DE1119456B - Verfahren und Vorrichtung zum Schmelzspinnen von kuenstlichen Faeden, Filmen u. dgl. - Google Patents

Description

HX

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von künstlichen Fäden, Filmen u. dgl. durch Schmelzspinnen bei atmosphärischem Druck aus Polymeren, welche Bestandteile enthalten, die unter den Spinnbedingungen flüchtig, aber bei Zimmertemperatur fest sind, insbesondere aus Polycaprolactam.

Bei der praktischen Ausführung von Verfahren des als bekannt angegebenen Typs treten verschiedene Nachteile auf.

So hat sich herausgestellt, daß niedrigmolekulare Bestandteile der Polymere während des Spinnprozesses nur teilweise aus dem Spinnprodukt diffundieren und dadurch letzteren im abgekühlten Zustand nachteilige Eigenschaften im Hinblick auf die weitere Verarbeitung verleihen.

Andererseits zeigt es sich aber, daß diejenigen Bestandteile, die sich beim Spinnen doch verflüchtigen, sich zum größten Teil in der Umgebung der Spinnplatte im Blasekasten in fester Form absetzen, wodurch auf die Dauer das Spinnen erschwert wird. Ein kleiner Teil entweicht aus dem Blasekasten und verunreinigt die Atmosphäre des Spinnsaales.

Es ist bereits ein Verfahren beschrieben, bei welchem dadurch eine vollständige Entfernung der niedrigmolekularen Bestandteile erhalten wird, daß in einen Raum mit Hochvakuum gesponnen wird. Diese Maßnahme bedingt aber ziemliche technische Komplikationen, so daß das Verfahren kostspielig und schwierig ausführbar ist.

Auch ist bereits ein Verfahren beschrieben, um Monomerendämpfe unter Atmosphärendruck abzuführen, die aus einem gesponnenen Faden freigesetzt werden. Dabei werden aber nur diejenigen Monomere abgeführt, die infolge Diffusion aus dem abkühlenden Faden in einen diesen umgebenden zylindrischen Luftraum, der von einem Wasserschleier umgeben ist, ausgetreten sind. Auf diese Weise bleibt der Gehalt an Monomeren im Faden und insbesondere an festen Monomeren auf dem Faden hoch.

Ferner ist eine Vorrichtung zum Absaugen eines leichtflüchtigen Lösungsmittels aus einer Spinnzelle bekannt, in der Fäden auf Cellulosebasis gemäß der Trockenspinnmethode gesponnen werden, um so das Lösungsmittel wiederzugewinnen. Es handelt sich dabei um ein ganz anderes technisches Problem als bei den erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahmen.

Schließlich ist ein Verfahren zum Entfernen von monomeren Bestandteilen aus polymerisierten Lactamen im geschmolzenen Zustand nicht mehr neu, bei dem dieses monomerarme Produkt dann zu Fäden versponnen wird. Dieses Verfahren erfordert eine Verfahren und Vorrichtung

zum Schmelzspinnen von künstlichen Fäden,

Filmen u. dgl.

Anmelder:

Algemene Kunstzijde Unie N.V.,
Arnheim (Niederlande)

Vertreter: Dr. K. Schwarzhans, Patentanwalt,
München 19, Romanplatz 9

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. Februar und 6. Oktober 1955

William Vance Henry, Candler, N. C,
Ridgeway Trimble Lynch und Ross Lombard Parks,

Asheville, N. C. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

große Verlängerung der Schmelzspinnapparatur, was technisch und wirtschaftlich Schwierigkeiten bietet. Außerdem zeigt es sich aber, daß die von monomeren Bestandteilen befreite Schmelze wieder eine derartig lange Verweilzeit bei hohen Temperaturen in der Vorrichtung hat, daß zwischen den Zeitpunkten des Entziehens der Monomere und des Verspinnens durch Zersetzung der Schmelze neues Monomer darin nachgebildet wird.

Es hat sich gezeigt, daß alle die genannten Nachteile auf überraschende Weise vermieden werden können, wenn das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird.

Dieses besteht darin, daß den Fäden oder sonstigen Spinnprodukten sofort nach ihrer Bildung zusätzliche Wärme zugeführt wird und daß während des Spinnprozesses das in der Umgebung der Spinnplatte vorhandene Gas kontinuierlich entfernt und durch ein Lösungsmittel für die flüchtigen Bestandteile im Polymer geführt wird.

