DD216723A1 - Verfahren zur wiederverwendung fadenfoermiger, thermisch beanspruchter polyesterabfaelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wiederverwendung fadenfoermiger, thermisch beanspruchter Polyesterabfaelle, die bei der Faserstoffherstellung anfallen und ihrem erneuten Einsatz zugefuehrt werden sollen. Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Gesamtoekonomie des Verfahrens bei gleichzeitiger Vereinfachung der Verfahrensfuehrung. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, das es durch eine veraenderte Verfahrensfuehrung ermoeglicht, ein fuer den Spinnprozess verbessertes Ausgangsprodukt zu erhalten. Die erfindungsgemaesse Loesung sieht ein Verfahren vor, bei dem ein aus unterschiedlich orientierter Abfallseide bestehender Fadenwirrestrang mit einem Durchmesser von gleich oder kleiner als 400 mm in einer Zeit von 10 oder weniger als 10 Minuten einer Temperaturbehandlung von 150 bis 170 Grad C und anschliessend einem 2- oder weniger 2stuendigen Festphasenpolykondensationsprozess bis zum Erreichen einer Effektivtemperatur von 237 bis 248 Grad C unterzogen wird.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Wiederverwendung fadenförmiger, thermisch beanspruchter Polyesterabfälle

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederverwendung fadenförmiger, thermisch beanspruchter Polyesterabfälle, die bei der Paserstoffherstellung anfallen und ihrem erneuten Einsatz zugeführt werden sollen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es 1st bekannt, bei der Polymerenherstellung und deren Weiterverarbeitung zu textlien Fläohengebilden anfallende Abfälle auf chemischem Wege in wiedereinsatafähige Produkte umzuwandeln.

In der GB-PS 1254209 wird ein Verfahren zur Wiederverwendung von Polyesterharz vorgeschlagen, bei dem hochmolekulares Polyesterharz mit einem Regenerierungsmittel vermischt wird. Als einzusetzende Regenerierungsmittel werden Wasser, Glykole, Dikarbonaäuren und Dikarbonsäure-

ester'eingesetzt,:, die/einzeln oder als Gemisch den PoIyesierabfällen zugegeben werden· Der Abbau der hochmolekularen Polyesterabfälle au einem niedermolekularen Produkt erfolgt in einem Extrusionsapparat unter Überdruck· Daa abzubauende Polyestermaterial ist vor dem Mischen mit dem Regenerierungsmittel und dem Einbringen in den Extruder in eine für den Extruder einzugsfähige form zu bringen, das heißt, es ist zu granulieren·

Das ein niedriges Molekulargewicht aufweisende, abgebaute Produkt, soll sich zur Herstellung von hochmolekularem Polyester wiederverwendeη lassen, indem bis zu 20 % des abgebauten Polyesters Glykolester oder Vorpolykondensat beige ndsoht wird und dieses Gemisch einer Polykondensation zu einem hochmolekularen Produkt unterworfen wird·

In der DD-PS (WP) 234641 wird ein Verfahren zum chemischen Abbau hochmolekularer Polyester- oder Mischpοlyeaterabfalle vorgeschlagen, bei dem die Abfälle durch einen alkoholisch gelösten Phosphorsäureester chemisch abgebaut werden. Die Abbaureaktion wird in einem Extruder bei Überdruck vorgenommen und liefert ein niedermolekulares Produkt, das in Beimischungen von größer als 20 % zum Vorpolykondensat anschließend in einem Polykondensationsreaktor erneut polykondensiert wird·

Xn dieser offenbarten technischen Lösung wird darauf hingewiesen, daß die abzubauenden Abfälle nicht nur in eine für den Extruder geeignete aufnahmebereite Form zu bringen sind, sondern auch hinsichtlich ihres Feuchtegehaltes dahingehend aufzubereiten sind, daß ein zulässiger Feuohtigkeitawert von 0,30 % im Abfall einzustellen ist, bevor dieser im Extruder einer Abbaureaktion unterzogen werden kann·

