DE3618657C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spinndüsenplatte und ein Verfahren zum Aufbringen von Präparationsöl, insbesondere Silikonöl, auf die Austritts­ fläche von Spinndüsen, insbesondere solchen zum Spin­ nen von Fasern aus synthetischen Polymeren nach dem Schmelzspinnprozeß.

Beim Schmelzspinnen von geeigneten thermoplastischen Polymeren, wie beispielsweise Polyamid oder Polyester, preßt man die geschmolzene Spinnmasse durch Spinndüsen, die im allgemeinen eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen auch Spinnlöcher oder Spinnbohrungen genannt, aufweisen.

Da die Spinnmassen meistens mit einem hohen Druck durch die Spinnöffnungen gepreßt werden, weisen die die Düse verlassenden Fäden eine Tendenz zu einer sogenann­ ten Ballonbildung unterhalb der Düsenaustrittsfläche auf. Unter Ballonbildung versteht man das ballonarti­ ge Sichausweiten des Fadens direkt unterhalb der Düse; dabei kann es vorkommen, daß die Faser zu kriechen be­ ginnt, so daß die Mittellinie der Faser sich von der Mit­ tellinie der Düsenöffnung entfernt. Dies kann eine Ände­ rung der Geschwindigkeit der einzelnen Faser mit sich bringen und zu einem vorzeitigen Kontakt zwischen be­ nachbarten Fasern führen. Die Fasern können dann mit­ einander verkleben, wodurch Unregelmäßigkeiten im Garn entstehen.

Es ist auch möglich, daß sich aufgrund des Kriechens an der Düsenöffnung Ablagerungen und letztlich ein Tropfen bilden und der Faden reißt. Ablagerungen und Tropfen sind Ursache für Spinnstörungen. Es ist dann erforderlich, den Spinnvorgang zu unterbrechen und die Düse zu säu­ bern. Dies geschieht vornehmlich mechanisch, indem man die Austrittsfläche durch Abstreifen oder Abkratzen mit einem messerartigen Gegenstand von Polymerschmelze und sonstigen Ablagerungen befreit. Diesen Vorgang nennt man vielfach auch "Rasieren".

Es ist bekannt, um den obengenannten Schwierigkeiten entgegenzutreten, die Austrittsseite von Spinndüsen, das heißt die Seite der Düse, auf welcher das zu Fäden geformte Polymere die Düse verläßt, zu präparieren, zum Beispiel mit einem festen Überzug aus einem bestimmten Material. Meistens wird die Aus­ trittsseite allerdings mit einer flüssigen Substanz, insbesondere Silikonöl, präpariert.

Dieses Silikonöl oder ein sonstiges Öl wird in der Pra­ xis vorzugsweise diskontinuierlich, das heißt zum Bei­ spiel durch Sprühen oder Zerstäuben auf die Austritts­ seite der Düsen aufgebracht. Es hat allerdings nicht an Versuchen gefehlt, die Präparation kontinuierlich auf­ zubringen.

So wird in der DE-OS 27 13 601 ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei welchen das Präparations­ öl am Umfang der Düse zwischen deren Außenrand und den dem Außenrand nächstliegenden Spinnlöchern von außen aufgebracht wird. Zum Aufbringen des Präparationsöls muß am Umfang der Düsenoberfläche ein saugendes kapil­ laraktives Material als Ölspeicher in Kontakt gebracht werden, wie zum Beispiel filzartige oder gesinterte Materialien.

Ferner werden in der US-PS 33 04 577 und in der DE-OS 16 60 497 Düsen beschrie­ ben, die auf der Austrittsseite eine fest gebundene poröse Metallschicht als Ölspeicher aufweisen. Diese Schicht kann nach der US-PS 33 04 577 durch eine Leitung, die durch die Düsen­ scheibe führt, von innen mit Öl kontinuierlich versorgt werden.

