DE102019004051A1

DE102019004051A1 - Method and apparatus for melt spinning filaments

Info

Publication number: DE102019004051A1
Application number: DE102019004051.1A
Authority: DE
Inventors: Klaus Schäfer
Original assignee: BB Engineering GmbH; BTI Holding SE
Current assignee: BB Engineering GmbH; BTI Holding SE
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2020-12-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus einem Polyester. So werden eine Vielzahl von Filamenten durch eine Spinneinrichtung aus einem Schmelzestrom extrudiert. Der Schmelzestrom wird aus einer PET-Schmelze einer Schmelzeerzeugereinrichtung und aus einer PET-Recycleschmelze einer Recycleeinrichtung durch intensive Vermischung erzeugt.The invention relates to a method and a device for melt spinning filaments from a polyester. A large number of filaments are extruded from a melt stream by a spinning device. The melt flow is generated from a PET melt from a melt generator device and from a PET recycling melt from a recycling device by intensive mixing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzspinnen von Filamenten aus einem Polyester sowie eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus einem Polyester gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The invention relates to a method for melt spinning filaments from a polyester and a device for melt spinning filaments from a polyester according to the preamble of claim 9.

Bei der Herstellung von synthetischen Fäden aus einer Polymerschmelze ist es üblich, dass die Polymerschmelze mittels einer Spinndüse durch eine Vielzahl von kapillarförmigen Düsenöffnungen zu feinsten Filamenten extrudiert wird. Die Filamente werden nach einer Abkühlung zu einem Faden oder Faserstrang zusammengeführt und je nach Endprodukt mehreren Behandlungsschritten unterzogen. Hierbei spielen die Festigkeit und Dehnung der Filamente eine wesentliche Rolle. Daher muss die Polymerschmelze insbesondere in ihrer Schmelzviskosität konstante und stets gleichbleibende Eigenschaften aufweisen. Insbesondere bei einem Polyester sind Unregelmäßigkeiten in der Schmelzeführung oder in der Schmelzeherstellung zu vermeiden. Die Molekularstruktur von Polyester ist durch lange Molekülketten bestimmt, die jedoch bei thermischer Belastung relativ schnell zerfallen. Daher ist es bis heute üblich, multiple Polyesterfäden aus einer kontinuierlich erzeugten PET-Schmelze konstanter Qualität zu spinnen. So werden Polykondensationsanlagen eingesetzt, um große Mengen von PET-Schmelze für die Herstellung von synthetischen Fäden bereitzustellen. Ein derart gattungsgemäßes Verfahren und gattungsgemäße Vorrichtung geht beispielsweise aus der DE 100 63 286 A1 hervor.In the production of synthetic threads from a polymer melt, it is customary for the polymer melt to be extruded into extremely fine filaments by means of a spinneret through a large number of capillary-shaped nozzle openings. After cooling, the filaments are brought together to form a thread or fiber strand and, depending on the end product, are subjected to several treatment steps. The strength and elongation of the filaments play an important role here. Therefore, the polymer melt must have constant and constant properties, especially in terms of its melt viscosity. In the case of a polyester in particular, irregularities in the flow of the melt or in the production of the melt are to be avoided. The molecular structure of polyester is determined by long molecular chains which, however, disintegrate relatively quickly when exposed to thermal stress. It has therefore been customary to this day to spin multiple polyester threads from a continuously produced PET melt of constant quality. Polycondensation systems are used to provide large quantities of PET melt for the production of synthetic threads. Such a generic method and generic device is based, for example, on FIG DE 100 63 286 A1 emerged.

Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus einer PET-Schmelze treten zu Beginn des Prozesses oder bei Prozessstörungen Betriebssituationen auf, in denen Faserabfälle produziert werden. Derartige Faserabfälle werden üblicherweise in Nachfolgeprozessen verwendet, da diese PET-Abfälle durch einen Kettenabbau der Molekülketten erheblich belastet wurde und dahr beim Aufschmelzen der Faserabfälle eine unzureichende Schmelzeviskosität erreicht wird.In the known method and the known device for melt spinning filaments from a PET melt, operating situations in which fiber waste are produced occur at the beginning of the process or in the event of process disruptions. Such fiber waste is usually used in downstream processes, since this PET waste has been significantly burdened by chain breakdown of the molecular chains and an insufficient melt viscosity is achieved when the fiber waste is melted.

Es ist somit üblich, derartige Faserabfälle in einem gesonderten Recycleprozess beispielsweise zu Profilen zu verarbeiten.It is therefore common to process such fiber waste in a separate recycling process, for example into profiles.

Die zum Schmelzspinnen von Polyesterfäden benötigte Polymerschmelze wird daher durch eine Polykondensationsanlage erzeugt. Derartige Polykondensationsanlagen produzieren üblicherweise mehr als 100 Tonnen Schmelze pro Tag, so dass eine Mehrzahl von Spinneinrichtungen zur Herstellung von Fäden parallel genutzt werden. Durch die Vielzahl von Spinneinrichtungen treten somit relativ große Mengen an Faserabfällen auf, die gesammelt und durch LKW's abtransportiert werden müssen.The polymer melt required for melt spinning polyester threads is therefore generated by a polycondensation system. Such polycondensation systems usually produce more than 100 tons of melt per day, so that a large number of spinning devices are used in parallel to produce threads. Due to the large number of spinning devices, relatively large amounts of fiber waste occur, which have to be collected and transported away by trucks.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren und die gattungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus Polyester mit einer verbesserten Materialwirtschaft und Rohstoffverwertung auszuführen.It is now the object of the invention to implement the generic method and the generic device for melt spinning filaments made of polyester with improved materials management and raw material utilization.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst.This object is achieved by a method with the features according to claim 1 and by a device with the features according to claim 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merkmalskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.Advantageous developments of the invention are defined by the features and combinations of features of the respective subclaims.

