PL184922B1

PL184922B1 - Dysza przędzalnicza

Info

Publication number: PL184922B1
Application number: PL97334525A
Authority: PL
Inventors: AnejaArunP.; RoopRobertK.
Original assignee: Du Pont
Priority date: 1997-01-03
Filing date: 1997-12-17
Publication date: 2003-01-31
Also published as: JP2001507764A; DE69720267T2; MY118177A; TW374097B; ID21767A; AU727090B2; DE69720267D1; EA199900617A1; CA2274780C; EP0950133B1; PL334525A1; CA2274780A1; WO1998029582A1; EA000919B1; TR199901548T2; EP0950133A1; US6371751B1; AU5616798A

Abstract

1. Dysza przedzalnicza do wytwarzania wlókien wielorowkowych, zawierajaca plyte majaca powierzchnie górna i dolna, polaczone kapilara, przy czym kapilare te wyznacza na dolnej powierzchni zlozony otwór, który obej- muje szereg otworków, przy czym otworki te maja powierzchnie przeplywu (A), sa usytu- owane w rzedzie, maja szerokosc (H) w kierun- ku prostopadlym do tego rzedu i sa ze soba polaczone szczelinami, które takze sa usytu- owane w tym rzedzie, przy czym te szczeliny maja powierzchnie przeplywu (a) i szerokosci (h) przebiegajace w kierunku prostopadlym do tego rzedu, znamienna tym, ze wielkosci po- wierzchni przeplywu A i a sa takie, ze stosunek a/A dla otworka i przylegajacej do niego szczeliny wynosi od okolo 0, 0 2 : 1 do okolo 0,2:1, a szerokosci H i h sa takie, ze stosunek h/H dla otworka i przylegajacej do niego szczeliny wynosi od okolo 0,05:1 do okolo 0,25:1. FIG. 2 PL PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest dysza przędzalnicza do wytwarzania włókien wielorowkowych, a w szczególności do przędzenia włókien o ulepszonym przekroju poprzecznym, które mają liczne rowki wzdłużne na obwodzie przekroju poprzecznego włókna.

Około 40 lat temu w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2816349 (Pamm i Rogers) ujawniono, że tkaniny odporne na pilling można wytwarzać z przędzionych ze stopu syntetycznych włókien staplowych o wartości dpf (dernier na włókno) nie większej niż około 1,6 i współczynniku włókna (współczynniku modyfikacji) co najmniej około 5, przy czym odpowiednie włókna wytwarzano drogą przędzenia ze stopu przez otwór zasadniczo o kształcie szczeliny, mający szerokość nie większą niż około 50 pm (2 milicale) znacznie rozszerzone końcówki i dodatkowe znaczne rozszerzenia co 250 do 500 pm (10-20 milicali) na długości szczeliny, przy czym szczeliny były zasadniczo prostokątne, o długości odpowiadającej pięciokrotnej wartości ich szerokości lub większej, przy czym rozszerzone końcówki i dodatkowe znaczne rozszerzenia były korzystnie kołowe, lecz mogły być prostokątne, kwadratowe, rombowe albo owalne, pod warunkiem, że dłuższy wymiar niekołowej postaci będzie w przybliżeniu prostopadły do długości szczeliny. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 2945739 (Lehmicke), ujawniono zasadniczo podobne otwory dyszy przędzalniczej oraz możliwość ich projektowania w kształcie litery Y, T, krzyża, spirali itp. Ich zadaniem było przędzenie włókien o dużym współczynniku włókna (współczynniku modyfikacji), takich jak mające przekrój poprzeczny o stosunku długości do szerokości wynoszącym co najmniej 5.

