Schmelz-Spinnapparat
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Apparat zum Schmelzspinnen, z. B. zur Herstellung von Kunstfasern aus faserbildende Polymerisaten, die zweckmässig'in der Form von Sp#nen zugeführt werden.
In Apparat dieser Art wird das faser bildende Material #blicherweise auf einem @ bitter geselmolzen. Die Schmelze sammelt sich in einem Beeken unter dem Git- ter, bevor sie durch eine Messpumpe durch ein Filteraggregat hindurch der Spinnd#se zugef#hrt wird. Der Schmelzvorgang auf den bitter ist langsam und erfolgt nur mit einer Geschwindigkeit, welche ann#hernd zur Durchtrittsfl#che des Gitters proportional ist.
So]] mit einem solchen Apparat eine höhere Schmelzgeschwindigkeit erreicht werden, so mu# das Heizgitter im Verh#ltnis zum Spinn apparat verhältnismässig gross gemacht wer- den, was recht unpraktisch ist. Es wurde bereits vorgeschlagen, zur Erzielung einer wirklich hohen Schmelzgeschwindigkeit eine Zu fuhr des Materials unter Druck mit einem Gitter oder einer gelochten Platte zu kombi dite @ber selbst die Schmelzgeschwindig- keit eines solchen Apparates ist, bezogen auf seine Gr##e, recht niedrig, Au#erdem zeigten sich in der Praxis Schwierigkeiten, die sich nus den Unregelm##igkeiten in dem Zuflu# der Schmelze vom Gitter zu den Spinndüsen ergeben,
Zweek der Erfindung ist die Erzielung einer höheren Schmelzgeschwindigkeit und eines gleichm##igen und schnellen Abflusses der Schmelze von der Schmelzstelle weg.
Der erfindungsgemässe Schmelz-Spinnappa- rat ist gekennzeichnet durch einen Kanal für die Zufuhr von festen Polymerisatpartikel zu einer Schmelzeinheit, die eine Anzahl von gegen die eintretenden Partikel vorstehenden, hohlen, gegen ihr oberes Ende hin verjüngten, beheizten Gliedern besitzt, welche in einem Tr#ger in einem, lichten Abstand nebeneinander eingesetzt sind, der höchstens so gross ist wie ihre grösste Dicke, das Ganze derart, dass # die Glieder den Abfluss der Schmelze durch eine nachgeschaltete Abflussöffnung ermöglichen, die ungeschmolzenen Partikel aber zu r#ckhalten.
Beiliegende Zeichnung stellt einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstan- des dar.
Fig. l ist eine einfache sehematische Dar- stellung einer Schmelzeinheit im Längsschnitt und zeigt den Gesamtaufbau.
Fig. 2 ist eine zugehörige Draufsicht.
Fig. 3 ist ein vertikaler Längsschnitt eines ITeizgliedes und zeigt den Verlauf der Str#- mung des Heizmediums.
Fig. 4 ist ein sehematiseher Längsschnitt einer Schmelzeinheit mit lIeizgliedern gemäss Fig. 3, und mit einem angeflanschten Wellen stummel f#r die Abst#tzung einer Farder- schneeke.
Fig. 5 ist ein schematischer Längsschnitt einer Schmelzeinheit mit konisehem und kon vexem Träger, an dessen Umfang Abfluss- kan#le für die Schmelze vorgesehen sind.
Fig. 6 ist eine Draufsicht der einen Hälfte der Schmelzeinheit gemäss Fig. 5.
Fig. 7 ist ein schematischer Längssehnitt einer Schmelzeinheit mit konischem Träger und Heizgliedern von gleicher Form und Grosse, deren Spitzen in ein und derselben Ebene gelegen sind.
Fig. 8 ist ein schematischer L#ngsschnitt einer Schmelzeinheit, deren Heizglieder an eine Verteilleitung für das Heizmedium angeschlossen sind, und
Fig. 9 ist eine sehematisehe Sehnittzeich- nung, welche die Anordnung der Schmelzein- heit im ganzen Spinnapparat zeigt, zu dem. auch eine Vorrichtung zur Beförderung der Polymerisatspäne und ein Spinnkopf mit Spinnpumpe und Spinndüsen gehort.
In der in Fig. l gezeigten Ausführungs- form der Heizeinheit ist eine Anzahl von koni schen Heizgliedem 1 auf einen trichterförmi- gen Tr#ger 2 montiert, der einen zentralen Abflu#kanal 3 f#r die Schmelze aufweist.
