DE1435329B2

DE1435329B2 - Vorrichtung zur Herstellung von epsilon-Caproamidfäden

Info

Publication number: DE1435329B2
Application number: DE1435329A
Authority: DE
Inventors: Grady Nicholson Chester Va. Dulin Jun. (V.St.A.)
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1963-03-04
Filing date: 1964-03-04
Publication date: 1975-05-28
Also published as: NL6402175A; BE644707A; DE1435329A1; GB1011644A; DE1435329C3; US3257487A

Description

Beim Verspinnen von Fäden aus einer ε-Caproamidschmelze verdampfen geringe Restmengen an monomerem ε-Caprolactam, und dieses ε-Caprolactam kondensiert sich in der Form von Tröpfchen auf den Fäden, wodurch deren Festigkeit verringert wird, und auf Teilen der Vorrichtung, was eine häufige Wartung erforderlich macht.

Aus der GB-PS 7 24 279 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffäden bekannt, die einen Spinnschacht, eine die obere Begrenzung des Spinnschachtes bildende Mehrlochspinndüse, Einlaßöffnungen für Kühlgas in den Spinnschacht, einen Auslaß für Kühlgas unterhalb der Einlaßöffnung und einen weiteren Auslaß für Kühlgas am oberen Ende des Spinnschachtes aufweist.

Aus der US-PS 26 36 217 ist eine Spinnvorrichtung bekannt, die zwei im Spinnschacht angeordnete Leitbleche aufweist. Diese Leitbleche dienen zur Führung von heißem Gas zur Entfernung von Lösungsmittel von den Fäden aufwärts durch den Spinnschacht parallel zu den Fäden bzw. an die frisch gesponnenen Fäden an der Spinndüse.

Auch bei der aus der US-PS 29 82 994 bekannten Spinnvorrichtung tritt ein Teil des in den Spinnschacht eingeführten Kühlgases am oberen und ein Teil am unteren Ende des Schachtes aus. Bei dieser Vorrichtung

ίο wird jedoch die Kühlluft direkt quer durch die frisch gebildeten Fäden geblasen.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen treten unterhalb der Spinndüse Turbulenzen auf, die sich nachteilig auf die Fäden auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung, in der das dampfförmige Monomer mittels in den Spinnschacht eingeführter Kühlluft entfernt werden kann, wobei sich einerseits in unmittelbarer Nähe der Spinndüse, wo die Fäden am empfindlichsten sind, eine turbulenzfreie Zone der Ruhe ausbildet, andererseits aber ein ausreichender Zug entsteht, um Monomerdampf, der sich sonst auf den Fäden kondensieren würde, abzuziehen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die '. ( in den Ansprüchen gekennzeichnete Vorrichtung gelöst. In den Zeichnungen ist

Fig. 1 ein Schnitt längs der vertikalen Achse des Spinnschachtes einer Spinnvorrichtung gemäß der Erfindung und __

F i g. 2 ein entsprechender Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Die F i g. 1 und 2 zeigen einen vertikalen zylindrischen Spinnschacht 1 bzw. la und eine die obere Begrenzung des Spinnschachts bildende Mehrlochspinndüse 2 bzw. 2a mit Löchern 3 bzw. 3a. Am oberen Ende des Spinnschachts ist eine Absaugvorrichtung vorgesehen, die aus einer den Schacht umgebenden Ringkammer 4 bzw. 4a mit einer zu einer Vakuumpumpe oder einer anderen, nicht gezeigten Vorrichtung zum Abziehen von Gas führenden Abführleitung 8 bzw. mehreren Abführleitungen 18 besteht. Kanäle 5 bzw. 5a führen durch die Innenwand der Ringkammer 4 bzw. 4a und • verbinden diese mit dem Spinnschacht.

Gemäß F i g. 1 ist ein vertikales Leitblech 6 im Inne- ( ren des Spinnschachts über die volle Länge seiner Oberkante durch ein horizontales Zwischenteil so an der Spinnschachtwand befestigt, daß es die Kanäle 5 abdeckt, jedoch in einem radialen Abstand von diesen verläuft. Das Leitblech 6 erstreckt sich nach unten bis unter die Kanäle 5 in einem Abstand von der Spinnschachtachse, der gleich oder größer ist als der des darunter befindlichen Hauptteils der Spinnschachtwand. Die kürzeste Verbindungslinie CE von einem Kanal 5 zur Leitblechkante schließt mit der Verbindungslinie EP von dieser Stelle der Leitblechkante zu dem Punkt auf der Spinnschachtachse in Höhe dieser Kanäle einen Winkel von 90 bis 170° ein. Wenn, wie in der Vorrichtung von F i g. 2, in mehr als einer horizontalen Ebene Kanäle 5a angeordnet sind, so schließen die entsprechenden Verbindungslinien C¹E' und E¹P' bzw. E¹P" ebenfalls Winkel zwischen 90 und 170° ein.

