CH423201A - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von in den Abmessungen einheitlichen Formgebilden aus Polyestern oder Mischpolyestern - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von in den Abmessungen einheitlichen
Formgebilden aus Polyestern oder Mischpolyestern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung in den Abmessungen einheitlicher Formgebilde aus Polyestern oder Mischpolyestern, wobei die entsprechenden Schmelzen unter Ausschluss von Wasser z. B. an der Luft oder in Gegenwart getrockneter Luft oder eines getrockneten Inertgases in den festen Zustand überführt werden und denen möglichst ein auf die Verarbeitung abgestimmter Kristallinitäts- bzw. Ordnungsgrad zu eigen ist.



   Es ist bekannt, Polyesterschmelzen durch Eingiessen in Wasser in den festen Zustand zu überführen.



   Weiterhin ist bekannt, Schmelzen auf eine gekühlte sich fortbewegende Metallfläche unter Ausschluss von Wasser aufzugiessen, an der Luft zum Erstarren zu bringen und anschliessend zu zerkleinern. Die Metallfläche kann als Band oder als Giessrad ausgebildet sein.



   Es ist auch bekannt, Kunststoffe auf dem Kalander zu Folien aus- oder auf Stoffbahnen zur Herstellung von Kunstleder aufzuwalzen.



   Die bekannten Verfahren weisen verschiedene Nachteile auf; es werden lange Kühlstrecken bzw. geringe Abzugsgeschwindigkeiten oder lange Giesszeiten benötigt. Ausserdem ist je nach Verfahren eine Nachkristallisation oder eine Trocknung unter Vakuum erforderlich. Zur Herstellung einheitlicher Giessbänder werden zum Austragen der Schmelzen spezielle Giessköpfe mit Breitschlitzen oder andere Vorrichtungen zum Erzeugen von Bändern oder Bändchen benötigt, wobei gegebenenfalls das Vorschalten einer Dosierungspumpe notwendig ist. Weiterhin laufen durch diese langen Giesszeiten Abbauoder Nebenreaktionen ab oder sie werden begünstigt, wodurch eine ungleichmässige Viskositätsverteilung und damit Qualitätsschwankungen eintreten.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in den Abmessungen einheitliche Formgebilde aus Polyestern oder Mischpolyestern mit verbesserten Eigenschaften nach dem Trockengiessverfahren, d. h. unter Ausschluss von Wasser herzustellen.



   Das erfindungsgemässe Verfahren besteht darin, dass Polyester- oder Mischpolyesterschmelzen, insbesondere   Polyäthylenglykolterephthalat-Schmelzen,    nach der Polykondensation und nach dem Austragen aus dem Reaktionsgefäss zwischen einem sich gegeneinander bewegenden gleich oder unterschiedlich grossen Walzenpaar nach dem Kalanderprinzip zu einem Band mit gleichmässigen Abmessungen verformt werden. Die Walzen besitzen eine glatte metallische Oberfläche. Ihr Abstand gegeneinander ist verstellbar, um ein Band mit einer gewünschten Dicke erhalten zu können. Die Geschwindigkeit des Walzenpaares ist der Abzugsgeschwindigkeit des nachfolgenden Zerkleinerungsaggregates entsprechend regelbar. Zur Einhaltung der erforderlichen Bandbreite werden vorteilhaft mit senkrecht oder schräg gestellten heiz- oder kühlbaren Begrenzungselementen versehene Walzen verwendet (s.

   Fig. 1).



   Ein Band von definierter Breite kann auch dadurch erhalten werden, dass eine Walzenkombination mit Nut und Feder verwendet wird, wobei durch entsprechende Dimensionierung von Nut und Feder das Einstellen verschiedener Walzenabstände gewährleistet ist (s. Fig. 2).



   Das erfindungsgemässe Verfahren kann beispielsweise wie folgt angewendet werden:
Das durch das heiz- oder kühlbare gegenläufige Walzenpaar erzeugte Polyester- oder Mischpolyesterband wird auf ein mechanisch fortbewegtes endliches  oder endloses Giessband geleitet oder dem Zerkleinerungsaggregat direkt zugeführt.



