DE834420C - Verfahren und Vorrichtung zum Verspinnen schmelzbarer Kunststoffe - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Verspinnen schmelzbarer Kunststoffe Es ist bekannt, formbare Kunststoffe, die zu Fäden, Borsten, Bändern od. dgl. versponnen werden sollen, zunächst in die Form eines Stabes zu bringen, der sodann einer Vorrichtung zugeführt wird, die den Stab an der Spitze abschmilzt. Die erflüssigte Masse wird durch eine Düse zu Fäden us\\. ausgepreßt.
• Auch ist es bekannt, die Kunststoffe, nachdem sie in gekörnte oder ähnliche Form gebracht worden sind, auf einem Scllmelzrost zunächst zu schmelzen und die Schmelze dann in einem Sammelraum zu sammeln und von hier aus mittels einer Spinn-Pumpe den Spinndiisal zuzuführen.
• Um die regelmäßige Beaufschlagung der Spinnpumpe zu siellerll, ist es bekannt, der eigentlichen titerbestimmenden Pumpe eine zweite Pumpe vorzuschalten, der die Speisung der Titerpumpe obliegt.
• Bei der Anwendung derartiger Vorrichtungen ist es sehr schwierig, die Zeitdauer, während der sich die Kunststoffe in geschmolzenemZustand befinden, kurz zu bemessen, und es ergibt sich der Ühelstand, daß nicht nur während des Abschmelzens am Rost, sonden auch während des Sammelns der Schmelze vor dem Eintritt in die Speisepumpe infolge Berührung mit dem Luftsauerstoff Verfärbung und Zersetzung der Kunststoffe eintritt.
• Nian hat hierauf bezüglich eine wesentliche Verbesserung durch Einführung eines Schutzgases in den Schmelzraum erzielt, konnte aber bisher die Zeitdauer, während welcher der Kunststoff als Schmelze vorliegt und einer Zersetzung unterworden ist, nicht ausreichend abkürzen.
• Erfindungsgemäß wird die Zeitdauer, während welcher sich der Kunststoff in geschmolzenem Zustand befindet, auf das äußerste abgekürzt und außerdem ein Abschluß der Schmelze gegen Luftzutritt ohne Anwendung eines Schutzgases erzielt.
• Die Erfindung besteht darin, daß der in körnige oder pulvrige Form gebrachte Kunststoff, nachdem er seine Plastifizierung verhindernde Zone durchlaufen hat, unmittelbar vor der Titerpumpe geschmolzen und dabei der vor der Schmelze liegende, noch feste, aber zum Teil schon erweichte Kunststoff unter ständiger Nachlieferung von frischem Kunststoff durch Vermittlung einer För4ervorrichtung mit elastischem Kupplungsorgan derart dicht gegen die Schmelze gepreßt wird, daß dadurch ein das Zersetzen und das sonstige Verändern des Kunststoffes völlig verhüten der Luftabschluß der Schmelze entsteht. Die Schmelze tritt, kaum flüssig, schon unter Druck in die Titerpumpe ein, durch die sie dann sofort aus der Spinndüse ausgepreßt wird. Bei solcher Verfahrensweise kann der Schmelzrost und der Sammelraum weggelassen werden.
• Ferner wird zwecks weiterer Verkürzung der Schmelzdauer erfindungsgemäß die erforderliche Schmelzwärme an die Flächen des Speiseorgans nicht allein bzw. vornehmlich durch Konvektion von der Wärmequelle herangeführt, sondern mittels Induktions- oder Wirbelstromheizung direkt an bzw. in der Wandung des Speiseorgans erzeugt.
• Auf diese Weise wird die Übertragung einer großen Wärmemenge pro Zeiteinheit trotz relativ gerillten Wärmegefälles möglich, um so mehr, als das Speiseorgan für dauernd gleichmäßige und rasche ierbeiführung frischen Materials bzw. Abführung des geschmolzenen Gutes sorgt, so daß keine Überhitzung, selbst bei sonst nicht zulässig hohen XVandtemperaturen, eintritt.
• An Hand der Zeichnung, die in beispielsweiser Ausführungsform eine Vorrichtung zur L)urchfü'hrung der Erfindung wiedergibt, sei die Erfindung noch näher erläutert.
• Als Speiseorgan der Titerpumpe I (Zahnradpumpe) dient die Schnecke 2, die durch die Offnung 3 und den Fülltrichter 4 von einem regelbaren Zugabemechanismus mit Kunststoff in körniger oder pulvriger Form beaufschlagt wird.
• Die Schnecke 2 dreht sich in dem rohrförmigen Gehäuse 5 und fördert dadurch das Kunststoffmaterial langsam vorwärts. Während der Vorwärtsbewegung durchläuft das Material zunächst eine durch Luft- oder Wasserkühlung gekühlte Zone, deren Temperatur so bemessen ist, daß zwar eine höchstmögliche Vorwärmung des Kunststoffes eintritt, jedoch nur so weit, daß noch keine Plastifizierung der Masse erfolgt.
• I)er Kunststoff tritt nunmehr unvermittelt in die Schmelzzone ein, deren Wandungstemperatur über dem Schmelzpunkt des Kunststoffes liegt, gerade so hoch, daß bei der Berührung mit der Wandung noch keine Zersetzung eintritt.
• Um einen möglichst übergangslosen Wechsel zwischen Vorwärmzone und Schmelzzone zu gewährleisten, ist die Wandstärke des Schneckengehäuses 5 an der Stelle G bedeutend verringert und die Vorwärmzone mit besonderer Kühlung 7 ausgestattet. Die Kühleinrichtung kann so ausgebildet sein, daß sie beim Unterbrechen des Spinnens eine rasche Kühlung der gesamten \ orrichtung erlaubt, wodurch verhindert wirl, daß sich die Schmelze zersetzt.
• Beim Eintritt in die Schmelzzone erfolgt sehr rasch eine Plastifizierung des körnigen Kunststoffes. Der durch die Förderwirkung der Schnecke erzeugte Druck preßt den lEunststoff so zusammen, daß die restliche Luft zwischen den Körnern ausgepreßt und zugleich ein luitdichter ."ihschluß gegen die flüssige, gegen C)xydatioll recht empfindliche Schmelze hergestellt wird.
