DE1230965B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines thermoplastischen, fadenbildenden Materials in koerniger Form - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

DOId

Deutsche Kl.: 29 a - 6/06

Nummer: 1230 965

Aktenzeichen: A 35247 VII a/29 a

Anmeldetag: 1. August 1960

Auslegetag: 22. Dezember 1966

Gemäß einem bekannten Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen fadenbildenden Materials in körniger Form wird das Material in geschmolzenem Zustand durch Düsen gepreßt, und die so gebildeten Fäden werden durch ein mit einer inerten Kühlflüssigkeit gefülltes Bad geführt, welches die Fäden auf eine kurz unter deren Erstarrungspunkt liegende Temperatur abkühlt und in welchem die Fäden in Bandform so nebeneinander geführt werden, daß eine geringe gegenseitige Adhäsion auftritt, worauf die fixierten Fäden einer Hackvorrichtung zugeführt werden.

Die so hergestellten Körnchen eignen sich sehr gut als Ausgangsmaterial für das Schmelzspinnen von Fäden sowie für den Spritzguß von Formkörpern.

Durch die britische Patentschrift 533 306 ist ein weiteres Verfahren für die Herstellung von fadenbildendem Material in körniger Form bekanntgeworden. Das im Autoklav erzeugte Polymerisat wird dabei in Form eines kompakten Bandes auf eine gekühlte Gießtrommel ausgepreßt und das Band nach dem Erstarren in Schnitzel oder quadratische Teilchen zerschnitten. Es ist jedoch in vielen Fällen vorteilhafter, die Schmelze nicht in Form eines kompakten Bandes, sondern in Form eines Fadenbandes auszupressen, da dieses in einer Hackmaschine direkt zu Körnern der gewünschten Größe zerkleinert werden kann.

Beim Zuführen von Einzelfäden zu der Hackvorrichtung ergeben sich Schwierigkeiten wegen der geringen inneren Widerstandsfähigkeit dieser Fäden gegen ein Verbiegen; hierdurch entstehen Unregelmäßigkeiten in den Abmessungen der Körner.

Wenn man dagegen gemäß dem einleitend als bekannt angegebenen Verfahren mehrere Einzelfäden in einer Ebene zu einem Band vereinigt und dieses der Zerhackvorrichtung zuführt, so zeigt das Band als Ganzes eine geringere Neigung, sich zu verbiegen, und die Abmessungen der gebildeten Körner werden gleichmäßiger. Zur Erzielung des gewünschten Eff ektes ist es jedoch wesentlich, daß die zu dem bandartigen Gebilde vereinigten Einzelfäden gerade das richtige Ausmaß der gegenseitigen Adhäsion aufweisen. Ist diese Adhäsion infolge mechanischen Zusammenquetschens zu groß, so kleben die in der Zerhackvorrichtung erzeugten Körner aneinander und können zu Verstopfungen in der Schmelzspinnvorrichtung führen. Ist dagegen die Adhäsion zu gering, so trennen sich die Fäden häufig schon vor Eintritt in die Zerhackvorrichtung wieder voneinander, wodurch Ungleichmäßigkeiten in der Körnergröße auftreten.

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines thermoplastischen, fadenbildenden Materials in
körniger Form

Anmelder:

Algemene Kunstzijde Unie N. V., Arnheim

(Niederlande)

Vertreter:

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

München 23, Siegesstr. 26

Als Erfinder benannt:

Jacob de Booys,

Jacobus Leendert Timmers, Emmen

(Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 7. August 1959 (242143)

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die Adhäsionskräfte auf möglichst einfache Weise derart zu beeinflussen, daß mit Sicherheit ein Band gebildet wird, welches seinen Zusammenhalt bis zum Eintritt in die Zerhackvorrichtung bewahrt, ohne daß jedoch die dort gebildeten Körnchen weiterhin zusammenkleben.

