DE1435461C3 - Spinndüse zum Schmelzspinnen von Fadenscharen - Google Patents

Description

der Unterplatten / und der Erhebung b verlaufen im Bereich der Mündung der Luftaustrittsschlitze #parallel zu der Achse der Spinnöffnungen m, wodurch die Luftströme erst nach zumindest teilweiser Verfestigung der Fäden auf diese einwirken. Die Unterplatten weisen am unteren Ende der Fläche /"eine Lippe h auf, die mit der Oberplatte a einen Durchgangsspalt / erzeugt. Weiterhin ist einmündend in die Rille d eine Luftleitschaufel y angebracht, durch die ein Durchgangsspalt k entsteht. Gegenüber der Rille e der Oberplatte a befindet sich eine Rille ζ der Unterplatte /. Dadurch wird ein länglicher, zur Reihe der Spinnöffnungen m paralleler Strömungskanal e, ζ gebildet, der bei Inbetriebnahme der Düse durch Zuleitungen mit Gasbzw. Dampfströmen beschickt wird. Jede Spinndüse trägt vier solcher Zuleitungen.

Beim Ausspinnen werden durch die Zuleitungen Gasbzw. Dampfströme eingespeist. Diese Gasströme verbreitern sich in dem Strömungskanal e, z, treten nach der Rille c/über und gelangen dann zwischen den durch die Luftleitschaufel j sowie durch die Lippe h gebildeten Spalt k bzw. / in den Austrittsschlitz g. In dem Austrittsschlitz g haben sich durch diese verschiedenen Passagen die Gasströme derart ausgeglichen, daß schließlich ein über die Breite sehr gleichmäßiger, ausgerichteter Gas- bzw. Dampfstrom austritt. Dieses System von rillenförmigen Strömungskanälen und Schlitzen innerhalb der Spinndüse bewirkt nämlich eine ständige Änderung der Strömungsgeschwindigkeit der Gase, was zu einer wesentlichen Vergleichsmäßigung der Strömungskomponenten über die Breite des Austrittsschlitzes # führt.

Wird z. B. ein Luftgemisch in die Strömungskanäle e, ζ mit einem Druck von 0,14 atü eingepreßt, beträgt der Druck in dem Austrittsschlitz g nur noch 0,11 atü.

In die keilförmige Ausfräsung der Düse wird nunmehr in Richtung c fadenbildende Schmelze oder Lösung eingepreßt, so daß aus den Spinnöffnungen m eine Reihe von Fäden austritt. Diese werden von den aus den beiden Luftaustrittsschlitzen g austretenden Gasströmen erfaßt und nach vorn gerissen. Da nun durch die Führungskanäle innerhalb der Düse Strömungsrichtung und Geschwindigkeit über die Schlitzbreite gleichmäßig verlaufen, werden die Fäden nicht — wie bei früheren Anordnungen — durcheinandergewirbelt, sondern weitgehend in einem gleichmäßigen Strom von der Spinndüse weggeführt.

Diese Art der Verspinnung bewirkt auch, daß die Fäden einen gleichartigen Verzug innerhalb eines Abstandes von 5 mm von den Spinnöffnungen erfahren. Es kann unschwer aus einer 400 μ starken Spinnöffnung ein Faden von 1 μ Durchmesser ohne Fadenriß ersponnen werden. Durch diesen enormen Verzug wird eine hohe Orientierung der Fadenmoleküle erreicht, wie sie im allgemeinen erst durch die Kaltverstreckung normal ersponnener Fäden erzielt wird.

Die erfindungsgemäße Spinnvorrichtung hat sich für die Verspinnung der verschiedensten Polymeren bewährt, z. B. für Polyamide, Polyester, Polyolefine, Polyurethane usw. Auch Gemische dieser Stoffe mit Weichmachern und anderen modifizierenden Substanzen lassen sich mit ihr in der erläuterten Weise verspinnen.

