Wynalazek dotyczy urzadzenia do topienia stalych polimerów wielkoczastkowych celem otrzymania stopu, dajacego sie formowac w wlókna.Pierwsze czynnosci przy wytwarzaniu synte¬ tycznych wlókien polegaja na stapianiu ziar¬ nistych polimerów wielkoczasteczkowych dlla przeprowadzenia ich w jednorodna, ciagliwa ciecz, która nastepnie przetlacza sie przez dy¬ sze przedzalnicze, dzieki czemu powstaja wlókna.Stapianie stalych polimerów dla przerobu ich na wlókna odbywa sie w glowicach prze¬ dzalniczych na rusztach, ogrzewanych elek¬ trycznie lub para. Ruszty stanowia uklad.*) Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa dr Victor Bayerl, dr Martin Quarg i dipl. fiz. Heinz Viehweg. ogrzewanych rur, na które spada staly pro¬ dukt, na przyklad w postaci krajanki. Lezaca na rurach krajanka topi sie, a stop splywa z rur, gromadzac sie w przejsciowej komorze, skad czesc stopu przeznaczona do formowa¬ nia w wlókna zabiera sie i przetlacza przez otwory dysz.Sprawnosc takich rusztów rurowych na jednostke powierzchni jest powaznie ograni¬ czona ze wzgledu na mozliwosc rozkladania sie przegrzanych polimerów. Temperatura rusztu nie powinna byc wiec za wysoka. Po¬ niewaz zas pompy przedzalnicze powinny byc "stale zasilane stopionym materialem, aby za¬ pewnic nieprzerwane tworzenie wlókien, przeto powierzchnia rurowych rusztów musi byc stosunkowo duza.Dalsza wade znanych rusztów stanowi to, ze bardzo trudno jest utrzymac stale jedna-kowa ich temperature. W znanych glowicach przedzalniczych z rusztem grzejnym do sta¬ piania powierzchnia rusztu jest znacznie wieksza od powierzchni przekroju przewodu zasilajacego pompe przedzalnicza. Fowcduje to, ze niektóre czastki, na przyklad na po¬ wierzchniach stozkowych, przesuwaja sie w dól wolniej, niz czastki, znajdujace sie w srodku masy stopu, gdzie moga opadac swobodnie. Istnienie komory . z cieklym sto¬ pem powoduje wiec, ze stop przebywa w niej przez-pewien czas. od chwili .stopienia do momentu .uformowania wlókna, przy czym czas ten jest trudno regulowac. W tym cza¬ sie w stopie moga jednak zachodzic niepoza¬ dane reakcje odbudowy luib cofania sie do monomerów. Ten powrót do monomerów za¬ lezy w duzej mierze od tego, jak • dlugo ma¬ terial jest utrzymywany w stanie cieklym przed ochlodzeniem w postaci wlókna. Aby wiec ograniczyc powstawanie monomerów, na¬ lezy czas od chwili stopienia do wyprzedzenia skrócic mozliwie najbardziej. W znanych glowicach przedzalniczych z wbudowanym ru¬ sztem rurowym mozliwosc skrócenia tego cza¬ su jest jednak, z przyczyn wyzej opisanych, bardzo ograniczona. Nie jest tez to mozliwe i w innych, znanych glowicach przedzalniczych, majacych przejsciowa komore i w których cieplo jest doprowadzane dzieki przewodnic¬ twu.Wymienione wady znanych rusztów do to¬ pienia masy przedzalniczej powoduja, ze ja¬ kosc wlókien, otrzymywanych przy ich pomocy, jest niezbyt dobra i waha sie znacznie. Nie jednorodnosc otrzymywanych wlókien powodu¬ je czesto, ze nie moga one byc dalej przera¬ biane.Dla otrzymania produktu o nalezytej ja¬ kosci konieczne jest wiec, aby przerabiane po¬ limery wielkoczasteczkowe byly utrzymywane w niezmiennej temperaturze przez stale jed¬ nakowy okres czasu, przy czym okres ten powinien byc mozliwie krótki, a przede wszystkim nalezy