   Das durch das heiz- oder kühlbare gegenläufige Walzenpaar erzeugte Polyester- oder Mischpolyesterband wird zwischen zwei gegebenenfalls heiz- oder kühlbare gegenläufige Führungsrollen auf ein endliches oder endloses mechanisch fortbewegtes Giessband geleitet oder dem Zerkleinerungsaggregat direkt zugeführt (s. Fig. 3).



   Das erzeugte Polyester- oder Mischpolyesterband wird um ein weiteres gegebenenfalls heiz- oder kühlbares gegenläufiges Walzenpaar geführt, welches dar über oder darunter senkrecht stehend angeordnet ist und über ein endliches oder endloses mechanisch fortbewegtes Giessband geleitet oder dem Zerkleinerungsaggregat direkt zugeführt (s. Fig. 5a und 5b).



   Das erzeugte Polyester- oder Mischpolyesterband wird um ein zweites gegebenenfalls heiz- oder kühlbares gegenläufiges Walzenpaar, das waagerecht dar über oder darunter liegend angeordnet ist, geführt und über ein endliches oder endloses mechanisch fortbewegtes Giessband geleitet oder dem Zerkleinerungsaggregat direkt zugeführt (s. Fig. 5a und 5b).



   Das erzeugte Polyester- oder Mischpolyesterband wird um eine über oder unter dem 1. Walzenpaar angeordnete gegebenenfalls heiz- oder kühlbare Walze geführt und über ein endliches oder endloses mechanisch fortbewegtes Giessband geleitet oder dem Zerkleinerungsaggregat direkt zugeführt (s. Fig. 6a und 6b).



   Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist so gestaltet, dass sie nicht banderzeugende Walzen bzw. Walzenpaare aufweist, die wie die Führungsrollen gleiche oder unterschiedliche Durchmesser besitzen, die vorteilhaft durch weitere Walzen bzw. Walzenpaare bzw.



  Führungsrollen unterschiedlicher oder gleicher Temperatur ergänzt werden können.



   Die genannten Anordnungen sind besonders zweckmässig, erheben jedoch keinen Anspruch auf Vollständigkeit. Eine vorteilhafte Abkühlung bzw.



  Temperierung kann auch dadurch erreicht werden, dass die vom Band abgestrahlte Wärme durch eine regelbare Vorrichtung abgesaugt wird.



   Die gemäss des beschriebenen Verfahrens hergestellten im amorphen oder teilkristallinen Zustand vorliegenden Bänder werden einem Zerkleinerungsaggregat zugeführt und zu Formgebilden mit gleichmässigen Abmessungen verarbeitet. Entsprechend dem   Verwendungszweck    kann nachfolgend eine zweckmässigerweise kontinuierliche oder auch eine diskontinuierliche   Kristallis ationsstufe    eingeschaltet werden. Die Nachkristallisation kann dadurch erfolgen, dass die aus dem Zerkleinerungsaggregat fallenden Schnitzel unter Ausnutzung ihrer relativ hohen Eigentemperatur entweder direkt oder über einen Vorratsbehälter durch ein mit Schikanen versehenes geneigtes und sich mit einstellbarer Geschwindigkeit drehendes Kristallisationsrohr vorteilhafterweise in einer Inertgasatmosphäre bewegt werden (s. Fig. 7).



   Zur schnelleren Erreichung des gewünschten Kristallisations- bzw. Ordnungsgrades kann das Kristallisationsrohr entweder direkt beheizt und/oder den im Rohr sich bewegenden Schnitzeln ein heisser trockener   Luft- oder    Inertgasstrom entgegengeschickt werden.



   Die Nachkristallisation kann auch so erfolgen, dass die vom Zerkleinerungsaggregat erzeugten Schnitzel in ein senkrecht feststehendes beheiztes oder unbeheiztes Kristallisationsrohr fallen und den im Rohr sich bewegenden Schnitzeln ein heisser trokkener   Luft- oder    Inertgasstrom entgegengeschickt wird.