Die Erfindung löst sich von dem Vorbehalt, dass aufgeschmolzene Faserabfälle aufgrund eines Kettenabbaus den Molekülketten im Polyester eine unzureichende Schmelzeviskosität aufweisen, die das Spinnen von Filamenten insbesondere die Gleichförmigkeit zur Erzeugung physikalischer Eigenschaften an den Filamenten nicht gewährleistet. So ist bekannt, dass beim Kettenzerfall die Bindungsstellen durch Wassereinlagerungen im Polyester blockiert werden. Durch eine intensive Aufbereitung der Faserabfälle ist es jedoch nun überraschenderweise gelungen, eine PET-Recycleschmelze aus den Faserabfällen zu erzeugen, die eine Beimischung in eine PET-Schmelze ermöglicht. Der durch ein dynamisches Durchmischen erzeugte Schmelzestrom aus der PET-Schmelze und der PET-Recycleschmelze ermöglicht ein kontinuierliches und gleichmäßiges Ausspinnen der Filamente.The invention resolves the reservation that melted fiber waste due to chain breakdown of the molecular chains in the polyester has an insufficient melt viscosity which does not guarantee the spinning of filaments, in particular the uniformity for generating physical properties on the filaments. It is known that when the chain breaks down, the binding points are blocked by water retention in the polyester. By means of intensive processing of the fiber waste, however, it has now surprisingly been possible to generate a PET recycled melt from the fiber waste, which allows it to be admixed with a PET melt. The melt flow produced by dynamic mixing from the PET melt and the PET recycled melt enables the filaments to be spun out continuously and evenly.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu eine Recycleeinrichtung zum Aufschmelzen und Aufbereiten von Faserabfällen zu einer PET-Recycleschmelze auf, die mit der Schmelzeerzeugereinrichtung zusammenwirkt, um den Schmelzestrom aus der PET-Schmelze und der PET-Recycleschmelze zum Extrudieren von Filamenten zu erzeugen.For this purpose, the device according to the invention has a recycling device for melting and processing fiber waste into a PET recycled melt, which interacts with the melt generator to generate the melt flow from the PET melt and the PET recycled melt for the extrusion of filaments.

Um die bei PET-Schmelze üblicherweise hohen Schmelzviskositäten beim Extrudieren der Filamente annähernd beizubehalten, ist die Verfahrensvariante bevorzugt ausgeführt, bei welcher die Aufbereitung in der PET-Recycleschmelze eine Schmelzviskosität von mindestens >95% der Schmelzviskosität der PET-Schmelze erzeugt. Damit können ebenfalls die üblichen physikalischen Eigenschaften an dem Filament erreicht werden.In order to approximately maintain the usually high melt viscosities of PET melt when extruding the filaments, the process variant is preferably carried out in which the processing in the PET recycling melt produces a melt viscosity of at least> 95% of the melt viscosity of the PET melt. The usual physical properties can thus also be achieved on the filament.

Die Schmelzviskosität des Schmelzestromes lässt sich dann noch weiter erhöhen, indem die PET-Recycleschmelze und die PET-Schmelze in einem Mischungsverhältnis zusammengeführt werden, dass der Schmelzestrom eine Schmelzviskosität von mind. >97% der Schmelzviskosität der PET-Schmelze aufweist. Damit können annähernd die durch eine Polykondensationsanlage erzeugten Schmelzewerte des Polyesters erreicht werden.The melt viscosity of the melt flow can then be increased even further by combining the PET recycled melt and the PET melt in a mixing ratio such that the melt flow has a melt viscosity of has at least> 97% of the melt viscosity of the PET melt. This means that the melt values of the polyester generated by a polycondensation system can be achieved approximately.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer Weiterbildung eine dynamische Mischvorrichtung auf, die eine gleichmäßige und intensive Durchmischung der PET-Schmelze mit der PET-Recycleschmelze ermöglicht.For this purpose, according to a further development, the device according to the invention has a dynamic mixing device which enables uniform and intensive mixing of the PET melt with the PET recycled melt.

Um einen Kettenaufbau in den Molekülen der PET-Faserabfälle zu erreichen, ist die Verfahrensvariante besonders vorteilhaft, bei welcher die PET-Recycleschmelze unter einer Unterdruckatmosphäre filtriert und entgast wird. Durch die Filtrierung in einer Unterdruckatmosphäre können großflächige Kontaktzonen zwischen der Schmelze und einer Unterdruckatmosphäre realisiert werden, so dass sich die flüchtigen Bestandteile in relativ kurzer Verweilzeit lösen können. Insbesondere lassen sich die Bindungsstellen in den Kurzketten der Moleküle aktivieren, um den Kettenaufbau zu intensivieren.To achieve a chain build-up in the molecules of the PET fiber waste, the process variant is particularly advantageous in which the PET recycled melt is filtered and degassed under a vacuum atmosphere. By filtering in a negative pressure atmosphere, large-area contact zones between the melt and a negative pressure atmosphere can be realized so that the volatile constituents can dissolve in a relatively short dwell time. In particular, the binding sites in the short chains of the molecules can be activated in order to intensify the chain structure.