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In der US-PS 3344091 wird ein Verfahren zur Wiederverwendung von Polyesterabfällen vorgeschlagen, bei dem die auf eine bestimmte Teilchengröße zerkleinerten Abfälle mit einem aromatischen Dikarbonsäureester und Glykol vermischt und auf eine 25 bis 50 ⁰C Über dem Siedepunkt des Glykole liegende Temperatur erhitzt werden· Wach Auflösung des Polyesters und Entfernung dea Alkohols liegt ein Vorpolykondensat mit einem Durchschnittspolykondensationsgrad von kleiner als 10 vor, das bei weiterem Erhitzen in eine pulverförmig e Masse umgewandelt wird· Diese pulverförmige Masse unterzieht man in einer inerten Atmosphäre einer Festphasenpolykondensation,

In der DD-PS (WP) CO8J/243757 wird ein Verfahren zur Wiederverwendung von Polymerabfällen vorgeschlagen, bei dem die in den verschiedenen Verfahrensstufen der Faserherstellung anfallenden, sich in einem Reaktor befindlichen Polymerabfälle in einem von 150 bis auf 300 ⁰C ansteigenden Temperaturverlauf in Anwesenheit eines das Abfallgut durohflutenden NaphthaIinstromes zu einem hochmolekularem Produkt polykondensiert werden. Die Polykondensation in sohraelzflUssiger Phase erfolgt dabei naoh Erreichen einer Temperatur im Abfallgut von 250 bis 300 ⁰C. Das ausgetragene Produkt wird anschließend abgekühlt, granuliert und zu Endlosfäden versponnen·

Im Hinblick auf die Verwendungsfähigkeit der vorgeschlagenen Verfahren sind folgende Nachteile feststellbar:

Die in der GB-PS 1254209, der DD-PS 234641 und der US-PS 3344091 beschriebenen Verfahren basieren auf 2-stufigen Verfahrensvarianten,bei denen in der 1· Stufe der Abbau der Polymerabfälle zu einem niedermolekularen Produkt vollzogen wird, das in der 2_# Verfahrensstufe zu einem hochmolekularen Produkt polykondensiert wird.

Dieser 2»Stufenprozeß iat umstandIioh, zeitaufwendig und belastet die Gesamtökonomie dea Verfahrens negativ.

Bei dem in der DD-PS COBJ/243757 vorgeschlagenen Verfahren wird zwar in einem 1-stufigen Verfahren unter Umgehung dea Abbaus zu einem niedermolekularen Produkt die Polykondensation durchgeführt. Sie wird jedoch durch eine Polykondensation in schmelzflliasiger Phase bei sehr hohen Temperaturen bis zu 300 ⁰C in Anwesenheit eines Haphthalinstromes abgeschlossen·

Die abschließende Polykondensation in schmelzflUasiger Phase stellt eine zusätzliche hohe thermische Belastung des bereits thermisch geschädigten Abfallmaterials dar, die sich nachteilig auf den Weiterverarbeitungsprozeß auswirkt.

Durch den kontinuierlich eingespeisten Naphthalinstrom tritt infolge der dafUr zusätzlich erforderlichen technisch apparativen Ausrüstung und des ständig teilweise zu ergänzenden Raphthalinvorratea eine kostenungunstige Belastung des Verfahrens ein.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Ge samt Ökonomie des Verfahrens bei gleichzeitiger Vereinfachung der VerfahrensfUhrung.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt, die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Wiederverwendung fadenförmiger, thermisch beanspruchter Polyeaterabfälle zu schaffen, das es durch eine ver-

änderte VerfaJirensführung ermöglicht, ein fUr den Spinn- und Gießprozeß verbeaaertes Auagangaprodukt zu erhalten·

