DE202004010002U1 - Spinning nozzle for production of melt spun synthetic fibers has three or more capillary bores running out of each preliminary bore in a honeycomb arrangement - Google Patents

Abstract

The nozzle plate(1) has a number of preliminary bores(3). Three or more capillary bores(6), arranged in a honeycomb pattern, are machined or formed by conventional methods into each preliminary bore. The nozzle plate(1) has a number of preliminary bores(3). Three or more capillary bores(6), arranged in a honeycomb pattern, are machined or formed by conventional methods into each preliminary bore. Each preliminary bore(3) ends in either: (a) a conical transition zone; (b) a radius running into a flat base; or (c) a projection perpendicular to the inner wall of the bore running onto a flat bore base. All capillary bores(6) have the same length, typically one and a half to four times the diameter of a capillary bore.

Description

Beim Spinnen von Polyester, Polyamid oder ähnlichen Kunststoffen wird das zu verspinnende Produkt unter Druck und Temperatur über einen mit einer Spinndüse versehenen Spinnkopf zu Filamenten extrudiert. Die Spinndüse besteht aus einer Platte mit einer bis zu mehreren tausend einzelnen Bohrungen. Diese Bohrungen bestehen meistens aus einer Senkung, der Vorbohrung, einem konischen Übergang, sowie der eigentlichen Kapillarbohrung. Es ist für jede Kapillarbohrung jeweils eine Vorbohrung mit konischem Übergang vorgesehen. Spinndüsen und deren Bohrungen nach dem Stand der Technik sind ausführlich in dem Handbuch von Franz Fourné „Synthetische Fasern", 1995, Seite 332 ff., Carl Hanser Verlag, beschrieben.When spinning polyester, polyamide or similar The product to be spun under pressure and temperature is made of plastics with a spinneret provided spinning head extruded into filaments. The spinneret is there from a plate with up to several thousand individual holes. These holes mostly consist of a counterbore, the pilot hole, a conical transition, as well as the actual capillary bore. It is for each capillary bore a pilot hole with a conical transition intended. spinnerets and their holes according to the prior art are detailed in Franz Fourné's handbook “Synthetic Fibers ", 1995, page 332 ff., Carl Hanser Verlag.

Um den Anforderungen nach immer höheren Produktionskapazitäten gerecht zu werden, wird bei jeder neuen Spinnkopfentwicklung die Anzahl der Kapillarbohrungen maximiert. Dem sind aber fertigungstechnische und physikalische Grenzen gesetzt, da mit steigender Lochzahl die Festigkeit der Platten abnimmt und diese abnehmende Festigkeit durch eine größere Dicke ausgeglichen werden muss. Eine größere Plattendicke bedingt aber fertigungstechnische Schwierigkeiten bei der Herstellung der Vorbohrungen sowie der Kapillarbohrungen, die im Durchmesser zwischen 50 und 600 μm liegen. Vorbohrungen mit Tiefen von 12 bis 20-fachem Durchmesser sind bei hohen Lochzahlen keine Seltenheit. Dies ist fertigungstechnisch sehr aufwändig, bei dieser Tiefe mit Durchmessern von 1,5 bis 2,5 mm exakt zu bohren, sowie die notwendige Oberflächenqualität in der Vorbohrung zu erreichen. Ebenfalls schwieriger zu fertigen sind steigende Lochdichten, da fertigungstechnische Mindestabstände der Vorbohrungen sowie deren Mindestdurchmesser die natürliche Grenze der möglichen Lochzahlen beschränken. Besonders bei hohen Produktdrücken und damit verbundenen dicken Spinndüsenplatten wird die maximal erzeugbare Kapillarzahl durch die Vorbohrungsabmessungen und die damit verbundenen fertigungstechnischen Schwierigkeiten stark eingeschränkt.To meet the demands for ever increasing production capacities to become, with every new spin head development, the number of capillary drilling is maximized. But these are manufacturing technology and physical limits, as the number of holes increases Strength of the panels decreases and this decreasing strength due to a greater thickness must be balanced. However, a larger plate thickness is required manufacturing difficulties in the production of the pilot bores and the capillary bores, which have a diameter between 50 and 600 μm. pilot holes with depths of 12 to 20 times the diameter with high numbers of holes No rarity. This is very complex in terms of production technology this depth with a diameter of 1.5 to 2.5 mm, as well as the necessary surface quality in the To reach the pilot hole. Are also more difficult to manufacture increasing hole densities due to the minimum spacing of the pilot holes as well as their minimum diameter the natural limit of the possible Limit number of holes. Especially at high product pressures and associated thick spinneret plates the maximum number of capillaries that can be generated by the dimensions of the pilot hole and the associated manufacturing difficulties highly limited.

