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Spinnkopf für die Herstellung künstlicher Fäden Die Erfindung betrifft
einen Spinnkopf für die Herstellung künstlicher Fäden aus verschiedenartigen Spinnmassen.
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Es ist bekannt, Kunstseide aus Viskose herzustellen, indem man beim
Spinnen Fäden von verschiedenen Eigenschaften miteinander zu einem Faden vereinigt.
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Ferner ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunstfäden beliebiger
Feinheit durch gleichzeitiges Verspinnen zweier Spinnflüssigkeiten aus einer Mehrlochdüse
beliebiger Lochzahl bekannt, die aus zwei in relativgeringem Abstand parallel zueinander
angeordneten Platten besteht, welche die gleiche Anzahl koaxialer oder annähernd
koaxialer Löcher tragen, von denen die eine Platte die Zuführungsräume der beiden
Spinnflüssigkeiten voneinander scheidet und die andere den Abschluß gegen den Koagulationsraum
(Spinnbad oder Spinnschacht) bewirkt.
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Als älteres Recht gilt eine Mehrlochdüse mit zwei parallel hintereinanderliegenden
Lochplatten, bei der die Löcher in der Außenplatte der Düse einen Kreis mit größerem
Durchmesser bilden als die Löcher in den Innenplatte und bei der die zusammengehörigen
Löcher beider Platten auf den gleichen Radien liegen.
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Ferner gilt als älteres Recht eine Mehrlochdüse mit zwei parallel
hintereinanderliegenden Lochplatten,
die seitlich oder in Spinnrichtung
gegeneinander verschiebbar und/oder deren Löcher gegeneinander versetzt sind.
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Gleichfalls als älteres Recht gilt eine Mehrlochdüse mit zwei parallel
hintereinanderliegenden Lochplatten, bei der mindestens einem Loch der Innen- oder
Außenplatte zwei oder mehr Löcher der anderen Platte entsprechen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spinnkopf mit mindestens
zwei hintereinander angeordneten Lochplatten zu schaffen, mittels dessen zusammengesetzte
Fäden hergestellt werden können. Die Anordnung der Durchbohrungen bzw. Öffnungen
in den Platten ist sinngemäß so vorgenommen, daß zumindest einem Teil der Öffnungen
der einen Lochplatte ungelockte Teile einer anderen Lochplatte gegenüberliegen.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei Anordnung zumindest einer
die Düse teilenden, mit Bohrungen versehenen Querplatte, an deren Oberseite mehrere
Zuflußkammern bildende, senkrechte Trennwände vorgesehen sind und an deren Unterseite
weitere, kurz vor dem Boden der Düse endende, in einer die ersteren Trennwände schneiddenden
Ebene liegende Trennwände vorzugsweise in gleichen Abständen angeordnet sind, die
zwischen den Reihen der Spinnöffnungen im Düsenboden so liegen, daß jede einzelne.
Spinnöffnung jeweils von mindestens zwei Seiten und von oben mit Spinnmasse beliefert
wird.
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Die letztgenannten Trennwände können vorzugsweise parallel zueinander
oder ringförmig verlaufen, wobei jedem dabei gebildeten Raum Bohrungen in den Platten
zugeordnet sind.
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Außerdem kann noch eine zusätzliche Anzahl von Spinnöffnungen vorgesehen
sein, die nur mit einer Spinnmasse beliefert wird.
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Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele des Spinnkopfes nach der
Erfindung.
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Fig. i ist ein Querschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung;
Fig. a und 3 sind Querschnitte gemaß den Linien II-II und III-III der Fig. i ; Fig.
a a ist ein Querschnitt ähnlich dem der Fig. 2 durch eine abgeänderte Ausführungsform;
Fig. 3 a und- 3 b sind Querschnitte ähnlich dem der Fig. 3 durch abgeänderte Ausführungsformen;
Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform; Fig. 5, 6 und 7 sind Schnitte
gemäß den Linien V-V, VI-VI und VII-VII der Fig. 4, und Fig. 8 und 9 veranschaulichen
Querschnitte von gemäß der Erfindung erhaltenen Fäden.
