DE1178169B - Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung von synthetischen Faeden aus organischen, linearen Hochpolymeren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: DOId

Deutsche Kl.: 29 a -6/31

Nummer: 1178 169

Aktenzeichen: N14302 VII a /29 a

Anmeldetag: 11. November 1957

Auslegetag: 17. September 1964

Schmelzspinnvorrichtungen zur Herstellung von synthetischen Fäden aus organischen, linearen Hochpolymeren, bei denen über dem Schmelzrost ein senkrecht verstellbares Fallrohr für die Zuführung der Polymeren in stückigem, körnigem oder pulverförmigem Zustand angeordnet ist, sind bekannt.

Bei diesen Vorrichtungen endet das Fallrohr über einem Schmelzrost, dessen Oberfläche größer ist, als der Mündungsöffnung des Fallrohres entspricht.

Durch eine Verstellung des Fallrohres in senkrechter Richtung mittels eines besonderen Einstellungsmechanismus kann man erreichen, daß die aus dem Fallrohr austretenden Polymerteilchen mit einem entsprechenden größeren oder kleineren Teil des Schmelzrostes in Berührung kommen, so daß die Schmelzkapazität des Schmelzrostes in mehr oder weniger großem Ausmaß ausgenutzt wird und sich demgemäß die Schmelzausbeute verändert.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist die Schmelzausbeute maximal, wenn die aus dem Fallrohr austretenden Polymerteilchen den ganzen Schmelzrost bedecken.

Es wurde nun gefunden, daß diese Schmelzausbeute noch weiter gesteigert werden kann, wenn man der Innenfläche des Fallrohres während des Schmelzspinnens eine bestimmte Bewegung erteilt. Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das ständig gefüllte Fallrohr mit einer diesem eine in senkrechter Richtung pulsierende Bewegung erteilenden Antriebsvorrichtung gekuppelt ist.

Ein weiterer Vorteil bei Anwendung dieser Vorrichtung besteht darin, daß sich praktisch keine Polymere von einem derartig hohen Polymerisationsgrad, daß sie bei der Arbeitstemperatur der Schmelzspinnvorrichtung fest sind, auf die Wände des Schmelzrostes und der daran angeschlossenen Abführungsleitung absetzen. Demzufolge kann man mit der erfindungsgemäßen Schmelzspinnvorrichtung auch während eines längeren Zeitraumes ununterbrochen arbeiten, als es bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist.

Die genannten Effekte sind anscheinend der Tatsache zuzuschreiben, daß infolge der senkrecht pulsierenden Bewegung die sonst durch die Innenfläche des Fallrohres auf die zum Schmelzrost absinkenden Teilchen des Polymers ausgeübte bremsende Wirkung zu einer Antriebskraft umgewandelt wird.

Eine solche Antriebskraft bewirkt, daß die Polymerteilchen in verstärktem Maße den Randzonen des Schmelzrostes zugeleitet werden, wodurch eine erhöhte Schmelzleistung und eine stärkere Strömung der Schmelze längs den Wänden der Abflußleitung Schmelzspinnvorrichtung zur Herstellung
von synthetischen Fäden aus organischen,
linearen Hochpolymeren

Anmelder:

N. V. Onderzoekingsinstituut Research, Arnheim (Niederlande)

Vertreter:

Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt,

München 19, Romanplatz 10

Als Erfinder benannt:

Bert Zuidema,

Hans Alwin Schrenk, Arnheim (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 29. Dezember 1956 (213 379)

erzielt wird. Außerdem wird dadurch erreicht, daß das geschmolzene Polymer während eines kürzeren Zeitraumes mit den beheizten Wänden des Schmelzrostes und der Abflußleitung in Berührung ist und daher eine weitere Polymerisation bzw. Polykondensation nur während relativ kurzer Zeit stattfinden kann, so daß sich in den Schmelzformungsvorrichtungen auch keine unter den herrschenden Temperaturverhältnissen feste Polymere bilden können.

Es ist an sich bekannt, die Förderung von körnigem Material durch eine Leitung hindurch dadurch zu verbessern, daß diese Leitung in Schwingung versetzt wird. Damit wird bezweckt, die Reibung zwischen dem Fördergut und der Leitungswand zu vermindern. Bei offenen Fallrohren sind derartige Rütteleinrichtungen im allgemeinen nicht nötig, weil das Fallrohr naturgemäß vertikal angeordnet ist, so daß es für das freie Fallen von Körnern kein Hindernis bedeutet.