   Das Kristallisationsrohr besteht vorteilhaft aus einer senkrecht stehenden zentrierten und mit regelbaren Geschwindigkeiten umlaufenden Welle, an der in entsprechenden Abständen tellerartige Gebilde angebracht sind, deren Ausführung so gestaltet ist, dass die Schnitzel sich durch freien Fall nach unten fortbewegen können (s. Fig. 8).



   Eine weitere Möglichkeit besteht in der Anwendung eines Bandkristallisators, der aus einem oder mehreren untereinander angeordneten in jeweils gegensätzlicher Richtung laufenden endlosen und endlichen Transportbändern besteht. Der Bandtrockner ist als Kammer ausgeführt und ist entweder beheizbar oder unbeheizt. Zur Kristallisation wird ein trockener heisser   Luft- bzw.    Inertgasstrom hindurchgeleitet (s.



  Fig. 9).



   Schliesslich ist auch eine Nachkristallisation dadurch zu erreichen, dass die gegebenenfalls in Schnitzelfässer abgefüllten Schnitzel in einer Heizkammer erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden.



   Die Nachkristallisation ist auch in einer beheizbaren Mischtrommel mit oder ohne Verwendung trockener Luft oder eines trockenen Inertgases möglich.



   Für bestimmte Einsatzgebiete kann auch auf eine   Nachkristallisation    verzichtet werden.



   Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt es, in den Abmessungen einheitliche Formgebilde mit einem gewünschten Kristallisations- bzw. Ordnungsgrad und mit besonders hochwertigen Eigenschaften nach dem Trockengiessverfahren zu erhalten. Mit Hilfe eines Walzenpaares kann ein gleichmässiges Polyester- oder   Mischpolyesterb and    hergestellt werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es ausserdem, ohne Giesskopf und ohne Schlitzdüsen oder anderen entsprechenden Giessvorrichtungen zu arbeiten, wodurch eine einfache Regulierung der Schmelzeaustragung gegeben ist. Es wird eine kurze Giesszeit benötigt. Die positiven Auswirkungen der nach der Erfindung hergestellten Formgebilde erstrecken sich nicht nur auf den Spinn- oder Foliengiessprozess, sondern auch auf den gesamten weiteren Verarbeitungprozess der hergestellten Fäden, Fasern, Drähte oder Folien.



   Ganz besondere Auswirkungen hat die Erfindung auf die spätere Herstellung von qualitativ hochwertigen Folien, da für das Extrudieren bzw. Aufschmelzen einheitliche, fast wasserfreie Formgebilde eines  bestimmten   Kristallis ations- bzw.    Ordnungsgrades notwendig sind. Das erfindungsgemässe Verfahren ist sowohl für eine diskontinuierliche als auch für eine kontinuierliche Arbeitsweise geeignet.



   A   usjührungsbeispiele   
1. Die aus einem Polykondensationsgefäss austretende Schmelze von Polyäthylenglykolterephthalat gelangt durch freien Fall in das senkrecht darunter befindliche sich gegeneinander drehende Walzenpaar.



  Der Abstand der beiden Walzen beträgt 2 mm. Die Begrenzungselemente sind so eingestellt, dass eine Bandbreite von 350 mm entsteht. Das banderzeugende Walzenpaar wird mit Wasser von 850 C beheizt. Das erzeugte Band wird durch zwei Führungsrollen, die ebenfalls mit Wasser von 850 C beheizt werden, geführt und auf ein endloses von unten mit   50     C warmen Wasser gekühltes sich fortbewegendes Metallband geleitet. Das am Ende des Metallbandes sich abhebende Polyesterband wird noch im plastischen Zustand dem Zerkleinerungsaggregat zugeführt und zu gleichmässigen Formgebilden von   2 x 2 mm    Grösse zerschnitten.



