RU2396378C2

RU2396378C2 - Forming device for production of thin threads by splitting

Info

Publication number: RU2396378C2
Application number: RU2008135761A
Authority: RU
Inventors: Людер ГЕРКИНГ (DE); Людер ГЕРКИНГ
Original assignee: Людер ГЕРКИНГ
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2010-08-10
Also published as: CN102162141B; DE102006012052A1; DE502006007739D1; JP2009529102A; ATE478983T1; RU2008135761A; US20090221206A1; WO2007101459A1; CA2644977C; EP1902164A1; CA2644977A1; EP1902164B1; CN101460666B; BRPI0621444A2; CN101460666A; CN102162141A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: proposed device comprises extending spinnerets arranged in spinneret section and accelerating nozzles, namely Laval nozzles. Said spinnerets have forming holes wherefrom forming materials escape in the form of mono fiber. Accelerating nozzles correspond to forming holes. Accelerating nozzle cross section widens behind the narrowest cross section. Proposed device comprises also gas flows feed appliance, said gas flows surrounding mono fiber and being accelerated by accelerating nozzles. Accelerating nozzle is arranged in section accommodating gas nozzles representing at least partially a plate and funnel-like recess whereto spinneret comes out in to form gas passages. Proposed device incorporates the appliance for relative displacement of the part with gas nozzles and spinneret part to allow varying gas flow channel through section and/or varying the position of aforesaid narrowest cross section of accelerating nozzles with respect to forming holes.

EFFECT: compact sizes, simple design and fast start of forming.

16 cl, 4 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к формовочному устройству для получения тонких нитей путем расщепления, выполненному в соответствии с ограничительной частью пункта 1 формулы изобретения.The invention relates to a molding device for producing thin filaments by splitting, made in accordance with the restrictive part of paragraph 1 of the claims.

Тонкие нити толщиной менее 1 микрометра (мкм) могут быть получены путем расщепления потока нитеобразующей текучей среды в виде расплава, раствора или в целом жидкостей, которые впоследствии отверждают, как описано в патентных публикациях DE 19929709 и DE 10065859. Этот механизм формования нити в корне отличается от всех известных на сегодняшний день способов формования, при которых формовочный материал для формования нитей вытягивают из формующих фильер при помощи наматывающих устройств, либо в случае «спанбонд-технологий» при помощи подхватывающих воздушных потоков, усилие которых передается нитям, а в особом варианте, при так называемых методах раздува расплава полимера, воздух, вытягивающий нить, выпускают непосредственно рядом с отверстиями формующих фильер нагретым примерно до температуры формовочного материала. Тем самым скорость нити достигает скорости намотки или ниже скорости воздушных или газовых потоков, вытягивающих ее. Это касается средней величины диаметров нити, однако в процессе выполнения метода раздува расплава обнаруживаются отдельные случайные отклонения, когда нити меньших диаметров могут получаться незапланированно, а не только под влиянием пропускной способности, максимально возможной скорости выхода и самой большой скорости воздуха, как это имеет место в упомянутом новом способе, называемом также технология «Nanoval». В соответствии с новым механизмом, который описан лишь недавно исходя из основных законов гидродинамики (см. статью L.Gerking, опубликованную в журнале «Chemical Fibers International» №54 за 2004 г., стр.261-262 и №56 за 2006 г., стр.57-59), используют следующий эффект: если на нить либо пленку, полученную из расплава или в целом текучей среды, воздействовать направленными извне срезающими напряжениями, то в результате внутри нее постепенно накапливается напряжение, если скорость наружного слоя струи текучей среды больше, чем скорость внутри струи, и даже в большей степени это относится к ускорению, которое можно получить после выхода из отверстия фильеры. Можно сказать, возникает обратный ход потока в трубах или каналах (закон Хагена-Пуазейля), в котором энергия напряжения расходуется на преодоление трения о стенки канала, в то время как в случае использования нового способа формования энергия передается к нити извне за счет действующих на нее срезающих напряжений. Указанная нить пытается противодействовать этому путем повышения давления в ее внутреннем пространстве. Если потоком окружающего нить газа охлаждается не только наружная оболочка нити, то в результате может произойти отверждение нити.Thin filaments with a thickness of less than 1 micrometer (μm) can be obtained by splitting the flow of filamentary fluid in the form of a melt, solution or in general liquids, which are subsequently cured, as described in patent publications DE 19929709 and DE 10065859. This mechanism of forming the filament is fundamentally different from all currently known spinning methods, in which the spinning molding material is pulled from spinning dies using winders, or in the case of “spunbond technologies”, I pick up their air streams which force is transmitted to the threads, and in a particular embodiment, the so-called melt blown polymer, air, a pulling thread is discharged directly adjacent apertured spinneret heated to approximately the temperature of the molding material. Thus, the speed of the thread reaches the winding speed or lower than the speed of air or gas flows, pulling it. This concerns the average value of the filament diameters, however, in the process of the melt blowing method, individual random deviations are detected when filaments of smaller diameters can be obtained unplanned, and not only under the influence of the throughput, the maximum possible exit velocity, and the highest air velocity, as is the case in the mentioned new method, also called Nanoval technology. In accordance with the new mechanism, which is described only recently based on the basic laws of hydrodynamics (see the article L. Gerking, published in the journal Chemical Fibers International No. 54 for 2004, pp. 262-262 and No. 56 for 2006 , pp. 57-59), use the following effect: if the thread or the film obtained from the melt or the fluid as a whole is exposed to shear stresses directed from the outside, then the voltage gradually builds up inside it if the speed of the outer layer of the fluid stream is greater than the speed inside the jet, and even to a greater extent and this refers to the acceleration that can be obtained after exiting the hole of the die. We can say that there is a reverse flow in pipes or channels (the Hagen-Poiseuille law), in which the stress energy is spent on overcoming friction on the channel walls, while in the case of using the new molding method, the energy is transferred to the thread from the outside due to acting on it shear stresses. The specified thread tries to counteract this by increasing the pressure in its inner space. If not only the outer sheath of the thread cools by the flow of gas surrounding the filament, then curing of the filament may occur.

Однако в случае полимеров и полимерных растворов, имеющих в основном низкую теплопроводность, повышение вязкости происходит прежде всего только на наружной оболочке, а во внутреннем пространстве нити могут действовать гидродинамические эффекты. В результате этого с достаточной периодичностью и повторяемостью происходит разрыв, который можно сравнить с разрывом продольного шва трубы, при этом получают поразительно однородные по существу нити, а ввиду случайного характера расщепления - малую ширину распределения по диаметру нити. В производстве особо тонких нитей диаметром около 1 мкм и ниже число полученных таким образом отдельных нитей составляет до нескольких сотен нитей из одной струи жидкости.However, in the case of polymers and polymer solutions having mainly low thermal conductivity, an increase in viscosity occurs primarily only on the outer shell, and hydrodynamic effects can act in the inner space of the filament. As a result of this, a gap occurs with sufficient periodicity and repeatability, which can be compared with a gap in the longitudinal seam of the pipe, which results in remarkably uniform essentially threads, and, due to the random nature of the splitting, a small distribution width over the diameter of the thread. In the production of especially thin threads with a diameter of about 1 μm and below, the number of individual threads thus obtained is up to several hundred threads from one jet of liquid.

В промышленных целях технологию «Nanoval» применяют к рядам фильер, при этом формовочные отверстия расположены над проходом. Газ, как правило, это воздух, не требующий специальной обработки после его выпуска из вентиляторов или компрессоров (потребление электроэнергии существенно ниже по сравнению с методами раздува расплава), протекает с постоянным ускорением по обеим сторонам ряда, составленного из фильер, по направлению к самому узкому поперечному сечению прохода, которое затем снова и, как правило, резко расширяется, при этом по существу имеет конфигурацию сопла Лаваля. Кроме того, отмечено, что отдельные круглые сопла окружены кольцевым зазором, который постепенно уменьшается по направлению к самому узкому поперечному сечению.For industrial purposes, the Nanoval technology is applied to rows of dies, with molding holes located above the aisle. Gas, as a rule, is air that does not require special treatment after it is discharged from fans or compressors (energy consumption is significantly lower compared to melt blowing methods), flows with constant acceleration on both sides of the row made up of spinnerets towards the narrowest the cross section of the passage, which then again and, as a rule, expands sharply, while essentially having the configuration of a Laval nozzle. In addition, it was noted that the individual circular nozzles are surrounded by an annular gap, which gradually decreases towards the narrowest cross section.