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In den Fig. i bis 3 ist die Spinndüse :2 an einen Zuführungskopf 3
für die Spinnmaterialien bzw. Spinnlösungen durch ein Kupplungsstück 4 und eine
Dichtung angesetzt. Zuführungsleitungen-6 und 7 stehen in Verbindung mit Kanälen
8 bzw. 9. Ein Trennstück ist vorgesehen, das aus einer Platte io besteht, von der
sich eine Mehrzahl von parallelen Rippen i i nach der Rückfläche des Spinndüsenbodens
erstreckt, ohne diesen zu berühren. Eine Trennwand 12 auf der anderen Seite der
Platte io teilt den Raum auf der Rückseite der Platte io in zwei getrennte Zuflußkammern.
A und B, die jeweils mit den Kanälen 8 und 9 in Verbindung stehen. Dieses Trennstück
kann zusammen mit einer zylindrischen Hülse 13 aus einem Stück bestehen.
Die Hülse sitzt in einer Ausnehmung 14 des Zuführungskopfes 3 und ruht auf einem
Abstandsring 15, der dieses Teilungssystem außer Berührung mit der Rückseite des
Spinndüsenbodens hält. Der Spinndüsenboden ist mit zwei Reihen von Öffnungen 16,
die jeweils abwechselnd den Räumen zwischen den Rippen i i zugeordnet sind; versehen.
Kanäle 17 in der Platte io verbinden die Kammer B jeweils abwechselnd mit den Räumen
zwischen den Rippen i i, die den ungelockten Teilen des Spinndüsenbodens oder der
Spinndüsenplatte zugeordnet sind, während Kanäle 18 die KammerA jeweils abwechselnd
mit den anderen Räumen verbinden, die den Bohrungen der Spinndüsenplatte zugeordnet
sind.
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Wenn zwei verschiedene Spinnmaterialien durch die Rohrleitungen 6
und 7 zugeführt werden, wird die Spinnmasse unmittelbar vor dem Spinndüsenboden
jeweils abwechselnd in zwei Schichten der beiden Spinnmassen getrennt gehalten,
die eine in den .Räumen zwischen den Rippen i i, die den Spinnöffnungen zugeordnet
sind, und die andere in den Räumen zwischen den Rippen i i, die den ungelochten
Räumen des Spinndüsenbodens zugeordnet sind. Da beide Pumpen die Spinnmaterialien
unter Ausfließdruck setzen, muß die Spinnmasse in den Räumen zwischen den Rippen
i i, die den ungelockten Teilen des Spinndüsenbodens zugeordnet sind, durch die
Spinnöffnungen auf jeder Seite der durch die Räume zwischen den Rippen i i, die
den Spinnöffnungen zugeordnet sind,' fließenden Spinnmasse fließen. Eine derartige
Art des Fließens ergibt Querschnitte von Fäden, wie sie in Fig. 8 gezeigt sind.
Wenn die dem Rohr 7 zugeordnete Pumpe mit einer größeren Fördergeschwindigkeit als
die mit dem Rohr 6 verbundene Pumpe arbeitet, so umhüllen die seitlichen Teile dieser
Spinnmasse völlig den Mittelteil, wie das in Fig. 8 a gezeigt ist. Wenn die Pumpenförderung
etwa gleich ist, wird ein Faden von dem Querschnitt etwa der Fig.8b erhalten, während,
wenn die dem Rohr 7 zugeordnete Pumpe mit einer beträchtlich geringeren Mengenleistung
als die dem Rohr 6 zugeordnete Pumpe arbeitet, Fäden von der Struktur der Fig. 8
c erhalten werden. Im Falle von zwei Viskosen wird, wenn die innenliegende Viskose
beim Koagulieren schneller schrumpft als die äußere Viskose, der Querschnitt der
Fig.8a erreicht, während bei umgekehrten Schrumpfeigenschaften ein Querschnitt gemäß
der Fig. 8 c erhalten wird. Die Grenzflächen zwischen den Bestandteilen sind in
der Zeichnung als scharfe Grenzen gezeigt, doch kann eine gewisse Vermischung der
verschiedenen Komponenten auf jeder Seite der Grenzflächen stattfinden.
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Der Spinnkopf nach der Erfindung kann für nasses oder trockenes Spinnen
oder für das Verspinnen von geschmolzenen Stoffen verwendet
werden.
