CH635006A5

CH635006A5 - Filter nonwoven for filtering polymer melts

Info

Publication number: CH635006A5
Application number: CH132879A
Authority: CH
Inventors: Reinhard Dipl Ing Unger; Ingolf Dipl Ing Kulesa; Gerhard Dipl Ing Buschmann
Original assignee: Schwarza Chemiefaser
Priority date: 1978-03-28
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1983-03-15
Also published as: DD135093A1; DE2904139A1; FR2420991A1; FR2420991B3

Description

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2 2nd

PATENTANSPRUCH Filtervlies zum Filtrieren von Polymerschmelzen, bestehend aus einem Zweikomponentenfiltervlieskörper, der eingefasst ist von Haltevorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass es eine elastische, aus einer ausgehärteten Bindemasse bestehende Komponente und eine von ihr in unregelmässiger Verteilung benetzte, unelastische Komponente aus lagestabilisierten, polyfilen Glasfasern mit einem Filament-durchmesser von kleiner oder gleich 5 um aufweist. PATENT CLAIM Filter fleece for filtering polymer melts, consisting of a two-component filter fleece body, which is surrounded by holding devices, characterized in that it is an elastic component consisting of a hardened binder and an inelastic distribution of non-elastic component made of position-stabilized, polyfilen glass fibers with an irregular distribution Filament diameter less than or equal to 5 microns.

Die Erfindung betrifft ein Filtervlies zum Filtrieren von Polymerschmelzen, bestehend aus einem Zweikomponenten-filtervlieskörper, der eingefasst ist von Haltevorrichtungen. Das Filtervlies eignet sich, um im Schnellspinnverfahren synthetische Endlosfaden herzustellen. The invention relates to a filter fleece for filtering polymer melts, consisting of a two-component filter fleece body, which is surrounded by holding devices. The filter fleece is suitable for producing synthetic continuous filaments using the rapid spinning process.

Die für die Herstellung von synthetischen Endlosfäden verwendete Polymerschmelze muss frei von Verunreinigungen sein, da sich in der Schmelze vorhandene Verunreinigungen nachteilig auf die textil-physikalischen Parameter der aus der Schmelze hörgestellten Endlosfaden auswirken. Es ist üblich, die Verunreinigungen vor dem Spinnprozess aus der Schmelze zu entfernen. The polymer melt used for the production of synthetic continuous filaments must be free of impurities, since impurities present in the melt have an adverse effect on the textile-physical parameters of the continuous filaments heard from the melt. It is common to remove the contaminants from the melt prior to the spinning process.

In der DD-PS 126 708 wird eine Filtereinlage zum Filtrieren von Schmelzen beschrieben, die aus 2 bis 10 Glasseidengewebeschichten unterschiedlicher Titer mit lose dazwischengestreuten 1 bis 5 Glasfaserschichten unterschiedlicher Titer besteht, wobei die durch diese Schichtenanordnung erreichten Verengungen und Erweiterungen der Filterkanäle mathematisch definiert über den Querschnitt der Filtereinlage verteilt sind. Diese im Schmelzestrom angeordnete vielschichtige Filtereinlage soll neben einem hohen Filtereffekt für forminstabile Verunreinigungen, wie sie die Hydrogelteilchen darstellen, auch gleichzeitig eine gegenüber bekannten Filtereinlagen verlängerte Standzeit aufweisen. DD-PS 126 708 describes a filter insert for filtering melts, which consists of 2 to 10 glass silk fabric layers of different titers with loosely interspersed 1 to 5 glass fiber layers of different titers, the constrictions and extensions of the filter channels achieved by this layer arrangement being defined mathematically by the Cross section of the filter insert are distributed. This multilayer filter insert arranged in the melt flow is said to have, in addition to a high filter effect for form-unstable impurities such as the hydrogel particles, an extended service life compared to known filter inserts.

