WO2015104259A1 - Spinneret device - Google Patents
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- D01D1/10—Filtering or de-aerating the spinning solution or melt
- D01D1/106—Filtering
Abstract
The invention relates to a spinneret device for the melt spinning of a plurality of filaments form a polymer melt. For this purpose, the spinneret device has a housing for accommodating a nozzle plate having a plurality of nozzle openings, for accommodating an inlet adapter having at least one melt inlet, and for accommodating a filter apparatus arranged between the inlet adapter and the nozzle plate, wherein the filter apparatus is formed by a plurality of filter elements arranged one behind the other. According to the invention, in order, to be able to perform, in particular, the filtering, the shearing, and the mixing of the melt uniformly and flexibly, a first filter element associated with the melt inlet is formed by an annular candle filter and another filter element arranged before the nozzle openings of the nozzle plate is formed by a sand filter.
Description
Spinndüsenvorrichtung Spinnerette
Die Erfindung betrifft eine Spinndüsenvorrichtung zum Schmelz spinnen einer Vielzahl von Filamenten aus einer Polymerschmelze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a spinneret device for melt spinning a plurality of filaments of a polymer melt according to the preamble of claim 1.
Zur Herstellung von synthetischen Fäden in einem Schmelzspinnprozess werden üblicherweise Spinndüsenvorrichtung eingesetzt, die aus einem zugeführten Schmelzestrom eines Polymers eine Mehrzahl von feinsten Fila- menten spinnen. Um eine hohe Gleichmäßigkeit beim Spinnen der Fila- mentstränge zu erhalten, ist es außerordentlich wichtig, dass die Polymerschmelze einen hohen Reinigungsgrad sowie eine gleichmäßige Homogenität aufweist. Insoweit ist es üblich, dass derartige Spinndüsenvorrichtungen zumindest ein Filterelement aufweist. Neben der Filtrierung sind dabei je- doch auch der Druckabfall sowie die Scherung vor dem Spinnen und Mischung der Polymerschmelze zu erfüllen, um neben der Reinheit die Homogenität zu gewährleisten. To produce synthetic threads in a melt spinning process, spinneret devices are usually used which spin a plurality of the finest filaments from an added melt stream of a polymer. In order to obtain a high degree of uniformity when spinning the filament strands, it is extremely important that the polymer melt has a high degree of purification and uniform homogeneity. In that regard, it is common that such spinneret devices have at least one filter element. In addition to the filtration, however, the pressure drop as well as the shear before spinning and mixing of the polymer melt must be fulfilled in order to ensure homogeneity in addition to the purity.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, wird in der DE 101 40 116 AI eine Spinndüsenvorrichtung vorgeschlagen, die eine Filtereinrichtung mit mehreren Ringfilterelementen aufweist. Die Ringfilterelemente sind in einer Reihenschaltung hintereinander angeordnet, so dass sich insgesamt eine bessere Tiefenwirkung sowie eine wesentlich größere Filterfläche einstellt. Derartige Ringfilterelemente besitzen jedoch grundsätzlich den Nachteil, dass die Polymerschmelze beim Durchdringen der Ringfilterelemente unzureichend durchmischt wird. Insbesondere sind die nicht zu vermeidenden Nahtstellen an den Ringfilterelemente als besonders kritisch anzusehen.