Die Recycleeinrichtung weist hierzu eine beheizte Entgasungsvorrichtung mit zumindest einem Filterelement und einer Vakuumkammer auf, wobei die PET-Recycleschmelze durch das Filterelement in eine Unterdruckatmosphäre der Vakuumkammer führbar ist. Diese Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bietet somit den besonderen Vorteil, dass eine intensive Entgasung bei relativ kurzen Verweilzeiten möglich ist.For this purpose, the recycling device has a heated degassing device with at least one filter element and a vacuum chamber, wherein the PET recycling melt can be guided through the filter element into a negative pressure atmosphere of the vacuum chamber. This development of the device according to the invention thus offers the particular advantage that intensive degassing is possible with relatively short dwell times.

Damit sich die Wasserblockaden innerhalb der Molekülstruktur schnell und vollständig lösen, ist die Verfahrensvariante vorgesehen, bei welcher die PET-Recycleschmelze bei einer Temperatur im Bereich von 270°C - 330°C filtriert und entgast wird. Somit wird der Kettenaufbau der Molekularstruktur des Polyesters noch verbessert.So that the water blockages within the molecular structure dissolve quickly and completely, the process variant is provided in which the PET recycled melt is filtered and degassed at a temperature in the range of 270 ° C - 330 ° C. The chain structure of the molecular structure of the polyester is thus further improved.

Um das Austreten des Wasserdampfes aus der Schmelze innerhalb der Vakuumkammer zu intensivieren, ist eine Unterdruckatmosphäre von 0,5 mbar bis max. 50 mbar eingestellt. Je nach Ausgestaltung der Filtrierung können dabei große Angriffsflächen an der Schmelzeoberfläche erzeugt werden.In order to intensify the escape of the water vapor from the melt within the vacuum chamber, a negative pressure atmosphere of 0.5 mbar to max. 50 mbar set. Depending on the configuration of the filtration, large attack surfaces can be generated on the melt surface.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eine Vakuumpumpe auf, die mit der Vakuumkammer der Entgasungsvorrichtung verbunden ist.For this purpose, according to an advantageous development, the device according to the invention has a vacuum pump which is connected to the vacuum chamber of the degassing device.

Die Entgasung der PET-Recycleschmelze lässt sich auch noch dadurch verbessern, indem die PET-Recycleschmelze nach der Filtrierung und Entgasung einem Verweilreaktor zur Homogenisierung und zum Fortsetzen der Entgasung zugeführt wird. Somit kann die Qualität der PET-Recycleschmelze für das Extrudieren von Filamenten noch verbessert werden.The degassing of the recycled PET melt can also be improved by feeding the recycled PET melt after filtration and degassing to a residence reactor for homogenization and to continue degassing. This means that the quality of the PET recycled melt for extruding filaments can be improved even further.

Die Recycleeinrichtung kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung noch durch einen Verweilreaktor ergänzt werden, der an einem Schmelzeauslass der Entgasungsvorrichtung angeschlossen ist und der einen Vakuumanschluss für eine Vakuumpumpe aufweist.According to an advantageous development of the device according to the invention, the recycling device can be supplemented by a residence reactor which is connected to a melt outlet of the degassing device and which has a vacuum connection for a vacuum pump.

Damit auch der Schmelzestrom aus der PET-Recycleschmelze und der PET-Schmelze eine besondere Homogenität aufweist, ist eine dynamische Durchmischung vorgesehen. Hierzu ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung der dynamische Mischer mit der Schmelzeerzeugereinrichtung und durch eine Dosierpumpe mit der Recycleeinrichtung verbunden. So kann ein beliebiges Mischungsverhältnis zur Erzeugung des Schmelzestromes zwischen der PET-Schmelze und der PET-Recycleschmelze eingestellt werden.Dynamic mixing is provided so that the melt flow from the PET recycled melt and the PET melt also has a particular homogeneity. For this purpose, according to an advantageous development of the device according to the invention, the dynamic mixer is connected to the melt generator device and to the recycling device by a metering pump. Any mixing ratio for generating the melt flow between the PET melt and the PET recycled melt can be set.

Damit die in dem Schmelzspinnprozess anfallenden Faserabfälle direkt verwertet werden können, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen, bei welcher die Recycleeinrichtung eine Aufschmelzeextruder aufweist, der durch ein Transportsystem mit einem Abfallsammelbehälter verbunden ist, der den Spinneinrichtungen zugeordnet ist. Grundsätzlich besteht dabei die Möglichkeit, dass der Abfallsammelbehälter eine Mehrzahl von Sammelstellen beinhaltet, die jeweils einer der Spinneinrichtung zugeordnet sind. Wesentlich hierbei ist, dass die beim Anspinnen oder bei der Prozessunterbrechung anfallenden Faserabfälle in den Spinneinrichtungen unmittelbar der Recycleeinrichtung zugeführt werden.So that the fiber waste generated in the melt spinning process can be recycled directly, the further development of the device according to the invention is provided in which the recycling device has a melting extruder which is connected by a transport system to a waste collection container that is assigned to the spinning devices. Basically there is the possibility that the waste collection container contains a plurality of collection points which are each assigned to one of the spinning devices. It is essential here that the fiber waste arising during piecing or when the process is interrupted in the spinning devices is fed directly to the recycling device.

Zur Vorbereitung der Entgasung der PET-Recycleschmelze, sind dem Aufschmelzextruder zumindest eine Filtervorrichtung und eine Schmelzepumpe nachgeordnet. Damit lässt sich eine Vorfiltrierung erreichen.To prepare the degassing of the PET recycled melt, at least one filter device and a melt pump are arranged downstream of the melting extruder. Pre-filtration can thus be achieved.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmelzspinnen von Filmenten aus Polyester wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus Polyester unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.The method according to the invention for melt spinning films made of polyester is explained in more detail below with reference to a few exemplary embodiments of the device according to the invention for melt spinning filaments made of polyester with reference to the accompanying figures.

