WO2023161115A1

WO2023161115A1 - Luftbarriere für eine schmelzblasdüsenvorrichtung zur herstellung einer vielzahl von fasersträngen aus einer polymerschmelze

Info

Publication number: WO2023161115A1
Application number: PCT/EP2023/053869
Authority: WO
Inventors: Sven Hauschildt; Günter SCHÜTT
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2022-02-26
Filing date: 2023-02-16
Publication date: 2023-08-31
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: DE102022000699A1

Abstract

Offenbart ist eine Luftbarriere zur Vergleichmäßigung einer Prozessluftströmung zu Extrusionsdurchlässen und zur Aufnahme von Kapillarröhrchen einer Schmelzblasdüsenvorrichtung, mit zumindest einer Stützlage und mit zumindest einer von der Stützlage gestützten Barrierelage. Die Stützlage und die Barrierelage weisen unterschiedlich große Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen zum Aufnehmen von Kapillarröhrchen und/oder Blockierstiften einer Düsenplatte auf.

Description

Luftbarriere für eine Schmelzblasdüsenvorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen aus einer Polymerschmelze

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftbarriere zur Vergleichmäßigung einer Prozessluftströmung zu Extrusionsdurchlässen und zur Aufnahme von Kapillarröhrchen einer Schmelzblasdüsenvorrichtung. Ferner betrifft die Erfindung eine mit einer solchen Luftbarriere ausgestattete Extrusionsanordnung für eine Schmelzblasdüsenvorrichtung. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Schmelzblasdüsenvorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen aus einer Polymerschmelze mit einer solchen Extrusionsanordnung.

Bei Schmelzblasdüsenvorrichtungen ist zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen eine mehrreihige Anordnung einer Vielzahl von Röhrchen mit jeweils einer Kapillarbohrung vorgesehen, wie beispielsweise der Druckschrift US 2015/0322592 Al oder der Druckschrift DE 10 2020 001 132 Al entnommen werden kann. Hierzu sind die Röhrchen in einer mehrreihigen Anordnung an einer sogenannten Düsenplatte befestigt. Ein oberes Ende der Röhrchen bildet dabei einen Einlass an der Oberseite der Düsenplatte aus. An der gegenüberliegenden Unterseite der Düsenplatte ragen die Röhrchen jeweils bis in einen Extrusionsdurchlass einer Extrusionsplatte hervor. Über die Extrusionsdurchlässe kann eine Prozessluft koaxial zu den Röhrchen austreten und einen Schmelzblasstrom beim Extrudieren einer Polymerschmelze an jedem der Röhrchen erzeugen. Es werden beispielsweise bis zu 10.000 Röhrchen an einer Düsenplatte befestigt.

Die Herstellung einer solchen Düsenplatte ist insbesondere aufgrund der daran befestigten Röhrchen jedoch mit hohem Aufwand und verhältnismäßig hohen Kosten verbunden. Zudem ist die Montage einer solchen Schmelzblasdüsenvorrichtung mit einer hohen Anzahl an Röhrchen aufwendig, da die Extrusionsplatte mit den zahlreichen Extrusionsdurchlässen und einer inneren Luftplatte auf die freien Enden der Röhrchen gesteckt werden muss. Der Austausch der Düsenplatte, der Extrusionsplatte oder einer inneren Luftplatte ist sehr kosten- und materialintensiv. Zudem führt die Demontage der inneren Luftplatte häufig zu Beschädigungen an den Röhrchen. Wird nur ein Röhrchen beschädigt, muss die Düsenplatte kostspielig instandgesetzt werden.

Vor dem oben dargelegten Hintergrund bestand die Aufgabe der Erfindung darin, eine Luftbarriere mit verbesserter Montierbarkeit in einer Schmelzblasdüsenanordnung anzugeben. Ebenso bestand die Aufgabe darin, eine Extrusionsanordnung mit einer solchen Luftbarriere anzugeben. Schließlich bestand die Aufgabe auch darin, eine Schmelzblasdüsenvorrichtung mit einer solchen Extrusionsanordnung anzugeben.

In Bezug auf die Luftbarriere ist diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst worden. Eine erfindungsgemäße Extrusionsanordnung ist in Anspruch 14 und eine Schmelzblasdüsenvorrichtung ist in Anspruch 15 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegebenen und werden nachfolgend erläutert.

Eine erfindungsgemäße Luftbarriere zur Vergleichmäßigung einer Prozessluftströmung zu Extrusionsdurchlässen und zur Aufnahme von Kapillarröhrchen einer Schmelzblasdüsenvorrichtung ist mit zumindest einer Stützlage und mit zumindest einer von der Stützlage gestützten Barrierelage ausgestattet. Erfindungsgemäß weisen die Stützlage und die Barrierelage dabei unterschiedlich große Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen zum Aufnehmen von Kapillarröhrchen und/oder Blockierstiften einer Düsenplatte auf.

Durch das Vorsehen unterschiedlich großer Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen in der Stützlage und der Barrierelage der Luftbarriere kann jeweils in den Bereichen mit größeren Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen ein Kontakt der jeweiligen Lage mit den Kapillarröhrchen vermieden beziehungsweise zumindest reduziert werden. Mit anderen Worten ist es in den Bereichen mit größeren Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen unwahrscheinlicher, dass bei einer Montage der Luftbarriere an einer Düsenplatte eine Beschädigung der Kapillarröhrchen oder Blockierstifte erfolgt. Somit wird die Montierbarkeit der Luftbarriere verbessert.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann zumindest eine Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnung der Stützlage eine größere Abmessung aufweisen als eine der Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen der Barrierelage. Indem zumindest eine in der Stützlage vorgesehenen Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnung größer ausgebildet wird, wird mehr Raum für die Aufnahme eines Kapillarröhrchens in der Stützlage geschaffen. Dadurch wird vermieden, dass bei der Montage einer die Stützfunktion innehabenden Struktur ein Kapillarröhrchen oder einen Blockierstift beschädigt wird.