Um eine ausreichende Durchmischung der Polymerschmelze zu erhalten, ist aus der DE 42 25 341 AI eine Spinndüsenvorrichtung bekannt, bei welcher nur ein einziges Ringfilterelement eingesetzt ist, das mit einer Mischein- richtung im Innern des Gehäuses zusammenwirkt. Hierbei ist die Mischeinrichtung im Innern des ringförmigen Filterelementes angeordnet, so dass nur eine begrenzte Filtertiefe zur Filtrierung der Polymerschmelze zur Verfügung steht. Aus der US 3,847,524 ist darüberhinaus eine Spinndüsenvorrichtung bekannt, bei welcher eine Mehrzahl von kerzenförmigen Filterelementen gemeinsam mit einer Scherplatte zusammenwirken. Hierbei wird die Scherung und Mischung der Schmelze unmittelbar vor der Düsenplatte durch ein zusätzliches Schermittel ausgeführt. Bei einer derartigen Filtereinrichtung ist es kaum möglich, eine gleichmäßige Anströmung aller Filterkerzen zu erhalten. Die zwangsläufig ungleichmäßige Durchströmung der Filterkerzen führt zudem zu unterschiedlichen Verschmutzungen, die die Ungleichmä- ßigkeit der Durchströmung noch begünstigen. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Spinndüsenvorrichtung zum Schmelz spinnen einer Vielzahl von Filamenten aus einer Polymerschmelze bereitzustellen, mit welcher eine Filtrierung, eine Scherung und eine Vermischung der Schmelze vor dem Verspinnen mit hoher Gleichmäßigkeit ausführbar ist. In order to meet these requirements, DE 101 40 116 A1 proposes a spinneret device which has a filter device with a plurality of ring filter elements. The ring filter elements are arranged in a series circuit one behind the other, so that overall sets a better depth effect and a much larger filter surface. However, such ring filter elements basically have the disadvantage that the polymer melt is insufficiently mixed when penetrating the ring filter elements. In particular, the unavoidable seams on the ring filter elements are to be regarded as particularly critical. In order to obtain a sufficient mixing of the polymer melt, from DE 42 25 341 AI a spinnerette device is known in which only a single ring filter element is used, which cooperates with a mixing device in the interior of the housing. In this case, the mixing device is arranged in the interior of the annular filter element, so that only a limited filter depth is available for filtering the polymer melt. Furthermore, from US Pat. No. 3,847,524 a spinneret device is known, in which a plurality of candle-shaped filter elements cooperate together with a shear plate. Here, the shearing and mixing of the melt is carried out immediately before the nozzle plate by an additional shear means. In such a filter device, it is hardly possible to obtain a uniform flow of all filter cartridges. The inevitably uneven flow through the filter cartridges also leads to different contaminants, which still favor the unevenness of the flow. It is an object of the invention to provide a generic spinnerette apparatus for melt spinning a plurality of filaments of a polymer melt, with which a filtration, a shear and a mixing of the melt prior to spinning with high uniformity is executable.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Spinndüsenvorrichtung der gattungsgemäßen Art mit einer Filtereinrichtung auszubilden, die eine hohe
Flexibilität zur Einstellung einer Filtrierung, Scherung und Mischung der Polymerschmelze aufweist. Another object of the invention is to provide a spinneret of the generic type with a filter device, which has a high Has flexibility to adjust a filtration, shear and mixing of the polymer melt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein dem Schmelzeinlass zugeordnetes erstes Filterelement durch einen ringförmigen Kerzenfilter und ein anderes den Düsenöffnungen der Düsenplatte vorgeordnetes Filterelement durch einen Sandfilter gebildet sind. This object is achieved in that a melt inlet associated with the first filter element are formed by a ring-shaped candle filter and another nozzle openings of the nozzle plate upstream filter element by a sand filter.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der Unteransprüche definiert. Advantageous developments of the invention are defined by the features and feature combinations of the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Funktionen zur Aufbereitung der Polymerschmelze vor dem Verspinnen durch separate Filterelemente ausführbar sind. So können die Funktion der Filtrierung und die Funktion der Scherung vorteilhaft durch unterschiedliche Filtermaterialien erfolgen. Insbesondere das als ringförmiger Kerzenfilter ausgebildete erste Filterelement bietet die Möglichkeit, eine Filtrierung mit relativ großer Fil- terfläche mit entsprechend langer Standzeit zu realisieren. Der den ringförmigen Kerzenfilter nachgeordnete Sandfilter bietet den besonderen Vorteil, die Polymerschmelze zu mischen und zu scheren mit oder ohne eine zusätzliche Filterwirkung. Damit wird die Polymerschmelze vor dem Ausspinnen durch die Düsenöffnungen der Düsenplatte im hohen Grade vergleichmäßigt. Um eine mehrfache Filtrierung der Schmelze vornehmen zu können, ist die Weiterbildung der Erfindung bevorzugt ausgeführt, bei welche der Kerzenfilter eine Filterfeinheit aufweist, die größer ist als eine Filterfeinheit des
Sandfilters. So lässt sich eine intensive Vorfiltrierung durch den ringförmigen Kerzenfilter realisieren. Der insbesondere durch seine Tiefenwirkung vorteilhafte Sandfilter wird dabei genutzt, um eine Feinstfiltrierung zu gewährleisten. The invention is characterized in that the functions for the preparation of the polymer melt prior to spinning by separate filter elements are executable. Thus, the function of the filtration and the function of the shear can advantageously be carried out by different filter materials. In particular, the first filter element designed as an annular candle filter offers the possibility of realizing a filtration with a relatively large filter surface with a correspondingly long service life. The sand filter arranged downstream of the annular candle filter offers the particular advantage of mixing and shearing the polymer melt with or without an additional filtering action. Thus, the polymer melt prior to spinning through the nozzle openings of the nozzle plate is highly uniformed. In order to make a multiple filtration of the melt, the development of the invention is preferably carried out, in which the candle filter has a filter fineness that is greater than a filter fineness of Sand filter. Thus, an intensive prefiltration through the annular candle filter can be realized. The advantageous in particular by its depth effect sand filter is used to ensure a Feinstfiltrierung.
Grundsätzlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass der Kerzenfilter eine Filterfeinheit aufweist, die kleiner ist als eine Filterfeinheit des Sandfilters. Bei dieser Variante der Erfindung, wird die Polymerschmelze allein durch den ringförmigen Kerzenfilter gefiltert. Der nachfolgende Sandfilter wird vorteilhaft im wesentlichen nur zum Vermischen und zur Scherung der Polymerschmelze genutzt, um beispielsweise ein bestimmtes Temperaturniveau innerhalb der Schmelze zu erhalten. In principle, however, there is also the possibility that the candle filter has a filter fineness which is smaller than a filter fineness of the sand filter. In this variant of the invention, the polymer melt is filtered solely by the annular candle filter. The following sand filter is advantageously used essentially only for mixing and shearing the polymer melt, for example to obtain a specific temperature level within the melt.
In Abhängigkeit von dem Fadentiter und dem Polymertyp wird der Kerzen- filter bevorzugt mit einer Filterfeinheit im Bereich zwischen 5 μπι bis 200 μπι ausgeführt. Somit lassen sich alle Kombinationen zur Einstellung einer einfachen oder doppelten Filtrierung sowie zur Einstellung einer gewünschten Scherung und Mischung realisieren. Um einerseits eine große Filterfläche zu realisieren und andererseits eine ausreichende Tiefenwirkung bei der Filtrierung der Polymerschmelze zu erreichen, weist der Kerzenfilter gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung am Umfang ein plissiertes Filtermaterial vorzugsweise aus einem mehrschichtigen Edelstahldrahtgewebe auf. Damit sind sehr lange Standzeiten des Kerzenfilters sowie eine hohe Reinheit der Schmelze zu erreichen.
Die radiale Durchströmung des Kerzenfilters wird bevorzugt durch die Weiterbildung der Erfindung begünstigt, bei welcher der Kerzenfilter innerhalb des Gehäuses zwischen einem äußeren Haltering und einem inneren Verdrängerkörper angeordnet ist, wobei der Kerzenfilter gegenüber dem Verdrängerkörper ein Stützrohr aufweist und eine Sammelkammer bildet. So lässt sich eine Strömung radial vorn außen nach innen durch den Mantel des Kerzenfilters realisieren. Depending on the yarn titer and the polymer type, the candle filter is preferably designed with a filter fineness in the range between 5 μm and 200 μm. Thus, all combinations for setting a single or double filtration and for setting a desired shear and mixing can be realized. On the one hand to realize a large filter surface and on the other hand to achieve a sufficient depth effect in the filtration of the polymer melt, the candle filter according to an advantageous embodiment of the invention on the periphery of a pleated filter material preferably made of a multi-layer stainless steel wire mesh. Thus, very long service life of the candle filter and a high purity of the melt can be achieved. The radial flow through the candle filter is preferably favored by the development of the invention, in which the candle filter is disposed within the housing between an outer retaining ring and an inner displacement body, wherein the candle filter relative to the displacement body has a support tube and forms a collection chamber. Thus, a flow can be realized radially inwardly from the outside to the inside through the jacket of the candle filter.
Die Zuführung der Polymerschmelze wird dabei bevorzugt durch einen oberhalb des Kerzenfilters ausgebildeten Verdrängerkopf des Verdrängerkörpers begünstigt, der mit der Einlassplatte eine Einlasskammer bildet. The feed of the polymer melt is preferably favored by a displacement head of the displacement body formed above the candle filter, which forms an inlet chamber with the inlet plate.
Zur Aufnahme des Sandfilters ist die Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, bei welcher der Sandfilter durch eine Sandaufschüttung vorzugsweise aus einem Quarzsand oder einem Metallpulver in einer Ausnehmung einer Filterplatte gebildet ist, die im Gehäuse oberhalb der Düsenplatte gehalten ist. For receiving the sand filter, the development of the invention is provided, in which the sand filter is preferably formed by a Sandaufschüttung from a quartz sand or a metal powder in a recess of a filter plate, which is held in the housing above the nozzle plate.
