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Spinnmaschine zur Herstellung synthetischer Verbundfäden mit inselartigem
Aufbau Die Erfindung betrifft eine Spinnmaschine zur Herstellung synthetischer Verbundfäden,
insbesondere von synthetischen Verbundfäden mit inselartigem Aufbau, die eine Mehrzahl
gleich artiger extra feiner fadenartiger Bestandteile enthalten, die unabhangig
voneinander in Längsrichtung des Verbundfadens verlaufen.
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Der Ausdruck "Verbundfaden" wird hier für einen Faden verwendet, welcher
aus mindestens zwei voneinander verschiedenen synthetischen polymeren Bestandteilen
gebildet ist. Diese Bestandteile sind in dem Faden entweder seitlich nebeneinander
angeordnet, oder sie liegen in Form eines von einer Hülle umgebenen Kerns Vor.
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Der hier verwendete Ausdruck "Yerbundfaden mit inselartigem Aufbau"
bezeichnet eine spezielle Ausbildungsform eines
Verbundfadens, welcher
nach Art eines mit einer Hülle umgebenen Kerns aufgebaut ist, und zwar sind hier
eine Mehrzahl extra feiner fadenartiger Bestandteile (Inselbestandteile) von einem
anderen fadenartigen Bestandteil (Einbettkomponente) umgeben.
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Die Inselbestandteile erstrecken sich unabhängig voneinander in Längsrichtung
des Verbundfadens, und zwar in Form extra feiner Fäden, während die Einbettkomponente
die Inselbestandteile zu einem Fadenkörper vereinigt, indem sie die zwischen den
Inselbestandteilen vorliegenden Räume ausfüllt.
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Im allgemeinen werden die Verbundfäden mit inselartigem Aufbau durch
ein spezielles Spinnverfahren erzeugt, bei dem erstens eine Mehrzahl der die Inselbestandteile
bildenden polymeren Ströme und ein die Einbettkomponente bildender polymerer Strom
getrennt voneinander erzeugt werden. Sodann wird zweitens jeder einen Inselbestandteil
bildende Strom von einem Teil des die Einbettkomponente bildenden Stroms umgeben,
so daß eine Mehrzahl von Verbundströmen entsteht, die entweder einen Aufbau auSweisen,
bei dem die Bestandteile seitlich nebeneinander angeordnet vorliegen oder der nach
Art eines von einer Hülle umgebenen Kerns gebildet ist. Drittens werden die Verbundströme
zu einem Verbundstrom mit inselartigem Aufbau vereinigt, bei dem die Einbettkomponenten
der Verbundströme aneinanderhaften und die zwischen den Inselbestandteilen vorliegenden
Räume ausfüllen.
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Viertens werden diese Verbundströme mit inselartigem Aufbau durch
eine Spinndtisenöffnung extrudiert, um einen Verbundfaden mit inselartigem Aufbau
zu bilden.
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Die Verbundfäden mit inselartigem Aufbau haben eine hohe Steifheit
und sind durch wntSernung der Einbettkomponente zur Erzeugung von Bündeln extra
feiner Fäden sehr geringer Stärke geeignet. Die BtSndel der extra feinen Fäden sind
aber wertvoll bei der Erzeugung von Vliesen oder Kunstledermaterialien mit einer
sehr weichen Griffigkeit.
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Im allgemeinen wahlt man für die Inselbestandteile für die Faserherstellung
geeignete lineare Polymere wie Polyamide, beispielaweise Nylon 6, Nylon 66, Nylon
12 und Nylon 910, oder Polyester wie Polyäthylenterephthalat und dessen Mischpolykondensationsprodukte
oder Polyolefine wie Polypropylen und Polyäthylen oder Acrylpolymere wie Polyacrylnitril
und dessen Mischpolymerisate.
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Die Einbettkomponente wird man aus einem Polymer des Styroltyps wählen,
beispielsweise Polystyrol, Styrol acrylnitri lmi schpolymer e, Styro lmethylmetacrylatmi
schpolymere und Styrol acrylnitrilmethylmetacrylatmischpolymere, da diese im allgemeinen
im Vergleich zu den Inselbestandteilen bei den beim Spinnen vorliegenden Bedingungen
eine relativ geringe Viskosität aufweisen.
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Bei der bekannten Vorrichtung zur Durchfuhrung des oben beschriebenen
Verfahrens werden die Verbundströme, welche aus einem einen Inselbestandteil bildenden
Strom und einem die Einbettkomponente bildenden Strom bestehen, in einer trichterförmigen
Kammer miteinander vereinigt. Die Verbundströme werden getrennt voneinander durch
die obere Öffnung einer trichterförmigen
Kammer zugeführt und auf
ihrem Weg zu der im Bereich einer unteren Öffnung der Verbindungskammer angeordneten
Düse zu einem Verbundstrom mit inselartigem Aufbau vereinigt und in ihrem Querachnitt
verringert.
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Es erübrigt sich wohl, näher auszuführen, daß es wünschenswert ist,
den Verbundstrom mit inselartigem Aufbau in der Verbindungskammer während eines
länger andauernden Spinnvorgangs konstant zu halten, um ein Erzeugnis mit gleichbleibenden
Mengenanteilen zu erhalten. Die herkömmliche Verbindungskammer weist Jedoch folgende
Nachteile auf: Die Auslässe für die Zuführung der Verbundströme sind gleichmäßig
angeordnet, so daß die Verbundströme der Verbindungskammer in konstanter Menge zugeführt
werden. Nach einer längeren kontinuierlichen Spinndauer beobachtet man 1. eine Änderung
der Lage der die Inselkomponenten bildenden Ströme in dem Verbundstrom mit inselartigem
Aufbau, 2. eine Deformation der Querßchnittsprofile der die Inselbestandteile bildenden
Ströme, insbesondere der Ströme, die von der Achse der Verbindungskammer entfernt
liegen oder sich in der Nähe der Achse befinden, und 3. eine Exposition der von
der Achse der Verbindungakammer entfernt liegenden, die Inselbestandteile bildenden
Ströme, in dem Sinne, daß sie aus dem die Einbettkomponente führenden Strom herausgelangen.
