DE2142821A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Aufbe reitung von Abfall aus Endlos Faden material - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Aufbe reitung von Abfall aus Endlos Faden materialInfo
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PATENTANWÄLTE DR.-ING. WOLFF, H. BARTELS, DR. BRANDES, DR.-ING. HELD
Dipl.-Phys. Wolff
Hn/93
MÖNCHEN22 .1.3.·...AUg, 19.71
TMERSCHSTRASSE 8 TELEFON: (0611) 293297
Reg.Nr. 123 119
Eastman Kodak Company, 343 State Street, Rochester Staat New York, Vereinigte Staaten von Amerika
Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Abfall aus Endlos-Fadenmaterial
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Aufbereitung von Abfall aus thermoplastischem Endlos-Fadenmaterial
und Umwandlung desselben in ein wieder—verwendbares Ausgangsmaterial·
Beim Verspinnen und Verarbeiten von synthetischen Fasern, z.B. Fasern aus thermoplastischen Stoffen, entsteht gewöhnlich
aus einer Reihe von Gründen eine große Menge Abfall, Dieser Abfall kann sein eine Folge von Walzenaufwickelungen,
des Starts einer Verarbeitungsanlage oder von Fehlfunktionen in einigen Teilen der Verarbeitungsvorrichtung. Der Faserabfall
hat gewöhnlich eine kontinuierliche Länge (Endlos-Fadenmaterial) und kann je nach der Verarbeitungsstufe, bei
der der Abfall auftritt, mit einem Gleitmittel versetzt sein oder nicht.
Man hat versucht, den mit Gleitmittel versehenen Faserabfall
von dem Faserabfall ohne Gleitmittel zu trennen und dann
für die weitere Verwendung jeden Typ für sich zu Paketen fe (Ballen) zu verpacken. Diese Versuche führten jedoch nicht
immer zu dem gewünschten Erfolg, insbesondere dann, wenn der Abfall während eines Abschnittes einer Bearbeitungsanlage
auftrat, die eine Einrichtung zur Einarbeitung des Gleitmittels aufwies, was zur Folge hatte, daß ein Teil des Abfallmaterials
mit dem Gleitmittel versehen war, während der andere Teil frei von Gleitmittel war. Es ist aber außerordentlich
unwirtschaftlich, in dieser Situation zu versuchen, den einen Teil von dem anderen Teil abzuschneiden, da es
viel wichtiger ist, die Verarbeitungsanlage wieder in Betrieb
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zu setzen und sicherzustellen, daß die in der Verarbeitungsanlage geführten Fasern auf die gewünschte Art und
Weise transportiert werden.
Eine Art der Behandlung der Abfallfaserballen war bisher die, sie zu verbrennen, da kein erfolgreiches und wirtschaftlich
praktikables Verfahren zur Aufbereitung des Abfallmaterials
bekannt war. Die Fasern und die darin enthaltenen Gleitmittel warfen jedoch Verschmutzungsprobleme
auf und es entstanden auf diese Weise unerwünschte Uraweltbedingungen
und es entstanden hohe Kosten bei der Durchführung der Verbrennung durch das Personal und wenn diese
leicht durchführbar sein sollte.
Ein anderer eingeschlagener Weg war der, die Ballen zu lagern, bis ein wirtschaftlich durchführbares Verfahren zur
Aufbereitung des Abfalles entwickelt worden ist. Da jeder Ballen aber ein Gewicht von etwa 227 kg (500 pounds) aufweist,
stellt inzwischen der Lagerungsraum ein ernstes und kostspieliges Problem dar und es erwies sich auch als kostspielig, die Abfallballen von den Verarbeitungsanlagen zu
den Lagerungsstätten zu transportieren. Ein weiterer Weg bestand darin, den Abfall zum Aufschütten von Gelände zu
verwenden·
Es wurden bereits verschiedene Versuche unternommen, das Abfallfasermaterial aufzuarbeiten, so daß es wieder-verwendbar
ist, diese Versuche haben sich jedoch stets als zu teuer und deshalb als wirtschaftlich nicht praktikabel erwiesen
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oder der Abbau des Materials war so, daß das dabei erhaltene Produkt eine schlechtere Qualität und unerwünschte
Färbung aufwies.