• NIit zunehmender Vorwärtsbewegung schmilzt der Kunststoff durch N\'atidberührung und die flüssige Schmelze wird dann sogleich von der Schnecke durch den engen lsaucll 8 hindurchgepreßt, dabei infolge der großen Durchtrittsgeschwindigkeit homogensiert und den titerbestimmenden Organen, im vorliegell(lell Beispiel einer Zahnradspinnpumpe, zugeführt.
• Die Beheizung des Schneckengehäuses und der Schnecke selbst erfolgt auf induktiven Wege mittels elektrischen Wechselstroms. Zum Zwecke einer richtigen Wärmeverteilung besteht die Schnecke aus Eisen hoher Permeabilität, das aber nicht lamelliert ist. Das Schneckengehäuse besteht aus Kupfer oder einem aiideren nicht magnetisierllare Leiter. Das Gehäuse sowohl als auch die Schnecke sind zum Schutz gegen Korrosion durch die Kunststoffschmelze mit einer Schicllt aus Hartchrom od. dgl. überzogen. Der an das Schneckengehäuse anschließende Puml)enkorl)er besteht aus Eisen oder anderen magnetischen Stoffen. Das Schnecke gehäuse ist von der Spulenwicklung g umschlossen, die mit Wechselstrom, vorzugsweise höherer Frequenz, gespeist ist. Auf diese Weise finden die magnetischen Kraftlinien ihren Schluß durch die Schnecke und den Pumpenkörper, die dann durch örtliche Wirbelströme erhitzt werden. Gleichzeitig erhitzt der im Schneckengehäuse induzierte Sekundärstrom diesen in erheblichem Nfaße. Direkt am Pumpenkörper ist, wie bekallllt, ein Siebfilter 10 zwecks Reinigung und Homogenisierung der Schmelze angebracht. Vor dem Siebfilter sitzt unmittelbar die Auspreßdüse II.
• Um die Erwärmung des Filterkörpers und der Düse zu gewährleisten, werden die magnetischen Kraftlinien vermöge des Rückschlußl)leches 12 (das vorteilhaft lamelliert ausgeführt ist) durch diese Organe hindurchgeführt, worauf sie ihren Weg zurück zur Förderschnecke 2 finden.
• Durch geeignete Ausbildung des Rückschlußbleches-bzw. der Rüekschlußbleche oder durch Ablenken eines Teiles der Kraftlinien kann die Kraftliniendichte in den durch Wirbelströme zu beheizenden Organen geregelt und damit deren Temperatur auf den jeweils gewünschten Punkt einge- stellt werden. Dies ist erfindungsgemäß ein Fortschritt, da bisher die gesamte Spinnapparatur auf eine Einheitstemperatur beheizt wurde. Hierdurch waren entweder die Schmelzverhältnisse wegen der an der Düse notwendigen niedrigeren Temperatur keine optimalen oder aber die Austrittsverhältnisse an der Düse waren wegen der zum Schmelzen nötigen höheren Temperatur ungünstig. Nach der Erfindung kann jetzt an jeder Stelle die geeignete Temperatur eingestellt und dauernd erhalten werden, was sich auf die Gleichmäßigkeit, Festigkeit bzw.
• Dehnbarkeit der erhaltenen Gebilde außerordentlich verbessernd auswirkt.
• Nicht unwesentlich für ein gutes Funktionieren der Vorrichtung ist die Zwischenschaltung eines elastischen Kupplungsorgans, vorzugsweise einer Rutschkupplung I3, in den Antriebsmechanismus der Förderschnecke. Da die Förderschnecke die Kunststoffschmelze der Titerpumpe unter stetigem Druck zuführt, muß sie mit einem kleinen Uberschuß an Förderleistung gegen die Titerpumpe arbeiten. Mit Hilfe einer für ein bestimmtes Drehmoment einstellbareii Kupplung kann auf diese Weise eine Regelung des Druckes der Schmelze vor der Titerpumpe und die vollkommen gleichmäßige J3eaufschlagung der Titerpumpe gewährleistet werden, was sich ebenfalls vergleichmäßigend auf den Faden od. dgl. auswirkt.
• Zur Vermeidung der Bildung von Wasserdampf-I,lasen in der Kunststoffschmelze, die Fadenbrüche verursachen, hat es sich als notwendig erwiesen, den Kunststoff mit einem Wassergehalt unter 0,5 ovo in den Fülltrichter 4 zu bringen. Hierzu war bisher eine Vortrocknung bei 60 bis 800 C während mehrerer Stunden erforderlich. Es hat sich herausgestellt, daß die Vortrocknungsdauer wesentlich herabgesetzt werden kann, wenn über dem Fülltrichter eine Wärmestrahleuquelle 14 angebracht wird, die geeignete Ultrarotstrahlen aussendet, so daß eine intensive Austreibung des Wassers ohne bedeutende Erwärmung des Gutes erzielt wird.
• Diese Art der Trocknung ist besonders wirksam, wenn der Kunststoff in gekörnter Form an den Fülltrichter auf einem Transportband 15 herangebracht wird und stetig in gleichbleibenden Niengen eingeworfen wird.
• PATENTANSPR0CHE 1. Verfahren zum Verspinnen schmelzbarer Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß der in körnige oder pulverisierte Form gebrachte Kunststoff, nachdem er eine seine Plastifizierung verhindernde Zone durchlaufen hat, unmittelbar vor der Titerpumpe geschmolzen wird, wobei der vor der Schmelze liegende, noch feste, aber zum Teil schon erweichte Kunststoff unter ständiger Nachlieferung von frischem Kunststoff durch Vermittlung einer Fördervorrichtuiig mit elastischem Kupplungsorgan derart dicht gegen die Schmelze gepreßt wird, daß ein jedes Verändern des Kunststoffes verhütender Luftabschluß der Schmelze entsteht, die sodann der Titerpumpe zufließt und durch diese aus der Spinndüse ausgepreßt wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze der Titerpumpe sofort nach ihrer Entstehung vermittels des nachdrängenden festen Kunststoffes durch eine enge Düsenbohrung hindurch zugeführt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck gegen die Schmelze durch eine in den Antriebsmechanismus des Förder- und Preßorgans für den Kunststoff eingebaute Rutschkupplung geregelt und konstant gehalten wird.