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Die genannten Nachteile führen dazu, daß der Verbundfaden mit inselartigem
Aufbau keine gleichmaß2ge Stärke aufweist, vielmehr ist sein Querschnittsprofil
unregelmäßig an den Stellen, wo die Inselbestandteile eine ungleichmäßige Stärke
und ein ungleichmäßiges Querschnittsprofil haben und auch nicht mehr gleichmäßig
in der Einbettkomponente angeordnet sind. Bei derart ungleichmäßigen Verbundfäden
entsteht Jedoch die Gefahr, daß sich die am äußeren Rand der Einbettkomponente verlaufenden
Ins elbestandt eile leicht abtrennen. Ferner wird auch die Färbung ungleichmäßig.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher darin zu sehen, eine
Spinnmaschine zu schaffen, die für die Eerstellung synthetischer Verbundfäden mit
inselartigem Aufbau geeignet ist und während lang dauernder kontinuierlicher Spinnvorgänge
eine konstante Anordnung der Inselbestandteile und der Einbettkomponente liefert.
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Ferner soll die Spinnmaschine für die Erzeugung von synthetischen
Verbundfäden mit inselartigem Aufbau geeignet sein, deren Inselbestandteile eine
gleichmäßige Stärke und ein gleichmäßiges Querschnittsprofil aufweisen.
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Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Spinnmaschine
erreicht, die gekennzeichnet ist durch A) einen ersten Durchgang für die Zuführung
einer die Einbettkomponente bildenden polymeren Flüssigkeit, dessen
Einlaßende
mit einem Vorratsbehälter für die die Einbettkomponente bildende polymere Flüssigkeit
verbunden ist und dessen Auslaßende in mehrere Endabschnitte verzweigt ist, B) eine
Mehrzahl zweiter Durchgänge für die Zuführung der die Inselbestandteile bildenden
polymeren Flüssigkeit, wobei Jeweils der Einlaß Jedes der zweiten Durchgänge mit
einem Vorratsbehälter für die die Inselbestandteile bildende polymere Flüssigkeit
verbunden ist und der Auslaß Jedes der zweiten Durchgänge im Bereich eines entsprechenden
Endabschnittes des ersten Durchgangs liegt, um die durch das verzweigte Ende des
ersten Durchgangs zugeführte, die Einbettkomponente bildende polymere Flüssigkeit
mit der Jeweils durch einen Auslaß der zweiten Durchgänge zugeführten, die Inselkomponente
bildenden polymeren Flüssigkeit zusammenzubringen und zu einem Verbundstrom zu vereinigen,
C) eine Verbindungskammer zur Vereinigung der Verbundströme zu einem Verbundstrom
mit inselartigem Aufbau, wobei die Verbindungskammer einen im wesentlichen trichterförmigen
Raum, der an seinem oberen Ende mit den Auslässen des ersten und der zweiten Durchgänge
und an seinem unteren Ende mit einer Spinndüsenöffnung verbunden ist, und ferner
gegebenenfalls einen zylindrischen Raum, der zwischen den Auslässen des ersten und
der zweiten Durchgänge einerseits und dem oberen Ende des trichterförmigen Raums
andererseits angeordnet ist, enthält, mit Abmessungen, die die nachstehende Beziehung
erfüllen:
wobei @ den Konvergenzwinkel des trichterförmigen Raums und X die Höhe des
gegebenenfalls vorgesehenen zylindrischen Raums in mm bedeuten.
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Die Vereinigung der Ströme für die Einbett- und die Inselkomponenten
kann durch dritte Durchgänge erfolgen.
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Jeder dieser dritten Durchgänge weist einen Einlaß auf, der sich in
einem entsprechenden verzweigten Ende des ersten Durchgangs an einer solchen Stelle
öffnet, die einem entsprechenden Auslaß eines der zweiten Durchgänge gegenüberliegt.
Jeder Auslaß der dritten Durchgänge ist strömungsmäßig mit der Verbindungskammer
verbunden. Die dritten Durchgänge ermöglichen das Hindurchfließen eines Verbundstroms,
der an dem verzweigten Ende des ersten Durchgangs aus der Einbettkomponente und
dem Inselbestandteil gebildet wird.
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Vorzugsweise umfaßt die erfindungsgemäße Spinnmaschine noch eine Mehrzahl
vierter Durchgänge, welche den ersten Durchgang mit der Verbindungskammer verbinden
und dazu dienen, die Einbettkomponente einem äußeren Bereich des Verbundstroms mit
inselartigem Aufbau zuzuführen. Die genannten vierten Durchgänge sollen verhindern,
daß die Inselbestandteile, die an einer von der Achse der Verbindungskammer entfernt
gelegenen Stelle angeordnet sind, sich zu einer flachen Form deformieren
und
an die Außenseite der Einbettkomponente gelangen.
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Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausbildung der Spinnmaschine ist
zumindest ein fünfter Durchgang in der Spinndüse ausgebildet, der die Einbettkomponente
unmittelbar dem inneren Bereich des Verbundstroms mit inselartigem Aufbau zuführt.
Dieser fünfte Durchgang soll verhindern, daß die in Richtung der Achse der Verbindungskammer
oder in deren näherem Bereich liegenden Inselbestandteile unregelmäßig deformiert
werden.