Dieser Kanal ist dureh ein übergrosses koni- sches Glied 1A abgedeckt, welches eine Öff- nung 1B hat, die gross genug ist, um einen ungehinderten Abfluss der Schmelze zu ermöglichen, aber das üblicherweise in der Form ? von Spänen zugeführte Polymerisat daran hindert, die Eintrittsoffnung des zentralen Hauptabflusskanals 3 zu verstopfen.
Ist eine Innenheizung der vorstehenden Glieder l mittels eines Heizfluidums vorgese- hen, so sollten diese Glieder mit einem separaten Einflussrohr für das Heizfluidum versehen sein. Dies ist in Fig. 3 gezeigt, welche ein
Heizglied im Längssehnitt darstellt und in welcher das Einlassrohr 4 durch eine Kammer
6 hindurch mit der Hauptzuleitung 5 f#r das Heizfluidum verbunden ist. Der Heizdampf st#mt durch das Rohr aufwärts und dann in dem dieses Rohr umgebenden Innenraum des hohlen Heizgliedes abwärts, und zwar dank einem Überdruck zwischen Einlasskammer 6 und Auslasskammer 6B.
Die gegenseitige Anordnung und insbeson- dere der approximative liehte Abstand zwi schen den Heizgliedern und deren relative Grouse sind in den Fig. l, 2 und 4 bis 9 ge- zeigt. Der lichte Abstand einer Anzahl der Glieder 1 ist immer höehstens so gross wie die grösste Dicke der Glieder. Aus der Fig. 2 zum Beispiel kann man ersehen, da# der lichte Abstand zwischen den einzelnen Heizghedern nicht gleichm##ig zu sein braucht und der Zwisehenraum zwisehen denselben gegen das Zentrum hin abnimmt. Hingegen ist in der Ausführung gem## Fig. 6 der Abstand zwi schen den Heizgliedern gleichmässig.
Dabei verj#ngt sieh jedes Glied zu einer Spitze von der einen gleichm##igen Querschnitt aufwei- senden Basis aus, an welcher es am Tr#ger 9B befestigt ist. Innerhalb der oben angege- benen Grenzen können die Zwisehenräume zwischen den Heizgliedern verändert werden, entweder durch Veränderung der Teilla der Glieder, die alle die gleiche Grosse haben, oder aueh durch Anbringen en von Flanschen oder Verdickungen von odeur ungleichm##iger Breite.
Fig. 4 zeigt eine Anzahl von Heizgliedern, die in einem trichterf#rmigen Tr#ger 23 einer Schmelzeinheit eingesetzt sind. Das Heizfluidum wird den Heizgliedern 24 von einer Zn- leitung 27 aus durch eine gemeinsame Kammer 25 hindurch zugeführt. Der Abfluss erfolgt durch eine Sammelkammer 26 und durch eine Leitung 27A hindurch. Ein grosses Heizglied 28, das gewünschtenfalls ein Ende einer Förderschnecke abstützen kann, überdeekt die Eintritts#ffnung 29 des zentralen Hauptabflusskanals 30 fiir die Schmelze, die hier frei abfliessen kann, während die ungeschmolzenen Sp#ne zurückgelialten werden.
Da der Druck in allen Einlassrohren derselbe ist, wird die gesamte Innenoberfläche aller hohlen Glie- der, insbesondere an der Spitze derselben, auf einer gewünschten gleiehmässigen H#chsttem- peratur gehalten, somit auch an den Stellen, an denen ein wirksamer Wärmeaustausch zwi- sel : en dem Beheizungsdampf und den Spänen sehr erwünscht ist. Ein gewisser Anteil des Beheizungsdampfes kondensiert auf den In nenoberflächen der hohlen Heizglieder und entweicht mit dem unkondensierten Anteil durez die gemeinsame Auslasskammer 26.
Ein anderer Schmelztopf mit konkavem Tr#ger 19 ist in Fig. 8 gezeigt, in welcher der zentrale Abflnlsskanal f#r die Schmelze mit 20 bezeichnet ist. Ein innenbeheiztes, konisches Glied 21 steht #ber der Eintritts#ffnung die- ses Kanals und ist so ausgebildet, dass es den treten Abfluss der Schmelze zulässt, den Ein tritt von ungeschmolzenen Sp#nen in den Ka- ii, 20 aber verhindert.
