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Bei der Polykondensation in fester Phase ist die
Reaktionsgeschwindigkeit
bestimmt durch die Diffusionsmöglichkeit der abgespaltenen Verbindung aus dem Polymeren.
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Dies gilt im wesentlichen auch bei der Durchführung der Reaktion
in Inertgasen, da das Verhältnis der Diffusionskoeffizienten zwischen Polymer- und
Gasseite größenordnungsmäßig 1:100 beträgt. Man kann den Vorgang auch so ausdrücken,
daß die Diffusion der bei der Reaktion gebildeten Spaltprodukte vom kürzest möglichen
Weg zur Oberfläche der zu polymerisierenden Teilchen abhängt.
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Danach erweist sich das Reaktionsergebnis bei kompakter Polymerstruktur
für gegebene Reaktionszeiten als stark schichttiefenabhängig. Die Intrinsic-Viskosität
nimmt mit zunehmender Entfernung von der Oberfläche ab, der unerwünschte Carboxylgruppengehalt
hingegen zu.
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Durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 905 677 ist ein Verfahren
zum Kristallisieren von Polyestern vorbekannt, wobei die Polyester in Form eines
relativ groben Granulats einer Größe von 1,25 bis 3,8 Durchmesser und 2 bis 5 mm
Länge mir homogener, d. h.
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nicht proröser Struktur einem Feststoffpolymerisationsvorgang unterworfen
werden. Dabei soll ein Zusammenkleben der einzelnen Teilchen unter allen Umständen
verhindert werden, weshalb dem Kristallisationsvorgang ganz besondere Aufmerksamkeit
geschenkt wird. Infolge der mit der Granulatgröße verbundenen großen Diffusionsweglängen
ergeben sich zwangsweise lange Polymerisationszeiten bei ungünstiger Breite des
Molekulargewichts- und Viskositätsspektrums und unerwünscht hohem Carboxylgruppengehalt
im Endprodukt.
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In Erkenntnis dieser Zusammenhänge ist zum Zwecke der Erzielung kurzer
Reaktionszeiten bei möglichst engem Molekulargewichtsspektrum mit hohen Durchschnittswerten
der Vorschlag veröffentlicht worden, das Präpolymere zu einem möglichst feinkörnigen
Pulver zu verarbeiten und dieses der Polykondensation zu unterwerfen. Ein solcher
Vorgang ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 1 921 447 beschrieben
worden. Man hat aber auch erkannt, daß ein feines Pulver des Präkondensates eine
Neigung zur Verfrittung und Klumpenbildung besitzt, die um so größer ist, je kleiner
der Teilchendurchmesser wird. Die Klumpenbildung ist ein außerordentlich störender
Vorgang, der mit allen Mitteln verhindert werden muß. Die Erzeugung von sogenannten
Fließbetten mittels laufender Durchwirbelung des Pulvers durch Gase ist eines der
ebenfalls vorbekannten, aber unvollkommenen Mittel zur Lösung dieses Problems.
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In der genannten Druckschrift wird daher der Vorschlag gemacht, aus
feinkörnigem Pulver größere Preßkörper herzustellen und diese der Polykondensationsreaktion
auszusetzen. Das Pulver soll gemäß der gegebenen Lehre zweckmäßigerweise durch einen
Mahlvorgang hergestellt werden.
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Hierbei darf jedoch nicht übersehen werden, daß ein Mahlvorgang innerhalb
eines kontinuierlichen Polykondensationsprozesses außerordentlich unerwünscht ist.
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Mit höherem Molekulargewicht besitzt das Polykondensat eine zunehmend
größere Abriebfestigkeit.
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Für den Mahlvorgang ist ein beträchtlicher Energiebedarf erforderlich,
der wiederum eine erhebliche Wärmeentwicklung im Mahlgut zur Folge hat. Mahlguttemperaturen
von mehr als 200"C, bei denen die
Gefahr einer Verfärbung des Produkts beginnt, sind
rasch erreicht. Als Grenzviskosität für einen Mahlvorgang wurde in der Literatur
auch schon eine Intrinsic-Viskosität von 0,43 vorgeschlagen.