Es hat sich herausgestellt, daß die Erhitzung der Fäden sofort nach ihrem Austritt aus der Spinnplatte die Diffusion der niedrigmolekularen Bestandteile nach außen derart fördert, daß die im Faden even-

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tuell verbleibenden Bestandteile bei den weiteren schießende Teil jedes Absaugkanals angeordnet

Bearbeitungen der Spinnprodukte nicht mehr störend sind.

wirken. Für den gleichen Zweck kann außerdem die Ab-

Der Prozentsatz an Spinnprodukten erster Qualität saugleitung in der Absaugrichtung nach unten geneigt

steigt dadurch ganz beachtlich an. Außerdem werden 5 geführt sein.

die aus den Fäden diffundierten Bestandteile derart Zur Erläuterung der Erfindung folgt nachstehend

erwärmt, daß sie in Gasform abgesaugt werden eine Beschreibung an Hand der Zeichnung, in der

können. beispielsweise eine Ausführungsform der erfmdungs-

Es wird bemerkt, daß bei dem oben an erster Stelle gemäßen Vorrichtung dargestellt ist.

erwähnten bekannten Verfahren schon eine Auf- io Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Schmelzspinnvor-

heizung der gesponnenen Fäden vorgenommen wird. richtung teilweise in Seitenansicht und teilweise im

Die Erwärmung erfolgt dort aber an einer Stelle, an Schnitt;

der die Fäden infolge der Verdampfung der niedrig- Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der bei der

molekularen Bestandteile unter Vakuum bereits be- Schmelzspinnvorrichtung nach Fig. 1 anzuwendenden

trächtlich abgekühlt sind. 15 Absaugvorrichtung in vertikalem Schnitt nach der

Gemäß der Erfindung wird dagegen der frisch- Linie H-II der Fig. 3;

gesponnene Faden unmittelbar, ehe die sich bildenden Fig. 3 zeigt die in Fig. 2 dargestellte Absaugvor-

Gase abgesaugt werden, geheizt. Dadurch wird ein richtung teilweise im Schnitt und teilweise in Drauf-

überraschend besserer Effekt erhalten. sieht;

Die flüchtigen Bestandteile kommen beim erfin- 20 Fig. 4 zeigt einen vertikalen Schnitt einer Spritzdüse,

dungsgemäßen Verfahren mit dem Lösungsmittel in In Fig. 1 ist mit 10 eine Spinngarnitur angedeutet,

Berührung, ehe sie die Gelegenheit bekommen haben, die eine Spinnplatte 11 enthält. Das Fadenbündel 12,

sich in fester Form abzusetzen. das durch diese Spinnplatte gebildet wird, wird in

Eine innige Berührung zwischen dem abgeführten einem vertikal angeordneten Blasekasten 13 gekühlt,

Gas und dem Lösungsmittel wird erreicht, wenn das 25 der, wie beim Schmelzspinnen üblich ist, oberhalb

Gas durch einen Regen des Lösungsmittels geführt eines Schornsteins 14 angeordnet ist. Zwischen dem

wird. Blasekasten 13 und der Spinngarnitur 10 sind koaxial

Um zu verhindern, daß das Gas bei seiner Ab- mit der Spinnplatte 11 eine ringförmige Kammer 15 leitung durch das verspritzte Lösungsmittel gehemmt und eine Erhitzungsvorrichtung 30 vorgesehen. Mit wird, empfiehlt es sich nach der Erfindung, daß der 30 Hilfe der Kammer 15 werden beim Spinnen entFlüssigkeit beim Verspritzen eine Bewegung in der weichende Dämpfe, die mit Kühlgas gemischt sind, Fortleitungsrichtung des Gasstromes gegeben wird. das im Blasekasten nach oben strömt, aus der Um-

Außer daß die erfindungsgemäß angewandte Ab- gebung der Spinnplatte 11 entfernt. Die Kammer 15

saugung in Kombination mit dem Waschen des abge- besteht aus zwei Hälften, wodurch sie leichter von der

saugten Gases eine hinderliche Absetzung fester 35 Spinngarnitur 10 entfernt werden kann.

Bestandteile in der Schmelzspinnvorrichtung verhin- Die beim Schmelzspinnen erforderliche Kühlluft

dert, begünstigt sie eine Verdampfung dieser Stoffe tritt unten in den Blasekasten 13 durch den ring-

aus den frischgesponnenen Fäden, wodurch sich die förmigen Raum 16 ein, der zwischen dem Blasekasten

Anzahl von Fadenbrüchen vermindert. 13 und dem Schornstein 14 vorgesehen ist. Es ist

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vor- 40 aber nicht erforderlich, daß die Kühlluft dort in den

richtung zur Ausführung des oben beschriebenen Ver- Blasekasten eintritt. Gegebenenfalls kann die Kühl-

fahrens. luft auch durch Öffnungen in der Wand des Blase-

Es wird bemerkt, daß schon Vorrichtungen für das kastens 13 in diesen eingeführt werden. In diesem

Schmelzspinnen bekannt sind, bei denen eine Spinn- Falle könnte der Blasekasten 13 genauer an den

garnitur mit Spinnplatte oberhalb eines Blasekastens 45 Schornstein 14 anschließen,

vorgesehen ist. Die ringförmige Kammer 15 ist aus einer Außen-

Nach der Erfindung befindet sich nun bei dieser wand 17 und einer Innenwand 18 gebildet, welch letz-

