DE1141408B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faeden, Baendern od. dgl. aus der Schmelze von organischen synthetischen, linearen Polymeren, insbesondere Polyamiden - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Faeden, Baendern od. dgl. aus der Schmelze von organischen synthetischen, linearen Polymeren, insbesondere Polyamiden

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DE1141408B DEJ1058A DEJ0001058A DE1141408B DE 1141408 B DE1141408 B DE 1141408B DE J1058 A DEJ1058 A DE J1058A DE J0001058 A DEJ0001058 A DE J0001058A DE 1141408 B DE1141408 B DE 1141408B
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Description

Für die Herstellung von Fäden, Filmen, Bändern, Platten od. dgl. aus geschmolzenen, organischen, film- und fadenbildenden Stoffen muß das feste Ausgangsgut fortlaufend und gleichmäßig nach einer Heizzone oder erhitzten Fläche gefördert und dort fortlaufend geschmolzen werden. So ist bereits ein Verfahren zum Spinnen von Fäden, Bändern u. dgl. aus geschmolzenen, organischen, fadenbildenden Gemischen bekanntgeworden, wonach die feste organische fadenbildende Masse nach einem Schmelzrost gefördert und dort geschmolzen wird, worauf die geschmolzene Masse in einen Raum tropft, in dem sie in geschmolzenem Zustand gehalten wird und von dem man sie nach einer Spinndüse od. dgl. drückt (französische Patentschrift 851437).
Die Förderung des Ausgangsgutes nach dem Schmelzrost kann so geschehen, daß man Stücke des Ausgangsgutes mit gewünschter Geschwindigkeit einem Trichter zuteilt und auf den Schmelzrost fallen läßt. Es ist jedoch zweckmäßiger, den Schmelzrost unterhalb eines Trichters oder schachtartigen Behälters anzuordnen, der vollständig mit Schnitzern oder Spänen der festen Masse gefüllt ist, so daß diese unmittelbar auf dem Schmelzrost aufliegt. Die geschmolzene Masse tropft in einen darunterliegenden Raum, füllt ihn vollständig, so daß der Spiegel der Schmelze über dem Schmelzrost steht. Dadurch wird jedoch die Wärmeübertragung vom Schmelzrost auf das darüberliegende feste Gut beeinträchtigt, so daß der Schmelzvorgang so lange unterbrochen wird, bis die geschmolzene Masse aus dem Sumpf abgezogen ist und weiteres festes Schmelzgut auf den Schmelzrost herabsinken kann. Die Schmelzgeschwindigkeit wird bei dieser bekannten Vorrichtung also zwangläufig durch die Geschwindigkeit der von dem unteren Behälter abgezogenen geschmolzenen Masse bestimmt, so daß Zersetzungen vermieden werden.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen ergeben sich indessen infolge vorzeitigen Schmelzern und Wiedererstarrens der Teilchen durch Schwankungen der Temperatur über dem Schmelzrost und den anschließenden Wandungen des Behälters Schwierigkeiten. Vor allem bewirkt das vorzeitige Schmelzen und Wiederfestwerden häufig das Entstehen einer »Brücke«, d. h., die wiederverfestigten Teilchen kleben zu einem Ring zusammen, der den Durchgang des Behälters vollständig verstopfen kann.
Diese »Brückenbildung«, besonders beim Schmelzen von fadenbildenden, synthetischen, linearen Polymeren der in der USA.-Patentschrift 2 071250 beschriebenen Art, ist nachteilig, weil diese Polymeren kristallin sind und einen scharfen Schmelzpunkt auf-Verf ahren und Vorrichtung
zur Herstellung von Fäden, Bändern od. dgl.
aus der Schmelze von organischen
synthetischen, linearen Polymeren,
insbesondere Polyamiden
Anmelder:
E. I. du Pont de Nemours and Company,
Wilmington, Del. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-lng. G. Knoth, Patentanwalt,
Hamburg-Wellingsbüttell, Up de Worth 24
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 4. Mai 1940 (Nr. 333 315)
Hood Worthington, Wilmington, Del. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
weisen. Infolgedessen kristallisieren die schnell herabtropfenden Teilchen sehr leicht. Ferner ist die Wärmeleitfähigkeit dieser Polymeren gering, so daß der Schmelzvorgang durch solche Brückenbildungen erschwert wird. Auch neigen diese Stoffe zu Zersetzungen, wenn sie,auf Temperaturen oberhalb ihres Schmelzpunktes gehalten werden, so daß es zweckmäßig ist, ein vorzeitiges Schmelzen zu verhindern und die geschmolzene Masse gleichmäßig und möglichst kurze Zeit höheren Temperaturen auszusetzen.