Den in den genannten Druckschriften beschriebenen Vorrichtungen haftet der Nachteil an, daß neben hohem Aufwand bei einer derartigen Ausrüstung der Spinnvorrichtung mit Ölspeicher-Material nahe und rund um die Spinnlö­ cher diese Vorrichtungen auch eine aufwendige Pflege verlangen, denn die Reinigung solcherart ausgerüsteter Düsen ist sehr schwierig und birgt die Gefahr, daß das kapillaraktive Material bzw. die poröse Metallschicht angegriffen wird. Auch können durch das Auftragen die­ ser Materialien auf die Düsenaustrittsflächen die hoch­ empfindlichen Austrittsöffnungen der Düsen in Mitlei­ denschaft gezogen werden.

Auf die Verwendung von Düsen-Ausrüstungen mit diesen Nachteilen wird gemäß Gegenstand der DE-OS 29 19 331 verzichtet, welche eine Spinndüse mit Vorrichtung zum Aufbringen eines gleichmäßigen Präparationsöl-Films auf Düsenaustrittsflächen auf kontinuierliche Weise beschreibt. Hierbei wird ein an- und abmontierbarer flacher ring- oder scheibenförmiger Verteilungskörper mit einem siebförmigen Gebilde oder einer perforier­ ten Folie verwendet, der entsprechend den Spinnlöchern Aussparungen aufweist sowie ein zum Andrücken des Ver­ teilungskörpers auf die Austrittsfläche der Düse die­ nendes Befestigungsmittel mit einer Zuführung für das Präparationsöl.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eben­ falls eine pflegeleichte Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche das Aufbringen von gleichmäßigen Präparations-Filmen auf die Austritts­ flächen von Spinndüsen ge­ stattet, wobei aber das Aufbringen des Öls ohne ein Ölspeicher-Material oder einen an- oder abmontierbaren Verteilungskörper erfolgen soll, um dadurch die Aufbringung des Präparationsöls auch weitgehend unab­ hängig von der Düsenform zu gestalten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Spinndüsenplatte zum Aufbringen von Präparationsöl auf die Düsenaustritts­ fläche, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Düsen­ austrittsfläche inmitten des Spinndüsenfeldes feine Bohrungen angeordnet sind, aus welchen das Präparationsöl über das Spinndüsenfeld spreitend austreten kann, und daß die feinen Bohrungen mit einer innerhalb der Düsenplatte befindlichen Kanalbohrung verbunden sind, welche ihrerseits mit einem Vor­ ratsgefäß für das Präparationsöl über eine Dosiervorrich­ tung verbunden ist. Unter Spreiten des Präparationsöls soll dessen Eignung verstanden werden, sich auf der Düsenaus­ trittsfläche kriechend und ohne Tropfenbildung auszubreiten.

Es ist als überraschend zu bezeichnen, daß mit der er­ findungsgemäßen Spinndüsenplatte allein mittels der feinen und von der Kanalbohrung gespeisten Bohrungen inmitten des Spinnfeldes oder mehrerer Spinnfelder ohne besondere Maßnahmen, wie zum Beispiel das Ausrüsten der Düsenaustrittsfläche mit Ölspeichern oder Verteilungs­ körpern, das Präparationsöl als gleichmäßig verteilter Film auf die Düsenaustrittsflächen aufgebracht werden kann. Daß eine derart einfach gestaltete Spinndüsenplatte leicht und ohne erhöhtes Risiko von Beschädigungen zu pflegen ist, versteht sich von selbst.

Bevorzugte Spinndüsenplatten sind solche aus üblichen Düsenstählen mit geläppten bzw. nachbehandelten Ober­ flächen. Die erfindungsgemäßen Spinndüsenplatten können unterschiedliche Querschnitte aufweisen; bevorzugt sind runde oder rechteckige Querschnitte.

