DE1660379B1

DE1660379B1 - Spinnduese zur Herstellung von Verbundfaeden

Info

Publication number: DE1660379B1
Application number: DE1966J0031149
Authority: DE
Inventors: Brayford John Raymond
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1965-06-23
Filing date: 1966-06-23
Publication date: 1972-04-27
Also published as: NL152610B; ES328260A1; GB1091367A; NL6608765A; US3408433A

Description

Die Herstellung von Verbundfaden aus zwei Seite an Seite angeordneten polymeren Komponenten ist schon seit längerer Zeit bekannt. Hierbei werden zwei Seite an Seite vorgesehene geschmolzene polymere Komponenten gleichzeitig aus ein und demselben Spinndüsenloch ausgepreßt. In der Regel werden derartige Verbundfaden aus zwei verschiedenen polynieren Komponenten hergestellt, die durch eine bestimmte Behandlung, wie z. B. Erwärmen, zu einer unterschiedlichen Schrumpfung veranlaßt werden können, so daß der Verbundfaden gekräuselt werden kann.

Es kommt nun vor, daß zwei polymere Komponenten mit unterschiedlicher Viskosität in einen Verbundfaden mit Seite an Seite liegenden polymeren Komponenten versponnen werden sollen. Hierbei entsteht nun die Schwierigkeit, daß die Fäden nach dem Austritt aus den Spinndüsenlöchern ausgelenkt werden, da nämlich die Komponente mit der höheren Schmelzviskosität beim Durchgang durch das Spinndüsenloch auf Grund der höheren Reibung mit der angrenzenden Wand des Spinndüsenlochs stärker gebremst wird. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, ist es aus der britischen Patentschrift 965 729 bekannt, in der Spinndüse zur Herstellung von Verbundfaden aus zwei Seite an Seite angeordneten polymeren Komponenten die Spiundüsenlöcher mit einem Winkel zur Hauptachse der Spinndüse anzuordnen. Hierdurch wird die Auslenkung beim Austritt der geschmolzenen Komponenten neutralisiert. Die Herstellung einer solchen Spinndüse ist jedoch verhältnismäßig kompliziert, da die Spinndüsenlöcher in einem Winkel zur Hauptache des Spinndüsenkörpers gebohrt werden müssen. Außerdem wird bei diesem Verfahren zwar die Auslenkung auskompensiert, aber sie ist trotzdem vorhanden. Eine starke Auslenkung kann zu einer schlechten Fadenqualität und sogar zum Bruch führen. Beispielsweise sind im Falle von Polyestern und Polyamiden die Schmelzviskositätsunterschiede für eine bestmögliche Kräuselungsfähigkeit derart, daß die Auslenkung so stark wird, daß ein zufriedenstellendes Spinnen mit den bekannten Spinndüsen nicht möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spinndüse zur Herstellung von Verbundfaden aus zwei Seite an Seite vorgesehenen polymeren Komponenten mit unterschiedlicher Schmelzviskosität zu schaffen, die die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist.

Bei einer Spinndüse zur Herstellung von Verbundfaden aus zwei Seite an Seite vorgesehenen polymeren Komponenten mit unterschiedlicher Schmelzviskosität, bestehend aus einer Spinndüsenplatte und senkrecht verlaufenden Spinndüsenlöchern, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Herabsetzung einer Auslenkung der Verbundfaden beim Austritt aus der Spinndüse jedes Düsenloch in seinem hauptsächlich vom niedrigerviskosen Polymer durchströmten Bereich eine größere Wandlänge aufweist als in dem anderen Bereich.

Die der niedrigerviskosen polymeren Komponente zugewandte Wand soll um einen solchen Betrag langer ^ sein, daß die niedrigere spezifische Reibung dieser φ Komponente mit der Wandung durch die verlängerte Wand ausgeglichen wird. Auf diese Weise wird eine symmetrische Geschwindigkeitsverteilung beim Fluß der beiden polymeren Komponenten durch die Spinndüsenlöcher erzielt, so daß eine Auslenkung nicht mehr auftritt.

Vorzugsweise ist die Wand am Austritt der Spinndüsenlöcher verlängert. Hierzu kann das Spinndüsenloch entweder abgestuft oder abgeschrägt sein. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Spinndüse werden die beiden Teile des aus der Spinndüsenöffnung austretenden zusammengesetzten Polymerstroms so beeinflußt, daß die Geschwindigkeitsverteilung symmetrisch wird. Dies hat zur Folge, daß der extrudierte Faden beim Austritt aus den Spinndüsenlöchern die gewünschte Bahn einnimmt und nicht ausgelenkt wird.

Die Erfindung ist auf die Bereiche von Lochabmessungen, Durchsätze und Schmelzviskositäten anwendbar, wie sie gewöhnlich beim Schmelzspinnen verwendet werden, z. B. Durchmesser von 0,2 bis Λ 0,5 mm, Durchsätze von 0,05 bis 2,5 g je Minute und Schmelzviskositäten von 200 bis 10 000 Poise.

