DE69532483T2

DE69532483T2 - Vorrichtung und VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER FASER MIT ADDITIV

Info

Publication number: DE69532483T2
Application number: DE69532483T
Authority: DE
Inventors: S. Jeff HAGGARD; Bryan Norcott
Original assignee: Hills Inc
Current assignee: Hills Inc
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2015-11-09
Also published as: EP0870079A4; DE69532483D1; US5851562A; AU4137696A; ATE258237T1; EP0870079B1; WO1996014450A1; EP0870079A1; US5516476A

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum raschen Ändern von elementaren Komponenten und Reduzieren von Umstellverlust im Extrusionsprozess bei der Herstellung von Synthesefasern. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein verbessertes System zum Proportionieren, Mischen und Verteilen von Komponenten, wie beispielsweise Farbpigmenten, mit einem Basispolymer, um wahlweise Flussströme einer großen Auswahl von Farben oder anderen Eigenschaften an Spinndüsenextrusionslöcher zu liefern.
Erörterung des allgemeinen Standes der Technik
Synthesefasern werden durch Pumpen von flüssigem Polymer durch eine Baueinheit erzeugt, welche Spinnpackung genannt wird und aus einer Reihe von Einzelplatten besteht, welche die Fasern zusammen durch feine Löcher in einen Sammelbereich filtern, verteilen und schließlich extrudieren. Mehrfachkomponentenfasern (d. h. Fasern, welche aus mehr als einer Art von Polymer bestehen) werden aus Spinnpackungen mit einer oder mehr Verteilungsplatten mit Schlitzen, Kanälen und Kapillarröhrchen, welche angeordnet sind, um das Polymer von einem oder ein paar Einlässen zu den hunderten Extrusionslöchern zu liefern, extrudiert. Beispielhaft für derartige Spinnpackungseinheiten sind jene, welche im US-Patent Nr. 5,162,074 (Hills) offenbart sind und der Reihe nach aus einer zblaufseitigen Deck- oder Einlassplatte, einer Filtersiebträgerplatte und einer Dosierplatte, welche gefilterte Schmelze an eine geätzte Verteilungsplatte überträgt, welche die Schmelze wiederum seitlich an zahlreiche Extrusionsdurchgangslöcher verteilt, welche in einer letzten ablaufseitigen Spinndüsenplatte ausgebildet sind, bestehen.
Die Hinzufügung von färbenden Pigmenten oder Farbstoffen zur Polymerschmelze erfolgte im Allgemeinen außerhalb und an der Zulaufseite der Spinnpackung mit dem unwirtschaftlichen Ergebnis, dass die ganze Packung zwischen jeder Änderung der Faserfarbe gereinigt oder gespült werden muss. Repräsentativ für diesen seit langem bestehenden Lösungsweg ist das US-Patent Nr. 2,070,194 (Bartunek et al.), das ein System offenbart, welches durch Vormischen getrennter Ansätze von Zellstofflösungen mit einer Mehrzahl von Grundfarben, Pumpen von ausgewählten Proportionen der verschiedenen gefärbten Lösungen in einen gemeinsamen Mischtank, um eine gewünschte Faserfarbe zu erzeugen, und anschließendes Pumpen der gemischten Lösung zu einer Filamentbildungsmaschine gekennzeichnet ist.
Auf ähnliche Weise offenbart EP-A-0495169 ein statisches Mischgerät zum Mischen einer oder mehrerer Polymerflüssigkeiten, welches eine gestapelte Anordnung von verhältnismäßig dünnen Mischplatten umfasst. Die Mischplatten weisen Kanäle zum Aufteilen und Ändern der Flussrichtung der Flüssigkeit und Austrittslöcher, damit die Flüssigkeit zur nächsten Platte im Stapel fließen kann, auf, wobei die Austrittslöcher in der nächsten benachbarten Platte versetzt sind. Mehr als eine Flüssigkeit kann durch Zuführen einer oder mehrerer Komponenten entweder zur einzigen Einlassöffnung des Mischgeräts oder einer Verteilungsplatte, welche direkt über der oberen Mischplatte angeordnet ist und Öffnungen enthält, welche den Fluss aller Komponenten direkt in die Kanäle der oberen Mischplatte erlauben, zusammengemischt werden.
Ein alternativer Lösungsweg, welcher durch das US-Patent Nr. 5,234,650 (Hagen et al.) erläutert wird, pumpt drei oder mehr Ströme von unterschiedlich gefärbtem vorgemischtem Polymer zu einer Programmplatte zulaufseitig direkt vor der Spinndüse. Die Programm platte blockiert jeden Strom, misst ihn zu oder erlaubt ihm freien Fluss in die aktiven Rückseitenlöcher. Farb- oder Komponentenkombinationen werden durch Flüsse gesteuert, welchen erlaubt wird, jedes Rückseitenloch zu erreichen, aber die Programmplatte muss ausgetauscht werden, um die Eigenschaften der Faser oder Garne, welche erzeugt werden, zu ändern, und dies verursacht Verzögerungen und Kosten. Außerdem wird kein Versuch unternommen, die Farbkombinationen über das Vereinigen von Flüssen hinaus aktiv zu mischen.
Die Lieferung von zugemessenen Mengen getrennter Polymerkomponenten an die Düsen der Spinndüse, um kombinierte Mehrfachkomponentenfasern, insbesondere trilobale Fasern mit angrenzenden Ummantelungen und Kernen verschiedener Eigenschaften, zu extrudieren, wird durch das US-Patent Nr. 5,244,614 (Hagen) veranschaulicht, aber erneut wird keine Lehre über die Nützlichkeit homogenen Mischens der getrennten Komponenten oder eine Prozedur dafür bereitgestellt. Stattdessen wird das geschmolzene Polymer in einem einzelnen Kapillarröhrchen, welches mit der Extrudieröffnung direkt in Verbindung steht, vereinigt.
Das US-Patent Nr. 4,414,276 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Vereinigung von Fasern bestehend aus wenigstens zwei verschiedenartigen Faser bildenden Polymeren, wobei wenigstens 50% der Fasern im Querschnitt wenigstens zwei nebeneinander koalisierte Blöcke von wenigstens zwei verschiedenartigen Faser bildenden Polymerphasen aufweisen. Das Verfahren umfasst das Einbringen der verschiedenartigen Polymere in einen Mischer und anschließendes Extrudieren einer geschmolzenen Makromischung bestehend aus zahlreichen geschmolzenen Phasen der verschiedenartigen Polymere durch eine Maschenspinndüse, welche so ausgelegt ist, dass sie kontinuierliche Grenzlinien zwischen den geschmolzenen Phasen von verschiedenartigen Polymeren aufrechterhält. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Mischer, welcher verwendet wird, so ausgelegt, dass Flüsse von verschiedenartigen Polymeren innerhalb des Mischers nicht miteinander in Kontakt kommen, sondern stattdessen in der Entladezone des Mischers zum ersten Mal in wesentlichen Kontakt kommen. Infolgedessen unterscheidet sich das Verfahren, welches in diesem Dokument beschrieben wird, grundlegend von Verfahren zur Herstellung von homogenen Verbundfasern.
Der bekannte Stand der Technik präsentiert nirgendwo eine Technik oder eine Vorrichtung zum wahlweisen Kombinieren und Mischen von elementaren Faserkomponenten, wie beispielsweise Pigmenten oder vorgefärbten Polymerströmen, zulaufseitig unmittelbar vor der Spinndüse in einem kontinuierlichen Flussprozess. Eine derartige Prozedur würde die verfahrenstechnischen Unterbrechungen, Kosten und Verluste reduzieren, indem die Verweilzeit und folglich das elementare Material, welches erforderlich ist, um einen Übergang von einer Faser mit einer ausgewählten Eigenschaft zu einer anderen zu bewirken, auf ein Minimum herabgesetzt wird.