Die Stifte 22 werden einzelu von einer Verteilleitung 17 aus mit Heizmedium gespiesen, Die Grösse der Stifte nimmt vom Umfang des Trägers gegen dessen Zentrum hin zu, was sich darin auswirkt, da# die grouse des Zwischenraumes zwisehen den Stiftfüssen vom Umfang gegen das Zen- trum des Trägers abnimmt, mit dem Erfolg, laL', ungeschmolzene Polymensatspäne daran gehindert werden, in den Abflusskanal 20 zou gelangen.
Die Fig. 5 und 6 zeigen Schmelzeinheit, bei weleher das Material während des Schmelzvorganges von innen nach aussen auf einen konvexen Träger 9 fliesst, der die Form eines Kegels hat, an dessen Umfang sich die Eintrittsöffnungen zu einer Anzahl von Ab flu#kan#len 7 f#r die Selimelze befinden.
Diese Kanäle sind in den Körper 8 einge selmitten und f#hren zu einem gemeinsamen zentralen Durchgang 10. Es ist leicht einzu sehen, dass an Stelle der versehiedenen Ka n#le 7 ein einziger ringförmiger Abflusskanal vorgesehen werden könnte, welcher die Basis des Tr#gers 9 umgiht und letzteren ganz vom K#rper 8 trennt. Der gemeinsame Abflu#- kanal führt zu einer oder mehreren Spinn- pumpen, von welchen aus die Schmelze zu den Spinndüsen gelangt.
In Fig. 7 ist eine andere Auf#hrungsart derselben Gattung gezeigt, indem das Mate- rial w#hrend des Schmelzvorganges auch von innen nach aussen fliesst. Die hohlen Glieder 11 haben hier alle die gleiche Grosse und die gleiche Form und verjüngen sich nach oben zu Spitzen, die alle in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen. Die Glieder 11 sind in einen konvexen, kegeligen Tr#ger 12 eingesetzt, der einen Hohlraum 12a hat, der zur Verteilung des durch den Kanal 12B eintretenden Heizmediums dient. Letzteres str#mt anschliessend in den Röhren 11A aufwärts und dann in den diese Bohren umgebenden Hohlräumen der Glieder 11 abwärts, an deren Innenoberflächen es teilweise kondensiert, um danach in eine Sammelkammer 12C einzutreten.
Diese beheizt den Trager und steht mit dem einen Heizmantel bildenden Hohlraun 13A des Gehäuses in Verbindung, das, wie gezeigt, nur an wenigen Stellen mit dem Träger 12 verbunden ist. Der Abfluss des Heizmediums aus der Mantelkammer 13A erfolgt durch die offnung 16. Das schmelzende Poly merisat fliesst von den Gliederspitzen auf die hei#e Oberfläehe des Trägers 12 ab, und die homogenisierte Schmelze fliesst durch den zentralen Durchgang ab, nachdem es den ringförmigen Raum 14 zwischen dem beheizten Tr#ger 12 und dem beheizten Gehäuse 13 passiert hat.
In einer Ausführungsform des Spinnapparates ist eine der oben beschriebenen Schmelz- einheiten im Apparatinnern eingebaut und die Zuführung von Polymerisatspänen aus einem Einfülltrichter erfolgt durch Schwereeinwir- kung in einem Kanal, wobei die Glieder gegen die eintretenden Partikel vorstehen. Wird eine grössere Leistung verlangt, so sind die Späne der Schmelzeinheit unter Druck zuzu f#hren, was mittels einer geeigneten mechani- schen Fördereinrichtung geschehen kann.
Eine derartige Ausführungsform ist in Fig. 9 ge zeigt und weist eine Förderschnecke 33 auf, welche die Sp#ne einem Einfülltrichter 32 entnimmt und sie gegen die Sehmelzeinheit 31 drückt. Die Förderschnecke 33 wird mittels eines Schneckengetriebes 43 durch einen Motor 44 angetrieben. Die Schmelzeinheit 31 hat innenbeheizte Stifte 42, denen das Heizmedium durch eine Leitung 40 zugeführt wird, um naeh Erfüllung seiner Aufgabe durch eine Leitung hindurch wieder abzufliessen.
Ge wünschtenfalls kann der Förderdruek konstant gehalten werden, indem man die F#r- dersehneeke in der Weise längsversehiebbar in einer Trommel 34 anordnet, dass sie sich in letzterer heben kann, unter Einwirkung des von den zusammengedrüekten Spänen geleisteten Widerstandes, wobei sie sich auf eine Druckfeder 35 oder auf einen nieht gezeigten, d-Lire. Druckluft belasteten Kolben abstützt.