Die beiden Spinnmassen können Lösungen sein, die die gleichen fadenbildenden Stoffe
in Lösung enthalten, jedoch hinsichtlich der Konzentration oder der Art des Lösungsmittels
sich unterscheiden. Der Polymerisationsgrad der einzelnen Spinnmassen kann differieren
im Falle von Cellulose oder ihren Derivaten; die zwei Lösungen können aus Cellulosen
verschiedenen Ursprungs, z. B. die eine aus Baumwollintern und die andere von Zellstoff
herrühren. Im Falle von Viskose kann ein Unterschied des Reifungsgrades der einzige
Unterschied oder einer von mehreren Unterschieden zwischen den Spinnlösungen sein
(wobei der Unterschied auch im,Cellulosegehalt, Natriumhydroxydgehalt, Schwefelkohlenstoffgehalt
liegen kann) Die zwei Spinnmassen können die gleichen oder verschiedene Spinnstoffe
enthalten und sich dadurch unterscheiden, daß die eine mindestens eine Substanz,
die an sich keine fadenbildende Substanz ist, enthält. Beide Spinnmassen können
einen oder mehrere solcher Zusatzstoffe in. verschiedener Konzentration enthalten.
Derartige Zusatzstoffe können fest, flüssig oder gasförmig sein, z. B. Pigmente,
Rauhmacher, Weichmacher, Mittel zur Verbesserung des Griffes, Fette, Öle, Seifen,
Harze, Farbstoffe, keimtötende Mittel, medizinische Stoffe, phosphorisierende Stoffe
und Stoffe, die chemisch mit dem Spinnstoff in der Lösung oder während der Fällung
reagieren. Die Zusätze können-auf die Teile des Fadens beschränkt werden, in denen
sie gewünscht werden. Zum Beispiel brauchen Pigmente und Mattierungsmittel bzw.
Glanzverhinderungsmittel lediglich der Spinnmasse oder der Lösung zur Bildung der
äußeren Einhüllung (Fig. 8 a) zugeführt zu werden, während der Kern derartige Zusatzstoffe
nicht besitzt und also seine normale Festigkeit behält.
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Die beiden verwendeten Spinnmassen können chemisch verwandt oder verschieden
sein. Die einzige Forderung ist die, da-ß die beiden Spinnmassen sich gegenseitig
nicht koagulieren und durch ein gemeinsames Koagulierungsmittel koaguliert werden
können. Bei Verwendung von zwei Spinnmassen, die während des Fällens bzw. während
des Trocknens oder der Nachbehandlung in- verschiedenem Ausmaß schrumpfen, können
z. B. stark gekräuselte Fäden erhalten werden.
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Verschiedene Effekte können durch Überziehen eines pigmentierten oder
gefärbten Kernes mit einer angefärbten Hülle bzw. Außenschicht oder einer solchen,
die zwar gefärbt, jedoch nicht so tief gefärbt ist, daß der Kern keinen Einfluß
mehr auf das Aussehen des Fadens ausübt, erhalten werden. Durch Einlegen einer farblosen
oder leicht gefärbten Komponente zwischen intensiv gefärbte oder stark pigmentierte
seitliche Komponenten zur Bildung von Fadenstrukturen mit Querschnitten etwa gemäß
den Fig.8b und 8c, oder durch umgekehrte Anordnung von leicht und tief gefärbten
Komponenten können neue und interessante Effekte erreicht werden; diese Effekte
sind besonders deutlich, wenn die beiden Komponenten aus Materialien verschiedener
Schrumpfung bestehen und - infolgedessen in verschiedenem Maße unter Kräuselung
schrumpfen.
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Andere Abwandlungen können durch Änderung der Trennwand 12, die dann
keine einfache Querrippe mehr, sondern eine Trennwand 1:2" in der Form eines Y (Fig.
2 a) darstellt und durch Anordnung- einer weiteren Verbindungsleitung entsprechend
den Leitungen 6 und 7 für die Zuführung einer dritten Spinnmasse in die Kammer Y
erhalten werden. Der mittige Raum zwischen den Trennrippen i i ist mit der die dritte
Spinnmasse durch die Leitung i7,, (gemäß 17, Fig. 2) aufnehmenden Kammer Y verbunden.