Beispiel

Mit einer erfindungsgemäßen Spinndüse wurde Polycaprolactam unter folgenden Bedingungen versponnen:

Anzahl der Spinnöffnungen 160

Durchmesser der Spinnöffnungen 400 μ
Abstand der Spinnöffnungen 2 mm

Schlitzbreite 340 mm

Schlitzweite 0,3 mm

Düsentemperatur 225⁰C

Gasgemisch Luft zu Wasserdampf = 10:1
Gastemperatur in der

Spinnöffnung 225° C

Gasmenge 1,5 NnvVmin

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Spinnvorrichtung zum Schmelzspinnen von Fadenscharen, die nach dem Verlassen der Spinnöffnungen in noch heißem Zustand verstreckt werden, bestehend aus einer Oberplatte mit einer keilförmigen Erhebung und zwei damit verbundenen, seitlich von der Erhebung angeordneten Unterplatten, die zusammen mit der Erhebung zwei Austrittsschlitze für die Zuführung der Verstreckungsluft bilden, wobei die parallel zu der Reihe der Spinnöffnungen verlaufenden Austrittsschlitze über Strömungskanäle mit einer Luftzuführung in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberplatte ^einteilig ausgebildet ist und ihre keilförmige Erhebung (b) im Bereich der Mündung der Spinnöffnungen (m)e'me ebene, rechtwinklig zu den Spinnöffnungen (m) angeordnete Fläche (m 1) aufweist, daß die die Austrittsschlitze ^begrenzenden Flächen (f\, b \) der Erhebung (b) im Bereich der Mündung der Luftaustrittsschlitze (g) parallel zu der Achse der Spinnöffnungen (m) verlaufen und daß jedem Luftaustrittsschlitz (g) zwei als parallel zueinander und zu der Erhebung (b) angeordnete Rillen (d e, z), ausgebildete Strömungskanäle mit Übergängen in den einander zugekehrten Flächen der Oberplatte (a) und der Unterplatten (I) vorgeschaltet sind.

   Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spinnvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

   Die Herstellung von Vliesstoffen aus hochpolymeren Substanzen unter Überspringung der separaten Herstellung von Fasern, der Verstreckung und des Schneidens derselben wurde mehrfach versucht. So ist es bekannt, Lösungen oder Schmelzen von faserbildenden Polymeren aus Runddüsen auszupressen und in vliesartiger Form aufzufangen; diese Methode liefert jedoch infolge mangelnder Orientierung der Kettenmoleküle beim Ausspritzen aus den relativ groben Runddüsen infolge hoher Turbulenz der Luftströme und mangels gerichteter Verzugskräfte keine Materialien mit der erforderlichen Festigkeit. Weiterhin ist es bekannt, das Ausgangsmaterial aus Runddüsen auszupressen, die Lösungs- bzw. Schmelzströme mittels elektrischer Kräfte zu zerteilen und ebenfalls in Form von Faservliesen aufzufangen. Bei diesen bekannten Verfahren hatte man Spinnlöcher mit großem Querschnitt verwendet. Bei einem anderen Verfahren hat man Rundspinndüsen mit Düsenbohrungen unter 1 mm Durchmesser verwendet; hierbei werden Fäden ausgesponnen, die in einem gewissen Abstand von der Spinndüse konzentrisch zu Strängen zusammengefaßt und mit Hilfe von konzentrisch eingebrachten Luftströmen sowie elektrischen Feldern aus den Spinndüsen herausgezogen und zu Wirrfaservliesen verteilt werden. Es ist jedoch schwierig, mit Hilfe dieser Methode gleichmäßige Vliese größerer Breite herzustellen, da bei der hierfür notwendigen Verwendung mehrerer Spinndüsen die einzelnen ihnen zugeordneten elektrischen Felder sich in ungünstiger Weise gegenseitig beeinflussen. Auch ist auf diese Weise eine Gleichmäßigkeit der Orientierung der Kettenmoleküle, welche eine wichtige Voraussetzung für eine gute Qualität synthetischer Textilfasern ist, schwierig zu erreichen; denn zufolge der konzentrischen Anordnung der Luftströme bzw. elektrischen Felder sind die im Inneren der Stränge befindlichen Fäden anderen Abkühlungsverhältnissen ausgesetzt als die peripheren.