Ein weiterer, mit Polyesterabfall, wie z. B, dem Abfall
von Polyäthylenterephthalat (PET),durchgeführter Versuch
bestand darin, den Faserabfall mit überhitztem Wasserdampf
bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Polyesters gemäß der USA-Patentschrift 3 098 046 zu behandeln·
Der so behandelte Faserabfall wird spröde und kann dann zur Pulverform zerkleinert werden. Anschliessend wird das
gepulverte PET in einem flüssigen Medium, z. B. Methanol oder Glykol, suspendiert und das dabei erhaltene Dimethylterephthalat
wird dann erneut verwendet zur Herstellung eines Polykondensationsproduktes·
Ein weiterer Vorschlag, der in der offiziellen Zeitschrift des USA-Patentamtes (870 O.G. 393) am 13. Jan. 1970 veröffentlicht
wurde, geht dahin, die PET-AbfalIstränge durch
einen Trockenturm zu führen und die Temperatur von einer Normaltemperatur von 140 C auf etwa 215°C zu erhöhen. Das
führt dazu, daß der Abfallstrang hochkristallin und spröde wird. Dieses Material wird dann durch eine Hammermühle ge*·
führt und zerkleinert. Das dabei erhaltene Produkt weist
3 jedoch eine niedrige Schüttdichte von etwa 0,24 bis 0,32 g/cm
(15 bis 20 pounoycubic foot) auf, während das ursprüngliche
Polymerisatpulver eine Schüttdichte von etwa 0,8 g/cm
(50 pounds/ft ) hatte. Eine Ursache für diese niedrige
Schüttdichte ist die, daß in dem Produkt noch etwas faser-
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artiges Material vorhanden ist, auch sind die Teilchen nicht vollständig zu Pulver zerkleinert worden. Es ist
aber sehr kostspielig und zeitraubend, die Bearbeitung des Materials in der Hammermühle so lange fortzusetzen,
bis das Material vollständig zu Pulver zerkleinert worden ist. Es ist außerdem schwierig, das dabei erhaltene
Material mit einer niedrigen Schüttdichte in das ursprüngliche Polymerisatpulver dnzumisehen. Der Extruder
(Strangpresseinrichtung), in welchen das Pulver für die Schmelzextrusion zu einer Faser eingeführt wird, ist
dafür bestimmt, das ursprüngliche Polymerisatpulver mit der höheren Schüttdichte aufzunehmen, das aufbereitete
Material mit der niedrigeren Schüttdichte kann jedoch in den Extruder nicht schnell genug eingeführt werden, um
die Extruderschneckengänge . so zu füllen, daß eine konstante Zufuhr aufrechterhalten wird. Außerdem wird dabei
das aufbereitete Material in unerwünschter Weise verfärbt und es enthält noch eine bestimmte Menge an zurückgebliebenem
Gleitmittel, so daß es nicht möglich ist, es zu einer erstklassigen Faserfüllung zu verspinnen, das
beispielsweise für Matrazen, Kissen und Luftfilter verwendet werden kann.
Bei den Versuchen, das Polyesterabfallmaterial von PoIy-(1,4-cyclohexylendimethylenterephthalat)
(nachfolgend abgekürzt mit PCHDMT) aufzubereiten, wurde das Abfallmaterial beim Durchleiten durch den Trockentwon bei der erforderlichen
erhöhten Temperatur, beispielsweise 265°C, unerwünscht braun verfärbt und war deshalb für die technische Verwendung
nicht geeignet.
