DE2434828C3

DE2434828C3 - Vorrichtung zum Filtrieren einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE2434828C3
Application number: DE2434828A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr. 1000 Berlin Mehdron
Original assignee: SPINNSTOFFABRIK ZEHLENDORF AG 1000 BERLIN DE
Current assignee: SPINNSTOFFABRIK ZEHLENDORF AG 1000 BERLIN DE
Priority date: 1974-07-19
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1982-12-23
Also published as: US4077880A; DE2434828B2; DE2434828A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Voirichtung zum Filtrieren und Homogenisieren von Schmelzen und Lösungen von Hochpolymeren durch die in Strömungsrichtung der Flüssigkeit aufeinanderfolgende Kombination eines ersten Siebes, einer Sandpackung und eines zweiten Siebes, dessen Maschenweite höchstens 80 μ beträgt und kleiner ist als die kleinste Korngröße der Sandpackung.

Beim Spinnen von Fäden aus synthetischen Hochpolymeren kommt einer sehr guten Filtration und Durchmischung der Schmelze oder Lösung eine große Bedeutung zu. Verunreinigungen und Inhomogenitäten in hochpolymeren Schmelzen oder Lösungen wirken sich durch Störungen des Spinnprozesses und durch Qualitätsverschlechterungen der gesponnenen Produkte aus. Inhomogenitäten können z. B. erhebliche Titerschwankungen zur Folge haben. Vor allem beim Spinnen von feinen multifilen Fäden treten sehr oft einzelne oder mehrere Einzelfilamente auf, die bedeutend dünner sind als die übrigen aus der gleichen Spinndüse gesponnenen. Die Fehler können bei der weiteren Verarbeitung der Fäden nicht mehr behoben werden.

Man versucht daher, Verunreinigungen durch geeignete Filter vor der Düse zurückzuhalten und durch eine starke Scherbeanspruchung die Schmelze oder Lösung zu homogenisieren. Dies geschieht durch Siebkombinationen, die sich aus Sieben verschiedener Anzahl, Konstruktion und Feinheit zusammensetzen, wie sie z.B. in der DE-OS 19 15 181 beschrieben werden. Danach nimmt die Zurückhaltegrenze der Filterelemente in Strömungsrichtung durch das Filter ab. Dies bedeutet, daß mit dem Durchgang durch die Siebkombination erst die groben, dann fortschreitend die immer feineren Teilchen zurückgehalten werden.

Zur Filterung und Scherbeanspruchung sind ferner Sandpackungen bekannt, welche aus den verschiedensten Materialien in unterschiedlichen Formen und Körnungen bestehen können. Auch ist es bekannt, Filtermaterialien verschiedener Körnungen schichtweise übereinander anzuordnen (US-PS 22 66 368); diese Sandpackungen können auch von einem groben Sieb bedeckt sein (GB-PS 13 14 284). Ein anderes als ein grobes Sieb ist nicht erwähnt.

Zwischen diesen Sandpackungen und der Spinndüsenplatte müssen dann noch Siebfilter angeordnet sein, um das Eindringen von Sandkörnern in die Bohrungen der Spinndüsenplatte zu verhindern.

Die Maschenweite dieser Siebe muß dabei kleiner sein als die geringste benutzte Korngröße der Sandpackung. Korngröße der Sandpackung und Maschenweite der Siebe werden einerseits möglichst groß gewählt, um den Druckabfall im Filter gering zu halten und andererseits so klein, wie es der maximal zulässigen Schmutzteilchengröße entspricht. Erfahrungswerte liegen bei etwa 15 bis 80 μ, bevorzugt zwischen 40 bis 80 μ, Maschenweite je nach den Qualitätsanforderungen der ίο gesponnenen Fäden.

Aus der GB-PS 10 40 290 ist eine Filterkombination zum Filtrieren von Hochpolymerschmelzen bekannt, die aus (in Strömungsrichtung) einer Sintermetallscheibe mit einer Porengröße von 125 μ, einer ersten und einer zweiten Sandpackung, einem Sieb der Porenweite um 420 μ und einer Sintermetallplatte der Porenweite 125 μ besteht. Erste und zweite Metallsinterplatte haben dabei dieselbe Porenweite, jedoch ist eine Porenweite von 125 μ nach unseren Beobachtungen viel zu groß, um ein einwandfreies Verspinnen des Polymeren zu ermöglichen, da das Spinnverhalten um so besser wird, je feiner die verwendeten Siebe sind.

Aus der AT-PS 2 56 324 ist ein Verfahren bekannt, nach welchem eine Schmelze aus organischen fadenbildenden Polymeren durch eine Spinndüsenpackung filtriert wird, die aus einem ersten Sieb, einer Sandpackung und einem zweiten Sieb besteht, wobei die Maschen des zweiten Siebes auf alle Fälle feiner sein müssen als die Teilchengröße des feinsten Sandes; die Maschenweite des zweiten Siebes beträgt dabei beispielsweise 0,44 bzw. 0,074 mm. Oben auf der Sandpackung befindet sich ein grobmaschiges Sieb, um ein Verrutschen des feinverteilten Filtermaterials zu verhindern.