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Durch die deutsche Offenlegungsschrift 2 029 040 gehört auch ein
Verfahren zum Stande der Technik, das als Alternativlösung zum Polykondensationsverfahren
von Pulver oder Granulat vorgesehen ist.
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Die Alternativlösung besteht darin, einen kontinuierlichen Strang
oder ein Bündel von ungebrochenen Fäden von der Streckvorrichtung kommend durch
eine Polykondensationsvorrichtung hindurchzuführen.
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Eine solche Verfahrensführung setzt nicht nur beträchtliche apparative
Aufwendungen voraus, sie ist auch in hohem Maße störungsanfällig, dann nämlich,
wenn beispielsweise Fadenbrüche auftreten. Ein chargenweiser Betrieb ist auf diese
Weise nicht möglich, und ein kontinuierlicher Betrieb schafft zusätzliche Probleme
im Hinblick auf die Ein- und Ausführung der endlosen Stränge in die Polykondensationsapparatur
und aus ihr heraus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den bekannten Lösungen
anhaftenden Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, bei dem ein Mahlvorgang
zur Herstellung eines feinen Pulvers einschließlich der diesem Pulver anhaftenden
Neigung zur Klumpenbildung während des Kondensationsvorganges vermieden wird. Darüber
hinaus sollen aber auch nicht der geringere Polykondensationsgrad, die längere Reaktionsdauer
und die Tiefenschichtung hinsichtlich des Polykondensationsgrades in Kauf genommen
werden, die bei dem Einsatz von gröberen Schnitzeln oder grobkörnigem Granulat als
Präkondensat unweigerlich auftreten würden. Vielmehr soll ein enges Molekulargewichtsspektrum
mit hohem Durchschnittswert bei hoher Intrinsic-Viskosität und geringem Carboxylgruppengehalt
sowie eine möglichst kurze Polykondensationsdauer erreicht werden.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen
Verfahren erfindungsgemäß dadurch, daß mittels eines Extrusionsvorganges eine Vielzahl
paralleler Fäden erzeugt wird, die in plastischem bzw. sinterfähigem Zustand unter
der Einwirkung mechanischer Kräfte in der Weise zu einem einheitlichen Strang verdichtet
werden, daß die Fäden unter Freilassung von kapillaren Zwischenräumen zusammensintern,
worauf der Strang zerkleinert und die Strangabschnitte einer an sich bekannten Feststoffkondensation
unterworfen werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren entsteht zunächst ein Strang
mit einem inneren System von Hohlräumen. Die Hohlräume können parallel gerichtet
sein, z. B. dann, wenn ein konventioneller Spinnabzug erfolgt. Dies ist jedoch keineswegs
zwingend, und eine regellose Fadenablage vor der Verdichtung ist möglich, wenn z.
B.
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das Extrudieren und der nachfolgende Strangabzug unter Schwerkraft
erfolgen. Dabei können sich kreuzende Fadenlagen mit Vliesstruktur auftreten.
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Beim Spinnabzug bilden sich Längshohlräume, die dadurch entstehen,
daß die im wesentlichen zylindrischen Einzelfäden sich im Prinzip nur jeweils längs
einer Mantellinie berühren. Durch das nachfolgende Zerkleinern in Strangabschnitte
entsteht nicht nur ein schütt- und rieselfähiges Gut, sondern es werden die inneren
Hohlräume in kurzen Abschnitten freigelegt, so daß die Wandelemente dieser Hohlräume
mit der Umgebung der einzelnen Strangabschnitte in einen intensiven Stoffaustausch
treten können.