In der Spinnschachtwand sind Einlaßöffnungen 9 (F i g. 1) bzw. 9a (F i g. 2) für Kühlgas vorgesehen. Diese Einlaßöffnungen liegen so weit unter den Kanälen 5 bzw. 5a, daß die kürzeste Verbindungslinie IPbzw. I'P' und I'P" von einer dieser obersten Einlaßöffnungen zu dem Punkt auf der Spinnschachtachse in Höhe

der Kanäle 5 bzw. 5a mit der Verbindungslinie PO bzw. P¹O' und P" O' von diesem Punkt auf der Spinnschachtachse zu dem radial äußersten Kreis der Spinndüsenöffnungen in der vertikalen Ebene durch die erstgenannte Verbindungslinie IP bzw. I'P' und VP" einen Winkel von 45 bis 120° einschließt. Unter der Ringkammer 4 von F i g. 1 ist eine Dichtung 10 vorgesehen, die aus einem von der Ringkammer nach unten vorspringenden Rand 14 besteht, der in eine horizontale Rille 11, die eine nicht-flüchtige inerte Flüssigkeit 15, beispielsweise geschmolzenes Woodsches Metall, enthält, hineinragt. Alternativ können, wie in F i g. 2 gezeigt, die Ringkammer 4a und der Hauptteil der Spinnschachtwand über eine Dichtung 25 von beispielsweise der Form eines O-Ringes aus weichem oder elastischem Material in einer Rille 21 miteinander verbunden sein. Diese Art Dichtungen macht es möglich, den unteren Teil des Spinnschachts von dem übrigen Teil der Vorrichtung zu trennen, so daß man zum Zwecke der Wartung an die Spinndüse und die Absaugvorrichtung gelangen kann.

In F i g. 1 ist bei 12 ein Auslaß für Kühlgas, das von den Einlaßöffnungen 9 nach unten in Richtung zum Boden der Kammer strömt, gezeigt.

Die den Spinnschacht umgebende Ringkammer kann eine einzelne Kammer sein oder aus mehreren voneinander getrennten Kammern bestehen, wobei jede dieser Kammern eine eigene Abzugsöffnung haben muß. Die Innenwand der Ringkammer bildet den obersten Teil der Wand des Spinnschachts.

Das Leitblech 6 (F i g. 1) bzw. 16 (F i g. 2) verhindert, daß Kühlgas von der unmittelbar angrenzenden Stelle im Spinnschacht direkt in die Kanäle 5 bzw. 5a strömt, so daß in diesem Gebiet des Spinnschachts unmittelbar unter der Spinndüse ein Gebiet verhältnismäßiger Ruhe mit stehender Luft erzeugt wird, aus dem Kühlgas zusammen mit ε-Caprolactamdampf abgezogen werden kann, ohne daß es zur Ausbildung einer Turbulenz kommt.

Vorzugsweise ist eine Kante des Leitblechs über ihre ganze Länge mit der Wand des Spinnschachts verbunden.

Während des Betriebs der in F i g. 1 gezeigten Vorrichtung unterliegen die von den Löchern 3 der Mehrlochspinndüse abgezogenen Fäden 13 einer Verfestigung, die in dem Gebiet des Spinnschachts unter dem Einfluß eines Teils des durch die Einlaßöffnungen 9 in den Spinnschacht eintretenden Kühlgases, das dem Fadenlauf entgegen nach oben strömt, beginnt. Dieses Gas führt von den frisch aus der Schmelze abgezogenen Fäden abgedampftes Monomer durch die Kanäle 5 in die Ringkammer 4. In dem Teil des Spinnschachts unter den Einlaßöffnungen 9 werden die Fäden weiter durch den Hauptteil des eintretenden Kühlgases, d. h. bis zu 90% davon, der von den Einlaßöffnungen 9 nach unten in Richtung des Fadenlaufs strömt, verfestigt und gekühlt. Dieser Teil des Kühlgases strömt an einer Stelle, wo die Fäden ausreichend gekühlt sind, beispielsweise durch den Auslaß 12 im unteren Teil des Spinnschachts 1, aus.

Die Größe des Winkels CEP hängt ab von: a) der Höhe der Kanäle mit Bezug auf die Höhe der Kante des Leitblechs, b) dem Abstand des Leitblechs vom Eintrittsende der Kanäle und c) vom Durchmesser des Spinnschachts. Es wurde gefunden, daß die Qualität der erhaltenen Fäden beeinträchtigt wird, wenn dieser Winkel größer als 170° oder kleiner als 90° ist.

Der Wert des Winkels OPI hängt ab von: a) dem vertikalen Abstand zwischen den äußersten Löchern der Mehrlochspinndüse und den obersten Kühlgaseinlaßöffnungen in der Spinnschachtwand sowie der Höhe der Ebene, in der die Kanäle 5 angeordnet sind, und b) der Lage der äußersten Spinnlöcher mit Bezug auf die Wand des Spinnschachts. Wenn der Winkel OPI kleiner ist als 45°, entstehen an der Spinndüse unerwünschte Kühlwirkungen. Wenn dieser Winkel größer als 120° ist, wird das Verfahren unwirksam hinsichtlich der Entfernung von verdampftem Monomer bei kontinuierlichem Betrieb.

