatte (2) zugeordneten Verteilerblock (3) und einer am Verteilerblock (3) angrenzenden Düsenplatte (4) mit einer Vielzahl von Düsenbohrungen (22), wobei der Verteilerblock (3) mehrere aufeinander gestapelte dünne Verteilerplatten (12.1, 12.6) mit jeweils einem Lochmuster (19) von mehreren Verteilöffnungen (14) aufweist und wobei die dünnen Verteilerplatten (12.1, 12.6) gemeinsam eine Vielzahl von Schmelzekanälen bilden, die die Zulaufkanäle (10, 11) der Zuführplatte (2) mit den Düsenbohrungen (22) der Düsenplatte (4) verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Verteilerblockes (3) mehrere Verteilerplatten (12.1, 12.2) mit identischem Lochmuster (19) der Verteilöffnungen (14) unmittelbar dichtend gestapelt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die gestapelten Verteilerplatten (12.1, 12.2) mit identischem Lochmus- ter(19) der Verteilöffnungen (14) einen Plattenstapel (13.1) bilden und dass der Verteilerblock (3) mehrere Plattenstapel (13.1, 13.2) mit unterschiedli- chen Lochmustern (19) der Verteilöffnungen (14) aufweist, die miteinander gestapelt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatten (12.1 - 12.6) durch zumindest ein Zentriermittel (20) derart gehalten sind, dass innerhalb eines der Plattenstapel (13.1) die da- durch gebildeten Schmelzekanäle gleichermaßen große Strömungsquer- schnitte aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die im mittleren Bereich eines der Plattenstapel (13.1, 13.2) angeordneten Verteilerplatten (12.1, 12.5) im Querschnitt größere Verteilöffnungen (14) gegenüber den Verteilöffnungen (14) der äußeren Verteilerplatten (12.1, 12.2, 12.4, 12.6) des Plattenstapels (13.1, 13.2) aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatten (12.1 - 12.6) des Verteilerblocks (3) jeweils zwei Arten der Verteilöffnungen (14) aufweisen, dass eine erste Art als Durchgangsöff- nung (13) einen Schmelzestrom normal zu einer Plattenebene führt, dass eine zweite Art als Umlenköffnung (16) einen Schmelzestrom in der Plattenebene führt und dass das Lochmuster (19) der Verteilöffnungen (14) die Lage der Durchgangsöffnungen (15) und Lage der Umlenköffnungen (16) innerhalb der Verteilerplatten (12.1, 12.6) bestimmt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Verteilerplatten (12.1 - 12.6) mit unterschiedlichen Lochmustern (19) der Verteilöffnungen (14) innerhalb des Verteilerblockes (3) derart gewählt ist, dass die Schmelzekomponenten separat durch die

Schmelzekanäle des Verteilerblockes (3) den Düsenbohrungen (22) der Düsenplatte (4) zugeführt werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzekanäle innerhalb des Verteilerblocks (3) zwischen der Zuführ- platte (2) und der Düsenplatte (4) gleich lang ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung und Zusammenstellung der Verteilerplatten (12.1 - 12.6) in dem Verteilerblock (3) so gewählt ist, dass die Schmelzekanäle zwischen den Zulaufkanälen (10, 11) und den Düsenbohrungen (2) einen Druckabfall in den Schmelzekomponenten von < 120 bar, vorzugsweise von < 60 bar bewirken.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Lochmuster (19) der letzten Verteilerplatte (12.6, 12.9) des Verteiler- blockes (3) vor der Düsenplatte (4) derart ausgebildet ist, dass durch jede der Düsenbohrungen (22) eine Faser mit einem Kern/Mantel-Querschnitt oder eine Fasern mit einem Seite/Seite-Querschnitt extrudierbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerplatten (12.1 - 12.6) aus einem Metall mit einer Materialdicke kleiner 1 mm, vorzugsweise kleiner 0,5mm gebildet sind und dass die Verteilöffnungen (14) in den Verteilerplatten (12.1 - 12.6) durch ein Ätzen herstellbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall der Verteilerplatten (12.1 - 12.6) und das Material der Zuführ- platte (2) und der Düsenplatte (4) derart gewählt sind, dass alle Platten im Wesentlichen gleiche Wärmeausdehnungen aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffhungen (15) in den Verteilerplatten (12.1 - 12.6) durch Rundlöcher (17) gebildet sind, die einen Durchmesser von mindestens das 1,0 fache einer Materialdicke der Verteilerplatte (12.1 - 12.6) aufweisen.

13. Vorrichtung nach einem der Anspruch 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenköffnungen (16) in den Verteilerplatten (12.1 - 12.6) durch Nuten (18) gebildet sind, die eine Nutbreite von mindestens das 1,0 fache der Materialdicke der Verteilerplatten (12.1 - 12.6) aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführplatte (2), die Verteilerplatten (12.1 - 12.6) des Verteilerblocks

(3) und die Düsenplatte (4) selbstdichtend gegeneinander gehalten sind.