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Das Präkondensat besitzt auf diese Weise eine große »innere Oberfläche»,
ohne daß der Umweg über einen intensiven Mahlvorgang in Verbindung mit einem nachfolgenden
Verpressen zu Tabletten oder Pellets gegangen werden muß.
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Der Extrusionsvorgang kann nach Art eines Schmelzspinnprozesses durchgeführt
werden, bei dem die zu extrudierende Masse bzw. Schmelze unter hohem Druck durch
Kapillaröffnungen gepreßt wird.
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Was unter »Vielzahl paralleler Fäden» zu verstehen ist, ergibt sich
aus der Überlegung, daß der nachfolgende Feststoffkondensationsvorgang um so wirksamer
ist, je größer die innere Oberfläche der einzelnen Strangabschnitte ist. Die Angabe
schließt aber auch eine Zahl in der Größenordnung von etwa 10 ein. Die Temperatur,
bei der das Präkondensat in plastischem bzw. sinterfähigem Zustand ist, hängt naturgemäß
von der Art und dem Molekulargewicht des betreffenden Präpolymeren ab. Die entsprechenden
Werte lassen sich durch Versuche leicht bestimmen.
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Sie liegen in der Regel zwischen 100 und 200"C, vorzugsweise zwischen
130 und 1600 C. Die mechanischen Kräfte werden in der Weise aufgebracht, daß die
Einzelfäden an ihren Kreuzungspunkten oder längs ihrer Mantellinien aufeinandergepreßt
werden, je nachdem, ob ein Schwerkraft- oder Spinnabzug stattfindet.
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Die Größe der Strangabschnitte nach der Zerkleinerung ist nicht allzu
kritisch. Würfel oder Quader mit Kantenlängen zwischen einem und fünf Millimetern,
vorzugsweise zwischen zwei und vier Millimetern, liefern überaus brauchbare Ergebnisse.
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Bezüglich der erforderlichen Feinheit der Fäden oder Borsten ist
auszuführen, daß sich dieTransportwege für die Diffusionsvorgänge mit abnehmender
Fadenstärke prinzipiell beliebig klein halten lassen.
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Fadendurchmesser zwischen 0,045 und 0,6 Millimeter führen in Verbindung
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu guten Ergebnissen. Das Verfahren ist jedoch
besonders wirtschaftlich beim Einsatz grobtitriger Fasern (Borsten) mit Endstärken
größer als 0,1 Millimeter. Ein optimaler Bereich für die Fadenstärken liegt zwischen
0,1 und 0,35 Millimeter.
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Hinsichtlich des Kondensationsgrades des Präkondensates sind Intrinsic-Viskositäten
zwischen 0,37 und 0,75 geeignet. Besonders vorteilhafte Ergebnisse stellen sich
jedoch bei Intrinsic-Viskositäten des Präkondensates zwischen 0,45 und 0,65 ein.
Für den Fall der Verwendung von präkondensiertem Polyester ist es zweckmäßig, von
einem Molekulargewicht auszugehen, welches zwischen 9000 und 24000, vorzugsweise
zwischen 13000 und 19000, liegt.
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Der durch den Sintervorgang erzeugte einheitliche Strang kann je
nach der Anzahl und dem Titer der extrudierten Fäden oder Borsten verschiedene Querschnitte
aufweisen. Bei Verwendung einer Vielzahl von Kapillaren oder Spinndüsen für die
Extrusion des Präkondensates können durch den Sintervorgang Stränge in Form von
Bändern mit rechteckigem Querschnitt hergestellt werden, die eine erhebliche Breite
besitzen. Es ist jedoch zweckmäßig darauf zu achten, daß die Stärke dieser Bänder
im Bereich zwischen 2,0 und 5,0 Millimeter liegt, so daß die Bandstärke in der Größenordnung
der durch den Zerkleinerungsvorgang hergestellten Granulate liegt. Zum Zwecke der
Verfestigung des Stranges empfiehlt sich ein Nachsintern an Raumluft von Normaltemperatur,
bevor der Strang der Zerkleinerungsvorrichtung zugeführt wird.