Włókna wielopłatkowe opisano np. około 30 lat temu w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3156607 (Strachan), około 20 lat temu w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3914488 (Gorrafa), około 10 lat później w opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki odpowiednio nr 4634625 (Franklin) i 4707407 (Clark i inni), a jeszcze później w japońskim zgłoszeniu patentowym Kokai Hei 4119118 (Toray, Tsukamoto i inni), opublikowanym 20 kwietnia 1992 r. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3156607 ujawniono przekroje poprzeczne włókna o kształcie zasadniczo owalnym (stosunek A:B równy 1,3 do 1,8) i mające 6-8 płatków o stosunku promienia zaokrąglenia wierzchołka 0,15 - 0,6, połączonych między sobą gładkimi, ciągłymi liniami obwodowymi, które były „wolne od gwałtownych zmian kierunku”. Włókna te przędziono

184 922 przez otwory szczelinowe, mające konfiguracje jak przedstawiono na fig. 7 dla 6 płatków i na fig. 9 dla 8 płatków, zaś stosunek promieni zaokrąglenia wierzchołka regulowano zmieniając szerokość szczelin, bądź też wykonując kołowe otwory na ich końcach, co pokazano na fig. 9. W japońskim zgłoszeniu patentowym Hei 4-119118 (Toray) ujawniono na fig. 1 nieco podobny przekrój poprzeczny włókna, w postaci 8-płatkowego, zdeformowanego owalu, przy czym włókno przędziono z dyszy o otworze szczelinowym pokazanym na fig. 2, w której wykonano centralną szczelinę pionową, dłuższą w porównaniu z krótszymi szczelinami pionowymi z każdej strony; nie ujawniono wymiarów szczelin dysz przędzalniczych. W opisach patentowych Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3914488, 4634625 i 4707407 ujawniono włókna o przekrojach poprzecznych, które obecnie nazywa się owalnymi przekrojami poprzecznymi z wgłębieniami, o stosunku A:B wynoszącym 1,4:1 do 2,4:1, przy czym ujawniono stosunki promieni zaokrąglenia wierzchołków oraz istnienie 4 rowków. We wspomnianym opisie patentowym nr 3914488 przedstawiono dwie konfiguracje otworów dysz przędzalniczych: dysza z fig. 5 była użyta do przędzenia włókien z przykładu 1, zaś otwór miał trzy otworki o kształcie rombu, oddzielone, lecz rozmieszczone blisko siebie tak, aby umożliwić koalescencję stopu po wytłaczaniu; dysza z fig. 6 była użyta do przędzenia włókien z przykładu 2 i te otwory miały 3 otworki okrągłe, połączone między sobą 2 kanałami; ujawniono wymiary otworów dysz w przykładach; celem było wytwarzanie tkanin strzyżonych z jego włókien, mających imitować filtra naturalne. We wspomnianym opisie patentowym nr 4634625 ujawniono nowe tkaniny tkane z przędzy, które teksturowano z częściowo zorientowanych przędz wsadowych, których włókna miały przekrój poprzeczny w postaci owalu z wgłębieniami. Stosowano dysze przędzalnicze o otworach przedstawionych na fig. 2, określanych jako 3 jednostki rombowe połączone szczelinami; nie ujawniono wymiarów otworów dysz. We wspomnianym opisie nr 4707407 otwory dysz były podobne do tych jak w opisie nr 4634625, lecz wytwarzano włókna dyspergowalne w wodzie o krótszej długości cięcia.

Około 15 lat temu w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4316924 (Minemura i inni) ujawniono futra syntetyczne z włóknami syntetycznymi zjeżonymi na kształt okrywy włosowej, jak to ujawniono w publikacji japońskiego opisu patentowego nr 48-4910, o dpf 10 - 100 i o przekrojach poprzecznych z co najmniej jedną przewężoną częścią, jak to przedstawiono np. na fig. 1A - 1S, otrzymane w wyniku zastosowania dysz mających otwory przedstawione na fig. 2A - 2S.