Durch die Abmessungen der Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen kann die Barrierelage stärker prozessluftbegrenzend ausgebildet sein als die Stützlage. Die Abmessung der Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen in der Barrierelage kann somit dergestalt sein, dass ein Zwischenraum zwischen der Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnung und einem darin aufgenommenen Kapillarröhrchen oder einem darin aufgenommenen Blockierstift kleiner als ein Zwischenraum ist, der entsprechend zwischen den letztgenannten Bauteilen und den Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen der Stützlage ausgebildet wird. Die Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen in der Barrierelage können dabei zylindrisch ausgebildet sein und einen konstanten Querschnitt aufweisen.

Die Barrierelage kann dünner als die Stützlage ausgebildet sein. Ist die Barrierelage dünner als die Stützlage ausgebildet, können die Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen in der Barrierelage mit kleinerer Abmessung ausgebildet werden, ohne die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung von Kapillarröhrchen oder Blockierstiften bei der Montage der Barrierelage beziehungsweise einer aus zumindest einer Barrierelage und einer Stützlage gebildeten Luftbarriere zu erhöhen.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann die Stützlage und die Barrierelage Prozessluft-Durchgangsöffnungen aufweisen, die gemeinsam Strömungsdurchgänge für eine Prozessluft bilden, wobei bevorzugt die Abmessung einer Prozessluft- Durchgangsöffnung der Stützlage im Wesentlichen identisch zu der Abmessung einer korrespondierenden Prozessluft-Durchgangsöffnung der Barrierelage ist. Auf diese Weise kann eine Ausgestaltung geschaffen werden, bei der die Prozessluft auf einfache Weise durch die Stützlage und die Barrierelage geführt werden kann, wobei es vorteilhaft sein kann, identische Abmessungen vorzusehen, um eine möglichst gleichmäßige Strömung durch die Luftbarriere zu erhalten.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung können die Strömungsdurchgänge jeweils einen konstanten Querschnitt aufweisen. Auf diese Weise wird die Prozessluftströmung weiter verbessert.

Die Strömungsdurchgänge können in einem regelmäßigen Muster angeordnet sein. Beispielsweise können die Strömungsdurchgänge in einem ähnlichen Muster wie die Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen, jedoch versetzt zu diesen angeordnet sein.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann zumindest ein Strömungsdurchgang, vorzugsweise jeder Strömungsdurchgang, auf einer gedachten Geraden angeordnet sein, welche durch Mittelpunkte von zumindest zwei Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen verläuft, beispielsweise auf einer gedachten Diagonalen von vier quadratisch angeordneten Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen. Unter quadratischer Anordnung von Aufnahmeöffnungen kann hier verstanden werden, dass die jeweiligen Aufnahmeöffnungen an den Eckpunkten eines gedachten Quadrates angeordnet sind. Eine solche Anordnung vereinfacht einerseits die Herstellung der Barrierelage und der Stützlage und schafft andererseits ausreichend Abstand zwischen den Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen. Auf diese Weise kann eine Abdichtung zwischen den Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen und den Strömungsdurchgängen sichergestellt werden.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung können die Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen der Stützlage koaxial zu den jeweils korrespondierenden Kapil- larröhrchen-Aufnahmeöffnungen der Barrierelage angeordnet sein und/oder können die Prozessluft-Durchgangsöffnungen der Stützlage koaxial zu den jeweils korrespondierenden Prozessluft-Durchgangsöffnungen der Barrierelage angeordnet sein. Hieraus ergeben sich besonders günstige Montageeigenschaften sowie auch Strömungseigenschaften für eine Prozessluft durch die Prozessluft-Durchgangsöffnungen.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung können die zumindest eine Stützlage und die zumindest eine Barrierelage einen mehrlagigen und/oder übereinander gestapelten Aufbau bilden und/oder können eine Mehrzahl von Stützlagen und/oder eine Mehrzahl von Barrierelagen vorgesehen sein. Ein besonders stabiler und gleichzeitig einfach zu montierender Gesamtaufbau kann auf diese Weise sichergestellt werden.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann die zumindest eine Barrierelage oder eine Mehrzahl von Barrierelagen von zwei Stützlagen eingefasst sein. Auf diese Weise wird eine besonders zuverlässige Luftbarriere mit hervorragenden Dichteigenschaften erhalten, die einfach an einer Düsenplatte zu montieren ist.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann zumindest eine Stützlage einteilig ausgebildet sein und/oder zumindest eine Barrierelage mehrteilig ausgebildet sein, insbesondere durch zumindest zwei in Erstreckungsebene der Barrierelage benachbarte Lagensegmente. Durch mehrteilige Barrierelagen wird die Montierbarkeit der eng an den Kapillarröhrchen anzubringenden Barrierelagen weiter verbessert, da einzelne und kürzere Lagensegmente besser handhabbar als lange Segmente oder gar vollständig unsegmentierte Barrierelagen sind. Auf diese Weise können Beschädigungen an den Kapillarröhrchen und Blockierstiften mit weiter erhöhter Sicherheit vermieden werden.

