DE1208845B - Schmelzvorrichtung fuer lineare thermoplastische Polymere, insbesondere fuer die Herstellung von Faeden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

DOId

Deutsche Kl.: 29 a-6/31

Nummer: 1208 845

Aktenzeichen: N18135 VII a/29 a

Anmeldetag: 6. April 1960

Auslegetag: 13. Januar 1966

Die Erfindung betrifft eine Schmelzvorrichtung für lineare thermoplastische Polymere, wie Polyamide, Polyester oder Polyurethane, in Form von Körnchen, Schnitzeln oder Spänen, insbesondere für die Herstellung von Fäden, mit einem Vorratsbehälter, einem Fallrohr, einer Schmelzkammer, die einen oder mehrere heizbare Roststäbe und in deren nächster Nachbarschaft eine heizbare Wand aufweist, und mit einer Sammelkammer für das geschmolzene Gut.

Bei der Verwendung dieser bekannten Vorrichtung für die Herstellung von z. B. Fäden oder Bändern wird die Schmelzkammer über den Schmelzpunkt des Polymeren elektrisch oder mittels Gasen oder Dämpfen erhitzt, deren Siedepunkt mit der gewünschten Temperatur der Roststäbe übereinstimmt. Das körnige Material, unter welcher Bezeichnung auch Schnitzel oder Späne verstanden werden, beginnt auf der Oberseite der Roststäbe zu schmelzen und fließt als eine Mischung aus hochviskoser Flüssigkeit und halbgeschmolzenen Körnchen zwischen den Stäben nach unten, wobei weiteres Erhitzen und Schmelzen der Masse eintritt. In der Sammelkammer unterhalb der Roststäbe wird die Schmelze weiter homogenisiert, bevor sie durch eine Spinnpumpe abgesaugt wird.

In Abhängigkeit von der Temperatur der Roststäbe und der Spinnpumpenleistung stellt sich nun in dem Raum oberhalb des Schmelzrostes zwischen den Körnchen und der Schmelze ein gewisser Gleichgewichtszustand ein. Kleine Schwankungen in der Rosttemperatur oder der Förderleistung der Pumpe oder Änderungen in der Druckverteilung in der körnigen Masse oberhalb der Roststäbe können zu Störungen dieses Gleichgewichtes führen.

Die halb aufgeweichten Körner neigen dazu, an der Wandung oberhalb des Schmelzrostes hängenzubleiben, sich zu zersetzen und eventuell sogar zu. verkohlen, wodurch Störungen im Schmelz- und anschließenden Verformungsprozeß auftreten. Die Erfahrung hat ferner gezeigt, daß ein ganz gleichmäßiges Aufschmelzen der festen Polymerteilchen notwendig ist und dieses nur erreicht werden kann, wenn die Teilchen mit gleicher Geschwindigkeit durch das Fallrohr absinken und außerdem auf demselben Niveau oberhalb des Schmelzrostes schnell auf Schmelztemperatur erwärmt werden.

Die genannten Schwierigkeiten werden durch die Erfindung behoben und gleichzeitig wird ein konstantes Schmelzen der Polymerteilchen erreicht. Die verbesserte Schmelzvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Höhe von weniger als 3 cm über der Oberseite der Roststäbe beginnende beheizte Wand durch eine ringförmige, nach außen' Schmelzvorrichtung für lineare thermoplastische Polymere, insbesondere für die Herstellung
von Fäden

Anmelder:

N. V. Onderzoekingsinstituut Research,

Arnheim (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. phil. E. Jung, Patentanwalt,

München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:
James Watt Ijsbrand Heijnis,
Arnheim (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 6. April 1959 (237 849)

zu abgeschlossene spaltartige Ausnehmung von der darüberliegenden und mit der beheizten Wand fluchtenden Innenwand des Fallrohres getrennt und thermisch isoliert ist, daß die Öffnungsweite der Ausnehmung in der Innenwandung höchstens 1 mm beträgt, wobei der Wandabschnitt unterhalb dieser Ausnehmung in das Heizsystem für die Roststäbe mit einbezogen und der oberhalb der Ausnehmung liegende Wandabschnitt des Fallrohres in an sich bekannter Weise mit einem Kühlsystem verbunden ist.

Es hat sich gezeigt, daß als Folge dieser Maßnahme kein Rand aus zersetzten oder sogar verkohlten Polymeren an der beheizten Innenwand oberhalb der Roststäbe entstehen kann. Infolgedessen können Polymerkörnchen nach diesem Verfahren während einer wesentlich längeren Zeitspanne geschmolzen und versponnen werden, bis der Spinnprozeß ζ. Β, wegen Verminderung der Garnqualität unterbrochen werden muß.

