WO2012143298A1 - Spinndüse zum nassspinnen - Google Patents

Spinndüse zum nassspinnen Download PDF

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Trützschler Nonwovens Gmbh
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    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/06—Wet spinning methods

Definitions

  • the invention relates to a spinneret for wet spinning according to the preamble of claim 1.
  • a spinneret for wet spinning which has a spinneret plate with a plurality of nozzle openings.
  • the designed as a bottom of a pot nozzle plate is attached to the underside of a housing, which is acted upon by the solution to be spun.
  • the nozzle openings are arranged in four sectors, which are separated by alleys.
  • the function of the alleys is to flow around the freshly spun filaments with a precipitation bath which is as homogeneously concentrated as possible, thus making it possible for the filaments emerging in the inner region of the nozzle plate to experience the same coagulation conditions as possible for the filaments in the outer region.
  • US 2 051 861 describes a wet spinning nozzle with a spinneret plate containing the nozzle orifices arranged in an annular zone.
  • the attached to the underside of a housing spinneret plate is associated inside the housing a the flow of the spinning solution in the zone of the nozzle openings directing displacement body, which is in the form of a cylinder or a truncated cone between the inside of the spinneret plate and one inside the housing and parallel to the spinneret plate running Siebz. Filter layer is arranged.
  • the upper end of this displacement body ends with an end region extending parallel to the sieve or filter layer on the sieve or filter layer.
  • Coagulation bath with a circular nozzle plate and one of the nozzle plate facing onflow device, by means of which the freshly spun filaments, just the spun in the central region of the nozzle plate, are supplied with fresh coagulum.
  • the onflow device is a pipe closed on one side, the axis of symmetry of which is directed perpendicular to the center of the nozzle plate and thus placed in the stream of freshly spun filaments.
  • the tube On the shell side, the tube has outflow openings for coagulating liquid.
  • the invention is thus based on a wet spinning nozzle, consisting of a housing which forms with a spinneret plate attached to the underside a chamber acted upon with spinning solution, the spinneret plate having nozzle openings at least in an annular region, and a displacement body arranged above the spinneret plate within the chamber through which the spinning solution is directed towards the annular zone.
  • Object of the present invention is to improve a generic device.
  • the displacement body is attached to a carrier which is arranged upstream in the flow direction of the spinning liquid of the spinneret plate.
  • This carrier is designed in particular as a permeable by a plurality of channels designed support plate, which is arranged on the underside of the housing and on its side facing away from the housing side in turn the spinneret plate is mounted.
  • the displacement body is preferably as a the support plate formed by screwing, wherein the Spinnlö- sungsvorgabe end facing convex and preferably pointed is executed.
  • the screwing on the underside of the support plate is cylindrical with a flat base, on which the back of the spinneret plate with its middle and there no nozzle openings having area rests plan.
  • a further preferred embodiment of the invention provides that the plate in the flow direction of the spinning liquid is preceded by a sieve or filter layer in the form of a microporous filter plate. Trained as a screw displacement body also passes through this filter plate and fixes them.
  • the carrier is formed as a carrier plate with a number of passage channels.
  • the carrier is preceded by a to be traversed by the spinning liquid filter plate.
  • the displacement body is formed as a carrier plate by cross-bolt.
  • the above the support plate located part of the displacement body is formed as a pointed head of a nut.
  • the spinneret plate is faced within the spinning bath, a flow device, by means of the coagulation during the spinning process in the central region without nozzle openings can be introduced.
  • the onflow device is formed as a tube which has on its lateral surface outlet openings for coagulating liquid.
  • FIG 1 shows a wet spinning nozzle NSD with a downwardly open designed housing G in the manner of a bell.
  • the housing G has in the upper region an inflow for the spinning solution to be spun.
  • a support plate TP is inserted into the opening of the housing G, which has a plurality of flow channels DK in an annular zone.
  • a filter plate FP is placed, which is designed to be permeable corresponding to the region of the flow channels DK.
  • the support plate TP and the overlying filter plate FP each have an opening through which a screw K, SG engages, which is formed in the upper part as a tapered mother head MK with external hexagon and below as a screw SG with threaded shank, wherein the threaded shaft the screw SG passes through the support plate TP and the overlying filter plate FP.
  • the lower end of the screw SG is flat and has a hexagon socket.
  • the screw connection MK, SG and in particular the pointed mother head MK form the displacement body VK, through which the solution to be spinned in the interior of the housing G is distributed symmetrically in the direction of the nozzle openings D ⁇ .
  • a cup bottom-shaped spinneret plate SP is used together with the carrier and the filter plate TP, FP, which has a folded edge.
  • Carrier, filter and spinneret plate TP, FP, SP are together with one on the bottom Housing area twisted threaded ring GR attached to the housing G.
  • the Spinndüsenpiatte SP has an annular area with nozzle openings D ⁇ .
  • the central region MB of the spinneret plate SP has no openings D ⁇ and is applied to the lower surface of the head of the screw SG of the displacer with force.
  • the force with which the spinneret plate SP bears against the screw head SG is predetermined by the shape of the spinneret plate SP and dimensioned such that even when the housing chamber is pressurized with the solution to be spun under pressure, the spinneret plate SP does not lose contact with the screw head SG.
  • an elastic seal is placed between the screw head SG and spinneret plate SP.
  • Figure 2 shows a plan view of the spinneret plate SP with arranged in the annular region nozzle openings D ⁇ .
  • the outer diameter of the annular nozzle area is 85mm, the inner diameter is 30mm.
  • the nozzle diameter is 0.06mm and the hole spacing is 0.643mm, giving 15.6 rows of holes per cm.
  • the inner surface without nozzle openings is thus only 12.8% of the total area.
  • Figure 3 shows a development of the invention, in which in the spinning bath of the spinneret plate SP is facing a flow device AV in the form of a tube.
  • the tube AV is located in the central region of the spinneret plate SP, which has no nozzle openings D ⁇ , in which no filaments are spun.
  • the end of the tube AV opposite the spinneret plate SP is closed.
  • the end region of the tube AV has outlet openings A ⁇ for coagulation, wherein the outlet openings A ⁇ are oriented so that the liquid is substantially parallel to the surface of the spinneret plate SP, the filaments are thus flowed perpendicular. It is thereby achieved that the filaments spun in the inner zone of the annular nozzle area also come into contact with fresh coagulating liquid as do the filaments on the outer edge of the spinneret plate SP.