AUFGABEN UND KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Erzeugen von sofortigen Mischungsänderungen bei der Synthesefaserherstellung mit Spinnpackungen bereitzustellen.
Eine Aufgabe dieser Erfindung ist es auch, die Verweilzeit von gemischten Polymeren in einer Spinnpackung auf ein Minimum herabzusetzen.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Spinnpackungsmischerplatten bereitzustellen, welche elementare Komponenten mit Kernschmelze in nächster Nähe zu den Spinndüsenöffnungen mischen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spinnpackung bereitzustellen, welche das Zusammenmischen von Komponenten, das Mischen von Komponenten mit Kernschmelze und die Verteilung der gemischten Schmelze an die Spinndüsenöffnungen in der Spinnpackung alles auf derselben Ebene zulaufseitig unmittelbar vor der Spinndüse anordnet.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Zusammenmischen von Faserkomponenten und das Mischen von Zusatzkomponenten mit Kernschmelze ohne Verwendung von beweglichen Teilen zu bewirken und stattdessen Grenzschichtwirkungen, welche aus den benachbarten Kreuzen von Flussbahnen resultieren, zu verwenden.
Die zuvor erwähnten Aufgaben werden einzeln und zusammen erreicht, und es ist nicht beabsichtigt, dass die Erfindung so ausgelegt wird, dass erforderlich ist, zwei oder mehr der Aufgaben kombinieren zu müssen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Vermischen. einer Mehrzahl von Eingabeflüssen, von welchen wenigstens einer ein geschmolzenes Polymer ist, in Patentanspruch 1 definiert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bildung von Fasern gemischter Zusammensetzung in Patentanspruch 18 definiert.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Spinnpackung mit benachbart angeordneten zulaufseitigen und ablaufseitigen Mischplatten, welche sich zwischen einer zulaufseitigen Siebträgerplatte und einer ablaufseitigen Spinndüsenplatte befinden, bereit gestellt. Die benachbarten Seiten der Mischplatten weisen Kanäle auf, welche in teilweiser Passgenauigkeit miteinander definiert sind, um dazwischen eine Mehrzahl von sich kreuzenden Verteilungsflussbahnen zu bilden, welche jeweils an Schnitt- oder Kreuzungspunkten von einer Platte zur anderen in einer Korbflecht- oder ähnlichen Struktur wechseln. Das Zusammenmischen von Komponenten, wie beispielsweise Pigmenten und gemischten Pigmenten mit Kernschmelze und pigmentierter Schmelze mit pigmentierter Schmelze, wird durch Grenzschichtwechselwirkungen, welche an den Flussbahnkreuzungen stattfinden, erreicht. Die korbgeflechtähnliche Konstruktion verursacht 180°-Drehungen jeder Flussbahn zwischen Kreuzungen, wodurch die Flussseiten wechseln, welche an aufeinander folgenden Kreuzungen in Grenzschichtkontakt kommen, um wirksameres und schnelleres Mischen zu bewirken. Die Anzahl von Kreuzungen variiert, um den Grad und die Art des Mischens im Einklang mit den gewünschten Faserwirkungen zu steuern.
Die vorliegende Erfindung erlaubt das Proportionieren und Mischen von ein paar Farben, um eine komplette Gruppe von Endproduktfarben zu erzeugen, und die unmittelbare Nähe des Mischprozesses zur Spinndüse setzt die Reinigungs- und Spülzeit, sowie den Verlust, welche eine Umstellung mit sich bringt, auf ein Minimum herab.
Die zuvor erwähnten und noch weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich, wenn die folgende ausführliche Beschreibung von konkreten Ausführungsformen davon in Betracht gezogen wird, insbesondere, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in welchen gleiche Bezugszahlen in den verschiedenen Figuren verwendet werden, um gleiche Komponenten zu bezeichnen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise gebrochene perspektivische Ansicht einer Spinnpackungseinheit, welche gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist.
2 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Spinnpackungseinheit von 1.
3 ist eine Draufsicht von oben auf die Deckplatte der Spinnpackungseinheit von 1.
4 ist eine Draufsicht von unten auf die Deckplatte der Spinnpackungseinheit von 1.
5 ist eine Draufsicht von oben auf die Siebträgerplatte der Spinnpackungseinheit von 1.
6 ist eine Draufsicht von unten auf die Siebträgerplatte der Spinnpackungseinheit von 1.
7 ist eine Draufsicht von oben auf das Filtersieb der Spinnpackungseinheit von 1.
8 ist eine Draufsicht von oben auf die erste oder zulaufseitige Verteilungs- und Mischplatte der Spinnpackungseinheit von 1.
9 ist eine Draufsicht von unten auf die erste oder zulaufseitige Verteilungs- und Mischplatte der Spinnpackungseinheit von 1.
10 ist eine Draufsicht von oben auf die zweite oder ablaufseitige Verteilungs- und Mischplatte der Spinnpackungseinheit von 1.
11 ist eine Draufsicht von unten auf die zweite Verteilungs- und Mischplatte der Spinnpackungseinheit von 1.
12 ist eine Draufsicht von oben auf die Spinndüsenplatte der Spinnpackungseinheit von 1.
13 ist eine schematische Darstellung von Pigmentfluss durch Mischerkanäle, welche zwischen der ersten und der zweiten Mischplatte von 8 bis 11 ausgebildet sind.
14 eine Schnittansicht entlang der Linien 14-14 von 13.
15 eine Schnittansicht entlang der Linien 15-15 von 13.
16 ist eine auseinander gezogene Ansicht von benachbart gegenüberliegenden Seiten eines Abschnitts der Mischermuster und Verteilungsleitungen der Mischplatten von 8 bis 11.
17 ist ein Diagramm eines Abschnitts der Mischermuster von 16, welches die Beschaffenheit der Passgenauigkeit der benachbart gegenüberliegenden Seiten anzeigt.
18 ist ein Diagramm des Flussmusters durch das Mischermuster und die Verteilungsleitung von 16.
19 ist eine auseinander gezogene Ansicht der gegenüberliegenden Seiten eines Abschnitts eines Mischermusters mit vier Eingabeströmen.
20 ist ein Diagramm des Mischermusters von 19, welches die Beschaffenheit der Passgenauigkeit der benachbart gegenüberliegenden Seiten anzeigt.
21 ist ein Diagramm eines Abschnitts eines Mischermusters, welches benachbarte Flussmuster nebeneinander in Grenzkontakt in derselben Ebene umfasst.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Insbesondere unter Bezugnahme auf 1 bis 12 der beiliegenden Zeichnungen ist eine Spinnpackung 10 aus fünf gestapelten Platten, welche in sukzessiver Aneinanderlagerung gehalten sind, zusammengebaut. Diese Platten sind der Reihe nach von der oberen oder Zulaufseite zur unteren oder Ablaufseite eine Deckplatte 12, eine Siebträgerplatte 14, eine erste zulaufseitige Verteilungs- und Mischplatte 16, eine zweite ablaufseitige Verteilungs- und Mischplatte 18 und eine Spinndüsenplatte 20. Die Platten 12, 14, 16, 18 und 20 sind zum Beispiel durch Schrauben, welche sich von der Spinndüsenplatte 20 durch geeigneterweise ausgerichtete Schraubenlöcher 24 erstrecken, welche in jeder Platte ausgebildet sind, gut aneinander festgemacht und durch Muttern auf der Ablaufseite der Deckplatte 12 gesichert.
