DE2046859A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verspinnen von Schmelzen oder Lösungen aus synthetischen Hochpolymeren - Google Patents

Description

FAREVEHKE K0SCH3T AG. vorr.als Geister Lucius & Brüning

Aktenzeichen:

- ΗΟΞ 7ο/? 184 u. H

Datuiu: 22. September 197ο

- Dr.ME/Ga

"Verfahren und Vorrichtung; zum Verspinnen von Schnalzen oder Lösungen aus synthetischen Hocnpolymeren"

Bein Schmelz- und Lösungsspinnen von Fäden aus synthetischen Hoehpolymeren komnt einer sehr guten Filtration und DurchrrJLschung der Schmelze oder Lösung eine große Bedeutung zu. Inhomogenitäten infolge mangelnder Durchmischung können erhebliche Titerschwankungen zur Folge haben. Vor allem beim Anspinnen von feinen multifilen Fäden treten sehr oft einzelne oder mehrere Einzelkapillaren auf, die bedeutend dünner sind, als die übrigen aus der gleichen Spinndüse gesponnenen. Die Fehler können bei der «eiteren Verarbeitung der Fäden nicht mehr behoben werden. Die betreffende Spinnanlage ■υβ in derartigen Fällen jedesmal vorübergehend stillgelegt und das nichtfunktionierende Filter ausgewechselt werden. Dünnbleibende Einzelkapillaren treten vorwiegend bei* Anspinnen erfahrungsgemäß bei Filterpacks aller Arten und Abmessungen auf. Dieser Febler komrt zudea bei allen Poly«ertypen vor. Rohstoffe verschiedener Mattierung zeigen ihn ebenso wie nicbtnattierte bzw. spinngefärbte Bobstoffe. Auch das Fadenprofil beeinfluSt das Auftreten dieser unerwünschten Erscheinung nicht. Sie zeigt sich sowohl bei Rundais auch bei jeder Art von Profilfäden.

Der vorliegenden Erfindung lag nun das Bedürfnis zugrunde, die erwähnten Schwierigkeiten zu beheben.

Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Verspinnen von Schmelzen oder Lösungen aus synthetischen Hochpolymeren, insbesondere von Schmelzen aus linearen Polyestern, durch Drücken dieser Schmelzen oder Lösungen durch eine an sich bekannte Spinnanordnung, bestehend aus Filterpack, Verteilerplatte und Spinnplatte mit DOsenlöchern; dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, da3 die Schmelze oder Lösung zwischen Verteiler- und Spinnplatte noch durch ein inertes, feinporiges zusammenhängendes, bei der Spiuntempe-

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ratur nicht-sehnelzendes oder sich zersetzendes Medium geleitet wird.

Das erfindungsgeiaäße Verfahren ist anwendbar auf alle aus der Schmelze oder aus Lösungen verspinnbaren Bochpolyrn&ren, wie z.B. auf Polyamide (z.B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 3), Copolyamide, Polyesteramide, Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, Polyvinylalkohol etc., insbesondere jedoch auf Schmelzen von line-* aren Polyestern - vor allen Polyäthylenterephthalat - und natürlich auch von Copolyestern. Zur Filtration vor den Verspinnen werden die - Schmelzen bzw. Lösungen dieser Hochpolynieren in allgemeinen zur

Entfernung von Verunreinigungen und zur Bildung einer Spinnmasse r mit möglichst guter Homogenität in geschmolzenen bzw, in gelösten Zustand durch ein Filterpack gedrückt> das aus einer Schiebt aus ! feinkörnigen, inerten Material, wie z.B. Quarzsand, Korund, SiIi-' ciuracarbid oder gesinterten Metallen oder einen Metallvlies bzw. einer Reibe von Metallsieben besteht. Die derart filtrierte Spinnnasse passiert dann noch eine Verteilerplatte und wird genäß der vorliegenden Erfindung zur Verbesserung ihres Strömungsverbalten», insbesondere bein Anspinnen, durch ein inertes, feinporiges lledlun homogenisiert, bevor es zur Spinnplatte gelangt. Dieses feinporige Medium besteht vorzugsweise aus einer Anordnung aus einen oder mehreren Metall-Maschensieben mit Maschenzahlen von etwa 5o bis

2 4o ooo pro cn , davon mindestens eines bevorzugt nit mehr als

ο Io ooo (bis ä2o ooo) Maschen pro cn . Natürlich nuß die Dicke der

2 diese Siebe bildenden Metalldrähte auf die Maschenzahlen pro cn zumindest ungefähr abgestimmt sein, danit eine entsprechende Durchlässigkeit der Siebe gewährleistet bleibt. Als feinporiges Mediun können außerdem auch poröse gesinterte Massen, Gebilde aus hochschmelzendem Fasermaterial und dergleichen, insbesondere jedoch zusammengesinterte poröse Metalle oder Metallvliese (Chroa, Magan, Eisen, Edelstahl etc.) verwendet werden. Das feinporige Medium darf aber keinesfalls aus unzusammenhängenden Materialien, wie z.B. Sand, der nit in Düsenlöcher gelangen könnte, besteben. Selbstverständlich darf es auch bei der jeweiligen Spinntenperatur nicht schmelzen oder sich zersetzen.