Доказано, что поперечные силы, действующие на нить со всех сторон осесимметричного газового потока, приводят к тому, что расщеплением получают по существу непрерывные нити меньшего среднего диаметра, что может быть характерно для более однородного воздействия на нить, независимо от того, нагревают ли дополнительно воздух или нет. Кроме того, охлаждение, которое в совокупности приводит к взрывному эффекту с гидродинамическими усилиями, распределяется вокруг нити более равномерно, чем это бывает в случае исключительно бокового воздействия в рядах, составленных из сопел Лаваля в линейной конфигурации, а потребление воздуха уменьшается. В случае линейного расположения сопел хуже используется часть воздуха, находящегося в промежуточных пространствах от нити к нити.It is proved that the transverse forces acting on the thread on all sides of the axisymmetric gas flow lead to the fact that splitting produces essentially continuous threads of a smaller average diameter, which may be characteristic of a more uniform effect on the thread, regardless of whether the air is additionally heated or not. In addition, cooling, which in aggregate leads to an explosive effect with hydrodynamic forces, is distributed more evenly around the thread than in the case of exclusively lateral action in rows composed of Laval nozzles in a linear configuration, and air consumption is reduced. In the case of a linear arrangement of nozzles, part of the air located in the intermediate spaces from thread to thread is used worse.

Следующим влияющим фактором в производстве тонких и сверхтонких нитей, которые можно получать другими способами, например только способами электроформования, но при очень низких пропускных способностях, высоких требованиях к производственным площадям и высоких затратах на обеспечение безопасности, обусловленных необходимостью использования высокого напряжения, является пропускная способность при проходе через отверстие фильеры независимо от того, являются ли отверстия для подачи формовочного материала круглыми или щелевыми. Скорость газа в самом узком поперечном сечении сопла Лаваля может достигать скорости звука, далее на расширенном участке даже достигает скорости ультразвука, который затем в случае наличия в данном потоке большого количества нитей, как правило, быстро переходит в инфразвук посредством скачков уплотнения. Тем не менее, для данной подвижной поверхности материала нити, все еще способной к деформации, силами тангенциальных напряжений может быть выполнено только изменение относительной формы. Следовательно, при производстве очень тонких нитей толщиной примерно 1 мкм и ниже существенно уменьшается пропускная способность. Это приводит к тому, что в производстве нетканых материалов по технологии «Nanoval» для сверхтонких нитей при заданной общей пропускной способности используют большее количество формовочных фильер, установленных по ширине. Соответственно это относится к производству волокна.The next influencing factor in the production of thin and ultra-thin filaments, which can be obtained by other methods, for example, only by electrospinning, but with very low throughputs, high requirements for production facilities and high safety costs due to the need to use high voltage, is the throughput at passing through the hole of the die, regardless of whether the holes for supplying molding material are round or slotted. The gas velocity in the narrowest cross section of the Laval nozzle can reach the speed of sound, then even in the extended section it reaches the speed of ultrasound, which then, in the presence of a large number of threads in this stream, usually quickly goes into infrasound through shock waves. However, for a given movable surface of the yarn material, which is still capable of deformation, only a change in the relative shape can be performed by forces of tangential stresses. Therefore, in the production of very thin filaments with a thickness of about 1 μm and below, throughput is significantly reduced. This leads to the fact that in the production of non-woven materials using the Nanoval technology for ultrafine yarns for a given total throughput, a larger number of molding dies installed in width are used. Accordingly, this relates to fiber production.

Основная цель изобретения заключается в создании устройства для производства тонких нитей, которое имеет компактные размеры, несложное конструктивное исполнение и предполагает возможность быстрого запуска формования.The main objective of the invention is to create a device for the production of thin filaments, which has compact dimensions, simple design and suggests the possibility of a quick start forming.

Согласно изобретению эта цель достигается в соответствии с отличительными признаками п.1 формулы изобретения в совокупности с признаками, изложенными в ограничительной части этого пункта.According to the invention, this goal is achieved in accordance with the distinguishing features of claim 1 of the claims in conjunction with the features set forth in the limiting part of this paragraph.

На основании признаков, представленных в зависимых пунктах формулы изобретения, возможно развитие и усовершенствование этого устройства.Based on the features presented in the dependent claims, the development and improvement of this device is possible.

Благодаря тому что устройство для получения тонких нитей имеет по меньшей мере одну фильерную часть, которая оборудована формовочными фильерами, и по меньшей мере одну часть с газовыми соплами, выполненную частично в виде пластины и имеющую по меньшей мере одну камеру подачи газа, и при этом указанная по меньшей мере одна часть с газовыми соплами имеет воронкообразные углубления, служащие в качестве ускоряющих сопел, в которые фильеры входят таким образом, что в результате образуются комбинации, состоящие из формовочных фильер и ускоряющих сопел, в частности сопел Лаваля с осесимметричными каналами для прохода газа, устройство может быть выполнено компактным при большом количестве близко расположенных комбинаций, а часть с газовыми соплами и фильерная часть выполнены с возможностью смещения друг относительно друга таким образом, что каналы для прохода газа, которые образованы между частью с газовыми соплами и формовочными фильерами фильерной части, могут иметь разные проходные сечения, в результате чего высоту формовочных отверстий можно регулировать до самого узкого поперечного сечения ускоряющих сопел, в частности сопел Лаваля. В результате облегчается запуск формования, а для последовательно расположенных сопел, которые прилегают друг к другу, впервые стало возможным выдвигать часть газового сопла относительно фильерной части по направлению к последней, для того чтобы не нарушить выход нити. При этом в результате возможности смещения облегчается текущее обслуживание и очистка формовочных фильер.Due to the fact that the device for producing thin filaments has at least one spinneret part, which is equipped with molding spinnerets, and at least one part with gas nozzles, made partially in the form of a plate and having at least one gas supply chamber, and wherein at least one part with gas nozzles has funnel-shaped recesses serving as accelerating nozzles into which the dies enter so that combinations consisting of molding dies and accelerating are formed as a result their nozzles, in particular Laval nozzles with axisymmetric channels for the passage of gas, the device can be compact with a large number of closely spaced combinations, and part with gas nozzles and spunbond part are made with the possibility of displacement relative to each other so that the channels for gas passage, which are formed between the part with gas nozzles and molding spinnerets of the spinneret part, can have different passages, as a result of which the height of the molding holes can be adjusted to the narrowest the cross-section of the accelerating nozzle, particularly a Laval nozzle. As a result, the starting of the molding is facilitated, and for sequentially arranged nozzles that are adjacent to each other, for the first time it has become possible to extend a portion of the gas nozzle relative to the spinneret towards the latter so as not to disturb the exit of the thread. Moreover, as a result of the possibility of displacement, the routine maintenance and cleaning of the molding dies is facilitated.

Чрезвычайно простая конструкция получается в том случае, если газовая камера выполнена между нижней стороной фильерной части, из которой выступают фильеры или формовочные сопла, и верхней стороной участка части с газовыми соплами, выполненного в виде пластины, при этом газ, обычно воздух, подается в ускоряющие сопла через указанную газовую камеру.An extremely simple construction is obtained if the gas chamber is made between the lower side of the spinneret part, from which the spinnerets or molding nozzles protrude, and the upper side of the part of the part with gas nozzles made in the form of a plate, while gas, usually air, is supplied into accelerating nozzles through said gas chamber.

Особое преимущество заключается в создании саморегулирующегося уплотнения между фильерной частью и частью с газовыми соплами, которое сжимается при введении газа в процессе формования за счет возникающего при этом давления.A particular advantage is the creation of a self-adjusting seal between the spinneret part and the part with gas nozzles, which is compressed when gas is introduced during molding due to the pressure arising from this.