Hierbei weist die Filterplatte im Grund der Ausnehmung mehrere Bohrun- gen auf, die gegenüber der Sandaufschüttung durch ein Stützgewebe abgedeckt sind. So ist eine gleichmäßige Durchströmung des Sandfilters möglich. Um insbesondere bestimmte Druckverhältnisse zum Ausspinnen der Polymerschmelze an den Düsenöffnungen der Düsenplatte zu erhalten, lässt sich vorteilhaft die Erfindung noch dadurch verbessern, indem eine Druck- abfallplatte zwischen dem Sandfilter und der Düsenplatte angeordnet ist, zumindest eine Durchlassöffnung aufweist. Durch die Anzahl und Formgebung der Durchlassöffnung in der Druckabfallplatte lassen sich vorteilhaft
auch die Schmelze Verteilung unmittelbar in einer der Düsenplatte vorgeordneten Verteilkammer realisieren. In this case, the filter plate has a plurality of bores in the bottom of the recess, which are covered by a supporting fabric in relation to the sand bedding. So a uniform flow through the sand filter is possible. In particular, to obtain certain pressure conditions for spinning out the polymer melt at the nozzle openings of the nozzle plate, the invention can advantageously be improved by arranging a pressure drop plate between the sand filter and the nozzle plate, having at least one passage opening. By the number and shape of the passage opening in the pressure drop plate can be advantageous also realize the melt distribution directly in a distribution chamber upstream of the nozzle plate.
Die erfindungsgemäße Spinndüsenvorrichtung ist grundsätzlich geeignet, um alle zur Faserherstellung üblichen Polymertypen zu verspinnen. Die Düsenöffnungen in der Düsenplatte können dabei in einer flächenförmigen oder ringförmigen Anordnung ausgebildet sein. The spinneret device according to the invention is in principle suitable for spinning all types of polymers customary for fiber production. The nozzle openings in the nozzle plate can be formed in a planar or annular arrangement.
Die erfindungsgemäße Spinndüsenvorrichtung wird nachfolgend mit Bezug zu den beigefügten Figuren näher erläutert. The spinnerette device according to the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures.
Es stellen dar: They show:
Fig. 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbei- Spiels der erfindungsgemäßen Spinndüsenvorrichtung 1 shows schematically a cross-sectional view of a first embodiment of the spinneret device according to the invention
Fig. 2 schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spinndüsenvorrichtung Fig. 2 shows schematically a cross-sectional view of another embodiment of the spinneret device according to the invention
In Fig. 1 ist schematisch eine Querschnittsansicht eines ersten Ausfüh- rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spinndüsenvorrichtung zum Schmelzspinnen einer Vielzahl von Filamenten aus einer Polymerschmelze dargestellt. Die Spinndüsenvorrichtung weist ein hohlzylindrisches Gehäuse 1 auf, das an einem offenen Ende ein Befestigungsgewinde 21 aufweist. An dem gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 1 ist da Gehäuse 1 durch eine Düsenplatte 2 verschlossen. Die Düsenplatte 2 weist eine Mehrzahl
von Düsenöffnungen 3 auf, die die Düsenplatte 2 vorzugsweise in mehreren Durchmesserstufen vollständig durchdringen. FIG. 1 schematically shows a cross-sectional view of a first embodiment of the spinneret device according to the invention for melt-spinning a multiplicity of filaments from a polymer melt. The spinnerette device has a hollow cylindrical housing 1, which has a fastening thread 21 at an open end. At the opposite end of the housing 1 since housing 1 is closed by a nozzle plate 2. The nozzle plate 2 has a plurality of nozzle openings 3, which completely penetrate the nozzle plate 2 preferably in several diameter stages.
Innerhalb des Gehäuses 1 stützt sich an der Düsenplatte 2 eine Filterplatte 16 und ein Haltering 7 zur Aufnahme einer Filtereinrichtung 4 ab. Die Filtereinrichtung 4 ist zwischen einem Einlassadapter 5 und der Düsenplatte 2 innerhalb des Gehäuses 1 angeordnet. Der Einlassadapter 5 im oberen Bereich des Gehäuses 1 weist einen Schmelzeinlass 6 auf, der den Einlassadapter 5 vollständig durchdringt. Within the housing 1 is supported on the nozzle plate 2, a filter plate 16 and a retaining ring 7 for receiving a filter device 4 from. The filter device 4 is arranged between an inlet adapter 5 and the nozzle plate 2 within the housing 1. The inlet adapter 5 in the upper region of the housing 1 has a melt inlet 6, which completely penetrates the inlet adapter 5.