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Gemäß einer weiteren vorzugsweisen Ausbildung der Spinnmaschine ist
Jeder Auslaß der zweiten Durchgänge, welcher von der Achse der Verbindungskammer
entfernt angeordnet ist, exzentrisch in Bezug auf den Einlaß eines entsprechenden
dritten Durchgangs angeordnet. D. h., die Auslässe der zweiten Durchgänge sind so
angeordnet, daß sie in Bezug auf die Mittelachse der entsprechenden Einlässe der
dritten Durchgänge der Achse der Verbindungskammer näherliegen. Hierdurch wird der
Vorteil erreicht, daß die entfernt von der Achse der Verbindungskammer gelegenen
Inselbestandteile nicht aneinander haften und an die Außenseite der Einbettkomponente
gelangen.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung
an Hand der Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 ein Querschnittsprofil eines Verbundfadenß
mit inselartigem Aufbau,
Fig. 2 ein Querschnittsprofil eines Verbundfadens
mit inselartigem Aufbau, welcher eine unerwünschte Deformation aufweist, Fig. 3
ein Querschnittsprofil eines weiteren Verbundfadens mit inselartigem Aufbau, welcher
eine unerwünschte Deformation aufweist, Fig. 4 ein Schnittbild einer herkömmlichen
Verbindungskammer, Fig. 5 ein Schnittbild einer Ausbildungsform einer Spinnmaschine
gemäß der Erfindung, Fig. 6 ein Schnittbild einer Ausbildungsform der Verbindungskammer
gemäß der Erfindung, Fig. 7 ein Schnittbild einer weiteren Ausbildungsform der Verbindungskammer
gemaß der Erfindung, Fig. 8 ein Teilschnittbila der in Fig. 5 gezeigten Spinnmaschine,
Fig. 9 ein Teilschnittbild einer weiteren Spinnmaschine nach der Erfindung, Fig.
10 ein Teilschnittbild einer weiteren Spinnmaschine nach der Erfindung, Fig. 11
ein Teilschnittbild einer weiteren Ausbildungsform einer Spinnmaschine nach der
Erfindung, Fig. 12A ein Teilsohnittbild einer weiteren Außbildungßform
nach
der Erfindung, Fig. 12B Querschnittsbilder von Verbundströmen, die in der in Fig.
12k dargestellten Maschine erzeugt wurden, Fig. 13A ein Schnittbild einer weiteren
Ausbildungsform einer Spinnmaschine nach der Erfindung, Fig. 13B Querschnittsbilder
von Verbundströmen, die in der in Fig. 13A dargestellten Spinnmaschine erzeugt werden,
Fig. 14A ein Schnittbild einer weiteren Ausführungsform einer Spinnmaschine gemäß
der Erfindung, Fig. 14B Querschnittsbilder von Verbundströmen, die in der in Fig.
14A dargestellten Spinnmaschine erzeugt wurden, Fig. 15 ein Querschnittsbild von
Verbundströmen, die in einer weiteren Ausbildungsform einer Spinnmaschine gemäß
der Erfindung erzeugt werden, Fig. 16A ein Schnittbild einer weiteren Ausbildungsform
einer Spinnmaschine gemäß der Erfindung, Fig. 16B Querschnittsbilder von Verbundströmen,
die in der in Fig. 16A dargestellten Spinnmaschine erzeugt werden.
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Der in Fig. 1 dargestellte Verbundfaden 1 mit inselartigem Aufbau
enthält 16 Inselbestandteile 2 und eine Einbettkomponente 3.
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Die Ins elbestandt eile 2 weisen gleich. qUersohnittaprofile auf und
sind in der Einbettkomponente 3 in der dargestellten Weise
eingebettet.
In Fig. 2 ist ein unregelmäßiger Verbundfaden 4 mit inselartigem Aufbau gezeigt.
Zehn seiner Inselbestandteile 7, welche außerhalb des Mittelpunkts 8 des gezeigten
Querschnitts liegen, haben ein flaches Profil. Der eine Inselbestandteil 5 im Mittelpunkt
8 zeigt ein kreisförmiges Profil und fünf Inselbestandteile 6, welche in der Nähe
des Mittelpunktes 8 angeordnet sind, haben ein tropfenförmiges Profil, dessen näher
zum Mittelpunkt 8 hin gelegenes Ende sich zum Mittelpunkt 8 hin verJüngt.
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Der in Fig. 3 dargestellte Verbundfaden 10 mit inselartigem Aufbau
ist ebenfalls unregelmäßig aufgebaut. Zehn seiner Inselbestandteile 9, welche außerhalb
des Mittelpunkts 8 des Querschnitts angeordnet sind, weisen ein flaches Profil auf
und befinden sich auch außerhalb der Einbettkomponente 3. Die in den Fig. 2 und
3 dargestellten unregelmäßig aufgebauten Verbundfäden entstehen dann, wenn man mit
der herkömmlichen Spinnmaschine während einerlangen Zeitdauer ununterbrochen spinnt.
Die hier dargestellten Verbundfäden führen aber, wenn man die Einbettkomponente
entfernt, zu Bündeln, welche aus ungleichmäßigen extra feinen Fäden bestehen. Ferner
lassen sich diese Verbundfäden auch nur ungleichmäßig weiterverarbeiten.
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Insbesondere zeigt der in Fig. 3 dargestellte unregelinäßige Verbundfaden
eine unerwünschte Tendenz der exponiert angeordneten Inselbestandteile 9, sich von
der Einbettkomponente 3 während der Weiterverarbeitung, beispielsweise beim Verstrecken,
beim
Aufspulen, beim Kardieren und während des Nadelverfahrens,
abzutrennen.
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Bis Jetzt hat man noch keine zufriedenstellende Erklärung dafür gefunden,
warum die beschriebene Deformation der Inselbestandteile nach einer längeren kontinuierlichen
Spinndauer eintritt.
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Es wird äedoch angenommen, daß diese Deformation durch nachstehend
t Gründe bedingt ist.