Die Fäden werden aus drei Massen zusammengesetzt, die, wie in rig. 8 a, 8 b und
8 c gezeigt, angeordnet sind, bei denen jedoch eine der seitlich gelegenen Massen
von der Masse des anderen seitlichen Teils verschieden ist. Diese Anordnung ist
in den Fig. g a, 9b, 9c veranschaulicht. Diese Anordnung kann bei der Bildung von
gekräuselten Fäden von besonderem Vorteil sein, wenn eine Mehrzahl von fadenbildenden
Massen miteinander verwendet werden, von denen mindestens zwei unterschiedliche
Schrumpfeigenschaften, insbesondere nach dem Strecken, aufweisen und die nachfolgend
gekräuselt werden, wobei von diesen Eigenschaften Gebrauch gemacht wird.
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Die Ausbildung nach Fig. 3 a ist die gleiche wie die nach Fig. i bis
3, mit der Ausnahme, daß die Stellen der Spinndüsenplatte bzw. des Spinndüsenbodens,
die den Zuflußräumen zwischen den Teilwänden i i gegenüberliegen, durchgehend mit
öffnungen 16" versehen sind. Eine Gruppe von jeweils abwechselnden Zuflußräumen
wird mit einenfadenbildenden Material mehr als die anderen Zuflußkammern in bezug
auf den Gesamtöffnungsquerschnitt der betreffenden Gruppen von Zuflußkammern beschickt.
Dabei wird der Überschuß zur Erzeugung zusammengesetzter Fäden zu den Öffnungen
16 bzw. 16" gedrückt, was davon abhängig ist, welche der Zuflußkammern mit dem Überschuß
beschickt wird, der in die anderen Zuflußkammern fließen muß. Auf diese Weise wird
ein Gemisch von Fäden hergestellt, von denen einige aus einem einzigen Material
und andere aus zwei oder drei Materialien bestehen, was davon abhängt, ob das Verteilungssystem
der Fig. 2 oder 2 a verwendet wird.
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In der Fig. 3 b sind drei Reihen von Öffnungen i6 a und, wie in Fig.
3 a, zwei dazwischenliegende Reihen von Öffnungen 16 gegenüber den Zuflußkammern
zwischen den Teilwänden i i vorgesehen. Zusätzlich " sind zwei Reihen von Öffnungen
16b etwa in Verlängerung der Kanten der Trennwände i i vorgesehen. Aus der Kammer
Y gemäß Fig. 2 a wird Spinnmasse zu den mittleren Zuflußkämmern zwischen den Trennwänden
i i gegenüber der mittigen Reihe der Öffnungen 16" geleitet; der Kammer A und den
angrenzenden Zuflußkammern gegenüber den Öffnungen 16 wird ein zweites Material
und der Kammer B eine dritte Spinnmasse zu den äußeren Zuflußkammern gegenüber
den
äußeren Reihen der Öffnungen 16" zugeführt.. Die Anteile der drei Spinnmassen relativ
zu dem Gesamtquerschnitt der Öffnungen gegenüber den mit Material beschickten Zuflußkammern
können leicht zur Erzeugung verschiedener Kombinationen von Fäden gesteuert werden.
Zum Beispiel entstehen in den äußeren Reihen der Öffnungen 16a Fäden, die lediglich
von dem dritten Material gebildet werden. Die Öffnungen 16 lassen Fäden entstehen,
die lediglich aus dem zweiten Material bestehen, während die Öffnungen 16b aus zwei
Komponenten bestehende Fäden entstehen lassen, und zwar Fäden aus dem zweiten und
dem dritten Seite an Seite über die ganze Länge vereinigten Material. Die mittigen
Öffnungen 16" lassen schließlich Dreifachfäden (wie in Fig. 8a, 8 b oder 8c) aus
dem ersten und dem_ zweiten Material entstehen.