Aus der DD 13 500 und der JP 10-088416 A sind Spinndüsen mit Düsenplatten bekannt, in denen sich an der Eintrittsseite der Schmelze weite zylindrische Bohrungen befinden, von denen aus mehrere feine Düsenlöcher durch die Platte geführt sind.From DD 13 500 and JP 10-088416 A are spinnerets with nozzle plates known in which there is a wide gap at the inlet side of the melt cylindrical bores are located, from which several fine nozzle holes pass through led the plate are.

In der JP 04-222203 A wird eine Düsenplatte mit mehreren Düsenlöchern beschrieben, die je nach gewünschter Faserstärke unterschiedliche Größen aufweisen.JP 04-222203 A uses a nozzle plate described several nozzle holes, depending on the one you want fiber strength have different sizes.

Die JP 60-162803 A beschreibt eine Düsenplatte mit mehreren Düsenlöchern von unterschiedlicher Größe, die es ermöglichen, mehrere Fasern unterschiedlicher Stärke zur gleichen Zeit herzustellen.JP 60-162803 A describes one nozzle plate with several nozzle holes from different sizes that enable to produce several fibers of different strength at the same time.

In der GB-A-1091367 wird eine Runddüse beschrieben, in der eine kreisringförmige Nut in eine Düsenplatte eingedreht wurde und in deren Nutgrund Kapillarbohrungen in einer bestimmten Teilung angebracht wurden. In Abhängigkeit des zu verspinnenden Materials ist der Eintritt in die Kapillarbohrung unterschiedlich geometrisch geformt.GB-A-1091367 describes a round nozzle in which an annular Groove in a nozzle plate was screwed in and in the groove base capillary holes in one certain division were attached. Depending on what is to be spun Material entry into the capillary bore is different geometrically shaped.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Anzahl der Kapillarbohrungen in einer Spinndüse unter Berücksichtigung der fertigungstechnischen und physikalischen Grenzen auf ein Maximum zu erhöhen.Based on this state of the art the invention has for its object the number of capillary holes in a spinneret considering the manufacturing and physical limits to a maximum to increase.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der eingangs genannten Vorrichtung dadurch gelöst, dass in einer Vorbohrung mehrere, mindestens jedoch drei Kapillarbohrungen in einer Wabenanordnung eingebracht werden. Damit ist es möglich, die Anzahl der Kapillarbohrungen auf einer Düsenplatte in Abhängigkeit vom Medium zu vergrößern und in Folge davon den Produktdurchsatz zu erhöhen. Üblicherweise werde auch die Vorbohrungen wabenähnlich angeordnet.According to the invention, the task at the beginning said device solved in that in a pilot hole several, but at least three, capillary holes in a honeycomb arrangement be introduced. This makes it possible to determine the number of capillary holes on a nozzle plate in dependence from the medium to enlarge and as a result of increasing product throughput. Usually, that too Pre-drilled like honeycomb arranged.

Für die Flächenbelegung der Kapillarbohrungen, das heißt näherungsweise das Produkt aus zwei Abstandswerten zwischen drei benachbarten Löchern pro Loch betrachtet, wählt man vorzugsweise einen Wert kleiner als 7.5 mm² pro Loch.A value of less than 7.5 mm ² per hole is preferably chosen for the area coverage of the capillary bores, that is to say approximately the product from two distance values between three adjacent holes per hole.

