Pierwszenstwo; Opublikowano: 17.VII.1964 (P. 105 225) 03.VIII.1963 Niemiecka Republika Federalna 29.XII.1973 68497 KI. 29a,6/30 MKP DOld 5/08 Twórca wynalazku: Heinz Schippers Wlasciciel patentu: Barmer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft, Wupper- tal-Oberbarmen (Niemiecka Republika Federalna) Urzadzenie do wytwarzania wlókien z termoplastycznych tworzyw sztucznych Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do wy¬ twarzania wlókien z termoplastycznych tworzyw sztucznych, w którym nastepuje wytlaczanie roz¬ topionej masy, a wlókna sa formowane za pomoca dysz zasilanych przedzalniczymi pompami, dozu¬ jacymi roztopiona mase i umieszczonymi pomie¬ dzy slimacznica wytlaczarki, a tuz przed dysza.Do wytwarzania wlókien syntetycznych uzywa sie, tak zwane wytlaczarki przedzalnicze, sluzace do stapiania termoplastycznych tworzyw sztucz¬ nych i do wytlaczania stopionej masy poprzez dysze. W wiekszosci wytlaczarki przedzalnicze sa wyposazone w pompy o znanej budowie dozujace roztopiona mase, szczególnie w pompy zebate, które sa umieszczone pomiedzy slimakiem wytlaczarki i dysza wytlaczajaca, w najblizszym sasiedztwie tej dyszy. Przy uzyciu tych zespolów cisnienie, z jakim roztopiona masa jest przetlaczana przez dysze, jest w wystarczajacym stopniu uniezaleznio¬ ne od wahan stopnia topliwosci tworzywa i wy¬ dajnosci wytlaczarki. Wahania cisnienia dozowa¬ nej stopionej masy, jak to wykazuje doswiadcze¬ nie, powoduja zmiane grubosci wytworzonych wló¬ kien sztucznych.Wobec wzrastajacych wymagan stawianych rów¬ nomiernosci grubosci wytwarzanych wlókien sztucznych, w szczególnosci wlókien cienkich, oka¬ zalo sie, ze zalozona stala wydajnosc dozujacych pomp ulega wahaniom, w znacznym stopniu w wyniku zmiany cisnienia stopionej masy, tloczonej 2 przez slimacznice wytlaczarki. Równomiernosc po¬ dawania stopionej masy do dyszy nie odpowiada zwiekszonym wymaganiom w zakresie stalej gru¬ bosci wytwarzanych wlókien sztucznych. Jest to 5 spowodowane tym, ze pompy te reaguja na róz¬ nice cisnienia wystepujace w podawanym stru¬ mieniu stopionej masy i przenosza ewentualne jego wahania cisnienia do wylotowej dyszy przedzal¬ niczej. io Próbowano zastosowac wiele róznych sposobów dalszego wyrównania cisnienia roztopionej masy w wytlaczarce przed przedzalnicza pompa, aby uniknac powstawania niedopuszczalnych wahan w grubosci wlókien sztucznych, zwlaszcza wlókien 15 cienkich. Tak na przyklad zastosowano wytlaczar¬ ki, w których cisnienie stopionej masy w ostatniej strefie pracy wytlaczarki, zwanej strefa pompo¬ wania, zostaje wyrównane przez przedluzenie tej strefy. Doprowadzono przy tym do przedluzenia 20 strefy pompowania, dochodzacego nawet do osmio¬ krotnej srednicy slimaka, jednak w efekcie nie zdolano przez to uzyskac spodziewanej równo¬ miernej grubosci wytwarzanego wlókna.Próbowano nastepnie umiescic w wytlaczarce 25 specjalne urzadzenie regulacyjne, które mialo za¬ pobiegac wiekszym odchyleniom cisnienia. Zapro¬ jektowano na przyklad dodatkowe uklady do auto¬ matycznej zmiany liczby obrotów slimaka lub do samoczynnej zmiany ilosci przetlaczanej masy, 30 jak na przyklad zawory o samoczynnie regulowa- 68 4973 68 497 4 nym cisnieniu do odprowadzania nadmiaru rozto¬ pionej masy lub umieszczenie przesuwnych osiowo slimacznic w celu uzyskania równomiernego ci¬ snienia. Takie dodatkowe uklady regulujace sa jednak kosztowne.Ostatnio proponowano wreszcie, aby przemiescic roztopiona mase za pomoca slimaka wytlaczarki najpierw do pojemnika zbiorczego i dopiero stad, za pomoca pompy przedzalniczej do dyszy. W tym przypadku