Die Filtereinrichtung 4 weist mehrere Filterelemente 4.1 und 4.2 auf, die innerhalb des Gehäuses 1 hintereinander angeordnet sind. Ein erstes dem Schmelzeeinlass 6 zugeordnetes Filterelement ist als Kerzenfilter 4.1 ausgebildet. Der Kerzenfilter 4.1 ist ringförmig ausgeführt und stützt sich mit einem unteren Ende an einem Haltekragen 22 des Halterings 7 ab. Der Kerzenfilter 4.1 weist hierzu ein inneres Stützrohr 12 auf, das von einem pressierten Filtermaterial 11 umgeben ist. The filter device 4 has a plurality of filter elements 4.1 and 4.2, which are arranged one behind the other within the housing 1. A first filter element associated with the melt inlet 6 is designed as a candle filter 4.1. The candle filter 4.1 is annular and is supported by a lower end on a retaining collar 22 of the retaining ring 7. For this purpose, the candle filter 4.1 has an inner support tube 12, which is surrounded by a pressed filter material 11.
Das obere Ende des ringförmigen Kerzenfilters 4.1 ist durch einen Ver- drängerkörper 8 gehalten, der innerhalb des Kerzenfilters 4.1 konisch ausgeführt ist und eine sich zwischen dem Stützrohr 12 und dem Verdrängerkörper 8 erstreckende Sammelkammer 14 bildet. Im oberen Bereich weist der Verdrängerkörper 8 einen Verdrängerkopf 9 auf, welcher das obere Ende des ringförmigen Kerzenfilters 4.1 abdichtet. The upper end of the annular candle filter 4.1 is held by a displacement body 8, which is conical inside the candle filter 4.1 and forms a collecting chamber 14 extending between the support tube 12 and the displacement body 8. In the upper area, the displacement body 8 has a displacement head 9, which seals the upper end of the annular candle filter 4.1.
Zwischen dem Verdrängerkopf 9 und dem Einlassadapter 5 ist ein federelastischer Abstandshalter 10 angeordnet, so dass sich zwischen dem Ein-
lassadapter 5 und dem Verdrängerkörper 8 ein Freiraum einstellt. Ebenso ist zwischen dem Haltering 7 sowie dem Kerzenfilter 4.1 ein weiterer Freiraum gebildet. Die zwischen dem Schmelzeeinlass 6 und dem Kerzenfilter 4.1 gebildeten Freiräume werden hier als Einlasskammer 13 bezeichnet. Die Verteilung der über den Schmezeeinlass 6 zugeführten Polymer schmelze in die Einlasskammer 13 wird dabei im wesentlichen durch den Verdrängerkopf 9 bestimmt. Between the displacement head 9 and the inlet adapter 5, a resilient spacer 10 is arranged, so that between the input Lassadapter 5 and the displacement body 8 sets a free space. Likewise, a further clearance is formed between the retaining ring 7 and the cartridge filter 4.1. The free spaces formed between the melt inlet 6 and the candle filter 4.1 are referred to here as the inlet chamber 13. The distribution of the molten polymer supplied via the Schmezeeinlass 6 melt into the inlet chamber 13 is thereby determined essentially by the displacer 9.
Unterhalb des Halteringes 7 ist die Filterplatte 16 angeordnet, die eine kreisförmige Ausnehmung 17 aufweist, die im Durchmesser größer ist als ein Außendurchmesser des Kerzenfilters 4.1. In der Ausnehmung 17 ist eine Sandaufschüttung 18 des Sandfilters 4.2 enthalten. Die Sandschüttung 18 kann hierbei aus einem Quarzsand oder alternativ aus einem Metallpulver gebildet sein. Im Grund der Ausnehmung 17 weist der Sandfilter 4.2 ein Stützgewebe 19 auf, das eine Vielzahl von Bohrungen 20 im Grund der Ausnehmung 17 der Filterplatte 16 abdeckt. Die Bohrungen 20 an der Unterseite der Filterplatte 16 münden in eine Verteilkammer 15, die zwischen der Filterplatte 16 und der Düsenplatte 2 ausgebildet ist. An der Oberseite der Filterplatte 16 ist zwischen dem Verdrängerkörper 8 und dem Sandfilter 4.2 die Sammelkammer 14 gebildet, die sich axial bis zu einem oberen Ende des Kerzenfilters 4.1 erstreckt. Below the retaining ring 7, the filter plate 16 is arranged, which has a circular recess 17 which is larger in diameter than an outer diameter of the candle filter 4.1. In the recess 17, a Sandaufschüttung 18 of the sand filter 4.2 is included. The sand fill 18 may in this case be formed from a quartz sand or alternatively from a metal powder. In the bottom of the recess 17, the sand filter 4.2 on a support fabric 19, which covers a plurality of holes 20 in the bottom of the recess 17 of the filter plate 16. The holes 20 at the bottom of the filter plate 16 open into a distribution chamber 15 which is formed between the filter plate 16 and the nozzle plate 2. At the top of the filter plate 16, the collection chamber 14 is formed between the displacer 8 and the sand filter 4.2, which extends axially to an upper end of the candle filter 4.1.