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Wenn die Verbundströme, die bereits zu einem inselartigen Aufbau miteinander
vereinigt sind, durch die im wesentlichen trichterförmig gestaltete Verbindungskammer
fließen, so hat dies zur Folge, daß sich die Querschnittsfläche der Verbundströme
verkleinert. Hierdurch wird aber bedingt, daß für den Teil der Verbundströme, der
sich im Bereich der Achse der Verbindungskammer befindet, und für den Teil der Verbundströme,
der sich im Bereich der Innenwand der Verbindungskammer befindet, gewisse Unterschiede
zwischen den Längen der zurückzulegenden Strömungswege und der entsprechenden Schub-
bzw. Scherungsgeschwindigkeiten vorliegen, und zwar hat der im Bereich der Achse
der Verbindungskammer befindliche Teil der Verbundströme einen kürzeren Strömungsweg
zurückzulegen und die kleinere Schubgeschwindigkeit als der in der Nähe der Innenwand
der Kammer befindliche Abschnitt der Verbundströme.
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Bei der in Fig. 4 dargestellten herkömmlichen Verbindungskammer 11
liegt ein relativ großer Konvergenzwinkel Q vor. In diesem
Fall
ist es ganz offensichtlich, daß der Bereich 13 in der Nähe der Achse 12 bis zum
Scheitel des Winkels kürzer ist als der Bereich 14 in der Nähe der Innenwand 15.
Ferner ist der Verbundstrom im Bereich 14 einer größeren Schubgeschwindigkeit unterworfen
als der im Bereich 13. Dies ist eine Folge der zwischen der StrömungsSlüssigkeit
und der Innenwand auftretenden Reibungskräfte. Damit strömt aber die sich im Bereich
13 befindliche Flüssigkeit mit einer größeren Lineargeschwindigkeit als die im Bereich
14 vorliegende Flüssigkeit, und die Verweilzeit der letzteren in der Verbindungskammer
ist dadurch größer als die der ersteren.
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Ferner wird angenommen, daß die beschriebene Deformation durch den
Unterschied der Viskositäten der für die Inselbestandteile und die Einbettkomponente
verwendeten Materialien bedingt ist.
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Im allgemeinen hat das für die Inselbestandteile verwendete Polymer
eine höhere Viskosität als das für die Einbettkomponente verwendete. Beim Vorliegen
unterschiedlicher Viskositäten wird aber bei einer Strömung durch die Verbindungskammer
mit hoher Schubgeschwindigkeit das Gleichgewicht der den Verbundstrom mit inselartigem
Aufbau bildenden Ströme instabil. Dieses instabile Gleichgewicht führt aber zu einem
instabilen Spinnvorgang und damit zu einer ungleichmäßigen Qualität des Erzeugnisses.
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Um die genatsten Nachteile zu vermeiden, ist es wünschenswert, eine
Verbindungskammer zu schaffen, bei der die Strömungswege etwa gleich sind und die
verschiedenen Ströme etwa in der
gleichen Richtung fließen. Eine
Spinndüse, die die aufgeführten Bedingungen erfüllen würde, hat Jedoch folgende
Nachteile: 1. Die Verweilzeit der polymeren Flüssigkeit in der Verbindungskammer
ist verlängert. Dies führt zu einer Verschlechterung der Qualität des Erzeugnisses.
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2. Die Spinndüse muß sehr dick sein.
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Die in Fig. 5 dargestellte Spinnmaschine umfaßt ein Gehäuse 21, in
dem eine Zuführungsvorrichtung 22 für die Zulieferung der polymeren Flüssigkeiten
für die Insel- und Einbettkomponenten, die aus nicht dargestellten Vorratsbehältern
zugeführt werden, und eine Spinndüse 23 untergebracht sind. In der Zuführungsvorrichtung
22 ist eine Leitung 24 für die Zuführung der die Einbettkomponente bildenden polymeren
çlüssigkeiten vorgesehen und mit dem entsprechenden Vorratsbehälter verbunden. Ferner
enthält sie eine Leitung 25 für die Zuführung der die Inselbestandteile bildenden
polymeren Flüssigkeit. Diese Leitung 25 ist mit dem anderen Vorratsbehälter verbunden.
Ferner ist eine ringförmige Kammer 26 vorgesehen, die die für die Einbettkomponente
zu verwendende polymere Flüssigkeit der Spinndüse 23 zuführt, und außerdem ist noch
eine Klammer 27 ausgebildet, welche die für die Inselbestandteile zu verwendende
polymere Flüssigkeit der Spinndüse 23 zuführt. Die Kammer 26 ist für sich flüssigkeitsdicht
und von der Kammer 27 mittels einer Dichtung 28 getrennt.
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Die Spinndüse 23 umfaßt vier Metallplatten 29, 30, 31 und 32.
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Diese bilden miteinander mindestens ein Spinnaggregat, bei dem in
Big. 5 dargestellten Beispiel jedoch vier solcher Aggregate.
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Ein erster Durchgang 34 ist - wie aus der Zeichnung zu sehen -in der
zweiten und der dritten Platte 30 und 31 ausgebildet.
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Zuführungsdurchgange 35 in der ersten und der zweiten Platte 29 und
30 verbinden die ringförmige Kammer 26 mit dem Einlaß des ersten Durchgangs 34.