Mittels bekannter Vorrichtungen ist es nicht möglich, die festen Polymerteilchen mit möglichst gleicher Geschwindigkeit durch das Falkohr absinken zu lassen und sie außerdem möglichst auf demselben Niveau oberhalb der Roststäbe möglichst schnell auf Schmelztemperatur zu erwärmen. ·

So zeigt die Innenwandung bei bekannten Vorrichtungen an den entscheidenden Stellen tote Ecken.

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In den toten Ecken bleiben die Polymerteilchen leicht auf zwei gegenüberliegenden Seiten mit Leitungen 3

kleben und zersetzen sich, wodurch die Qualität der und 4 verbunden ist. Mittels dieser Anschlußleitungen

Schmelze ungünstig beeinflußt wird. steht der Schmelzrost mit einer (nicht dargestellten)

Das in dem Spalt der erfindungsgemäßen Vorrich- Heizmittelquelle in Verbindung. Im ringförmigen

tung vorhandene Gas bildet eine Isolation zwischen 5 Heizsystem 2 sind beidseitig mehrere Roststäbe 5

dem kalten Fallrohr und der beheizten Wand, ohne vorgesehen, durch welche das Heizmittel strömen

daß in diesem engen Spalt sich Polymerteilchen kann,

festsetzen können. An den oberen Rand des Heizsystems 2 ist unter

Es besteht zwar die Möglichkeit, daß zwischen Zwischenschaltung einer Ringdichtung 7 eine gekühlte diesen kalten und heißen Abschnitten infolge Wärme- io Wand 6 angeschlossen. Diese Wand 6 und das Heizstrahlung bzw. Wärmeleitung seitens des gasförmigen system 2 sind durch Spannschrauben 8 zusammen-Mediums ein Wärmeaustausch stattfinden kann, doch gehalten. Ein Fallrohr 9 ist am Schmelzrost 1 mittels ist dieser Wärmeaustausch im Verhältnis zu einer Schrauben 10 befestigt. An der Seitenwand des Fallmetallischen Wärmeleitung sehr gering. rohres 9 ist ein Rohranschluß 11 befestigt, zu welchem

Zweckmäßig wird der Abschluß nach außen für die 15 ein Rohr einführt, mit dessen Hufe man Stickstoff über der Oberseite der Roststäbe angeordnete ring- zuführen kann, durch den dann der Sauerstoff aus förmige Ausnehmung durch einen ringsum verlaufen- dem Fallrohr 9 und aus dem dort befindlichen PoIyden Stegteil gebildet. Die Öffnungsweite der Ausneh- meren ausgetrieben werden kann,
mung ist geringer als 1 mm, vorzugsweise geringer als Unterhalb der Roststäbe 5 ist im Heizsystem 2 ein 0,5 mm. Die Ausnehmung ist zweckmäßig in einer 20 Sammeltrichter 12 angeordnet, der, wie F i g. 2 er-Höhe von 5 bis 10 mm, insbesondere in einer Höhe kennen läßt, mittels Schrauben 13 am Heizsystem 2 von 8 mm über der Oberseite der Roststäbe ange- befestigt ist, an welchem er mit der Faßfläche 14 anordnet, liegt. Dieser Sammeltrichter ist als massiver Block

Vorzugsweise bildet die ringförmige Ausnehmung ausgebildet.

nach außen eine ringförmige Kammer, während der 25 Der Sammeltrichter 12 weist eine Auslaßöffnung 15 gekühlte Teil der Fallrohrwand als eine sich gegen den auf, die so bemessen ist, daß das geschmolzene PoIy-Öffnungsspalt der Ausnehmung verjüngende Lippe mere, zu dessen Verarbeitung die dargestellte Vorgestaltet ist. richtung bestimmt ist, unter dem Einfluß seines

Durch diese Anordnung ist der Beginn des Schmelz- Eigengewichtes noch aus dem Sammeltrichter 12

Vorganges genau festgelegt, ohne daß tote Ecken 30 ausfließt,

gebildet werden. Der Sammeltrichter 12 besitzt eine ebene Boden-

Es hat sich gezeigt, daß in dem Augenblick, in dem fläche 16, mit welcher er passend an der ebenen z. B. während des Erhitzens oder Abkühlens des Oberfläche 17 des Pumpenblockes 18 anliegt. Auf Rostes größere Temperaturschwankungen im Rost diese Weise wird zwischen dem Sammeltrichter 12 auftreten, die ringförmige Kammer zu »atmen« 35 und dem Pumpenblock 18 eine ausgezeichnete Wärmebeginnt. Dies besagt, daß infolge einer Expansion leitung herbeigeführt.