Beispielsweise kann es von Vorteil sein, die Segmente kleiner zu gestalten, je dichtender die Barrierelage an den Kapillarröhrchen ausgebildet ist. Gleichzeitig kann insbesondere dann, wenn die Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen in der Stützlage so aus- gebildet sind, dass die Kapillarröhrchen mit Spiel aufgenommen werden können, die Stützlage länger, insbesondere unsegmentiert ausgebildet werden.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung können in Strömungsrichtung oder Stapelrichtung benachbarte Barrierelagen mehrteilig ausgebildet sein, jede mit zwei oder mehr Lagensegmenten. Durch die Segmentierung von benachbarten Barrierelagen kann die Montierbarkeit der Barrierelagen auf den Kapillarröhrchen und Blockierstiften weiter verbessert werden.

In bevorzugter Anordnung kann jede Barrierelage zumindest zwei Lagensegmente mit unterschiedlichen Abmessungen aufweisen. Zumindest zwei Lagensegmente können dabei insbesondere unterschiedliche Längen aufweisen. Dabei können zumindest zwei Lagensegmente einer Barrierelage identisch zu zwei Lagensegmenten einer benachbarten Barrierelage ausgebildet sein, wobei bevorzugt die Reihenfolge der identischen Lagensegmente in den benachbarten Barrierelagen umgekehrt ist.

Durch die Verwendung identischer Lagensegmente in unterschiedlichen Barrierelagen werden die Herstellungskosten reduziert. Gleichzeitig können durch die Verwendung unterschiedlich langer Lagensegmente Anordnungen geschaffen werden, bei denen die Lagensegmente benachbarter Barrierelagen versetzt zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich ein Spalt zwischen angrenzenden Lagensegmenten sich über mehrere Barrierelagen erstreckt oder wird die Anzahl derartiger übereinander angeordneter Spalte zumindest reduziert. Somit kann verhindert werden, dass Prozessluft durch den Spalt zwischen zwei Lagensegmenten strömen kann. Auf zusätzliche Dichtungen kann daher vollständig verzichtet werden oder deren Anzahl zumindest reduziert werden. Auf diese Weise kann bei zumindest teilweise segmentierter Bauart auf Flachdichtungen, beispielsweise aus Graphit, verzichtet werden. Die Gefahr einer Verunreinigung der Prozessluft durch derartige Dichtungen wird somit reduziert. Damit einhergehend wird auch der Reinigungsaufwand zum Beseitigen etwaiger Verunreinigungen reduziert. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung können zwei in einer Strömungs- oder Stapelrichtung benachbarte Barrierelagen zueinander versetzte Lagensegmentstöße aufweisen. Mit anderen Worten können die benachbarten Barrierelagen asymmetrisch aufgeteilt sein und durch überlappende Anordnung der Lagensegmente von zwei benachbarten Barrierelagen kann eine Luftströmung durch den Spalt zwischen zwei Lagensegmenten verhindert oder zumindest reduziert werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Prozessluft durch den Spalt zwischen zwei Lagensegmenten strömen kann. Auf zusätzliche Dichtungen kann daher vollständig verzichtet werden.

Die Lagensegmentstöße können ineinandergreifend ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Lagensegmente zueinander korrespondierende Randabschnitte, insbesondere Randkonturen aufweisen, die einen im Wesentlichen durchgängigen Kontakt der Randabschnitte ermöglichen, insbesondere einen Linienkontakt. Ebenso können die Randabschnitte eine Verzahnung aufweisen, insbesondere mit abgerundeten Zähnen. Auf diese Weise kann ein Spalt zwischen den Lagensegmenten und ein Durchtritt von Luft minimiert oder vollständig beseitigt werden. Zueinander korrespondierende Randabschnitte können dabei auch dazu beitragen, eine korrekte Montage sicherzustellen. Insbesondere kann durch die korrespondierenden Randabschnitte eine Art Codierung vorgesehen sein, die nur eine bestimmte Kombination der Lagensegmente zulässt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Lagensegmente ausschließlich in korrekter Ausrichtung und nicht falsch herum aneinander angeordnet werden.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann die zumindest eine Stützlage aus einem Blech hergestellt sein. Die zumindest eine Barrierelage kann aus einer Folie hergestellt sein, beispielsweise einer Metallfolie, insbesondere einer Metallfolie mit einer Dicke von 0,1 bis 0,3 mm. Durch die Verwendung einer derartigen Folie kann einerseits eine Abdichtung gegen die Kapillarröhrchen geschaffen werden und andererseits verhindert werden, dass bei Demontage der Folie ein Kapillarröhrchen beschädigt wird. Die zumindest eine Barrierelage kann flexibel, insbesondere biegeschlaff beziehungsweise forminstabil, sein. Die zumindest eine Stützlage kann starr und/oder formstabil sein. Die Dicke der Barrierelage kann weniger als 30%, weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10% betragen als die Dicke der Stützlage. Auf diese Weise kann eine Anordnung geschaffen werden, bei der aufgrund der Material- und Struktureigenschaft der dichtenden Barrierelage eine Beschädigung der Kapillarröhrchen bei deren Montage oder Demontage reduziert oder vollständig verhindert werden kann. Insbesondere kann sich eine solche Barrierelage bei einem Kontakt mit einem Kapillarröhrchen lokal Verformen, wodurch eine Beschädigung des Kapillarröhrchens vermieden wird. Die starre Stützlage, deren formstabiles Material und/oder deren formstabile Struktur ein Kapillarröhrchen leichter beschädigen könnte, kann bei Verwendung einer solchen Barrierelage beispielsweise mit größeren Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen versehen sein, um einen Kontakt zwischen Stützlage und Kapillarröhrchen zu vermeiden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Extrusionsanordnung für eine Schmelzblasdüsenvorrichtung, aufweisend eine Luftplatte mit einer Vielzahl von Extrusionsdurchlässen zum Ausblasen von Fasersträngen und einer stromaufwärts der Luftplatte vorgesehenen Luftbarriere, wie sie voranstehend beschrieben ist, wobei zwischen der Luftplatte und der Luftbarriere eine Luftzwischenkammer ausgebildet ist.

Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann jeder Extrusionsdurchlass zur Aufnahme eines Kapillarröhrchens oder eines Blockierstifts einer Düsenplatte unter Bildung eines Luftspalts, insbesondere eines Ringspalts, ausgebildet sein. Die Extrusionsdurchlässe der Luftplatte können mit Strömungsdurchgängen der Luftbarriere in Fluidverbindung stehen. Auf diese Weise kann den Extrusionsdurchlässen Prozessluft zugeführt werden.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Schmelzblasdüsenvorrichtung zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen aus einer Polymerschmelze, mit einer Düsenplatte, die eine Vielzahl von Kapillarröhrchen aufweist, in denen jeweils ein Kapillardurchlass zum Extrudieren eines Faserstrangs aus einer Polymerschmelze aus- gebildet ist, mit einer voranstehend beschriebenen Extrusionsanordnung und mit einem Prozesslufteinlass für die Zuführung von Prozessluft zu der Extrusionsanordnung, wobei der Prozesslufteinlass über die Luftbarriere mit den Extrusionsdurchlässen in Fluidverbindung steht.

In vorteilhafter Weise kann mit den voranstehenden Ausgestaltungen eine Anordnung geschaffen werden, bei der die innere Luftplatte durch eine Luftbarriere bestehend aus einem Sandwich aus Stützlagen, beispielsweise Stützblechen, und Barrierelagen, insbesondere in Form von Metallfolien, ersetzt wird. Ein solches Sandwich kann zwei Stützlagen und zwei zwischen diesen Stützlagen aufgenommene Barrierelagen aufweisen. Die Stützlagen können einteilig ausgebildet sein und Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen, beispielsweise Bohrungen, aufweisen, die deutlich größer sind als der Außendurchmesser eines Kapillarröhrchens. Insbesondere können diese Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen bezogen auf den Außendurchmesser eines Kapillarröhrchens ein größeres Übermaß, beispielsweise größer als 0,01 mm, aufweisen als Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen in einer Barrierelage, welche ein Übermaß von 0,01 mm aufweisen können. Eine Luftbegrenzung oder Abdichtung gegenüber den Kapillarröhrchen wird durch die Barrierelagen, beispielsweise Metallfolien, bevorzugt mit einer Dicke von 0,1 bis 0,3 mm, gebildet.

Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Schmelzblasdüsenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Luftbarriere gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs der in Fig. 2 gezeigten Anordnung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Schmelzblasdüsenvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Schmelzblasdüsenvorrichtung 10 weist eine Einlassplatte 12 auf, an welcher mittig ein Schmelzeeinlass 14 und zu beiden Seiten des Schmelzeeinlasses 14 jeweils ein Prozesslufteinlass 16 ausgebildet sein kann. Die Prozesslufteinlässe 16 sind den Längsseiten der Einlassplatte 12 zugeordnet. Die Einlassplatte 12 weist üblicherweise mehrere derartiger Schmelzeeinlässe 14 und/oder Prozesslufteinlässe 16 auf.

Die Schmelzblasdüsenvorrichtung 10 weist ferner eine Lochplatte 18 zur Aufnahme eines Siebfilters 20 auf. Der Siebfilter 20 ist zur Filtrierung einer Polymerschmelze ausgebildet. Die Lochplatte 18 kann in einer Ausnehmung 13 der Einlassplatte 12 positioniert sein. Dabei kann der Schmelzeeinlass 14 der Einlassplatte 12 in diese Ausnehmung 13 der Einlassplatte 12 münden.

Der Siebfilter 20 kann angrenzend an den Schmelzeeinlass 14 positioniert sein, sodass eine Polymerschmelze durch den Schmelzeeinlass 14 zum Siebfilter 20 und von dem Siebfilter 20 durch einen Schmelzedurchlaufkanal 22 der Lochplatte 18 fließen kann.

Angrenzend an die Einlassplatte 12 und die Lochplatte 18 kann eine Zwischenplatte 24 angeordnet sein, die druckdicht mit der Einlassplatte 12 beziehungsweise auch mit der Lochplatte 18 verbunden ist. Die Zwischenplatte 24 weist im mittleren Bereich einen Schmelzezulaufkanal 26 auf, in den der Schmelzedurchlaufkanal 22 der Lochplatte 18 mündet. Der Schmelzezulaufkanal 26 führt zu einer nicht näher dargestellten Schmelzeverteilkammer. Außermittig kann die Zwischenplatte 24 mit Luftzulaufkanälen 28 versehen sein, die mit den Lufteinlasskanälen 16 der Einlassplatte 12 in Fluidverbindung stehen. Angrenzend zur beziehungsweise in Einbaustellung unterhalb der Zwischenplatte 24 ist eine Verteileinrichtung 30 angeordnet. Wiederum angrenzend zur beziehungsweise in Einbaustellung unterhalb der Verteileinrichtung 30 ist eine Düsenplatte 32 angeordnet. Die Verteileinrichtung 30 kann mithin zwischen der Zwischenplatte 24 und der Düsenplatte 32 angeordnet sein. Die Düsenplatte 32 weist eine Mehrzahl von Kapillardurchlässen 34 zum Extrudieren von Fasersträngen aus einer Polymerschmelze auf.