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Abstract

Bei einer Nassspinndüse, mit einem Gehäuse, welches mit einer an der Unterseite angebrachten Spinndüsenplatte eine mit Spinnlösung beaufschlagbare Kammer bildet, wobei die Spinndüsenplatte in einem ringförmigen Bereich Düsenöffnungen aufweist, und einem oberhalb der Spinndüsenplatte angeordneten Verdrängungskörper innerhalb der Kammer, durch welchen die Spinnlösung in Richtung der ringförmigen Zone leitbar ist, ist vorgesehen, dass der Verdrängungskörper (VK) an einem in Strömungsrichtung der Spinnflüssigkeit der Spinndüsenplatte (SP) vorgeordneten Träger (TP) angebracht ist.

Description

Spinndüse zum Nassspinnen
Die Erfindung betrifft eine Spinndüse zum Nassspinnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der DE 199 35 327 A1 ist eine Spinndüse zum Nassspinnen bekannt, welche eine Spinndüsenplatte mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen aufweist. Die als Boden eines Topfes gestaltete Düsenplatte ist an der Unterseite eines Gehäuses angebracht, welches mit der zu verspinnenden Lösung beaufschlagt wird. Die Düsenöffnungen sind in vier Sektoren angeordnet, welche durch Gassen voneinander getrennt sind. Die Funktion der Gassen besteht darin, die frisch versponnenen Filamente mit einem möglichst homogen konzentrierten Fällbad zu umströmen, es also zu ermöglichen, dass die im Inneren Bereich der Düsenplatte austretenden Filamente möglichst die gleichen Koagulationsbedingungen erfahren wie die Filamente im Außenbereich.
Die US 2 051 861 beschreibt eine Nassspinndüse mit einer Spinndüsenplatte, welche die Düsenöffnungen in einer ringförmigen Zone angeordnet enthält. Der an der Unterseite eines Gehäuses angebrachte Spinndüsenplatte ist im Inneren des Gehäuses eine die Strömung der Spinnlösung in die Zone der Düsenöffnungen lenkender Verdrängungskörper zugeordnet, der sich in Form eines Zylinders bzw. eines Kegelstumpfes zwischen der Innenseite der Spinndüsenplatte und einer im Gehäuseinneren und parallel zur Spinndüsenplatte verlaufenden Siebbzw. Filterschicht angeordnet ist. Das obere Ende dieses Verdrängungskörpers endet mit einem parallel zur Sieb- bzw. Filterschicht verlaufenden Endbereich an der Sieb- bzw. Filterschicht.
Die DE 75 28 63 U beschreibt eine Nassspinndüse in einem
Koagulierbad, mit einer kreisrunden Düsenplatte und einer der Düsen- platte gegenübergestellten Anströmvorrichtung, vermittels der die frisch gesponnenen Filamente, gerade die im mittleren Bereich der Düsenplatte gesponnenen, mit frischer Koagulierflüssigkeit versorgt werden. Die Anströmvorrichtung ist ein einseitig geschlossenes Rohr, dessen Symmetriesachse senkrecht auf die Mitte der Düsenplatte gerichtet und so in den Strom der frisch gesponnenen Filamente gestellt ist. Mantelseitig weist das Rohr Ausströmöffnungen für Koagulierflüssigkeit auf.