Im Betrieb wird die Spinndüsenvorrichtung über das Befestigungsgewinde 21 an eine Spinndüsenaufnahme befestigt, wobei der Einlassadapter 5 druckdicht mit einer Schmelzezufuhreinrichtung gekoppelt wird. In diesem Zustand wird eine Polymerschmelze unter einem vorbestimmten Druck ei-
ner Spinnpumpe in den Schmelzeeinlass 6 eingeleitet und zunächst in die Einlasskammer 13 geleitet. Die Polymerschmelze durchströmt in radialer Richtung von außen nach innen den Kerzenfilter 4.1. Hierbei erfolgt eine Filtrierung der Schmelze. Das Filtermaterial 11 des Kerzenfilters 4.1 ist hierzu vorzugsweise aus einem plessierten Edelstahldrahtgewebe gebildet. In operation, the spinneret device is fastened via the attachment thread 21 to a spinneret receptacle, wherein the inlet adapter 5 is pressure-tightly coupled to a melt supply device. In this state, a polymer melt under a predetermined pressure of a ner spin pump introduced into the melt inlet 6 and initially passed into the inlet chamber 13. The polymer melt flows through in the radial direction from outside to inside the candle filter 4.1. In this case, a filtration of the melt takes place. For this purpose, the filter material 11 of the candle filter 4.1 is preferably formed from a pleated stainless steel wire mesh.
Nach der Filtrierung der Schmelze gelangt diese in die Sammelkammer 14 und durchdringt anschließend den Sandfilter 4.2. Innerhalb des Sandfilters 4.2 erfolgt eine Vermischung und eine Scherung der Polymerschmelze, be- vor diese über die Bohrungen 20 in die Verteilkammer 15 gelangt. Anschließend wird die Polymerschmelze durch die Düsenöffnungen 3 versponnen. After the filtration of the melt, this passes into the collection chamber 14 and then penetrates the sand filter 4.2. Within the sand filter 4.2, a mixing and shearing of the polymer melt takes place, before it passes through the bores 20 into the distribution chamber 15. Subsequently, the polymer melt is spun through the nozzle openings 3.
Die Sandaufschüttung 18 des Sandfilters 4.2 wird vorzugsweise aus einem Quarzsand oder einem Metallpulver gebildet. Je nach Filterfeinheit des Kerzenfilters 4.1 können hierbei unterschiedliche Sandaufschüttungen 18 gewählt werden. The sand bedding 18 of the sand filter 4.2 is preferably formed from a quartz sand or a metal powder. Depending on the filter fineness of the candle filter 4.1, different sand fillings 18 can be selected here.
So besteht die Möglichkeit, dass das Filtermaterial 11 des Kerzenfilters 4.1 eine feinere Filterfeinheit aufweist, als die Sandschüttung 18 des Sandfilters 4.2. Damit wird die Filtrierung im wesentlichen durch den Kerzenfilter 4.1 ausgeführt. Der Sandfilter 4.2 ist für die Funktion der Scherung und Mischung der Polymerschmelze ausgelegt. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Filterfeinheit des Kerzenfilters 4.1 grober zu wählen, als die des Sandfilters 4.2. Damit tritt eine 2-Stufen-Filtrierung ein, die durch den Kerzenfilter 4.1 und den Sandfilter 4.2 erfolgt.
Das Filtermaterial 11 des Kerzenfilters 4.1 wird vorzugsweise mit einer Filterfeinheit im Bereich von 5 μπι bis max. 200 μπι ausgeführt, so dass in Abhängigkeit vom Fadentiter sowohl textile als auch technische Fäden damit gesponnen werden können. Thus, there is the possibility that the filter material 11 of the candle filter 4.1 has a finer filter fineness than the sand fill 18 of the sand filter 4.2. Thus, the filtration is carried out essentially by the candle filter 4.1. The sand filter 4.2 is designed for the function of shear and mixing of the polymer melt. Alternatively, however, it is also possible to choose the filter fineness of the candle filter 4.1 coarser than that of the sand filter 4.2. This results in a 2-stage filtration, which takes place through the candle filter 4.1 and the sand filter 4.2. The filter material 11 of the candle filter 4.1 is preferably with a filter fineness in the range of 5 μπι to max. 200 μπι performed so that both textile and technical threads can be spun with it depending on the yarn denier.