Die Verteileinrichtung 30 ist zur Verteilung eines über den Schmelzeeinlass 14 zugeführten Schmelzestroms auf die Kapillardurchlässe 34 der Düsenplatte 32 ausgebildet. Obwohl dies nicht näher dargestellt ist, kann die Verteileinrichtung 30 mehrlagig ausgebildet sein und eine Kanalstruktur aufweisen, in der eine Fluidverbindung des Schmelzeeinlasses 14 mit zumindest einem der Kapillardurchlässe 34 der Düsenplatte 32 unterbrochen ist und/oder bedarfsweise unterbrochen werden kann. In der Konfiguration gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 ist eine Fluidverbindung des Schmelzeeinlasses 14 mit sämtlichen Kapillardurchlässen 34 hergestellt. Die Konfiguration kann dabei so ausgestaltet sein, dass die Fluidverbindung bedarfsweise unterbrochen wird.

Außermittig kann die Verteileinrichtung 30 mit nicht näher dargestellten Prozessluftdurchlässen versehen sein, die mit den Luftzulaufkanälen 28 der Zwischenplatte 24 in Fluidverbindung stehen. Mithin kann Prozessluft gesondert beziehungsweise beab- standet zur Kanalstruktur durch die Verteileinrichtung 30 geleitet werden.

Der Verteileinrichtung 30 ist die Düsenplatte 32 zugeordnet, wie voranstehend bereits erwähnt. Die Düsenplatte 32 weist eine Vielzahl von Passbohrungen 42 und mehrere Luftdurchlassöffnungen 50 auf. In den Passbohrungen 42 kann jeweils ein Kapillarröhrchen 46 gehalten sein, wobei jedes Kapillarröhrchen 46 einen Kapillardurchlass 34 bildet. Die offenen Kapillarröhrchen 46 mit den Kapillardurchlässen 34 sind der Verteileinrichtung 30 so zugeordnet, dass jedem Kapillarröhrchen 46 beziehungsweise jedem Kapillardurchlass 34 eine Polymerschmelze zuführbar ist. Demnach sind die Kapillardurchlässe 34 über die Verteileinrichtung 30 mit dem Schmelzeeinlass 14 fluidverbunden.

Ferner kann in zumindest einigen der Passbohrungen 42 jeweils ein Blockierstift 48 angeordnet sein. Ein solcher Blockierstift 48 verhindert im Gegensatz zu einem Kapillarröhrchen 46 den Durchtritt von Schmelze.

Die Luftdurchlassöffnungen 50 der Düsenplatte 32 stehen mit den Prozessluftdurchlässen der Verteileinrichtung 30 in Fluidverbindung.

Angrenzend an die Düsenplatte 32 beziehungsweise an deren Unterseite ist eine Extrusionsplatte 52 angeordnet. Die Extrusionsplatte 52 kann mehrteilig ausgebildet sein. Die Extrusionsplatte 52 kann eine Luftplatte 56, welche aufgrund ihrer Position auch als äußere Luftplatte bezeichnet werden kann, und eine Luftbarriere 80 aufweisen. Zwischen der Düsenplatte 32 und der Luftbarriere 80 der Extrusionsplatte 52 ist eine Luftverteilkammer 58 ausgebildet. Die Luftdurchlassöffnungen 50 der Düsenplatte 32 stehen in Fluidverbindung mit der Luftverteilkammer 58, sodass Prozessluft über die Luftdurchlassöffnungen 50 der Düsenplatte 32 in die Luftverteilkammer 58 geleitet werden kann.

Zwischen der Luftbarriere 80 sowie der Luftplatte 56 kann eine Luftzwischenkammer 60 ausgebildet sein. Die Luftzwischenkammer 60 kann in Fluidverbindung mit der Luftverteilkammer 58 stehen, insbesondere über in Fig. 1 nicht näher dargestellte Luftdurchlässe in der Luftbarriere 80. Die Luftplatte 56 weist eine Mehrzahl von Extrusionsdurchlässen 64 auf, durch die die Luftzwischenkammer 60 zu ihrer Unterseite beziehungsweise in Strömungsrichtung einer Prozessluft begrenzt ist. Die Extrusionsdurchlässe 64 sind in der Luftplatte 56 in korrespondierender Musteranordnung ausgebildet, wie die Anordnung aus Kapillarröhrchen 46 und Blockierstiften 48 in der Düsenplatte 32. So wird jeder der Extrusionsdurchlässe 64 durch ein Kapillarröhrchen 46 beziehungsweise durch einen Blockierstift 48 durchdrungen. Demnach verlaufen die Kapillarröhrchen 46 und die Blockierstifte 48 durch die Luftverteilkammer 58, durch Öffnungen in der Luftbarriere 80, durch die Luftzwischenkammer 60 sowie durch die Extrusionsdurchlässe 64 der Luftplatte 56. Die freien Enden der Kapillarröhrchen 46 sowie der Blockierstifte 48 erstrecken sich bis unterhalb der äußeren Luftplatte 56. In jedem der Extrusionsdurchlässe 64 bildet sich zwischen dem Kapillarröhrchen 46 und dem Extrusionsdurchlass 64 beziehungsweise zwischen dem Blockierstift 48 und dem Extrusionsdurchlass 64 ein Luftspalt 66.