jednak obok niekorzystnego zwieksze¬ nia wymiarów gabarytowych urzadzenia konieczne sa specjalne srodki dodatkowe, które nalezy zasto¬ sowac w celu zabezpieczenia stopionej masy przed utlenieniem. -; -- ^ Niemal wszystkie 'znane urzadzenia nie gwaran¬ tuja jednak zasadniczego wymagania stawianego w procesach wytwarzania wlókien termoplastycz¬ nych, które sprow|§|sisie do tego, aby czas prze¬ bywania stopionej *m4sy w urzadzeniu byl mo¬ zliwie jak najkrótszy. , Celem wynalazku jest zmniejszenie w takim stopniu wahan cisnienia stopionej masy przed przedzalnicza pompa, azeby wahania grubosci wy¬ tworzonych wlókien sztucznych podczas wytlacza¬ nia ich przez dysze mogly sie utrzymac w naj¬ mniejszych tolerancjach bez uzycia dodatkowych ukladów regulacyjnych lub bez przedluzenia czasu przebywania stopionej masy w agregacie.Zgodnie z wynalazkiem cel ten osiaga sie w ten sposób, ze dlugosc strefy pompowania wytlaczar¬ ki jest równa co najmniej dwunastokrotnej sred¬ nicy slimaka, a skok gwintu slimaka w strefie pompowania wynosi co najmniej 3,5%, korzystnie 4—5°/o srednicy slimaka.W urzadzeniu wedlug wynalazku mozna wytwa¬ rzac wlókna o duzej równomiernosci grubosci.Przez równoczesne przedluzenie strefy pompowania oraz zwiekszenie w niej skoku gwintu uzyskuje sie nadzwyczaj skuteczne stlumienie naciskowego dzialania ostrza koncówek slimaka na stopiona mase, które powodowalo w dotychczasowych urza¬ dzeniach wahania cisnienia stopionej masy w dy¬ szy. Ponadto zapobiega sie niepozadanemu prze¬ dluzeniu czasu przebywania roztopionej masy w strefie pompowania. Na skutek powiekszenia po- dzialki skoku gwintu w stosunku do znanych wy¬ tlaczarek mozliwe jest przetlaczanie wiekszej ilo¬ sci masy przy jednym obrocie slimaka. Stale ci¬ snienie w strefie pompowania, w urzadzeniu we¬ dlug wynalazku pozwala na zwiekszenie jego prze¬ pustowosci i skrócenie do 20°/o, a nawet wiecej czasu przebywania w urzadzeniu stopionej masy.To wlasnie oddzialywanie decyduje o duzej rów¬ nomiernosci grubosci wytwarzanych wlókien sztucznych, których odchylki nie przekraczaja l°/o.Wynalazek jest objasniony szczególowo na pod¬ stawie przykladu wykonania urzadzenia, zilustro¬ wanego na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia urzadzenie w widoku perspektywicznym, a fig. 2 — zespól slimacznicy w przekroju podluznym.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z na¬ stepujacych trzech pokazanych na fig. 1 elementów zasadniczych, którymi sa slimak 1 osadzony w obudowie 2 oraz dwie przedzalnicze pompy 3, po¬ laczone rozgaleznym przewodem 4 z wylotem obu¬ dowy slimaka oraz z umieszczonych tuz za pom¬ pami 3 przedzalnicze dysze 5.Ze wzgledu na to, ze zarówno konstrukcja zasad¬ niczych elementów jak i ich rozmieszczenie jest powszechnie znane w typowych wytlaczarkach, sluzacych do tego celu, w opisie ograniczono sie jedynie do schematycznego ujecia tych elementów.Pokazany na fig. 2 uklad slimaka sklada sie z wlotowego leja 6 usytuowanego na poczatku obu¬ dowy 2, wewnatrz której usytuowany jest slimak 1, zamkniety w cylindrycznej tulei 7. Wzdluz dlu¬ gosci slimaka 1 leza kolejno 3 strefy: strefa wcia¬ gania a, strefa zageszczajaca b i strefa pompowa¬ nia, wzglednie dozowania c. Przestrzen miedzy tu¬ leja 7 a obudowa 2 jest zamknieta tworzac prze¬ strzen, do której moze byc wprowadzany czynnik ogrzewajacy.Platki syntetycznego polimeru, stanowiacego su¬ rowiec, z którego jest formowane wlókno sztuczne, sa wprowadzane do wlotowego leja 6 i przemie¬ szczane za pomoca slimaka 1 poprzez wciagowa strefe a, w której skok ta gwintu la slimaka 1 jest staly na