Mit dem Auslaufen des Übergangskonus nach der Vorbohrung auf einen ebenen Bohrungsgrund ist es fertigungstechnisch möglich, mehrere Kapillarbohrungen in einer Vorbohrung zu platzieren. Der Übergang der Vorbohrung auf den Bohrungsgrund erfolgt durch einen Konus, einen Radius oder durch einen senkrecht zur Innenwand der Vorbohrung verlaufenden Vorsprung.With the leakage of the transition cone after pre-drilling on a flat bottom of the hole is production-related possible, place several capillary holes in a pilot hole. The transition the pilot hole on the bottom of the hole is made by a cone, a radius or through a perpendicular to the inner wall of the pilot hole trending lead.

Für die Gleichmäßigkeit der synthetischen Endlosfäden ist es wichtig, dass alle Kapillarbohrungen die gleiche Länge haben, da über die Länge der Kapillarbohrungen der Druckverlust beeinflusst wird. Dies wird durch den ebenen Bohrungsgrund eindeutig sichergestellt und ist messtechnisch leicht prüfbar. Die Länge der Kapillarbohrung beträgt vorteilhafterweise das eineinhalb- bis vierfache des Durchmessers der Kapillarbohrung.For the uniformity of synthetic filaments it is important that all capillary holes are the same length, over there the length the pressure drop is influenced in the capillary bores. this will is clearly ensured by the level bottom of the hole and is easily testable by measurement. The Length of Capillary bore is advantageously one and a half to four times the diameter the capillary bore.

Die erfindungsgemäße Wabenanordnung wird mit Vorteil angewendet für Lochzahlen größer als 1000, Querschnitte der Kapillarbohrungen zwischen 0.12 mm und 0.45 mm, für Düsenplattendicken größer als 15 mm, bei Betriebstemperaturen der Spinndüsen zwischen 250 und 350° C und für Vorbohrungen mit einem Durchmesser größer als 2mm.The honeycomb arrangement according to the invention is included Advantage applied for Number of holes larger than 1000, cross-sections of the capillary bores between 0.12 mm and 0.45 mm, for Nozzle plate thicknesses greater than 15 mm, at operating temperatures of the spinnerets between 250 and 350 ° C and for pilot bores with a diameter larger than 2mm.

Die erfindungsgemäße Gestaltung der Düsenbohrung ist bei allen Spinnköpfen möglich, wo ein höherer Produktdurchsatz bei gleichen Spinnkopfabmessungen benötigt wird. Speziell bei Stapelfaseranlagen, wo hohe Lochzahlen verwendet werden, kann diese Düse entweder den Produktdurchsatz erhöhen, oder bei gleichem Produktdurchsatz kleinere Spinnköpfe ermöglichen. Die hier beschriebene Lösung kann sowohl bei ringförmigen wie auch bei rechteckigen Spinndüsen zur Anwendung kommen.The design of the nozzle bore according to the invention is with all spinning heads possible, where a higher Product throughput with the same spinner head dimensions is required. Especially in staple fiber systems where large numbers of holes are used, can this nozzle either increase the product throughput, or with the same product throughput smaller spinner heads enable. The solution described here can both at ring-shaped as with rectangular spinnerets come into use.

Diese Düsenanordnung ist kostengünstiger in der Herstellung, da sich bei gleicher Anzahl der Kapillarbohrungen die Anzahl der Vorbohrungen stark reduziert und sich gleichzeitig größere Vorbohrungsdurchmesser ergeben. Diese sind bei gleichen Plattendicken unempfindlicher in der Fertigung und ermöglichen größere Toleranzen, da sich hier auch die Mindestabstände zwischen den Vorbohrungen vergrößern.This nozzle arrangement is less expensive in production, since with the same number of capillary bores the number of pilot bores is greatly reduced and larger pilot bore diameters result at the same time. With the same plate thicknesses, these are less sensitive to production and allow greater tolerances, since the minimum distances between the pilot holes also increase here.

Bei gleicher Abmessung der Spinndüse lässt sich somit die Zahl der Kapillarbohrungen deutlich erhöhen, und in Folge hiervon vergrößert sich der Produktdurchsatz.With the same dimensions of the spinneret, thus significantly increasing the number of capillary bores, and as a result of this increases the product throughput.