Durch einen solchen Luftspalt 66 dringt die aus der Luftzwischenkammer 60 strömende Prozessluft koaxial zu den Kapillarröhrchen 46 nach außen und führt zu einem Schmelzblasstrom zum Extrudieren der jeweiligen Polymerfasern.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur beispielhaft 14 Kapillarröhrchen 46 sowie zwei Blockierstifte 48 nebeneinander dargestellt. In einer quer zur Zeichnungsebene verlaufenden Maschinenquerrichtung CD (siehe Fig.2) sind demgegenüber eine Vielzahl von Kapillarröhrchen 46 gehalten, die sich über eine Arbeitsbreite von beispielsweise über 2 m Länge erstrecken können. So ist es üblich, dass mehr als 10.000 Kapillarröhrchen 48 an einer Düsenplatte 32 gehalten sind.

In Fig. 1 ist ferner eine Teilansicht der Schmelzblasdüsenvorrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Teilansicht zeigt einen Teilbereich der Extrusionsplatte 52 in vergrößerter Darstellung, genauer gesagt einen Ausschnitt der Schnittdarstellung durch die Schmelzblasdüsenvorrichtung 10, in welchem ein Kapillarröhrchen 46 und ein Blockierstift 48 vorgesehen sind. Die vergrößerte Darstellung zeigt dabei nicht nur die bereits beschriebene Anordnung detaillierter, sondern zeigt auch Merkmale der Luftbarriere 80. Weitere Merkmale der Luftbarriere 80 sind aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich.

Fig. 2 zeigt eine Explosionsdarstellung der Luftbarriere 80 in perspektivischer Darstellung in Kombination mit der Düsenplatte 32.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs der in Fig. 2 gezeigten Anordnung.

Die Luftbarriere 80 ist gemäß der in den Figuren gezeigten Konfiguration aus einem Sandwich aus zwei Stützlagen 90, 100 und zwei Barrierelagen 110, 120 gebildet, die zwischen den Stützlagen 90, 100 aufgenommen sind. In Strömungsrichtung einer Prozessluft strömt diese bei der gezeigten Anordnung zunächst durch eine obere Stützlage 90 der beiden Stützlagen 90, 100, anschließend durch eine obere Barrierelage 110 und eine untere Barrierelage 120 der beiden Barrierelagen 110, 120, und schließlich durch eine untere Stützlage 100. Die obere Stützlage 90 begrenzt die Luftverteilkammer 58 und die untere Stützlage 100 begrenzt die Luftzwischenkammer 60.

Der grundsätzliche Aufbau der Luftbarriere 80 ist aus dem in Fig. 1 dargestellten vergrößerten Teilbereich ersichtlich. Die Barrierelagen 110, 120 weisen Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen 112, 122 auf. Die Stützlagen 90, 100 weisen Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen 92, 102 auf. Die Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen 92, 102, 112, 122 der jeweiligen Lagen sind koaxial zu den jeweils korrespondierenden Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen 92, 102, 112, 122 jeweils benachbarter Lagen angeordnet.

Die Durchmesser der Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen 92, 102 sind größer ausgebildet als die Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen 112, 122 der Barrierelagen 110, 120. Die Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen 112, 122 der Barrierelagen 110, 120 sind mit nur einem geringen Übermaß in Bezug auf Kapillarröhrchen 46 oder Blockierstifte 48 versehen. Der Außendurchmesser der Kapillarröhrchen 46 und Blockierstifte 48 ist somit nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen 112, 122. Die Barrierelagen 110, 120 sind daher dichtend beziehungsweise stark prozessluftbegrenzend an den Kapillarröhrchen 46 und Blockierstiften 48 vorgesehen.

Das zwischen den Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen 112, 122 der Barrierelagen 110, 120 und den Kapillarröhrchen 46 beziehungsweise Blockierstiften 48 verbleibende Spiel ist so gering, dass im Wesentlichen keine Prozessluft entlang den Kapillarröhrchen 46 beziehungsweise Blockierstiften 48 durch die Barrierelagen 110, 120 strömen kann. Dagegen sind die Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen 92, 102 der Stützlagen 90, 100 mit größerem Durchmesser und mithin nicht oder kaum dichtend gegen die Kapillarröhrchen 46 beziehungsweise gegen die Blockierstifte 48 ausgebildet. Dies vereinfacht die Montage und Demontage und schützt die Kapillarröhrchen 46 und Blockierstifte 48 vor Beschädigungen.

Die Barrierelagen 110, 120 sind als Metallfolien ausgebildet. Die Stützlagen 90, 100 sind aus Metallblechen hergestellt und im Vergleich zur Barrierelage 110, 120 formstabil oder formstabiler ausgebildet.