Jak wskazano w stanie techniki, w praktyce okazało się trudne skonstruowanie otworów dysz przędzalniczych o konfiguracji dającej włókna o małej wartości dpf i mające liczne rowki, biegnące wzdłuż długości włókien, z równoczesnym uniknięciem problemów technologicznych, takich jak fibrylacja, czyli oddzielanie się fragmentów włókien poprzez oddzieranie wzdłuż rowka podczas przędzenia albo podczas późniejszych operacji przetwórstwa włókien. Był to problem, który należało rozwiązać i obecnie został on rozwiązany dzięki wynalazkowi. Tak więc zgodna z wynalazkiem dysza przędzalnicza do wytwarzania włókien wielorowkowych zawiera płytę mającą powierzchnie górną i dolną, połączone kapilarą, przy czym kapilarę tę wyznacza na dolnej powierzchni złożony otwór, który obejmuje szereg otworków, przy czym otworki tę mają powierzchnie przepływu (A), są usytuowane w rzędzie, mają szerokość (H) w kierunku prostopadłym do tego rzędu i są ze sobą połączone szczelinami, które także są usytuowane w tym rzędzie, przy czym te szczeliny mają powierzchnie przepływu (a) i szerokości (h) przebiegające w kierunku prostopadłym do tego rzędu, a cechą tej dyszy jest to, że wielkości powierzchni przepływu A i a są takie, że stosunek a/A dla otworka i przylegającej do niego szczeliny wynosi od około 0,02:1 do około 0,2:1, a szerokości H i h są takie, że stosunek h/H dla otworka i przylegającej do niego szczeliny wynosi od około 0,05:1 do około 0,25:1.

Korzystna jest dysza przędzalnicza, która w otworze kapilarnym zawiera otworki o kształcie rombowy m.

Korzystna jest dysza przędzalnicza, w której szerokość (H) otworka na końcu rzędu jest mniejsza niż szerokość (H) otworka pomiędzy końcami rzędu.

Korzystnie otworki nie powinny wszystkie być kołowe, lecz większość powinna mieć większa szerokość niż koło, tzn., powinny rozciągać się na większą odległość od rzędu szcze4

184 922 lin i korzystnie powinny mieć kształt rombowy, jak to przedstawiono np. na fig. 1, 2 lub 4, lecz mogą mieć także inne nieokragłe kształty, takie jak przedstawiono np. na fig. 5 w niniejszym opisie.

W korzystnych dyszach przędzalniczych szerokość (H) otworka na końcu rzędu jest mniejsza niż szerokość (H) otworka pomiędzy końcami rzędu, w szczególności taka, by można było wytworzyć włókna wielorowkowe o ogólnie owalnym obwodzie zewnętrznym z wgłębieniami, z szeregiem takich wgłębień, to jest rowków na tym obwodzie, takie jak można otrzymać np. poprzez przędzenie włókien z otworów przedstawionych na fig. 1 lub 4.

Figura 1 przedstawia w powiększeniu fragment widoku z dołu dyszy przędzalniczej według wynalazku, ukazując 4 otworki i 3 szczeliny łączące otworu kapilarnego do przędzenia włókien 6-rowkowych.

Figura 2 przedstawia fragment otworu nieco podobnego do tego z lewej strony fig. 1, ukazując sposób pomiaru i obliczania powierzchni przepływu (A) i (a) oraz szerokości (H) otworków i szerokości (h) szczelin.

Figura 3 przedstawia w powiększeniu fragment widoku z dołu dyszy przędzalniczej nie będącej dyszą według wynalazku, lecz mającej 4 otworki bez szczelin łączących.

Figura 4 przedstawia w powiększeniu fragment widoku z dołu dyszy przędzalniczej według wynalazku jak na fig. 1, lecz do przędzenia włókien 8-rowkowych.

Figura 5 przedstawia schematycznie w powiększeniu inne otwory dysz przędzalniczych według wynalazku, o różnych kształtach otworków.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5834119 r. ujawniono włókna i ich przekroje poprzeczne oraz dysze przędzalnicze, jakie można stosować do ich wytwarzania. Technologia z użyciem dysz do przędzenia syntetycznych włókien poliestrowych jest znana i została ujawniona np. w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5487859. W dyszy przędzalniczej według wynalazku istotny jest kształt złożonego otworu kapilarnego na dolnej powierzchni (czyli czole) dyszy przędzalniczej, dlatego też w dalszej części opisu omówiono ją bardziej szczegółowo, a także opisano kształt włókien, które pragnie się prząść za pomocą tych dysz.