Der Auslaß dieses ersten Durchgangs 34 ist zu einer Mehrzahl von Auslaßenden 20
verzweigt. In der ersten Platte 29 sind eine Mehrzsh1-zweiter Durchgänge 33 vorgesehen,
die mit der Kammer 27 in Verbindung stehen und für die Weiterleitung der die Inselbestandteile
bildenden polymeren Flüssigkeit gedacht sind. Eine Mehrzahl dritter Durchgänge 36
ist in der dritten Platte 31 vorgesehen, und zwar sind diese durch in der dritten
Platte 31 ausgebildete Öffnungen 37 und in der dritten Platte 31 befestigte: Rohrleitungen
38 gebildet. Die unteren Enden der Rohrleitungen 38 sind hierbei mit den oberen
Enden der Öffnungen 37 verbunden. Die oberen Enden der Rohrleitungen 38 befinden
sich in den verzweigten Enden der ersten Durchgänge 34 und liegen den unteren Enden
der zweiten Durchgänge 33 gegenüber. In der vierten Platte 32 sind Verbindungskammern
39 ausgebildet, von denen jede mit einigen unteren Enden der dritten Durchgänge
36 verbunden sind. Die Verbindungskammern 39 sind im wesentlichen trichterförmig,
und ihre unteren Enden sind mit Spinndüsenöffnungen 40 verbunden. Die zwei oder
mehreren Spinnaggregate können in der Spinndüse willkürlich anangeordnet sein, beispielsweise
auf einem oder mehreren konzentrisch zueinander liegenden Kreisen in vorgegebenem
Abstand.
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Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, nimmt die Verbindungskammer 39 einen
im wesentlichen trichterförmig ausgebildeten Raum 42 ein.
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Dieser Raum 42 konvergiert mit einem Winkel 8 von maximal 75°.
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Dieser Konvergenzwinkel , welcher 750 nicht übersteigt, ist im Vergleich
zur herkömmlichen Verbindungskammer, deren Konvergenzwinkel keinesfalls nur 750
oder gar noch weniger beträgt, klein.
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Diese Winkelgröße wurde gewählt, um allmählich den Durchmesser der
miteinander vereinigten, durch die Verbindungskammer hindurchfließenden Verbundströme
zu verringern. Eine solche allmähliche Verkleinerung des Durchmessers ist notwendig,
um die Verbundströme gleichmäßig unter Einhaltung stabiler Zustände miteinander
zu vereinigen. Die miteinander vereinigten Verbundströme werden dann durch die Öffnung
40 der Spinndüse zu einem Verbundfaden mit inselartigem Aufbau extrudiert.
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Die in Fig. 7 gezeigte Verbindungskammer 39 umschließt einen zylindrischen
Raum 41 einer Höhe von X mm und einen trichterförmigen Raum 42 mit einem Konvergenzwinkel
Q gemessen in Grad.
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Der zylindrische Raum 41 dient als Einlaß für die durch die dritten
Durchgänge 36 (siehe Fig. 5) zugeführten Verbundströme und hat die Aufgabe, die
Bedingungen zur Verbindung dieser Verbundströme zu stabilisieren und die bei der
Berührung der Verbundströme mit der Innenwand 43 erzeugten Schubkräfte zu mildern.
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Die Aufgabe des zylindrischen Raums 41 ist ferner, eine Deformation
der Verbundströme während ihrer Vereinigung miteinander zu verhindern. Die Aufgabe
des trichterförmigen Raums 42 besteht
darin, die Verbundströme
zu einem Verbundstrom mit inselartigem Aufbau unter günstigen Bedingungen zu vereinigen,
während dessen Querschnitt verringert wird, und ferner diesen Strom der Öffnung
40 der Spinndüse zuzuführen.
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Die Verbindungskammer 39 genügt der nachstehenden Ungleichung, die
eine Beziehung zwischen der Höhe X und dem Konvergenzwinkel Q aufstellt:
Befriedigt die Verbindungskammer jedoch diese Ungleichung nicht, dann können die
oben aufgeführten Nachteile nicht vermieden werden.
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Nach der obigen Ungleichung muß der Wert für @ # kleiner
kleiner als 750 gewählt werden, wenn die Verbindungskammer ohne zylindrischen Raum
ausgebildet ist, d. h. wenn X den Wert Null hat. Vorzugsweise ist der Wert des Konvergenzwinkels
Q kleiner als 600.
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Wählt man den Durchmesser der oberen Öffnung einer Verbindungskammer
ohne zylindrischen Raum zu 20 mm und Q zu 60°, dann ist die Höhe der Verbindungskammer
ungefähr 20 mm. Ist aber in der Verbindungskammer ein zylindrischer Raum mit einer
Höhe von 10 mm vorgesehen, dann liegt der Konvergenzwinkel Q des trichterförmigen
Raums zwischen 12,9 und 1660. Wählt man ihn zu 1200, also innerhalb des angegebenen
Bereichs, dann ist die Höhe des trichterförmigen Raums ungefähr 5,7 mm. Damit wird
aber die
Gesamthöhe der Verbindungskammer 10 + 5,7 - 15,7 mm, also
kleiner als die oben erwähnte Verbindungskammer ohne zylindrischen Raum. Daraus
geht hervor, daß durch eine Verbindungskammer mit zylindrischen Raum die Dicke der
vierten Platte 32, in der die Verbindungskammern angeordnet sind, verringert werden
kann.
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Die polymere Flüssigkeit für die Inselkomponenten wird von ihrem Vorratsbehälter
aus durch die Leitung 25 in die Kammer 27 geleitet und auf die zweiten Durchgänge
33 verteilt. Die polymere Flüssigkeit für die Einbettkomponente wird von ihrem Vorratsbehälter
durch die Leitung 24 in die Kammer 26 und von da aus durch Zuführungsdurchgänge
35 in den ersten Durchgang 34 geleitet. Die aus den unteren Öffnungen der zweiten
Durchgänge 33 austretenden Flüssigkeitsströme für die Inselbestandteile überqueren
die zwischen den unteren Enden dieser Durchgänge 33 und den oberen Enden der Durchgänge
36 vorhandenen Zwischenräume und gelangen in die Durchgänge 36.