Für das Verspinnen von Polymerschmelzen ist insbesondere innerhalb der Spinndüsenvorrichtung ein vorbestimmter Druckabfall sowie eine Temperaturerhöhung gewünscht, um eine gute Spinnbarkeit zu erhalten. Um unabhängig von der Filtereinrichtung einen zusätzlichen Druckabfall realisie- ren zu können, ist in Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spinndüsenvorrichtung gezeigt. For the spinning of polymer melts, a predetermined pressure drop and an increase in temperature are desired, in particular within the spinneret device, in order to obtain a good spinnability. In order to be able to realize an additional pressure drop independently of the filter device, a further exemplary embodiment of the spinneret device according to the invention is shown in FIG.
In Fig. 2 ist schematisch eine Querschnittsansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Spinndüsenvorrichtung dargestellt. Das Ausführungsbeispiel der Spinndüsenvorrichtung nach Fig. 2 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird. Zur Verbesserung des Druckabfalls sowie zur Vermischung der Polymerschmelze ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 zwischen der Filterplatte 16 und der Düsenplatte 2 eine zusätzliche Druckabfallplatte 23 angeordnet, die eine Durchlassöffnung 24 aufweist. Die Druckabfallplatte 23 ist an einer Oberseite mit einer kegelförmigen Vertiefung 25 ausgeführt, so dass die aus den Bohrungen 20 der Filterplatte 16 austretende Schmelze gleichmäßig zur Durchlassöffnung 24 geleitet wird. An der Unterseite der
Druckabfallplatte 23 ist eine Verteilkammer 15 gebildet, die sich über die gesamte Anordnung der Düsenöffnungen 3 erstreckt. FIG. 2 schematically shows a cross-sectional view of a further embodiment of the spinneret device according to the invention. The embodiment of the spinneret device of Fig. 2 is substantially identical to the embodiment of Fig. 1, so that at this point only the differences will be explained and otherwise reference is made to the above description. To improve the pressure drop and to mix the polymer melt in the embodiment of FIG. 2 between the filter plate 16 and the nozzle plate 2, an additional pressure drop plate 23 is arranged, which has a passage opening 24. The pressure drop plate 23 is designed on an upper side with a conical recess 25, so that the melt emerging from the bores 20 of the filter plate 16 is conducted uniformly to the passage opening 24. At the bottom of the Pressure Drop plate 23 is a distribution chamber 15 is formed, which extends over the entire arrangement of the nozzle openings 3.
Derartige Druckabfallplatten 23 werden in der Fachwelt auch als sogenann- te Shirley-Plate bezeichnet, wobei die Druckabfallplatte 23 auch mehrere Durchlassöffnungen 24 aufweisen kann. Such pressure drop plates 23 are also referred to in the art as a so-called Shirley plate, wherein the pressure drop plate 23 may also have a plurality of passage openings 24.
Mit der zusätzlichen Druckabfallplatte 23 besteht die Möglichkeit, einen weiteren Druckabfall im Bereich bis max. 150 bar sowie eine zusätzliche Temperaturerhöhung im Bereich von max. 10 Kelvin zu erreichen. With the additional pressure drop plate 23 it is possible, a further pressure drop in the range up to max. 150 bar and an additional temperature increase in the range of max. 10 Kelvin to reach.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte konstruktive Aufbau der Spinndüsenvorrichtung ist beispielhaft. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, die Spinndüsenvorrichtung in einer plattenförmigen Anordnung auszubilden, wobei die Platten druckdicht miteinander verbunden sind. So können auch rechteckige Düsenplatten realisiert werden. Die Erfindung ist nicht auf eine runde Form der Spinndüsenvorrichtung beschränkt.
The illustrated in FIGS. 1 and 2 structural design of the spinneret device is exemplary. Basically, it is also possible to form the spinneret device in a plate-shaped arrangement, wherein the plates are pressure-tightly connected to each other. So also rectangular nozzle plates can be realized. The invention is not limited to a round shape of the spinneret device.
Claims
Patentansprüche claims
Spinndüsenvorrichtung zum Schmelz spinnen einer Vielzahl von Filamenten aus einer Polymerschmelze mit einem Gehäuse (1) zur Aufnahme einer Düsenplatte (2) mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen (3), einem Einlassadapter (5) mit zumindest einem Schmelzeinlass (6) und einer zwischen dem Einlassadapter (5) und der Düsenplatte (2) angeordneten Filtereinrichtung (4), welche aus mehreren hintereinander angeordneten Filterelementen (4.1, 4.2) gebildet ist, A spinnerette apparatus for melt spinning a plurality of filaments of a polymer melt comprising a housing (1) for receiving a nozzle plate (2) having a plurality of nozzle orifices (3), an inlet adapter (5) having at least one melt inlet (6) and one between the inlet adapter (5) and the nozzle plate (2) arranged filter device (4), which is formed from a plurality of successively arranged filter elements (4.1, 4.2),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
ein dem Schmelzeinlass (6) zugeordnetes erstes Filterelement durch einen ringförmigen Kerzenfilter (4.1) und ein anderes den Düsenöffnungen (3) der Düsenplatte (2) vorgeordnetes Filterelement durch einen Sandfilter (4.2) gebildet sind. a first filter element associated with the melt inlet (6) is formed by an annular candle filter (4.1) and another filter element upstream of the nozzle openings (3) of the nozzle plate (2) is formed by a sand filter (4.2).