Gute Resultate werden erhalten, wenn die mit hohlen, beheizten Gliedern besetzte Sehmelz- einheit einen grosseren Durehmesser hat als die Forderschnecke. Die Polymerisatspane werden durch die kombinierte Einwirkung der von der Schmelzeinheit ausgehenden Wärme und des von der F#rderschnecke ausgeübter Druckes gleichsam zu einem festen Block zusammengesintert. Dieser Block wird auch anschliessend an die einzelnen Heizglieder angedrückt und beginnt zu schmelzen.
Das ge schmolzene Polymerisat fliesst dureh den Durchgang 36 zur Spinnpumpe 37, welehe es durch eine Filtriereinheit 38 hindurch befördert und anschlie#end durch die Spinndüsen 39 hindurchdr#ckt. Es können der Einfülltrichter 32, das Trommelgehäuse. 34 und die Fördersehneeke 33 mit Mitteln zu ihrer Beheizung versehen sein, derart, class vorgeheiz- tes Polymerisat zur Sehmelzeinheit gelant.
Es ist hier noch zu erwähnen, dass an Stelle der Fördersehneeke ein anderer Mechanismus verwendet werden könnte, um die Späne gegen die Schmelzeinheit zu drüeken, so zum. Beispiel ein Kolbenmechanismus.
Eine engere Anordnung der Heizglieder und eine regelmässigere Form der Zwisehen- r#ume zwischen denselben kann erzielt werden, indem man den naeh oben verjüngten Gliedern anstatt einen runden Qmersehnitt einen solchen mit geraden Seiten und insbesondere einen solchen in der Form eines regelmässigen Sechseckes gibt. Dureh Einsetzen einer Anzahl von solchen Gliedern mit sechs eckigem Querschnitt in den Träger unter Einhaltung einer regelmässigen Teilung zwischen denselben erhält man Zwischenräume mit gleichm##iger Weite, wodurch sich ein Honig- wabenmuster ergibt und damit auch eine gleichmässige Behandlung des zu schmelzen- den Materials.
Bei der Herstellung soleher Glieder geht man zweckmässig von sechskan tigwem Stangenmaterial aus, dreht jeweils einen Konus an, sticht ein Stüek ab und bohrt anschliessend aus demselben einen Innenraum heraus, bis nur noch eine Wandstärke #brig- bleibt, die fähig ist, der im Betrieb zu erwartenden Differenz zwisehen Innen- und Aussen- druck standzuhalten.
Beim Arbeiten mit dem beschriebenen Ap paratkommtdasungesehmolzenePolymerisat zuerst mit den Spitzen der Heizglieder in Be r#hrung, gleitet von sieh aus oder unter Zwang entlang dieser letzteren herab, bis das ganze Konglomerat von Partiklen sich der Aussenform der Heizglieder bzw. deren Sei- tenfläellen angepasst hat.
Da diese Heizglie- der vorzugsweise so in den Träger eingesetzt sind, da# gegenüberliegende Flächen von be- nachbarten Gliedern zueinander parallel sind, wird das Konglomerat von Polymerisatspänen in den Zwisehenräumen zwischen dieser Fl#- ehen zur#ckgehalten, bis die Sp#ne durch Ab- schmelzen so klein geworden sind, da# sie durch diese Zwischenr#ume hindurehrutsehen können.
Je nach den Betriebsbedingungen, insbesondere je nach Art des Fordermechanis- mus, der Schmelztemperatur und V'irk- samkeit des Wärmeaustausches sind die Zwi schenr#ume zwischen den Heizgliedern so zu bestimmen, da# Konglomeratteile, die eine gewisse Grosse übersehreiten, zurückgehalten werden, während kleinere eratteile durehgelassenwerden,diejedoch ganz zusam menschmelzen, bevor sie den Abflusskanal erreichen.
Diese Wirkungsweisewirderreicht dankdemUmstand,dassdieHeizgliederum einen gewissen Betrag aus dem Träger her- ausragen, wodurch zwischen den Gliedern Zwischenr#ume von genügender Tiefe geschaf- fen sind, um nieht nur ein vollst#ndiges Ab- sehmelzen der Partikeln zu gew#hrleisten während deren Eindringen in die Zwisehen- r#ume, sondern auch eine durchgehende Homogenisierung der Schmelze bei ihrem Ab flu# iiber die Oberfläche des Trägers entlang der Basis der Heizglieder.
Gewünschtenfalls können die beispielsweise aus sechskantigem Stangenmaterial durch Abdrehen erhaltenen Heizglieder mit einem abgesetzten Fussteil versehen, werden, der ein Au#engewinde besitzen kann zur Erleichterung der Befestigung im Träger. In einer andern Ausführung können die Heizglieder einen konisch verjüngten Kopfteil, einen zylindrischen oder prismatischen Sehaftteil und einen zylindrischen oder prismatisehen Bund zwisehen Kopf und Schaftteil oder am Fuss des Seliaftteils aufweisen.