oder Kontraktion des in der Kammer vorhandenen Der Schmelzrost 1 und der Pumpenblock 18 sind

Gases, welches in der Regel ein inertes Gas, wie z. B. miteinander durch Schrauben 19 verbunden, die auch

Stickstoff, ist, eine Gasströmung durch den Spalt die Auslaßöffnung 15 des Sammeltrichters 12in Über-

zu oder aus der ringförmigen Kammer stattfindet. 40 emstimmung mit dem Einlaß 20 der Saugleitung 21

Infolge dieser Atmung könnte es vorkommen, daß der Spinnpumpe 22 fixieren. Die Druckleitung 23 der

etwas Polymerschmelze zusammen mit dem ein- Pumpe führt zu dem Sandfilter 24, welches oberhalb

tretenden Gas in die ringförmige Kammer eingesaugt der Spinnplatte 25 angeordnet ist. Der Pumpenblock 18

wird, in dieser längere Zeit verbleibt und dadurch ist mit einem Heizmantel 26 umgeben, durch welchen

abgebaut wird oder sogar verkohlt. 45 die Pumpenwelle 27 hindurchgeführt ist.

Gemäß der Erfindung läßt sich das verhindern, Am oberen Rand 28 des Fallrohres 9 ist ein seitlich

indem die ringförmige Kammer zum größeren Teil vorspringender Flansch 29 angebracht, zwischen

mit einem ringförmigen Füllkörper ausgefüllt ist, diesem und dem Gegenflansch 30 ist das untere

der aus wärmeisolierendem und hitzebeständigem Ende eines Gummibalges 31 festgeklemmt.

Material, vorzugsweise Asbestzement, besteht. 50 Das obere Ende des Balges 31 ist zwischen Flanschen

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung kann ferner 32, 33 eingeklemmt, von denen der letztere mittels in dem Fallrohr der Schmelzvorrichtung in an sich Schrauben 34 an dem Flansch 35 des Hahnes 36 bebekannter Weise ein Organ vorgesehen sein, welches festigt ist. Der Hahn 36 schließt die Auslaßöffnung auf die polymere Masse in Richtung gegen den Schmelz- eines ortsfesten Granulatbehälters 37. Bei geschlosrost einen Druck ausübt. Solche Organe sind bei- 55 sener Stellung dieses Hahnes kann Stickstoffgas aus spielsweise endlose Schrauben, Propellerflügel oder dem Fallrohr durch eine Umleitung 38 in den Granu-Stampfer. latbehälter 37 übertreten.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung Um das zerkleinerte Polymere aus dem Granulatin einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch behälter 37 durch den Hahn 36 in das Fallrohr 9 veranschaulicht. 60 überzuleiten, ist am Flansch 33 ein Rohrstück 39

F i g. 1 zeigt die Vorrichtung gemäß der Erfindung koaxial befestigt, welches in das Fallrohr 9 hineinragt,

im Vertikalschnitt; Um das Auswechseln des Schmelzrostes 1 zu er-

F i g. 2 ist ein lotrechter Schnitt durch einen Teil leichtern, ist das mit ihm verbundene Fallrohr 9 mit

der Vorrichtung in größerem Maßstab, und einem ringförmigen Handgriff 40 versehen.

F i g, 3 zeigt ein Detail der F i g. 2 in noch größerem 65 Während des Spinnprozesses ist, wie F i g. 1 zeigt,

Maßstab. ■ die Spinnvorrichtung auf einen Spinnschacht 47

In F i g. 1 ist mit 1 ein Schmelzrost bezeichnet, üblicher Art aufgesetzt, von welchem nur der obere

der ein ringförmiges Heizsystem 2 aufweist, welches ' Rand angedeutet ist.

In Fig. 3, welche besonders die Verbindung des ringförmigen Heizsystems 2 mit der gekühlten Wand 6 veranschaulicht, ist mit 41 die sich verjüngende Lippe des gekühlten Teils 6 der Fallrohrwand bezeichnet. Zwischen der Lippe 41 und dem Heizsystem 2 verbleibt eine Ausnehmung 42, die sich etwa 8 mm oberhalb der Roststäbe 5 befindet und eine Spaltbreite von 0,4 mm besitzt.