Ausgestaltungsmöglichkeiten der Vorrichtung werden mit Hilfe der Zeichnungen beispielhaft erläutert. Es zeigenDesign options of the device are explained using the drawings as an example. It demonstrate

1 eine Draufsicht auf einen Düsenplattenausschnitt, 1 a plan view of a nozzle plate section,

2 einen Querschnitt des Düsenplattenausschnittes entlang der Schnittlinie A – A, 2 a cross section of the nozzle plate section along the section line A - A,

3 eine vergrößerte Darstellung der 2, 3 an enlarged view of the 2 .

4 eine Draufsicht auf ein Segment einer Vorbohrung. 4 a plan view of a segment of a pilot hole.

1 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt einer Düsenplatte 1. Dabei wird der umschließende Spinnkopf nicht dargestellt. In dieser Draufsicht sind neun Vorbohrungen 3 abgebildet, wobei jede Vorbohrung 3 vier Kapillarbohrungen 6 aufweist. 1 shows a plan view of a section of a nozzle plate 1 , The surrounding spinning head is not shown. In this top view there are nine pilot holes 3 depicted with each pilot hole 3 four capillary holes 6 having.

Entlang der Achse A–A der 1 geschnitten wird in 2 ein Querschnitt der Düsenplatte 1 gezeigt.Along the axis A – A the 1 is cut into 2 a cross section of the nozzle plate 1 shown.

Die Vergrößerung in 3 zeigt zwei benachbarte Bohrungen. Die Senkung 2 dient der besseren Einleitung von flüssigen, oft hochviskosen Medien in die Vorbohrung 3. Die Vorbohrung 3 mündet in einen Übergangskonus 4, der wiederum auf einem ebenen Bohrungsgrund 5 endet. Alternativ zu dem Übergangskonus 4 ist ein Übergang von der Vorbohrung 3 auf den ebenen Bohrungsgrund 5 durch einen senkrecht zur Innenwand der Vorbohrung 3 verlaufenden Vorsprung möglich. In diesem ebenen Bohrungsgrund 5 befinden sich mehrere Kapillarbohrungen 6, die die verbleibende Dicke zwischen Bohrungsgrund 5 und Austrittsseite der Düsenplatte 1 durchdringen. Die Vorbohrungen 3 mit der Senkung 2 und dem Übergangskonus 4 werden üblicherweise auf einer CNC-Bohr- oder Fräsmaschine hergestellt. Die Kapillarbohrungen 6 können durch Bohren, Fräsen, Erodieren oder anderen Herstellverfahren gefertigt werden. Es sind Kapillarbohrungen denkbar, die nicht kreisrunden Querschnitt aufweisen, sondern ein beliebiges anderes Querschnittsprofil, beispielsweise Rechteckform, Sternform oder Kreuzform. Der ebene Bohrungsgrund 5 ermöglicht eine gleichmäßige und eindeutig definierte Länge der Kapillarbohrungen 6. Ein seitliches Verlaufen des Bohrers oder eines anderen Werkzeuges wird durch den großen Vorbohrungsdurchmesser reduziert und hat zudem keinen Einfluss auf die Länge der Kapillarbohrung 6.The enlargement in 3 shows two adjacent holes. The reduction 2 serves the better introduction of liquid, often highly viscous media into the pilot hole 3 , The pilot hole 3 opens into a transition cone 4 which in turn is on a flat bottom of the hole 5 ends. As an alternative to the transition cone 4 is a transition from the pilot hole 3 on the flat bottom of the hole 5 through a perpendicular to the inner wall of the pilot hole 3 running lead possible. In this flat bottom of the hole 5 there are several capillary holes 6 which is the remaining thickness between the bottom of the hole 5 and exit side of the nozzle plate 1 penetrate. The pilot holes 3 with the lowering 2 and the transition cone 4 are usually manufactured on a CNC drilling or milling machine. The capillary holes 6 can be manufactured by drilling, milling, eroding or other manufacturing processes. Capillary bores are conceivable which do not have a circular cross-section, but any other cross-sectional profile, for example a rectangular shape, a star shape or a cross shape. The flat bottom of the hole 5 enables a uniform and clearly defined length of the capillary holes 6 , Lateral running of the drill or another tool is reduced by the large pilot hole diameter and also has no influence on the length of the capillary bore 6 ,