Die Wirkung des porösen Mediums zwischen Verteiler- und Spinnplatte

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war völlig uner\-t-r^-et und überraschend. Die feinmaschigen Ketallsiebe oder ρ rsin tobten, feinporigen Materialien zeigen nur zwischen Verteilorplatte und Spannplatte einen ungewöhnlich guten, homogenisierenden Effekt, durch den die Spinnsicherheit, insbesondere die Sicherheit, fehlerlos anzuspinnen, beträchtlich erhöht wird. Diese Wirkung war deshalb besonders unerwartet und überraschend, weil beim Einbau des gleichen Filtrationsmediutas an jeder anderen Stelle der Spinnanordnung kein entsprechender Homogenisierungseffekt eintritt. Wenn man das poröse Medium z.B. zusätzlich bei den bereits vorhandenen Filtrationssieben vor dem Filterpack, einbaut oder wenn man es nicht nach, sondern vor der Verteilerplatte c-insetzt, zeigt sich keine Verbesserung der (An-)Spinnbarkeit. Ausschließlich an der Stelle, zwischen der Verteilerplatte und der Spinuplatte kommt die Wirkung der Siebe oder anderer feinporiger Medien voll zur Entfaltung. Kur wenn sie hier eingefügt werden', bewirken sie, daß insbesondere beim Anspinnen alle Düsenlöcher gleichzeitig und gleichmäßig mit einer homogenen Spinnmasse versorgt werden. Das hat zur Folge, daß alle Einzelkapillaren in gleichmäßiger Stärke und zur gleichen Zeit aus allen Düsenöffnungen austreten und damit ein fehlerloses An- und natürlich auch Weiterspinnen gewährleistet wird und daß der Spinnprozeß zudem, falls nur der Schmelzspinnprozeß betrachtet wird, bei einer um 3 - 8 C niedrigeren Temperatur als ohne die erfindungsgemäße Homogenisierung durchgeführt werden kann.

Bei der beschriebenen Verbesserung handelt es sich mit Sicherheit nicht um einen zusätzlichen Filtrationseffekt, wie bei oberflächlicher Betrachtung angenommen werden könnte, sondern um eine bessere Verteilung der Spinnmasse und Vergleichraäßigung ihres Zuflusses zu den Öffnungen der Spinnplatte. Dabei spielt offensichtlich sowohl das Verkleinern und Ausfüllen des leeren Raumes zwischen Verteilerplatte und Spinnplatte und ein günstigerer Temperaturausgleich eine Rolle, als auch die Porosität des dafür eingesetzten Materials.

Erfindungsgegenstand ist schließlich auch eine Spinnvorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, bestehend aus einem an s;ich bekannten Filterpack, einer darunter

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angeordneten Verteilerplatte und einer daran anschließenden Spinnplatte mit Düsenlöchern; diese Spinnvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verteilerplatte und Spinnplatte ein ' gegenüber der Spinnmasse inertes, feinporiges zusammenhängendes, bei der jeweiligen Spinntemperatur nicht-schmelzendes oder Eich zersetzendes Medium angeordnet ist. Hinsichtlich der Natur dieses Mediums gilt das bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits Ausgeführte.

In der beigefügten Figur ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in beispielhafter und schematisierter Form dargestellt. Unter einem üblichen Filterpack (1) und in eine Dichtung eingefassten zu dem Filterpack gehörigen Metallsieben (2) befindet sich sie Verteilerplatte (3). Zwischen dieser und der Spinnplatte (5) ist das inerte, feinporige Medium (4) angeordnet, welches zur Homogenisierung der Spinnschmelze bzw. -lösung in so entscheidendem Maß beiträgt. Eine Verbesserung der erwähnten Homogenisierung würde auch erreicht, wenn das feinporige Medium den Raum zwischen Verteiler- und Spinnplatte nicht vollständig, sondern nur weitgehend ausfüllt.

Die erfindungsgemäße Verbesserung ist sowohl beim ftost- als auch beim Extruderspinnen vorteilhaft und verhindert auch beim Naßspinnen die Bildung von Fäden mit zu kleinem Durchmesser.

dessen Die Vorteile des beanspruchten Verfahrens und der zu/ Durchführung erforderlichen Vorrichtung sind offensichtlich und sollen nochmals kurz zusammengefaßt werden;

Durch die gleichmäßige und gleichzeitig erfolgende Anlieferung der Spinnmasse zu allen Öffnungen der Spinnplatte werden Schwierigkeiten beim Anspinnen vermieden:

Der Wechsel der Spinnpacks in den ersten 2o Stunden nach dem Anlaufen geht um den Faktor Io oder mehr zurück. Außerdem erhält man um das Zwei- bis Dreifache längere DUsenlaufzeiten.