Jak wspomniano powyżej, opisano uprzednio włókna wielo-płatkowe o przekrojach poprzecznych określanych mianem „owalu z wgłębieniami”. Określenie „z wgłębieniami” odnosi się do wgłębień na obwodzie przekroju poprzecznego, które odpowiadają wzdłużnym rowkom rozciągającym się wzdłuż włókien. W wielu publikacjach istotna była raczej konfiguracja wielopłatkowa, a nie wgłębienia czy rowki pomiędzy takimi płatkami. Zgodnie z wynalazkiem natomiast istotne jest to, jak wykonać ulepszone rowki we włóknach, które można przetwarzać np. bez fibrylacji na skutek rozdzielania się wzdłuż takich rowków.

Zgodnie z wynalazkiem takie włókna wielorowkowe przędzie się za pomocą dysz przędzalniczych mających złożone otwory nowego kształtu, będące rzędem otworków połączonych szczelinami, przy czym powierzchnie przepływu i szerokości otworków oraz towarzyszących szczelin mieszczą się w określonych tu zakresach.

Przedmiot wynalazku opisano bardziej szczegółowo w odniesieniu do rysunku, na którym wszystkie figury przedstawiają w widoku z dołu (w znacznym powiększeniu) otwory kapilarne w czole dysz przędzalniczych.

Otwór z fig. 1 przeznaczony jest do przędzenia włókien o przekroju poprzecznym w postaci owalu z wgłębieniami z sześcioma rowkami. Wszystkie cztery otworki mają kształt rombowy, przy czym romby zewnętrzne na każdym końcu są mniejsze niż romby wewnętrzne, tak aby zapewnić kształt owalny z wgłębieniami, przy czym 4 romby nie przecinają się, lecz są połączone trzema kanałami.

Figura 2 przedstawia część (lewą stronę) otworu nieco podobnego do tego z fig. 1, nieco bardziej powiększonego (w stosunku do fig. 1), aby wyjaśnić wjaki sposób oblicza się bądź mierzy powierzchnie przepływu (A i a) oraz szerokości (H i h) (wzdłuż czoła dyszy przędzalniczej). Szerokości mierzy się w kierunkach, które są prostopadłe do rzędu szczelin i otworków. Powierzchnie przepływu (A) otworków w kształcie rombu mierzy się i oblicza w odniesieniu do pełnych rombów, tzn. te powierzchnie przepływu rozciągają się poza końce każdej szczeliny tak daleko, jak daleko boki rombów ekstrapoluje się aż do spotkania tych

184 922 boków w obrębie szczelin. Odpowiednio powierzchnie przepływu (a) szczelin mierzy się i oblicza z całkowitym wyłączeniem rombów, jak to objaśniono w poprzednim zdaniu. Na podstawie prac na szeroką skalę ustalono, że zgodnie z wynalazkiem stosunki a/A, takie jak aJAj oraz aJAj dla lewej szczeliny względem każdego przyległego rombu stanowią kluczowy parametr i powinny wynosić od około 0,02:1 do około 0,2:1, a korzystnie od około 0,05:1 do około 0,15:1, ponieważ większe wartości stosunków zmniejszyłyby głębokość wszelkich rowków pomiędzy odpowiednimi płatkami wytworzonego włókna, podczas gdy mniejsze wartości stosunków zwiększyłyby niebezpieczeństwo fibrylacji, natomiast stosunki h/H, takie jak h/H i hi/Ha dla tej szczeliny i dla sąsiednich otworków również są parametrem kluczowym i powinny wynosić od około 0,05:1 do około 0,25:1, a korzystnie od około 0,05:1 do około 0,2:1; brano pod uwagę i prowadzono doświadczenia z wieloma innymi parametrami i ustalono, że nie są one tak ważne, jak stosunki a/A oraz h/H.