Wenn nun die Körnermasse das Rohr völlig füllt, so kann eine Wandreibung zwischen dem Innenmantel des Fallrohrs und den Polymerkörnern auftreten, durch welche die Druckkraft, welche die Kornsäule innerhalb des Innenmantels auf dem Schmelzrost ausübt, verringert wird. Sie beträgt dann nur einen geringen Bruchteil des Eigengewichtes der Kornsäule.

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Indem man nun die Wand des Innenmantels auf beliebige Weise in Schwingungen oder Bewegung versetzt, kann die Wandreibung in bekannter Weise mehr oder weniger vermindert werden, so daß die Druckkraft der Kornmasse dem Eigengewicht dieser Masse näherkommt.

Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß bei einer in Axialrichtung erzeugten, pulsierenden Bewegung des ständig gefüllten Fallrohres Drücke bzw.

öffnung des Fallrohres ist, ist ein solcher unerwünschter Effekt tatsächlich festzustellen.

Weiterlin kann die innere Oberfläche des Fallrohres vorzugsweise dadurch vergrößert werden, daß im Innern des Fallrohres eine senkrechte Scheidewand angeordnet ist.

Bei der Verwendung von konischen Fallrohren ist es notwendig, darauf zu achten, daß die Polymerteilchen das Fallrohr stets gefüllt halten, mit anderen

Kräfte erzeugt werden, welche um ein Vielfaches io Worten, daß diese Teilchen ungehindert im Fallrohr höher als das Eigengewicht der Gutsäule sind. Diese nach unten sinken können.

hohen Drücke rühren wohl zur Hauptsache von einer Die bewegliche Anordnung des Fallrohres ist in

reibenden Bewegung der Wand des Fallrohres längs mancherlei Weise zu verwirklichen, der Kornmasse her. Das Fallrohr kann z. B. mittels beweglicher Zwi-

So wurden bei einem Eigengewicht der Kornsäule 15 schenstücke mit dem sogenannten Körnerbunker und von 8 kg Druckkräfte bis zu 150 kg auf den Rost ge- mit dem Schmelzrost verbunden sein. Bei dieser Ausmessen. Hierdurch wird eine ganz beträchtliche und führungsform befindet sich also eines der bewegüberraschend große Steigerung der Schmelzausbeute liehen Zwischenstücke an einer Stelle hoher Tempedes Rostes erhalten. ratur. Die dadurch hervorgerufenen Probleme

Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen 20 können jedoch vermieden werden, wenn das Fallrohr Vorrichtung, bei der die die pulsierende Bewegung aus einem beweglichen Innenmantel und einem nicht erzeugende Antriebsvorrichtung ein Axialvibrator
ist, hängt die Frequenz der dem Fallrohr zu erteilenden Schwingung von der Höhe der Säule der
Polymerteilchen im Fallrohr und der Schwingungs- 25
amplitude ab.

Zur Erläuterung ist zu bemerken, daß bei einer Säulenhöhe von 40 cm und einer Amplitude von 1 mm eine Frequenz, die größer als 37 Hertz ist, den Vorzug verdient.

Eine verstärkte Antriebskraft der Innenwand des Fallrohres auf die Polymerteilchen kann man mit einer Ausführungsform der Vorrichtung erreichen, gemäß welcher die Zeitdauer der Bewegung in der

beweglichen Außenmantel besteht und der Bewegungsmechanismus mit dem Innenmantel verbunden ist.

Bei der Ausführungsform mit dem feststehenden Außenmantel und dem beweglichen Innenmantel braucht nur der Außenmantel des Fallrohres mit dem Körnerbunker und dem Schmelzrost verbunden zu sein. Eine gegenseitige Abdichtung des Außen- und des Innenmantels des Fallrohres erübrigt sich dabei. Die Abdichtung des Durchtritts für den Bewegungsmechanismus im Außenmantel des Fallrohres bietet dabei keine Schwierigkeiten, da sie an einer Stelle mit niedriger Temperatur angebracht

einen Richtung ungleich derjenigen für die Rückbe- 35 werden kann.