Die Erfindung geht somit aus von einer Nassspinndüse, bestehend aus einem Gehäuse, welches mit einer an der Unterseite angebrachten Spinndüsenplatte eine mit Spinnlösung beaufschlagbare Kammer bildet, wobei die Spinndüsenplatte zumindest in einem ringförmigen Bereich Düsenöffnungen aufweist, und einem oberhalb der Spinndüsenplatte angeordneten Verdrängungskörper innerhalb der Kammer, durch welchen die Spinnlösung in Richtung der ringförmigen Zone geleitet wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Einrichtung zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Vorrichtungsanspruches. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verdrängungskörper an einem in Strömungsrichtung der Spinnflüssigkeit der Spinndüsenplatte vorgeordneten Träger angebracht ist. Dieser Träger ist insbesondere als eine durch eine Vielzahl von Kanälen durchlässig gestaltete Trägerplatte ausgebildet, welche an der Unterseite des Gehäuses angeordnet ist und an deren vom Gehäuse abgewandten Seite ihrerseits die Spinndüsenplatte angebracht ist.
Der Verdrängungskörper ist vorzugsweise als eine die Trägerplatte durchgreifende Verschraubung ausgebildet, wobei das der Spinnlö- sungszufuhr zugewandte Ende konvex und vorzugsweise zugespitzt ausgeführt ist. Der Verschraubungsteil an der Unterseite der Trägerplatte ist zylindrisch mit ebener Grundfläche gestaltet, an der die Rückseite der Spinndüsenplatte mit ihrem mittleren und dort keine Düsenöffnungen aufweisende Bereich plan anliegt.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Platte in Strömungsrichtung der Spinnflüssigkeit eine Sieb- bzw. Filterschicht in Form einer mikroporösen Filterplatte vorgeordnet ist. Der als Verschraubung ausgebildete Verdrängungskörper durchgreift auch diese Filterplatte und fixiert diese.
Zusammenfassend sind als Weiterbildungen der Erfindung vorgesehen:
- der Träger ist als eine Trägerplatte mit einer Anzahl Durchlasskanälen ausgebildet.
- dem Träger ist eine von der Spinnflüssigkeit zu durchströmende Filterplatte vorgeordnet.
- der Verdrängungskörper ist als eine die Trägerplatte durchgreifende Schraubverbindung ausgebildet.
- der oberhalb der Trägerplatte befindliche Teil des Verdrängungskörpers ist als ein zugespitzter Kopf einer Mutter ausgebildet.
- der Spinndüsenplatte ist innerhalb des Spinnbades eine Anströmvorrichtung gegenübergestellt, vermittels der während des Spinnvorganges Koagulationsflüssigkeit in den mittleren Bereich ohne Düsenöffnungen einbringbar ist. - die Anströmvorrichtung ist als ein Rohr ausgebildet, welches an seiner Mantelfläche Austrittsöffnungen für Koagulationsflüssigkeit aufweist.
Des Weiteren erfolgt die Erläuterung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
Figur 1 zeigt eine Nassspinndüse NSD mit einem nach unten offen gestalteten Gehäuse G nach Art einer Glocke. Das Gehäuse G weist im oberen Bereich einen Zufluss für die zu verspinnende Spinnlösung auf. Im Unteren Bereich ist in die Öffnung des Gehäuses G eine Trägerplatte TP eingesetzt, welche in einer ringförmigen Zone eine Vielzahl von Durchflusskanälen DK aufweist. Oberhalb der Trägerplatte TP ist eine Filterplatte FP aufgesetzt, welche korrespondierend zu dem Bereich der Durchflusskanäle DK durchlässig gestaltet ist.