Spinndüsenvorrichtung nach Anspruch 1, Spinnerette device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Kerzenfilter (4.1) eine Filterfeinheit aufweist, die größer ist als eine Filterfeinheit des Sandfilters (4.2). the candle filter (4.1) has a filter fineness that is greater than a filter fineness of the sand filter (4.2).
Spinndüsenvorrichtung nach Anspruch 1, Spinnerette device according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Kerzenfilter (4.1) eine Filterfeinheit aufweist, die kleiner ist als eine Filterfeinheit des Sandfilters (4.2).
Spinndüsenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass the candle filter (4.1) has a filter fineness that is smaller than a filter fineness of the sand filter (4.2). Spinneret device according to one of claims 1 to 3, characterized in that
die Filterfeinheit des Kerzenfilters (4.1) im Bereich zwischen 5μπι bis 200 μπι liegt. the filter fineness of the candle filter (4.1) is in the range between 5μπι to 200 μπι.
Spinndüsenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Spinneret device according to one of claims 1 to 4, characterized in that
der Kerzenfilter (4.1) am Umfang ein plissiertes Filtermaterial (11) vorzugsweise aus einem mehrschichtigen Edelstahldrahtgewebe aufweist. the candle filter (4.1) on the periphery of a pleated filter material (11), preferably made of a multi-layer stainless steel wire mesh.
Spinndüsenvorrichtung nach Anspruch 5, Spinnerette device according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Kerzenfilter (4.1) innerhalb des Gehäuses (1) zwischen einem äußeren Haltering (7) und einem inneren Verdrängerkörper (8) angeordnet ist, wobei der Kerzenfilter (4.1) gegenüber dem Verdrängerkörper (8) ein Stützrohr (12) aufweist und eine Sammelkammer (14) bildet. the candle filter (4.1) is arranged within the housing (1) between an outer retaining ring (7) and an inner displacement body (8), the candle filter (4.1) having a support tube (12) opposite the displacement body (8) and a collecting chamber (12). 14).
Spinndüsenvorrichtung nach Anspruch 6, Spinnerette device according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Verdrängerkörper (8) einen oberhalb des Kerzenfilters (4.1) ausgebildeten Verdrängerkopf (9) aufweist, der mit dem Einlassadapter (5) eine Einlasskammer (13) bildet.
the displacement body (8) has a displacement head (9) formed above the candle filter (4.1) and forms an inlet chamber (13) with the inlet adapter (5).
8. Spinndüsenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass 8. spinneret device according to one of claims 1 to 7, characterized in that
der Sandfilter (4.2) durch eine Sandaufschüttung (18) vorzugs- weise aus einem Quarzsand oder einem Metallpulver in einer the sand filter (4.2) by a sand bed (18) preferably of a quartz sand or a metal powder in one
Ausnehmung (17) einer Filterplatte (16) gebildet ist, die im Gehäuse (1) oberhalb der Düsenplatte (2) gehalten ist. Recess (17) of a filter plate (16) is formed, which is held in the housing (1) above the nozzle plate (2).
9. Spinndüsenvorrichtung nach Anspruch 8, 9. Spinneret device according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Filterplatte (16) im Grund der Ausnehmung (17) mehrere Bohrungen (20) aufweist, die gegenüber der Sandaufschüttung (18) durch ein Stützgewebe (19) abgedeckt sind. 10. Spinndüsenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass the filter plate (16) in the bottom of the recess (17) has a plurality of bores (20), which are compared to the sand bedding (18) covered by a supporting fabric (19). 10. Spinneret device according to one of claims 1 to 9, characterized in that
eine Druckabfallplatte (23) zwischen dem Sandfilter (4.2) und der Düsenplatte (2) angeordnet ist, die zumindest eine Durchlassöffnung (24) aufweist.
a pressure drop plate (23) is arranged between the sand filter (4.2) and the nozzle plate (2), which has at least one passage opening (24).
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