Несмотря на более многочисленные сложности, в частности при подаче «холодного» воздуха, в преимущественном варианте выполнения часть с газовыми соплами имеет конфигурацию в виде полого тела, состоящего из углублений и образованной между ними полости, которая представляет собой газовую камеру, при этом полое тело имеет отверстия, которые обращены к фильерной части и расположены предпочтительно осесимметрично вокруг углублений и через которые воздух или газ проходит по направлению к ускоряющим соплам.Despite more numerous difficulties, in particular when supplying “cold” air, in a preferred embodiment, the part with gas nozzles has a configuration in the form of a hollow body consisting of recesses and a cavity formed between them, which is a gas chamber, while the hollow body has openings that face the spunbond portion and are preferably located axisymmetrically around the recesses and through which air or gas flows towards the accelerating nozzles.

Несколько фильерных частей и частей с газовыми соплами могут быть расположены рядом, при этом имеется возможность формовать разные формовочные материалы.Several spunbond parts and parts with gas nozzles can be arranged side by side, and it is possible to mold different molding materials.

Под участком части с газовыми соплами, выполненным в виде пластины, преимущественно может быть расположена дополнительная пластина с отверстиями, образующая распределительную камеру для еще одной текучей среды. Указанная текучая среда может представлять собой воду, предназначенную для коагуляции жидких волокнистых материалов, охлаждающее средство, служащее для замораживания молекулярной ориентации, полученной в процессе расщепления, средство подогрева, например пар, для вторичного вытягивания или тому подобное.Under the portion of the gas nozzle portion made in the form of a plate, an additional plate with holes may advantageously be arranged to form a distribution chamber for another fluid medium. The specified fluid may be water intended for coagulation of liquid fibrous materials, a cooling agent, which serves to freeze the molecular orientation obtained in the cleavage process, heating means, for example steam, for secondary drawing or the like.

Изобретение проиллюстрировано на чертежах и более подробно объяснено в приведенном ниже описании. На чертежах:The invention is illustrated in the drawings and explained in more detail in the description below. In the drawings:

фиг.1 представляет собой продольный разрез формовочного устройства согласно первому варианту выполнения изобретения по линии D-D, показанной на фиг.2,figure 1 is a longitudinal section of a molding device according to a first embodiment of the invention along the line D-D shown in figure 2,

фиг.2 представляет собой разрез предложенного устройства по линии C-C, показанной на фиг.1,figure 2 is a section of the proposed device along the line C-C shown in figure 1,

фиг.3 представляет собой частичный разрез устройства второго варианта выполнения согласно изобретению по линии A-A, показанной на фиг.4, иfigure 3 is a partial section of the device of the second embodiment according to the invention along the line A-A shown in figure 4, and

фиг.4 представляет собой разрез устройства по линии B-B, показанной на фиг.3.figure 4 is a section of the device along the line B-B shown in figure 3.

Формовочное устройство, представленное на фиг.1 и фиг.2, имеет фильерную часть 28, в которой выполнены каналы 14 для подачи расплава, при этом раствор или расплав, подаваемый в указанные каналы, проходит очистку посредством фильтра 25 и перфорированной пластины 26. Каналы для подачи расплава проходят в фильеры или формовочные сопла 23, причем на чертеже показаны только три ряда сопел 23. Формовочные сопла вполне можно выполнить последовательно в направлении рабочего хода, обозначенного стрелкой 50.The molding device shown in FIGS. 1 and 2 has a spinneret portion 28 in which channels 14 for supplying the melt are made, and the solution or melt supplied to these channels is cleaned by a filter 25 and a perforated plate 26. Channels for the melt supply passes into dies or molding nozzles 23, and only three rows of nozzles 23 are shown in the drawing. Molding nozzles can be performed in series in the direction of the stroke indicated by arrow 50.

Нижний плоский участок фильерной части расположен в части 27 с газовыми соплами, которая имеет обрамление 34 в виде рамы и участок 35 в виде пластины, причем в последнем расположены три ряда соответственно смещенных сопел 36 Лаваля, которые соответствуют рядам сопел 23. Между верхним краем обрамления 34 и поверхностью 32 нижнего края фильерной части 28, которая расположена напротив указанного верхнего края, расположено уплотнение 33.The lower flat portion of the spinneret portion is located in the portion 27 with gas nozzles, which has a frame 34 in the form of a frame and a portion 35 in the form of a plate, the latter having three rows of respectively displaced Laval nozzles 36, which correspond to rows of nozzles 23. Between the upper edge of the frame 34 and a surface 32 of the lower edge of the die portion 28, which is located opposite the specified upper edge, is located seal 33.

Фильерная часть 28 и часть 27 с газовыми соплами совмещены друг с другом таким образом, что кончики сопел 23 входят в сопла 36 Лаваля, при этом между нижней поверхностью фильерной части 28 и верхней поверхностью плоского участка 35 части с газовыми соплами образована газовая камера 22, сквозь которую проходят формовочные сопла 23 и которая присоединена к линиям 20 подачи газа или воздуха, выполненным в обрамлении.The die part 28 and part 27 with gas nozzles are aligned with each other so that the tips of the nozzles 23 enter the Laval nozzles 36, while a gas chamber 22 is formed between the lower surface of the die part 28 and the upper surface of the flat portion 35 of the part with gas nozzles, through which pass molding nozzle 23 and which is connected to the lines 20 of the gas or air supply, made in the frame.

В частности, если подают холодный газ, сопла 23 предпочтительно имеют нагревательное средство 24, преимущественно ленточный нагреватель, который относится к оснастке, используемой для литья под давлением при производстве пластмасс.In particular, if cold gas is supplied, the nozzles 23 preferably have a heating means 24, preferably a belt heater, which relates to the tooling used for injection molding in the manufacture of plastics.

В данном варианте выполнения предложенного устройства средством для смещения части 28 и части 27 относительно друг друга служит регулируемый винт 29, установленный в разрезной гайке 30, надежно прикрепленной к фильерной части, причем винт соединен с частью 27 посредством анкера 31, установленного в раме 34 части 27, при этом анкер 31 может оказывать усилие сжатия или растягивающее усилие в зависимости от направления поворота винта 29, в результате чего происходит смещение части с газовыми соплами. Разумеется, могут применяться средства смещения иного типа.In this embodiment, the proposed device means for displacing part 28 and part 27 relative to each other is an adjustable screw 29 mounted in a split nut 30, securely attached to the spinneret part, and the screw is connected to part 27 by means of an anchor 31 mounted in the frame 34 of part 27 , while the anchor 31 may exert a compression force or tensile force depending on the direction of rotation of the screw 29, as a result of which the part is displaced with gas nozzles. Of course, other type of biasing means may be used.

Для запуска процесса формования поднимают часть 27, то есть согласно фиг.1 смещают кверху, в результате чего уплотнение 33 освобождается от давления. Если газ 21 после его подачи поступает через линию 20 подачи, прижимное усилие, оказываемое на уплотнение 33, увеличивается за счет давления в газовой камере 22, не говоря о смещении части 27 книзу. Поэтому при поступлении расплава или раствора и освобождении поперечного сечения сопла Лаваля по направлению к формовочным соплам возникает специфическое саморегулирование уплотнения.To start the molding process, part 27 is lifted, that is, according to FIG. 1, it is biased upward, as a result of which the seal 33 is released from pressure. If the gas 21 after its supply enters through the supply line 20, the pressing force exerted on the seal 33 increases due to the pressure in the gas chamber 22, not to mention the displacement of the part 27 downward. Therefore, when the melt or solution enters and the cross section of the Laval nozzle is released towards the molding nozzles, a specific self-regulation of the seal occurs.

Для того чтобы выполнить очистку формовочных сопел 23, перекрывают подачу газа 21, часть 27 поднимают до тех пор, пока участок 35 не упрется стенками сопел 36 в сопла 23. Тем самым воздух, находящийся в зоне уплотнения 33 и поверхности 32, выдувается. Сопла 23 выступают из сопел Лаваля, и можно выполнить их очистку.In order to clean the molding nozzles 23, the gas supply 21 is shut off, the part 27 is lifted until the portion 35 rests against the walls of the nozzles 36 into the nozzles 23. Thus, the air in the seal zone 33 and the surface 32 is blown out. Nozzles 23 protrude from the Laval nozzles and can be cleaned.