Im Hinblick auf die Verwendungsfähigkeit der Filtereinlage ist folgender Nachteil feststellbar. Beim Zuschalten der Filtereinlage in den Schmelzestrom stellt sich sofort ein sehr hoher Anfangsdruck der Schmelze von 150 bis 170 kp/cm2 ein. Dieser sehr hohe, offensichtlich durch den Aufbau der Filtereinlage hervorgerufene Anfangsdruck der Schmelze bedingt eine von vornherein niedrige Standzeit der Filtereinlage, da bei einem Schmelzedruck von grösser als 250 lcp/ cm2 die Filtereinlage mit aus der Schmelze zurückgehaltenen Verunreinigungen zugesetzt ist und ausgewechselt werden muss. With regard to the usability of the filter insert, the following disadvantage can be identified. When the filter insert is connected to the melt flow, a very high initial melt pressure of 150 to 170 kp / cm2 is immediately established. This very high initial pressure of the melt, which is obviously caused by the structure of the filter insert, means that the filter insert has a short service life from the outset, since at a melt pressure of greater than 250 lcp / cm2 the filter insert is clogged with impurities retained by the melt and must be replaced.

Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhöhung der Standzeit einer Filtereinlage zum Filtrieren von Polymerschmelzen mittels einer im Aufbau einfachen, kostengünstigen Filtereinlage. The aim of the invention is to increase the service life of a filter insert for filtering polymer melts by means of a filter insert which is simple in construction and inexpensive.

Der Einführung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filtervlies zum Filtrieren von Polymerschmelzen zu schaffen, das eine gezielte Beeinflussung der Verweilzeit der Schmelze im Filtervlies bei einem optimalen Filtereffekt insbesondere für forminstabile Verunreinigungen ermöglicht. The introduction is based on the task of creating a filter fleece for filtering polymer melts, which enables a targeted influencing of the residence time of the melt in the filter fleece with an optimal filter effect, in particular for form-unstable impurities.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe bei einem eingangs genannten Filtervlies dadurch gelöst, dass es eine elastische, aus einer ausgehärteten Bindemasse bestehende Komponente und eine von ihr in unregelmässiger Verteilung benetzte, unelastische Komponente aus lagestabilisierten, polyfilen Glasfasern mit einem Filamentdurchmesser von kleiner oder gleich 5 um aufweist. According to the invention, the object is achieved in the case of a filter fleece mentioned at the outset in that it has an elastic component consisting of a hardened binding compound and an inelastic component wetted by it in an irregular distribution of position-stabilized polyfilen glass fibers with a filament diameter of less than or equal to 5 μm.

Es wurde überraschend gefunden, dass sich beim Einsatz eines Ausführungsbeispieles eines etfmdungsgemässeti Filtervlieses nur ein sehr geringer Anfangsdruck der Schmelze einstellt. It was surprisingly found that when an embodiment of a filter fleece according to the invention is used, only a very low initial pressure of the melt arises.

Die in einem Bereich von kleiner 5 um unterschiedliche Filamentdurchmesser aufweisenden, polyfilen Glasfasern des Filtervlieses sind von einer in ungleichmässiger Verteilung aufgetragenen Bindemasse benetzt. Es ist zweckmässig, die Glasfasern unterschiedlicher Filamentdurchmesser vor dem Auftragen der Bindemasse zu mischen. Die Bindemasse stellt nach ihrem Aushärten den Zusammenhalt der Glasfasern her und führt zu ihrer Lagestabilisierung. The polyfilen glass fibers of the filter fleece, which have different filament diameters in a range of less than 5 μm, are wetted by a non-uniform distribution of the binder. It is advisable to mix the glass fibers of different filament diameters before applying the binder. After it has hardened, the binding compound creates the cohesion of the glass fibers and leads to their position stabilization.