Wie bereits erwähnt, können die Spinndüsenlöcher am Austritt in zwei unterschiedlichen Arten geformt sein. Die erste Art ist diejenige, bei der sich die Wandlänge allmählich über den Umfang verändert, wodurch ein abgeschrägtes Loch erhalten wird; dies ist von besonderem Vorteil zum Abwischen von Tropfen von der. Spinndüsenplatte. Die zweite Art ist diejenige, bei der sich die Wandlänge plötzlich verändert, wodurch ein Loch mit abgestufter Wandung erhalten wird. Beide Arten können natürlich kombiniert werden, wobei die verschiedensten Profile erhalten werden können.

Wenn ein abgestufter Austritt vorgesehen ist, dann ist es nicht erforderlich, daß die Grenzfläche zwischen den beiden Polymerströmen mit der Stufenlinie zusammenfällt, jedoch sollen die beiden Polymerkomponenten möglichst symmetrisch zu den Stufen angeordnet sein.

Unter der Bezeichnung »Spinndüsenloch« ist hier nur der im wesentlichen zylindrische Teil des Lochs gemeint. Hierher gehört beispielsweise nicht der Einführungsteil des Lochs, der breiter ist als das eigent-

liehe Spinndüsenloch und der nur eine vernachlässigbare Wirkung auf die Geschwindigkeit der Polymerströme ausübt.

Die Polymerpaare mit verschiedener Schmelzviskosität können die verschiedensten chemischen Zusammensetzungen aufweisen. Beispiele hierfür sind Polyester und Polyamid, Polyester und Mischpolyester oder gleiche Polymere mit unterschiedlichem Molekulargewicht. Der Unterschied der Schmelzviskosität kann aber auch beispielsweise dadurch zustande kommen, daß zwei gleiche Polymere verwendet werden, wobei ein Polymer mit einem Modifiziermittel gemischt ist. Ein solches Modifiziermittel ist beispielsweise ein feinzerteiltes chemisch inertes Material.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird nachfolgend die Form und die Verwendung einer erfindungsgemäßen Spinndüse in Verbindung mit den F i g. 1 bis 3 näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine kreisförmige Spinndüsenplatte von unten gesehen,

F i g. 2 eine Ansicht der Spinndüsenplatte im Schnitt auf der Linie X-X',

F i g. 3 einen Schnitt durch ein Spinndüsenloch mit einer Abstufung.

Es wurde eine Spinndüse hergestellt, die aus einer kreisförmigen Spinndüsenplatte bestand, durch welche 12 Bohrungen in gleichen Abständen als Spinndüsenöffnungen mit einem Durchmesser von etwa 0,38 mm gebohrt waren, deren Achsen senkrecht zur Fläche der Spinndüsenplatte lagen und deren Mittelpunkte sich auf einem zur Spinndüsenplatte konzentrischen Kreis befanden, dessen Durchmesser etwa 6,8 cm betrug. An der Außenfläche der Spinndüsenplatte wurde eine kreisförmige Nut herausgearbeitet (die im Schnitt durch einen Durchmesser in F i g. 2 mit A, B, C, D bezeichnet ist), deren Abmessungen derart waren, daß die Länge der Wand des geraden Teils F, D der Spinndüsenöffnung an dem der Achse G, H der Spinndüsenplatte zunächstliegenden Punkt 1,27 mm betrug, die Länge der Wand£, C an dem von der Achse der Spinndüsenplatte am weitesten abgelegenen Punkt 0,76 mm betrug und die Wandlängen zwischen diesen beiden Punkten eine Zwischengröße in allmählicher Abstufung hatten.

Es wurden Verbundfäden mit Seite an Seite liegenden Komponenten aus zwei Polyäthylenterephthalat-Polymeren (a) und (b) gesponnen, die sonst identisch waren, jedoch in der Schmelzviskosität um einen Faktor von etwa 4:1 infolge des Molekulargewichtsunterschiedes verschieden waren. Dieser Unterschied läßt sich am leichtesten durch die Angabe ausdrücken, daß die Intrinsic-Viskosität, gemessen als l%ige Lösung in Orthochlorphenol bei 25° C 0,62 dl/g für das Polymer (a) und 0,47 dl/g für das Polymer (b) betrug. Durch in den Zeichnungen nicht dargestellte Mittel wurden gleiche Gewichtsmengen je Minute von jedem der beiden Polymere durch jede der Spinndüsenöffnungen gefördert, wobei die Grenzfläche der beiden Polymerströme tangential zu dem Kreis durch die Achse der Spinndüsenöffnungen waren und das Polymer (b) auf derjenigen Seite der Grenzfläche war, die der Achse G, H der Spinndüsenplatte näherlag. Es wurde ein stabiler Spinnvorgang mit zufriedenstellenden Verbundfaden ermöglicht.

Ein weiterer Versuch, der unter genau den gleichen Bedingungen, wie vorangehend beschrieben, und mit dem einzigen Unterschied durchgeführt wurde, daß die Löcher der benutzten Spinndüse von herkömmlicher Art waren, ergab in allen Fäden eine Auslenkung.