Drei Einlassöffnungen 28, 30 und 32 sind in der Nähe eines Endes der zulaufseitigen Fläche 34 der Deckplatte 12 weit genug voneinander getrennt ausgebildet, um zu erlauben, dass Dosierpumpen 36, 38 beziehungsweise 40 damit verbunden werden, ohne zu stören. Durchgänge 42, 44 und 46 erstrecken sich durch die Platte 12 zwischen den zulaufseitigen Öffnungen 28, 30 beziehungsweise 32 und der ablaufseitigen Fläche 48 der Deckplatte 12 und laufen in eine einzige Komponentenauslassöffnung 50 zusammen. Eine zusätzliche Einlassöffnung 52 auf der zulaufseitigen Fläche 34 der Deckplatte 12 ist von den Öffnungen 28, 30 und 32 weit genug getrennt, um einer Basispolymerpumpe 54 zu erlauben, damit verbunden zu werden, ohne zu stören. Eine Aussparung oder ein Hohlraum 56, welcher in der ablaufseitigen Fläche 48 der Deckplatte 12 ausgebildet ist, weitet sich in einer Ablaufrichtung trichterförmig auf oder geht auseinander. Der Hohlraum 56 weist einen rechteckig geformten Auslass 58 an der ablaufseitigen Fläche 48 und eine etwas kleinere, axial ausgerichtete rechteckige Grundfläche 60 zwischen der ablaufseitigen Fläche 48 und der zulaufseitigen Fläche 34 angeordnet auf. Ein Durchgang 62 verläuft durch die Platte 12 zwischen der Basispolymereinlassöffnung 52 und einer Ausgabeöffnung 64 an der Fläche 60 des Hohlraums 56.
Eine flache rechteckige Aussparung oder ein Hohlraum 65, welcher auf ähnliche Weise bemessen und mit der Basis 58 des trichterförmig aufgeweiteten rechteckigen Hohlraums 56 in der Deckplatte 12 ausgerichtet ist, ist in der zulaufseitigen Fläche 66 der Siebträgerplatte 14 ausgebildet. Der Hohlraum 65 ist so bemessen, dass er ein herausnehmbares Filtersieb 67 aufnimmt.
Vier beabstandete Polymerzuführschlitze 68, 70, 72 und 74, welche senkrecht zu den langen Seiten des Hohlraums 65 ausgerichtet sind und sich über den Großteil der Breite des Hohlraums 65 spannen, erstrecken sich durch die Siebträgerplatte 14 vom Hohlraum 65 zur ablaufseitigen Fläche 76. Eine Einlassöffnung 78 auf der zulaufseitigen Fläche 66 der Siebträgerplatte 14 ist mit der Komponentenauslassöffnung 50 auf der ablaufseitigen Fläche 48 der Deckplatte 12 ausgerichtet und steht damit in Verbindung. Der Durchgang 80 (1) erstreckt sich von der Einlassöffnung 78 durch die Siebträgerplatte 14 zu einer Auslassöffnung 82, welche auf der ablaufseitigen Fläche 76 angeordnet ist.
Eine Serie von flachen Kanälen ist auf der ablaufseitigen Fläche 96 der ersten Mischplatte 16 ausgebildet, welche mit ähnlichen Kanälen, die in der benachbart gegenüberliegenden Fläche 97, der zulaufseitigen Fläche der zweiten Mischplatte 18, ausgebildet sind, zusammenpassen. Die Verteilungs- und Mischplatten 16 und 18 sind vorzugsweise dünne Platten aus rostfreiem Stahl, welche photochemisch geätzt oder anderweitig gebildet werden, um Leitungen für den Fluss von Zusatzkomponenten und Polymer in einem wechselseitig wirkenden Muster zu erzeugen, um die Komponenten mit dem Basispolymer gleichmäßig zu mischen und die Mischung dann an die Extrusionsspinndüse zu verteilen. Alternativerweise könnten die Leitungen oder Kanäle in den benachbart gegenüberliegenden Plattenflächen durch Lasergravieren, EDM oder jedes andere geeignete Mittel gebildet werden. Einige der Kanäle auf den beiden Flächen sind in völliger Passgenauigkeit, um Durchgänge zu bilden, um Zusatzkomponenten und Basispolymer zu leiten und zu verteilen, während andere gegenüberliegende oder einander zugekehrte Kanalsätze nur in teilweiser Passgenauigkeit sind. Die teilweise passgenauen Kanäle bilden Mischbereiche an ihren kreuzenden Schnittpunkten, um den unvollständig gemischten Zusatzkomponentenstrom, welcher durch den Durchgang 80 eingegeben wird, zu vermischen und die resultierenden kombinierten Komponenten mit Basispolymer zu mischen, um ausgewählte Fasereigenschaften zu erzeugen.
Die erste oder zulaufseitige Mischplatte 16 weist acht Polymerzuführdurchgangslöcher 84 bis 91 auf, welche in zwei beabstandeten linearen Reihen so angeordnet sind, dass die Durchgangslöcher 84 und 85 in Passgenauigkeit mit den gegenüberliegenden Enden von Durchgangsschlitz 68 in der Siebträgerplatte 14 ausgerichtet sind, die Durchgangslöcher 86 und 87 in gleicher Passgenauigkeit mit gegenüberliegenden Enden von Durchgangsschlitz 70 ausgerichtet sind, die Durchgangslöcher 88 und 89 in gleicher Passgenauigkeit mit gegenüberliegenden Enden von Schlitz 72 ausgerichtet sind und die Durchgangslöcher 90 und 91 in gleicher Passgenauigkeit mit den Enden von Schlitz 74 ausgerichtet sind.
Getrennte Sätze von einzelnen geteilten Polymer-Zusatzkomponenten-Mischerkanälen 94 sind in der ablaufseitigen Fläche 96 der ersten Mischplatte 16 ausgebildet, wobei jeder mit einem der Polymerzuführdurchgangslöcher 84 bis 91 in Verbindung steht. In der Ausführungsform von 1 sind die Zusatzkomponenten Farbpigmente, und die Mischerkanäle 94 sind Polymer-Pigment-Mischerkanäle, obwohl Zusatzkomponenten, welche Fasereigenschaften jeder Art einbringen, in die Spinnpackung zugemessen werden könnten, um ausgewählte Fasermischungen zu schaffen. Die zulaufseitige Fläche 97 der zweiten Mischplatte 18 weist Sätze von geteilten Polymer-Pigment-Mischerkanälen 99 auf, welche in teilweiser Passgenauigkeit mit den Kanalsätzen 94, aber im Allgemeinen senkrecht zu den Kanälen der Sätze 94 in einem Kreuzmuster ausgerichtet sind, so dass Passgenauigkeit und folglich Verbindung an den gegenüberliegenden Enden von gegenüberliegenden Kanälen und an sich schneidenden Kreuzungen, welche sich etwa an der mittleren Länge befinden und einzelne Polymer-Pigment-Mischbereiche bilden, bewirkt wird.
Die Verteilungskanäle 101 mit vier auseinander gehenden Schenkeln 103 sind benachbart zu den Polymer-Pigment-Mischersätzen 94 auf der Fläche 96 ausgebildet. Ähnliche Kanäle 105 und Schenkel 107 sind in der Fläche 97 in völliger Passgenauigkeit mit den Kanälen 101 und Schenkeln 103 definiert. Die Schenkel 107 enden in Durchgangslöchern 108, welche durch die zweite Mischplatte 18 in Passgenauigkeit mit Spinndüsenextrusionsdüsen 109 in Verbindung stehen, welche durch die Spinndüsenplatte 20 verlaufen.