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Der in dem ersten Durchgang 34 befindliche Flüssigkeitsstrom für die
Einbettkomponente fließt über die oberen oeffnungen der dritten Durchgänge 36 und
vereinigt sich dabei mit den jeweiligen Strömen für die Inselbestandteile zu verschiedenen
Verbundströmen. Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausbildung einer Spinndüse weisen die
unteren Öffnungen der zweiten Durchgänge 33 einen kleineren Querschnitt als die
oberen Öffnungen der dritten Durchgänge 36 auf. Da jeweils die untere Öffnung eines
zweiten Durchgangs 33 konzentrisch der entsprechenden oberen Öffnung des
dritten
Durchgangs 36 gegenüberliegt, sind auch die Ströme für die Inselbestandteile konzentrisch
in den Strömen für die Einbettkomponente nach Art eines "umhüllten Kerns" eingebettet.
Die so gebildeten Verbundströme werden durch die unteren Öffnungen der dritten Durchgänge
36 parallel zueinander der Verbindungskammer 39 zugeführt.
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Diese Verbundströme werden infolge ihrer gegenseitigen Haftfähigkeit
zu einem Verbundstrom mit inselartigem Aufbau vereinigt und fließen durch die Verbindungskammer
39 nach unten, während sich der Querschnitt des Verbundstroms mit inselartigem Aufbau
verringert. Da die Verbindungskammer 39 die oben angegebene Ungleichung erfüllt,
erfolgt das Abwärtsströmen des Verbundstroms mit inselartigem Aufbau unter günstigen
Bedingungen.
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Der Verbundstrom mit inselartigem Aufbau wird durch die Spinnes entsteht
öffnung 40 extrudiert und'ein Verbundfaden mit inselartigem Aufbau.
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Gemäß der Darstellung in Fig. 8 fließt der durch den ersten Durchgang
34 zugeführte Strom für die Einbettkomponente durch einen Raum 50, der die Rohrleitung
38 umgibt, nach oben und wird konzentrisch oder exzentrisch mit dem durch einen
der zweiten Durchgänge 37 zugeführten Strom für die Inselbestandteile in dem entsprechenden
verzweigten Endabschnitt 20 vereinigt.
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Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausbildungsform strömt der polymere
Flüssigkeitsstrom
für die Inselbestandteile, der durch die zweiten Durchgänge 33 zugeführt wird, durch
eine Mehrzahl von Rohrleitungen 51, welche in die zweite Platte 30 und die dritte
Platte 31 eingesett sind. Der durch den ersten Durchgang 34 zugeführte Flüssigkeitsstrom
für die Einbettkomponente wird auf eine Mehrzahl von Auslässen 52, die von dem ersten
Durchgang 34 abzweigen und die Rohrleitungen 51 umgeben, verteilt. Jeder dieser
verteilten Ströme gelangt in die Verbindungskammer und vereinigt sich konzentrisch
oder exzentrisch mit einem der die Inselbestandteile bildenden Ströme, die aus den
Leitungen 51 austreten, zu Je einem Verbundstrom.
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Nach Fig. 10 sind die dritten Durchgänge 36 um die Achse 12 der Verbindungskammer
39 angeordnet. Vierte Durchgänge 61 liegen entfernt von der Achse 12 und umgeben
die dritten Durchgänge 36.
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Diese vierten Durchgänge 61 verbinden den ersten Durchgang 34 unmittelbar
mit der Verbindungskammer 39. Auf diese Weise ist es möglich, die Flüssigkeit für
die Einbettkomponente durch die vierten Durchgänge 61 einem peripher gelegenen Bereich
des durch die Verbindungskammer 39 strömenden Verbundstroms mit inselartigem Aufbau
zuzuführen, um die Dicke L der Einbettkomponente im äußeren Bereich des Verbundstroms,
wie in Fig. 1 gezeigt ist, zu vergrößern. Dieses Vorgehen hat den Zweck, zu verhindern,
daß die von der Achse 12 abliegenden Ströme für die Inselbestandteile an die Außenseite
des die Einbettkomponente führenden Stroms gelangen und sich deformieren.
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Bei dem in -HMig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein fünfter
Durchgang 62 im Bereich der Achse 12 angeordnet, der den ersten Durchgang 34 unmittelbar
mit der Verbindungskammer 39 verbindet.
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Durch diesen fünften Durchgang 62 wird die Einbettkomponente zugeführt
und gelangt hierbei in den mittleren Bereich des Verbundstroms mit inselartigem
Aufbau. Dieses Vorgehen hat den Zweck, zu verhindern, daß sich die im Bereich der
Achse 12 befindlichen Ströme für die Inselbestandteile deformieren. Berner soll
hierbei die gegenseitige Lage der Ströme für die Inselbestandteile in dem Verbundstrom
mit inselartigem Aufbau ins Gleichgewicht gebracht werden. Der fünfte Durchgang
62 kann, wie in Big. 11 gezeigt ist, unmittelbar an der Stelle der Achse 12 verlaufen.
Es können aber auch eine Mehrzahl von fünften Durchgängen in der Nähe der Achse
12 vorgesehen sein. Ferner ist ein Vorsprung 63 vorgesehen, der in den ersten Durchgang
34 hineinragt und die Aufgabe hat, den durch den fünften Durchgang 62 geführten
Strom zu stabilisieren.
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Bei der in Fig. 12A dargestellten Ausbildungsform sind Rohrleitungen
71, 71b und 71c vorgesehen für die die Inselbestandteile bildende Flüssigkeit. Diese
Rohrleitungen haben übereinstimmende Durchmesser. Mit den Bezugszeichen La, Lb und
Lc sind die Abstände zwischen den Außenwänden der Rohrleitungen 7fa, 71b und 71c
und den Innenwänden der verzweigten Enden 72a, 72b und 72c des ersten Durchgangs
34, die für den Durchtritt der Flüssigkeit für die Einbettkomponente dienen, bezeichnet.