Es ist vorteilhaft, eine Bindemasse zu wählen, die bei Betriebsbedingungen des Filtervlieses, zum Beispiel bei seiner Anordnung im Polyesterschmelzestrom, bis zu mindestens 300 °C hitzestabil ist. It is advantageous to choose a binder that is heat-stable up to at least 300 ° C. under operating conditions of the filter fleece, for example when it is arranged in the polyester melt stream.

Die durch die Glasfaser-Bindemasse-Kombination erreichte Elastizität des Filtervlieskörpers bleibt bis zu einem Maximaldruck von 500 kp/cm2 erhalten. The elasticity of the filter fleece body achieved by the glass fiber / binder composition is maintained up to a maximum pressure of 500 kp / cm2.

Es ist zweckmässig, als Haltevorrichtungen Stützgewebe aus Glasseiden-Roving-Gewebe oder Siebgewebe aus hochlegiertem Draht einzusetzen. It is expedient to use support fabrics made of glass silk roving fabric or screen fabrics made of high-alloy wire as holding devices.

Der Filtervlieskörper ist nach dem Einpassen in Haltevorrichtungen für eine zentrale oder dezentrale Schmelzefiltration einsetzbar. The filter fleece body can be used in a holding device for central or decentralized melt filtration.

Beim Zuschalten des erfindungsgemässen Filtervlieskörpers in den Schmelzestrom wird er dem Strömungsdruck der Schmelze ausgesetzt. Dabei werden seine unterschiedliche Querschnitte aufweisenden Hohlräume und Kanäle, wobei die Querschnitte der Hohlräume und Kanäle im Durchschnitt grösser sind als die Querschnitte der abzuscheidenden formstabilen und forminstabilen Verunreinigungen, unter dem Strömungsdruck der Schmelze verkleinert. Durch diese elastische Anpassung der Hohlräume und Kanäle des Filtervlieses an die vorliegenden Betriebs- und Verunreinigungsbedingungen wird bei zunehmender Verunreinigung des Filtervlieses und damit verbundenen steigendem Druckabfall eine Passage des bereits fixierten Filtrats vermieden. Die formstabilen und forminstabilen Verunreinigungen der Schmelze werden einmal dadurch zurückgehalten, weil sie grösser sind als der für ihre Passage erforderliche freie Querschnitt des Filtervlieskörpers, und zum anderen durch das Auftreten von Adhäsionskräften zwischen den Verunreinigungen und den Filamenten des Filtervlieskörpers, wenn es sich um Verunreinigungen handelt, die von ihren Abmessungen her das Filtervlies passieren können. When the filter fleece body according to the invention is connected to the melt flow, it is exposed to the flow pressure of the melt. Its cavities and channels, which have different cross sections, the cross sections of the cavities and channels being larger on average than the cross sections of the dimensionally stable and dimensionally unstable impurities to be separated, are reduced under the flow pressure of the melt. As a result of this elastic adaptation of the cavities and channels of the filter fleece to the existing operating and contamination conditions, passage of the already fixed filtrate is avoided with increasing contamination of the filter fleece and the associated increasing pressure drop. The dimensionally stable and dimensionally unstable impurities of the melt are held back because they are larger than the free cross-section of the filter nonwoven body required for their passage, and secondly because of the occurrence of adhesive forces between the impurities and the filaments of the filter nonwoven body, if impurities are involved that can pass through the filter fleece in terms of their dimensions.

Durch den Aufbau des erfindungsgemässen Filtervlieskörpers gelingt es, die Verunreinigungen gegen den Widerstand des fliessenden Mediums so nahe an die Glasfasern heranzuführen, dass Adhäsionskräfte mit einer derartigen Intensität wirksam werden, die die Verunreinigung an die Glasfasern binden. Die Statik des Vliesaufbaus wird bei der Schmelzepassage durch die stärkeren Glasfaserfilamente erreicht, während die schwächeren Glasfaserfilamente die Kontakthäufigkeit mit den Verunreinigungen bestimmen. The structure of the filter nonwoven body according to the invention makes it possible to bring the impurities against the resistance of the flowing medium so close to the glass fibers that adhesive forces become effective with such an intensity that they bind the contamination to the glass fibers. The static of the fleece structure is achieved in the melt passage through the stronger glass fiber filaments, while the weaker glass fiber filaments determine the frequency of contact with the contaminants.