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Eine gewisse Neigung des Granulats bzw. der zer-
kleinerten Bandabschnitte
zu Verklebungen, die in Verbindung mit der Granulataufheizung bei der Feststoffpolykondensation
auftreten können, ist es zweckmäßig, die zerkleinerten Strangabschnitte vor dem
Polykondensationsvorgang einer Nachkristallisation bei Temperaturen zwischen 100
und 200"C, vorzugsweise zwischen 120 und 180"C, und Verweilzeiten zwischen 1 und
30, vorzugsweise zwischen 2 und 10 Minuten, unterworfen werden.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erimdungsgemäßen Verfahrens
besteht aus einer Extrusionsvorrichtung für eine Vielzahl von endlosen Fäden oder
Borsten, einer Kühlstrecke für die Erstarrung der Fäden, einer Zerkleinerungsvorrichtung
und einem Feststoffkondensationsreaktor, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Extrusionsvorrichtung eine erste Kühlstrecke für die Abkühlung der Einzelfäden auf
Sintertemperatur und anschließend daran eine Verdichtungseinrichtung für das Zusammentreffen
der Einzelfäden zu einem einheitlichen Strang nachgeschaltet ist.
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Extrusionsvorrichtung ist der Gattungsbegriff für jede Art von Vorrichtung,
durch die ein oder mehrere Stränge aus einer flüssigen oder pastenartigen Substanz
unter Anwendung von Druck unter Verwendung von Austrittsöffnungen entsprechenden
Querschnittes hergestellt werden. Zu dieser Gattung gehören auch Spinnvorrichtungen
bekannter Konstruktion, bei denen einer Spinnpumpe eine oder mehrere Spinnstellen
mit je einer Düsenplatte nachgeschaltet ist bzw. sind.
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Den Spinnstellen sind in der Regel Blasschächte zur Abkühlung der
gesponnenen Fäden nach geschaltet.
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Im vorliegenden Zusammenhang ist es vorteilhaft, den gesamten zu extrudierenden
Strom an Präkondensat in Teilmengen aufzuteilen und ihn parallel mehreren Spinnstellen
bzw. Düsenplatten zuzuleiten. Jede dieser Düsenplatten kann wiederum mit einer Vielzahl
von Kapillarbohrungen versehen sein. Die Anordnung kann in Form an sich bekannter
Spinnbalken, also einzeln, in Parallelanordnung, sternförmig oder polygonartig vorgenommen
werden. Auch räumlich geschlossene Spinnbalkensysteme, beispielsweise Halbring-,
Dreieck-, Viereck- und Fünfeckbalken sind mit Vorteil anwendbar. Folgende Auslegungs-
und Betriebsdaten der Extrusionsvorrichtung wurden als geeignet bzw. bevorzugt gefunden:
Tabelle 1
| Bezeichnung j Parameterbereich |
| geeignet I bevorzugt |
| Düsenkapillardurchmesser 0,3 bis 3,0 0,5 bis 2,0 |
| (mm) |
| Fördermenge je Kapillare 1 bis 30 3 bis 15 |
| (g/rnin) |
| Schmelzviskosität 300 bis 6000 500 bis 3000 |
| (Poise) |
| Spinnweg (m) 0,5 bis 5,0 1,0 bis 3,0 |
| Spinntiter (tex) 20 bis 4000 100 bis 1350 |
| Faserendurchmesser 45 bis 600 100 bis 350 |
| (10-3 mm) |
| Mech. Abzugs- 10 bis 100 15 bis 50 |
| geschwindigkeit (m/min) |
Die erzeugten Fäden oder Borsten werden in senkrechter Richtung
abgezogen, und zwar in vorteilhafter Weise durch einen konus- oder trichterförmigen
Kanal, dem erforderlichenfalls auch noch ein Spinnschacht aufgesetzt sein kann.