Die Heizglieder können entweder von der Ober-oder von der Unterseite in Bohrungen des Trägers eingesetzt sein, und zwar eingeschraubt, eingepre#t oder eingel#tet sein. Zur Erleiehterung der Fabrikation gibt man vorzugsweise allen oder zumindest weitaus den meisten Heizgliedern die gleicle Form und Grosse. Abweichende Form und Grosse ist jedoch bei Verwendung eines konkaven Trägers dem mittleren Heizglied zu geben, das über der Eintrittsöffmmg des zentralen Abflusskanals steht, wie zum Beispiel in Fig. l gezeigrt.
Im folgenden wird ein spezifisches Aus- t'uhrnngsbeispiel beschrieben :
Sl) äne von Polyethylenterephthalat werdell durez eine F#rderschnecke zu dem in Fig. 7 schematisch dargestellten Schmelzapparat befördert. In diesem hat der Träger einen Durchmesser von 25 cm und sind 250 Heizg lorgesehen, deren Achsenabstand von- einander 15 mm beträgt. Der sich zu einer Spitze verjüngende Kopfteil der Heizglieder hat eine L#nge von 15 mm und der hohlzylin- drische Sehaftteil eine solehe von 75 mm.
Die Heizglieder sind in den konvexen Tr#ger so dan allie ihre Spitzen sieh in einer gel Horizontalebene befinden. Am Umfang des Trägers ragen die Heizglieder etwa 90 min aus der kegeligen Trägerober fl#che heraus, w#hrend im Zentrum dieses Ma# nur etwa 65 mm beträgt. Der Aussen- durchmesser der Heizglieder ist 6,7 mm. Die Förderschnecke übt im Mittel der Quer- schnittsfläche einen gleichmässigen Druck von c-twa 2, 8 kg/cm2 aus.
Als Heizmedium wurde eine eutektische Misellung von Diphenyl und von Diphenyloxyd verwendet, die im Handel unter der Markenbezeichnung Dowtherm erhältlich ist, und zwar bei einer Temperatur von 280 C.
Die Schmelzleistung betrug 3,9 kg pro Stunde.
Der erläuterte Apparat zum Sehmelzen von faserbildenden Polymerisaten hat diverse Vorteile. Erstens kann mit einer gegebenen
Querschnittsfläche des Schmelzapparates eine erhöhte Schmelzgeschwindigkeit erzielt werden, iveil die Heizfläche, mit der das Poly merisat in Berührung steht, gegenüber bekannten Konstruktionen beträchtlich vergrö ssert ist. Zweitens erlaubt es die robuste Konstruktion, dass die Polymerisatspäne mit gro sser Kraft gegen den Schmelzapparat gedrückt werden.
Es wurde durch eingehende Versuche fest- gestellt, dass hohlkegelige Heizglieder für einen wirksamen Wärmeaustausch am gün- stigsten sind. Vergleichsversuche haben ergeben, dass ein Schmelzapparat mit hohlkege- ligen Heizgliedern bei sonst gleichen Ver suehsbedingungen gegenüber einer gelochten Heizplatte eine Leistungsverbesserung von 50% ergibt. Ein weiterer Vorteil der dargestellten Apparate besteht darin, dass bei Verwendung einer konkaven Trägeroberfläehe mit einem einzigen Abflussloch oder einer r konvexen Trägeroberfläche mit einer Mehrzahl von an ihrem Umfang verteilten Ab flu#l#chern ein gleichmässiger Abfluss der Schmelze erzielt werden kann.
Durch individuelle Beheizung der einzel- nen Glieder mittels Heizdampf in der be schiiebenen Art und Weise kann über der ganzen Schmelzeinheit eine recht gleichmässige Temperaturverteilung erzielt werden ; die Nachteile eines Uberhitzens oder einer un gleichm##igen Wärmeverteilung können also vermieden werden, so dass die Gefahr einer Zersetzung des Polymerisates unter Wärme- einwirkung auf ein Mindestma# herabgestzt ist.
Dank der günstigen Aussengestalt der Stifte und des Tr#gers kann ein gleichm##iger und rascher Abfluss der Schmelze erreicht werden, die direkt den Spinnpumpen zugefiihrt werden kann, so dass von der Zwiselien- schaltung eines Sehmelztopfes ohne weiteres abgesehen werden kann.