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In Versuchen, die Abfallmaterialien durch Verwendung von Chemikalien zu beseitigen, waren die Kosten für die Chemikalien zu hoch und deshalb war dieses Verfahren für die
technische Durchführung zu kostspielig.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Abfall aus thermoplastischem
Endlos-Fadenmaterial anzugeben, das bzw. die wirtschaftlich ist, schnell arbeitet und mit dessen Hilfe das Endlos-Fadenmaterial (Fadenmaterial mit kontinuierlicher Länge) in ein
wiederverwendbares Ausgangsmaterial umgewandelt werden kann·
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Aufbereitung
von Abfall aus thermoplastischem Endlos-Fadenmaterial und Umwandlung desselben in ein wiederverwendbares Ausgangsmaterial,
das durch die folgenden Stufen gekennzeichnet ist:
α) Umwandlung des Endlos-Fadenmaterials in Stapelfasern, ß) Mechanisches Zusammenpressen und Schmelzen der Stape1-
fasern zu einem Schmelzfluß und
γ) Extrudieren (Strangpressen) des Schmelzflusses zu einem
γ) Extrudieren (Strangpressen) des Schmelzflusses zu einem
wiederverwendbaren Ausgangsmaterial.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Abfall aus thermoplastischem Endlos-Fadenmaterial
und Umwandlung desselben in ein wiederverwendbares Ausgangsmaterial, insbesondere nach dem vorstehend gekennzeichneten
Verfahren, die gekennzeichnet ist durch
α) eine Einrichtung zum Umwandeln des Endlos-Fadenmateriala
in Stapelfasern,
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ß) eine Einrichtung zum mechanischen Zusammenpressen und
Schmelzen der Stapelfasern zu einem Schmelzfluß sowie
γ) eine Einrichtung zum Extrudieren des Schmelzflusses zu einem wiederverwendbaren Ausgangsmaterial·
Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich) das beim Verspinnen und Verarbeiten von synthetischen Fasern in großer Menge
als Abfall anfallende thermoplastische Endlos-Fadenmaterial und insbesondere die dabei anfallende große Masse an nicht
verwertbarem, verfilztem Material aus Endlos-Fäden, die zum
Teil oder alle gestreckt oder nicht gestreckt sind, in ein wiederverwendbares Ausgangsmaterial umzuwandeln, ohne dessen
Eigenviskosität (I.V.) wesentlich zu verringern, ohne daß dabei das Material in unerwünschter Weise verfärbt wird.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen nachfolgend näher erläutert.
Die beiliegenden Zeichnungen haben folgende Bedeutungen:
Fig. 1 stellt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung der Erfindung zur Aufbereitung des thermoplastischen
Abfallfadenmaterials dar, in der alle die Arbeitsweise nicht erläuternden Teile weggelassen wurden;
Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch den Lagerbehälter (Vorratsbehälter) dar|
Fig. 3 ist ein vergrößerter Querschnitt durch den in dem Lagerbehälter verwendeten Filettrommel-Rechen}
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Fig. 4 stellt eine perspektivische Ansicht des Extruders mit weggebrochenen Teilen dar, welche den Beschikkungsabschnitt
und einen Teil der Beschickungsschnecke erläutert;
Fig. 5 ist ein teilweiser Querschnitt entlang der Linie 5-5 der Fig. 4 und erläutert die Einführung der Faser in
den Beschickungsabschnitt;
Fig. 6 stellt einen Querschnitt durch die Extrudertrommel P dar und erläutert die Beschickungsschnecke, die Heiz
einrichtungen und außerdem die Beziehung zwischen der Beschickungsschnecke und den verschiedenen Abschnitten
des Extruders, wobei das Profil der Extrudertrommel in schraffierten Linien dargestellt ist;
Fig. 7 stellt eine vergrößerte perspektivische Ansicht der
Beschickungsschnecke und des entfernbaren Beschickungsabschnitteinsatzstückes
dar, die zum Teil den keilförmigen Rippenabschnitt erläutert;
fe Fig. 8 stellt einen vergrößerten Querschnitt durch das Be-
schickungsabschnitteinsatzstück dar;
Fig. 9 ist eine Abwicklung des Beschickungsabschnitt-Einsatzstückes
zur Erläuterung der Anordnung der keilförmigen Rippen und
Fig. 10 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der auseinandergenommenen
Teile der Unterwasser-Pelletisiereinrichtung.
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Die in der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung erläuterte Vorrichtung IO besteht aus einer Einrichtung zur Herstellung
der Materialballen 12 und einem Formatschneider 14, einem ersten Rotationsschneider 16, einem zweiten Rotationsschneider 18, einem Lager- und Aufbewahrungsbehälter 20,
einem Extruder 22, einer Ünterwasser-Pelletisiereinrichtung 24 und einem Zentrifugentrockner 26 für die extrudierten
Pellets.
Der Faserabfall kann aus den verschiedenen Verarbeitungsanlagen in Abfallwagen gesammelt werden, wie er beispielsweise
in Fig. 1 durch die Ziffer 28 dargestellt ist. Die Abfallwagen enthalten jeweils einige 100 kg Abfall an großvolumigem
Endlosfasermaterial, eine verfilzte Masse, von der einige oder alle Fasern gestreckt oder nicht gestreckt sind
und Gleitmittel enthalten oder nicht, das dann in die Ballenherstellungseinrichtung
12, vorzugsweise von oben, gekippt und zu einem Ballen einer vorher festgelegten Größe
zusammengepreßt wird.
