WO2020104434A1

WO2020104434A1 - Verfahren und vorrichtung zum schmelzspinnen von filamenten

Info

Publication number: WO2020104434A1
Application number: PCT/EP2019/081758
Authority: WO
Inventors: Klaus Schäfer
Original assignee: Bb Engineering Gmbh
Priority date: 2018-11-22
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2020-05-28
Also published as: EP3884092A1; CN113166977A; CN113166977B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus einem Polyester. So werden eine Vielzahl von Filamenten durch eine Spinneinrichtung aus einem Schmelzestrom extrudiert. Der Schmelzestrom wird aus einer PET-Schmelze einer Schmelzeerzeugereinrichtung und aus einer PET-Recycleschmelze einer Recycleeinrichtung durch intensive Vermischung erzeugt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzspinnen von Filamenten aus einem Polyester sowie eine Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus einem Polyester gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Bei der Herstellung von synthetischen Fäden aus einer Polymerschmelze ist es üblich, dass die Polymerschmelze mittels einer Spinndüse durch eine Vielzahl von kapillarförmigen Düsenöffhungen zu feinsten Filamenten extrudiert wird. Die Filamente werden nach einer Abkühlung zu einem Faden oder Faserstrang zu sammengeführt und je nach Endprodukt mehreren Behandlungsschritten unterzo gen. Hierbei spielen die Festigkeit und Dehnung der Filamente eine wesentliche Rolle. Daher muss die Polymerschmelze insbesondere in ihrer Schmelzviskosität konstante und stets gleichbleibende Eigenschaften aufweisen. Insbesondere bei einem Polyester sind Unregelmäßigkeiten in der Schmelzeführung oder in der Schmelzeherstellung zu vermeiden. Die Molekularstruktur von Polyester ist durch lange Molekülketten bestimmt, die jedoch bei thermischer Belastung relativ schnell zerfallen. Daher ist es bis heute üblich, multiple Polyesterfäden aus einer kontinuierlich erzeugten PET-Schmelze konstanter Qualität zu spinnen. So wer den Polykondensationsanlagen eingesetzt, um große Mengen von PET-Schmelze für die Herstellung von synthetischen Fäden bereitzustellen. Ein derart gattungs gemäßes Verfahren und gattungsgemäße Vorrichtung geht beispielsweise aus der DE 100 63 286 Al hervor.

Bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Vorrichtung zum Schmelzspin nen von Filamenten aus einer PET-Schmelze treten zu Beginn des Prozesses oder bei Prozessstörungen Betriebssituationen auf, in denen Faserabfälle produziert werden. Der Anteil der Faserabfälle liegt bei den heute üblichen Herstellungsver fahren im Bereich von 0,1% bis 0,5% der Spinnereiproduktion. Derartige Faserab fälle werden üblicherweise in Nachfolgeprozessen verwendet, da diese PET- Ab fälle durch einen Kettenabbau der Molekülketten erheblich belastet sind und daher beim Aufschmelzen der Faserabfälle eine für die Faserherstellung unzu reichende Schmelzeviskosität erreicht wird.

Es ist somit üblich, derartige Faserabfälle in einem gesonderten Recycleprozess beispielsweise zu Profilen zu verarbeiten.

Die zum Schmelzspinnen von Polyesterfäden benötigte Polymerschmelze wird daher durch eine Polykondensationsanlage erzeugt. Derartige Polykondensations anlagen produzieren üblicherweise mehr als 100 Tonnen Schmelze pro Tag, so dass eine Mehrzahl von Spinneinrichtungen zur Herstellung von Fäden parallel genutzt werden. Durch die Vielzahl von Spinneinrichtungen treten somit relativ große Mengen an Faserabfällen auf, die gesammelt und durch LKW's abtranspor tiert werden müssen.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren und die gat tungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus Polyester mit einer verbesserten Materialwirtschaft und Rohstoffverwertung auszuführen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 11 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale und Merk malskombinationen der jeweiligen Unteransprüche definiert.