Устройство, представленное на фиг.3, имеет фильерную часть 1 с выпуклыми участками или выступами, предпочтительно конической формы, в которые входят фильеры 13 или которые образуют указанные фильеры. Например, фильерная часть может быть выполнена в виде пластины, в которую вставлены фильеры 13 (аналогично фиг.1). В фильерах имеются каналы 14 для подачи расплава или раствора, на конце которых находится отверстие 3.The device shown in FIG. 3 has a spinneret part 1 with convex portions or protrusions, preferably conical, into which the spinnerets 13 enter or which form said spinnerets. For example, the spinneret part can be made in the form of a plate into which the spinnerets 13 are inserted (similarly to FIG. 1). The dies have channels 14 for supplying a melt or solution, at the end of which there is an opening 3.

Кроме того, имеется часть 2 с газовыми соплами, выполненная, например, в виде полого тела, которое образовано двумя пластинами, имеющими воронкообразные углубления.In addition, there is a part 2 with gas nozzles, made, for example, in the form of a hollow body, which is formed by two plates having funnel-shaped recesses.

Между пластинами образована полость 9, которая ограничена воронкообразными углублениями. Полость 9 служит в качестве газовой камеры, которая, в свою очередь, присоединена к источнику подачи газа. Вокруг каждого воронкообразного углубления находится кольцевое отверстие 4, причем отверстия 4, представленные на фиг.3 в разрезе, являются общими для смежных воронкообразных углублений, изображенных на фиг.4, то есть в этом варианте выполнения воронкообразные углубления расположены в непосредственной близости.A cavity 9 is formed between the plates, which is limited by funnel-shaped recesses. The cavity 9 serves as a gas chamber, which, in turn, is connected to a gas supply source. Around each funnel-shaped recess there is an annular hole 4, wherein the openings 4, shown in section in FIG. 3, are common to adjacent funnel-shaped recesses shown in FIG. 4, i.e., in this embodiment, the funnel-shaped recesses are located in close proximity.

Конические выпуклые участки, которые образуют фильеры 13, входят в углубления части 2 таким образом, что создаются осесимметричные каналы 5 для прохода газа. В представленном варианте выполнения в промежуточное пространство, образованное между фильерами 13, которое показано на фиг.3 как выемка, соответствующим образом устанавливают еще одну деталь 11, обеспечивающую изоляцию, которая образует воздушный зазор 12 и проходит вплоть до отверстия 3 фильеры, так что вокруг пространства 9, между поверхностью детали 11 и поверхностью углубления, выполненного в части 2, образуется канал 5 для прохода газа. Таким образом, соответствующий канал 5 имеет такую конфигурацию, при которой он сужается в направлении соответствующего отверстия 3 фильеры, вокруг которого осесимметричным образом расположено соответствующее углубление. В соответствии с этим получается сопло Лаваля, поперечное сечение которого имеет скачкообразное уширение на границе между углублением и внешней поверхностью нижней пластины, показанной на фиг.3, тем не менее возможно плавное изменение поперечного сечения.The conical convex portions that form the nozzles 13 enter the recesses of part 2 so that axisymmetric channels 5 for the passage of gas are created. In the present embodiment, in the intermediate space formed between the dies 13, which is shown in FIG. 3 as a recess, another insulation piece 11 is installed correspondingly, which forms an air gap 12 and extends up to the die opening 3, so that around the space 9, between the surface of the part 11 and the surface of the recess made in part 2, a channel 5 for gas passage is formed. Thus, the corresponding channel 5 has such a configuration that it narrows in the direction of the corresponding hole 3 of the die, around which the corresponding recess is located in an axisymmetric manner. In accordance with this, a Laval nozzle is obtained, the cross section of which has an abrupt broadening at the boundary between the recess and the outer surface of the lower plate shown in Fig. 3, however, a smooth change in the cross section is possible.

Как видно из фиг.3, фильерная часть 1 и часть 2 с газовыми соплами могут смещаться друг относительно друга в направлении, перпендикулярном им, что можно обеспечить при помощи скользящих реек (не показаны). Следовательно, высоту сопла Лаваля в самом узком месте 6 можно регулировать относительно отверстия 3 фильеры, в результате чего также имеется возможность облегчения запуска формования нити.As can be seen from figure 3, the spinneret part 1 and part 2 with gas nozzles can be displaced relative to each other in the direction perpendicular to them, which can be achieved using sliding rails (not shown). Therefore, the height of the Laval nozzle at the narrowest point 6 can be adjusted relative to the hole 3 of the die, as a result of which there is also the possibility of facilitating the launch of the formation of the thread.

Наряду с этим указанные скользящие стержни могут принимать на себя усилие, образованное вследствие разных изменений в объеме фильерной части 1 и части 2 с газовыми соплами, поэтому положение обеих частей относительно друг друга сохраняется.In addition, these sliding rods can take on the force generated due to various changes in the volume of the die part 1 and part 2 with gas nozzles, therefore, the position of both parts relative to each other is maintained.

На фиг.4 представлены два ряда комбинаций, составленных из фильер 13 и сопел Лаваля, граничащих с самым узким поперечным сечением 6, при этом фильеры 13 одного ряда смещены относительно фильер другого ряда. Кроме того, для того чтобы подать нужное количество газа в сопла Лаваля, между соседними рядами можно выполнить специальные каналы для распределения газа, в частности, при большей ширине формовочной балки. Далее рассмотрен принцип действия устройства.Figure 4 shows two rows of combinations composed of nozzles 13 and Laval nozzles bordering the narrowest cross section 6, while the nozzles 13 of one row are offset relative to the nozzles of the other row. In addition, in order to supply the right amount of gas to the Laval nozzles, between adjacent rows, special channels can be made for gas distribution, in particular, with a larger width of the molding beam. The following describes the principle of operation of the device.

Как видно из фиг.3, расплав подается в часть 1 и выходит в отверстия 3 фильеры, в то время как газ, который далее именуется воздухом, вытекает из пространства 9 в части 2, выходя через кольцевое отверстие 4 по направлению к каналу 5, который осесимметричен относительно отверстия 3 фильеры, проходит между частью 1 и частью 2 по направлению к самому узкому поперечному сечению 6 и в ходе движения захватывает выходящую в отверстие 3 нить 7, ускоряя ее, то есть уменьшая ее диаметр и, в соответствии с эффектом технологии «Nanoval», заставляет ее уже в сопле Лаваля или сразу за ним разрываться, превращаясь в состоящий из нитей пучок 8, подобный кисточке.As can be seen from figure 3, the melt is fed into part 1 and exits into the openings 3 of the die, while the gas, which is hereinafter referred to as air, flows from the space 9 in part 2, exiting through the annular hole 4 towards the channel 5, which it is axisymmetric with respect to the die hole 3, passes between part 1 and part 2 towards the narrowest cross section 6 and, during the movement, captures the thread 7 leaving the hole 3, accelerating it, that is, reducing its diameter and, in accordance with the effect of the Nanoval technology ", Makes her already in the nozzle Lava For or immediately after it to break, turning into a bundle 8 consisting of threads, similar to a brush.

Пока запуск процесса формования нити при линейном расположении сопел происходит только путем сближения двух половинок канала, которые образуют сопла Лаваля, невозможно расположить комбинации из сопел рядами. Однако часть 2 может быть смещена в направлении оси выхода нити. В результате при запуске процесса формования указанную часть можно полностью отодвинуть назад по направлению к детали 11 и для начала остановить или допустить в незначительной степени выброс воздуха, служащего для формования нити, через отверстия 4. Затем часть 2 опускают, начинается процесс формования нити, она вытягивается и лопается в соответствии с заданными параметрами, определяемыми из расчета скорости воздуха исходя из давления в пространстве 9 части 2 при выпуске формовочного материала из отверстий 3 при заданной температуре формования формовочного материала, необходимой для расщепления. Кроме того, непосредственно перед выходом из отверстий 3 указанный материал преимущественно нагревают средствами подогрева, обозначенными на чертеже номером 10 позиции, изображение и крепление которых не приводится, чтобы не усложнять чертеж. Для того чтобы протекание воздуха не вызвало охлаждения до температуры, которая гораздо ниже температуры формовочного материала, деталь 11 имеет такую конфигурацию, что с одной стороны, до тех пор пока указанная деталь не сомкнется с отверстием 3 фильеры, она образует внутреннюю стенку осесимметричного канала 5 для непрерывного ускорения воздуха, а помимо этого посредством воздушного зазора 12 указанная деталь теплоизолирует фильеру 13 от воздушного потока, протекающего по каналу 5. Тем не менее деталь 11 также может содержать средство подогрева фильер, а не фильерной части 1.While the start of the process of forming the thread with a linear arrangement of nozzles occurs only by converging the two halves of the channel that form the Laval nozzles, it is impossible to arrange combinations of nozzles in rows. However, part 2 can be offset in the direction of the axis of exit of the thread. As a result, when starting the molding process, this part can be completely moved back towards part 11 and, to begin with, to stop or to a small extent let out the air used to form the thread through holes 4. Then part 2 is lowered, the process of forming the thread begins, it stretches and bursts in accordance with the specified parameters, determined from the calculation of the air velocity based on the pressure in the space 9 of part 2 when the molding material is released from the holes 3 at a given mold temperature molding molding material necessary for splitting. In addition, immediately before exiting from the openings 3, said material is predominantly heated by means of heating indicated by the position number 10 in the drawing, the image and mounting of which is not shown, so as not to complicate the drawing. In order for the air flow not to cause cooling to a temperature that is much lower than the temperature of the molding material, part 11 has such a configuration that on the one hand, until this part closes with the hole 3 of the die, it forms the inner wall of the axisymmetric channel 5 for continuous acceleration of air, and in addition, through the air gap 12, this part insulates the die 13 from the air flow flowing through the channel 5. Nevertheless, the part 11 may also contain means for heating Eva dies, and not part of the die 1.

