DE1191072B - Vorrichtung zum Herstellen von Verbundfaeden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Deutsche Kl.: 29 a-6/10

Nummer: 1191072

Aktenzeichen: S 75692 VII a/29 a

Anmeldetag: 9. September 1961

Auslegetag: 15. April 1965

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Verbundfäden aus verschiedenen Polymeren durch Schmelzspinnen. Als Verbundfäden sind Einzelfäden bezeichnet, die aus Seite an Seite angeordneten und miteinander verbundenen Polymerteilen bestehen.

Es sind verschiedene Verfahren zum Herstellen von Verbundfäden, vorzugsweise zur Erreichung eines erhöhten Garnvolumens oder einer Kräuselung, bei welchen den Einzelfäden eine heterogene Struktür verliehen wird, indem gleichzeitig mindestens zwei Stoffe unter Vermeidung einer vollständigen Vermischung durch ein gemeinsames Düsenloch versponnen werden. Die Komponenten können dabei im Einzelfaden Seite an Seite liegen oder als Mantel und Kern über den Querschnitt exzentrisch verteilt sein, wie dies beispielsweise in der USA.-Patentschrift2439 814 und in der belgischen Patentschrift 586 958 beschrieben ist.

Bei den Düsen zur Herstellung von Verbundfäden nach diesen bekannten Verfahren steht die Mittelachse der Düsenlöcher senkrecht zur Düsenplatte.

Die Zusatzpatentschrift 44195 zur französischen Patentschrift 681317 zeigt eine Spinnvorrichtung, die zur Düsenplatte geneigte Düsenbohrungen aufweist. Die Düsenplatte ist zur Abzugsrichtung der Fäden derart geneigt, daß die Richtung der Bohrungen mit der Abzugsrichtung übereinstimmt. Die schiefe Anordnung der Düsenplatte hat den Zweck, daß bei der Herstellung von Flammengarnen durch ungleichmäßige Zufuhr der Spinnmasse zur Spinnvorrichtung die einzelnen Flammen der mit der gleichen Vorrichtung versponnenen Einzelfäden das Ende des Spinnschachtes mit einer zeitlichen Versetzung erreichen.

Die deutsche Patentschrift 536 574 befaßt sich mit der Herstellung profilierter Fäden durch Zusammenlaufenlassen und Verkleben mehrerer Einzelfäden aus dem gleichen Material. Dies wird dadurch erleichtert, daß je zwei Düsenbohrungen schräg zueinander und zur Richtung der Längsachse der abgezogenen Fäden verlaufen.

Beim Spinnen von Verbundfäden, bei denen die Polymerkomponenten jeweils derselben Düsenbohrung aus getrennten Kammern zugeführt werden und Seite an Seite im Einzelfaden verbunden sind, kann man beobachten, daß der Austritt der Einzelfäden aus den Düsenlöchern, deren Mittelachse senkrecht zur Düsenplatte steht, unter gewissen Spinnbedingungen nicht senkrecht erfolgt, sondern in einem mehr oder weniger großen Winkel dazu.

Vorrichtung zum Herstellen von Verbundfäden

Anmelder:

Societe de la Viscose Suisse, Emmenbrücke
(Schweiz)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Meissner

und Dipl.-Ing. H. Tischer, Patentanwälte,

München 2, Tal 71

Als Erfinder benannt:

Dr. Walter Settele, Luzern (Schweiz)