Die Erfindung löst sich von dem Vorbehalt, dass aufgeschmolzene Faserabfälle aufgrund eines Kettenabbaus den Molekülketten im Polyester eine unzureichende Schmelzeviskosität aufweisen, die das Spinnen von Filamenten insbesondere die Gleichförmigkeit zur Erzeugung physikalischer Eigenschaften an den Filamenten nicht gewährleistet. So ist bekannt, dass beim Kettenzerfall die Bindungsstellen durch Wassereinlagerungen im Polyester blockiert werden. Durch eine intensive Aufbereitung der Faserabfälle ist es jedoch nun überraschenderweise gelungen, eine PET-Recycleschmelze aus den Faserabfällen zu erzeugen, die eine Beimi schung in eine PET-Schmelze ermöglicht. Der durch ein dynamisches Durchmi schen erzeugte Schmelzestrom aus der PET-Schmelze und der PET- Recycleschmelze ermöglicht ein kontinuierliches und gleichmäßiges Ausspinnen der Filamente.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist hierzu eine Recycleeinrichtung zum Aufschmelzen und Aufbereiten von Faserabfällen zu einer PET-Recycleschmelze auf, die mit der Schmelzeerzeugereinrichtung zusammenwirkt, um den Schmel zestrom aus der PET-Schmelze und der PET-Recycleschmelze zum Extrudieren von Filamenten zu erzeugen.

Um die bei PET-Schmelze üblicherweise hohen Schmelzviskositäten beim Extru dieren der Filamente annähernd beizubehalten, ist die Verfahrensvariante bevor zugt aus ge führt, bei welcher die Aufbereitung in der PET-Recycleschmelze eine Schmelzviskosität von mindestens >95% der Schmelzviskosität der PET- Schmelze erzeugt. Damit können ebenfalls die üblichen physikalischen Eigen schaften an dem Filament erreicht werden.

Die Schmelzviskosität des Schmelzestromes lässt sich dann noch weiter erhöhen, indem die PET-Recycleschmelze und die PET-Schmelze in einem Mischungsver hältnis zusammengeführt werden, dass der Schmelzestrom eine Schmelzviskosität von mind. >97% der Schmelzviskosität der PET-Schmelze aufweist. Damit kön nen annähernd die durch eine Polykondensationsanlage erzeugten Schmelzewerte des Polyesters erreicht werden.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer Weiterbildung eine dynamische Mischvorrichtung auf, die eine gleichmäßige und intensive Durchmi schung der PET-Schmelze mit der PET-Recycleschmelze ermöglicht. Um einen Kettenaufbau in den Molekülen der PET-Faserabfälle zu erreichen, ist die Verfahrens Variante besonders vorteilhaft, bei welcher die PET- Recycleschmelze unter einer Unterdruckatmosphäre filtriert und entgast wird. Durch die Filtrierung in einer Unterdruckatmosphäre können großflächige Kon taktzonen zwischen der Schmelze und einer Unterdruckatmosphäre realisiert wer den, so dass sich die flüchtigen Bestandteile in relativ kurzer Verweilzeit lösen können. Insbesondere lassen sich die Bindungsstellen in den Kurzketten der Mo leküle aktivieren, um den Kettenaufbau zu intensivieren.

Die Recycleeinrichtung weist hierzu eine beheizte Entgasungsvorrichtung mit zumindest einem Filterelement und einer Vakuumkammer auf, wobei die PET- Recycleschmelze durch das Filterelement in eine Unterdruckatmosphäre der Va kuumkammer führbar ist. Diese Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrich tung bietet somit den besonderen Vorteil, dass eine intensive Entgasung bei relativ kurzen Verweilzeiten möglich ist.

Damit sich die Wasserblockaden innerhalb der Molekülstruktur schnell und voll ständig lösen, ist die Verfahrensvariante vorgesehen, bei welcher die PET- Recycleschmelze bei einer Temperatur im Bereich von 270°C - 330°C vorzugs weise in einem Bereich von 285°C bis 295°C filtriert und entgast wird. Somit wird der Kettenaufbau der Molekularstruktur des Polyesters noch verbessert.

Um das Austreten des Wasserdampfes aus der Schmelze innerhalb der Vakuum kammer zu intensivieren, ist eine Unterdruckatmosphäre von 0,5 mbar bis max. 50 mbar vorzugsweise zwischen 1 mbar und 10 mbar eingestellt. Je nach Ausge staltung der Filtrierung können dabei große Angriffsflächen an der Schmelzeober fläche erzeugt werden.