Zwischen der Lippe 41 und dem Heizsystem 2 ist hinter der spaltförmigen Ausnehmung 42 ein ringförmiger Füllkörper 43 in die ringförmige Kammer 45 eingepaßt, der aus gepreßtem Asbestzement besteht.

Der Füllkörper 43 wird mit einer Außenseite von der verlängerten Außenwand 44 des Heizsystems 2 abgeschirmt, das durch den Ring 7 dichtend mit dem gekühlten Wandteil 6 verbunden ist, wobei sie durch Schrauben 8 so fest zusammengespannt sind, daß der Ring 7 zu fließen beginnt und die Flansche 47 und 48 einander berühren.

Die Außenwand 44 weist im Bereich des Füllkörpers 43 eine geringe Wandstärke auf, um einen größeren thermischen Widerstand zu bieten.

Der Füllkörper 43, der auf einem ringsumlaufenden Stegteil 49 aufsitzt, bildet mit dem Heizsystem 2 im Niveau der ringförmigen Ausnehmung 42 einen engen offenen Raum, der als Sammelplatz für Schmutzreste dient, die möglicherweise durch die Ausnehmung 42 hindurchtreten.

Der Wandteil 6 ist seinerseits durch zweiunddreißig Kühlrippen 46 gekühlt, die, wie F i g. 2 zeigt, auf dem betreffenden Wandteil in gleichen Abständen angeordnet sind.

Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform kann der Wandteil 6 hohl ausgebildet sein und zwei Rohranschlüsse aufweisen, an welche eine Zuführungs- und eine Abführungsleitung angeschlossen werden, so daß durch den Hohlraum Kühlwasser zirkulieren kann.

Sowohl die luftgekühlte als auch die wassergekühlte Ausführungsform ermöglichen es, die Lippe 41 auf weniger als 100° C abzukühlen.

Wenn diese Vorrichtung zum Schmelzen und Spinnen von Polyamidkörnchen mit Abmessungen von etwa 3 mm verwendet wird, hat es sich gezeigt, daß sie etwa 3 Monate ohne Unterbrechung in Betrieb bleiben kann, während diese Zeit bei bekannten Einrichtungen viel geringer ist und ein weiteres Spinnen wegen der Bildung eines Schmutzrandes unmöglich ist.

Nach Ausbau der Vorrichtung und Öffnen des Rostes hat sich herausgestellt, daß sich nirgends Schmutz angesammelt oder ein Rand aus zersetztem bzw. verkohltem Polymerem gebildet hatte.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schmelzvorrichtung für lineare thermoplastische Polymere, wie Polyamide, Polyester oder Polyurethane, in Form von Körnchen, Schnitzeln oder Spänen, insbesondere für die Herstellung von Fäden, mit einem Vorratsbehälter, einem Fallrohr, einer Schmelzkammer, die einen oder mehrere heizbare Roststäbe und in deren nächster Nachbarschaft eine heizbare Wand aufweist, und mit einer Sammelkammer für das geschmolzene Gut, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Höhe von weniger als 3 cm über der Oberseite der Roststäbe (S) beginnende beheizte Wand durch eine ringförmige, nach außen zu abgeschlossene spaltartige Ausnehmung (42) von der darüberliegenden und mit der beheizten Wand fluchtenden Innenwand (6) des Fallrohres getrennt und thermisch isoliert ist, daß die Öffnungsweite der Ausnehmung (42) in der Innenwandung höchstens 1 mm beträgt, wobei der Wandabschnitt unterhalb dieser Ausnehmung (42) in das Heizsystem (2) für die Roststäbe (S) mit einbezogen und der oberhalb der Ausnehmung (42) liegende Wand-

. abschnitt des Fallrohres in an sich bekannter Weise mit einem Kühlsystem (46) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschluß nach außen für die über der Oberseite der Roststäbe (5) angeordnete ringförmige Ausnehmung (42) durch einen ringsum verlaufenden Stegteil (49) gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Ausnehmung (42) nach außen eine ringförmige Kammer (45) bildet und daß der gekühlte Teil (6) der Falkohrwand als eine sich gegen den Öffnungsspalt der Ausnehmung (42) verjüngende Lippe (41) gestaltet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Kammer (45) zum größeren Teil mit einem ringförmigen Füllkörper (43) ausgefüllt ist, der aus wärmeisolierendem und hitzebeständigem Material, vorzugsweise Asbestzement, besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 783 522, 549 208;
USA.-Patentschriften Nr. 2 369 506, 2 217 743;
belgische Patentschrift Nr. 561 867.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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