На фиг.3 изображены два основных положения подвижной части 2, причем пунктирными линиями показано положение в начале процесса формования.Figure 3 shows two basic positions of the movable part 2, with dashed lines showing the position at the beginning of the molding process.

На фиг.4 изображен горизонтальный разрез B-B (фиг.3), представляющий собой разрез многорядного инжекционного устройства с двумя рядами сопел и иллюстрирующий подачу воздуха извне к отдельным фильерам 13 с целью его поступления из пространства 9 через отверстия 4 в каналы 5, которые оканчиваются соответственно в самом узком поперечном сечении 6.Figure 4 shows a horizontal section BB (figure 3), which is a section of a multi-row injection device with two rows of nozzles and illustrating the supply of air from the outside to the individual nozzles 13 with a view to its entry from space 9 through openings 4 into channels 5, which end respectively in the narrowest cross section 6.

Если требуется большее количество воздуха, а именно в случае более широкого нетканого материала и, следовательно, большей ширины формовочной балки, основные распределительные каналы можно расположить между отверстиями фильер, а ряды, состоящие из отдельных фильер, слегка удалить друг от друга в направлении перемещения нетканого материала, поскольку предложенное фильерное устройство вместе с тем имеет преимущество, заключающееся в том, что формовочная балка состоит из нескольких последовательно расположенных формовочных балок, если смотреть в направлении перемещения нетканого материала. Каждый ряд имеет присущие ему иррегулярности, даже от отверстия к отверстию, как в случае представленных в данном документе фильеры и сопла Лаваля, выходящих за ширину нетканого материала. При более широком нетканом материале может иметь место статистическая компенсация равномерности отдельных рядов, поскольку менее плотные места предыдущих рядов в большей степени покрываются нитями последующих рядов.If more air is required, namely in the case of a wider non-woven material and, consequently, a greater width of the molding beam, the main distribution channels can be positioned between the openings of the dies, and the rows consisting of individual dies can be slightly removed from each other in the direction of movement of the non-woven material , since the proposed spinneret device at the same time has the advantage that the molding beam consists of several sequentially located molding beams, if wipe away in the direction of movement of the nonwoven material. Each row has irregularities inherent to it, even from hole to hole, as in the case of the spinnerets and Laval nozzles presented in this document that extend beyond the width of the nonwoven fabric. With a wider non-woven material, statistical compensation of the uniformity of individual rows can take place, since less dense places of the previous rows are more covered with yarns of subsequent rows.

Если помимо всего прочего для охлаждения или удержания тепла во время формования указанных растворов, а также для коагуляции нитей необходима газовая, воздушная либо жидкая среда, служащая для сопровождения растворов, то эту среду можно легко ввести и вывести между фильерами и соплами Лаваля как третий поток текучей среды. Это проиллюстрировано на фиг.1, где показана пластина 37, которая имеет отверстия 38, расположенные соответственно под фильерами 23 и отверстиями 36 в виде сопел Лаваля. По аналогии с подачей воздуха в пространство 22 третий поток текучей среды может быть введен в пространство 41, образованное между пластинами 35 и 37, через место, обозначенное номером 39 позиции, согласно стрелке 40. Оттуда он проходит через верхние края отверстий 38 к воздушному потоку, обтекающему нить. Это может применяться, например, при внедрении процесса коагуляции волокон Lyocell, полученных методом растворения из целлюлозы, что более подробно описано в патентной публикации DE 10065859. Размер отверстий 38 и их положение относительно фильер 23 можно легко согласовать с основным потоком нити с окружающим нить газом. При этом все три текучие среды протекают книзу (на чертежах).If, among other things, for cooling or retaining heat during the formation of these solutions, as well as for coagulating the threads, a gas, air or liquid medium is needed to accompany the solutions, then this medium can be easily introduced and removed between the spinnerets and Laval nozzles as a third fluid stream Wednesday. This is illustrated in figure 1, which shows the plate 37, which has holes 38 located respectively under the dies 23 and holes 36 in the form of Laval nozzles. By analogy with the air supply to the space 22, a third fluid stream can be introduced into the space 41 formed between the plates 35 and 37, through the place indicated by the position number 39, according to arrow 40. From there it passes through the upper edges of the openings 38 to the air stream, flowing thread. This can be used, for example, when introducing the coagulation process of Lyocell fibers obtained by dissolution from cellulose, which is described in more detail in patent publication DE 10065859. The size of the holes 38 and their position relative to the spinnerets 23 can be easily coordinated with the main thread flow with the surrounding gas. In this case, all three fluids flow downward (in the drawings).

Помимо этого устройство по существу можно применять для формования разными фильерами разных формовочных материалов, и для этого нужно соответствующим образом выполнить распределение формовочного расплава или раствора, а именно чередуя их в поперечном направлении относительно направления перемещения или помимо этого с изменениями в рядах. В результате можно создавать комплексные нетканые материалы с целью получения специфических эффектов, например, формуя грунтовые нити в нитях матрицы, используя, к примеру, полипропилен в качестве грунтовых нитей, а полиэфир - в качестве матрицы, что обеспечивает прочность; либо при помощи участка, нити которого имеют более сильную усадку, получать более высокие объемы и мягкость в результате стягивания всего нитевого сплетения после осаждения нетканого материала; а также обеспечивать другие свойства нетканых материалов, используя два или более различных компонента. Помимо этого можно легко получать бикомпонентные или многокомпонентные нити путем подачи в фильерную часть и в каналы 14 двух или более формовочных материалов. При разных количествах подаваемого материала, регулируемых разным размером открытия поперечных сечений отверстий фильеры или путем регулирования подачи расплава в отверстия фильеры, можно создавать разные виды нетканых материалов из смешанных волокон.In addition, the device can essentially be used for molding various molding materials by different dies, and for this it is necessary to appropriately distribute the molding melt or solution, namely alternating them in the transverse direction relative to the direction of movement or, in addition, with changes in the rows. As a result, it is possible to create complex non-woven materials in order to obtain specific effects, for example, forming soil filaments in matrix yarns, using, for example, polypropylene as ground yarns and polyester as a matrix, which ensures strength; or by using a section whose threads have a stronger shrinkage, to obtain higher volumes and softness as a result of tightening the entire filament plexus after deposition of the nonwoven material; and also provide other properties of nonwoven materials using two or more different components. In addition, it is possible to easily obtain bicomponent or multicomponent filaments by feeding two or more molding materials into the spinneret portion and to the channels 14. With different amounts of feed, controlled by different opening sizes of the cross-sections of the holes of the die or by regulating the flow of melt into the holes of the die, it is possible to create different types of non-woven materials from mixed fibers.