Hierzu weist die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß einer vorteilhaften Wei terbildung eine Vakuumpumpe auf, die mit der Vakuumkammer der Entgasungs vorrichtung verbunden ist. Die Entgasung der PET-Recycleschmelze lässt sich auch noch dadurch verbes sern, indem die PET-Recycleschmelze nach der Filtrierung und Entgasung einem Verweilreaktor zur Homogenisierung und zum Fortsetzen der Entgasung zuge führt wird. Somit kann die Qualität der PET-Recycleschmelze für das Extrudieren von Filamenten noch verbessert werden.

Die Recycleeinrichtung kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung noch durch einen Verweilreaktor ergänzt werden, der an einem Schmelzeauslass der Entgasungsvorrichtung angeschlossen ist und der einen Vakuumanschluss für eine Vakuumpumpe aufweist.

Damit auch der Schmelzestrom aus der PET-Recycleschmelze und der PET- Schmelze eine besondere Homogenität aufweist, ist eine dynamische Durchmi schung vorgesehen. Hierzu ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfin dungsgemäßen Vorrichtung der dynamische Mischer mit der Schmelzeerzeuger einrichtung und durch eine Dosierpumpe mit der Recycleeinrichtung verbunden. So kann ein beliebiges Mischungsverhältnis zur Erzeugung des Schmelzestromes zwischen der PET-Schmelze und der PET-Recycleschmelze eingestellt werden.

Damit die in dem Schmelzspinnprozess anfallenden Faserabfälle direkt verwertet werden können, ist die Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorge sehen, bei welcher die Recycleeinrichtung eine Aufschmelzeextruder aufweist, der durch ein Transportsystem mit einem Abfallsammelbehälter verbunden ist, der den Spinneinrichtungen zugeordnet ist. Grundsätzlich besteht dabei die Möglich keit, dass der Abfallsammelbehälter eine Mehrzahl von Sammelstellen beinhaltet, die jeweils einer der Spinneinrichtung zugeordnet sind. Wesentlich hierbei ist, dass die beim Anspinnen oder bei der Prozessunterbrechung anfallenden Faserab fälle in den Spinneinrichtungen unmittelbar der Recycleeinrichtung zugeführt werden. Zur Vorbereitung der Entgasung der PET-Recycleschmelze, sind dem Auf schmelzextruder zumindest eine Filtervorrichtung und eine Schmelzepumpe nachgeordnet. Damit lässt sich eine grobe Vorfiltrierung erreichen.

Um bereits vor dem Aufschmelzen der Faserabfälle möglichst den Wasseranteil erheblich zu reduzieren, wird der Faserabfall vor dem Aufschmelzen zerkleinert und im erhitzten Zustand agglomeriert. Die Faserabfälle werden dabei kurz unter halb der Schmelztemperatur erhitzt, so dass ein großer Wasseranteil verdampft.

Die Recycleeinrichtung weist hierzu eine Zerkleinerungseinrichtung und einen Agglomerator auf, die dem Aufschmelzextruder vorgeordnet sind und die die an gelieferten Faserabfälle zum Aufschmelzen vorbereiten.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmelzspinnen von Filmenten aus Poly ester wird nachfolgend anhand einiger Ausführungsbeispiele der erfindungsgemä ßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus Polyester unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

Es stellen dar:

Fig. f schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vor richtung zum Schmelzspinnen von Filamenten

Fig. 2 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten

Fig. 3 schematisch eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer Entgasungsvorrichtung des Ausführungsbeispiels aus Fig. f

Fig.4 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Recycleeinrichtung

In der Fig. I ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrich tung zum Schmelzspinnen von Filamenten schematisch dargestellt. Das Ausfüh rungsbeispiel weist eine Spinneinrichtung 2 auf, die eine Vielzahl von Spinnposi tionen zur Herstellung synthetischer Fäden aufweist. In diesem Ausführungsbei- spiel sind nur beispielhaft die ersten drei Spinnpositionen 3.1, 3.2 und 3.3 gezeigt. In jede der Spinnpositionen werden eine Vielzahl von Filamenten extrudiert, die bündelweise zu mehreren Fäden zusammengeführt werden. Die Fäden werden als eine Fadenschar nach dem Extrudieren abgezogen und am Ende zu Spulen aufge wickelt.

Die Ausbildung der Spinneinrichtung 2 ist bekannt und beispielhaft und daher hier nicht näher erläutert. Grundsätzlich können die Filamente mehrerer Spinnpo sitionen auch zu Fasersträngen zusammengeführt werden, die beispielsweise zu Stapelfasern verarbeitet werden.