   4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzen 4es Kunststoffes durch Beheizen der Schmelzkammerwände und gegebenenfalls auch des Förder- und Preßorgans, falls dieses bis in die Schmelzkammer hineinragt, durch Induktions- und Wirbelströme bewirkt wird.

   5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Pumpenteil, sowie Düsenteil der Spinnvorrichtung durch Induktions- oder Wirbelströme elektrisch beheizt wird, und zwar durch eine entsprechende Bemessung der Kraftliniendichte und Lenkung des Kraftlinienflusses, in solcher Weise, daß an den einzelnen Orten der Spinnvorrichtung die jeweils erforderliche Optimaltemperatur vorbanden ist.

   6. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoff vor seinem Eintritt in die Schmelzzone durch Ultrarotbestrahlung das Quellwasser entzogen wird.

   7. Vorrichtung zur Alusübung der Verfahren nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar an ein rohrartiges Förderschneckengehäuse, dessen mit zentraler Bohrung versehenes Austragende elektrisch beheizt ist und dessen Eintragende zweckmäßig eine Kühlvorrichtung besitzt, das Gehäuse einer Titerpumpe anschließt, dem dann seinerseits, ebenfalls wieder unmittelbar, d. h. unter Vermeidung jeder Leitung, eine Spinndüse nachgeschaltet ist.

   8. Spinnvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie teils aus magnetisierbarem und teils aus nicht magnetisierbarem, jedoch stromleitendem Material besteht und die Erwärmung der magnetisierbaren Teile durch örtliche Wirbelströme und die der nicht magnetisierharen, jedoch stromleitenden Teile durch geschlossene Induktionsströme erfolgt.

   9. Spinnvorrichtung nach Anspruch 7 und 8, gekennzeichnet durch lamellierte Rückschlußbleche, die eine Lenkung der Kraftlinien herbeiführen.