unikac zbyt wysokiej tem¬ peratury stopu w miejscach stykania sie jego z powierzchniami grzejnymi, których tempera¬ tura musi z koniecznosci byc wyzsza od tem¬ peratury wewnatrz stopionej masy. Z tego wzgledu proces stapiania powinien przebiegac bez przegrzewania, a stop powinien doplywac do pomp przedzalniczych równomiernie i bez przerw.Obecnie stwierdzono, ze mozna uniknac opi¬ sanych wyzej wad i spelnic podane warunki, jezeli do stapiania, zamiast znanych rusztów rurowych, stosuje sie szyb topielny, który ogrzewa sie pojemnosciowo pradem elektry¬ cznym wysokiej czestotliwosci.Urzadzenie wedlug wynalazku jest uwido¬ cznione na rysunku, na którym fig. 1 przed¬ stawia schemat znanej glowicy przedzalniczej z rusztem rurowym, a fig. 2 — schemat szybu topielnego wedlug wynalazku.Wedlug wynalazku szyb topielny o prze¬ kroju* prostokatnym lub kolowym, jednakowym na calej wysokosci albo zwezajacym sie ku dolowi, wyklada sie wewnatrz dwiema naprze¬ ciw siebie umieszczonymi, dlugimi plytami metalowymi, odizolowanymi od siebie i dzia¬ lajacymi jak kondensator elektryczny. Niekiedy, a zwlaszcza dla uzyskania szczególnie krót¬ kiego czasu topienia, trzeba wbudowac jesz¬ cze dodatkowa pare plyt metalowych. Jako zródlo ciepla stosuje sie pole elektryczne zmienne, o wysokiej czestotliwosci. Kondensa¬ tory moga miec równiez ksztalt cylindryczny.Ze wzgledu na straty wywolywane ruchami dwubiegunowymi oraz ze wzgledu na zwykle straty na skutek przewodnictwa, produkt ogrzewa sie w calosci tak, ze nie ma wahan temperatury ani przegrzewania, które wy¬ stepuja przy ogrzewaniu z zewnatrz w znanych urzadzeniach. Plyty kondensatorów oraz inne czesci szybu powinny byc w razie potrzeby ogrzewane od zewnatrz tak, aby mialy te sama temperature, co stop i aby nie bylo strat cieplnych, mogacych prowadzic do przegrze¬ wania stopu. Korzysci stosowania urzadzenia wedlug wynalazku zwiekszaja sie jeszcze, jezeli krajanke ogrzewa sie wstepnie, na przy¬ klad fluidalnie, goracym azotem az do punktu miekniecia, a nastepnie doprowadza sie w szy¬ bie topielnym do stopu niewielka ilosc ciepla, niezbedna dla osiagniecia punktu topnienia oraz cieplo topnienia. Mozna tez przy tym ogrzac stop nieco powyzej punktu topnienia.Krajanka wprowadzona do górnej czesci szybu topielnego opada, poniewaz tworzacy sie stop przedzalniczy odprowadzany jest nie¬ przerwanie. W ten sposób krajanka topi sie dzieki stratom dielektrycznym pola elektry¬ cznego i na dnie szybu jest juz calkowicie stopiona. Szyb jest umieszczony nad pompa przedzalnicza, totez moze ona tloczyc stop bezposrednio do dysz przedzalniczych, Ponie¬ waz niekiedy do stopu moga przedostac sie kawalki nie stopione, przeto miedzy strefa stopu i strefa ogrzewania, lecz jeszcze w za¬ siegu pola wysokiej czestotliwosci, jest umie-szczone w szybie elektrycznie izolowane sito.Dzieki nieprzerwanemu prowadzeniu produktu czas przebywania stopu w szybie moze byc bardzo krótki, a dzieki odpowiednio dobrane¬ mu ksztaltowi kondensatora oraz wlasciwie dobranej mocy pola, okres czasu od stopienia do wyprzedzenia moze byc równiez wydatnie skrócony, co pozwala na unikniecie mozliwosci zmian stopnia polimeryzacji przerabianego materialu. Umozliwia to znaczne ograniczenie ilosci monomerów przy przedzeniu polia¬ midów.Poniewaz w poczatkowej fazie depolimeryza- cja d!o monomerów jest proporcjonalna do czasu przebywania materialu w stanie sto¬ pionym, przeto urzadzenie wedlug wynalazku, pozwalajace na wydatne skrócenie tego czasu, umozliwia otrzymywanie produktu o wiele bardziej równomiernego, niz to jest mozliwe przy stosowaniu znanych urzadzen do topienia.Ilosc ciepla, jaka powstaje w szybie topielnym wedlug wynalazku na jednostke dlugosci dro¬ gi produktu i na jednostke ilosci tegoz pro¬ duktu, oblicza sie na podstawie danych die¬ lektrycznych danego prod«uktu oraz sily pola.Gdyby wielkosci dielektryczne ulegly zmianie podczas procesu stapiania, to i wówczas mo¬ zna zapewnic równomierny doplyw ciepla w ten sposób, ze przez odpowiednia zmiane odstepu plyt dostosowuje sie wielkosc pola do zapotrzebowania. Jezeli wlasciwosci die¬ lektryczne oraz ciezar wlasciwy materialu po stopieniu wzrastaja, wówczas dla utrzy¬ mania równomiernego poboru ciepla i stalej szybkosci przeplywu materialu przez szyb to- pielny nalezy powiekszyc odstep plyt w dol¬ nej ich czesci, zmniejszajac przez to równo¬ czesnie szerokosc szybu i jego wewnetrzny wolny przekrój. Gdyby zas zaszedl przypadek, ze z pewnych powodów pompy przedzalnicze odbieraja mniejsza ilosc stopionego materialu, wówczas oczywiscie czas przebywania pro¬ duktu w szybie topielnym rosnie, stwarzajac niebezpieczenstwo przegrzania stopu. Aby tego przegrzania uniknac, nalezy, wtedy automatycz¬ nie obnizyc napiecie pola wysokiej czestotli¬ wosci. Mozna to osiagnac na przyklad przez sprzegniecie regulatora napiecia pola elek¬ trycznego z termoelementem, umieszczonym w doplywajacym stopie.Sposób korzystania z urzadzenia wedlug wynalazku jest szczególowo wyjasniony w po¬ nizszym przykladzie.Przyklad. Zamiast rusztu topielnego o przepustowosci 30 g na minute zastosowano szyb topielny wedlug wynalazku o tejze przepu¬ stowosci. Punkt miekniecia materialu przera¬ bianego wynosil 170 — 180°C, a punkt topnienia 225°C. Temperatura wyprzedzania wynosila 250°C. Krajanke ogrzano wstepnie metoda flu¬ idalna w atmosferze azotu do 160°C w central¬ nym zasobniku, z którego zasilano szereg glo¬ wic przedzalniczy-ch. W szybie topielnym na¬ lezalo wiec doprowadzac do produktu jeszcze okolo 2,2 kcal/min dla stopienia i podgrzania stopu do 250°C. Odpowiada to zuzyciu mocy pola elektrycznego okolo 160 W. Wspólczynnik e • tang 6 nie ulegal zmianie podczas procesu topienia, natomiast ciezar wlasciwy stopu byl prawie dwukrotnie wyzszy od ciezaru nasypo¬ wego krajanki. Kondensator plytowy powinien miec wiec nastepujaca charakterystyke: odstep plyt kondensatora = 2 cm (nie¬ zmienny) dlugosc plyt kondensatora = 10 om szerokosc plyt kondensatora w miejscu zasilania szybu = 4 cm szerokosc plyt kondensatora w miejscu odplywu materialu = 2 cm.Wynika stad srednia przelotowosc szy¬ bu = 7 cm na minute i odpowiednio maksy¬ malny czas przebywania stopu w szybie to¬ pielnym okolo 1,5 minuty. Przy sredniej sta¬ lej dielektrycznej e = 3, tang 6 = 0,1 oraz czestotliwosci roboczej V = 25 MHz, napiecie generatora powinno wiec wynosic okolo 1500 V. Za pomoca generatora wysokiej czes¬ totliwosci o mocy uzytecznej 5 kW zasilano równolegle 30 punktów przedzenia, osiagajac zdolnosc produkcyjna powyzej 1300 kg na dobe. PL