Eine Pigmenteinlassöffnung 110 an der zulaufseitigen Fläche 92 der ersten Mischplatte 16 ist in Passgenauigkeit mit der Pigmentauslassöffnung 82 an der ablaufseitigen Fläche 76 der Siebträgerplatte 14 und steht über einen kurzen Durchgang 111 mit einer Reihe von kurzen diagonalen parallelen Pigmentmischerkanälen 113, welche in der ablaufseitigen Fläche 96 definiert sind, in Verbindung. Der letzte dieser Kanäle, der vom Pigmenteinlassdurchgang 111 am weitesten entfernte, steht mit jedem der Polymerzuführdurchgangslöcher 84 bis 91 und somit über einen Pigmentzuführkanal 115, welcher in der ablaufseitigen Fläche 96 ausgebildet ist, mit den Mischerkanälen 94 in Verbindung.
Die zulaufseitige Fläche 97 der zweiten Mischplatte 18 weist eine Reihe von kurzen diagonalen parallelen Pigmentmischerkanälen 117 auf, welche in teilweiser Passgenauigkeit mit der Reihe der Pigmentmischerkanäle 113 in der ersten Mischplatte 16 definiert sind. Die Richtung der diagonalen Mischerkanäle 117 ist im Allgemeinen senkrecht zu den Mischerkanälen 113, und Passgenauigkeit wird an den Kanalenden und an sich schneidenden Kreuzungen, welche sich vorzugsweise in der Mitte zwischen Enden befinden, bewirkt. Ein Pigmentzuführkanal 119 ist in der zweiten Mischplatte 18 in Passgenauigkeit mit dem Zuführkanal 115 der ersten Mischplatte 16 definiert.
13, 14 und 15 stellen dar, wie die erste Reihe oder Serie der Pigmentmischerkanäle 113 an der Ablaufseite der ersten Mischplatte 16 mit der zweiten Serie 117 auf der gegenüberliegenden oder Zulaufseite der zweiten Mischplatte 18 ausgerichtet und in Wechselwirkung ist, um eine Flussbahn zu bilden. Wie in 2 veranschaulicht, wird das Pigment von den Dosierpumpen 36, 38 und 40 (zum Beispiel Gelb-, Cyan- und Magenta-Pigmente, die primären oder sekundären Subtraktionsfarben) so proportioniert, dass sie, wenn sie gemischt sind, eine ausgewählte Farbe und Intensität bilden. Die drei resultierenden Pigmentströme laufen von den Durchgängen 42, 44 beziehungsweise 46 an der Öffnung 50 (3 und 4) zusammen und mischen sich teilweise, während sie durch den Durchgang 80 (1) in der Siebträgerplatte 14 und in den Durchgang 111 (9 und 13 bis 15) fließen. Die Verwendung der drei subtraktiven Eingabegrundfarben erlaubt es, durch richtige Proportionierungen ein breites Spektrum von zusammengesetzten oder gemischten Farben zu schaffen, insbesondere, wenn mit Schwarz- und/oder Weißpigmenten kombiniert, aber es könnten auch weniger oder mehr Eingabepigmente von verschiedenen Farben verwendet werden.
Der Fluss teilt sich in einen oberen Kanal 113a der Serie 113 in der ersten Mischplatte 16 und einen unteren Kanal 117a der Serie 117 in der zweiten Mischplatte 18 auf. Das ablaufseitige Ende des Kanals 113a überlappt das zulaufseitige Ende des Kanals 117b und steht damit in Verbindung. Auf ähnliche Weise überlappt das ablaufseitige Ende des Kanals 117a das zulaufseitige Ende des Kanals 113b und steht damit in Verbindung. An jeder derartigen Überlappung wird der Fluss zu einem Kanal, welcher in der gegenüberliegenden Platte ausgebildet ist, umgeleitet. Der Fluss wird auf diese Weise entlang zweier Bahnen geleitet, einer ersten Bahn, welche in Kanal 113a beginnt und sich entlang der Kanäle 117b, 113c, 117d und so weiter fortsetzt, und einer zweiten Bahn entlang der Kanäle 117a, 113b, 117c, 113d und so weiter, wodurch eine Korbflechtstruktur zwischen den beiden Bahnen erzeugt wird. Die beiden Bahnen kreuzen einander sich schneidend in der Mitte entlang jedes Kanals und schaffen zusammenfließende Mischbereiche, wo Grenzschichtwechselwirkung weiteres Vermischen der Pigmente bewirkt. Insbesondere entwickelt sich Wirbeldruck entlang der Oberflächenschnittpunkte der beiden Flüsse, welcher die im Allgemeinen schichtenförmigen Muster destabilisert und Diffusions- oder Mischwirbel erzeugt, welche von jedem Fluss in den anderen vorstoßen. Jedes Mal, wenn die Bahnen von einer Platte zur anderen wechseln, wird der Fluss umgekehrt, so dass gegenüberliegende Seiten der Flussbahnen auf jeder aufeinander folgenden Kreuzung in Grenzschichtkontakt gebracht werden, wodurch die gesamte Mischwirkung verbessert wird.
Die beiden Bahnen laufen nach Durchqueren der kombinierten Reihen der Kanäle 113 und 117 wieder zusammen, und das gemischte Pigment fließt durch eine Leitung, welche durch die passgenaue Ausrichtung der Kanäle 115 und 119 (9 und 10) zwischen der ersten und der zweiten Mischplatte 16 beziehungsweise 18 ausgebildet ist, zu den acht Sätzen von teilweise passgenauen Mischerkanälen 94 und 99. Basispolymer, welches durch die Pumpe 54 (2) zugemessen wird, fließt durch die Öffnung 52, den Durchgang 62 (3) und die Öffnung 64 (4) in den Hohlraum 56 und durch das Filtersieb 67 (2) und die Schlitze 68 bis 74, fließt schließlich in die Durchgangslöcher 84 bis 91 (10) und tritt in die teilweise passgenauen Mischerkanäle 94 und 99 (9 und 10) ein, wo Vermischen mit dem gemischten Pigment durch sukzessive abwechselnde Grenzschichtwechselwirkung stattfindet. Die letzten oder ablaufseitigen Kanäle in jedem der acht Sätze stehen mit Verteilungsleitungen, welche durch die Passgenauigkeit der Kanäle 101 und 105 gebildet werden, in Verbindung. Das gemischtfarbige Polymer fließt durch auseinander gehende Vereilungsschenkel, welche durch die Passgenauigkeit der Schenkel 103 und 107 gebildet werden, nach außen und von da zu den Durchgangslöchern 108 und in die Spinnöffnungen oder -düsen 109 in der Spinndüsenplatte 20 (12), wo selektiv gefärbte Fasern extrudiert werden. In einer effektiven Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind wenigstens 80 Volumen-% der extrudierten Mischung das Basispolymer, wobei Farbpigmente oder andere Komponenten, welche Eigenschaften in die Endfaser einbringen, die restlichen 20 Volumen-% oder weniger bilden.