Nach der Zeichnung stehen die genannten Abstandsgrößen La, Lb und Lc folgendermaßen
zueinander
in Beziehung: La> bzw Lc Jede der Rohrleitungen 71a, 71b und 71c liegt konzentrisch
zu dem ihr jeweils zugeordneten Abschnitt 72a bzw. 72b bzw. 72c.
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In Fig. 12B sind Querschnittsprofile 73a, 73b und 73c von Verbundströmen
wiedergegeben, wie man sie bei den durch die verzweigten Endabschnitte 72a, 72b
und 72c des ersten Durchgangs 34 hindurchgeführten Strömen für die Einbettkomponente
und den durch die Rohrleitungen 71a, 71b und 71c hindurchgeführten Strömen für die
Inselbestandteile erhält. In sämtlichen gezeigten Querschnittsprofilen 73a, 73b
und 73c liegen die Inselbestandteile 74a, 74b und 74c konzentrisch eingebettet in
den Einbettkomponenten 75a bzw. 7 bzw. 75c. Die Stärke der Einbettkomponente beträgt
bei dem Querschnittsprofil 73a la, bei dem Profil 73b lb und bei dem Profil 73c
lc, wobei zwischen den angegebenen Stärken folgende Beziehung gilt: la) lb 5 lc
Damit weist der Verbundstrom, welcher am weitesten von der Achse 12 der Verbindungskammer
39 abliegt, die größte Dicke la der Einbettkomponente auf, während der in der Nähe
der Achse 12 liegende Verbundstrom die geringste Dicke lc hat.
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Eine solche Anordnung der Verbundströme 73a, 73b ud 73c kann verhindern,
daß die Ströme 74a für die Inselbestandteile,
welche außerhalb
der Achse 12 liegen, an die Außenseite des sie einbettenden Stroms gelangen.
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Gemäß Fig, 13A öffnen sich die dritten Durchgänge 36d, 36e und 36f
konzentrisch in die verzweigten Enden 20d bzw. 20e bzw. 20f des ersten Durchgangs
34 und liegen den zweiten Durchgängen 33d bzw. 33e bzw. 33f gegenüber. Die Durchmesser
Ld, Le und Lf der Auslässe 76d, 76e und 76f der dritten Durchgänge 36d bzw. 36e
bzw. 36f unterscheiden sich voneinander. Der Auslaß 76f des dritten Durchgangs 36f,
welcher sich in der Nähe der Achse 12 befindet, hat den kleinsten Durchmesser Lf,
und der Auslaß 76d des Durchgangs 36d weist den größten Durchmesser Ld auf. Ist
nun die Viskosität des den Inselbestandteil führenden Stroms sehr viel höher als
dieJenige des die Einbettkomponente führenden Stroms, dann sind für die Verbundströme
77d, 77e und 77f, wie aus Fig. 13B zu entnehmen ist, folgende Beziehung zwischen
den Dicken ld, le und lf der Einbettkomponenten 78d bzw. 78e bzw. 78f eingehalten:
ld> le > lf Durch die erwähnte Beziehung ld>lelf erzielt man eine vollständige
Einbettung der Ströme für die Ins elbestandt eile in den Strömen für die Einbettkomponente,
welche von der Achse 12 abliegen.
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Bei der in Fig. 14A gezeigten Ausbildungsform weisen die Auslässe
der zweiten Durchgänge 82g, 82h und 82i alle den gleichen
Durchmesser
auf und öffnen sich in den entsprechenden verzweigten Endabschnitten 83g bzw. 83h
bzw. 83i, die ihrerseits übereinstimmende Durchmesser haben. Dritte Durchgänge 81g,
81h und 81i, ebenfalls mit übereinstimmenden Durchmessern, sind so angeordnet, daß
ihre Einlässe jeweils den Auslässen der zweiten Durchgänge gegenüberliegen. Der
Auslaß des zweiten Durchgangs 82i in der Nähe der Achse 12 der Verbindungskammer
39 liegt konzentrisch zu dem Auslaß des verzweigten Endabschnittes 83i. Aber der
Auslaß des zweiten Durchgangs 82g, welcher weiter von der Achse 12 entfernt liegt,
und der Auslaß des zweiten Durchgangs 82h, der nur etwas weiter von der Achse 12
als der Durchgang 82i abliegt, öffnen sich exzentrisch zu den Auslässen der verzweigten
Endabschnitte 83g bzw. 83h, und zwar so, daß die Auslässe der zweiten Durchgänge,
die von der Achse 12 entfernt angeordnet sind, von den Mittelachsen der Auslässe
der verzweigten Endabschnitte des ersten Durchgangs aus gesehen näher an die Achse
12 herangerückt sind. Der Auslaß des zweiten Durchgangs 82h kann aber auch konzentrisch
in Bezug auf den Auslaß des verzweigten Endabschnittes des ersten Durchgangs verlaufen.
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In Fig. 14B sind die Querschnittsprofile 84g, 84h und 84i der Verbundströme
dargestellt, die durch die dritten Durchgänge 81g, bzw. 81h bzw. 81i hindurchfließen.
Hierbei sind die Inselbestandteile 86g, 86h und 86i in die Einbettkomponenten 85g
bzw. 85h bzw. 85i nach Art eines umhüllten Kerns eingebettet. Bei dem Verbundstrom
84i, der durch den dritten Durchgang 81i t angeordnet im Bereich der Achse 12, hindurchfließt,
ist der
Inselbestandteil 86i konzentrisch in der Einbettkomponente
85i angeordnet, und die Dicke li der Einbettkomponente e 85i ist rundherum gleich.