Die Trägerplatte TP sowie die aufliegende Filterplatte FP weisen je eine Öffnung auf, durch welche eine Schraubverbindung K, SG greift, welche im oberen Teil als ein zugespitzter Mutterkopf MK mit Außen- sechskant und unten als eine Schraube SG mit Gewindeschaft ausgebildet ist, wobei der Gewindeschaft der Schraube SG die Trägerplatte TP und die aufliegende Filterplatte FP durchgreift. Das untere Ende der Schraube SG ist eben ausgeführt und weist einen Innensechskant auf. Die Schraubverbindung MK, SG und insbesondere der zugespitzte Mutterkopf MK bilden den Verdrängungskörper VK, durch welchen die zu verspinnende Lösung im Inneren des Gehäuses G symmetrisch in Richtung der Düsenöffnungen DÖ verteilt wird.
In die Gehäuseöffnung ist zusammen mit der Träger- und der Filterplatte TP, FP eine topfbodenförmige Spinndüsenplatte SP eingesetzt, welche einen umgelegten Rand aufweist. Träger-, Filter- und Spinndüsenplatte TP, FP, SP sind zusammen mit einem auf den unteren Gehäusebereich aufgedrehten Gewindering GR am Gehäuse G befestigt.
Die Spinndüsenpiatte SP weist einen ringförmigen Bereich mit Düsenöffnungen DÖ auf. Der mittlere Bereich MB der Spinndüsenplatte SP weist keine Öffnungen DÖ auf und liegt mit Kraft an der unteren Fläche des Kopfes der Schraube SG des Verdrängungskörpers an. Die Kraft, mit der die Spinndüsenplatte SP am Schraubenkopf SG anliegt, ist durch die Formgebung der Spinndüsenplatte SP vorgegeben und derart bemessen, dass auch bei Beaufschlagung der Gehäusekammer mit der zu verspinnenden Lösung unter Druck die Spinndüsenplatte SP nicht den Kontakt zum Schraubenkopf SG verliert. Vorzugsweise ist zwischen Schraubenkopf SG und Spinndüsenplatte SP eine Elastische Dichtung gelegt.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Spinndüsenplatte SP mit den in dem ringförmigen Bereich angeordneten Düsenöffnungen DÖ. Der Außendurchmesser des ringförmigen Düsenbereiches ist 85mm, der Innendurchmesser 30mm. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Düsendurchmesser 0.06mm und der Lochabstand 0.643mm, was 15.6 Lochreihen pro cm ergibt. Insgesamt befinden sich 12009 Düsen in der ringförmigen Zone, welche eine Fläche von 49,7cm2 einnimmt. Dies ergibt eine Düsendichte von 242 Düsen pro cm2. Die Innenfläche ohne Düsenöffnungen beträgt so lediglich 12,8 % der Gesamtfläche.
Figur 3 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, bei der im Spinnbad der Spinndüsenplatte SP eine Anströmvorrichtung AV in Form eines Rohres gegenübergestellt ist. Das Rohr AV befindet sich in dem mittleren Bereich der Spinndüsenplatte SP, welcher keine Düsenöffnungen DÖ aufweist, in dem also keine Filamente gesponnen werden. Das der Spinndüsenplatte SP gegenüberliegende Ende des Rohres AV ist geschlos- sen, der Endbereich des Rohres AV weist Austrittsöffnungen AÖ für Koagulationsflüssigkeit auf, wobei die Austrittsöffnungen AÖ so orientiert sind, dass die Flüssigkeit im Wesentlichen parallel zur Fläche der Spinndüsenplatte SP verläuft, die Filamente also senkrecht angeströmt werden. Dadurch wird erreicht, dass die Filamente, die in der inneren Zone des ringförmigen Düsenbereiches ersponnen werden, ebenso in Kontakt mit frischer Koagulationsflüssigkeit kommen wie die Filamente am äußeren Rand der Spinndüsenplatte SP.
Bezugszeichenliste:
NSD Nassspinndüse
G Gehäuse
Z Zufuhr
TP Trägerplatte
DK Durchlasskanäle
FP Filterplatte
VK Verdrängungskörper
MK Mutterkopf
SG Schraube
GR Gewindering
SP Spinndüsenplatte
DÖ Düsenöffnung
MB mittlerer Bereich Spinndüsenplatte SP
AV Anströmvorrichtung, Rohr
AÖ Ausströmöffnung