   2. Das vom 1. Walzenpaar erzeugte Polyesterband wird um ein zweites senkrecht darunter stehend angeordnetes gegenläufiges Walzenpaar, welches mit Wasser von   85"    C beheizt wird, geführt und im noch plastischen Zustand direkt dem Zerkleinerungsaggregat zugeführt.



   3. Die nach Beispiel 1 oder 2 erzeugten Schnitzel werden in ein geneigtes Kristallisationsrohr gefördert, welches auf   1600    C beheizt ist. In dem Rohr wird ein trockener, auf   2200 C    erhitzter Luftstrom den sich nach unten bewegenden Schnitzeln entgegengeschickt. Das Kristallisationsrohr dreht sich mit   3 Ulmin.    Die so behandelten Schnitzel werden in luftdicht verschliessbare Vorratsbehälter gefördert.



  Der Kristallisations- bzw. Ordnungsgrad der Poly  äthylenglykolterephthalat-Schnitzel    beträgt 60   O/o.   



   In der zugehörigen Zeichnung stellen die Fig. 1-9 Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.



   In Fig. 1 ist die Vorderansicht eines Walzenpaares dargestellt, zwischen dem die Polyesterschmelze zu einem Band verformt wird. Die Pfeile deuten die Drehrichtung der Walzen an. Oberhalb der Walzen ist ein Begrenzungselement angebracht.



   Fig. 2 stellt eine Draufsicht auf ein Walzenpaar dar, bei dem die Bandbreite durch Nut und Feder erreicht wird.



   Fig. 3 zeigt ein Walzenpaar, dem zwei gegenläufige Führungsrollen zugeordnet sind.



   In Fig. 4a und 4b ist dem ersten Walzenpaar ein weiteres Walzenpaar darüber oder darunter senkrecht stehend zugeordnet.



   In Fig. 5a und   5b    ist das zweite Walzenpaar waagerecht über oder unter dem ersten Walzenpaar liegend angeordnet.



   Die Fig. 6a und 6b zeigen eine über oder unter dem ersten Walzenpaar angeordnete Walze.



   In Fig. 7 sind ein Vorratsbehälter und ein mit Schikanen versehenes, geneigtes und drehbares Kristallisationsrohr gezeigt.



   Fig. 8 zeigt ein Kristallisationsrohr aus einer senkrecht stehenden zentrierten und mit regelbaren Geschwindigkeiten umlaufenden Welle, an der tellerartige Gebilde angebracht sind.



   In Fig. 9 ist ein Bandkristallisator dargestellt, der aus einem oder mehreren untereinander angeordneten Transportbändern besteht.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Herstellung in den Abmessungen einheitlicher Formgebilde aus Polyestern oder Mischpolyestern nach dem Trockengiessverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyester- oder Mischpolyesterschmelzen nach der Polykondensation und nach dem Austragen aus dem Reaktionsgefäss zwischen einem sich gegeneinander bewegenden gleich oder unterschiedlich grossen Walzenpaar zu einem Band mit gleichmässigen Abmessungen verformt werden, das anschliessend durch ein Aggregat zerkleinert wird, wobei das Walzenpaar eine glatte, metallische Oberfläche aufweist, der Abstand der einzelnen gleich oder unterschiedlich grossen Walzen verstellbar ist und die Umlaufgeschwindigkeit des Walzenpaares der Abzugsgeschwindigkeit des Zerkleinerungsaggregates entsprechend regelbar ist.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einhaltung der erforderlichen Bandbreite mit senkrechten oder schrägen heiz- oder kühlbaren Begrenzungselementen versehene Walzen verwendet werden.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einhaltung der erforderlichen Bandbreite eine Walzenkombination mit Nut und Feder versehen wird, wobei durch entsprechende Dimensionierung von Nut und Feder das Einstellen verschiedener Walzenabstände gewährleistet wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Polyester- oder Mischpolyesterband über ein mechanisch fortbewegtes endliches oder endloses Giessband geleitet oder dem Zerkleinerungsaggregat direkt zugeführt wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Polyester- oder Mischpolyesterband über Führungsrollen und anschliessend ein fortbewegtes Giessband geleitet oder dem Zerkleinerungsaggregat direkt zugeführt wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Polyester- oder Mischpolyesterband zwischen zwei gegebenenfalls heiz- oder kühlbare gegenläufige Führungsrollen und anschliessend über ein endliches oder endloses mechanisch fortbewegtes Giessband geleitet oder dem Zerkleinerungsaggregat direkt zugeführt wird.