Die Spinnpositionen 3.1, 3.2 und 3.3 sind an einer Hauptschmelzeleitung 14 ange schlossen, durch welche ein Schmelzestrom den Spinnpositionen 3.1 bis 3.3 zum Extrudieren der Filamente zugeführt wird. Die Hauptschmelzeleitung 14 ist an eine Mischvorrichtung 12 angeschlossen. Die Mischvorrichtung 12 ist als dyna mischer Mischer ausgeführt und weist einen Mischerantrieb 12.1 auf, der die in nerhalb der Misch Vorrichtung 12 angeordneten Mischelemente 12.2 antreibt. Die Mischvorrichtung 12 ist über eine Schmelzeleitung 13.1 mit einer Schmelzeer zeugereinrichtung 1 verbunden. Die Schmelzeerzeugereinrichtung 1 könnte in diesem Ausführungsbespiel beispielsweise durch eine Polykondensationsanlage gebildet sein. Alternativ besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass bei relativ we nigen Spinnpositionen die Schmelzeerzeugereinrichtung 1 durch einen Extruder gebildet wird.

Über eine zweite Schmelzeleitung 13.2 ist die Mischvorrichtung 12 mit einer Re- cycleeinrichtung 4 verbunden. Die Recycleeinrichtung 4 dient zum Aufschmelzen und Aufbereiten von Faserabfällen, die in den Spinnpositionen der Spinneinrich tung 2 während eines Prozessbeginns oder einer Prozessstörung auftreten.

So ist der Spinneinrichtung 2 in diesem Ausführungsbeispiel ein Abfallsammel behälter 5 zugeordnet. Der Abfallsammelbehälter 5 dient zur Aufnahme aller Fa- serabfälle, die in den Spinnpositionen 3.1, 3.2 und 3.3 beispielsweise bei einem Anspinnen oder bei einer Prozessunterbrechung oder bei einem Spulwechsel auf- treten. So können die Faserabfälle automatisiert oder manuell in den Abfallsam melbehälter 5 geführt werden. Der Abfallsammelbehälter 5 kann zudem Einrich tungen zum Zerkleinern der Faserabfälle enthalten.

Über ein Transportsystem 6 ist der Abfallsammelbehälter 5 mit einem Auf schmelzeextruder 7 der Recycleeinrichtung 4 verbunden. Als Transportsystem 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Förderleitung gezeigt, durch welche die Faserabfälle pneumatisch zu dem Aufschmelzeextruder 7 gefördert werden.

Die Recycleeinrichtung 4 weist neben den Aufschmelzeextruder 7 eine Filtervor richtung 8, eine Schmelzepumpe 9, eine Entgasungsvorrichtung 10 und eine Do sierpumpe 11 auf. Der Aufschmelzeextruder 7 kann ein oder mehrwellig ausge führt sein und ist auf einer Auslassseite mit der Filtervorrichtung 8 verbunden. Der Filtervorrichtung 8 folgt die Schmelzepumpe 9, die über einen Pumpenantrieb 9.1 angetrieben wird. Die Schmelzepumpe 9 ist mit der Entgasungsvorrichtung 10 verbunden. Die Entgasungsvorrichtung 10 weist einen Schmelzeauslass 10.7 auf, der einer Dosierpumpe 11 zugeordnet ist. Die Dosierpumpe 11 wird über einen Pumpenantrieb 11.1 mit vorbestimmter Drehzahl angetrieben. Die Dosierpumpe 11 ist mit der Schmelzeleitung 13.2 verbunden, so dass der von der Dosierpumpe 11 erzeugte Teilstrom einer PET-Recyclingschmelze der Mischvorrichtung 12 zugeführt wird.

Zur Erläuterung der Entgasungsvorrichtung 10 wird nun Bezug auf die Darstel lung in Fig. 3 genommen, in welcher die Entgasungsvorrichtung 10 in einer Quer schnittsansicht dargestellt ist.

Die Entgasungsvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 10.1 auf, das in diesem Fall zy lindrisch ausgeführt ist. Innerhalb des Gehäuses 10.1 ist eine Vakuumkammer 10.2 ausgebildet. Innerhalb der Vakuumkammer 10.2 sind mehrere Filterelemente 10.4 in Form hohlzylindrischen Filterkerzen angeordnet. Die Filterelemente 10.4 weisen im Innern einen Druckraum 10.5 auf, der mit einem Schmelzeeinlass 10.6 am Gehäuse 10.1 verbunden ist. Die Filterelemente 10.4 sind am frei auskragen den Ende verschlossen und besitzen eine durchlässige Filterwand.