Dieses Verhalten tritt beispielsweise dann auf, wenn die Viskosität der verschiedenen Komponenten nicht dieselbe ist und das Düsenloch keine Trennwand aufweist. Das Polymer mit der kleineren Viskosität drängt das andere beim Austritt aus dem Düsenloch seitwärts, so daß die Mittelachse des Einzelfadens nach dem Austritt aus dem Düsenloch während einer kurzen Wegstrecke nach Verlassen der Düse um einen bestimmten Winkel von der Mittelachse des Düsenloches abweicht. Nach diesem kurzen Weg der Ablenkung nimmt der Einzelfaden wiederum seine normale Richtung gegen den nächstliegenden Fadenführer ein. Der Ablenkwinkel ist um so größer, je größer der Unterschied der beiden zu verspinnenden Komponenten in der Viskosität und je größer die Austrittsgeschwindigkeit der Einzelfäden ist. Die Austrittsgeschwindigkeit ist wiederum eine Funkton des Düsenlochdurchmessers und des Titers. Die Kapillarlänge des Düsenloches scheint eine sehr geringe Rolle zu spielen. Um nun beispielsweise eine möglichst hohe Kräuselung des Verbundfadens zu erhalten, sollte in gewissen Fällen der Viskositätsunterschied der beiden Komponenten möglichst groß sein. Dadurch nähert sich jedoch dieser Ablenkungswinkel sehr stark dem Wert 90° C, und das Spinnen wird somit durch Ankleben der Einzelfäden an der Düsenplatte erschwert oder sogar unmöglich gemacht.

Andererseits kann der Düsenlochdurchmesser bei gegebenem Titer nicht beliebig vergrößert werden, um die Spritzgeschwindigkeit herabzusetzen, da sonst die Titerregelmäßigkeit bei einer Mehrzahl von Einzelfäden, welche von einer Spinnpumpe beliefert werden, nicht mehr gewährleistet würde.

509 539/293

Das Mengenverhältnis der beiden austretenden Komponenten hat auf den Ablenkwinkel einen geringen Einfluß. Auch wenn dieses Mengenverhältnis ziemlich frei variiert werden darf, kann dadurch der

pumpe beliefert, wobei den Titerpumpen noch Filter nachgeschaltet sein können. Aus diesen Kammern 2 und 3 werden sodann die Schmelzen durch die Bohrungen 4 und 5 in die Kammer 6 gepreßt. Durch die

Ablenkwinkel bei einem gegebenen Viskositätsunter- 5 Düsenlöcher 7 werden sie ohne Vermischung Seite

schied der Komponenten nicht wirksam verkleinert werden.

Diesen Schwierigkeiten wird gemäß der Erfindung dadurch begegnet, daß die Düsenlöcher eine Nei-

an Seite in eine Kühlgasatmosphäre ausgestoßen, in der sie zu einem Verbundfaden 8 erstarren.

Durch die Differenz in der Viskosität der beiden Komponenten P₁ und P₂ wird der Verbundfaden

nimmt erst in einer gewissen Distanz von der Spinndüse eine zur Achse der Düsenlochbohrung parallele Richtung ein.

In F i g. 2 ist eine erfindungsgemäße Düsenlochplatte dargestellt, die an der Fadenaustrittsseite eine zum Düsenboden schiefe Düsenloch-Kapillarbohrung 9 aufweist. Der Winkel dieser Kapillarbohrung 9 gegenüber der Senkrechten zur Düsenloch-

gung besitzen, die der durch die Viskositätsunter- io beim Austritt aus der Spinndüse um den Winkel χ schiede der Komponenten bewirkten Ablenkung der von der Senkrechten zur Düsenplatte abgelenkt und Fäden entgegengesetzt ist und diese Ablenkung
im wesentlichen kompensieren.

Es genügt, wenn nur die Kapillaren der Düsenlöcher schräg angeordnet sind.

Unter Düsenlochkapillaren sind im vorliegenden Text diejenigen, normalerweise zylindrischen Bohrungen der Düsenlöcher zu verstehen, weiche von der Polymerschmelze zuletzt, also unmittelbar vor