Die Wände des trichterförmigen Kanals weisen perforierte Zonen für eine nach innen
gerichtete Luftanblasung des Spinngutes auf. Der trichterförmige Kanal einschließlich
seiner Luftaustrittsöffnungen und gegebenenfalls auch der zusätzlich vorhandene
Spinnschacht werden als sogenannte erste Kühlstrecke für die Abkühlung der Einzelfäden
auf Sintertemperatur bezeichnet.
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Die der ersten Kühlstrecke nachgeschaltete Verdichtungsvorrichtung
für das Zusammenpressen der Einzelfäden zu einem einheitlichen Strang kann in verschiedener
Weise ausgeführt sein. Sie kann beispielsweise nach Art eines Kalanders mit einer
oder mehreren, einander gegenüberliegenden Walzen ausgebildet sein, zwischen welche
die Einzelfäden oder Borsten eintreten. Die Verdichtungsvorrichtung kann aber auch
nach Art einer Doppelbandpresse ausgebildet sein, die aus zwei entgegengesetzt umlaufenden
Metallbändern besteht, die über eine Reihe von Walzen geführt werden. Die beiden
einander gegenüberliegenden Trums der Bänder sind in diesem Falle der eigentlich
wirksame Teil der Verdichtungsvorrichtung. Weitere Einzelheiten einer solchen Doppelbandpresse
werden noch im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Die Spaltweite
zwischen den Kalanderwalzen bzw. der Abstand der Bänder bei der Doppelbandpresse
bestimmen den Anpreßdruck der einzelnen Fäden untereinander und die Stärke des abgezogenen
Stranges oder Bandes. Es ist infolgedessen zweckmäßig, Vorkehrungen für eine Veränderbarkeit
der Spaltweite zu treffen.
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Die Funktion des trichterförmigen Kanals und der Doppelbandpresse
können auch miteinander kombiniert werden, indem die Einzugsseite der Doppelbandpresse
durch besondere Anordnung der Umlenkwalzen nach Art eines Trichters ausgebildet
ist.
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Als Zerkleinerungseinrichtung können ebenfalls verschiedenartige
Vorrichtungen eingesetzt werden.
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Als besonders geeignet hat sich dabei ein sogenannter Bandgranulator
erwiesen. Es ist zweckmäßig, alle mit dem noch plastischen Spinngutmaterial in Kontakt
kommenden Wandungen durch Kühlung, Flüssigkeitsbenetzung oder besondere Werkstoffauswahl
verklebungsfrei zu halten. Als besonders geeignet hat sich hierbei eine Oberflächenbeschichtung
mit Polytetrafluoräthylen erwiesen.
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung sei nachfolgend
an Hand einer Figur näher beschrieben. Durch Angabe der Wirkungsweise dieser Vorrichtung
wird auch das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.
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In der Figur ist mit 1 eine Produktleitung für die Zufuhr des Präkondensates
Polyäthylenterephthalat bezeichnet. Die Polymerschmelze wird in einer Spinnpumpe
2 auf den erforderlichen Spinndruck gebracht und einem Spinnbalken 3, bestehend
aus den beiden Spinnstellen 4, zugeführt. Im übergeordneten Sinne stellen die Teile
2 bis 4 eine Extrusionsvorrichtung 43 dar. Aus den Spinnstellen bzw. deren nicht
näher bezeichneten Düsenplatten treten zahlreiche Einzelfäden oder Borsten 5 aus,
die im wesentlichen senkrecht abgezogen werden. Die Fäden sind auf ihrem Weg von
einem trichterförmigen Kanal 6 umgeben,
der in seinem unteren Bereich Perforationen
7 der Innenwand aufweist. Diese Perforationen sind auf die Fäden zu gerichtet und
stehen auf der den Fäden abgewandten Seite mit einem ringförmigen Verteilerkanal
8 in Verbindung, der Blasluft durch die Zuführungsleitung 9 erhält. Die Fäden 5
treten nach entsprechend gesteuerter Abkühlung noch in sinterfähigem Zustand durch
die Öffnung 10 des trichterförmigen Kanals 6 aus. Die innere Oberfläche des Kanals
6 ist mit einem Überzug aus Polytetrafluoräthylen versehen. Die Teile 6 bis 10 bilden
zusammen die sogenannte erste Kühlstrecke 15.