Die feinen Bohrungen für das Präparationsöl in den erfindungsgemäßen Spinndüsenplatten sind bevorzugt solche mit einem Durchmesser von 0,05 mm bis 0,8 mm und besonders bevorzugt von 0,09 mm bis 0,5 mm. Die Länge der feinen Bohrungen, also der Verbindungsweg zwischen Kanalbohrung und Düsenaustrittsfläche, beträgt vorteilhaft das ein- bis sechsfache des Durchmessers der feinen Bohrungen. Dieser Verbindungsweg zwischen Kanalbohrung und Düsen­ austrittsfläche sollte nicht zu kurz sein, da sonst die Gefahr besteht, daß sich bei der Reinigung der Düsen­ platte durch Ausbrennen Verwerfungen der Düsenoberflä­ che bilden. Er sollte daher nicht kürzer als 0,3 mm sein. Der Verbindungsweg zwischen Kanalbohrung und Dü­ senaustrittsfläche sollte aber auch nicht zu lang sein, da sich Ölaustrittsbohrungen mit Durchmessern im unte­ ren Bereich vorteilhaft nur mit relativ kurzen Bohrun­ gen erreichen lassen. Eine Länge von mehr als 1,2 mm sollte daher nicht überschritten werden. Besonders vor­ teilhaft sind erfindungsgemäße Spinndüsenplatten, in welchen der Verbindungsweg zwischen Kanal und Düsen­ austrittsfläche 0,5 bis 1,0 mm lang ist.

Länge und Durchmesser der Kanalbohrung sind abhängig von der Größe des zu versorgenden Spinndüsenfeldes bzw. vom Ölverbrauch. Im allgemeinen ist der Durchmesser nicht kleiner als 3 mm, da bei noch kleineren Werten brauchbare Längen der Kanalbohrung nicht erreicht wer­ den können.

Die feinen Bohrungen liegen vorteilhaft innerhalb eines Spinndüsenfeldes, je nach Größe des Spinndüsenfeldes in einer oder in mehreren Reihen, im wesentlichen in gleichen Abständen voneinander entfernt. - Die einzelnen Spinndüsen weisen Vorbohrungen auf, deren Mindest-Durch­ messer im allgemeinen bei 3 mm liegt. Es können aber auch Spinndüsenplatten mit Vorbohrungen von 1,5 bis 2,0 mm Durchmesser eingesetzt werden.

Die Spinnlöcher können innerhalb des Spinnfeldes in gleichen oder unterschiedlichen Abständen zu den nächstgelegenen Ölbohrungen liegen. Von den feinen Bohrungen aus lassen sich die Düsenoberflächen in erstaunlich weitem Umfeld mit dem Präparationsöl benetzen. Die Größe des Umfeldes wird sich nach Viskosität und Oberflächenspannung des jeweils eingesetzten Präparationsöls richten. So können erfindungsgemäß solche Spinnlöcher mit dem Öl versorgt werden, die bevorzugt in Abständen von bis zu 50 mm von der jeweiligen nächstgelegenen ölführenden Bohrung liegen. Besonders bevorzugt können die Spinn­ löcher in Abständen von bis zu 35 mm von der nächstge­ legenen ölführenden Bohrung liegen. - Der Mindestabstand eines Spinnlochs von den Ölbohrungen kann 3,5 mm ent­ sprechend einem Mindestdurchmesser der Kanalbohrung und der Düsen-Vorbohrung von jeweils 3 mm sein.

Das Umfeld, das von den feinen Bohrungen aus mit dem Präparationsöl benetzt werden kann, läßt sich durch Anbringen von Nuten in der Düsenoberfläche weiter ver­ größern. Es können hierdurch leicht Spinnlöcher in Ab­ ständen von bis zu 60 mm von der ölführenden Bohrung mit dem Öl versorgt werden. Die Nuten können beispiels­ weise kreisförmig oder in Längsrichtung angeordnet sein.

Die erfindungsgemäßen Spinndüsenplatten lassen sich prak­ tisch für alle Titer anwenden. Sie können ferner alle Spinnloch-Anordnungen und Kenndaten üblicher Spinndü­ senplatten aufweisen. Es können so erfindungsgemäß auch Spinndüsenplatten störungsfrei Verwendung finden, welche mit gemäß üblicher Spinntechnik sehr hoher Spinn­ loch-Anzahl und hoher Spinnloch-Dichte (Spinnlöcher pro Flächeneinheit) ausgerüstet sind.

Bezüglich des Verfahrens wird die gestellte Aufgabe bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 durch dessen kennzeichnende Maßnahmen gelöst. Zur besseren Ölverteilung können die Austrittsöffnungen der feinen Bohrungen mit Nuten verbunden sein.