Erfindungagemaß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Wiederverwendung fadenförmiger, thermisch beanspruchter Polyesterabfälle gelöat, bei dem Polyesterendlosfäden, die bei dem sich an den Spinnprozeß anschließenden Aufspulprozeß ale wirrer Injektorabfall anfallen, kontinuierlich einer Verarbeitungaatrecke zugeführt und dabei mit Temperaturen von über 100 ⁰C und,Stickatoff beaufschlagt aowie anschließend einem Extrude? zugeleitet und zu Fadenmaterial oder Spritz- und Stranggußmaterial extrudiert werden, welchea dadurch charakterisiert ist, daß ein aua unterschiedlich orientierter Abfallseide beatehender Fadenwirreatrang mit einem Durchmesser von gleich oder kleiner als 400 mm in einer Zeit von 10 oder weniger als 10 Minuten einer Temperaturbehandlung von 150 bis 170 ⁰C und anschließend einem 2- oder weniger ala 2-atUndigen Featphaaenpolykondenaationaprozeß bia zum Erreichen einer Effektivtemperatur von 237 bia 248 ⁰C unterzogen wird. Überraschend wurde gefunden, daß daa unter Umgehung der aohmelzflUaaigen Polyköndensationsphase nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkt ein den Bedingungen dea naohfolgenden Extrusionsprozeases entsprechendes Kristallitspektrum aufweist. Beim Spinnprozeß und dem sich daran unmittelbar anschließenden Aufapulprozeß fallen bedingt durch verschiedene verfahrenatechniache Umstände, wie beispielsweise Spinnstörungen oder Fadenbrliche, Abfälle in Form von Endloafäden an, die mittels Injektoren abgesaugt und damit aus dem weiteren Bearbeitungsprozeß entfernt werden.

Diese Endlosfäden sind bereits durch vorangegangene Prozeßstufen, wie Polykondensation und Spinnerei, ther-

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misch beansprucht und weisen außerdem unterschiedliche kristalline Orientierungazustände auf, die durch die in der letzten Proseßstufe angewendeten verschiedenen Spinn- und Aufspultechnologien bedingt sind. So sind beispielsweise bei schnellgesponnenen Endlosfäden in Abhängigkeit von den angewendeten Aufwindegeschwindigkeiten und den daraus resultierenden verschiedenen Reokverhältnissen unterschiedliche kristalline Orientierungszustände feststellbar.

Diese ein breites Kristallitapektrum aufweisenden Endlosfäden werden au kurzen Fadenwirrestrangen zusammengedreht und kontinuierlich einer Verarbeitungsatrecke, beispielsweise einem Hohlzylinder, zugeführt. In der ersten Phase des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die Temperaturbeaufschlagung des gleich oder kleiner als 400 mm breiten, endlosen Fadenwirrestranges mit einer Temperatur im Bereich von 150 bis 170 ⁰O in einem Zeitintervall von gleich oder kleiner 10 Minuten eine Vorbehandlung des Fadenwirrestranges vorgenommen, wobei sioh gleichzeitig neben einer erfolgenden Quer- und Längakontraktion des Fadenwirrestranges in den Fäden anstelle der vorher vorhandenen unterschiedlichen Kristallitnetzwerke infolge der Zerstörung der amorphen Bereiche ein weitestgehend egalisiertes Kristallitspektrum ausbildet. Dieser Egalisierungsprozeß wird hinsichtlich der Vollständigkeit seines Ablaufes maßgeblich durch die Breite des vorzubehandelnden Fadenwirrestranges mitbestimmt· Der auf die erfindungsgemäße Weise vorbehandelte Fadenwirrestrang wird anschließend in der zweiten Verfahrensphase in Anwesenheit eines Stickstoffstromes einer Featphasenpolykondensation in einer erfindungsgemäßen Zeitdauer von gleich oder kleiner 2 Stunden unterzogen, bis sich im Fadenwirrestrang'eine erfindungsgemäße Effektivtemperatur von 237 bis 248 ⁰C eingestellt hat·