Austritt in die Kühlgas-Atmosphäre durchflossen 20 platte ist mit β bezeichnet, während der Winkel, werden. Bei den üblichen, relativ dicken Düsenloch- unter welchem der aus dem Düsenloch austretende platten entspricht die Länge dieser Kapillaren selten Verbundfaden 8 von der Senkrechten zur Düsender Plattendicke. Meistens unterteilen sich die lochplatte abgelenkt wird, wie in Fig. 1 mit α be-Düsenlöcher in eine sogenannte Vorbohrung und zeichnet ist. Die erfindungsgemäße schiefe Düsendie Kapillarbohrung. Die Vorbohrung hat einen 25 lochbohrung 9 bewirkt, daß der Winkel α kleiner ist größeren Durchmesser als die Kapillarbohrung und als beim Spinnen mit der Vorrichtung nach Fig. 1. kann zylindrisch, konisch, kombiniert zylindrischkonisch oder ähnlich gestaltet sein. Deren Form
muß aber jedenfalls den ungestörten Fluß der Polymerschmelze in die Kapillaren gewährleisten. Für die 30
erfindungsgemäße Vorrichtung ist es nicht nötig oder
sogar unerwünscht, daß die Achse des ganzen
Düsenloches schief zur Senkrechten der Düsenlochplatte steht, sofern das Düsenloch eine Vorbohrung

aufweist. Es hat sich erwiesen, daß die schiefe Boh- 35 bundfäden 8 gesponnen. Die Kammern 2 und 3 der rung lediglich der Kapillare vorteilhaft ist. Spinnvorrichtung 1 werden mit geschmolzenem

Die nachstehenden Beispiele sollen die Erfindung noch näher veranschaulichen.

Beispiel 1

In diesem Beispiel ist das Spinnen von Verbundfäden nach einem bekannten Verfahren beschrieben. Mit der in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Spinnvorrichtung 1 wird eine Mehrzahl von Ver-

Selbstverständlich kann eine Düsenlochplatte Löcher mit zur Düsenlochplatte senkrechten und schiefen Bohrungen der Kapillaren aufweisen. Dies

Polyhexamethylenadipamid P₁ und P₂ in einem Mengenverhältnis von 1:27 beliefert, wobei die Viskosität von P₁ größer ist als diejenige von P₂.

ist dann vorteilhaft, wenn lediglich aus einem Teil 40 Beide Schmelzen treten gemeinsam Seite an Seite der Löcher Verbundfaden gesponnen werden sollen. durch die Düsenlöcher 7 in eine Kühlgasatmosphäre Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei und erstarren dort zu Verbundfäden 8, bei denen einer gegebenen Zusammensetzung der zu verspin- die beiden Komponenten P₁ und P₂ Seite an Seite nenden Komponenten und bei gegebenen Spinnbe- in jedem Einzelfaden vereint sind. Der Verbunddingungen der Winkel dieser zur Düsenplatte schie- 45 faden wird mit einer Geschwindigkeit von fen Kapillarbohrung richtig gewählt wird, was 460 m/Min, aufgespult.

durch Versuche leicht festgestellt werden kann, so Die Düsenlochbohrung setzt sich aus einer zylin-

treten die Verbundfaden ohne Ablenkung aus den drischen Vorbohrung mit einem Durchmesser von

Düsenlöchern aus. Es ist jedoch nicht immer nötig, 2 mm und einer Länge von 12 mm der Kapillaren

diesen Ablenkungswinkel auf den Wert Null zu 50 und dem konischen Verbindungsstück zusammen.

bringen. Erfahrungsgemäß ist das Spinnen von Ver- Der Kapillardurchmesser und die Kapillarlänge der bundfäden mit einem Ablenkungswinkel von etwa

45° vielfach ohne Nachteile möglich. Die erfindungsgemäß schiefe Bohrung der Düsenlöcher erlaubt in solchen Fällen die Verwendung größerer Viskositätsunterschiede der Polymerkomponenten im Schmelzfluß, wodurch wiederum beispielsweise eine höhere Kräuselung oder ein größeres Volumen des Kompositfadens technisch ermöglicht wird.

In der Zeichnung sind schematisch zwei Ausführungsbeispiele, nämlich eine bekannte Vorrichtung (Fig. 1) und eine erfindungsgemäße Vorrichtung (Fig. 2), dargestellt.