Art Schmelzspinnvorrichtungen direkt nach der Spinn- tere von unten nach oben konisch sich verjüngt. Da-

platte und koaxial mit dieser eine ringförmige Heiz- durch wird ein abgestumpfter kegelförmiger Raum

vorrichtung. Anschließend an diese Heizvorrichtung 50 eingeschlossen, welchen der frisch gesponnene Faden

befindet sich die Saugmündung einer Gasabsaug- 12 auf seinem Wege zum Blasekasten durchläuft. In

leitung, und in der unmittelbaren Nähe der Saug- der Innenwand 18 sind zwei große Öffnungen 19 und

mündung ist in der Absaugleitung ein Gaswäscher 20 vorgesehen, die Zugang zum Innern der Kammer

angeordnet. Vorzugsweise besteht dieser Gaswäscher 15 geben. An die Kammer 15 sind tangential darauf

aus einem in der Gasabsaugleitung angeordneten 55 gerichtete Rohrleitungen 21 und 22 angeschlossen.

Spritzsystem. In jeder dieser Rohrleitungen 21 und 22 ist eine

Ein gleichmäßiges Absaugen der beim Spinnen ver- Spritzdüse 23 angebracht, deren Spritzöffnung 24 zum

flüchtigten Bestandteile wird ferner erfindungsgemäß Abführende der Rohrleitungen gerichtet ist. Wasser

erreicht, wenn die Gasabsaugleitung aus einer ring- wird durch Rohrleitungen 25 den Spritzdüsen zuge-

förmigen, die Spinnplatte koaxial umfassenden 60 führt.

Kammer besteht, die mit einer oder mehreren zur Die Spritzdüsen 23 werden durch den Boden der

Mitte hin gerichteten Öffnungen versehen ist, an Rohrleitungen 21 und 22 unterstützt,

welche Kammer ein oder mehrere Absaugkanäle an- Um das durch die Spritzdüsen 23 zugeführte

geschlossen sind. Wasser zum Abführende der Rohrleitungen 21 und

Bei einem auf diese Weise ausgeführten Absaug- 65 22 strömen zu lassen, sind die nach den Spritzdüsen

system ist es ferner mit Rücksicht auf die Fortleitung 23 kommenden Teile dieser Leitungen nach unten ge-

des verspritzten Lösungsmittels vorteilhaft, wenn neigt. Die Rohrleitungen 21 und 22 sind weiterhin an

Spritzdüsen im an die ringförmige Kammer an- eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen,

mittels welcher in der Kammer 15 ein verminderter Druck erzeugt wird.

Während des Spinnens, wenn die Vakuumpumpe in Betrieb ist, werden also die aus den frisch gesponnenen Fäden entweichenden Dämpfe durch die Öffnungen 19 und 20 in die Kammer 15 und von dort in die Rohrleitungen 21 und 22 gesaugt. In diesen passieren sie das durch die Spritzdüsen 23 verspritzte Wasser, wodurch die wasserlöslichen Monomere aus dem abgesaugten Kühlgas abgetrennt werden. Das auf diese Weise gereinigte Kühlgas kann in die Atmosphäre zurückgeführt werden, während die Monomere auf bekannte Weise aus dem Wasser gewonnen werden können.

Auf der oberen Wand 29 der ringförmigen Kammer 15 ist eine Heizvorrichtung 30 angeordnet. Diese besteht aus einer Anzahl aufeinandergestapelter Ringe

31 aus wärmeisolierendem Material, die von Bolzen

32 festgehalten werden, welche ihrerseits in der Oberwand 29 der ringförmigen Kammer 15 mit Muttern befestigt sind. An die Innenwand der aufeinandergestapelten Ringe 31 schließt sich ein ringförmiger Strahlungskörper 33 aus Aluminium an unter Freilassung eines ringförmigen Raumes 34. Der Strahlungskörper 33 ist mittels Bolzen 35 an der Oberwand 29 befestigt. Hierdurch ist es möglich, nach dem Lösen der Bolzen 32 den Heizkörper 30 als Ganzes zu entfernen.

Im Raum 34 befindet sich ein streifenförmiges Heizelement 36. Dieses Element 36, das eine Kapazitat von etwa 200 Watt aufweist, ist in einer Umhüllung von elektrischem Isolationsmaterial untergebracht. Das elektrische Element 36 wird über Leitungen 37 und 38 gespeist, die durch Öffnungen in einem der Ringe 31 geführt sind. Zwischen den Ringen 31 und dem Strahlungskörper 33 einerseits und der oberen Wand 29 der Kammer 15 befindet sich noch ein Metallring 39.