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Die sinterfähigen Einzelfäden treten in den prismatisch nach oben
erweiterten Einzugsteil 11 der Verdichtungseinrichtung 12 ein. Diese ist als Doppelbandpresse
ausgeführt und besteht aus einer spiegelsymmetrischen Anordnung von Metallbändern
13 und entsprechenden, nicht näher bezeichneten Umlenk-und Führungswalzen. Die Verdichtungseinrichtung
übernimmt gleichzeitig die Funktion der Abzugsvorrichtung.
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Der nunmehr zusammengesinterte Strang 14 durchläuft danach unter
mehrfacher Umlenkung durch die Umlenkwalzen 16 eine Luftkühlstrecke 17, in der der
Sintervorgang fortgesetzt und beendet wird. Die Strangführung bewirkt ein Abzugsduo
18. Der weiterhin abgekühlte Strang 14 tritt nachfolgend in eine Zerkleinerungseinrichtung
19 in Form eines Bandgranulators des oben beschriebenen Fabrikats ein und wird dort
zu Strangabschnitten bzw. grobem Granulat mit einer mittleren Kantenlänge von 3.
3.3 Millimeter zerschnitten. Aus dem Bandgranulator, der noch mit einer zusätzlichen
Schlagschere 20 versehen ist, tritt der erzeugte Strom von Bandabschnitten 21 in
ein pneumatisches Fördersystem 22 ein, das aus einem Gebläse 23, einem Zyklonabscheider
24 und den entsprechenden Hin- 25 und Rückleitungen 26 besteht.
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Die im Zyklonabscheider aus dem Luftstrom ausgeschiedenen Bandabschnitte
21 werden einem Kristallisator 27 zugeführt, der aus einem Behälter 28 mit darin
angeordneter Transporteinrichtung 29 besteht.
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Der Kristallisator übernimmt auch die Vorheizung für den nachfolgenden
Kondensationsprozeß. Die Transporteinrichtung ist als Förderband ausgeführt, auf
dem die Strangabschnitte bzw. das Granulat 21 quer durch den Kristallisator unter
Einhaltung einer vorgegebenen Verweilzeit transportiert wird. Zur Führung eines
Heizluftstroms dienen eine Heizlufteintrittsleitung 30 und eine Heizluftaustrittsleitung
31.
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Dem Kristallisator nachgeschaltet ist ein Zwischensilo 32, in dem
die Strangabschnitte mit Inertgasen, beispielsweise Stickstoff, beschleiert werden.
Die untere Austrittsöffnung33 des Zwischensilos führt zu einer Parallelanordnung
von zwei Feststoffkondensations reaktoren 34 und 35, die in Form von Schachtreaktoren
ausgeführt sind. Die Reaktoren können im Tandembetrieb gefahren werden, wobei für
die Absperrung jeweils Absperrventile 36 und 37 dienen.
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In der in der Figur gewählten Darstellung ist der linke Reaktor 34
gerade im Betrieb, d. h. es wird ein Kondensationsprozeß durchgeführt. Das Absperrventil
36 ist geschlossen, und über das Ventil 38 ist Vakuum an den Reaktor angelegt. Der
rechte Reaktor 35 wird bei geöffnetem Ventil 37 gerade mit Strangabschnitten 21
beschickt. Nach erfolgter Beschickung kann durch Öffnen des Ventils 39 ebenfalls
Vakuum an den Reaktor angelegt werden. Es ist aber ebenso gut
möglich,
unter Verwendung des Ventils 40 einen Inertgaskreislauf, beispielsweise von Stickstoff,
durch den Reaktor 35 aufrechtzuerhalten. Gleiches gilt in analoger Weise naturgemäß
für den linken Reaktor 34.