Die einzusetzenden Präparationsöle sollten nicht nachteiligen Einfluß auf die Filamente haben und können zum Beispiel Bestandteile von Spinnavivagen sein. Bevorzugt werden solche Präparationsöle verwendet, wel­ che niedrigviskos, kriechend (kleine Oberflächenspannung) und bis mindestens 300°C wärmebeständig sind und mög­ lichst rückstandslos verdunsten.

Bevorzugt werden erfindungsgemäß auch Präparationsöle eingesetzt, welche den Filamenten zusätzliche vorteilhafte Eigenschaften verleihen, insbesondere solche, die auch Bestandteil der Spinnavivagen sind. Besonders vorteilhaft setzt man Silikonöle ein.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufbringen von Präparationsöl wird das Öl vorteilhaft mit einer Dosier­ pumpe dosiert. Je nach den Gegebenheiten kann es vorteil­ haft sein, das Präparationsöl kontinuierlich oder in dem Ölverbrauch entsprechendem Zeittakt intermittierend zu dosieren.

Erfindungsgemäß läuft das Präparationsöl im allgemeinen nach der Dosierung nur über die eigene Schwerkraft (gravimetrisch)drucklos den Ölkanälen und Bohrungen zu.

Besonders bevorzugt führt man das Präparationsöl den Düsen mittels gesteuerter Öffnungzseiten und Intervalle über Magnetventile gravimetrisch zu.

Die Dosierzeiten sind von hydrostatischem Vordruck und Anbringungsgegebenheiten abhängig.

Der Verbrauch an Präparationsöl ist insbesondere abhängig von Titer der Spinndüsen und Anzahl der Filamente/cm² Düsenfläche.

Die erfindungsgemäßen Spinndüsenplatten lassen sich hervorragend zum Spinnen von synthetischen Fasern aus der Schmelze verwenden. Hierzu können Düsen und Düsenformen, wie sie üblicherweise für Schmelzspinnverfahren verwendet werden, Einsatz finden.

Durch die erfindungsgemäße, auf "Ölaufbringung von innen" ausgerichtete Spinndüsenplatte ist die Aufgabe des Aufbringens eines gleichmäßigen Präparations-Films unabhängig von der jeweiligen Spinndüsenform gelöst. Eine "Ölaufbringung von außen" hat stets eine flache Spinnplatte zur Voraussetzung. So können erfindungsgemäß zum Beispiel auch Brustplatten-Düsen, die aus gestuften Platten aufgebaut sind, wie die Fig. I und II zeigen mit Präparationsöl kontinuierlich beaufschlagt werden.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens der Präparations­ öl-Aufbringung ist es möglich, die Zeitintervalle des "Düsenrasierens", also des mechanischen Abstreifens von Polymerschmelze oder anderen Ablagerungen an den Spinnlöchern, erheblich zu verlängern. So können beispielsweise beim Schmelzspinnen von Polyäthylenterephthalat mit einem Silikonöl als Präparationsöl erfindungsgemäß diese Inter­ valle von je nach Titer 8 bis 20 Stunden auf mehr als 2 Wochen ausgedehnt werden. Neben einer beträchtlichen Abfalleinsparung und Arbeitserleichterung bieten die verlängerten "Rasierintervalle" den Vorteil, große Spinnspulengewichte zu erzielen, wie sie mit den derzeit üblichen "Rasierintervallen" nicht zu erreichen sind.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der Abbildungen I bis III näher erläutert.

Fig. I gibt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Spinndüsenplatte wieder. Es handelt sich hierbei um eine Rechteckdüsenplatte bzw. Brustdüsenplatte mit 2 Spinnfeldern (1) mit wabenförmiger Anordnung der Spinnlöcher (2). Die Kanalbohrung (4) verläuft dicht unterhalb der Düsenaustrittsfläche quer durch die bei­ den Spinnfelder und ist einerseits mit der Düsenaustritts­ fläche durch die feinen Ölaustrittsbohrungen (3) und an­ dererseits mit dem Ölvorratsgefäß über die Dosiervorrichtung und über den Ölanschluß (5) verbunden. Ölanschluß (5) kann auch in der Mitte der Spinndüsenplatte zwischen beiden Spinnfeldern angeordnet sein. Die Kanalbohrung (4) wird an den Enden durch Bohrstopfen (6) geschlossen, wel­ che ab- und wieder anmontierbar sind, z.B. zum Zwecke der Reinigung der Kanalbohrung.