Zur Darlegung der Bedingungen, unter welchen die erfindungsgemäße Vorrichtung wirksam ist, Spinnfehler beim Spinnen von Verbundfaden auf ein Mindestmaß herabzusetzen, wurden Versuche durchgeführt, wobei bei jedem Versuch die eine der Komponenten, aus der die Verbundfaden hergestellt wurden, Polyalkylenterephthalat mit einer Intrinsic-Viskosität von 0,67 war, gemessen als l%ige Lösung in Orthochlorphenol bei 25° C, während die zweite Komponente eine gleiche oder verschiedene Intrinsic-Viskosität besaß, gemessen in der gleichen Weise, jedoch sonst aus dem gleichen Polyester bestand.

In der Tabelle 1 ist die Stellung des Polyesters von jeder Viskosität in der Spinndüsenöffnung durch den Buchstaben C oder D entsprechend den durch diese Buchstaben in Fig. 1 und 2 angegebenen Stellung angegeben. Die Richtung der Auslenkung, wenn eine solche auftritt, ist ebenfalls mit C oder D angegeben. Die Buchstaben »st«, die der Bezeichnung »gerade« entsprechen, sind in den Fällen angegeben, in welchen keine Auslenkung beobachtet wurde. Wenn ein zufriedenstellendes Spinnen unmöglich war, ist das Zeichen »x« eingetragen. In der Tabelle 2 sind die Merkmale der Spinndüsenöffnung angegeben, wie sie für jeden der in der Tabelle 1 angegebenen Versuch verwendet wurden.

Tabelle

Auslenkungstendenz 1. Komponente = 0,67 I. V.

Zweite Komponente I.V.*)	0,67	0,60	0,50	0.40
Zweite Komponente,
geringe Schwer
viskosität**)	3100 Poise	1500 Poise	570 Poise	220 Poise
Stellung der
1. Komponente	C	C	.-. C	C
Stellung der
2. Komponente	D	D	D	D
Durchsatz/Loch (Gesamt)
g/min	0,94 1,88 1,88 1,88	0,94 1,88 1,88 1,88	0,94 1,88 1,88 1,88	0,94 1,88 1,88 1,88
Durchsatz/Loch
(1. Komponente) g/min	0,47 0,94 1,42 0,47	0,47 0,94 1,42 0,47	0,47 0,94 1,42 0,47	0,47 0,94 1,42 0,47

*) I.V,d.h. Intrinsic-Viskosität, gemessen nach Beispiel 1, und Schmelzviskosität, gemessen am Ausgangspolymer vor dem Schmelzspinnen.
**) Bei 290⁰C und mit einer Schergeschwindigkeit von 10 see"¹.

Fortsetzung

Zweite Komponente I.V.*)

Komponentenverhältnis

1:2

Loch Nr.***)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

***) s. Tabelle 2.

0,67

0,60

0,50

0,40

1:1 1:1 3:1 1:3

DDDD DX DX DX DX

DDDD DX DX DX DX DX DX DX DX

1:1 1:1 3:1

1:3

1:1 1:1 3:1 1:3

st st D D

D st DDX

st st D D

D D DX DX

DX DX DX DX

C	C	C	C	C	C	C	C
C	C	C	D	C	C	C	C
C	C	D	C	D	D	D	C
D	D	D	D	DX	D	DX	C
D	D	D	DX	D X	D	D X	D
C	C	D	C	D	D		C
C	C	St	C	C	C		C
C	C	St	C	C	C		C
C	C	St	C	D	D		C
C	C	D	C	D	D		St

Tabelle 2 Einzelheiten der Spinnlöcher

	1	2	3	4	Locl 5	iNr. 6	7	8	9	10
Max. Länge in mm Min. Länge in mm Unterschied in mm % Unterschied	0,5 0,38 0,13 25 Abst.	0,5 0,25 0,25 50 Abst.	1,27 1,14 0,13 10 Abst	1,27 1,02 0,25 20 Abst.	1,27 0,76 0,25 40 Abst.	1,27 1,14 0,13 10 . Abst.	0,76 0,6 0,13 17 Abst.	0,76 0,6 0,13 17 Absch. nein	1,27 1,14 0,13 10 Absch. nein	1,27 1,14 0,13 10 Absch. ja
Abstufung (F i g. 3) oder Abschrägung (F i g. 2) ... Scharfkantige Abschrägung

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spinndüse zur Herstellung von Verbundfaden aus zwei Seite an Seite vorgesehenen polymeren Komponenten mit unterschiedlicher Schmelzviskosität, bestehend aus einer Spinndüsenplatte und senkrecht verlaufenden Spinndüsenlöchern, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herabsetzung einer Auslenkung der Verbundfäden beim Austritt aus der Spinndüse jedes Düsenloch in seinem hauptsächlich vom niedrigerviskosen Polymer durchströmten Bereich eine größere Wandlänge aufweist als in dem anderen Bereich.

2. Spinndüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand am Austritt der Spinnlöcher verlängert ist.

3. Spinndüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt der Spinnlöcher abgestuft ist.

4. Spinndüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt der Spinnlöcher abgeschrägt ist.

25