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Das Austragen der fertig kondensierten Strangabschnitte erfolgt beispielsweise
über Zellenradschleusen 41. Die Stickstoffbeschleierung des Zwischensilos 32 erfolgt
über die beiden Zuführungsleitungen 42.
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Der Austritt des Beschleierungsgases erfolgt zusammen mit dem Austritt
der Heizluft über die Heizluftaustrittsleitung 31.
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Beispiel 1 Im Pilotmaßstab wurde das teilweise kondensierte Umesterungsprodukt
eines diskontinuierlichen DMT-Prozesses über eine Zahnradpumpe in der Menge von
54 kg pro Stunde ausgetragen und unter einer Haube über einen Spinnkopf mit 235
Kapillaren ausgesponnen. Die Kapillaren waren auf einer Runddüse mit Bohrungsdurchmessern
von 1 Millimeter und 10 Millimeter Abstand in Dreiecksteilung angeordnet.
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Entsprechend einer Intrinsic-Viskosität von 0,58 und einer Düsentemperatur
von 2900 C betrug die Schmelzviskosität etwa 1500 Poise.
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Die entstehenden Borsten mit etwa 0,2 Millimeter Endstärke wurden
in 1,6 Meter Abstand zur Düse kontinuierlich über eine als Walzenkalander ausgeführte
Verdichtungsvorrichtung 12 bei Trommeldurchmessern von 500 Millimeter und einer
Drehzahl von 15 Upm zu einem Strang von 3 Millimeter Dicke und 12 Millimeter Breite
gepreßt und gesintert. Zur Zusammenführung der Einzelfäden am Wälzenspah dienten
zwei sich auf die Strangbreite bis in Abzugshöhe verjüngende Bleche. Aus dem Strangmaterial
wurden kubische und quaderförmige Strangabschnitte
mit Abmessungen zwischen 3.3.3
Millimeter und 6.6.3 Millimeter durch Zerkleinern hergestellt.
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Die Strangabschnitte wurden im Vakuumtrockenschrank unter Stickstoff
1 Stunde lang bei einer Temperatur von 175°C getrocknet. Nach allmählicher Temperatursteigerung
innerhalb von 30 Minuten auf Polykondensationstemperaturen von 220 bzw. 240"C wurde
die Polykondensation bei einem Vakuum von 0,1 Torr durchgeführt.
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Zur Analyse der für die Qualität des Endproduktes maßgeblichen Intrinsic-Viskositäten
und der Carboxylgruppengehalte wurden die Strangabschnitte gemahlen.
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Die Bestimmung der Intrinsic-Viskosität erfolgte mittels einer 0,5%igen
Lösung bei 25°C in Phenol-Tetrachloräthan mit einem Mischungsverhältnis von 3 :
2. Die Analysenergebnisse sind zu Vergleichszwecken in der Tabelle 2, Spalten 3
und 4, wiedergegeben, und zwar getrennt für die beiden oben angegebenen Polykondensationstemperaturen
von 220 bzw. 240"C. Die Versuche wurden auch getrennt für unterschiedliche Größen
der Bandabschnitte durchgeführt, und zwar für Bandabschnitte von 3 - 3 3.3. 3 zu
3 Millimeter und 6. 6. 3 Millimeter. Die Polykondensationsergebnisse erwiesen sich
dabei von der Größe der Strangabschnitte als unabhängig.
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Beispiel 2 Als Modellversuch wurde unverstrecktes Fadengewölle mit
etwa 0,15 Millimeter Fadenstärke 5 Minuten lang bei 90°C vorgewärmt und anschließend
zwischen zwei auf 200°C erwärmte Profliplatten zu Preßkörpern der Größe 8.8.3,2
Millimeter verdichtet und gesintert. Diese Preßkörper wurden analog Beispiel 1 weiterbehandelt
und polykondensiert. Das Ergebnis ist in den Spalten 5 und 6 der Tabelle 2 wiedergegeben.