wegung ist. Bei einer Bewegung in der Richtung des Zwecks Erläuterung der Vorrichtung nach der Er-

Schmelzrostes ist die Dauer der Antriebskraft somit findung folgt eine Beschreibung an Hand der Zeichverhältnismäßig lang im Vergleich zur Dauer wäh- nungen.

rend der Rückbewegung. F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungs-

Eine weitere Steigerung der Antriebskraft, die 40 gemäßen Vorrichtung teilweise im senkrechten

durch die Bewegung der Innenwand des Fallrohres Schnitt und teilweise in Ansicht;

zur Wirkung kommt, kann auf verschiedene Weise Fig. 2 stellt die gleiche Ausführungsform im

erreicht werden. Schnitt nach der Linie II-II in F i g. 1 dar, und

Insbesondere kann das Fallrohr derart ausgebildet F i g. 3 zeigt denjenigen Teil, der in F i g. 1 in Ansein, daß es sich nach unten konisch erweitert und 45 sieht dargestellt ist, in senkrechtem Schnitt.

an seinem unteren Ende in einen zylindrischen Teil In F i g. 1 ist mit 1 ein Schmelzrost bezeichnet.

übergeht. Mit diesem zylindrischen Teil kann es in einem an den Schmelzrost anschließenden, feststehenden, zylindrischen Außenmantel geführt

werden.
Es ist lediglich erforderlich, daß der Basiswinkel

des Konus größer ist als der Schüttwinkel des zu schmelzenden Polymeren. Vorteilhafte Größen des Scheitelwinkels des Konus liegen bei 10°. Wenn sich

der Konus nach oben bewegt, sinken die Polymer- 55 führung eines inerten Gases aufgeschoben werden teilchen ohne Stocken bis gegen die konische Wand kann.

nach, während sie bei der Senkung desselben gleich- Unter dem Schmelzrost 1, 2 befindet sich ein

sam im Konus festgeklemmt und demzufolge nach unten gedrückt werden.

Wenn man das Fallrohr mit seinem unteren zy-

lindrischen Teil in einem feststehenden, an den Schmelzrost anschließenden Außenmantel führt, wird erreicht, daß der im Konus aufgebaute senkrechte

Dieser Schmelzrost ist mit einem spiralförmigen Rohr 2 versehen, das mit einem Zuführungsstutzen 3 und einem Abführungsstutzen 4 verbunden ist. Mittels dieser Stutzen ist das Rohr 2 an eine nicht dargestellte Heizvorrichtung angeschlossen.

An einer Stelle oberhalb des Rohres 2 ist in der Wand des Schmelzrostes ein Schlauchanschlußstück 5 angeordnet, auf welches ein Schlauch für die Zu

Druck auf die Polymerteilchen unterhalb desselben nicht in seitlicher Richtung abgelenkt kann.

Bei der bekannten Vorrichtung, bei der die Oberfläche des Schmelzrostes größer als die Mündungs-

Unter dem Schmelzrost 1, 2 Sammeltrichter 6, der mit einer Ausflußöffnung 7 versehen ist.

Der Schmelzrost 1 schließt mit seiner flachen Unterseite dicht an die gleichfalls flache Oberseite eines Pumpenblocks 8 an. In der oberen Fläche dieses Pumpenblocks ist gegenüber der Ausflußöffnung 7 des Schmelzrostes 1 eine Eintrittsöffnung 9 werden 65 einer Saugleitung 10 einer Spinnpumpe 11 angebracht. Die Preßleitung 12 der Spinnpumpe 11 führt zu einem Sandfilter 13, das über einer Spinnplatte 14 vorgesehen ist.

5 6

Sowohl der Schmelzrost 1 als auch der Pumpen- Zum Entfernen und Einbauen des Fallrohres 17 block 8 mit dem Filter 13 und der Spinnplatte 14 ist dieses mit einem ringförmigen Handgriff 49 versind von einem Heizmantel 15 umgeben, durch den sehen,
die Welle 16 der Spinnpumpe 11 hindurchgeführt ist. In der Arbeitslage, dargestellt in Fig. 1, ist die

Auf dem Schmelzrost 1 ist ein Fallrohr 17 mittels 5 Schmelzvorrichtung über einem Spinnkasten 50 mon-

Bolzen und Muttern 18 befestigt. tiert, von dem nur die Oberkante in der Zeichnung

Dieses Fallrohr besteht aus einem Außenmantel dargestellt ist.