Powierzchnie przepływu (A) i szerokości (H) otworków nie muszą być wszystkie takie same, podobnie jak powierzchnie przepływu (a) i szerokości (h) szczelin nie muszą być wszystkie takie same, jak to można zobaczyć na różnych figurach. Rzeczywiście, aby prząść włókna o przekroju owalnym z wgłębieniami, korzystne jest wytłaczanie większej ilości polimeru przez dowolny otworek środkowy i mniejszej ilości przez otworki zewnętrzne, aby uzyskać pożądany ogólnie owalny obwód zewnętrzny przekroju poprzecznego włókna (z rowkami). Mimo iż na ogół otwory o kształcie ogólnie rombowym są korzystne do przędzenia takich włókien, można stosować inne kształty otworów, jak to pokazano przykładowo na fig. 5. Należy zauważyć, że kształty te rozciągają się głównie w kierunku od rzędu szczelin, tzn. ich szerokości (H) są większe niż ich długości wzdłuż rzędu. Kształty kołowe nie są na ogół pożądane, lecz mogą być łączone z kształtami korzystnymi, jak to przedstawiono np. na fig. 5, gdzie otworki kołowe są usytuowane na końcach rzędu. Liczba otworków i szczelin zależeć będzie od żądanej liczby rowków, np. 2-10 otworków (odpowiednio 1-9 szczelin) a korzystnie 2-6, przy czym rozumie się, że nieparzysta liczba szczelin da na ogół włókna mające rowki środkowe, podczas gdy parzysta liczba szczelin rozmieszczonych symetrycznie może dać włókna o maksymalnej szerokości w środku przekroju poprzecznego włókna, przy czym istnieje wzdłużny rowek z każdej strony każdej z wypukłości, który stanowi o maksymalnej szerokości włókna.

Figura 3 jest podobna do fig. 1 tym, że otwór ma 4 otworki w kształcie rombu. Romby te są ułożone w rzędzie bez jakichkolwiek szczelin pomiędzy nimi, tak że dysza z fig. 3 nie jest dyszą według wynalazku. Włókna przędzione z takiej dyszy były włóknami wielopłatkowymi, lecz bez głębokich rowków pomiędzy płatkami, jakie uzyskano stosując dysze przędzalnicze według wynalazku.

Figura 4 jest podobna do fig. 3 w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5834119.

Figura 5 omówiono już powyżej.

184 922

FIG.4

184 922

FIG.5α	ΛΑΛη υ~ν\τν FIG.5e
/\_/V_Y^A\ FIG.5b	FIG.5f
/L/LKJ\ Τ'ΰϋ/ FIG.5c	iwyTY/yy FIG.5g
/L4_4JvKĄ FIG.5d	<~Yv_/Y/Yro Yfo/T Λ\Γ^> FIG.5h

184 922

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Dysza przędzalnicza do wytwarzania włókien wielorowkowych, zawierająca płytę mającą powierzchnie górną i dolną, połączone kapilarą, przy czym kapilarę tę wyznacza na dolnej powierzchni złożony otwór, który obejmuje szereg otworków, przy czym otworki te mają powierzchnie przepływu (A), są usytuowane w rzędzie, mają szerokość (H) w kierunku prostopadłym do tego rzędu i są ze sobą połączone szczelinami, które także są usytuowane w tym rzędzie, przy czym te szczeliny mają powierzchnie przepływu (a) i szerokości (h) przebiegające w kierunku prostopadłym do tego rzędu, znamienna tym, że wielkości powierzchni przepływu A i a są takie, że stosunek a/A dla otworka i przylegającej do niego szczeliny wynosi od około 0,02:1 do około 0,2:1, a szerokości H i h są takie, że stosunek h/H dla otworka i przylegającej do niego szczeliny wynosi od około 0,05:1 do około 0,25:1.
2. Dysza przędzalnicza według zastrz. 1, znamienna tym, że w otworze kapilarnym zawiera otworki o kształcie rombowym.
3. Dysza przędzalnicza według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że szerokość (H) otworka na końcu rzędu jest mniejsza niż szerokość (H) otworka pomiędzy końcami rzędu.