In den 2 und 3 sind aufgrund des Schnittverlaufes nur zwei Kapillarbohrungen 6 zu erkennen. In der 1 sind vier Kapillarbohrungen 6 in jeder Vorbohrung 3 zu erkennen. Erfindungsgemäß ist jede beliebige Zahl an Kapillarbohrungen 6 möglich, sofern die Platzverhältnisse es zulassen, mindestens jedoch drei im Hinblick auf eine wabenartige Anordnung.In the 2 and 3 are only two capillary holes due to the cut 6 to recognize. In the 1 are four capillary holes 6 in each pilot hole 3 to recognize. Any number of capillary bores are in accordance with the invention 6 possible if space permits, but at least three with regard to a honeycomb arrangement.

Die 4 stellt eine Draufsicht auf ein Segment einer Vorbohrung 3 mit vier wabenartig angeordneten Kapillarbohrungen 6 dar. Wabenartige Anordnung bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Kapillarbohrungen 6 so angeordnet sind, dass die Abstände zwischen benachbarten Kapillarbohrungen 6 alle nahezu gleich groß sind. Eine brauchbare Näherungsformel für die oben erwähnte Flächenbelegung der Kapillarbohrungen erhält man, indem man zwei Abstandswerte zwischen drei benachbarten Löchern miteinander multipliziert und pro Loch betrachtet. Der Flächeninhalt der schraffierten Parallelogrammfläche pro Loch gibt den exakten Wert für die Flächenbelegung wieder, nämlich (dx * dy) / 2 pro Loch.The 4 represents a top view of a segment of a pilot hole 3 with four honeycomb capillary holes 6 In this context, honeycomb-like arrangement means that the capillary holes 6 are arranged so that the distances between adjacent capillary holes 6 all are almost the same size. A useful approximation formula for the above-mentioned surface coverage of the capillary holes can be obtained by multiplying two distance values between three neighboring holes and looking at each hole. The area of the hatched parallelogram area per hole shows the exact value for the area allocation, namely (dx * dy) / 2 per hole.

Claims (5)

Spinndüse eines Spinnkopfes zur Herstellung von schmelzersponnenen synthetischen Fasern, bestehend aus einer Vorbohrung (3) und einem konischen Übergang (4), dadurch gekennzeichnet, dass in jede Vorbohrung (3) mindestens drei Kapillarbohrungen (6) in Wabenanordnung eingebracht sind.Spinneret of a spinning head for the production of melt-spun synthetic fibers, consisting of a pilot hole ( 3 ) and a conical transition ( 4 ), characterized in that in each pilot hole ( 3 ) at least three capillary holes ( 6 ) are introduced in a honeycomb arrangement. Spinndüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbohrung (3) durch einen konische Übergang (4) oder einen Radius auf einen ebenen Bohrungsgrund (5) ausläuft.Spinning nozzle according to claim 1, characterized in that the pilot hole ( 3 ) through a conical transition ( 4 ) or a radius on a flat bottom of the hole ( 5 ) expires. Spinndüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbohrung (3) durch einen senkrecht zur Innenwand der Vorbohrung (3) verlaufenden Vorsprung auf einen ebenen Bohrungsgrund (5) ausläuft.Spinning nozzle according to claim 1, characterized in that the pilot hole ( 3 ) by a perpendicular to the inner wall of the pilot hole ( 3 ) running projection on a flat bottom of the hole ( 5 ) expires. Spinndüse nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kapillarbohrungen (6) die gleiche Länge haben.Spinneret after. Claim 1, characterized in that all capillary bores ( 6 ) have the same length. Spinndüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Kapillarbohrung (6) das eineinhalb- bis vierfache des Durchmessers der Kapillarbohrung (6) beträgt.Spinning nozzle according to claim 1, characterized in that the length of the capillary bore ( 6 ) one and a half to four times the diameter of the capillary bore ( 6 ) is.