Als I3eizmittel können verwendet werden : Dämpfe von Dipheyl und Diphenyloxyd, Silicone, Dimethylterphthalat, Chlorphenolen oder aneth überhitzter Wasserdampf.
Melt spinning apparatus
The present invention relates to apparatus for melt spinning, e.g. B. for the production of synthetic fibers from fiber-forming polymers, which are expediently supplied in the form of spun.
In apparatus of this type, the fiber-forming material is usually melted on a bitter. The melt collects in a bee under the grille before it is fed to the spinneret by a measuring pump through a filter unit. The melting process on the bitter is slow and only takes place at a speed which is approximately proportional to the passage area of the grid.
If a higher melting rate can be achieved with such an apparatus, the heating grid must be made relatively large in relation to the spinning apparatus, which is quite impractical. It has already been proposed to achieve a really high melting rate by supplying the material under pressure with a grid or a perforated plate, but even the melting rate of such an apparatus is quite low, based on its size In addition, difficulties arose in practice, which result from the irregularities in the inflow of the melt from the grid to the spinneret,
The aim of the invention is to achieve a higher melting rate and an even and rapid drainage of the melt away from the melting point.
The melt-spinning apparatus according to the invention is characterized by a channel for the supply of solid polymer particles to a melting unit, which has a number of hollow, heated members protruding towards the entering particles, tapered towards their upper end, which are in a door ger are inserted next to one another at a clear distance that is at most as large as their greatest thickness, the whole thing in such a way that # the links allow the melt to drain through a downstream drain opening, but to hold back the unmelted particles.
The accompanying drawing shows some exemplary embodiments of the subject matter of the invention.
1 is a simple schematic representation of a melting unit in longitudinal section and shows the overall structure.
Fig. 2 is a related plan view.
3 is a vertical longitudinal section of a heating element and shows the course of the flow of the heating medium.
FIG. 4 is a schematic longitudinal section of a melting unit with heating elements according to FIG. 3, and with a flanged shaft stub for supporting a farder snow.
5 is a schematic longitudinal section of a melting unit with a conical and convex carrier, on the circumference of which drainage channels for the melt are provided.
FIG. 6 is a plan view of one half of the melting unit according to FIG. 5.
7 is a schematic longitudinal section of a melting unit with a conical support and heating members of the same shape and size, the tips of which are situated in one and the same plane.
8 is a schematic longitudinal section of a melting unit, the heating elements of which are connected to a distribution line for the heating medium, and FIG
FIG. 9 is a schematic sectional drawing showing the arrangement of the melting unit in the entire spinning apparatus, to which FIG. also includes a device for transporting the polymer chips and a spinning head with spinning pump and spinnerets.
In the embodiment of the heating unit shown in FIG. 1, a number of conical heating elements 1 are mounted on a funnel-shaped support 2 which has a central drainage channel 3 for the melt.
This channel is covered by an oversized conical member 1A which has an opening 1B that is large enough to allow the melt to flow out unimpeded, but usually in the form of? Prevents polymer supplied by chips from clogging the inlet opening of the central main drainage channel 3.
If the projecting members 1 are to be internally heated by means of a heating fluid, then these members should be provided with a separate inlet pipe for the heating fluid. This is shown in Fig. 3, which is a
Shows heating element in longitudinal section and in which the inlet pipe 4 passes through a chamber
6 is connected through to the main supply line 5 for the heating fluid. The heating steam flows up through the pipe and then down in the interior space of the hollow heating element surrounding this pipe, thanks to an overpressure between inlet chamber 6 and outlet chamber 6B.
The mutual arrangement and in particular the approximate borrowed distance between the heating elements and their relative size are shown in FIGS. 1, 2 and 4 to 9. The clear distance between a number of the links 1 is always at most as large as the greatest thickness of the links. From FIG. 2, for example, it can be seen that the clear distance between the individual Heizghedern need not be uniform and that the space between them decreases towards the center. In contrast, in the embodiment according to ## Fig. 6, the distance between tween the heating elements is uniform.
In this case, each link tapers to a point from the base, which has an even cross-section, to which it is attached to the support 9B. Within the limits given above, the spaces between the heating elements can be changed, either by changing the parts of the elements, which are all the same size, or by adding flanges or thickenings of or uneven width.
4 shows a number of heating elements which are inserted in a funnel-shaped carrier 23 of a melting unit. The heating fluid is fed to the heating members 24 from a Zn line 27 through a common chamber 25. The drainage occurs through a collection chamber 26 and through a conduit 27A. A large heating element 28, which, if desired, can support one end of a screw conveyor, covers the inlet opening 29 of the central main drainage channel 30 for the melt, which can flow freely here while the unmelted chips are flowed back.