Кроме того, преимущество данного устройства состоит в том, что его формовочные части 1 или 28, направляющие расплав, соединены фактически с возможностью взаимного смещения с более холодными частями 2 или 27 с газовыми соплами, но при фиксировании в поперечном направлении относительно них. После нагрева посредством не изображенного на чертеже нагревательного приспособления часть 1 будет расширяться в большей степени по сравнению с частью 2, в частности, если из части 2 подается не подогретый воздух, поэтому в формовочных каналах 3 и самом узком поперечном сечении 6 обнаруживаются соответственно расхождения по ширине и по длине; это же относится и к частям 28 и 27. Соединение можно выполнить при помощи скользящих реек, не изображенных на чертежах, которые предупреждают указанное расхождение в ответ на воздействия, при этом указанные скользящие стержни могут располагаться в плоскостях фильерной части 1 и части с газовыми соплами, между комбинациями фильера/сопло Лаваля. Впрочем, для предотвращения неодинакового расширения можно выполнить и специальный подогрев воздушного потока в проходе 5.In addition, the advantage of this device is that its molding parts 1 or 28, directing the melt, are actually connected with the possibility of mutual displacement with the colder parts 2 or 27 with gas nozzles, but when fixed in the transverse direction relative to them. After heating by means of a heating device not shown in the drawing, part 1 will expand to a greater extent compared to part 2, in particular, if unheated air is supplied from part 2, therefore, differences in width are detected in the molding channels 3 and the narrowest cross-section 6 and in length; the same applies to parts 28 and 27. The connection can be made using sliding rails, not shown in the drawings, which prevent the indicated discrepancy in response to impacts, while these sliding rods can be located in the planes of the spinneret part 1 and the part with gas nozzles, between the die / Laval nozzle combinations. However, to prevent uneven expansion, you can perform a special heating of the air flow in the passage 5.

Направление перемещения части 1, которую сначала отодвигают относительно формовочного сквозного отверстия 3, а затем смещают в направлении перемещения нити 7 для получения формовочного эффекта, должно осуществляться при помощи направляющих или скользящих реек, которые относятся к устройству оснастки. Введение воздуха, тоже не проиллюстрированное на чертеже, выполняют извне вперед, назад или в сторону относительно формовочной балки, при этом между фильерной частью 1 и частью 2 должно находиться уплотнение, либо, поскольку нескольких миллиметров длины регулировочного перемещения между частями 1 и 2 достаточно, то воздух также можно подавать в полости 9, изображенные на фиг.4, посредством сильфонов, расположенных вокруг формовочной балки и наружной распределительной камеры.The direction of movement of the part 1, which is first moved away relative to the molding through hole 3, and then shifted in the direction of movement of the filament 7 to obtain a molding effect, should be carried out using guides or sliding rails that relate to the device snap. The introduction of air, also not illustrated in the drawing, is carried out externally forward, backward or to the side relative to the molding beam, while there must be a seal between the die part 1 and part 2, or since a few millimeters of the length of the adjustment movement between parts 1 and 2 is sufficient, air can also be supplied to the cavities 9 shown in FIG. 4 by means of bellows located around the molding beam and the external distribution chamber.

Более того, теперь можно простым приемом разделить формовочную балку большей ширины на несколько фильерных зон, которые, в свою очередь, содержат ряд отдельных комбинаций фильера/сопло Лаваля, так что в случае закупорки формовочных отверстий или других поломок отдельные части этих комплектов (формовочных блоков) можно заменить. В таком случае по диагонали относительно направления перемещения нити расположены разделяющие промежутки, при этом отверстия фильер расположены в соответствии с промежутком предыдущего ряда, как показано на фиг.4.Moreover, it is now possible by a simple technique to divide the molding beam of greater width into several spinneret zones, which, in turn, contain a number of separate combinations of the die / Laval nozzle, so that in the case of clogging of the molding holes or other breakdowns, separate parts of these kits (molding blocks) can be replaced. In this case, separating gaps are located diagonally with respect to the direction of movement of the thread, while the openings of the dies are arranged in accordance with the gap of the previous row, as shown in FIG. 4.

На следующем примере объясним использование предложенного устройства при формовании нити методом расщепления по технологии «Nanoval» и параметры нити, полученные для этого образца. Расплав полипропилена распределяли в 19 фильер 13, расположенных в ряд, при этом диаметр каналов 14 для подачи расплава и диаметр отверстий фильер составлял 0,3 мм. Далее, для каждого из этих отверстий в направлении хода нити было расположено сопло Лаваля, самое узкое поперечное сечение которого составляло 3 мм в диаметре, причем после начала формования сопло Лаваля было направлено обратно к отверстию фильеры. Количество загружаемого полимера менялось в диапазонах, представленных в таблице 1, так же, как и давление воздуха и, следовательно, скорость протекания воздуха в зоне действующих на нить касательных напряжений, которые приводят к ее расщеплению. Непосредственно перед выходом из отверстия фильеры температуру расплава полипропилена, находящегося в фильерах 13, можно было повысить примерно на 20°C посредством электронагревательных элементов.In the following example, we explain the use of the proposed device when forming the filament by the Nanoval splitting method and the filament parameters obtained for this sample. The polypropylene melt was distributed into 19 dies 13 arranged in a row, with the diameter of the channels 14 for supplying the melt and the diameter of the holes of the dies being 0.3 mm. Further, for each of these holes, a Laval nozzle was located in the direction of the thread, the narrowest cross-section of which was 3 mm in diameter, and after molding was started, the Laval nozzle was directed back to the die hole. The amount of polymer loaded varied in the ranges presented in Table 1, as did the air pressure and, consequently, the air flow rate in the zone of shear stresses acting on the thread, which led to its splitting. Immediately before leaving the die opening, the temperature of the melt of the polypropylene contained in the nozzles 13 could be increased by about 20 ° C by means of electric heating elements.

Для устройства, выполненного в соответствии с фиг.1, фиг.2, при одинаковых параметрах метода получают, по сути, одинаковые результаты.For a device made in accordance with FIG. 1, FIG. 2, with the same method parameters, essentially the same results are obtained.

Таблица 1Table 1 Параметры нити, полученной из полипропилена (ПП) с индексом расплава MFI 28 при 230°C и 2,16 кгThe parameters of the thread obtained from polypropylene (PP) with a melt index MFI 28 at 230 ° C and 2.16 kg m_o,m _o Ts,Ts, Δp_k,Δp _k T_L,T _L d₅₀,d ₅₀ , CV,CV d_min,d _min d_max,d _max г/минg / min °C° C мбарmbar °C° C мкм μm %% мкмμm мкмμm 1,51,5 330330 403403 4343 3,93.9 3838 1,721.72 8,28.2 330330 600600 4747 2,22.2 2323 1,221.22 3,63.6 330330 800800 5656 2,22.2 4545 0,870.87 4,44.4 334334 400400 230230 1,51,5 4747 0,870.87 3,53,5 335335 600600 230230 2,02.0 4040 0,670.67 3,83.8 336336 800800 233233 1,51,5 4040 0,780.78 3,13,1 3,03.0 344344 400400 230230 2,42,4 3333 0,610.61 3,93.9 344344 600600 230230 2,12.1 3333 1,121.12 3,43.4 344344 800800 230230 1,51,5 4747 0,440.44 3,43.4 352352 400400 4646 2,12.1 4848 0,770.77 4,94.9 352352 600600 4646 1,21,2 4242 0,310.31 2,22.2 352352 800800 4646 1,31.3 3131 0,480.48 2,32,3 351351 600600 180180 1,21,2 3333 0,630.63 2,32,3 351351 600600 220220 1,01,0 4040 0,440.44 1,81.8 351351 600600 220220 1,11,1 2727 0,490.49 1,81.8

Соответственно:Respectively:

m_o - расход полимера через формовочный канал,m _{o the} flow rate of the polymer through the molding channel,

T_s - температура расплава,T _s is the temperature of the melt,

Δр_k - давление воздуха до ускорения в сопле Лаваля,Δр _k is the air pressure before acceleration in the Laval nozzle,

T_L - температура воздуха в том же месте,T _L - air temperature in the same place,

d₅₀ - средний диаметр нити на экране микроскопа, рассчитанный исходя из 20 разных измерений,d ₅₀ - the average diameter of the thread on the microscope screen, calculated on the basis of 20 different measurements,

CV - коэффициент вариации диаметров полученных нитей (статистический разброс/d₅₀×100%),CV is the coefficient of variation of the diameters of the obtained threads (statistical spread / d ₅₀ × 100%),

d_min - минимальный измеренный диаметр нити.d _min - the minimum measured diameter of the thread.