16 bis 18 zeigen die Geometrie und das Flussmuster, welche durch die teilweise passgenauen Sätze der Mischerkanäle 94 und 99 auf den benachbarten Flächen der zulaufseitigen und der ablaufseitigen Mischplatte 16 beziehungsweise 18 geschaffen werden. Gemischtes Pigment, welches durch die Leitung 115/119 fließt, läuft mit Basispolymer am Durchgangsloch 90 zusammen, wo der Fluss in einen ersten zulaufseitigen Mischerkanal 94a und einen ersten ablaufseitigen Mischerkanal 99a aufgeteilt wird. Diese beiden Kanäle kreuzen einander sich schneidend bei 121 in der Nähe ihrer mittleren Längen bei einer im Allgemeinen rechtwinkeligen Orientierung zueinander, und Grenzschichtwechselwirkung bewirkt teilweises Vermischen der beiden Ströme. Das ablaufseitige Ende 123 des Kanals 94a, das am weitesten vom Durchgangsloch 90 entfernte Ende, ist passgenau mit dem zulaufseitigen oder nahen Ende 125 des Kanals 99b, und der Fluss wird folglich in den Kanal 99b geleitet. Auf ähnliche Weise ist das ablaufseitige Ende 127 des Kanals 99a passgenau mit dem zulaufseitigen Ende 129 des Kanals 94b, und die Pigment-Polymer-Mischung fließt in den Kanal 94b. Die Kanäle 94b und 99b kreuzen sich etwa an den Mittelpunkten der Kanäle wieder in einer im Allgemeinen rechtwinkeligen Orientierung und schaffen einen zweiten Grenzschichtwechselwirkungsmischbereich 131.
Das ablaufseitige Ende 133 des Kanals 99b ist passgenau mit der zulaufseitigen Verlängerung 135 des Kanals 94b, und der Fluss aus den Kanälen 94a und 99b läuft mit dem Fluss aus den Kanälen 99a und 94b im Mittelabschnitt 137 des Kanals 94b zusammen. Der Fluss von den beiden Strömen ist im Allgemeinen parallel im Mittelabschnitt 137, was zu einem etwas reduzierten Grenzschichtmischen führt.
Der Kanal 99c weist mit einem zulaufseitigen Schenkel 139 in Passgenauigkeit mit dem Abschnitt des Kanals 94b, der ablaufseitig genau nach dem Mittelabschnitt 137 ist, eine im Allgemeinen rechtwinkelige Form auf. Der zusammengelaufene Fluss vom Mittelabschnitt 137 wird in eine erste Bahn, welche sich ablaufseitig entlang des Kanals 99c erstreckt, und eine zweite Bahn, welche sich ablaufseitig entlang des Kanals 94b fortsetzt, aufgeteilt: Das ablaufseitige Ende 139 des Kanals 99c ist in Passgenauigkeit mit dem zulaufseitigen Ende 141 des Kanals 94c, und der Fluss wird in den Kanal 94c geleitet. Auf ähnliche Weise ist das ablaufseitige Ende 143 des Kanals 94b in Passgenauigkeit mit dem zulaufseitigen Ende 145 des Kanals 99d, und das Pigment-Polymer fließt in den Kanal 99d, welcher den Kanal 94c in einer im Allgemeinen rechtwinkeligen Orientierung kreuzt, um einen Mischbereich 147 zu bilden. Das ablaufseitige Ende 149 des Kanals 94c ist in Passgenauigkeit mit dem zulaufseitigen Ende 151 des Kanals 99c, in welchen der Fluss geleitet wird. Auf ähnliche Weise ist das ablaufseitige Ende 153 des Kanals 99d in Passgenauigkeit mit dem zulaufseitigen Ende 155 des Kanals 94d, und der Fluss setzt sich entlang dieser Bahn fort. Die Kanäle 99c und 94d kreuzen sich in einer im Allgemeinen rechtwinkeligen Orientierung, um einen anderen Mischbereich 159 zu bilden. Die Flüsse aus den Kanälen 94d und 99c vereinigen sich in Passgenauigkeit, um einen Endmischbereich 161 zu bilden, von welchem das vermischte Pigment und Basispolymer in die Verteilungsleitung 101/105 fließen.
Der Fluss, wie in 18 graphisch dargestellt, wird anfänglich am Eingabedurchgangsloch 90 in eine erste Bahn mit der Bezeichnung A entlang der Kanäle 94a, 99b und in 94b und eine zweite Bahn B entlang der Kanäle 99a und 94b aufgeteilt, welche sich an den beiden sich schneidenden Kreuzungen der Bahnen mit dem Fluss entlang Bahn A mischt. Die Bahn A läuft mit der Bahn B in der Mitte des Kanals 94b zusammen, um kurzzeitig eine teilweise vermischte einzige Bahn C zu bilden. Die Bahn C teilt sich im ablaufseitigen Abschnitt des Kanals 94b auf, wobei die erste Bahn D entlang der Kanäle 94b, 99c, 94c in 94e fließt, und eine zweite Flussbahn E entlang 94b, 99d und 94d, welche sich mit dem Fluss D an zwei zusätzlichen Kreuzungsschnittpunkten mischt. Die Flussbahnen D und E laufen als eine Vermischung von Pigment und Polymer am zulaufseitigen Ende der Verteilungsleitung, welche durch die Kanäle 101 und 105 gebildet wird, zusammen. Das pigmentierte Polymer wird dann an die Spinndüsenöffnungen zur Extrusion als selektiv pigmentierte Faser verteilt.
Alternativerweise ist die Anzahl von miteinander zu mischenden oder vermischenden Flüssigkeitsflüssen nicht einfach auf zwei sich kreuzende zusammenfließende Bahnen beschränkt, sondern kann, wie in 19 und 20 dargestellt, auf jede Anzahl von Bahnen erweitert und ausgedehnt werden, wobei jede an Kreuzungsschnittpunkten gemäß den kontaktierenden Grenzschichten in Wechselwirkung mit den anderen tritt und sich mischt. Die Komponenten treten in das Mischmuster der gegenüberliegenden Plattenflächen durch vier Eingabekanäle 170 bis 173 ein, wobei jeder der inneren Eingabekanäle 171 und 172 in obere und untere Bahnen aufgeteilt wird und der äußere Eingabekanal 170 eine anfänglich obere Bahn übernimmt und der äußere Eingabekanal 173 eine anfänglich untere Bahn übernimmt. Sätze von parallelen diagonalen Kanälen 176, welche in der unteren Fläche der unteren Platte ausgebildet sind, erstrecken sich im Allgemeinen senkrecht zu Sätzen von parallelen diagonalen Kanälen 178 in der oberen Fläche der oberen Platte, wobei Passgenauigkeit an den Kreuzungspunkten 180 der Kanäle und an den seitlichen Enden der beiden Muster 182 stattfindet. Die gemischte Flüssigkeit läuft am Ausgabekanal 184 wieder zusammen.
In jeder der vorhergehenden Ausführungsformen führen Flüsse zwischen Kanälen, welche in benachbart gegenüberliegenden Flächen der beiden Mischplatten ausgebildet sind, zu 180°-Umkehrungen des Flüssigkeitsflusses. Auf diese Weise wird Mischen durch wiederholte Grenzschichtwechselwirkungen, welche zwischen abwechselnden oberen und unteren Flächen der Flussströme stattfinden, erzielt. Aus dem Zusammenhang dieser Offenbarung ist zu erkennen, dass die Begriffe „mischen", „Mischen", „Mischung" usw., wenn sie Polymer- und/oder Zusatzkomponentenflüsse betreffen, eine Vermischung oder Vereinigung der fließenden Materialien bedeuten, welche zu gesponnenen Fasern führen, die aus eher miteinander vermischten als nebeneinander liegenden Komponenten bestehen. Es ist zu betonen, dass dieses Miteinandervermischen nicht auf das Vermischen von Farbpigmenten in ein Basispolymer beschränkt ist. Jede fließfähige Zusatzkomponente kann zur Mischung mit einem Basispolymer in eine Spinnpackung gemäß der vorliegenden Erfindung zugemessen werden. Zusätzliche Mischplatten können aufgenommen werden, um praktisch unbegrenzte Anzahl und Orientierungen von Flusswechselwirkungen zu erlauben, und die Geometrie des Mischplattenmusters kann verändert werden, um jegliche Anzahl und Art von Grenzschichtwechselwirkungen zu erzeugen, einschließlich des Zusammenflusses von Flussmustern in derselben Ebene, wie in 21 dargestellt.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ist zu erkennen, dass die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitstellt, welche wahlweises und steuerbares Mischen von Zusatzkomponenten und Basispolymer in einer preisgünstigen Spinnpackung an einer Stelle im Synthesefaserherstellungsprozess erlauben, welche sehr nahe am Spinndüsenextrusionsendpunkt liegt. Dies setzt die Menge und die Verweilzeit von gemischtem Polymer in der Spinnpackung auf ein Minimum herab, um zu erlauben, dass eine große Auswahl von beinahe sofortigen Änderungen bei geringem disruptiven und kostspieligen Materialverlust oder Reinigen und Spülen der Ausrüstung vorgenommen wird.