Es stellen dar:

1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten
2 schematisch ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten
3 schematisch eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer Entgasungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels aus 1

They represent:

1 schematically a first embodiment of the device according to the invention for melt spinning filaments
2 schematically a further exemplary embodiment of the device according to the invention for melt spinning filaments
3 schematically shows a cross-sectional view of an embodiment of a degassing device of the embodiment 1

In der 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten schematisch dargestellt. Das Ausführungsbeispiel weist eine Spinneinrichtung 2 auf, die eine Vielzahl von Spinnpositionen zur Herstellung synthetischer Fäden aufweist. In diesem Ausführungsbeispiel sind nur beispielhaft die ersten drei Spinnpositionen 3.1, 3.2 und 3.3 gezeigt. In jede der Spinnpositionen werden eine Vielzahl von Filamenten extrudiert, die bündelweise zu mehreren Fäden zusammengeführt werden. Die Fäden werden als eine Fadenschar nach dem Extrudieren abgezogen und am Ende zu Spulen aufgewickelt.In the 1 a first embodiment of the device according to the invention for melt spinning filaments is shown schematically. The embodiment has a spinning device 2 which has a plurality of spinning positions for the production of synthetic threads. In this exemplary embodiment, the first three spinning positions are only exemplary 3.1 , 3.2 and 3.3 shown. A large number of filaments are extruded into each of the spinning positions, which are bundled together to form several threads. The threads are drawn off as a thread sheet after extrusion and wound up at the end to form spools.

Die Ausbildung der Spinneinrichtung 2 ist bekannt und beispielhaft und daher hier nicht näher erläutert. Grundsätzlich können die Filamente mehrerer Spinnpositionen auch zu Fasersträngen zusammengeführt werden, die beispielsweise zu Stapelfasern verarbeitet werden.The training of the spinning device 2 is known and exemplary and is therefore not explained in detail here. In principle, the filaments of several spinning positions can also be brought together to form fiber strands that are processed into staple fibers, for example.

Die Spinnpositionen 3.1, 3.2 und 3.3 sind an einer Hauptschmelzeleitung 14 angeschlossen, durch welche ein Schmelzestrom den Spinnpositionen 3.1 bis 3.3 zum Extrudieren der Filamente zugeführt wird. Die Hauptschmelzeleitung 14 ist an eine Mischvorrichtung 12 angeschlossen. Die Mischvorrichtung 12 ist als dynamischer Mischer ausgeführt und weist einen Mischerantrieb 12.1 auf, der die innerhalb der Mischvorrichtung 12 angeordneten Mischelemente 12.2 antreibt. Die Mischvorrichtung 12 ist über eine Schmelzeleitung 13.1 mit einer Schmelzeerzeugereinrichtung 1 verbunden. Die Schmelzeerzeugereinrichtung 1 könnte in diesem Ausführungsbespiel beispielsweise durch eine Polykondensationsanlage gebildet sein. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass bei relativ wenigen Spinnpositionen die Schmelzeerzeugereinrichtung 1 durch einen Extruder gebildet wird.The spinning positions 3.1 , 3.2 and 3.3 are on a main melt line 14th connected, through which a melt flow the spinning positions 3.1 to 3.3 to extrude the filaments. The main melt line 14th is on a mixer 12th connected. The mixing device 12th is designed as a dynamic mixer and has a mixer drive 12.1 on, the one inside the mixer 12th arranged mixing elements 12.2 drives. The mixing device 12th is via a melt line 13.1 with a melt generator 1 connected. The melt generator 1 could be formed in this exemplary embodiment, for example, by a polycondensation system. As an alternative, however, there is also the possibility that the melt generator device can be used with relatively few spinning positions 1 is formed by an extruder.

Über eine zweite Schmelzeleitung 13.2 ist die Mischvorrichtung 12 mit einer Recycleeinrichtung 4 verbunden. Die Recycleeinrichtung 4 dient zum Aufschmelzen und Aufbereiten von Faserabfällen, die in den Spinnpositionen der Spinneinrichtung 2 während eines Prozessbeginns oder einer Prozessstörung auftreten.Via a second melt line 13.2 is the mixing device 12th with a recycling facility 4th connected. The recycling facility 4th serves to melt and process fiber waste that is in the spinning positions of the spinning device 2 occur during a process start or a process disruption.

So ist der Spinneinrichtung 2 in diesem Ausführungsbeispiel ein Abfallsammelbehälter 5 zugeordnet. Der Abfallsammelbehälter 5 dient zur Aufnahme aller Faserabfälle, die in den Spinnpositionen 3.1, 3.2 und 3.3 beispielsweise bei einem Anspinnen oder bei einer Prozessunterbrechung oder bei einem Spulwechsel auftreten. So können die Faserabfälle automatisiert oder manuell in den Abfallsammelbehälter 5 geführt werden. Der Abfallsammelbehälter 5 kann zudem Einrichtungen zum Zerkleinern der Faserabfälle enthalten.So is the spinning device 2 in this embodiment a waste collection container 5 assigned. The waste collection container 5 serves to take up all fiber waste that is in the spinning positions 3.1 , 3.2 and 3.3 occur for example during piecing or during a process interruption or during a package change. The fiber waste can be automatically or manually placed in the waste collection container 5 be guided. The waste collection container 5 may also contain facilities for shredding the fiber waste.