Bei dem einleitend beschriebenen bekannten Verfahren wird die gegenseitige Adhäsion der Fäden dadurch erreicht, daß diese zuerst getrennt in das Bad mit der inerten Kühlflüssigkeit, später längs einer horizontalen Bahn in einer Ebene und schließlich über die Sammelvorrichtung geführt werden. Die Sammelvorrichtung besteht hierbei aus einem horizontalen Stab mit radialen Zinken, die in einem gegenseitigen Abstand angebracht sind, der mit der Breite der zu einem Band vereinigten Fäden übereinstimmt. Zwischen den Zinken werden die Fäden gegeneinandergepreßt, wodurch eine gewisse Adhäsion auftritt.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Lage der Sammelvorrichtung und die Temperatur der Kühlflüssigkeit zu variieren, um so eine befriedigende Adhäsion zu erhalten. Diese Maßnahmen können jedoch während des laufenden Betriebes nur unter Schwierigkeiten durchgeführt werden und nachdem schon größere Mengen von zusammenklebenden

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Körnchen oder ungenügend aneinander haftende Fäden entstanden sind.

Erfindungsgemäß lassen sich nun diese Mangel beheben, wenn man an der Stelle, an der die Fäden im Bad zusammengeführt werden, einen kräftigen Strom frischer Kühlflüssigkeit gegen das Fadenband in Querrichtung richtet.

Dadurch wird ejne .plötzliche, kräftige, örtliche Abkühlung des Fadenbandes und ein Zusammenhalt der Einzelfäden bewirkt.

Das Ausmaß der Adhäsion kann durch die örtlich gegen das Band gerichtete Menge und/oder die Temperatur der Kühlflüssigkeit variiert werden.

Die Regelung der Menge der Kühlflüssigkeit kann einfach und schnell durchgeführt werden, so daß das Auftreten von zusammenklebenden Körnchen bzw. von ungenügend aneinanderhaftenden Fäden sehr rasch abgestellt werden kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die gegenseitige Adhäsion der Einzelfäden wesentlich gleichmäßiger ist.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt es sich, daß zusammenklebende Körnchen und ungenügend aneinanderhaftende Fäden nicht mehr gleichzeitig auftreten, wie dies bei dem bekannten Verahren der Fall ist.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Fäden an einem bestimmten Punkt sehr schnell zum Aneinanderhaften zu bringen. In diesem Fall werden die verfestigten Fäden zusammengeführt und dann durch ein Walzenpaar hindurchgeleitet, welches das Fadenband örtlich so zusammenquetscht, das Adhäsion auftritt. Bei diesem Verfahren tritt jedoch die Schwierigkeit auf, daß das Material an der Quetschstelle stark orientiert wird, wobei Fadenkerne mit abweichenden Eigenschaften entstehen, die stark in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Materials schwanken und gegebenenfalls zu einer Verschiebung des Schmelzpunktes oder zur abweichenden Kristallbildung nach dem Schmelzen des Materials führen können. Der größte Nachteil dieses Verfahrens besteht aber darin, daß es sehr schwierig ist, das Auftreten von zusammenklebenden Körnchen zu vermeiden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann besonders vorteilhaft bei der Herstellung von Körnchen aus Polyaminocapronsäure angewendet werden, wobei das Material in der oben beschriebenen Weise durch ein Wasserbad hindurchgeführt wird.

Grundsätzlich kann der Strom der Kühlflüssigkeit an allen jenen Stellen in Querrichtung gegen die Fäden gerichtet werden, wo diese bereits in Bandform zusammengeführt sind. Es ist jedoch gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft, die Kühlflüssigkeit an der ersten Umlenkungsstelle des Fadenbandes im Bad gegen dessen inneren Bogen zu pressen. Auf diese Weise können verschiedene Vorteile erreicht werden. So ist nur eine sehr kurze Kühlzone erforderlich. Bei dem bekannten Verfahren war es dagegen notwendig, die Fäden in voneinander getrenntem Zustand umzulenken und sie erst viel später zu einem Band zu vereinigen, um eine hinreichende Kühlung der Fäden zu gewährleisten. Infolge der raschen Kühlwirkung des qüergerichteten Flüssigkeitsstromes ist es dagegen möglich, die Fäden in einer viel kürzeren Zone abzukühlen.