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Unter der Effektivtemperatur soll definitionsgeinäß die Meßtemperatur der maximalen Temperaturdifferenz im Differential-Thermogramm verstanden werden. Die erfindungsgemäße Verfahrensweiae führt offensichtlich zu einem engen Kristallitspektrum innerhalb dea Faderiwirrestrangea, wobei sich die Kristallite durch eine geringe thermische Stabilität auszeichnen. Dieser erreiohte Ordnungszustand innerhalb des Fadenwirrestranges ist die Voraussetzung für die Durchführung des sich kontinuierlich anschließenden Extrusionsprozesses unter schonenden Aufschmelzbedingungen, die eine erneute starke thermische Belastung des bereits herstellungsseitig thermisch mehrfach beanspruchten Fadenwirrestranges in vertretbaren Grenzen ermöglicht.

Für die ersponnenen Endlosfäden ist damit ein breites Einsatzgebiet außer ihrer Weiterverarbeitung zu Spritzgußartikeln gegeben.

Gegenüber den bekannten Verfahren weist die erfindungsgemäße Lösung folgende Vorteile auf:

Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach durchzuführen. Die dabei angewendeten übet eine verhältnismäßig kurze Zeit wirkenden relativ niedrigen Temperaturen führen zur Energieeinaparung und gestalten das Verfahren kostengünstig.

Die thermisch schonende Verfahre ns führung führt zu einer Gebrauchswertverbesserung im Finalprodukt·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel naohstehend näher erläutert werden:

Beim Aufwinden von mit Geschwindigkeiten zwischen 3000 und 4000 m/min ersponnenen Polyeaterendlosfäden fällt

fadenförmiger Abfall an, der mittels Injektoren abgesaugt, gesammelt und anschließend kontinuierlich als Fadenwirrestrang ait einem Durohmesser von 380 mm einer abgeschlossenen als Hohlaylinder ausgebildeten Verarbeitungsstrecke zugeführt wird.

Der Fadenwirrestrang passiert in einer Zeit von 8 Minuten eine Temperatur3trecke, die bei 150 ⁰C beginnt und bei 170 ⁰C.'endet.'

Daran schließt sich eine 100 minütige Pestphaaenpο 1.γkondensation unter Stickstoffatmosphäre an, nach der der Fadenwirr eat rang eine Effektivtemperatur von 24-4 ⁰O auf- weiat,

Sr wird direkt einem Extruder zugeführt, unter Vermeidung starker thermischer Belastungen aufgeschmolzen und au Bndlosfäden ausgesponnen, die für die Herstellung von endlosen Profilsträngen eingesetzt werden«

Claims (1)

1. - 9 Erfind ungsanspruoh

   1. Verfahren zur Wiederverwendung fadenförmjLger, thermisch beanspruchter Polyesterabfälle, bei dem PoIyeaterendlosfäden, die bei dem sich an den Spinnprozeß anschließenden Aufapulprozeß als wirrer Injektorabfall anfallen, kontinuierlich einer Verarbeitungaatrecke zugeführt und dabei mit Temperaturen von liber 100 ⁰C und Stickstoff beaufschlagt sowie anschließend einem Extruder zugeleitet und zu Fadenmaterial oder Spritz- und Stranggußmaterial extrudiert werden, gekennzeichnet dadurch, daß ein aus unterschiedlich orientierter Abfallseide bestehender Fadenwirrestrang mit einem Durchmesser von gleich oder kleiner als 400 mm in einer Zeit von 10 oder weniger als 10 Minuten einer Temperaturbehandlung von 150 bis 170 ⁰C und anschließend einem 2- oder weniger als 2-atündigen Featphasenpolykondensationsprozeß bis zum'Erreicheη einer Effektivtemperatur von 237 bia 248 ⁰C unterzogen wird, -