Die AT-PS 1 91 543 beschreibt eine Vorrichtung zum Filtern von organischen fadenbildenden Schmelzen mit Hilfe von gefrittetem oder gesintertem Material, da Sandfilter mit der Zeit Kanäle ausbilden, die sich durch Verlagerung einzelner Körnchen plötzlich "erschütten können. Der Filterkörper kann dabei aus einer oder mehreren Platten gleicher oder unterschiedlicher Körnung bestehen. Die Platte mit feiner Körnung kann über oder unter derjenigen mit grober Körnung liegen.

Allen erwähnten Vorrichtungen haftet der Nachteil an, daß die Filter nach verhältnismäßig kurzer Zeit gewechselt werden müssen, weil der Druckanstieg in der Siebkombination zu hoch wird oder weil die Filterwirkung nachläßt.

Es hat sich gezeigt, daß die Körner der Sandpackung

so bzw. ihr Abrieb das nachgeschaltete Sieb im Lauf der Zeit zusetzen, so daß die wirksame Filterfläche stetig abnimmt und entsprechend der Druck im Spinnkopf ansteigt und die Filterwirkung schlechter wird.

Bei Filtervorrichtungen, die ohne Sandpackung nur mit Sinterplatten arbeiten, stellen sich immer wieder Spinnschwierigkeiten ein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Filtrieren von Schmelzen und Lösungen, bevorzugt im Spinnkopf von Schmelzspinnanlagen für synthetische Fäden zu schaffen, bei der der Druck im Filter deutlich weniger mit der Zeit ansteigt als bei den hierzu bekannten Vorrichtungen.

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist verwendbar für alle aus der Schmelze oder aus Lösungen verspinnbaren Hochpolymeren, wie z. B. Polyester, Copolyester, Polyamide, Copolyamide, Polyesteramide,

Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, Polyvinylalkohol u. dgl., bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren auf Polyäthylenterephthalat und dessen Copolyester, auf Poly-f-amino-caprolactam und Poly-hexamethylenadipinsäureamid und deren Copolyamide angewendet

Unter Sandpackung ist eine Packung aus feinverteiltem Material zu verstehen, die gegenüber der Spinnmasse indifferent ist und bei der Arbeitstemperatur nicht schmilzt Als Materialien können eine Vielzahl von gegen die Spinnmasse inerten Verbindungen eingesetzt werden, bevorzugt verwendet man Siliziumcarbid, Quarzsand oder Korund.

Die Kornfeinheit des für die Sandpackung verwendeten Materials liegt in einem weiten Bereich, bevorzugt sind Kornfeinheiten zwischen 0,4 und 1 mm, jedoch können auch größere oder kleinere Körnungen verwendet werden.

Untei Sieben sind z. B. Anordnungen aus einem oder mehreren Metall-Maschensieben mit Maschenzahlen von etwa 50 bis 40 000 pro cm² zu verstehen. Selbstverständlich darf das Sieb auch bei der jeweiligen Spinntemperatur nicht schmelzen oder sich zersetzen.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung beim Spinnen zu gleichmäßigen Filamenten ohne Titerschwankungen von Filament zu Filament oder auch zu keinen Titerschwankungen längs eines Filaments führt. Der zeitliche Druckanstieg im Filter war gegenüber den bekannten Vorrichtungen deutlich geringer, in vielen Versuchen Hefen die Filter mehr als doppelt so lange, bis der Druck im Filter den zulässigen Grenzwert erreichte.

Es ist vorstellbar, daß die Schmelze oder Lösung beim Eintritt in die Filterkombination bereits im ersten Sieb weitgehend filtriert wird; es erweist sich als vorteilhaft, daß dieses erste Filter nicht durch Teile der Sandpakkung zugesetzt wird, sondern mit seiner gesamten Fläche zur Filtrierung der ankommenden Schmelze oder Lösung dient In der Sandpackung wird die Schmelze oder Lösung einer starken Scherbeanspruchung unterworfen und somit homogenisiert und auch weiter filtriert. Diese Scherbeanspruchung kann durch geeignete Wahl der Sandpackung auf die jeweilige Schmelze abgestimmt werden, z. B. durch Korngröße und -form oder durch örtliche Verteilung der Korngrößen in der Sandpackung.

Anschließend an die Sandpackung wird die Schmelze oder Lösung durch ein weiteres Sieb gedruckt; dieses Sieb filtriert die Schmelze oder Lösung nochmals und befreit sie von den Kö; nern der Sandpackung und deren Abrieb.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird bevorzugt bei der Filterung der Schmelzen oder Lösungen im Spinnkopf angewendet, also auf die Filtrierung unmittelbar vor dem Ausspinnen der synthetischen Fäden. Es kann aber ebenso auf die Filtrierung in Schmelzeleitungen angewendet werden und ist selbstverständlich auch nicht auf das Schmelzspinnen synthetischer Fäden beschränkt. Gs eignet sich ebenso für jede andere Verwendung von Schmelzen, wie z. B. Spritzgießen, Austragen von Bändern, Rohren usw., sowie zum Filtrieren von Spinnlösungen.

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Filtrieren und Homogenisieren von Schmelzen und Lösungen von Hochpolymeren durch die in Strömungsrichtung der Flüssigkeit aufeinanderfolgende Kombination eines ersten Siebes, einer Sandpackung und eines zweiten Siebes, dessen Maschenweite höchstens 80 μ beträgt und kleiner ist als die kleinste Korngröße der Sandpakkung, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite des ersten Siebes kleiner als die Maschenweite des zweiten Siebes ist und daß die mittlere Korngröße der Sandpackung 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 20mal größer ist als die Maschenweite des ersten Siebes.