Es ist außerdem sehr wichtig, daß infolge der kräftigen Abkühlung am ersten Umlenkpunkt die sich bildende harte Außenhaut der Fäden genügend dick ist. Auf diese Weise wird die Gefahr einer Beschädigung durch das Gleiten über das Umlenkorgan vermieden. Solche Beschädigungen haben oft zur Folge, daß der noch weiche Kern der Fäden in das Bad austritt und daß die Fäden in der Hackvorrichtung zusammenkleben oder mindestens zu Körnchen mit unregelmäßiger Form führen. Ferner hat es sich gezeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Verbrauch an Kühlflüssigkeit herabgesetzt werden kann.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens mit einem oberhalb des Behälters für die Kühlflüssigkeit angeordneten Preßkopf, der eine Spinnplatte aufweist, mit einer Hackvorrichtung und einem im Inneren des Behälters für die Kühlflüssigkeit angebrachten Führungsorgan, welches die Fäden nebeneinander in Bandform führt.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist am Führungs- oder Umlenkorgan oder zwischen diesem und der Hackvorrichtung im Behälter eine Zufuhrleitung für Kühlflüssigkeit vorgesehen, welche quer zum Weg des Fadenbandes mündet.

Das Führungsorgan kann wie bei der bekannten Vorrichtung aus einem mit zwei Zinken versehenen Stab bestehen, gegebenenfalls kann aber auch ein Stab mit Nuten, durch welche die Fäden geführt werden, oder ein Stab aus einem Hohlprofil verwendet werden. Auf jeden Fall wird auf die Fäden eine quergerichtete Kraft ausgeübt, unter deren Einfluß sie ein Fadenband bilden. Die bekannte Vorrichtung mit einem Stab mit zwei Zinken kann auch in der Weise verbessert werden, daß ein oder beide Zinken am Stab verstellbar befestigt werden.

Auf diese Weise ist es möglich, den Abstand zwischen den Zinken, dem Durchmesser und der Anzahl der Fäden, welche unter leichtem Druck zu einem Band vereinigt werden sollen, anzupassen.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist das offene Ende der Zufuhrleitung für die Kühlflüssigkeit kombiniert mit dem Führungsorgan, welches zu diesem Zweck aus einem an beiden Enden geschlossenen Rohr besteht, das mit der Zufuhrleitung verbunden ist und an der Stelle, an der das Führungsorgan mit dem Fadenband in Berührung kommt, einen Längsschlitz aufweist und so das offene Ende der Zufuhrleitung bildet. Das Führungsorgan bildet gleichzeitig den ersten Umlenkpunkt des Fadenbündels.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Führungsorgan senkrecht unter dem Spinnkopf angeordnet.

Es hat sich gezeigt, daß die nach dem neuen Verfahren hergestellten Körnchen eine große Gleichmäßigkeit aufweisen, so daß sie für das Strangpressen oder für Spritzgußverfahren ausgezeichnet geeignet sind.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform der Vorrichtung schematisch veranschaulicht.

F i g. 1 ist eine Seitenansicht der Vorrichtung, und

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie Π-Π der F i g. 1 in größerem Maßstab.

In F i g. 1 ist ein Behälter bezeichnet, in welchem geschmolzene Polyaminocapronsäure enthalten ist und der durch die Leitung 2 mit dem Spinnkopf 3 verbunden ist. Der Spinnkopf 3 umfaßt ein Pumpen-

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aggregat und eine Platte mit Düsen, durch welche die Pumpe das geschmolzene Material hindurchpreßt. Pumpe und Spinnplatte sind in üblicher Weise ausgebildet und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellt.

Die durch die Platte ausgepreßte Schmelze wird in Form von getrennten Einzelfäden 4 durch einen mit Kühlwassers gefüllten Trog6 hindurchgeführt, so daß sie rasch abgekühlt wird. Zwei Führungsorgane 7 und 8 sind im Inneren des Troges und außerhalb desselben ist ein Umlenkorgan 9 angebracht, welches die erhärteten Fäden 4 einer Hackvorrichtung 10 zuleitet. Diese Hackvorrichtung ist ebenfalls an sich bekannt und daher nur schematisch angedeutet.