Unterhalb der freien Enden der Filterelemente 10.4 ist in der Vakuumkammer ein Sumpf 10.8 ausgebildet. Der Sumpf 10.8 ist mit einem Schmelzeauslass 10.7 in dem Gehäuse 10.1 verbunden. Der Schmelzeauslass 10.7 ist mittig am Boden des Gehäuses 10.1 angeordnet, wobei der Sumpf 10.8 sich trichterförmig oberhalb des Schmelzelauslasses 10.7 erstreckt.

Die Vakuumkammer 10.2 ist über einen Vakuumanschluss 10.3 mit einem Sam melbehälter 10.10 und einer Vakuumpumpe 10.11 verbunden.

Am Umfang des Gehäuses 10.1 ist eine Heizeinrichtung 10.9 angeordnet. Die Heizeinrichtung 10.9 weist vorzugsweise elektrische Heizmittel auf, die hier nicht näher dargestellt sind.

Zur Erläuterung der Funktion der Recyclingeinrichtung 4 wird nachfolgend nun Bezug zu den Fig. 1 und der Fig. 3 genommen.

Die zerkleinerten Faserabfälle werden dem Aufschmelzextruder 7 aufgegeben, der alternativ auch mit einer Vakuumeinheit ausgeführt sein könnte. Der Aufschmel zeextruder 7 schmilzt die Faserabfälle zu einer PET-Recycleschmelze, die über einen Extruderauslass 7.1 der Filtervorrichtung 8 zugeführt wird. In der Filtervor richtung 8 wird die PET-Recycleschmelze mit einer relativ großen Filterfeinheit unter Druck vorgefiltert, um Fremdpartikel und nicht aufgeschmolzene Polyes termaterialien aus der PET-Recycleschmelze zu entfernen. Die Filtrierung der PET-Recycleschmelze erfolgt in einer Überdruckatmosphäre, die durch den Aus tragextruder 7 erzeugt ist. Die vorgefilterte PET-Recycleschmelze wird von der Schmelzepumpe 9 aufgenommen und unter einem vordefinierten Betriebsdruck der Entgasungsvorrichtung 10 zugeführt.

Die PET-Recycleschmelze gelangt über den Schmelzeeinlass 10.6 in den Druck raum 10.5 der Entgasungsvorrichtung 10 und durchdringt die Filterelemente 10.4. Dabei tritt die PET-Recycleschmelze in die Vakuumkammer 10.2 der Entga sungsvorrichtung 10. Innerhalb der Vakuumkammer 10.2 ist über die Vakuum pumpe 10.11 eine Unterdruckatmosphäre erzeugt. Die Unterdruckatmosphäre wird hierbei auf einen Wert im Bereich von 0,5 mbar bis max 50 mbar eingestellt. Bevorzugt wird ein Vakuum in der Vakuumkammer 10.2 von 1 mbar bis 10 mbar eingestellt. Dabei ist die Entgasungseinrichtung 10 durch die Heizeinrichtung 10.9 auf eine Temperatur aufgeheizt, die im Bereich von 270°C bis 330°C vorzugswei se im Bereich von 285°C bis 295°C liegt. Durch die relativ hohe Temperatur wer den die in der PET-Recycleschmelze enthaltenen Wasserbestandteile gelöst. Durch die Unterdruckatmosphäre werden die sich lösenden Gase und Dämpfe aus der PET-Recycleschmelze herausgesogen und über den Vakuumanschluss 10.3 aus der Vakuumkammer 10.2 abgeführt und in den Sammelbehälter 10.10 abge schieden. Durch das Entweichen und Entfernen der Wasseranteile bilden sich an den Molekülketten reaktionsfähige Bindestellen, die einen Kettenaufbau der Mo leküle ermöglicht und somit zu einer erhöhten Schmelzviskosität führt. So konnte bereits nach kurzer Verweilzeit in der PET-Recycleschmelze eine Schmelzvisko sität erzeugt werden, die in Relation zu der Schmelzviskosität einer PET- Schmelze oberhalb von 95% liegt. Insbesondere ein relativ hohe Vakuum und eine hohe Temperaturen begünstigen den Kettenaufbau der PET- Recyclingschmelze .