Claims

Vorrichtung zum Vermischen einer Mehrzahl von Eingabeflüssen, von welchen wenigstens einer ein geschmolzenes Polymer ist, wobei die Vorrichtung umfasst: Mittel zum getrennten Zumessen der Flüsse in eine Spinnpackungseinheit (10), wobei das Dosiermittel eine Mehrzahl von getrennten Dosierpumpen (36, 38, 40, 54) umfasst und jede Pumpe mit einer getrennten Einlassöffnung (28, 30, 32, 52) auf der zulaufseitigen Fläche (34) der Deckplatte (12) der Spinnpackungseinheit (10) verbunden ist; wobei die Spinnpackungseinheit Mittel zum Vermischen der Flüsse durch Leiten der Flüsse durch eine Mehrzahl von Bahnen, welche zwischen nebeneinander liegenden Flächen von zulaufseitigen (16) und ablaufseitigen (18) Platten in der Spinnpackungseinheit definiert sind, umfasst und die Bahnen eine Mehrzahl von Kreuzungsbereichen aufweisen, an welchen Grenzschichtwechselwirkungen und Miteinandervermischen der Flüsse stattfinden und zum Vermischen der Flüsse zu einer Verbundmischung führen; und eine Spinndüsenplatte (20) zum gleichzeitigen Extrudieren der vermischten Mischung durch mehrere Öffnungen umfasst, um mehrere Verbundfasern der vermischten Mischung zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spinnpackungseinheit (10) umfasst: eine erste Verteilungs- und Mischerplatte (16) mit einer zulaufseitigen Fläche (92) und einer ablaufseitigen Fläche (96) und mit einem Muster von beabstandeten, im Allgemeinen parallelen Mischerkanälen (113), welche in der ablaufseitigen Fläche definiert sind und Eingabeenden und Ausgabeenden aufweisen, zum Mischen und Verteilen der Flüsse; eine zweite Verteilungs- und Mischerplatte (18) mit einer zulaufseitigen Fläche (97) und einer ablaufseitigen Fläche und mit einem Muster von beabstandeten, im Allgemeinen parallelen Mischerkanälen (117), welche in der zulaufseitigen Fläche definiert sind und Eingabeenden und Ausgabeenden aufweisen, wobei die zulaufseitige Fläche der zweiten Platte in gegenüberliegender Nachbarschaftsbeziehung zur ablaufseitigen Fläche der ersten Platte ausgerichtet ist; wobei die Kanäle der zweiten Platte in Bezug auf die Kanäle der ersten Platte abgewinkelt sind, die Enden der Kanäle der ersten Platte in Passgenauigkeit mit entsprechenden Kanalenden der zweiten Platte sind und die Kanäle der ersten Platte mit den Kanälen der zweiten Platte an Kreuzungsstellen zwischen den passgenauen Kanalenden in Passgenauigkeit sind; wobei die erste Platte (16) wenigstens ein Polymerdurchgangsloch (84–91) zur Aufnahme eines Polymereingabeflusses und eine Einlassöffnung (110) für einen anderen Eingabefluss darin definiert aufweist, welche jeweils eine Verbindung von der zulaufseitigen Fläche (92) der ersten Platte zu den Eingabeenden der Mischerkanäle (113, 117) der ersten und der zweiten Platte herstellen; und wobei die zweite Platte (18) eine Mehrzahl von beabstandeten Mischungsdurchgangslöchern (108) aufweist, welche darin definiert sind und eine Verbindung von den Ausgabeenden der Mischerkanäle der ersten und der zweiten Platte zur ablaufseitigen Fläche der zweiten Platte herstellen, zum Liefern von gemischten Flüssen an Spinnöffnungen (109) in der Spinndüsenplatte (20).
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Kanäle der zweiten Platte im Allgemeinen im rechten Winkel zu den Kanälen der ersten Platte ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, welche ferner eine Mehrzahl von Verteilungskanälen, welche zwischen der ersten Platte und der zweiten Platte definiert und zwischen den Ausgabeenden der Mischerkanäle der ersten und der zweiten Platte eingeschoben sind, und eine Mehrzahl von beabstandeten Mischungsdurchgangslöchern (108) umfasst, um die Düsen (109) einer ablaufseitigen Spinndüse (20) zu versorgen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Verteilungskanäle so ausgebildet sind, dass sie gleiche Längen aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche umfasst: erste Zuführmittel (52) zum Bereitstellen eines zugemessenen Flusses von unter Druck stehendem geschmolzenem Polymer; zweite Zuführmittel (28, 30, 32) zum wahlweisen Bereitstellen wenigstens eines zugemessenen Flusses einer Zusatzkomponente, vorzugsweise eines polymerfärbenden Pigments; und eine erste Verteilungs- und Mischerplatte (16), welche wenigstens ein darin definiertes Polymerzuführdurchgangsloch (84–91) zur Aufnahme des Polymerflusses und eine Einlassöffnung (110) zur Aufnahme des Pigmentzusatzflusses aufweist und ein erstes in der ablaufseitigen Fläche (96) definiertes Muster von Kanälen und Durchgängen zum Mischen und Verteilen der Flüsse aufweist; eine zweite Verteilungs- und Mischerplatte (18), welche an der ablaufseitigen Fläche (96) der ersten Mischerplatte anliegt und eine Mehrzahl von Auslassdurchgangslöchern (108) zum Liefern von gemischtem Polymer und Pigment an Spinnöffnungen (109) in einer Spinndüsenplatte (20) aufweist und ein zweites in der zulaufseitigen Fläche (97) definiertes Muster von Kanälen und Durchgängen aufweist; wobei das erste und das zweite Muster Zusatzkomponentenzuführkanäle (115, 119) aufweisen, welche in Passgenauigkeit angeordnet sind, um eine einzige Zusatzkomponentenzuführleitung zu bilden, welche eine Verbindung zwischen der Einlassöffnung (110) und jedem der wenigstens einen Polymerzuführdurchgangslöcher (84–91) herstellt; das erste Muster eine Mehrzahl von ersten Sätzen von im Allgemeinen parallelen Mischerkanälen (94) umfasst, welche mit der Zuführleitung (111) und jedem der wenigstens einen Polymerzuführdurchgangslöcher (84–91) in Verbindung stehen; und das zweite Muster eine Mehrzahl von zweiten Sätzen von im Allgemeinen parallelen Mischerkanälen (99) umfasst, welche im Allgemeinen im rechten Winkel zu den ersten Sätzen von Kanälen (94) orientiert und in Passgenauigkeit mit den ersten Sätzen an den Enden (123/125, 127/129) der Kanäle und an Kreuzungsstellen (121) entlang der Kanäle sind, welche im Allgemeinen eine Korbflechtstruktur bilden, um Grenzschichtmischbereiche (131) dazwischen zu schaffen; wobei jeder der Sätze von