Das in F i g. 2 dargestellte Führungsorgan 7 besteht aus einem Rohr 11, das an beiden Enden geschlossen ist und einen Längsschlitz 12 besitzt. Zu beiden Seiten dieses Schlitzes bzw. an beiden Enden des Rohres 11 sind zwei Zapfen 13 radial angebracht.

Gegenüber dem Schlitz 12 ist das Rohr 11 mit einer Zuführleitung 14 für kaltes Wasser verbunden, in der ein Regelventil 15 vorgesehen ist, mit welchem die durch die Leitung 14 hindurchgehende Wassermenge geregelt werden kann. Dieses Wasser wird durch den Schlitz 12 hindurchgepreßt.

Die um das Führungsorgan 7 herumgeführten Fäden 4 werden durch die Hackmaschine gezogen und auf ihrem Weg beidseitig durch die Zapfen 13 geführt. Die Dicke und die Anzahl der Fäden 4 ist dem Abstand der Zapfen 13 derart angepaßt (oder umgekehrt), daß sie längs des Führungsorgans eng aneinanderiiegen.

Es hat sich als leicht durchführbar erwiesen, den durch die Leitung 14 und durch den Schlitz 12 gegen die Fäden 4 gepreßten Wasserstrahl so zu regeln, daß die Fäden 4 im Bereich des Organs 7 lose aneinanderhaften. Das Ausmaß der Adhäsion kann mittels des Regelventils 15 genau eingestellt werden.

Die auf diese Weise hergestellten Körnchen aus Polyaminocapronsäure zeigen eine sehr große Gleichförmigkeit in bezug auf ihre Abmessungen und hinsichtlich ihres Schmelzpunktes bzw. der Tendenz zum Kristallisieren nach dem Schmelzen.

Es hat sich gezeigt, daß jederzeit eine entsprechende Anpassung an andere Arbeitsbedingungen mit der Vorrichtung durchführbar ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen fadenbildenden Materials in körniger Form, bei dem das Material in geschmolzenem Zustand durch Düsen gepreßt wird und die so gebildeten Fäden durch ein mit einer inerten Kühlflüssigkeit gefülltes Bad geführt werden, welches die Fäden auf eine kurz unter deren Erstarrungspunkt liegende Temperatur abkühlt und in welchem die Fäden in Bandform so nebeneinandergeführt werden, daß eine geringe gegenseitige Adhäsion auftritt, worauf die fixierten Fäden einer Hackvorrichtung zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß an derjenigen Stelle, an der die Fäden im Bad zusammengeführt werden, ein kräftiger Strom frischer Kühlflüssigkeit gegen das Fadenband in Querrichtung gerichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlflüssigkeit an der ersten Umlenkstelle des Fadenbandes im Bad gegen dessen inneren Bogen gepreßt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem oberhalb des Behälters für die Kühlflüssigkeit angeordneten Preßkopf, der eine Spinnplatte aufweist, mit einer Hackvorrichtung und einem im Inneren des Behälters für die Kühlflüssigkeit angebrachten Führungsorgan, welches die Fäden nebeneinander in Bandform führt, dadurch gekennzeichnet, daß am Führungs- oder Umlenkorgan (7) oder zwischen diesem und der Hackvorrichtung (10) im Behälter (5, 6) eine Zuführleitung (14) für Kühlflüssigkeit vorgesehen ist, welche quer zum Weg des Fadenbandes mündet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsorgan (7) aus einem an beiden Enden geschlossenen Rohr (11) besteht, das mit der Zuführleitung (14) für die Kühlflüssigkeit verbunden ist und an der Stelle, an der es mit dem Fadenband in Berührung kommt, einen Längsschlitz (12) aufweist und so das offene Ende der Zuführungsleitung (14) bildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsorgan (7) im Behälter (5, 6) senkrecht unter dem Spinnkopf (3) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 807 248, 726 291,
306;

USA.-Patentschriften Nr. 2 834 053, 2 289 860.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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