   6. Verfahren nach Patentanspruch I und Unter anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Polyester- oder Mischpolyesterband um ein weiteres gegebenenfalls heiz- oder kühlbares gegenläufiges Walzenpaar, das über oder unter dem ersten Walzenpaar senkrecht stehend angeordnet bzw. waagerecht über oder unter dem 1. Walzenpaar liegend angeordnet ist, geführt und über ein endliches oder endloses mechanisch fortbewegtes Giessband geleitet oder dem Zerkleinerungsaggregat direkt zugeführt wird.

   7. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Polyester- oder Mischpolyesterband um eine über oder unter dem ersten Walzenpaar angeordnete und gegebenenfalls heiz- oder kühlbare Walze geführt und über ein endliches oder endloses mechanisch fortbewegtes Giessband geleitet oder dem Zerkleinerungsaggregat direkt zugeführt wird.

   8. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vom erzeugten Polyester- oder Mischpolyesterband abgestrahlte Wärme bzw. die erwärmte Luft durch eine regelbare Vorrichtung abgesaugt wird.

   9. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Zerkleinerungsaggregat fallenden Schnitzel zur Nachkristallisation unter Ausnutzung ihrer relativ hohen Eigentemperatur entweder direkt oder über einen Vorratsbehälter durch ein mit Schikanen versehenes geneigtes und sich mit einstellbarer Geschwindigkeit drehendes Kristallisationsrohr, vorteilhafterweise in einer Intergasatmosphäre, bewegt werden, wobei das Kristallisationsrohr entweder direkt beheizt und/oder den im Rohr sich bewegenden Schnitzeln ein heisser trockener Luft- oder Intergasstrom entgegengeschickt wird.

   10. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Nachkristallisation die vom Zerkleinerungsaggregat erzeugten Schnitzel in ein senkrecht feststehendes beheiztes oder unbeheiztes Rohr fallen und den im Rohr sich bewegenden Schnitzeln ein heisser trockener Luft- oder Inertgasstrom entgegengeschickt wird.

   11. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Nachkristallisation die gegebenenfalls in dicht schliessende Fässer abgefüllten Schnitzel in einer Heizkammer erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden.

   12. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachkristallisation in einer beheizbaren Mischtrommel in Gegenwart oder in Abwesenheit trockener Luft oder eines trockenen Inertgases erfolgt.

   13. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyester aus Polyäthylenglykolterephthalat besteht.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie nicht banderzeugende Walzen bzw. Walzenpaare aufweist, die wie die Führungsrollen gleiche oder unterschiedliche Durchmesser besitzen.

   UNTERANSPRÜCHE 14. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den nicht banderzeugenden Walzen bzw. Walzenpaaren bzw. Führungsrollen weitere Walzen bzw. Walzenpaare bzw.

   Führungsrollen unterschiedlicher oder gleicher Temperatur angeordnet sind.

   15. Vorrichtung nach Patentanspruch II zur Durchführung des Verfahrens nachUnteranspruch 10, bestehend aus einer senkrecht stehenden zentrierten und mit regelbaren Geschwindigkeiten umlaufenden Welle, an der in entsprechenden Abständen tellerartige Gebilde angebracht sind.

   16. Vorrichtung nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Nachkristallisation ein beheizter oder unbeheizter gekapselter Bandtrockner vorgesehen ist, durch den ein trockener heisser Luftoder Inertgasstrom geleitet wird, und der aus einem oder mehreren untereinander angeordneten in jeweils gegenläufiger Richtung laufenden endlosen oder endlichen Transportbändern besteht.