Über ein Transportsystem 6 ist der Abfallsammelbehälter 5 mit einem Aufschmelzeextruder 7 der Recycleeinrichtung 4 verbunden. Als Transportsystem 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Förderleitung gezeigt, durch welche die Faserabfälle pneumatisch zu dem Aufschmelzeextruder 7 gefördert werden.Via a transport system 6th is the waste collection container 5 with a melt extruder 7th the recycling facility 4th connected. As a transport system 6th In this embodiment, a conveying line is shown through which the fiber waste pneumatically to the melting extruder 7th be promoted.

Die Recycleeinrichtung 4 weist neben den Aufschmelzeextruder 7 eine Filtervorrichtung 8, eine Schmelzepumpe 9, eine Entgasungsvorrichtung 10 und eine Dosierpumpe 11 auf. Der Aufschmelzeextruder 7 kann ein oder mehrwellig ausgeführt sein und ist auf einer Auslassseite mit der Filtervorrichtung 8 verbunden. Der Filtervorrichtung 8 folgt die Schmelzepumpe 9, die über einen Pumpenantrieb 9.1 angetrieben wird. Die Schmelzepumpe 9 ist mit der Entgasungsvorrichtung 10 verbunden. Die Entgasungsvorrichtung 10 weist einen Schmelzeauslass 10.7 auf, der einer Dosierpumpe 11 zugeordnet ist. Die Dosierpumpe 11 wird über einen Pumpenantrieb 11.1 mit vorbestimmter Drehzahl angetrieben. Die Dosierpumpe 11 ist mit der Schmelzeleitung 13.2 verbunden, so dass der von der Dosierpumpe 11 erzeugte Teilstrom einer PET-Recyclingschmelze der Mischvorrichtung 12 zugeführt wird.The recycling facility 4th has next to the melting extruder 7th a filter device 8th , a melt pump 9 , a degassing device 10 and a metering pump 11 on. The melting extruder 7th can be designed with one or more waves and is on an outlet side with the filter device 8th connected. The filter device 8th the melt pump follows 9 that have a pump drive 9.1 is driven. The melt pump 9 is with the degassing device 10 connected. The degassing device 10 has a melt outlet 10.7 on that of a metering pump 11 assigned. The dosing pump 11 is driven by a pump 11.1 driven at a predetermined speed. The dosing pump 11 is with the melt line 13.2 connected so that of the dosing pump 11 Partial flow generated by a PET recycling melt of the mixing device 12th is fed.

Zur Erläuterung der Entgasungsvorrichtung 10 wird nun Bezug auf die Darstellung in 3 genommen, in welcher die Entgasungsvorrichtung 10 in einer Querschnittsansicht dargestellt ist.To explain the degassing device 10 reference is now made to the illustration in 3 taken in which the degassing device 10 is shown in a cross-sectional view.

Die Entgasungsvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 10.1 auf, das in diesem Fall zylindrisch ausgeführt ist. Innerhalb des Gehäuses 10.1 ist eine Vakuumkammer 10.2 ausgebildet. Innerhalb der Vakuumkammer 10.2 sind mehrere Filterelemente 10.4 in Form hohlzylindrischen Filterkerzen angeordnet. Die Filterelemente 10.4 weisen im Innern einen Druckraum 10.5 auf, der mit einem Schmelzeeinlass 10.6 am Gehäuse 10.1 verbunden ist. Die Filterelemente 10.4 sind am frei auskragenden Ende verschlossen und besitzen eine durchlässige Filterwand.The degassing device 10 has a housing 10.1 on, which is cylindrical in this case. Inside the case 10.1 is a vacuum chamber 10.2 educated. Inside the vacuum chamber 10.2 are several filter elements 10.4 arranged in the form of hollow cylindrical filter candles. The filter elements 10.4 have a pressure chamber inside 10.5 on that with a melt inlet 10.6 on the housing 10.1 connected is. The filter elements 10.4 are closed at the freely protruding end and have a permeable filter wall.

Unterhalb der freien Enden der Filterelemente 10.4 ist in der Vakuumkammer ein Sumpf 10.8 ausgebildet. Der Sumpf 10.8 ist mit einem Schmelzeauslass 10.7 in dem Gehäuse 10.1 verbunden. Der Schmelzeauslass 10.7 ist mittig am Boden des Gehäuses 10.1 angeordnet, wobei der Sumpf 10.8 sich trichterförmig oberhalb des Schmelzelauslasses 10.7 erstreckt.Below the free ends of the filter elements 10.4 is a sump in the vacuum chamber 10.8 educated. The swamp 10.8 is with a melt outlet 10.7 in the case 10.1 connected. The Melt outlet 10.7 is in the middle of the bottom of the case 10.1 arranged with the swamp 10.8 funnel-shaped above the melt outlet 10.7 extends.

Die Vakuumkammer 10.2 ist über einen Vakuumanschluss 10.3 mit einem Sammelbehälter 10.10 und einer Vakuumpumpe 10.11 verbunden.The vacuum chamber 10.2 is via a vacuum connection 10.3 with a collecting container 10.10 and a vacuum pump 11/10 connected.

Am Umfang des Gehäuses 10.1 ist eine Heizeinrichtung 10.9 angeordnet. Die Heizeinrichtung 10.9 weist vorzugsweise elektrische Heizmittel auf, die hier nicht näher dargestellt sind.On the perimeter of the case 10.1 is a heating device 10.9 arranged. The heating device 10.9 preferably has electrical heating means, which are not shown in detail here.

Zur Erläuterung der Funktion der Recyclingeinrichtung 4 wird nachfolgend nun Bezug zu den 1 und der 3 genommen.To explain the function of the recycling facility 4th will now be referred to below 1 and the 3 taken.