19 und einem darin in senkrechter Richtung beweg- Während des Schmelzspinnvorganges findet folbaren Innenmantel 20. Dieser Innenmantel 20, der gendes statt:

einen konischen Mittelteil mit einem Scheitelwinkel i° 1. Ein Heizmittel wird durch das spiralförmige von 11° aufweist, geht oben und unten in je einen Rohr 2 und den Heizmantel 15 geleitet;

zylindrischen Teil über. Mit diesen Teilen 21 und 22 2. Polymerteilchen sinken kontinuierlich durch den

schließt der Innenmantel 20 dicht an die Innenseite Rohrstutzen 46 aus dem Körnerbunker in das

des Außenmantels 19 an. Am konischen Mittelteil Fallrohr 17;

des Innemantels 20 sind ferner zwei diametral ge- 15 3. Stickstoff wird dem Schmelzrost 1 über das genüberliegende Zapfen 23 (Fig. 2) angebracht, die Schlauchanschlußstück5 zugeführt, durchströmt

durch Öffnungen 24 im Außenmantel 19 nach außen das Fallrohr 17 von unten nach oben und vervorstehen. Diese Zapfen 23 ruhen in Lagern 25, die läßt dieses Rohr durch den Rohrstutzen 46;

in einem Bügel 26 angebracht sind. Dieser Bügel 26 4. Polymer schmilzt auf dem Schmelzrost 1, 2;

ist an einer in der Mittellotebene der beiden Lager 20 5. Geschmolzenes Polymer wird von der über die 25 befindlichen Stelle schwenkbar an dem einen Welle 16 angetriebenen Pumpe 11 aus dem

Ende von Armen 27 (F i g. 1 und 2) befestigt, wäh- Sammeltrichter 6 abgezogen und durch die Lei-

rend deren anderes Ende schwenkbar mit der mit rung 12, das Sandfilter 13 und die Spinnplatte

dem Außenmantel 19 ein Ganzes bildenden Unter- 14 in Fadenform in den Spinnkasten 50 ausge-

stützung 28 verbunden ist. 25 preßt;

Am Bügel 26 ist diametral gegenüber seinem 6. Dem Ventilmechanismus 36 wird Preßluft zu-

Schwenkpunkt ein Lastarm 29 angebracht, auf dem geführt,

ein Gewicht 30 verstellbar angeordnet ist. Wenn sich beim Ventilmechanismus 36 der Schalt-

Die öffnungen 24 im Außenmantel 19 sind mittels arm 38 in der unteren Stellung befindet, strömt Preß-Gummibälgen 31 abgedichtet, bei denen der eine 3° luft durch den Kanal 39 zum Raum unterhalb des Rand an der Außenseite des Außenmantels 19 und Kolbens 34 und bewegt diesen sowie die Kolbender andere Rand an der Innenseite des Bügels 26 be- stange 35 nach oben. Diese Bewegung wird über den festigt ist. Lastarm 29 auf den Bügel 26 übertragen, der um die

Für die pulsierende Bewegung des Innenmantels Arme 27 geschwenkt wird. Bei dieser Schwenkbewe-

20 in senkrechter Richtung ist ein pneumatischer 35 gung nimmt der Bügel 26 über die Zapfen 23 den Hubmechanismus 32 vorgesehen. Dabei ist innerhalb Innenmantel 20 des Fallrohres 17 mit. Beim Aufeines Zylinders 33 (F i g. 3) ein Kolben 34 angeord- wärtsbewegen des Bügels 26 wird die Schaltstange net, der auf einer Kolbenstange 35 befestigt ist. Das 42 mit den Stiften 43 und 44 gleichfalls nach oben obere Ende dieser Stange 35 wirkt mit dem Lastarm bewegt. Der untere Stift 44 kommt dabei mit dem 29 zusammen. Der Raum unterhalb des Kolbens 34 40 Schaltarm 38 des Ventilmechanismus 36 in Berühsteht über einen Ventilmechanismus 36 mit einer rung und nimmt diesen mit, bis beim Überschreiten nicht dargestellten Quelle für Preßluft in Verbin- der Mittelstellung der Schnappmechanismus den dung. Der Ventilmechanismus 36 besteht aus einem Schaltarm 38 in seine obere Stellung durch-Dreiwegehahn 37 und wird über einen mit einem schießen läßt. In dieser oberen Stellung bringt der nicht dargestellten Schnappmechanismus versehenen 45 Kanal 40 des Ventilmechanismus 36 den Raum Schaltarm 38 bedient. Dieser Schnappmechanismus unterhalb des Kolbens 34 über das Mundstück 41 zieht den Schaltarm, nachdem dieser seine Mittel- mit der Außenluft in Verbindung. Dadurch fängt die stellung passiert hat, nach einer der beiden Endstel- Abwärtsbewegung des Kolbens 34 und somit der lungen. In diesen Endstellungen entsteht über den Kolbenstange 35 an. Demzufolge kann das Gewicht Dreiweghahn 37 eine Verbindung zwischen dem 50 30 über den Innenmantel 20 eine Antriebskraft auf Raum unterhalb des Kolbens 34 entweder mittels die im Fallrohr 17 befindlichen Polymerteilchen auseines Kanals 39 zu der Preßluftquelle oder mittels üben.