Since the pressure in all inlet pipes is the same, the entire inner surface of all hollow members, in particular at the tip of the same, is kept at a desired uniform maximum temperature, thus also at the points where an effective heat exchange occurs : en the heating steam and the chips is very desirable. A certain portion of the heating steam condenses on the inner surfaces of the hollow heating elements and escapes with the uncondensed portion through the common outlet chamber 26.
Another melting pot with a concave support 19 is shown in FIG. 8, in which the central drainage channel for the melt is designated by 20. An internally heated, conical member 21 stands above the inlet opening of this channel and is designed in such a way that it allows the melt to flow out, but prevents the entry of unmelted chips into the channel 20.
The pins 22 are individually supplied with heating medium from a distribution line 17. The size of the pins increases from the circumference of the carrier towards its center, which has the effect that the size of the space between the pin feet extends from the circumference towards the center of the carrier decreases, with the success, laL ', unmelted polymer chips are prevented from getting into the drainage channel 20.
5 and 6 show melting unit in which the material flows during the melting process from the inside to the outside onto a convex carrier 9 which has the shape of a cone, on the circumference of which the inlet openings flow into a number of outlets 7 for the Selimelze.
These channels are centered in the body 8 and lead to a common central passage 10. It is easy to see that instead of the various channels 7 a single annular drainage channel could be provided, which would form the base of the door. gers 9 and completely separates the latter from the body 8. The common drainage channel leads to one or more spinning pumps, from which the melt reaches the spinnerets.
In FIG. 7, another type of embodiment of the same type is shown, in which the material also flows from the inside to the outside during the melting process. The hollow members 11 here all have the same size and the same shape and taper towards the top to points which all lie in a common horizontal plane. The members 11 are inserted into a convex, conical carrier 12 which has a cavity 12a which is used to distribute the heating medium entering through the channel 12B. The latter then flows upward in the tubes 11A and then downward in the cavities of the members 11 surrounding these bores, on the inner surfaces of which it partially condenses, in order then to enter a collecting chamber 12C.
This heats the carrier and is connected to the hollow space 13A of the housing which forms a heating jacket and which, as shown, is connected to the carrier 12 only at a few points. The heating medium flows out of the jacket chamber 13A through the opening 16. The melting polymer flows from the link tips onto the hot surface of the carrier 12, and the homogenized melt flows off through the central passage after it has passed the annular space 14 between the heated support 12 and the heated housing 13 has happened.
In one embodiment of the spinning apparatus, one of the above-described melting units is built into the apparatus interior and polymer chips are fed from a feed hopper by the action of gravity in a channel, the members protruding against the entering particles. If a higher output is required, the chips are to be fed to the melting unit under pressure, which can be done by means of a suitable mechanical conveying device.
Such an embodiment is shown in FIG. 9 and has a screw conveyor 33 which removes the chips from a hopper 32 and presses them against the pile unit 31. The screw conveyor 33 is driven by a motor 44 by means of a worm gear 43. The melting unit 31 has internally heated pins 42 to which the heating medium is fed through a line 40 in order to flow off again through a line once its task has been fulfilled.
If desired, the conveying pressure can be kept constant by arranging the conveyor in such a way that it can be longitudinally displaceable in a drum 34 so that it can rise in the latter, under the action of the resistance offered by the compressed chips, whereby they move on a Compression spring 35 or on a not shown, d-lire. Compressed air supported piston.
Good results are obtained when the Sehmel unit, which is equipped with hollow, heated members, has a larger diameter than the screw conveyor. The polymer chips are, as it were, sintered together to form a solid block due to the combined effect of the heat emanating from the melting unit and the pressure exerted by the conveyor screw. This block is then also pressed against the individual heating elements and begins to melt.
The melted polymer flows through the passage 36 to the spinning pump 37, which conveys it through a filtration unit 38 and then through the spinnerets 39. It can be the hopper 32, the drum housing. 34 and the conveyor stringers 33 can be provided with means for heating them, in such a way that preheated polymer is applied to the gel unit.
It should also be mentioned here that instead of the conveyor tendon another mechanism could be used to press the chips against the melting unit, for example. Example of a piston mechanism.