Die durch Entgasung und Filtrierung aufbereitete PET-Recycleschmelze sammelt sich in dem Sumpf 10.8 am Boden des Gehäuses 10.1 und verlässt die Entga sungsvorrichtung 10 über den Schmelzeauslass 10.7. Von dem Schmelzeauslass 10.7 gelangt die aufbereitete PET-Recycleschmelze zu einer Dosierpumpe 11. Die Dosierpumpe 11 wird mit einer vorbestimmten Pum pendrehzahl durch den Pumpenantrieb 11.1 derart angetrieben, dass eine vorbe stimmte Durchflussmenge der PET-Recycleschmelze erzeugt wird und der Mischvorrichtung 12 zugeführt wird.

In der Mischvorrichtung 12 wird eine über die Schmelzeleitung 13.1 zugeführte PET-Schmelze mit der PET-Recycleschmelze dynamisch vermischt. Die Misch vorrichtung 12 erzeugt daraus einen Schmelzestrom, der auslassseitig über die Hauptschmelzeleitung 14 der Spinneinrichtung 2 zugeführt wird.

Durch ein vorbestimmtes Mischungsverhältnis zwischen der PET-Schmelze, die beispielsweise durch eine Polykondensationsanlage erzeugt wird, und der PET- Recycleschmelze lässt sich zudem die Schmelzviskosität des Schmelzestromes, der der Spinneinrichtung 2 zugeführt wird, noch verbessern. So besteht die Mög lichkeit, dass die Schmelzviskosität des Schmelzestromes im Bereich von ober halb 97% der Schmelzviskosität der PET-Schmelze liegt. Somit sind sehr stabile und gleichmäßige Spinnprozesse zur Herstellung qualitativ hochwertiger Fäden möglich.

Um eine gefärbte Schmelze in dem Schmelzestrom zu erzeugen, ist in dem Aus führungsbeispiel nach Fig. 1 der Mischvorrichtung 12 ein Nebenextruder 17 zu geordnet, durch welchen ein Additiv eingespeist wird. In der Mischvorrichtung 12 erfolgt eine intensive Durchmischung des Additivs mit der PET-Schmelze und der PET-Recycleschmelze. Der dann erzeugte Schmelzestrom wird über die Haupt schmelzeleitung 14 der Spinneinrichtung zugeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren besitzen somit den großen Vorteil, dass die in dem Prozess anfallenden Faserabfälle unmit telbar dem Schmelzkreislauf zurückgeführt werden. Eine externe Entsorgung der Faserabfälle entfällt. Um besonders hochwertige PET-Recycleschmelze zu erzeugen, ist in der Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schema tisch dargestellt. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist im Wesentlichen iden tisch zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, so dass an dieser Stelle nur die Unterschiede erläutert werden und ansonsten Bezug zu der vorgenannten Be schreibung genommen wird.

Um insbesondere in der PET-Recycleschmelze eine höhere Grenzviskosität her- stellen zu können, ist die Entgasungs Vorrichtung 4 mi einem Verweilreaktor 16 gekoppelt. Die Entgasungsvorrichtung 10 ist auf einer Auslassseite in einem Bo denbereich 10.12 mit dem Verweilreaktor 16 verbunden. Die filtrierte und entgas te PET-Recycleschmelze der Entgasungsvorrichtung 10 wird nun direkt einem Einlassbereich des Verweilreaktors 16 zugeführt. Der Verweilreaktor 16 besitzt auf einer Auslassseite einen Vakuumanschluss 16.2. Der Vakuumanschluss 16.2 ist mit einer separaten Vakuumpumpe (hier nicht näher dargestellt) oder alternativ mit der Vakuumpumpe 10.11 der Entgasungseinrichtung 10 verbunden. Innerhalb des Verweilreaktors 16 ist eine angetriebene Schneckenwelle 16.1 angeordnet, die die PET-Recycleschmelze einem Reaktorauslass 16.3 zuführt. An dem Reakto rauslass 16.3 ist ein Austragsextruder 18 direkt gekoppelt, um die filtrierte und entgaste PET-Recycleschmelze auszutragen. Hierbei folgt dem Austragsextruder 18 eine Austragspumpe 19 und eine Endfiltervorrichtung 15. Die Endfiltervorrich tung 15 ist in der Schmelzeleitung 13.2 angeordnet und somit der Mischvorrich tung 12 vorgeordnet.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Entgasung und Ho mogenisierung der PET-Recycleschmelze noch durch den zusätzlichen Verweilre aktor 16 intensiviert. So lässt sich über den Vakuumanschluss 16.2 weitere sicher aus der Kunststoffschmelze lösende Gase und Dämpfe entfernen. Die derart er zeugten PET-Recycleschmelzen weisen eine Grenzviskosität mit einem IV- Wert >0,8 auf. In der Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Recycleeinrichtung 4 dar gestellt, wie sie beispielsweise in den Ausführungsbeispielen der erfindungsge mäßen Vorrichtung nach Fig. 1 oder Fig. 2 einsetzbar wäre.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Recycleeinrichtung 4 wird ein zugeführter Faserabfall zunächst in einer Vorzerkleinerungseinrichtung 20 zerkleinert und anschließend in einem Agglomerator 21 im erhitzten Zustand agglomeriert. Hierdurch lässt sich bereits vor dem Aufschmelzen ein großer Was seranteil aus den Faserabfällen durch Verdampfen entnehmen. Der vorgelagerte Wasserentzug ermöglicht eine weitere Verbesserung der Aufbereitung der PET- Recycleschmelze.

