Verfahren und Apparatur zum Schmelzspinnen von organischen synthetischen linearen Kunststoffen Es ist bekannt, aus der Schmelze verformbare, organische synthetische lineare Kunststoffe wie Poly amide, Polyester, Polyolefine usw., die zu Fäden, Borsten, Bändern und dergleichen verformt werden sollen, zunächst in Form eines Stabes zu bringen, der einer Vorrichtung zugeführt wird, die den Stab an der Spitze abschmilzt. Die entstehende Schmelze wird durch eine Lochplatte zu Fäden usw.
ausge- presst. Es ist weiter bekannt, die Kunststoffe in ge körnter Form auf einem aus elektrisch heizbaren Stäben gebildeten Schmelzrot zunächst zu schmelzen, die abtropfende Schmelze in einem sogenannten Spinn sumpf zu sammeln und von hier aus mittels Spinn pumpe den Spinndüsen zuzuführen.
Um die regelmässige Förderung durch die Spinn pumpe zu sichern, ist es üblich, der eigentlich titer- bestimmenden Pumpe eine zweite Pumpe mit grösse rem Pumpvolumen vorzuschalten, zwischen den bei den Pumpen wird über einen sogenannten by pass , in welchem üblicherweise ein Druckventil angebracht ist, die von der vorgeschalteten Pumpe zuviel gelie ferte Schmelze wieder in den Spinnsumpf zurückge führt.
Bei Anwendung solcher Vorrichtungen ist es praktisch unmöglich, die Verweilzeit der Schmelze kurz und einigermassen konstant zu halten, so dass durch unerwünschte Nachreaktionen der Schmelze Viskositätsschwankungen auftreten, was zu Titer- schwankungen und Unegalitä.ten in der Anfärbbarkeit des gesponnenen Materials führt.
Ein weiterer Nach teil der beschriebenen Einrichtung besteht darin, dass in der Schmelzapparatur eine Atmosphäre von iner- tem Schutzgas aufrechterhalten werden muss, da die meisten aus der Schmelze verformbaren Kunststoffe in geschmolzenem Zustand sauerstoffempfindlich sind. Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum Schmelzspinnen von organischen, synthetischen linea ren Kunststoffen in einer geheizten Schneckenpresse, die mit einer Titerpumpe, die ein kleineres Pump volumen als die Schneckenpresse aufweist, in Ver bindung steht.
Dieses Verfahren zeichnet sich da durch aus, dass der Druck der Schmelze zwischen Schneckenpresse und Titerpumpe durch direkte Kupplung von Schneckenpresse und Titerpumpe kon stant gehalten wird. Das Aufschmelzen und Zuführen der Schmelze zu der titerbestimmenden Spinnpumpe kann beispielsweise in je einer jeder Spinndüse zu geordneten und mit der Spinnpumpe direkt gekuppel- ten Schneckenpresse erfolgen.
Die Schneckenpresse dient bei diesem Ausfüh rungsbeispiel des Verfahrens nicht nur als Auf schmelzvorrichtung, sondern gleichzeitig als Homo- genisiereinrichtung für die Schmelze und normaler weise als zweite der Titerpumpe vorgeschaltete Pumpe mit höherem Pumpvolumen, wodurch die Pumpkonstanz und damit die Egalität des gespon nenen Gutes gesichert wird.
Selbstverständlich wird bei diesem Beispiel das Pumpverhältnis oder das Verhältnis des Pumpvolumens zwischen Schnecken presse und Titerpumpe so gewählt, dass bei der durch die direkte Kupplung notwendigerweise gleichen Drehzahl die konstante Belieferung der Titerpumpe garantiert und das Schlüpfen der Schnecke in der an und für sich wegen des im Vergleich zur Spinnpumpe zu hohen Pumpvolumens zu viel gepumpten Schmelze gewährleistet wird. Das Pumpvolumen der Schnecke pro Umdrehung kann z.
B. bei Verwendung einer Titerpumpe, welche etwa 1 cm3 pro Umdrehung fördert, etwa 1,2 cm3 betragen.
Es ist zwar schon verschiedentlich vorgeschlagen worden, für das Verspinnen von synthetischen linearen polymeren Kunststoffen Schneckenpressen zusammen mit Titerpumpen zu verwenden. Aus den bekannten Vorschlägen lässt sich aber entnehmen, dass Förder- und Masspumpe entweder unabhängig voneinander oder über ein Getriebe durch denselben Motor angetrieben werden. Für die Herstellung von besonders gleichmässigen feinen Garnen ist es über raschenderweise notwendig, dass der durch das un terschiedliche Förderverhältnis von Schnecke und Messpumpe auf letztere erzeugte Druck innerhalb engster Grenzen konstant bleibt.