calej dlugosci La tej strefy. W strefie tej stala jest równiez srednica rdzenia d slimaka 1.Nastepnie polimer jest przemieszczany do za¬ geszczajacej strefy b, w której zostaje calkowicie roztopiony, na przyklad za pomoca pary wodnej lub dowolnej cieczy ogrzewajacej, wprowadzanej do przestrzeni pomiedzy obudowa 2 i cylindryczna tuleja 7. Równoczesnie roztopiona masa zostaje poddawana stale zwiekszajacemu sie cisnieniu, co jest zrealizowane przez stopniowe zmniejszanie skoku tb gwintu la slimaka 1 znajdujacego sie w strefie b zageszczanie o dlugosci Lb. W kon¬ sekwencji, w strefie b wzrasta stopniowo srednica rdzenia d w stosunku do calkowitej srednicy D slimaka 1, która to srednica jest stala we wszyst¬ kich strefach a, b i c.Roztopiona i zageszczona masa przedostaje sie do ostatniej strefy c, okreslonej zazwyczaj jako stre¬ fa pompowania, wzglednie tez jako strefa homo¬ genizowania. Podzialka skoku tc gwintu la w tej strefie na calej jej dlugosci Lc jest stala, jak rów¬ niez stala jest srednica d rdzenia slimaka 1, przy czym jest ona odpowiednio wieksza od srednicy w strefie a.Z wytlaczarki roztopiona i zageszczona masa zostaje doprowadzona rura 4 do przedzalniczych pomp 3, za pomoca których tworzywo jest poda¬ wane do dysz 5.Wskutek wyciagania uformowanych wlókien z szybkoscia znacznie wieksza od szybkosci wytla¬ czania ich z dyszy 5, nastepuje rozciaganie tych wlókien i ich orientowanie, przy czym proces roz¬ ciagania wlókien jest zrealizowany za pomoca zna¬ nego rozciagowego urzadzenia, nie bedacego przed¬ miotem wynalazku.Opisany wyzej przebieg procesu wytwarzania wlókien sztucznych ze stopionej masy jest po¬ wszechnie znany, lecz dotychczas nie udalo sie na tej drodze uzyskac jednolitej grubosci nitek bez dodatkowych zespolów eliminujacych wahania ci¬ snienia stopionej masy podczas jej wytlaczania.Dlugotrwale badania i próby, które doprowadzi¬ ly do wynalazku, wykazaly, ze przy obnizeniu 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6068497 cisnienia stopionej masy w strefie C i zastosowa¬ niu slimaka 1 o dlugosci Lc równej dwunastokrot- nej srednicy D slimaka 1 uzyskuje sie najwlasciw¬ sze wyniki równomiernej grubosci wytwarzanych wlókien, przy czym skok tc gwintu la slimaka 1 jest zwiekszony do wartosci 3,5%—6% srednicy D.Ogólna dlugosc Ls slimaka 1, stanowiaca sume dlugosci La, Lb i Lc, zawiera sie przy tym w gra¬ nicach 20D—27D.Skok tc gwintu la slimaka 1 w strefie C dla tworzywa sztucznego o duzej lepkosci powinna wynosic co najmniej 0,035D.Skok tb oraz ta gwintu w strefie zageszczajacej i wciagowej sa dobierane w zwyczajowy sposób do wlasnosci przerabianego materialu, aby mozna uzy¬ skac prawidlowy przebieg roztapiania i zageszcza¬ nia polimeru. Jest przy tym wiadomo, ze w celu zwiekszenia cisnienia roztopionego tworzywa, skok ta gwintu la musi byc znacznie wiekszy od tc i ze skok tb musi sie stopniowo zmniejszac z ta na tc.Równie dobre wyniki mozna uzyskac przez sto¬ sowanie stalej srednicy rdzenia gwintu d, pod¬ czas gdy wewnetrzna srednica cylindrycznej scia¬ ny 7 obudowy 2 slimaka 1 ulega w strefie zagesz¬ czania b zmniejszaniu. W tym przypadku sredni- 10 ca slimaka D w strefie C jest stala. Jednak po¬ wieksza sie ona w strefie b, a w strefie a jest znowu stala.Opisane powyzej wymagania wymiarowe i kon¬ strukcyjne slimaka wytlaczarki zostaly w urza¬ dzeniu wedlug wynalazku przyjete ze szczególnym uwzglednieniem wytwarzania wlókien z nylonu. Te wielkosci slimaka wytlaczarki moga równiez byc zastosowane przy innych dobrze znanych synte¬ tycznych polimerach termoplastycznych wlókno- twórczych. PL PL