Beispiel

Unter Verwendung einer Spinnvorrichtung, wie sie in F i g. 1 veranschaulicht ist, wurde ein ε-Polycaproamid mit einer Ameisensäurerelativviskosität von 45 (bestimmt nach ASTM D-789-53T) und einem Gehalt an flüchtigen Materialien von etwa 1 bis 3 Gewichtsprozent bei einer Temperatur von 262° C und einer Geschwindigkeit von etwa 9,1 m/min durch eine Spinndüse aus rostfreiem Stahl mit 136 Löchern von je 0,457 mm Durchmesser, die radial angeordnet waren, extrudiert. Vor Beginn des Extrudierens war die Oberfläche der Spinndüse mit einem flüssigen Polyorganosiloxan bestrichen worden. Der Spinnschacht 1 hatte eine Länge von etwa 6,7 m und einen Durchmesser von 23 cm. 1160 l/min Luft von 28° C wurden zunächst, um einen Druckausgleich durchzuführen, durch eine Filzschicht und dann durch Einlasse 9, in einer Höhe I etwa 20 cm unter der Spinndüse, in den Spinnschacht eingeleitet. Der Winkel OPI betrug 83°. Die Innenwand der Ringkammer 4 wies 75 Kanäle mit kreisförmigem Querschnitt von je etwa 1,6 mm Durchmesser und 1,6 mm Länge auf, die in gleichmäßigen Abständen in einem Ring um die Achse der Ringkammer angeordnet waren. Der Durchmesser dieses Rings betrug etwa 30 cm.

Das vertikale, sich nach unten erstreckende Leitblech 6 verlief in einem Abstand von etwa 6,4 mm von der inneren Wand der Ringkammer. Es war so angeordnet, daß der Winkel CEP129° betrug.

Mittels einer Vakuumpumpe, die über einen Kondensator zur Gewinnung von Monomer und über eine einzige Abzugsöffnung mit der Ringkammer 4 in Verbindung stand, wurde zwischen der Atmosphäre des Spinnschachts und dem gesamten Volumen der Ringkammer 4 ein Druckabfall von 15 mm Hg aufrechterhalten. Die durch die Ringkammer zur Absaugpumpe strömende Gasmenge betrug 227 l/min. Der Rest der Luft trat am Boden der Kammer, wo die Fäden aus dieser herausgeführt wurden, aus dieser aus.

Es wurde festgestellt, daß sich während eines kontinuierlichen Betriebs nur wenig kondensiertes Monomer an den Oberflächen der Vorrichtung in der Gegend der Spinndüse sammelte. Der Fadenlauf blieb unbeeinträchtigt durch die Wirkung der Absaugvorrichtung, und die Oberfläche der Spinndüse behielt eine konstante gewünschte Temperatur.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von ε-Caproamidfäden mit einem Spinnschacht, einer die obere Begrenzung des Spinnschachtes bildenden Mehrlochspinndüse, Einlaßöffnungen für Kühlgas in den Spinnschacht, einem Auslaß für Kühlgas unterhalb der Einlaßöffnung und einem weiteren Auslaß für Kühlgas am oberen Ende des Spinnschachtes, d a durch gekennzeichnet, daß als oberer Kühlgasauslaß eine Anzahl gleichmäßig am Umfang des Spinnschachtes (1) verteilte Kanäle (5) vorgesehen sind, die in eine den Spinnschacht (1) umgebende Ringkammer (4) münden, welche eine Abführleitung (8) für das Kühlgas aufweist, und daß im Spinnschacht (1) ein ringförmiges Leitblech (6) im Bereich der Kanäle (5) und in radialem Abstand von diesen vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Leitbleches (6) von der Achse des Spinnschachtes (1) gleich oder größer ist als der Abstand des Hauptteiles der Spinnschachtwand von dieser Achse und daß die kürzeste Verbindungslinie (CE, CE', C"E') von einem Kanal (5) zur Leitblechkante mit der Verbindungslinie (EP, E¹P', E¹P") von dieser Stelle der Leitblechkante zu dem Punkt auf der Spinnschachtachse in Höhe dieser Kanäle einen Winkel von 90 bis 170° einschließt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die obersten Einlaßöffnungen (9, 9a) für Kühlgas in der Wand des Spinnschachts (1) so weit unter den Kanälen (5,5a) liegen, daß die kürzeste Verbindungslinie (IP, VP', I¹P") von einer der obersten Einlaßöffnungen (9, 9a) zu dem Punkt auf der Spinnschachtachse in Höhe der Kanäle (5, 5a) mit der Verbindungslinie (PO, P'O', P" O') von diesem Punkt auf der Spinnschachtachse zu dem radial äußersten Kreis der Spinndüsenöffnungen in der vertikalen Ebene durch die erstgenannte Verbindungslinie (IP, I¹P', 1 P") einen Winkel von 45 bis 120° einschließt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kante des Leitbleches (6, 16) über ihre ganze Länge mit der Wand des Spinnschachtes (1) verbunden ist.