Die zerkleinerten Faserabfälle werden dem Aufschmelzextruder 7 aufgegeben, der alternativ auch mit einer Vakuumeinheit ausgeführt sein könnte. Der Aufschmelzeextruder 7 schmilzt die Faserabfälle zu einer PET-Recycleschmelze, die über einen Extruderauslass 7.1 der Filtervorrichtung 8 zugeführt wird. In der Filtervorrichtung 8 wird die PET-Recycleschmelze mit einer relativ großen Filterfeinheit unter Druck vorgefiltert, um Fremdpartikel und nicht aufgeschmolzene Polyestermaterialien aus der PET-Recycleschmelze zu entfernen. Die Filtrierung der PET-Recycleschmelze erfolgt in einer Überdruckatmosphäre, die durch den Austragextruder 7 erzeugt ist. Die vorgefilterte PET-Recycleschmelze wird von der Schmelzepumpe 9 aufgenommen und unter einem vordefinierten Betriebsdruck der Entgasungsvorrichtung 10 zugeführt.The shredded fiber waste is sent to the melting extruder 7th abandoned, which could alternatively be designed with a vacuum unit. The melting extruder 7th The fiber waste melts into a PET recycling melt, which is fed through an extruder outlet 7.1 the filter device 8th is fed. In the filter device 8th the PET recycled melt is pre-filtered under pressure with a relatively large filter fineness in order to remove foreign particles and unmelted polyester materials from the PET recycled melt. The PET recycled melt is filtered in an overpressure atmosphere created by the discharge extruder 7th is generated. The pre-filtered PET recycled melt is fed by the melt pump 9 recorded and under a predefined operating pressure of the degassing device 10 fed.

Die PET-Recycleschmelze gelangt über den Schmelzeeinlass 10.6 in den Druckraum 10.5 der Entgasungsvorrichtung 10 und durchdringt die Filterelemente 10.4. Dabei tritt die PET-Recycleschmelze in die Vakuumkammer 10.2 der Entgasungsvorrichtung 10. Innerhalb der Vakuumkammer 10.2 ist über die Vakuumpumpe 10.11 eine Unterdruckatmosphäre erzeugt. Die Unterdruckatmosphäre wird hierbei auf einen Wert im Bereich von 0,5 mbar bis max 50 mbar eingestellt. Bevorzugt wird ein Vakuum in der Vakuumkammer 10.2 von <2mbar eingestellt. Dabei ist die Entgasungseinrichtung 10 durch die Heizeinrichtung 10.9 auf eine Temperatur aufgeheizt, die im Bereich von 270°C bis 330°C liegt. Durch die relativ hohe Temperatur werden die in der PET-Recycleschmelze enthaltenen Wasserbestandteile gelöst. Durch die Unterdruckatmosphäre werden die sich lösenden Gase und Dämpfe aus der PET-Recycleschmelze herausgesogen und über den Vakuumanschluss 10.3 aus der Vakuumkammer 10.2 abgeführt und in den Sammelbehälter 10.10 abgeschieden. Durch das Entweichen und Entfernen der Wasseranteile bilden sich an den Molekülketten reaktionsfähige Bindestellen, die einen Kettenaufbau der Moleküle ermöglicht und somit zu einer erhöhten Schmelzviskosität führt. So konnte bereits nach kurzer Verweilzeit in der PET-Recycleschmelze eine Schmelzviskosität erzeugt werden, die in Relation zu der Schmelzviskosität einer PET-Schmelze oberhalb von 95% liegt. Insbesondere das relativ hohe Vakuum bis max. 50 mbar und die hohen Temperaturen bis 330° begünstigen den Kettenaufbau der PET-Recyclingschmelze.The PET recycled melt arrives via the melt inlet 10.6 in the printing room 10.5 the degassing device 10 and penetrates the filter elements 10.4 . The PET recycled melt enters the vacuum chamber 10.2 the degassing device 10 . Inside the vacuum chamber 10.2 is about the vacuum pump 11/10 creates a negative pressure atmosphere. The negative pressure atmosphere is set to a value in the range from 0.5 mbar to a maximum of 50 mbar. A vacuum in the vacuum chamber is preferred 10.2 set to <2mbar. Here is the degassing device 10 by the heater 10.9 heated to a temperature in the range of 270 ° C to 330 ° C. Due to the relatively high temperature, the water components contained in the PET recycled melt are dissolved. Due to the negative pressure atmosphere, the released gases and vapors are sucked out of the PET recycling melt and via the vacuum connection 10.3 from the vacuum chamber 10.2 discharged and into the collecting container 10.10 deposited. By escaping and removing the water, reactive binding sites are formed on the molecular chains, which enable the molecules to build up chains and thus lead to increased melt viscosity. After a short dwell time in the recycled PET melt, it was possible to generate a melt viscosity that is above 95% in relation to the melt viscosity of a PET melt. In particular the relatively high vacuum up to max. 50 mbar and the high temperatures of up to 330 ° favor the chain structure of the PET recycling melt.

Die durch Entgasung und Filtrierung aufbereitete PET-Recycleschmelze sammelt sich in dem Sumpf 10.8 am Boden des Gehäuses 10.1 und verlässt die Entgasungsvorrichtung 10 über den Schmelzeauslass 10.7.The recycled PET melt, prepared by degassing and filtration, collects in the sump 10.8 at the bottom of the case 10.1 and leaves the degassing device 10 via the melt outlet 10.7 .