Gleiche Schwierigkeiten treten auf, wenn sich die Wand des Trichters nur in der Nähe des Schmelzrostes erhitzt, weil die Wärme nach den oberen Teilen der Wandung geleitet wird. Diese Störungen treten insbesondere bei metallenen Behältern bzw. Trichtern oder Stoffen verhältnismäßig guter Wärmeleitfähigkeit auf, jedoch ist die Neigung zur Brückenbildung auch vorhanden, wenn der Trichter aus wärmeisolierenden Stoffen besteht.
Hauptzweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines geeigneten Verfahrens und einer Vorrichtung, bei der ein Überschuß an festem Schmelzgut in einem schachtartigen Behälter auf dem
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Schmelzrost liegt und das Ausgangsgut selbsttätig so den, z. B. zu Überzügen für gewisse Gegenstände, wie
gefördert wird, daß die Teilchen nicht aneinander- Metallplatten.
kleben und keine Brückenbildung verursachen. Der Behälter 11 ist nach der vorliegenden Erfin-
Das Verfahren zur Herstellung von Fäden, Bän- dung gegen den Schmelzrost 15 und den Heizraum 18 dem od. dgl. aus der Schmelze von organischen, 5 mittels eines Isoliermantels 24 gegen Wärmeableitung
synthetischen, linearen Polymeren, insbesondere Poly- geschützt.
amiden, nach der Erfindung kennzeichnet sich da- Da die an den Isoliermantel 24 grenzenden Teile durch, daß das feste, körnige oder schnitzelige Aus- des Behälters 11 eine Temperatur unterhalb des gangsgut in einem schachtartigen Behälter, Vorzugs- Schmelzpunktes der fadenbildenden Masse annehmen weise in einer inerten Atmosphäre, allmählich auf io und der an den Heizmantel 18 anschließende Teil des eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes so Isoliermantels 24 auf eine Temperatur oberhalb des vorgewärmt wird, daß ein Zusammenkleben der Teil- Schmelzpunktes gebracht wird, findet ein Wärmeauschen nicht eintritt, die Masse in noch festem Zustand gleich statt, wobei die Temperatur längs des Isolierinfolge der eigenen Schwere bis unmittelbar über die mantels 24 von einem Punkt unterhalb bis über die Schmelzzone geleitet, dort auf über die Schmelz- 15 Schmelztemperatur ansteigt. Um zu vermeiden, daß temperatur erhitzt und anschließend sofort verformt, die fadenbildende Masse an dem Isoliermantel 24 z. B. versponnen, wird. haftet, ist in Verlängerung der Innenwandung des Be-Die Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens, hälters 11 ein Führungszylinder 25 angeordnet, der die aus einem sehachtartigen Behälter zur Aufnahme ein Berühren des Schmelzgutes mit dem Isolierniantel des Schmelzgutes, einem darunterliegenden Schmelz- 20 24 und ein vorzeitiges Schmelzen der Masse verhütet, rost und einer darunterliegenden Schmelzkammer be- Er endet kurz über dem Schmelzrost 15. Die fadensteht, kennzeichnet sich dadurch, daß zwischen dem bildende Masse fällt infolge ihrer eigenen Schwere Behälter und dem Schmelzrost ein Führungszylinder durch den Führungszylinder 25 unmittelbar auf den angeordnet ist. Der Behälter kann nach einer beson- Schmelzrost 15, wobei ein vorzeitiges Schmelzen und deren Ausführungsform der Erfindung vom Schmelz- 25 Festkleben an den Wandungen vermieden wird, da rost durch einen Isoliermantel getrennt sein. Auch keine Teile der Wandung des Behälters 11, deren ist es zweckmäßig, den Führungszylinder in