A closer arrangement of the heating members and a more regular shape of the spaces between them can be achieved by giving the members, which are tapered at the top, one with straight sides and especially one in the shape of a regular hexagon instead of a round cross-section. By inserting a number of such links with a hexagonal cross-section in the carrier while maintaining a regular division between them, spaces with an even width are obtained, which results in a honeycomb pattern and thus also an even treatment of the material to be melted .
In the manufacture of such links, it is advisable to start with hexagonal rod material, turn a cone at a time, cut off a piece and then drill an interior from it until only one wall thickness remains that is capable of being used in operation to withstand the expected difference between internal and external pressure.
When working with the described apparatus, the unmolten polymerizate first comes into contact with the tips of the heating elements, glides down by itself or under pressure along the latter until the entire conglomerate of particles has adapted to the external shape of the heating elements or their side surfaces .
Since these heating members are preferably inserted into the carrier in such a way that opposing surfaces of adjacent members are parallel to one another, the conglomerate of polymer chips is retained in the spaces between these surfaces until the chips pass through Melts have become so small that they can see through these gaps.
Depending on the operating conditions, in particular depending on the type of delivery mechanism, the melting temperature and the effectiveness of the heat exchange, the spaces between the heating elements are to be determined in such a way that conglomerate parts that exceed a certain size are retained, while letting smaller parts go through, but melt all of them together before they reach the drain.
This mode of action is achieved thanks to the fact that the heating elements protrude a certain amount from the carrier, as a result of which gaps of sufficient depth are created between the elements in order not only to ensure complete removal of the particles while they are penetrating the intermediate spaces, but also a continuous homogenization of the melt as it flows over the surface of the carrier along the base of the heating elements.
If desired, the heating elements obtained, for example, from hexagonal rod material by turning, can be provided with a stepped foot part, which can have an external thread to facilitate fastening in the carrier. In another embodiment, the heating elements can have a conically tapered head part, a cylindrical or prismatic shaft part and a cylindrical or prismatic collar between the head and the shaft part or at the foot of the self part.
The heating elements can be inserted into bores of the support either from the top or from the bottom, namely screwed in, pressed in or inserted. To facilitate fabrication, it is preferable to give all or at least most of the heating elements the same shape and size. However, if a concave support is used, the central heating element, which stands above the inlet opening of the central drainage channel, is to be given a different shape and size, as shown in FIG. 1, for example.
A specific implementation example is described below:
A screw conveyor is used to convey polyethylene terephthalate to the melting apparatus shown schematically in FIG. 7. In this the carrier has a diameter of 25 cm and 250 heating gels are seen with a distance of 15 mm between axes. The head part of the heating elements tapering to a point has a length of 15 mm and the hollow cylindrical shaft part is 75 mm long.
The heating elements are in the convex carrier so that all their tips are in a gel horizontal plane. At the circumference of the carrier, the heating elements protrude for about 90 minutes from the conical carrier surface, while in the center this dimension is only about 65 mm. The outside diameter of the heating elements is 6.7 mm. In the middle of the cross-sectional area, the screw conveyor exerts an even pressure of about 2.8 kg / cm2.
The heating medium used was a eutectic mixture of diphenyl and diphenyl oxide, which is commercially available under the brand name Dowtherm, at a temperature of 280 C.
The melting rate was 3.9 kg per hour.
The apparatus described for melting fiber-forming polymers has various advantages. First can be given with a
Cross-sectional area of the melting apparatus an increased melting rate can be achieved, iveil the heating surface with which the polymer is in contact is considerably enlarged compared to known constructions. Second, the robust construction allows the polymer chips to be pressed against the melting apparatus with great force.
Extensive tests have shown that hollow-conical heating elements are most favorable for an effective heat exchange. Comparative tests have shown that a melting apparatus with hollow-conical heating elements results in a performance improvement of 50% compared to a perforated heating plate under otherwise identical conditions. Another advantage of the apparatus shown is that when using a concave support surface with a single drainage hole or a convex support surface with a plurality of drainage holes distributed around its circumference, a uniform drainage of the melt can be achieved.
By individually heating the individual links by means of heating steam in the shifted manner, a fairly even temperature distribution can be achieved over the entire melting unit; the disadvantages of overheating or uneven distribution of heat can thus be avoided, so that the risk of decomposition of the polymer under the action of heat is reduced to a minimum.
Thanks to the favorable external shape of the pins and the carrier, an even and rapid drainage of the melt can be achieved, which can be fed directly to the spinning pumps, so that the interconnection of a salt pot can be dispensed with.
The following can be used as irritants: Vapors of dipheyl and diphenyloxide, silicones, dimethyl terephthalate, chlorophenols or anethically superheated steam.