Von dem Schmelzeauslass 10.7 gelangt die aufbereitete PET-Recycleschmelze zu einer Dosierpumpe 11. Die Dosierpumpe 11 wird mit einer vorbestimmten Pumpendrehzahl durch den Pumpenantrieb 11.1 derart angetrieben, dass eine vorbestimmte Durchflussmenge der PET-Recycleschmelze erzeugt wird und der Mischvorrichtung 12 zugeführt wird.From the melt outlet 10.7 the processed PET recycled melt arrives at a metering pump 11 . The dosing pump 11 is driven by the pump drive at a predetermined pump speed 11.1 driven in such a way that a predetermined flow rate of the PET recycled melt is generated and the mixing device 12th is fed.

In der Mischvorrichtung 12 wird eine über die Schmelzeleitung 13.1 zugeführte PET-Schmelze mit der PET-Recycleschmelze dynamisch vermischt. Die Mischvorrichtung 12 erzeugt daraus einen Schmelzestrom, der auslassseitig über die Hauptschmelzeleitung 14 der Spinneinrichtung 2 zugeführt wird.In the mixer 12th becomes one over the melt line 13.1 supplied PET melt is dynamically mixed with the PET recycled melt. The mixing device 12th generates a melt flow from this, which flows through the main melt line on the outlet side 14th the spinning device 2 is fed.

Durch ein vorbestimmtes Mischungsverhältnis zwischen der PET-Schmelze, die beispielsweise durch eine Polykondensationsanlage erzeugt wird, und der PET-Recycleschmelze lässt sich zudem die Schmelzviskosität des Schmelzestromes, der der Spinneinrichtung 2 zugeführt wird, noch verbessern. So besteht die Möglichkeit, dass die Schmelzviskosität des Schmelzestromes im Bereich von oberhalb 97% der Schmelzviskosität der PET-Schmelze liegt. Somit sind sehr stabile und gleichmäßige Spinnprozesse zur Herstellung qualitativ hochwertiger Fäden möglich.A predetermined mixing ratio between the PET melt, which is produced, for example, by a polycondensation system, and the PET recycled melt also allows the melt viscosity of the melt flow from the spinning device 2 is fed, still improve. There is thus the possibility that the melt viscosity of the melt flow is in the range of above 97% of the melt viscosity of the PET melt. This enables very stable and uniform spinning processes to produce high-quality threads.

Um eine gefärbte Schmelze in dem Schmelzestrom zu erzeugen, ist in dem Ausführungsbeispiel nach 1 der Mischvorrichtung 12 ein Nebenextruder 17 zugeordnet, durch welchen ein Additiv eingespeist wird. In der Mischvorrichtung 12 erfolgt eine intensive Durchmischung des Additivs mit der PET-Schmelze und der PET-Recycleschmelze. Der dann erzeugte Schmelzestrom wird über die Hauptschmelzeleitung 14 der Spinneinrichtung zugeführt.In order to produce a colored melt in the melt flow, the embodiment shown in FIG 1 the mixing device 12th a secondary extruder 17th assigned through which an additive is fed. In the mixer 12th the additive is intensively mixed with the PET melt and the PET recycled melt. The melt flow then generated is via the main melt line 14th fed to the spinning device.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren besitzen somit den großen Vorteil, dass die in dem Prozess anfallenden Faserabfälle unmittelbar dem Schmelzkreislauf zurückgeführt werden. Eine externe Entsorgung der Faserabfälle entfällt.The device according to the invention and the method according to the invention thus have the great advantage that the fiber waste arising in the process is returned directly to the melting cycle. There is no external disposal of fiber waste.

Um besonders hochwertige PET-Recycleschmelze zu erzeugen, ist in der 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach 2 ist im wesentlichen identisch zu dem Ausführungsbeispiel nach 1, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Beschreibung genommen wird.In order to produce particularly high-quality PET recycled melt, the 2 a further embodiment of the device according to the invention is shown schematically. The embodiment according to 2 is essentially identical to the embodiment according to 1 , so that only the differences are explained at this point and otherwise reference is made to the above description.

Um insbesondere in der PET-Recycleschmelze eine höhere Grenzviskosität herstellen zu können, ist die Entgasungsvorrichtung 4 mi einem Verweilreaktor 16 gekoppelt. Die Entgasungsvorrichtung 10 ist auf einer Auslassseite in einem Bodenbereich 10.12 mit dem Verweilreaktor 16 verbunden. Die filtrierte und entgaste PET-Recycleschmelze der Entgasungsvorrichtung 10 wird nun direkt einem Einlassbereich des Verweilreaktors 16 zugeführt. Der Verweilreaktor 16 besitzt auf einer Auslassseite einen Vakuumanschluss 16.2. Der Vakuumanschluss 16.2 ist mit einer separaten Vakuumpumpe (hier nicht näher dargestellt) oder alternativ mit der Vakuumpumpe 10.11 der Entgasungseinrichtung 10 verbunden. Innerhalb des Verweilreaktors 16 ist eine angetriebene Schneckenwelle 16.1 angeordnet, die die PET-Recycleschmelze einem Reaktorauslass 16.3 zuführt. An dem Reaktorauslass 16.3 ist ein Austragsextruder 18 direkt gekoppelt, um die filtrierte und entgaste PET-Recycleschmelze auszutragen. Hierbei folgt dem Austragsextruder 18 eine Austragspumpe 19 und eine Endfiltervorrichtung 15. Die Endfiltervorrichtung 15 ist in der Schmelzeleitung 13.2 angeordnet und somit der Mischvorrichtung 12 vorgeordnet.In order to be able to produce a higher intrinsic viscosity, particularly in the PET recycled melt, the degassing device is 4th with a residence reactor 16 coupled. The degassing device 10 is on an outlet side in a floor area 10.12 with the residence reactor 16 connected. The filtered and degassed recycled PET melt from the degassing device 10 is now directly an inlet area of the residence reactor 16 fed. The residence reactor 16 has a vacuum connection on one outlet side 16.2 . The vacuum connection 16.2 is with a separate vacuum pump (not shown here) or alternatively with the vacuum pump 11/10 the degassing device 10 connected. Inside the residence reactor 16 is a driven worm shaft 16.1 arranged that the PET recycle melt to a reactor outlet 16.3 feeds. At the reactor outlet 16.3 is a discharge extruder 18th directly coupled to discharge the filtered and degassed PET recycled melt. Here the discharge extruder follows 18th a discharge pump 19th and a final filter device 15th . The final filter device 15th is in the melt line 13.2 arranged and thus the mixing device 12th upstream.

Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Entgasung und Homogenisierung der PET-Recycleschmelze noch durch den zusätzlichen Verweilreaktor 16 intensiviert. So lässt sich über den Vakuumanschluss 16.2 weitere sicher aus der Kunststoffschmelze lösende Gase und Dämpfe entfernen. Die derart erzeugten PET-Recycleschmelzen weisen eine Grenzviskosität mit einem IV-Wert >0,8 auf.The in 3 The illustrated embodiment is the degassing and homogenization of the PET recycled melt by the additional residence reactor 16 intensified. So you can use the vacuum connection 16.2 Remove other gases and vapors that are safely released from the plastic melt. The recycled PET melts produced in this way have an intrinsic viscosity with an IV value> 0.8.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus Polyester ist für alle bekannten Schmelzspinnprozesse geeignet, bei denen Faserabfälle auftreten. Durch die Integration der Recyclingeinrichtung ist eine gesonderte Verwertung der Faserabfälle nicht mehr erforderlich. Durch Gewährleistung einer hohen Schmelzviskosität der PET-Recycleschmelze, die annähernd der Schmelzeviskosität der reinen PET-Schmelze entspricht, sind stabile Prozesse mit gleichbleibender Qualität der Fasein möglich.The method according to the invention and the device according to the invention for melt spinning filaments made of polyester are suitable for all known melt spinning processes in which fiber waste occurs. Thanks to the integration of the recycling facility, separate recycling of the fiber waste is no longer necessary. By ensuring a high melt viscosity of the PET recycled melt, which approximately corresponds to the melt viscosity of the pure PET melt, stable processes with constant fiber quality are possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 10063286 A1 [0002]

Claims

Process for melt spinning filaments from a polyester in the following steps: 1.1. Generating a melt stream from the PET melt and a PET recycled melt; 1.2. Extruding the melt of the melt stream into a plurality of filaments; 1.3. Collection of fiber waste during piecing and / or process disturbances; 1.4. Melting and processing of the fiber waste to the PET recycled melt; 1.5. Combining and mixing the PET melt with the PET recycled melt to form the melt stream.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the processing in the PET recycled melt produces a melt viscosity of at least> 95% of the melt viscosity of the PET melt.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the PET recycled melt and the PET melt are brought together in a mixing ratio that the melt flow has a melt viscosity of at least> 97% of the melt viscosity of the PET melt.

Method according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that during the processing of the melted thread waste, the PET recycled melt is filtered and degassed under a vacuum atmosphere.

Procedure according to Claim 4 , characterized in that the PET recycled melt is filtered and degassed at a temperature in the range from 270 ° to 330 °.

Procedure according to Claim 4 or 5 , characterized in that the PET recycled melt is degassed at a negative pressure atmosphere in the vacuum chamber of 0.5 mbar to 50 mbar.

Method according to one of the Claims 4 to 6th , characterized in that after the filtration and degassing, the PET recycled melt is fed to a residence reactor for homogenization and for continuing the degassing.

Method according to one of the Claims 4 to 7th , characterized in that the PET recycled melt is filtered under an overpressure before the degassing and / or after the degassing.

Method according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the PET recycled melt and the PET melt are brought together by dynamic mixing and fed as the melt flow to the extrusion.

Device for melt spinning filaments from a polyester, with a melt generating device (1) for producing a PET melt and with a spinning device (2) for producing the synthetic filaments, characterized by a recycling device (4) for melting and processing fiber waste to a PET Recycled melt which interacts with the melt generator device (1) to generate the melt flow from the PET melt and the PET recycled melt.

Device according to Claim 10 , characterized in that the recycling device (4) is designed in such a way that the PET recycled melt can be produced with a melt viscosity of> 95% of a melt viscosity of the PET melt.

Device according to Claim 10 or 11 , characterized in that a dynamic mixing device (12) is provided for generating the melt flow, which is connected to the melt generator device (1) and to the recycling device (4) by a metering pump (11).

Device according to one of the Claims 10 to 12th , characterized in that the recycling device (4) has a heated degassing device (10) with at least one filter element (10.4) and a vacuum chamber (10.2), the PET recycled melt through the filter element (10.4) in a negative pressure atmosphere of the vacuum chamber ( 10.2) is feasible.

Device according to Claim 13 , characterized in that the negative pressure atmosphere in the vacuum chamber (10.2) can be generated by a vacuum pump (10.11) to a negative pressure in the range from 0.5 mbar to 50 mbar.

Device according to Claim 13 or 14th , characterized in that the degassing device (10) is connected to a dwell reactor (16) through a melt outlet (10.7) and that the dwell reactor (16) is connected to a vacuum pump via a vacuum connection (16.2).

Device according to one of the Claims 10 to 15th , characterized in that the recycling device (4) has a melting extruder (7) which is connected to a waste collection container (5) by a transport system (6).

Device according to Claim 16 , characterized in that the melting extruder (7) is followed by at least one filter device (8) and a melt pump (9) through which the melted thread waste are fed to the degassing device (10).