Bei dem Verbundstrom 84h ist dagegen die Inselkomponente 86h exzentrisch in der
Einbettkomponente 85h eingebettet. Hier ist die Dicke lh der Einbettkomponente ;85h
da am größten, wo sie am weitesten von der Achse 12 der Verbindungskammer 39 entfernt
ist. Auch bei dem Verbundstrom 84g hat die Dicke der Einbettkomponente 85g ihren
größten Wert lg an der Seite, die von der Achse 12 abliegt. Die zwischen lg, lh
und li bestehende Beziehung lautet daher wie folgt: ig> lh Q li Bei den von der
Achse 12 der Verbindungskammer 39 abgelegenen Verbundströmen können die Inselbestandteile
mit den Einbettkomponenten Seite an Seite vereinigt sein. Bei dem in Fig, 15 gezeigten
Aufbau sind bei den von der Achse 12 entfernt liegenden Verbundströmen 90 die Einbettkomponenten
91 so angeordnet, daß sie von der Achse 12 entfernt liegen, während die Ins elbestandteile
92 näher zur Achse 12 liegen.
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Eine solche Anordnung der Ströme fur die Insel- und Einbettkomponenten
in den Verbundströmen ist dazu geeignet, einen Verbundfaden mit inselartigem Aufbau
zu erzeugen, bei dem die Inselkomponenten vollständig in der Einbettkomponente eingebettet
sind.
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Bei der in Fig. 16A dargestellten Ausbildungsform eines Teils
der
Spinnmaschine weisen die verzweigten Endabsclmitte 103j, 103k und 1031 des ersten
Durchgangs 34 übereinstimmende Durchmesser auf. Auch die dritten Durchgänge 101j,
101k und 1011 haben untereinander übereinstimmende Auslaßflächen.
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Die zweiten Durchgänge 102J, 102k und 1021, deren Lage konzentrisch
in Bezug auf die verzweigten Endabschnitte 103j, 103k und 1031 gewahlt ist, haben
aber unterschiedliche Durchmesser Lj, Lk und lil, die folgender Beziehung genügen:
1iJ1kLi Hieraus ersieht man, daß der Querschnitt des zweiten Durchgangs 102j, der
am weitesten von der Achse 12 entfernt angeordnet ist, am kleinsten ist und der
Querschnitt des zweiten Durchgangs 1021, der in zwar Nähe der Achse 12 liegt, am
größten ist. Bei einer solchen Anordnung weisen die sich ergebenden Verbundströme,
welche durch die dritten Durchgänge 101å bzw. 101k bzw. 1011 fließen, die in Fig.
16B dargestellten Querschnittsprofile 104å, 104k und 1041 auf.
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Die Durchmesser der Querschnittsprofile 104j, 104k und 1041 stimmen
überein. Diese Querschnittsfläche soll mit B bezeichnet werden. Die durch die zweiten
Durchgänge 102j, 102k und 1021 sowie durch die dritten Durchgänge 101å bzw. 101k
bzw. 1011 hindurchgeflossenen Ströme 106S, 106k und 1061 für die Inselbestandteile
haben Querschnittsflächen, die mit AJ, k und ii bezeichnet werden sollen. Die Querschnittsflächen
der entsprechenden
Ströme 105j, 105k und 1051 für die Einbettkomponenten
sollen mit Bj bzw. Bk bzw. Bl bezeichnet werden. Hierbei gelten nachstehende Beziehungen:
Aj < Ak # Al Bj > Bk # Bl Daraus ergeben sich aber die nachstehenden Beziehungen:
und (3-Aj) > (B-Ak) # (B-Al) wobei (B-Aj), (B-Ak) und (B-Al) die Querschnittsflächen
BJ bzw.
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Bk bzw. 31 der entsprechenden Ströme der Einbettkomponente 105j, 105k
und 105l wiedergeben.
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Die Stärken 1j, 1k und 11 der Ströme der Einbettkomponente 135j, 105k
und 1051 folgen dann nachstehender Beziehung: L1 lk> 11 Hier sind die Ströme
für die Inselbestandteile 106J, 106k und 1061 konzentrisch in den Strömen für die
Einbettkomponente 105j, 105k und 1051 eingebettet.
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Bei dieser einordnung haben die von dem Mittelpunkt des Querschnitts
des Verbundfadens mit inselartigem Aufbau abliegenden Inselbestandteile eine kleinere
Stärke als die anderen und sind
aber vollständig in der Einbettkomponente
eingebettet.
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Die Ausbildungsformen der in den Fig. 10, 11, 12A, 13A, 14A und 16A
dargestellten Spinnmaschinen sind dazu geeignet, die Aufgabe der Erfindung zu lösen,
d. h. zu verhindern, daß die in dem Verbundstrom mit inselartigem Aufbau vorliegenden
Inselbestandteile deformiert werden und an die Außenseite des Verbundstroms gelangen,
wenn auch längere Zeit kontinuierlich gesponnen wird.
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Ferner sind diese Maschinen dazu geeignet, die Lage der Einbett-und
Inselkomponenten zueinander in den Verbundströmen mit inselartigem Aufbau auch während
längerer Spinnvorgänge konstant zu halten, so daß man ein gleichbleibendes Verbundfilament
mit inselartigem Aufbau erhält.
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Es wurden verschiedene Ausbildungsformen von Spinnmaschinen mit Vorrichtungen
zur Erzeugung eines Verbundstroms, gebildet aus einem Strom für die Einbettkomponente
und einem Strom für die Inselkomponente, unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Hieraus geht hervor, daß die herkömmlichen Vorrichtungen für die Vereinigung
von Strömen mit zwei Bestandteilen für die Zwecke der Erfindung verwendet werden
können und daß die zahlreichen Verbundströme, welche mit lIilfe dieser herkömmlichen
Vorrichtung erzeugt werden, zu einem komplexen konjugierten Strom in der erfindungsgemäßen
Verbindungskammer unter günstigen Bedingungen vereinigt werden können.
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12 Ansprüche 16 Figuren