Die Titer der Einzelkapillaren schwanken weit weniger als ohne Anwendung des beanspruchten Verfahrens, was sich in allen, dem Spinnen nachfolgenden Verarbeitungsverfahren der Fäden und Fasern besonders

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positiv bemerkbar macht.

Beim Schmelzspinnen ermöglicht die vorliegende Erfindung die Herabsetzung der Schmelztemperatur um etwa 3 bsi 8 C und trägt damit zur Senkung des Viskositätsabbaues der synthetischen hochpolyraeren Schmelzen bei.

Beispiel 1:

Eine Polyäthylenterephthalat^-Schmelze der relativen Viskosität ο,78 bis o,8o, gemessen in Phenol/Tetrachloräthan - 3/2 bei 25°C,wird in einem Extruder aufgeschmolzen. Die Schmelze gelangt zu einer Dosier- und Druckpumpe und wird durch ein feinkörniges Schmelzefilter gedrückt, welches aus Siliciumcarbid und Stahldrahtsieben besteht, wobei zuerst Siebe mit 9oo und dann mit 9 ooo, 1 6oo,

2
25o und 64 Maschen pro cm verwendet werden. Im Anschluß an dieses Schmelzefilter folgen eine ebene durchbohrte Verteilerplatte und die Spinnplatte. Erfindungsgemäß sind zwischen dieser Verteilerplatte und der Spinnplatte mehrere Metallsiebe aus Stahldraht eingesetzt in der Reihenfolge von oben nach unten 9oo, 9 ooo, 1 7ooo und 1 6oo

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Haschen pro cm .

Der Fortschritt der erfindungsgemäßen Veränderung besteht darin, daß die Temperatur der Schmelze durch den Einbau der Siebe von 294°C auf 289°C gesenkt und ihr thermischer Abbau verringert werden kann. Außerdem müssen in den ersten 2o Stunden nach dem Einsetzen von loo Spinnpacks nur 3 Düsen wegen ungleicher Querschnittsflächen wieder ausgebaut werden. Die Schärfehler sinken gegenüber dem nachstehenden Vergleich auf die Hälfte ab.

Vergleich:

Das Beispiel wird wie vorstehend beschrieben wiederholt, jedoch fehlt zwischen Verteilerplatte und Spinnplatte das poröse Homogenisierungs-Mediua.

Die Spinntenperatur liegt üb 5^oC höher als bei Beispiel 1; sie beträgt 294°C. In den ersten 2o Stunden müssen von loo eingesetzten Packs etwa 3o wegen ungleicher Querschnitte der gesponnenen Fäden wieder entfernt werden. Die Spinn- und Streckfadenbrüche sind bei der vergleichenden Fahrweise um ca. 2o % höher als bei der erfindungs-

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geraäßen Arbeitsweise gemäß vorstehendem Beispiel.

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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1.) Verfahren zur Verspinnen von Schmelzen oder Lösungen aus synthetischen Ilochpolymeren, insbesondere von Schmelzen aus linearen Polyestern, durch Drücken dieser Schmelzen oder Lösungen durch eine an sich bekannte Spinnanordnung, bestehend aus Filterpack, Verteilerplatte, und Spinnplatte mit Düsenlöchern, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze oder Lösung zwischen Verteiler- und Spinnplatte noch durch ein inertes, feinporiges, zusammenhängendes bei der Spinntemperatur nicht schmelzendes oder sich zersetzendes Medium geleitet wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes, feinporiges, zusammenhängendes, bei der Spinntemperatur nicht schmelzendes oder sich zersetzendes Medium eine Anordnung aus einem oder mehreren Metallmaschensieben mit 5o

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bis 4o ooo Maschen pro cm , davon mindestens eines bevorzugt

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mit mehr als Io ooo Maschen pro cm verwendet wird.

3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes, feinporiges, zusammenhängendes, bei der Spinntemperatur nicht schmelzendes oder sich zersetzendes Medium ein zusammengesintertes, poröses Metall oder ein Metallvlies verwendet wird.

4.) Spinnvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1-4, bestehend aus einem an sich bekannten Filterpack, einer darunter angeordneten Verteilerplatte und einer daran anschließenden Spinnplatte mit Düsenlöchern, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verteilerplatte und Spinnplatte ein gegenüber der Spinnmasse inertes, feinporiges, zusammenhängendes, bei der jeweiligen Spinntemperatur nicht schmelzendes oder sich zersetzendes Medium angeordnet ist.

5.) Spinnvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüber der Spinnraasse inerte, feinporiges, zusammenhängende, bei der Spinntemperatur nicht schmelzende oder sich zersetzende Medium eine Anordnung aus einem oder mehreren

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Metall-Maschensieben rait 5o - 4o ooo Maschen pro cn , davon mindestens eines bevorzugt mit wehr als Io ooo Maschen pro cm , ist.

6,) Spinnvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüber der Spinnmasse inerte, feinporige, zusammenhängende, bei der Spinntemperatur nicht schmelzende oder sich zersetzende Medium ein zusamengesintertes, poröses Metall oder ein Metallvlies ist.

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