Die Erfindung betrifft auch eine Apparatur zur Durchführung des Verfahrens, die sich auszeichnet durch eine Schneckenpresse mit Heizeinrichtung und durch eine mit dieser direkt gekoppelten Titerpumpe, die über ein Filter mit einer als Spinndüse dienenden, geheizten Lochplatte in Verbindung steht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen an Hand einer Zeichnung erläutert werden. Die verschie denen Heizungen sowie der Zuführtrichter für das zu verspinnende Polymere, welches in Form von Granulat verarbeitet wild, sind nicht dargestellt.
Die an der Welle la angetriebene Schnecke 1 der ge heizten Schneckenpresse ist in einer Stopfbüchse 2 so gelagert, dass ihre Längsachse mit der Längsachse des Rohres 3 zusammenfällt. Das Rohr 3 ist ander seits direkt an die als Titerpumpe dienende Zahnrad- messpumpe angebaut, die ein kleineres Pumpvolumen als die Schneckenpresse aufweist, und zwar so,
dass die verlängerte Längsachse der Schnecke mit der Achse des angetriebenen Zahnrades der Messpumpe zusammenfällt. Auf diese Weise ist die Zahnrad pumpe direkt mit der Schnecke durch eine Greif kupplung verbunden. Infolge dieser direkten Kupp lung von Schneckenpresse und Titerpumpe wird der Druck zwischen den beiden Förderorganen konstant gehalten. An die Zahnradpumpe ist das Düsenaggre gat mit Sandfilter 7, Drahtnetz 8 und einer als Spinn düse dienenden, geheizten Lochplatte 9 angebaut.
Für jede Spinndüse wird ein separater Apparat, bestehend aus Extruder und Messpumpe, verwendet, so dass Störungen an einer einzelnen Düse keine grösseren Unterbrüche bewirken. Das Volumen in der Schneckenpresse ist möglichst klein gehalten, so dass die absolute Verweilzeit des geschmolzenen Ma terials ebenfalls kurz gehalten werden kann, was sich beim Verspinnen von oligomerenfreiem Polycapro- lactam in bezug auf die Rückbildung von oligomeren Anteilen günstig auswirkt.
Ein weiterer Vorteil des erläuterten Verfahrens und der Apparatur besteht darin, dass sich in den kleinen Spinnapparaturen sehr leicht düsengefärbte Produkte herstellen lassen, da der Übergang von einer Farbe auf eine andere ohne Unterbruch und ohne allzu grosse Abfälle bewerk stelligt werden kann.
<I>Beispiel 1</I> In einer Schmelzspinneinrichtung, bestehend aus Schneckenpresse, direkt an die Schnecke angebauter Spinnpumpe und Düsenaggregat, wird von oligomeren Anteilen befreites Polycaprolactamgranulat zu end losem Garn versponnen.
Die Spinneinrichtung weist folgende Masse auf: Schneckenlänge 20 cm, Schneckendurchmesser 22 cm, Schneckendurchmesser bei der Kupplung mit der Spinnpumpe 19 mm, die Schneckensteigung beträgt 22 mmJUmgang. Als Spinnpumpe wird eine Zahnradspinnpumpe bekannter Bauart verwendet. Die Fördermengen be tragen für die Schnecke 1,244 g/Umdrehung, für die Spinnpumpe 1,05 g. Das von oligomeren Anteilen weitgehend befreite Polycaprolactamgranulat weist noch 0,251/a wasserlösliche Anteile auf. Versponnen wird durch eine Düsenplatte mit 7 Löchern von 0,25 cm 0.
Die Umdrehungsgeschwindigkeit der Zahnradpumpe beträgt 8 U./min. Die Schneckentem peratur beträgt 250 C, die Düsentemperatur 255 C.
Man erhält bei dieser Arbeitsweise ein Endlos garn, welches sich im Verhältnis 1 : 4,5 verstrecken lässt, eine Festigkeit von 5 gjden und eine Dehnung von 25 % aufweist. Die Verweilzeit des Materials in der ganzen Spinnapparatur beträgt 12 Minuten.
Der Anteil an Oligomere steigt hierbei auf 2,75 %, was eine Zunahme von 2,5 % bedeutet.
<I>Beispiel 2</I> Es wird Polyglykolterephthalat-Granulat in der gleichen Apparatur zu monofilen Fäden, welche nach dem Verstrecken einen Titer von 15 den aufweisen, versponnen. Die Düsenkopftemperatur beträgt 295 C, die Schneckentemperatur 290 C.
Der Abzug beträgt 900 m;min. Schnecke und Zahnradpumpe laufen mit 6 U.jmin. Das verstreckte Garn weist eine Festigkeit von 4,5 giden und eine Dehnung von 20% auf.
<I>Beispiel 3</I> In einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Appa ratur wird Polyhexamethylenadipamid zu einem zwölf- fibrilligen Garn mit einem Gesamttiter von 60 den versponnen. Die Düsentemperatur beträgt 283 C, die Schneckentemperatur 280 C.
Der Abzug beträgt 400 mlmin. Schnecke und Zahnradpumpe laufen mit 10 U./min. Das verstreckte Garn zeigt eine Festigkeit von 5 -,den und eine Dehnung von 25%.