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Tabelle 2
| Strangabschuitte Strangabschnitte Polykondensationsergebnisse
Kompaktes Bandgranulat |
| Polykondensationsbedingung gemäß Beispiel (1) gemäß Beispiel
(2) gemäß Vergleichsbeispiel |
| (3 3. 3 mm) |
| Vakuum + Pro- Reaktionszeit Intrinsic- Carboxyl- Intrinsic-
Carboxyl- Intrinsic- Carboxyl- |
| Viskosität gruppen- Viskosität gruppen- ViSkosität gruppen- |
| dukttemperatur gehalt gehalt gehalt |
| (h) (dl/g) Äq/105 g (dl/g) Äq/106 g (dl/g) ÄqI1O g |
| Präpolykondensat 0 0,58 22 0,61 17 0,61 17 |
| 0,1 Torr/220°C 4 1,13 14,5 1,52 12 0,69 16 |
| 6 1,27 13 1,77 11,5 0,74 15,5 |
| Präpolykondensat 0 0,54 23 0,61 17 0,61 17 |
| 0,1 Torr/240°C 4 1,66 10 2,3 4 1,0 10,5 |
| 6 1,80 11 2,58 4,5 p 1,15 9 |
| PET hergestellt aus ......... DTMundÄthylenglykol PTA und Äthylenglykol
PTA und Äthylenglykol |
| Konzentration des Poly- |
| kondensationskatalysators |
| (Gewichtsprozent) ....... 0,019 01, Sb 0,02 0/o Sb 0,02 01o
Sb |
Vergleichsbeispiel Als Vergleichsversuch wurden kubische Normalschnitzel aus Polyäthylenterephthalat
mit einer Kantenlänge von 3 Millimetern analog Beispiel 1 getrocknet,
polykondensiert
und analysiert. Die Trockenzeit betrug jedoch gegenüber Beispiel 1 2 Stunden. Die
Ergebnisse sind in den Spalten 7 und 8 der Tabelle 2 zu entnehmen. Es ist deutlich
zu sehen, daß trotz gleicher Polykondensationsbedingungen die Zunahme
der
Intrinsic-Viskosität wesentlich hinter derjenigen zurückgeblieben ist, die bei der
erfindungsgemäßen Polykondensation von gesintertem Fadenmaterial erhalten werden
konnte. Umgekehrt ist trotz der niedrigen Intrinsic-Viskosität ein hoher Carboxylgruppengehalt
festzustellen.
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Beispiel 3 Um die Eindeutigkeit des Diffusionseinflusses sichtbar
zu machen, wurde ein zu den Beispielen 2 und Vergleichsbeispiel identisches Polykondensat-Ausgangsmaterial
in eine Gießform extrudiert und zu
Scheiben mit einem Durchmesser von 45 Millimetern
und einer Dicke von 10 Millimetern abgedreht. Die Scheiben wurden unter Stickstoff
auf eine Polykondensationstemperatur von 240"C in 2,5 Stunden aufgeheizt. Anschließend
erfolgte bei dieser Temperatur eine sechsstündige Temperung bei einem Vakuum von
0,1 Torr. Nach Abkühlung in Stickstoff wurden von den Scheiben radial und axial
Schichten in Schritten von 0,2 Millimetern abgetragen und die Intrinsic-Viskositäten
der Drehspäne in bestimmten Schichttiefen bestimmt. Es wurde folgendes Ergebnis
erzielt: Schichttiefe (mm) 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,6 2,0 Intrinsic-Viskosität
1,46 1,23 1,05 0,92 0,85 0,79 0,73 0,68 Die Zahlenwerte sprechen für sich selbst.