Am Filtervlieskörper stellt sich ein sehr niedriger Schmelzeanfangsdruck von kleiner 40 kp/cm2 ein, der eine wesentlich erhöhte Standzeit des erfindungsgemässen Filtervlieskörpers zur Folge hat. A very low initial melt pressure of less than 40 kp / cm 2 occurs on the filter nonwoven body, which results in a significantly increased service life of the filter nonwoven body according to the invention.

Beim Passieren der Schmelze werden im Filtervlieskörper mindestens 80% der zum Teil fadenbruchwirksamen, forminstabilen Verunreinigungen und sämtliche formstabilen Verunreinigungen abgeschieden. Die aus der filtrierten Polymerschmelze im Schnellspinnverfahren hergestellten Endlosfäden weisen textil-physikalische Parameter auf, die in den bekannten Grössenordnungen der mit üblichen Abzugsgeschwindigkeiten ersponnenen Fäden liegen. When the melt is passed through, at least 80% of the partially thread-breaking, dimensionally unstable impurities and all dimensionally stable impurities are separated in the filter fleece body. The continuous filaments produced from the filtered polymer melt in the rapid spinning process have textile-physical parameters which are in the known order of magnitude of the filaments spun at the usual take-off speeds.

Gegenüber den bekannten Filtermaterialien weist die Compared to the known filter materials, the

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erfindungsgemässe Lösung folgende Vorteile auf. Der Filtervlieskörper ist kostensparend aufgebaut und bequem zu handhaben. Seine Standzeit liegt im Durchschnitt bei über 2000 Stunden. Solution according to the invention has the following advantages. The filter fleece body is constructed to save costs and is easy to handle. Its average service life is over 2000 hours.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel nachstehend näher erläutert werden. Aus Material für den erfindungsgemässen Filtervlieskörper werden polyfile Glasfasern mit einem Filamentdurchmesser von 5 und 0,5 (im gemischt und mittels einer in ungleichmässiger Verteilung aufgetragenen PTFE-Bindemasse lagestabilisiert. Der Filtervlieskörper, dessen Haltevorrichtungen Stützgewebe aus hoch- The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The material for the filter nonwoven body according to the invention is used to stabilize polyfile glass fibers with a filament diameter of 5 and 0.5 (in mixed form and by means of a non-uniform distribution of PTFE binder. The filter nonwoven body, the holding devices of which are made of highly

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legiertem Metalldraht sind, wird in das Düsenpaket einer Spinneinrichtung eingepasst und durch Verschrauben des Düsenpaketoberteils und -Unterteils befestigt, so dass er sich im Schmelzeraum der Spinneinrichtung befindet. Nach Zu-5 schalten eines Polyesterschmelzestroms stellt sich am Filtervlieskörper ein Schmelzeanfangsdruck von 30 kg/cm2 ein. Bei einem Schmelzedruck von 270 kg/cm2 ist nach einer 3 OOOstündigen Standzeit der Filtervlieskörper auszuwechseln. Die Fadenbruchzahlen der aus der filtrierten Polyester-lo schmelze schnellgesponnenen Fäden liegen bei 0,001 Fadenbrüchen pro 100 km. Alloyed metal wire is fitted into the nozzle package of a spinning device and fastened by screwing the upper and lower parts of the nozzle package so that it is located in the melting space of the spinning device. After switching on a polyester melt flow, an initial melt pressure of 30 kg / cm 2 is established on the filter fleece body. At a melt pressure of 270 kg / cm2, the filter fleece body must be replaced after a 3,000-hour standstill. The thread break numbers of the threads spun from the filtered polyester lo melt are 0.001 thread breaks per 100 km.