In F i g. 1 ist 1 die Spinnvorrichtung, die im Inneren in die Kammern 2 und 3 aufgeteilt ist. Diese Kammern 2 und 3 werden mit den beiden geschmolzenen Polymeren P₁ und P₂ verschiedener Viskosität mittels je einer nicht dargestellten Titer-

Düsenlöcher betragen 0,43 mm. Die Mittelachsen der Düsenlöcher stehen senkrecht zur Düsenlochplatte.

Der Titer des unverstreckten Komposit-Einzelfadens beträgt 10,3 Denier. Aus der nachfolgenden Tabelle 1 ist ersichtlich, in welchem Maße der Ablenkungswinkel κ mit den Schmelzviskositätsunterschieden der beiden Komponenten zunimmt.

Tabelle 1

Viskosität in Poise der Polyhexamethylenadipamidkomponenten bei 282° C

P1-P2

1750
1750

700
850

1050 900

Ablenkungswinkel α

34° 28°

Beispiel 2

Dieses Beispiel, bei dem eine bekannte Vorrichtung nach Fig. 1 der Zeichnung verwendet wird, zeigt bei verschiedenen Aufspulgeschwindigkeiten den Einfluß der Spritzgeschwindigkeit der Schmelze aus den Düsenlöchern 7 auf den Ablenkungswinkel α. Es wird mit der gleichen Spinnanordnung wie im Beispiel 1 eine Mehrzahl analoger Verbundfäden 8 gesponnen, mit dem einzigen Unterschied, daß der Kapillardurchmesser der Düsenlöcher 7 0,51 mm und deren Kapillarlänge 0,38 mm beträgt. Die Mittelachse der Düsenlöcher 7 steht wiederum senkrecht zur Düsenlochplatte. In der nachfolgenden Tabelle 2 ist der Ablenkungswinkel α in Funktion der Spritzgeschwindigkeit aufgeführt.

Tabelle 2

Spritz	Aufspul	Ablenkwinkel α
geschwindigkeit im Düsenloch	geschwindigkeit des Fadens
m/Min.	m/Min.	23°
5,4	920	21°
5,4	460	27°
6,3	460	32°
11	920	30°
11	460	34°
22	920	40°
11	freier Fall

Beispiel 3

Es wird ein Verbundfaden mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Düsenlochplatte nach Fig. 2 der Zeichnung aus verschiedenen Polyhexamethylenadipamiden gesponnen. Die Düsenlochplatte ist mit Düsenlöchern versehen, deren Kapillaren 9 einen Winkel/? verschiedener Größe gegenüber der Senkrechten zur Düsenlochplatte bilden. Die Kapillaren haben einen Durchmesser und eine Länge von 0,43 mm. Die Vorbohrung weist im zylindrischen Teil einen Durchmesser von 3 mm und eine Länge von 12 mm auf. Die Spritzgeschwindigkeit der Polyamidschmelze im Düsenloch beträgt 30 m/Min. Der gebildete Verbundfaden wird mit einer Geschwindigkeit von 920 m/Min, aufgespult. Die Wirkung der schiefen Bohrung auf den Ablenkwinkel * bei verschiedenen Viskositätsunterschieden der Komponenten ist in der Tabelle 3 dargelegt.

Tabelle 3

Bohrungswinkel β

30°
30°

45°

Viskosität in Poise der Polyhexa-

methylenadipamidkomponenten

bei 282° C

1750
1750
1750

700 i 1050
850 i 900
700 i 1050

Ablenkwinkel α

12°
3°
1°

Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, sind die Ablenkungswinkel χ nur gering.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Herstellen von Verbundfäden durch Schmelzspinnen von gleichzeitig zwei Polymeren verschiedener Viskosität, die jeweils derselben Düsenbohrung aus getrennten Kammern zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenlöcher eine Neigung zur Düsenplatte besitzen, die der durch die den Viskositätsunterschied der Polymeren bewirkten Ablenkung der Fäden entgegengesetzt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß nur die Kapillaren der Düsenlöcher schräg angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 970 603, 536 574;

französische Zusatzpatentschrift Nr. 44195 (Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 681317);
britische Patentschrift Nr. 805 033.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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