Polymer-Zusatzkomponenten-Mischerkanälen (94, 99) zu einem getrennten Verteilungsnetzwerk zusammenläuft, welches durch die Passgenauigkeit von Verteilungskanal (101, 105) und Schenkeln (103, 107) gebildet wird, welche in benachbarten Flächen der ersten und der zweiten Verteilungs- und Mischerplatte definiert sind, wobei die Verteilungsnetzwerke jeweils mit wenigstens einem Auslassdurchgangsloch (108) und folglich mit Spinnlöchern (109) in der Spinndüsenplatte (20) in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Zusatzkomponente wenigstens ein polymerfärbendes Pigment ist und die Vorrichtung ferner umfasst: einzelne Einlassöffnungen (28, 30, 32) zur getrennten Aufnahme des Flusses von jedem des wenigstens einen Pigments; und wobei das erste Muster eine erste im Allgemeinen rechtwinkelige Reihe von getrennten diagonalen parallelen Pigmentmischerkanälen (113) umfasst, jede der einzelnen Pigmenteinlassöffnungen mit wenigstens einem der Pigmentmischerkanäle am zulaufseitigen Ende der Kanäle in Verbindung steht; das zweite Muster eine zweite im Allgemeinen rechtwinkelige Reihe von getrennten diagonalen parallelen Pigmentmischerkanälen (117) umfasst, welche im Allgemeinen im rechten Winkel zur ersten Reihe von Mischerkanälen orientiert und in Passgenauigkeit mit der ersten Reihe an den Enden der Kanäle und an Kreuzungsstellen entlang der Kanäle ist, welche eine Korbflechtstruktur mit der ersten Reihe von Mischerkanälen bilden und Pigmentfluss-Grenzschichtmischbereiche an jeder Kreuzung schaffen; und die erste und die zweite Reihe von Mischerkanälen am ablaufseitigen Ende der Kanäle zu einzigen Pigmentzuführkanälen (115, 119) zusammenlaufen, welche auf den benachbarten Flächen der ersten und der zweiten Vereilungs- und Mischerplatte in Passgenauigkeit definiert sind, um die einzige Pigmentzuführleitung zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das erste Muster eine erste Reihe von beabstandeten, im Allgemeinen parallelen Mischerkanälen (113) umfasst und das zweite Muster eine zweite Reihe von beabstandeten, im Allgemeinen parallelen Mischerkanälen (117) umfasst, welche im Allgemeinen im rechten Winkel zur ersten Reihe orientiert und in Passgenauigkeit mit der ersten Reihe an den Enden der Kanäle und an Kreuzungsstellen entlang der Kanäle ist, welche eine Korbflechtstruktur mit der ersten Reihe von Mischerkanälen bilden und Pigmentfluss-Grenzschichtmischbereiche an jeder Kreuzung schaffen,; die Einlassöffnung (110) eine Verbindung zwischen einem ersten Ende der ersten und der zweiten Reihe von Mischerkanälen und der zulaufseitigen Fläche (92) der ersten Platte herstellt; und die erste und die zweite Reihe von Mischerkanälen an einem zweiten Ende zu einzigen Zuführkanälen (115, 119) zusammenlaufen, welche auf den gegenüberliegenden benachbarten Flächen der ersten und der zweiten Verteilungs- und Mischerplatte in Passgenauigkeit definiert sind, um die einzige Zusatzkomponentenzuführleitung zu bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Zusatzkomponentenzuführmittel drei Subtraktionsgrundfarbenpigmente umfasst, um ein breites Spektrum von wahlweise gemischten Faserfarben zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die drei Farbpigmente Gelb, Cyan und Magenta sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, welche ferner Weißpigmentzuführmittel umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Flussbahnen, welche von dem wenigstens einen Polymerzuführdurchgangsloch zu den Spinnlöchern der Spinndüse definiert sind, im Wesentlichen die gleiche Länge aufweisen, um Polymertropfen mit im Wesentlichen gleichem Druck durch die Bahnen bereitzustellen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei sich die erste und die zweite Reihe von Mischerkanälen an den Enden der Kanäle in Passgenauigkeit überschneiden und sich im Allgemeinen an den Mittelpunkten der Kanäle kreuzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei sich die ersten und die zweiten Sätze von Mischerkanälen an den Enden der Kanäle in Passgenauigkeit überschneiden und sich im Allgemeinen an den Mittelpunkten der Kanäle kreuzen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, welche ferner Polymerfiltermittel (67) umfasst, welche an der Zulaufseite der ersten Verteilungs- und Mischerplatte angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, welche ferner umfasst: (m) eine Siebträgerplatte (14), welche an der Zulaufseite der ersten Verteilungs- und Mischplatte anliegt, wobei die Siebträgerplatte einen Hohlraum (65) aufweist, welcher im zulaufseitigen Abschnitt zur Aufnahme eines Filterelements (67) ausgebildet ist, und Schlitze (68, 70, 72, 74) aufweist, welche eine Verbindung zwischen der Ablaufseite des Hohlraums und der Mehrzahl von Zuführdurchgangslöchern in der ersten Verteilungs- und Mischplatte herstellen, wobei die Siebträgerplatte auch einen Zusatzkomponentenzuführdurchgang (80) aufweist, welcher eine Verbindung zwischen der Zulaufseite (66) und der Zusatzkomponentenflusseinlassöffnung (78) herstellt; und (n) eine Deckplatte (12), welche an der Zulaufseite (66) der Siebträgerplatte (14) anliegt, wobei die Deckplatte einen Hohlraum (56) aufweist, welcher im ablaufseitigen Abschnitt in Passgenauigkeit mit dem Siebträgerhohlraum (65) zur Aufnahme eines zu filternden Basispolymers ausgebildet ist, und die Deckplatte einen Polymerdurchgang (62) aufweist, welcher eine Verbindung zwischen den zulaufseitigen Polymerzuführmitteln und der Zulaufseite des Hohlraums herstellt, wobei die Deckplatte auch einen Zusatzkomponentenzuführdurchgang (42, 44, 46) aufweist, welcher eine Verbindung zwischen den Komponentenzuführmitteln (28, 30, 32) und dem Komponentenzuführdurchgang (80) in der Siebträgerplatte herstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei Zusatzkomponenten von jedem der wenigstens einen Mittel zum Zuführen von zugemessenen Flüssen zu einer einzigen Flussbahn zusammengeführt werden, welche mit der Einlassöffnung der ersten Verteilungs- und Mischplatte in Verbindung steht.