Fig. II zeigt einen Querschnitt der Düsenplatte und Fig. III eine vergrößerte Ansicht daraus von Kanal­ bohrung 4 und einer Ölaustrittsbohrung (3).

Claims (16)

1. Spinndüsenplatte zum Aufbringen von Präparationsöl auf die Düsenaustrittsfläche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Düsenaustrittsfläche inmitten des Spinndüsenfeldes (1) feine Bohrungen (3) angeordnet sind, aus welchen das Prä­ parationsöl über das Spinndüsenfeld (1) spreitend austre­ ten kann, und daß die feinen Bohrungen (3) mit einer innerhalb der Düsenplatte befindlichen Kanalbohrung (4) verbunden sind, welche ihrerseits mit einem Vorratsgefäß für das Präparationsöl über eine Dosiervorrichtung verbunden ist.

2. Spinndüsenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus üblichen Düsenstählen mit geläppten bzw. nachbehandelten Oberflächen besteht.

3. Spinndüsenplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die feinen Bohrungen (3) Durchmesser von 0,05 mm bis 0,8 mm aufweisen.

4. Spinndüsenplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Bohrungen (3) Durchmesser von 0,09 mm bis 0,5 mm aufweisen.

5. Spinndüsenplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Bohrungen (3) innerhalb eines Spinndüsenfeldes (1) in einer Reihe oder mehreren Reihen in im wesentlichen gleichen Abständen voneinander liegen.

6. Spinndüsenplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Spinndüsenfeldes (1) die Abstände der einzelnen Spinnlöcher (2) bis zu den nächstgelegenen feinen Bohrungen (3) gleich oder unterschiedlich sind, und daß sich die Spinnlöcher (2) in Abständen von bis zu 50 mm von der nächstgelegenen feinen Bohrung (3) befinden.

7. Spinndüsenplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spinnlöcher (2) in Abständen von bis zu 35 mm von der nächstgelegenen feinen Bohrung (3) befinden.

8. Spinndüsenplatte nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Düsen Nuten aufweisen, welche mit den Austrittsöffnungen der feinen Bohrungen (3) verbunden sind, daß innerhalb eines Spinndüsenfeldes (1) die Abstände der einzelnen Spinnlöcher (2) bis zu den nächstgelegenen feinen Bohrungen (3) gleich oder unterschiedlich sind, und daß sich die Spinnlöcher (2) in Abständen von bis zu 60 mm Radius von der nächstgelegenen feinen Bohrung (3) befinden.

9. Verfahren zum Aufbringen von Präparationsöl auf die Düsenaustrittsfläche einer Spinndüsenplatte, dadurch gekennzeichnet, daß in der Düsenaustrittsfläche inmitten des Spinndüsenfeldes feine Bohrungen angeordnet sind, aus welchen man das Präparationsöl über das Spinndüsenfeld spreitend austreten läßt, daß die feinen Bohrungen mit einer innerhalb der Düsenplatte befindlichen Kanalbohrung verbunden sind, welche ihrerseits mit einem Vorratsgefäß für das Präparationsöl verbunden ist, und daß man das Präparationsöl über eine Dosiervorrichtung zuführt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man der Spinndüsenplatte Präparationsöle zuführt, welche niedrigviskose kriechende, bis mindestens etwa 300°C wärmebeständige, möglichst rückstandslos verdunstende Öle sind.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man der Spinndüsenplatte Silikonöl zuführt.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Präparations­ öl mit Hilfe einer Dosierpumpe zudosiert.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Präparationsöl kontinuierlich aufgebracht wird.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man das Präparationsöl intermittierend in dem Ölverbrauch entsprechendem Zeittakt aufbringt.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man das Präparations­ öl durch gesteuerte Öffnungszeiten und Intervalle über Magnetventile gravimetrisch den Düsen zuführt.

16. Verwendung einer Spinndüsenplatte nach einem oder meh­ reren der Ansprüche 1 bis 8 zum Spinnen von syntheti­ schen Fasern aus der Schmelze.