einem Temperatur um den Schmelzpunkt der Masse Abstand vom Schmelzrost und vom Isoliermantel schwankt, von den festen Teilchen berührt werden, anzuordnen. Der Isoliermantel ist vorzugsweise mit Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, kann der Isoliereiner Metallbekleidung versehen. Nach einer weiteren 30 mantel 24 nach einer besonderen Ausführungsform Ausführungsform ist zwischen dem Führungszylinder der Erfindung mit einer dünnen Metallschicht 26 be- und der Metallbekleidung des Isoliermantels ein kleidet sein. Diese verhindert eine durch etwaige Zer-Isolierring angeordnet. Schließlich kann der Behälter Setzung des Isoliermaterials auftretende Verunreinimittels eines Deckels verschließbar sein. gung der fadenbildenden Masse. Da viele fadenbilden-In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen 35 den Polymeren bei höheren Temperaturen oxydieren, der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. ist es zweckmäßig, in der Schmelzvorrichtung eine Fig. 1 zeigt einen Teil der erfindungsgemäßen Atmosphäre inerten Gases aufrechtzuerhalten. Die Schmelzspinnvorrichtung im senkrechten Längs- Metallbekleidung 26 bewirkt, daß die Schmelzeinschnitt; in richtung auch am Isoliermantel 24 gasdicht ist und Fig. 2 ist ein Teil gemäß Fig. 1 in vergrößertem 40 verhindert den Eintritt von Luft sowie das Heraus-Maßstab in einer anderen Ausführungsform darge- diffundieren des inerten Gases. Nach der vorliegenden stellt; Erfindung kann die Innenwandung des Behälters 11 Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt des oberen Teiles vollständig aus Metall hergestellt sein, wodurch die der Vorrichtung nach Fig. 2, wonach der Führungs- Lebensdauer und die Reinigungsmöglichkeit der Vorzylinder von einem Isoliermantel umgeben, dieser 45 richtung erhöht wird. Die Metallbekleidung 26 bemit einer Metallschicht bekleidet und zwischen Füh- steht vorzugsweise aus dünnwandigem Werkstoff, um rungszylinder und der Metallbekleidung des Isolier- zu verhindern, daß die Temperatur der Wandung auf mantels ein Isolierring angeordnet ist. über den Schmelzpunkt der fadenbildenden Masse Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, besteht die erfin- ansteigt. Als besonders geeignet haben sich rostfreie dungsgemäße Vorrichtung aus einem zylindrischen, 50 Stähle oder andere Metalle geringer Wärmeleitfähigschachtartigen Behälter 11, der teilweise oder voll- keit für die Herstellung der Metallbekleidung 26 erständig mit Schnitzern, Spänen od. dgl. der festen wiesen.
fadenbildenden Masse gefüllt ist. Der Behälter 11 Die Temperatur des Führungszylinders 25 wird kann oben durch einen Deckel 13 mittels einer Flü- durch die Temperatur der Wandung des Behälters 11 gelschraube 14 verschlossen werden. Die Schnitzel 12 55 bestimmt, die wiederum von der Wärme abhängt, die liegen infolge ihrer eigenen Schwere auf einem durch die Metallbekleidung 26 und den Isoliermantel Schmelzrost 15 auf, der durch Leitungen 16, 17 24 geleitet wird. Es ist zweckmäßig, wenn der Fühmittels Dampf auf über die Schmelztemperatur der rungszylinder 25 auf einer Temperatur eben unterSchnitzel erhitzt werden kann. Unterhalb des halb des Schmelzpunktes der fadenbildenden Masse Schmelzrostes 15 befindet sich ein zylindrischer Heiz- 60 gehalten wird.