Verfahren zum Bilden von Fasern gemischter Zusammensetzung, umfassend die folgenden Schritte: (a) Zumessen eines geschmolzenen Basispolymers in eine Spinnpackungseinheit (10); (b) Zumessen von wenigstens einer geschmolzenen Faserzusatzkomponente getrennt vom geschmolzenen Polymer in die Spinnpackungseinheit; (c) Mischen des geschmolzenen Basispolymers mit der wenigstens einen Faserzusatzkomponente innerhalb der Spinnpackung, um ein geschmolzenes Fasermaterial gemischter Zusammensetzung zu erzeugen, welches vorgewählte Eigenschaften aufweist, wobei das Mischen durch Fließenlassen des Polymers und der wenigstens einen geschmolzenen Faserzusatzkomponente durch eine Mehrzahl von Bahnen erfolgt, welche zwischen nebeneinander liegenden Flächen einer zulaufseitigen (16) und einer ablaufseitigen (18) Platte in der Spinnpackung definiert sind, wobei die Bahnen eine Mehrzahl von Kreuzungsbereichen aufweisen, an welchen Grenzschichtwechselwirkungen und Miteinandervermischen der Flüsse stattfinden und zum Vermischen der Flüsse zu einer Verbundmischung führen; (d) Extrudieren des Fasermaterials gemischter Zusammensetzung durch eine Spinndüsenplatte (20), um Fasern mit den vorgewählten Eigenschaften zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die wenigstens eine Faserzusatzkomponente ein pigmenthaltiges Material ist.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei die wenigstens eine Faserzusatzkomponente jede. von drei Grundfarben umfasst, und zwar so proportioniert, dass eine Mischung erzeugt wird, welche eine vorgewählte Farbe aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei das zugemessene geschmolzene Polymer wenigstens 80 Vol.-% der geschmolzenen Fasermaterialmischung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei welchem in Schritt b) eine Mehrzahl von geschmolzenen Faserzusatzkomponenten getrennt vom geschmolzenen Polymer in die Spinnpackungseinheit zugemessen wird und welches ferner den zusätzlichen Schritt des Zusammenmischens der Mehrzahl von geschmolzenen Faserzusatzkomponenten in der Spinnpackung vor Schritt c) umfasst.
Verfahren zum Mischen einer Mehrzahl von getrennten Eingabeflüssen, von welchen wenigstens einer ein geschmolzenes Polymer ist, um Verbundfasern zu bilden, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) getrenntes Zumessen der Flüsse in eine Spinnpackungseinheit (10); (b) Leiten der Flüsse durch eine Mehrzahl von Bahnen, welche zwischen nebeneinander liegenden Flächen einer zulaufseitigen (16) und einer ablaufseitigen (18) Platte in der Spinnpackung definiert sind, wobei die Bahnen eine Mehrzahl von Kreuzungsbereichen aufweisen, an welchen Grenzschichtwechselwirkungen und Miteinandervermischen der Flüsse stattfinden und zum Vermischen der Flüsse zu einer Verbundmischung führen; und (c) Extrudieren der vermischten Mischung durch eine Spinndüsenplatte (20), um Verbundfasern zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 23, welches vor Schritt c) ferner das Verteilen der Verbundmischung an eine Mehrzahl von beabstandeten Durchgangslöchern (108) umfasst, welche in der Ablaufseite der Spinnpackung definiert sind, wobei die Mehrzahl von beabstandeten Durchgangslöchern in ausgerichteter Verbindung mit den Düsen (109) der Spinndüsenplatte (20) steht.
Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei die Mehrzahl von Eingabeflüssen wenigstens ein pigmenthaltiges Material umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Mehrzahl von Eingabeflüssen pigmenthaltiges Material von jeder von drei im Allgemeinen subtraktiven Grundfarben umfasst.
Verfahren. nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei die Mehrzahl von Eingabeflüssen pigmenthaltiges Material von jeder von drei im Allgemeinen subtraktiven Grundfarben und Weiß umfasst.
Verfahren nach Anspruch 23, welches die folgenden Schritte umfasst: (a) Fließenlassen von geschmolzenem Polymer in eine Spinnpackung (10) aus mehreren Platten; (b) Fließenlassen von zugemessenen Mengen von wenigstens einem Pigment getrennt vom geschmolzenen Polymer in die Spinnpackung, und zwar in Mengen, welche so proportioniert sind, dass eine gewünschte erste Farbe der extrudierten Polymerfaser erzeugt wird; (c) Mischen des wenigstens einen Pigments durch Aufteilen des Pigmenteingabeflusses in wenigstens zwei Bahnen, welche zwischen nebeneinander liegenden Flächen einer zulaufseitigen (16) und einer benachbarten (18) ablaufseitigen Platte definiert sind, wobei die wenigstens zwei Bahnen eine Mehrzahl von Kreuzungsbereichen aufweisen, an welchen Grenzschichtwechselwirkungen des Pigmentflusses zu einer Vermischung des wenigstens einen Pigments zu einem Mischpigment führen; (d) Wiederzusammenlaufenlassen der wenigstens zwei Pigmentmischbahnen zu einem einzigen Mischpigmentdurchgang (115/119), welcher zwischen der zulaufseitigen und der ablaufseitigen Platte definiert ist; (e) Verteilen des geschmolzenen Polymers an eine Gruppe von Polymereinlasslöchern (84–91) in der zulaufseitigen Platte; (f) Verteilen des Mischpigments an jede Gruppe von Einlasslöchern über Bahnen, welche zwischen der zulaufseitigen und der ablaufseitigen Platte definiert sind und eine Verbindung zwischen dem einzigen Mischpigmentdurchgang und der Gruppe von Einlasslöchern herstellen; (g) Zusammenlaufenlassen des Mischpigments mit dem Polymer an den Einlasslöchern; (h) Mischen des Mischpigments und des Polymers, welche an jedem Einlassloch zusammenlaufen gelassen wurden, durch Aufteilen jedes zusammengelaufenen Flusses von Mischpigment und Polymer in wenigstens zwei Bahnen, welche zwischen den aneinander stoßenden Flächen der zulaufseitigen und der ablaufseitigen Platte definiert sind, wobei jede der wenigstens zwei Bahnen eine Mehrzahl von Kreuzungsbereichen aufweist, an welchen Grenzschichtwechselwirkungen des Mischpigment- und Polymerflusses zu einer Vermischung des Mischpigments mit dem Polymer führen; (i) Wiederzusammenlaufenlassen von jeder der wenigstens zwei Pigment- und Polymerbahnen zu einzigen Mischpigment- und Polymerdurchgängen, welche zwischen der zulaufseitigen und der ablaufseitigen Platte definiert sind; (j) Verteilen des Mischpigments und des Polymers an Gruppen von Auslassdurchgangslöchern (108) in der ablaufseitigen Platte über Bahnen, welche zwischen der zulaufseitigen und der ablaufseitigen Platte definiert sind, wobei die Gruppen um jedes Einlassloch herum angeordnet sind; und (k) Fließenlassen des Mischpigments und des Polymers durch die Auslassdurchgangslöcher (108) in Spinnlöcher (109) in einer Spinndüsenplatte (20) auf der Ablaufseite der ablaufseitigen Platte zum Extrudieren als wahlweise gefärbte Polymerfaser.
Verfahren nach Anspruch 28, welches die folgenden zusätzlichen Schritte umfasst: (l) wahlweises Ändern der zugemessenen Mengen des wenigstens einen Pigments, um eine Proportion zu erzeugen, welche einer zweiten gewünschten Farbe der extrudierten Polymerfaser entspricht; und (m) Ausscheiden der geringen Fasermenge, welche während einer Übergangsperiode erzeugt wird, während die Änderungen der zugemessenen Pigmentmengen erfolgen.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei das Fließenlassen von geschmolzenem Polymer während der Übergangsperiode der Pigmentänderung angehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei alle Bahnen von den Polymereinlasslöchern zu den Spinnlöchern so ausgebildet sind, dass sie die gleiche Länge aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31, wobei das wenigstens eine Polymerpigment drei im Allgemeinen subtraktive Grundfarben umfasst.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das wenigstens eine Polymerpigment zusätzlich Weiß umfasst.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei in Schritt b) zugemessene Mengen einer Mehrzahl von Polymerpigmenten getrennt vom geschmolzenen Polymer in die Spinnpackung fließengelassen werden, und zwar in Mengen, welche so proportioniert sind, dass eine gewünschte erste Farbe von extrudierter Polymerfaser erzeugt wird.