Die Agglomerate lassen sich dann direkt dem Aufschmelzeextruder 7 zuführen. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Aufschmelzeextruder 7 einen Vakuuman schluss 7.1 auf, der mit einer Vakuumpumpe 10.11 verbunden ist. So lässt sich beim Aufschmelzen der Faserabfällen eine Vorentgasung und damit ein weiterer Wasserentzug realisieren. Die aufgeschmolzenen Faserabfälle werden nach einer Vorfiltrierung durch die Filtervorrichtung 8 mittels einer Schmelzepumpe 9 in die Entgasungsvorrichtung 10 gefördert. Die Entgasungsvorrichtung 10 ist entspre chen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ausgeführt, so dass nach Filtrierung und Entgasung die PET-Recycleschmelze durch eine Dosierpumpe 11 und eine weitere Filtervorrichtung 22 abgeführt werden kann. Durch die mehrstufige Filtra tion durch die Filtervorrichtung 8, die Entgasungseinrichtung 10 und die Filter vorrichtung 22 wird eine hochgradige Schmelzereinheit erreicht, die insbesondere zum Schmelzspinnen von feinen Fasertitem benötigt wird. Die erzeugte PET- Recycleschmelze lässt sich somit direkt dem Schmelzspinnprozess zuführen.

Um bei dem in der Fig. 4 dargestellten Recycleeinrichtung 4 eine möglichst hochwertige Schmelzeviskosität zum Spinnen von Fasern zu erhalten, besteht die Möglichkeit, die aus der Entgasungsvorrichtung 10 abgeführte PET- Recycleschmelze in einem Verweilreaktor weiterzubehandeln und insbesondere zu entgasen.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel der Recycleeinrichtung ist somit besonders geeignet, um einerseits flüchtige Verunreinigungen wie beispielsweise Spinnöle oder Präparationsflüssigkeiten sowie feste Verunreinigungen wie z.B. Staub und Abbauprodukte aus den Faserabfällen zu entfernen und andererseits einen intensiven Kettenaufbau zu Erhöhung der Schmelzviskosität zu erhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus Polyester ist für alle bekannten Schmelz spinnprozesse geeignet, bei denen Faserabfälle auftreten. Durch die Integration der Recyclingeinrichtung ist eine gesonderte Verwertung der Faserabfälle nicht mehr erforderlich. Durch Gewährleistung einer hohen Schmelzviskosität der PET- Recycleschmelze, die annähernd der Schmelzeviskosität der reinen PET- Schmelze entspricht, sind stabile Prozesse mit gleichbleibender Qualität der Fa sern möglich.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Schmelzspinnen von Filamenten aus einem Polyes ter in folgenden Schritten:

1.1. Erzeugen eines Schmelzstroms aus der PET-Schmelze und einer PET -Recycelschmelze;

1.2. Extrudieren der Schmelze des Schmelzstroms zu einer Vielzahl von Filamenten;

1.3. Sammeln von Faserabfällen beim Anspinnen und/oder Prozess störungen;

1.4. Aufschmelzen und Aufbereiten der Faserabfälle zu der PET- Recycelschmelze;

1.5. Zusammenführen und Durchmischen der PET-Schmelze mit der PET-Recycelschmelze zu dem Schmelzstrom.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Aufbereitung in der PET-Recycelschmelze eine Schmelzvisko sität von mindestens > 95% der Schmelzviskosität der PET- Schmelze erzeugt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die PET-Recycelschmelze und die PET-Schmelze in einem Mi schungsverhältnis zusammengeführt werden, dass der Schmelz strom eine Schmelzviskosität von mindestens > 97% der Schmelz viskosität der PET-Schmelze aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aufbereitung der aufgeschmolzenen Fadenabfälle die PET- Recycelschmelze unter einer Unterdrück- Atmosphäre filtriert und entgast wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, dass

die PET-Recycelschmelze bei einer Temperatur im Bereich von 270° bis 330° filtriert und entgast wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, dass

die PET-Recycelschmelze bei einer Unterdrück- Atmosphäre in der Vakuumkammer von 0,5 mbar bis 50 mbar entgast wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass

die PET-Recycelschmelze nach der Filtrierung und Entgasung ei nem Verweilreaktor zur Homogenisierung und zum Fortsetzen der Entgasung zugeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die PET-Recycelschmelze vor der Entgasung und/oder nach der Entgasung unter einem Überdruck gefiltert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass

die PET-Recycelschmelze und die PET-Schmelze durch eine dy namische Durchmischung zusammengefügt und als den Schmelz- ström zur Extrusion geführt werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass

die Faserabfälle vor dem Aufschmelzen zerkleinert und in einem erhitzten Zustand agglomeriert werden.

11. Vorrichtung zum Schmelzspinnen von Filamenten aus einem Poly ester, mit einer Schmelzerzeugereinrichtung (1) zur Erzeugung ei ner PET- Schmelze und mit Spinneinrichtung (2) zur Herstellung der synthetischen Filamenten,

gekennzeichnet durch

eine Recyceleinrichtung (4) zum Aufschmelzen und Aufbereiten von Faserabfällen zu einer PET-Recycelschmelze, die mit der Schmelzerzeugereinrichtung (1) zur Erzeugung des Schmelzstroms aus der PET-Schmelze und der PET-Recycelschmelze zusammen wirkt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Recyceleinrichtung (4) derart ausgebildet ist, dass die PET- Recycelschmelze mit einer Schmelzviskosität von > 95% einer

Schmelzviskosität der PET-Schmelze erzeugbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine dynamische Mischvorrichtung (12) zur Erzeugung des

Schmelzstroms vorgesehen ist, die mit der Schmelzerzeugerein richtung (1) und durch eine Dosierpumpe (11) mit der Recycelein richtung (4) verbunden ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Recyceleinrichtung (4) eine beheizte Entgasungsvorrichtung (10) mit zumindest einem Filterelement (10.4) und einer Vakuum kammer (10.2) aufweist, wobei die PET-Recycelschmelze durch das Filterelement (10.4) in eine Unter druck- Atmosphäre der Vaku- umkammer (10.2) führbar ist.

15. V orrichtung nach Anspruch 14 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Unter druck- Atmosphäre in der Vakuumkammer (10.2) durch eine Vakuumpumpe (10.11) auf einen Unterdrück im Bereich von 0,5 mbar bis 50 mbar erzeugbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Entgasungsvorrichtung (10) durch einen Schmelzauslass (10.7) mit einem Verweilreaktor (16) verbunden ist und dass der Verweil reaktor (16) über einen Vakuumanschluss (16.2) mit einer Vaku umpumpe (10.11) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Recyceleinrichtung (4) einen Aufschmelzextruder (7) aufweist, der durch ein Transportsystem (6) mit einem Abfallsammelbehälter (5) verbunden ist.

18. V orrichtung nach Anspruch 17 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

dem Aufschmelzextruder (7) zumindest eine Filtervorrichtung (8) und eine Schmelzpumpe (9) nachgeordnet sind, durch welche die aufgeschmolzenen Fadenabfälle der Entgasungsvorrichtung (10) zugeführt werden.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18,

dadurch gekennzeichnet, dass

dem Aufschmelzextruder (7) zur Vorbereitung der Faserabfälle ei ne Vorzerkleinerungseinrichtung (20) und ein Agglomerator (21) vorgeordnet sind.