Durch Verwendung der Absaugvorrichtung nach den Fig. 2 und 3 beim Schmelzspinnen wird erreicht, daß die bei der Bildung der Fäden entweichenden Monomere keine Gelegenheit erhalten, sich in fester Form in der Nähe der Spinnplatte abzusetzen; vielmehr werden sie im verspritzten Wasser aufgelöst. Aus diesem Wasser können sie zurückgewonnen werden.

Die Heizvorrichtung, welche bei dieser Ausführung der Absaugvorrichtung vorhanden ist, fördert nicht nur die Verdampfung der Monomere aus den Fäden, sondern hält sie auch in Dampfform, bis sie vom Wasser aufgenommen werden.

Beispiel

Eine Schmelze von Polycaprolactam mit einer Temperatur von 270° C wurde durch eine Spinnplatte aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 73 mm, in der 34 öffnungen von ungefähr 250 Mikron angebracht waren, in Fadenform ausgepreßt. Man erhielt Fäden, die nach dem Strecken einen Titer von 210 den aufwiesen. Der Raum unter der Spinnplatte war von einer ringförmigen Heizvorrichtung mit einem Innendurchmesser von 78 mm und einer Höhe von etwa 50 mm umgeben. Unter der Heizvorrichtung befand sich eine Absaugvorrichtung, welche die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Form aufwies. Wenn während des Schmelzspinnens mit dieser Vorrichtung die Heizvorrichtung nicht eingeschaltet wurde, hatte die Spinnplatte eine Temperatur von 235° C. Die dann erhaltenen Fäden ergaben beim Strecken Schwierigkeiten. Diese wurden. jedoch vermieden nach dem Einschalten der Heizvorrichtung, worauf die Temperatur der Spinnplatte bis auf 250° C stieg.

Obwohl die Erfindung in bezug auf das Schmelzspinnen allgemein beschrieben ist, hat es sich gezeigt, daß sie insbesondere für die Herstellung von Fäden aus Polycaprolactam und derartigen Polymeren nach, der Schmelzspinnmethode brauchbar ist.

Im letzten Fall wird die Verdampfung der in diesen Polymeren vorhandenen Monomere durch die Wärme begünstigt, welche durch die Heizvorrichtung ausgestrahlt wird. Insbesondere ist dies wichtig bei der Herstellung von Fäden mit einem hohen Titer, wie Fäden von 210 den mit 34 Einzelfäden, von 420 den mit 70 Einzelfäden und von 840 den mit 140 Einzelfäden. Indessen ist die Heizvorrichtung nicht nur nützlich, um die Monomere verdampfen zu lassen, sondern außerdem wird durch ihre Gegenwart eine gleichmäßige Temperatur der Spinnplatte aufrechterhalten. Dabei kann diese Temperatur genauer geregelt werden.

In diesem Zusammenhang wird noch bemerkt, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen die Menge an Fäden erster Qualität von 50 auf 80 % stieg.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von künstlichen Fäden, Filmen u. dgl. durch Schmelzspinnen bei Atmosphärendruck aus Polymeren, insbesondere aus Polycaprolactam, welche Bestandteile enthalten, die unter den Spinnbedingungen flüchtig, bei Zimmertemperatur fest sind, dadurch gekennzeichnet, daß den Fäden sofort nach ihrem Austritt aus der Spinnplatte zusätzliche Wärme zugeführt wird und daß während des Spinnprozesses das in der Umgebung der Spinnplatte vorhandene Gas kontinuierlich entfernt und durch ein Lösungsmittel für die flüchtigen Bestandteile im Polymer geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeführte Gas durch einen Regen des Lösungsmittels geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeit beim Verspritzen eine Bewegung in der Abführrichtung des Gasstromes gegeben wird.

4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer oberhalb eines Blasekastens angeordneten Spinngarnitur mit Spinnplatte, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unter und koaxial mit der Spinnplatte (11) eine ringförmige Heizvorrichtung (31,33,36) angeordnet ist, daß sich anschließend an diese die Saugmündungen einer Gasabsaugvorrichtung befinden und daß in der unmittelbaren Nähe der Saugmündungen in Absaugleitungen (21, 22) je ein Gaswäscher vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaswäscher aus je einem in den Gasabsaugleitungen (21, 22) angeordneten Spritzsystem (23, 24) besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasabsaugleitung

aus einer ringförmigen, die Spinnplatte (11) koaxial umfassenden Kammer (15) besteht, die mit einer oder mehreren zur Mitte hin gerichteten Öffnungen (19, 20) versehen ist, an welche Kammer die Absaugleitungen (21, 22) angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 576 725, 849 591; französische Patentschrift Nr. 1082 282; französische Zusatzpatentschrift Nr. 32 029 (Zusatz zur französischen Patentschrift Nr. 598 081); britische Patentschrift Nr. 693 376.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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