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Die Fig. 4. bis 7 zeigen Trennstücke, die mit einer Spinndüse mit
konzentrischen Gruppen von Öffnungen, z. B. kreisförmigen Reihen von öffnungen,
zusammenwirken. Der unmittelbar über dem Boden der Spinndüse gelegene Raum ist durch
eine Mehrzahl konzentrischer Trennwände 21 in konzentrische ringförmige Kammern
Cl, C2, C3 und C4 um eine mittige Kammer C unterteilt. Die Trennwände 21 gehen von
einer Platte 22 einer Hülse 23 aus. Auf der anderen Seite der Platte 22 ist ein
Verteilungsstück mit einer Platte 24 angeordnet, von der ringartige Teilwände 25,
die Platte 22 berührend, ausgehen. Eine Trennwand 26 teilt den der Zuflußseite zugekehrten
Raum der Platte 24 in zwei Räume A und B. Ein Zentrierungsstift 27
reicht seitlich von einer Bohrung in der Platte 24 durch einen Schlitz der Hülse
23 in einen Schlitz 29 des Zuführungskopfes 3. Der Stift 27 ist so angeordnet, daß
die Kanäle 8 und 9 mit nur einem der Räume A und B in Verbindung stehen:
Kanäle 30 verbinden den Raum B jeweils abwechselnd mit den Zuflußkammern
zwischen den konzentrischen Teilwänden 25, während Kanäle 31 den Raum A mit dazwischenliegenden
Kammern (einschließlich der mittigen Zuflußkammer) verbinden. Kanäle 32 verbinden
die entsprechenden Kammern vor und hinter der Platte 22 miteinander. Die Bohrungen
in der Spinnplatte sind so angebracht, daß sie jeweils abwechselnd den ringförmigen
Kammern Cl und C3 zwischen den ringförmigen Trennwänden 21 zugeordnet sind, so daß
auf diese Weise die Teile der Spinnplatte bzw. des Spinndüsenbodens, die den Zwischenkammern
C, C, und C4 zugeordnet sind, ungelocht sind. Die Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß
Fig. 4 und 7 ist analog der der Fig. 1 bis 3, wobei die Spinnmassen unmittelbar
über dem Spinndüsenboden in konzentrischen Schichten angeordnet werden. Die Trennwand
26 kann, wie in Fig. 2 a dargestellt, eine Y-Form besitzen, und es kann mit dem
so geschaffenen dritten Raum eine Zuführungsleitung für eine dritte Spinnmasse verbunden
sein. In'einem solchen Fall kann der dritte Raum mit gesonderten Kammern zwischen
den Trennwänden 25 durch Kanäle, ähnlich den Kanälen 30 und 31, verbunden
sein, so daß die Spinnmassen in ihrer Folge zur Erzeugung von Fäden ähnlich denen
der Fig.9 abwechseln. Auf diese Weise kann das dritte Spinnmaterial in die Kammer
C2 geführt werden, wobei die anderen beiden Materialien, die in der Zeichnung gezeigten
Kanäle benutzen. Es können zusätzliche Bohrungen zur Bildung von Kombinationen analog
denen der Fig. 3 a und 3 b vorgesehen sein.
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Gleiche Volumina von zwei verschiedenen Viskoselösungen wurden durch
die Vorrichtung nach der Fig.4 in einBad gesponnen, das io%Schwefelsäure, 20/a.
Zinksulfat und- 19% Natriumsulfat bei einer Temperatur von 35° C enthielt. Die eine
Viskose stammte von Zellstoff unter Verwendung von 30% Schwefelkohlenstoff, bezogen
auf das lufttrockene Gewicht des Stoffes, und enthielt 71/2% Cellulose und 61/2°/o
Natriumhydroxyd. Diese Viskose wurde während Zoo Stunden gereift und hatte einen
üblichen Salzpunkt von 1,g. Die andere Viskose war hergestellt aus Baumwolle unter
Verwendung von 44% Schwefelkohlenstoff, bezogen auf das lufttrockene Gewicht der
Baumwolle, und enthielt 71/2"/a Cellulose und 80/a Natriumhydroxyd. Dieser Viskose
war 6% feingemahlenes Titandioxyd, bezogen auf das Gewicht der vorhandenen Cellulose,
zugefügt. Diese Viskose-wurde während 48 Stunden gereift und hatte einen Salzpunkt
von 5,5, Die Titandioxyd enthaltende junge Viskose wurde so in die Vorrichtung eingebracht,
daß sie auf die ungefochten Flächen des Spinndüsenbodens in den Kammern Cl, C2 und
C4 traf. Die andere Viskose wurde den anderen Räumen Cl und C3, die den Spinnöffnungen
zugeordnet sind, zugeführt. Infolge des raschen Koagulierens bzw. der raschen Schrumpfgeschwindigkeit
der älteren Viskose umhüllte die Titandioxyd enthaltende Viskose die andere Viskose
fast vollständig unter Erzeugung eines Ouerschnittes, der dem der Fig.8a äußerst
nahekam. Die Fäden besaßen 5 Denier und hatten ein mattes Aussehen.