Очевидно, что тонкие нити диаметром примерно до 0,5 мкм=500 нанометров (нм) можно получать не обязательно только при повышенном давлении воздуха, то есть повышенной скорости воздуха, повышенной температуре воздуха и меньшей пропускной способности, и что такой результат также был получен и при более высокой пропускной способности, составляющей 3 г/мин, и большем диаметре отверстия; тем не менее, с этой целью температура расплава перед его выходом была увеличена от 335°C до 352°C, температура воздуха сначала еще оставалась прежней при более высокой пропускной способности, составляющей 3 г/мин, в диапазоне температур, обусловленных сжатием, а при увеличении до 180°C при других постоянных значениях возник не поддающийся измерению эффект в сторону меньших толщин нити. Значение d₅₀, равное 1 мкм, получили только при повышении температуры воздуха до 220°C, при этом минимальные диаметры, измеренные под микроскопом, составляли 0,44 мкм. Однако измерение вышеуказанных диаметров нити под микроскопом с высокой точностью больше не требуется, поскольку это уже диапазон оптической длины волны. В любом случае существуют определенные зависимости, которые с точки зрения обычного формования сначала вызывают удивление. Тем не менее, если вспомнить, что в данном случае нити получают путем разрыва, то есть разделения на части, то при этом действуют иные, вышеописанные закономерности, отличные от тех, когда вытягивают чистую длину; в результате можно изменять отдельные параметры, такие как, например, температуру расплава относительно скорости газа при таком же влиянии на конечный средний диаметр нити и даже на разброс диаметра.Obviously, thin filaments with a diameter of up to about 0.5 μm = 500 nanometers (nm) can be obtained not only with increased air pressure, that is, increased air speed, increased air temperature and lower throughput, and that such a result was also obtained and at a higher throughput of 3 g / min and a larger hole diameter; nevertheless, for this purpose, the temperature of the melt before its exit was increased from 335 ° C to 352 ° C, the air temperature at first still remained the same with a higher throughput of 3 g / min in the temperature range due to compression, and at increasing to 180 ° C at other constant values, an immeasurable effect arose towards smaller yarn thicknesses. A d ₅₀ value of 1 μm was obtained only with an increase in air temperature to 220 ° C, while the minimum diameters measured under the microscope were 0.44 μm. However, measuring the aforementioned filament diameters under a microscope is no longer required with high accuracy, since this is already an optical wavelength range. In any case, there are certain dependencies that, from the point of view of conventional molding, are initially surprising. Nevertheless, if we recall that in this case the threads are obtained by breaking, that is, separation into parts, then other, the above-described laws apply that are different from those when they stretch the net length; as a result, individual parameters can be changed, such as, for example, the temperature of the melt relative to the gas velocity with the same effect on the final average diameter of the thread and even on the variation in diameter.

Несмотря на то, что предложенное устройство предназначено, главным образом, для получения тонких нитей, кроме этого с его помощью можно формовать более толстые нити, что доказывает его универсальность. В этой связи были получены нити из полиэфира и полилактида, параметры которых представлены в таблицах 2 и 3. Диаметр отверстий фильер составлял 1 мм.Despite the fact that the proposed device is intended mainly for thin threads, in addition, with its help it is possible to form thicker threads, which proves its versatility. In this regard, we obtained yarn from polyester and polylactide, the parameters of which are presented in tables 2 and 3. The diameter of the holes of the dies was 1 mm.

Таблица 2table 2 Параметры нити, полученной из полиэфира (ПЭТ), внутренняя вязкость которого i.v.=0,64 (текстильного типа)The parameters of the yarn obtained from polyester (PET), the internal viscosity of which i.v. = 0.64 (textile type) m_o,m _o Ts,Ts, Δр_k,Δp _k T_L,T _L d₅₀,d ₅₀ , CV,CV d_min,d _min d_max,d _max г/минg / min °C° C мбарmbar °С° C мкмμm %% мкмμm мкмμm 5,25.2 288288 550550 108108 10,110.1 4747 4,14.1 20,020,0 332332 10001000 271271 4,24.2 4343 1,51,5 9,99.9 10,010.0 299299 500500 270270 15,315.3 2323 7,47.4 19,819.8 271271 10001000 106106 19,019.0 3535 8,08.0 26,926.9 15,015.0 325325 500500 167167 23,223,2 2525 9,89.8 36,636.6 330330 10001000 165165 11,311.3 6565 4,24.2 33,233,2

Доказано, что при формовании полиэфирных нитей преимущественно вытягивать нити после их расщепления через инжекторный канал, который расположен на 1 м ниже, как описано в работе «Изменение волокнистых свойств полимера и формовочной нити», опубликованной в журнале «Chemical Fibers/Textile lndustry», №43/45 за 1993 год, стр.874/875, автор L.Gerking. Как описано в патентной публикации DE 1965054, колонка 4, строки 44-57, путем многократного промежуточного нагревания предел прочности нитей на разрыв можно было бы повысить по двум показателям, но, главным образом, можно значительно уменьшить их усадку.It is proved that when forming polyester filaments, it is preferable to stretch the filaments after splitting them through the injection channel, which is located 1 m below, as described in "Changing the Fibrous Properties of the Polymer and the Molding Thread" published in the journal Chemical Fibers / Textile lndustry, No. 43/45, 1993, pp. 874/875, by L. Gerking. As described in patent publication DE 1965054, column 4, lines 44-57, by repeated intermediate heating, the tensile strength of the yarns could be increased in two ways, but mainly their shrinkage could be significantly reduced.

В таблице 3 представлены параметры более толстых нитей, сформованных расщеплением полимерного полилактида, полученного из натурального сырья.Table 3 presents the parameters of thicker threads formed by cleavage of polymer polylactide obtained from natural raw materials.

Таблица 3Table 3 Параметры нити, полученной из полилактида (ПЛ) MFE 22 (индекс расплава) при 210°C и 2,16 кгThe parameters of the thread obtained from polylactide (PL) MFE 22 (melt index) at 210 ° C and 2.16 kg m_o,m _o T_s,T _s Δр_k,Δp _k T_L,T _L d₅₀,d ₅₀ , CV,CV d_min,d _min d_max,d _max г/минg / min °C° C мбарmbar °C° C мкмμm %% мкмμm мкмμm 5,25.2 253253 352352 3535 26,626.6 1919 13,513.5 33,933.9 254254 352352 3535 14,414,4 3737 4,44.4 27,727.7 254254 780780 4444 16,416,4 5656 5,05,0 48,348.3 7,67.6 284284 507507 5252 6,56.5 4343 2,02.0 11,111.1 9,09.0 255255 807807 5656 14,214.2 4646 5,05,0 28,728.7 254254 831831 6060 40,5 (1)40.5 (1) 18eighteen 26,826.8 50,150.1 245245 348348 6060 14,414,4 7575 3,93.9 44,344.3 9,79.7 277277 889889 6464 9,99.9 5959 3,73,7 29,329.3 10,110.1 253253 915915 9090 24,1 (2)24.1 (2) 4545 5,45,4 42,842.8 13,313.3 285285 185185 4747 7,87.8 4040 1,221.22 15,015.0

Значение, обозначенное цифрой (1) в таблице 3, возникает в результате того, что соотношения можно вычислять разными способами, а также как максимальное значение. При данном подборе параметров аэродинамические коэффициенты менялись путем изменения геометрических параметров сопла Лаваля, это же относится и к значению, обозначенному цифрой (2). В случае (1) совершенно отсутствовало расщепление нити расплава, в случае (2) оно происходило время от времени.The value indicated by the number (1) in table 3 arises as a result of the fact that the ratios can be calculated in different ways, as well as as the maximum value. With this selection of parameters, the aerodynamic coefficients were changed by changing the geometric parameters of the Laval nozzle, the same applies to the value indicated by the number (2). In case (1), there was absolutely no splitting of the melt filament; in case (2), it occurred from time to time.

В предложенном устройстве можно применять нитеобразующие расплавы или растворы, но в большинстве случаев используют жидкости, если это относится, например, к нанесению тонких пленок, к примеру цветных, окрашенных, позолоченных. При этом устройство служит для распыления жидкостей в виде как можно более мелких капель при как можно более однородном распределении по покрываемой поверхности. Имеется возможность простой установки параметров в соответствии с заданными геометрическими возможностями устройства.In the proposed device, thread-forming melts or solutions can be used, but in most cases liquids are used if this relates, for example, to the application of thin films, for example, color, dyed, and gilded. In this case, the device serves to spray liquids in the form of as small droplets as possible with a as uniform distribution as possible over the surface to be coated. It is possible to easily set parameters in accordance with the given geometric capabilities of the device.