Wie aus Fig. 3 gut erkennbar ist, weisen die Stützlagen 90, 100 und die Barrierelagen 110, 120 Prozessluft-Durchgangsöffnungen 104, 114, 124 auf, die gemeinsam Strömungsdurchgänge für eine Prozessluft bilden. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Abmessungen der Prozessluft-Durchgangsöffnungen 104 der Stützlagen 90, 100 im Wesentlichen identisch zu der Abmessung einer korrespondierenden Prozessluft-Durchgangsöffnung 114, 124 der Barrierelagen 110, 120. Somit sind jeweils Strömungsdurchgänge für die Prozessluft mit konstanten Querschnitten geschaffen. Die Strömungsdurchgänge sind in einem regelmäßigen Muster angeordnet, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Die Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen 92, 102, 112, 122 sind in einem Quadratmuster aus gleich großen Quadraten angeordnet. Mit anderen Worten sind die Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen 92, 102, 112, 122 an Eckpunkten von gedachten Quadraten identischer Abmessung angeordnet. Die Strömungsdurchgänge sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls in einem Quadratmuster aus gleich großen Quadraten angeordnet. Mit anderen Worten sind die Strömungsdurchgänge an Eckpunkten von gedachten Quadraten identischer Abmessung angeordnet. Dabei sind die Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen 92, 102, 112, 122 jeweils gleich weit von vier benachbarten Strömungsdurchgängen, somit jeweils mittig in einem aus vier Strömungsdurchgängen beziehungsweise Prozessluft-Durchgangsöffnungen 114, 124 gebildeten Quadrat, vorgesehen. Jede Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnung 92, 102, 112, 122 ist somit von vier Strömungsdurchgängen beziehungsweise Prozessluft- Durchgangsöffnungen umgeben.

Die Stützlagen 90, 100 können einteilig ausgebildet sein, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die Barrierelagen 110, 120 können mehrteilig ausgebildet sein. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist jede Barrierelage 110, 120 aus drei in Maschinenquerrichtung CD unterschiedlich langen Lagensegmenten 130, 132 gebildet, wobei die drei Lagensegmente 130 der Barrierelage 110 identisch zu den drei Lagensegmenten 132 der Barrierelage 120 ausgebildet sind. Die Anordnungsabfolge der drei Lagensegmente ist in den benachbarten Barrierelagen 110, 120 invertiert. Auf diese Weise sind die Lagensegmente der benachbarten Barrierelagen 110, 120 zueinander versetzt angeordnet, wodurch Lagensegmentstöße der einzelnen Barrierelagen ebenfalls versetzt zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise wird die Dichtwirkung der Barrierelagen 110, 120 verbessert.

Obwohl dies in den Figuren nicht näher dargestellt ist, können die Lagensegmentstöße ineinandergreifend ausgebildet sein. Die Lagensegmente 130, 132 können zueinander korrespondierende Randabschnitte 118, 128 aufweisen, die einen im Wesentlichen durchgängigen Kontakt der Randabschnitte ermöglichen. Denkbar ist dabei insbesonde- re ein Linienkontakt. Beispielsweise können die Randabschnitte 118, 128 eine Verzahnung aufweisen, die vorzugsweise mit abgerundeten Zähnen ausgebildet ist.

Bezugszeichenliste

10 Schmelzblasdüsenvorrichtung

12 Einlassplatte

13 Ausnehmung

14 Schmelzeeinlass

16 Prozesslufteinlass

18 Lochplatte

20 Siebfilter

22 Schmelzedurchlaufkanal

24 Zwischenplatte

26 Schmelzezulaufkanal

28 Luftzulaufkanal

30 Verteileinrichtung

32 Düsenplatte

34 Kapillardurchlass

42 Passbohrung

46 Kapillarröhrchen

48 Blockierstift

50 Luftdurchlassöffnung

52 Extrusionsplatte

56 Luftplatte

58 Luftverteilkammer

60 Luftzwischenkammer 64 Extrusionsdurchlass

66 Luftspalt

80 Luftbarriere

90 Stützlage

92 Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnung

100 Stützlage

102 Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnung

104 Prozessluft-Durchgangsöffnung

110 Barrierelage

112 Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnung

114 Prozessluft-Durchgangsöffnung

116 Lagensegmentstoß

118 Randabschnitt

120 Barrierelage

122 Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnung

124 Prozessluft-Durchgangsöffnung

126 Lagensegmentstoß

128 Randabschnitt

130 Lagensegment

132 Lagensegment

CD Maschinenquerrichtung

Claims

Patentansprüche Luftbarriere (80) zur Vergleichmäßigung einer Prozessluftströmung zu Extrusionsdurchlässen (64) und zur Aufnahme von Kapillarröhrchen (46) einer Schmelzblasdüsenvorrichtung (10), mit zumindest einer Stützlage (90, 100) und mit zumindest einer von der Stützlage (90, 100) gestützten Barrierelage (110, 120), wobei die Stützlage (90, 100) und die Barrierelage (110, 120) unterschiedlich große Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen (92, 102, 112, 122) zum Aufnehmen von Kapillarröhrchen (46) und/oder Blockierstiften (48) einer Düsenplatte (32) aufweisen. Luftbarriere (80) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnung (92, 102) der Stützlage (90, 100) eine größere Abmessung aufweist als eine der Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen (112, 122) der Barrierelage (110, 120) und/oder dass durch die Abmessungen der Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen (92, 102, 112, 122) die Barrierelage (110, 120) stärker prozessluftbegrenzend ausgebildet ist als die Stützlage (90, 100) und/oder wobei die Barrierelage (110, 120) dünner als die Stützlage (90, 100) ausgebildet ist. Luftbarriere (80) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützlage (90, 100) und die Barrierelage (110, 120) Prozessluft-Durchgangsöffnungen (104, 114, 124) aufweisen, die gemeinsam Strömungsdurchgänge für eine Prozessluft bilden, wobei bevorzugt die Abmessung einer Prozessluft-Durchgangsöffnung (104) der Stützlage (90, 100) im Wesentlichen identisch zu der Abmessung einer korrespondierenden Prozessluft-Durchgangsöffnung (114, 124) der Barrierelage (110, 120) ist.

4. Luftbarriere (80) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsdurchgänge jeweils einen konstanten Querschnitt aufweisen und/oder dass die Strömungsdurchgänge in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind.