mantel 18 mit Heizrohren 19, die ebenfalls durch Nach Fig. 3 ist der Führungszylinder 25 nicht nur, Dampf beheizbar sind. wie nach Fig. 2, durch den Isoliermantel 24 vom Die auf dem Schmelzrost 15 liegende Masse 12 Heizmantel 18 getrennt, sondern zwischen Führungsschmilzt und tropft in einen Sumpf 20, aus dem sie ring 25 und Isoliermantel 24 bzw. deren Metallbenach einer nicht dargestellten Spinnvorrichtung 65 kleidung 26 ist noch ein Isolierring 28 vorgesehen, od. dgl. gefördert werden kann, wenn sie zu Fäden, Dieser Isolierring 28 muß eine genügende Stärke Folien, Bändern od. dgl. verarbeitet werden soll. Die haben, damit verhindert wird, daß der Führungs-Masse kann aber auch unmittelbar verarbeitet wer- zylinder 25 auf eine Temperatur oberhalb des
Schmelzpunktes der fadenbildenden Masse erhitzt wird. Auch verhindert der Isolierring 28 die Bildung einer Wärmebrücke vom Heizmantel 18 nach dem Behältern. Die Stärke des Isolierringes28 richtet sich nach der Art des Isolierstoffes, der Temperatur des Schmelzrostes, der Schmelztemperatur der fadenbildenden Masse u. a. m.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist vornehmlich zum Schmelzen von fadenbildenden Massen bestimmt. Vorzugsweise eignet sie sich für die Herstellung von Fäden od. dgl. aus synthetischen, linearen fadenbildenden Polymeren, z. B. synthetischen, linearen Polyamiden (z. B. gemäß der USA.-Patentschrift 2 071250). Diese Polyamide können aus Monoaminomonocarbonsäuren und ihren amidbildenden Derivaten, wie Caprolactam, hergestellt werden, oder auch durch Kondensation von geeigneten Diaminen mit zweiwertigen Carbonsäuren gewonnen werden. Polyamide der ersteren Art sind in der amerikanischen Patentschrift 2 071 253, solche der letzteren in der amerikanischen Patentschrift 2130 948 beschrieben.
Die fadenbildende Masse kann auf verschiedene Weise vorgewärmt werden, z. B. elektrisch. Es ist jedoch darauf zu achten, daß die Masse nicht auf den Schmelzpunkt oder gar darüber erhitzt wird.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, kann der Schmelzrost 15 von einem Flansch 15 a, der oberhalb des Heizmantels 18 und unterhalb des Isoliermantels 24 eingepaßt ist, umgeben sein, durch den die Ein- und Auslaßrohre 16, 17 für den Heizdampf geführt sind. Dieser Flansch 15 a kann z. B. durch eine Heizschlange oder Öffnungen, durch die Heizdämpfe geleitet werden, oder durch elektrische Heizspulen od. dgl. beheizt werden. Wird die Temperatur dieses Flansches 15 a auf etwa der Höhe der Temperatur des Schmelzrostes 15 gehalten, so kann er lange Zeit verwendet werden, ohne daß eine Reinigung nötig ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, feste Teilchen der zum Schmelzen bestimmten Massen allmählich und selbsttätig nach der Schmelzzone zu fördern, ohne daß vorzeitiges Schmelzen, Brückenbildungen, Hängenbleiben der Masse im Behälter, Verstopfungen oder Verunreinigungen der Masse eintreten. Man kann das feste Schmelzgut auch so erhitzen, daß es den Schmelzrost mit erhöhter Temperatur erreicht, wodurch die Schmelzgeschwindigkeit erhöht wird.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Herstellung von Fäden, Bändern od. dgl. aus der Schmelze von organischen, synthetischen, linearen Polymeren, insbesondere Polyamiden, dadurch gekennzeichnet, daß das feste körnige oder schnitzelige Ausgangsgut in einem schachtartigen Behälter, vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre, allmählich auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes so vorgewärmt wird, daß ein Zusammenkleben der Teilchen nicht eintritt, die Masse in noch festem Zustand infolge der eigenen Schwere bis unmittelbar über die Schmelzzone geleitet, dort auf über die Schmelztemperatur erhitzt und anschließend sofort verformt, z. B. versponnen, wird.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem schachtartigen Behälter zur Aufnahme des Schmelzgutes, einem darunterliegenden Schmelzrost und einer darunterliegenden Schmelzkammer, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Behälter (11) und dem Schmelzrost (15) ein Führungszylinder (25) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) vom Schmelzrost (15) durch einen Isoliermantel (24) getrennt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungszylinder (25) in einem Abstand vom Schmelzrost (15) und vom Isoliermantel (24) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolliermantel (24) mit einer Metallbekleidung (26) versehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Führungszylinder (25) und der Metallbekleidung (26) des Isoliermantels (24) ein Isolierring (28) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (11) mittels eines Deckels (13) verschließbar ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 585 761;
französische Patentschrift Nr. 851437.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
209 748/275 12.62
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