   Schließlich ist es bekannt, Fäden aus der Schmelze von Hochpolymeren mit Hilfe einer aus zwei aufeinandergepreßten Teilen bestehenden Oberplatte mit eingeschnittenen Längsrillen, der zwei Unterplatten ίο zugeordnet sind, auszuspinnen; hierbei wird das Ausziehen der Fäden mittels zweier konvergierender Luftströme, die aus zwei beidseitig der Reihe von Spinnöffnungen angeordneten Luftschlitzen ausgeblasen werden, bewirkt. Die Spinnöffnungen liegeij dabei in der Spitze einer keilförmigen Erhebung, und die Austrittsschlitze für die konvergierenden Luftströme münden in einem Winkel zu den Düsenöffnungen unmittelbar an diesen. Die Turbulenz der Luftströme verhindert die Ausbildung einer gleichmäßigen Fadenschar, und die erforderlichen Verbindungsmittel für die beiden Oberplattenteile bedingen eine periodische Unterbrechung in der Reihe der Spinnöffnungen.

   Diese der Erzielung gleichmäßiger Scharen von endlosen molekülorientierten Fäden direkt aus der Schmelze von Hochpolymeren in größerer Breite sowie ihre Überführung in gleichmäßige Vliese entgegenstehenden Schwierigkeiten werden durch die Verwendung einer Spinnvorrichtung nach Patentanspruch behoben. Hierbei werden die aus dieser Spinnvorrichtung reihenweise in einer Vielzahl austretenden Fäden aus geschmolzenen Hochpolymeren mittels gerichteter Gas- bzw. Dampfströme verstreckt und verfestigt, derart, daß eine entsprechende breite Bahn stets zueinander parallellaufender feiner und — zufolge weitgehender Molekülorientierung — sehr fester Fäden ausgebildet wird.

   Die Spinnvorrichtung hat eine Spinndüse (Fig. 1), bestehend aus einer länglichen Oberplatte a mit einer in der Mitte sich über die Gesamtlänge erstreckenden keilförmigen Erhebung b. Diese Erhebung b weist im Bereich der Mündung der Spinnöffnungen m eine ebene, rechtwinklig zu den Spinnöffnungen m angeordnete Fläche m 1 auf. Die Oberplatte a ist rückseitig keilförmig ausgefräst, derart, daß das Ende des Keils etwa 1,5 bis 3 mm vor der Fläche m 1 endet. Die Breite der Fläche m 1 beträgt etwa 1,4 bis 2 mm. In dieser Fläche m 1 sind zentrisch in einem Abstand von 1,0 bis 10 mm (vorzugsweise 2 mm) Spinnöffnungen m mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,6 mm in der Weise angebracht, daß sie eine gleichmäßige Reihe von Spinnöffnungen m bilden. Die Spinnöffnungen m sitzen symmetrisch auf der Fläche m 1 und münden in die keilartige Ausfräsung. Die Anzahl der Spinnöffnungen m kann je nach gewünschtem Endzweck variiert werden. Für Produktionszwecke haben sich Düsen mit 160 bis 300 Spinnöffnungen m bewährt; sie können jedoch auch länger oder (z. B. für Versuchsanlagen) kurzer, d. h. mit geringerer Anzahl der Spinnöffnungen ausgestattet sein. Auf der Vorderseite der Oberplatte a sind in einer Entfernung von 7 bzw. 35 mm je zwei halbkreisförmige Rillen d bzw. e von je 10 mm Breite parallel zu der Fläche m 1 eingefräst (F i g. 1).

   Zur Inbetriebnahme der Spinnvorrichtung werden zwei Unterplatten / (Fig. 2) auf die Oberplatte a ^h5 aufgesetzt. Die Unterplatten / weisen eine schräge Fläche /auf, die derart an der Fläche b 1 der Erhebung b ansteht, daß ein Austrittsschlitz g von etwa 0,3 mm entsteht. Die begrenzenden Flächen b\, f\ (Fig.2a)