Claims

Ansprüche
1. Nassspinndüse, mit
einem Gehäuse, welches mit einer an der Unterseite angebrachten Spinndüsenplatte eine mit Spinnlösung beaufschlagbare Kammer bildet, wobei die Spinndüsenplatte in einem ringförmigen Bereich Düsenöffnungen aufweist, und
einem oberhalb der Spinndüsenplatte angeordneten Verdrängungskörper innerhalb der Kammer, durch welchen die Spinnlösung in Richtung der ringförmigen Zone leitbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verdrängungskörper (VK) an einem in Strömungsrichtung der Spinnflüssigkeit der Spinndüsenplatte (SP) vorgeordneten Träger (TP) angebracht ist.
2. Nassspinndüse nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Träger als eine Trägerplatte (TP) mit einer Anzahl Durchlasskanälen (DK) ausgebildet ist.
3. Nassspinndüse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
dem Träger (TP) eine von der Spinnflüssigkeit zu durchströmende Filterplatte (FP) vorgeordnet ist.
4. Nassspinndüse nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdrängungskörper (VK) als eine die Trägerplatte (TP) durchgreifende Schraubverbindung (MK, SG) ausgebildet ist.
5. Nassspinndüse nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der oberhalb der Trägerplatte (TP) befindliche Teil des Verdrängungskörpers (VK) als ein zugespitzter Kopf einer Mutter (MK) ausgebildet ist.
6. Nassspinndüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Spinndüsenplatte (SP) innerhalb des Spinnbades eine Anströmvorrichtung (AV) gegenübergestellt ist, vermittels der während des Spinnvorganges Koagulationsflüssigkeit in den mittleren Bereich (MB) ohne Düsenöffnungen (DÖ) einbringbar ist.
7. Nassspinndüse nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Anströmvorrichtung (AV) als ein Rohr ausgebildet ist, welches an seiner Mantelfläche Austrittsöffnungen (AÖ) für Koagulationsflüssigkeit aufweist.
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