eines Kanals 40 und eines Mundstücks 41 zu der Diese Kraft wird nicht nur durch die konische

Außenluft. Fläche des Innenmantels 20, sondern auch durch die

Am Lastarm 29 ist eine Schaltstange 42 mit einem .55 Seitenflächen der Scheidewand 48 ausgeübt.

Ende befestigt, auf der sich zwei Anschläge 43 und Der Druck der Preßluft wird dabei so eingestellt,

44 befinden, welche die Bewegungsbahn des Schalt- daß sich der Innenmantel 20 des Fallrohres 17 in

armes 38 des Dreiwegehahns 37 kreuzen. 5 Sekunden aufwärts bewegt. Die Stellung des Ge-

Der Außenmantel 19 des Fallrohres 17 ist ferner wichtes 30 wird ferner so gewählt, daß bei einem

mit Bolzen 45 an einem nur zum Teil dargestellten 60 Hub von 3 cm die Abwärtsbewegung des Innen-

Rohrstutzen46 befestigt, der sich an das untere Ende mantels 20 in 3 Minuten erfolgt,

eines nicht dargestellten Körnerbunkers, in welchem Der Innenmantel 20 kann jedoch auch in anderer

sich Polymerteilchen befinden, anschließt. Am Weise unterstützt werden. Jeder der beiden Zapfen

oberen Ende des Fallrohres 17 ist ein Rohrstück 47 23 kann z. B. auf pneumatischen Hubvorrichtungen

befestigt, das bis in den zylindrischen Teil 21 des 65 ruhen, und die Wirkung dieser Hubvorrichtungen

Innenmantels 20 reicht, jedoch oberhalb einer dia- kann synchronisiert werden. Letzteres ist erreichbar,

metral im Innenmantel 20 befestigten Scheidewand indem beide Hubzylinder mit einem einzigen Ventil-

48 endet. mechanismus kombiniert werden. Jeder dieser

Zapfen kann ferner mit einem Gewicht belastet werden, welche Gewichte zusammen beim Entweichen der Luft aus den Hubzylindern die Antriebskraft auf das im Fallrohr befindliche Polymer ausüben.

Das Verhältnis zwischen der Dauer der Aufwärtshübe und der Dauer der Abwärtshübe kann auch anders als oben angegeben gewählt werden. Ein kleiner Wert für dieses Verhältnis ist vorteilhaft; doch soll der Aufwärtshub eine genügend lange Dauer haben, damit die Polymerteilchen bis gegen die Wände des Innenmantels sinken können, bevor die Abwärtsbewegung anfängt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schmelzspinn vorrichtung zur Herstellung von synthetischen Fäden aus organischen linearen

Hochpolymeren, bei der über dem Schmelzrost ein senkrecht verstellbares Fallrohr für die Zuführung der Polymeren in stückigem, körnigem oder pulverförmigem Zustand angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das ständig gefüllte Fallrohr (20) mit einer diesem eine in senkrechter Richtung pulsierende Bewegung erteilenden Antriebsvorrichtung gekuppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fallrohr (20) sich nach unten konisch erweitert und an seinem unteren Ende in einen zylindrischen Teil übergeht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Fallrohres (20) eine senkrechte Scheidewand (48) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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