5. Luftbarriere (80) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Strömungsdurchgang, vorzugsweise jeder Strömungsdurchgang, auf einer gedachten Geraden angeordnet ist, welche durch Mittelpunkte von zumindest zwei Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen (92, 102, 112, 122) verläuft, beispielsweise auf einer gedachten Diagonalen von vier quadratisch angeordneten Kapillarröhrchen-Aufnahmeöffnungen (92, 102, 112, 122).

6. Luftbarriere (80) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen (92, 102) der Stützlage (90, 100) koaxial zu den jeweils korrespondierenden Kapillarröhrchen- Aufnahmeöffnungen (112, 122) der Barrierelage (110, 120) angeordnet sind und/oder dass die Prozessluft-Durchgangsöffnungen (104) der Stützlage (90, 100) koaxial zu den jeweils korrespondierenden Prozessluft-Durchgangsöffnungen (114, 124) der Barrierelage (110, 120) angeordnet sind.

7. Luftbarriere (80) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Stützlage (90, 100) und die zumindest eine Barrierelage (110, 120) einen mehrlagigen und/oder übereinander gestapelten Aufbau bilden und/oder dass eine Mehrzahl von Stützlagen (90, 100) und/oder eine Mehrzahl von Barrierelagen (110, 120) vorgesehen ist.

8. Luftbarriere (80) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Barrierelage (110, 120) oder eine Mehrzahl von Barrierelagen (110, 120) von zwei Stützlagen (90, 100) eingefasst ist. Luftbarriere (80) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Stützlage (90, 100) einteilig ausgebildet ist und/ oder zumindest eine Barrierelage (110, 120) mehrteilig ausgebildet ist, insbesondere durch zumindest zwei in Erstreckungsebene der Barrierelage (110, 120) benachbarte Lagensegmente (130, 132). Luftbarriere (80) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung oder Stapelrichtung benachbarte Barrierelagen (110, 120) mehrteilig ausgebildet sind, jede mit zwei oder mehr Lagensegmenten (130, 132), wobei bevorzugt jede Barrierelage (110, 120) zumindest zwei Lagensegmente (130, 132) mit unterschiedlichen Abmessungen aufweist, insbesondere zumindest zwei Lagensegmente (130, 132) mit unterschiedlichen Längen, und/oder wobei zumindest zwei Lagensegmente (130) einer Barrierelage (110) identisch zu zwei Lagensegmenten (132) einer benachbarten Barrierelage (120) ausgebildet sind, wobei bevorzugt die Reihenfolge der identischen Lagensegmente (130, 132) in den benachbarten Barrierelagen (110, 120) umgekehrt ist. Luftbarriere (80) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in einer Strömungs- oder Stapelrichtung benachbarte Barrierelagen (110, 120) zueinander versetzte Lagensegmentstöße (116, 126) aufweisen und/oder die Lagensegmentstöße ineinandergreifend ausgebildet sind und/oder wobei die Lagensegmente (130, 132) zueinander korrespondierende Randabschnitte (118, 128), insbesondere Randkonturen aufweisen, die einen im Wesentlichen durchgängigen Kontakt der Randabschnitte ermöglichen, insbesondere einen Linienkontakt, und/oder wobei die Randabschnitte (118, 128) eine Verzahnung aufweisen können, insbesondere mit abgerundeten Zähnen. Luftbarriere (80) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Stützlage (90, 100) aus einem Blech hergestellt ist und/oder die zumindest eine Barrierelage (110, 120) aus einer Folie hergestellt ist, beispielsweise einer Metallfolie, insbesondere einer Metallfolie mit einer Di- cke von 0,1 bis 0,3 mm, und/oder dass die zumindest eine Barrierelage (110, 120) flexibel und/oder die zumindest eine Stützlage (90, 100) starr und/oder formstabil ist, und/oder dass die Dicke der Barrierelage (110, 120) weniger als 30%, weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10% beträgt als die Dicke der Stützlage (90, 100). Extrusionsanordnung (52) für eine Schmelzblasdüsenvorrichtung (10), aufweisend eine Luftplatte (56) mit einer Vielzahl von Extrusionsdurchlässen (64) zum Ausblasen von Fasersträngen und einer stromaufwärts der Luftplatte (56) vorgesehenen Luftbarriere (80) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Luftplatte (56) und der Luftbarriere (80) eine Luftzwischenkammer (60) ausgebildet ist. Extrusionsanordnung (52) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Extrusionsdurchlass (64) zur Aufnahme eines Kapillarröhrchens (46) oder eines Blockierstifts (48) einer Düsenplatte (32) unter Bildung eines Luftspalts (66) ausgebildet ist und/oder dass die Extrusionsdurchlässe (64) der Luftplatte (56) mit Strömungsdurchgängen der Luftbarriere (80) in Fluidverbindung stehen. Schmelzblasdüsenvorrichtung (10) zur Herstellung einer Vielzahl von Fasersträngen aus einer Polymerschmelze,

- mit einer Düsenplatte (32), die eine Vielzahl von Kapillarröhrchen (46) aufweist, in denen jeweils ein Kapillardurchlass (34) zum Extrudieren eines Faserstrangs aus einer Polymerschmelze ausgebildet ist,

- mit einer Extrusionsanordnung (52) nach einem der Ansprüche 13 oder 14 und

- mit einem Prozesslufteinlass (16) für die Zuführung von Prozessluft zu der Extrusionsanordnung (52),

- wobei der Prozesslufteinlass (16) über die Luftbarriere (80) mit den Extrusionsdurchlässen (64) in Fluidverbindung steht.