Кроме того, устройства (согласно фиг.1, 2 или фиг.3, 4) имеют преимущество, которое состоит в том, что в данном случае проще выполнить более равномерное распределение расплава или раствора в индивидуальные выпускные отверстия (формовочные сопла 23) в отличие от использования пленки, что имеет место при обычно последовательно расположенных соплах. Получаемый нетканый материал выпускается более однородными полосами и, в частности, не имеет линий разной плотности, также называемых «дорожками», которые расположены в направлении хода.In addition, the devices (according to FIGS. 1, 2 or FIGS. 3, 4) have the advantage that it is easier in this case to more evenly distribute the melt or solution into individual outlet openings (molding nozzles 23), in contrast to the use of film, which is the case with typically sequentially arranged nozzles. The resulting non-woven material is produced in more uniform strips and, in particular, does not have lines of different densities, also called “paths”, which are located in the direction of travel.

Claims

1. Формовочное устройство для получения тонких нитей путем расщепления, содержащее выступающие фильеры, которые расположены в фильерной части, имеют формовочные отверстия и из которых выходят формовочные материалы в виде моноволокон, ускоряющие сопла, в частности сопла Лаваля, которые соответствуют формовочным отверстиям и поперечное сечение которых сужается, а за самым узким поперечным сечением расширяется, и средство подачи газовых потоков, окружающих моноволокна и ускоряющихся посредством ускоряющих сопел, отличающееся тем, что ускоряющее сопло расположено в части (27) с газовыми соплами, по меньшей мере частично выполненной в виде пластины, и выполнено в виде воронкообразного углубления, в которое выходит фильера с образованием каналов для прохода газа, при этом устройство имеет средство относительного смещения части с газовыми соплами и фильерной части относительно друг друга с обеспечением возможности изменения проходного сечения каналов для прохода газа и/или возможности регулирования положения самого узкого поперечного сечения ускоряющих сопел относительно формовочных отверстий.1. A forming device for producing thin filaments by splitting, comprising protruding spinnerets that are located in the spinneret part, have molding holes and from which molding materials in the form of monofilaments come out, accelerating nozzles, in particular Laval nozzles, which correspond to molding holes and whose cross section narrows, and beyond the narrowest cross section expands, and the means of supplying gas flows surrounding the monofilament and accelerated by means of accelerating nozzles, characterized in that the baking nozzle is located in the part (27) with gas nozzles, at least partially made in the form of a plate, and made in the form of a funnel-shaped recess into which the nozzle extends with the formation of channels for gas passage, while the device has means for the relative displacement of the part with gas nozzles and the spinneret part relative to each other, with the possibility of changing the passage section of the channels for gas passage and / or the possibility of adjusting the position of the narrowest cross section of the accelerating nozzles relative to about molding holes.

2. Формовочное устройство по п.1, отличающееся тем, что средство относительного смещения содержит направляющие средства и/или скользящие стержни.2. The molding device according to claim 1, characterized in that the relative displacement means comprises guide means and / or sliding rods.

3. Формовочное устройство по п.1, отличающееся тем, что средство относительного смещения выполнено в виде регулировочного винтового устройства, которое расположено между частью с газовыми соплами и фильерной частью.3. The molding device according to claim 1, characterized in that the relative displacement means is made in the form of an adjusting screw device, which is located between the part with gas nozzles and the spinneret part.

4. Формовочное устройство по п.1, отличающееся тем, что между фильерной частью и частью с газовыми соплами расположена газовая камера по меньшей мере с одной линией подачи газа, при этом указанная камера сообщается с каналами для прохода газа и в нее выступают фильеры.4. The molding device according to claim 1, characterized in that between the spinneret part and the part with gas nozzles there is a gas chamber with at least one gas supply line, while this chamber communicates with the channels for gas passage and the nozzles protrude into it.

5. Формовочное устройство по п.1, отличающееся тем, что часть с газовыми соплами имеет обрамление в виде рамы, внутри которого расположен участок фильерной части, имеющий выступающие фильеры.5. The molding device according to claim 1, characterized in that the part with gas nozzles has a frame in the form of a frame, inside of which there is a portion of the spinneret part having protruding spinnerets.

6. Формовочное устройство по п.1, отличающееся тем, что между фильерной частью и частью с газовыми соплами расположено саморегулирующееся уплотнение.6. The molding device according to claim 1, characterized in that a self-adjusting seal is located between the spinneret part and the part with gas nozzles.

7. Формовочное устройство по п.1, отличающееся тем, что часть с газовыми соплами выполнена в виде полого тела, которое состоит из воронкообразных углублений, при этом пространство внутри полого тела образует газовую камеру, которая соединена с каналами для прохода газа посредством отверстий, направленных к фильерной части.7. The molding device according to claim 1, characterized in that the part with gas nozzles is made in the form of a hollow body, which consists of funnel-shaped recesses, while the space inside the hollow body forms a gas chamber, which is connected to the channels for gas passage through openings directed to the spunbond part.

8. Формовочное устройство по п.7, отличающееся тем, что между фильерой фильерной части соответствующим образом установлена отформованная деталь, обеспечивающая воздушные зазоры относительно части с газовыми соплами для теплоизоляции, причем зазоры проходят, по существу, до формовочных отверстий.8. The molding device according to claim 7, characterized in that a molded part is appropriately installed between the die of the die portion, providing air gaps relative to the part with gas nozzles for thermal insulation, the gaps extending substantially to the molding holes.

9. Формовочное устройство по п.8, отличающееся тем, что каналы (5) для прохода газа образованы между указанными деталями (11) и частью (2) с газовыми соплами.9. A molding device according to claim 8, characterized in that the channels (5) for the passage of gas are formed between these parts (11) and part (2) with gas nozzles.

10. Формовочное устройство по любому из пп.7-9, отличающееся тем, что указанные отверстия (4) расположены вокруг воронкообразных углублений в форме кольца.10. A molding device according to any one of claims 7 to 9, characterized in that said openings (4) are arranged around funnel-shaped recesses in the form of a ring.

11. Формовочное устройство по п.4, отличающееся тем, что газовая камера уплотнена снаружи.11. The molding device according to claim 4, characterized in that the gas chamber is sealed on the outside.

12. Формовочное устройство по п.1 или 7, отличающееся тем, что в части (2) с газовыми соплами и фильерной части (1) воронкообразные углубления и фильеры расположены рядами смежно друг с другом, при этом фильеры (13) и ускоряющие сопла одного ряда смещены относительно фильер и ускоряющих сопел другого ряда.12. A molding device according to claim 1 or 7, characterized in that in the part (2) with gas nozzles and the die part (1), the funnel-shaped recesses and dies are arranged in rows adjacent to each other, while the dies (13) and accelerating nozzles of one rows are offset relative to the dies and accelerating nozzles of the other row.

13. Формовочное устройство по п.1, отличающееся тем, что комбинация из части с газовыми соплами и фильерной части содержит несколько участков указанных частей, которые могут заменяться соответственно.13. The molding device according to claim 1, characterized in that the combination of a part with gas nozzles and a spinneret part contains several sections of these parts, which can be replaced accordingly.

14. Формовочное устройство по п.1, отличающееся тем, что на части с газовыми соплами на расстоянии от выхода ускоряющих сопел расположено устройство распределения дополнительной текучей среды, которая ударяется о нити, полученные расщеплением моноволокна.14. The molding device according to claim 1, characterized in that on the part with gas nozzles at a distance from the exit of the accelerating nozzles there is a device for distributing additional fluid that strikes the threads obtained by splitting the monofilament.

15. Формовочное устройство по п.14, предназначенное для производства Lyocell нитей, при этом дополнительной текучей средой является вода.15. The molding device according to 14, intended for the production of Lyocell filaments, while the additional fluid is water.

16. Нетканый материал, полученный методом прямого формования с использованием формовочного устройства по любому из пп.1-15. 16. Non-woven material obtained by direct molding using a molding device according to any one of claims 1 to 15.