Der Formschneider 14 dient in der unteren oder schneidenden Anordnung dazu, den Abfall zurückzuhalten, wenn er von oben
in die Ballenherstellungseinrichtung gekippt wird und er schneidet den Ballen, wenn er in Betrieb gesetzt wird, in
Stücke, während ein (nicht dargestellter) Kolben innerhalb der Ballenherstellungseinrichtung den Ballen in Richtung auf
den Formatschneider in Inkrementen von etwa 10 bis 15 cm (4 bis 6 inches) bewegt. Die verschiedenen (nicht dargestellten)
Stücke fallen auf ein Förderband 30, das sich in
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der Nähe des Formatschneiders befindet und das Band befördert die abgetrennten Stücke in den ersten Rotationsschneider
16, in dem die Stücke weiter zerschnitten und zerkleinert werden und dann fällt der Austrag aus dem ersten Rotationsschneider
auf ein anderes Förderband 32, welches den Ausstoß in den zweiten Rotationsschneider 18 befördert. Der
zuletzt genannte Rotationsschneider zerkleinert schließlich das Abfallmaterial und wandelt es um in Stapelfasern etwa
der gleichen, festgelegten Länge oder einer beliebigen Länge. Die Stapelfasern fallen aus dem zweiten Rotationsschneider
auf ein Förderband 34 und werden anschliessend in den Lagerund Aufbewahrungsbehälter 20 befördert.
Der Polyesterfaserabfall mit kontinuierlicher Länge (Endlos-Fäden)
ist außerordentlich zäh. Die durch den Formatschneider abgeschnitten Ballenstücke können noch Gruppen von Fasern
enthalten, deren einzelne Längen viele Meter lang sind, obwohl die abgeschnittenen Stücke nur 10 bis 15 cm lang
sind. Deshalb genügt es nicht, sich auf das Zerschneiden durch den Formatschneider zu verlassen, um eine leichte Verarbeitung
des Materials in dem Extruder zu ermöglichen. Es hat sich zwar gezeigt, daß der auf den Formatschneider folgende
einzelne Rotationsschneider/eine gewisse Wirksamkeit aufweist, jedoch wird das Gesamtverfahren durch Hinzufügen
eines zweiten Rotations Schneiders höchst wirksam beim Zerschneiden und Zerkleinern der Fasern auf eine verarbeitbare
Größe, beispielsweise eine Stapelfaser einer willkürlichen Länge von etwa 7 bis 8 cm (3 inches). Diese Länge ist eine
Annäherung, da einige Stapelfasern kürzer sind und einige möglicherweise eine Länge von bis zu 15 cm (6 inches) aufweisen,
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dieser Lange anschliessend in den Extruder 22 eingeführt
und werden kann, ohne daß die Öffnung überdeckt/blockiert wird
für die Zufuhr von anderen Fasern in den Extruder. Die Reihe von Schneidvorgängen, die vorstehend beschrieben wurde,
dient dazu, das Fasermaterial mit kontinuierlicher Länge (Endlos-Faseraaterial) in Stapelfasern zu überführen.
Eine andere Art der Umwandlung des Endlos-Fasermaterials in Stapelfasern besteht darin, ein Streck-Zerreiß-Verfahren
anzuwenden, dies macht jedoch eine geeignete Handhabung des Abfallaaterials erforderlich, um das Material in Endlosform einzuführen und die Kontinuität der Beschickung aufrechtzuerhalten· Eine weitere Art besteht darin, das Endlos fadenmaterial in eine Zerreißmaschine (Krempelwolf)
einzuführen, in der das Abfallmaterial zerrissen und gezogen wird, bis es in Stapelfasern umgewandelt ist·
In der Fig. 2 der beiliegenden Zeichnung werden die Stapelfasern 36 von de* Förderband 34 in den Lager- und Aufbewahrungsbehälter 20 eingeführt. Letzterer ist innen mit
zwei getrennten Plattenförderbändern 38 und 40 versehen.
Das Plattenförderband 40 ist mit einer Reihe von Dornen, wie beispielsweise bei 42 dargestellt, versehen, die von
den Holzschieferplatten 43 vorstehen. Die beiden Plattenförderbänder befördern die gesammelten Stapelfasern von der
Einlaßöffnung 44 des Lagerbehälters zu der Auslassöffnung auf geregelte Art und Weise, wie nachfolgend näher beschrieben wird.
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Der Lagerbehälter, der sich als am wirksamsten erwiesen
hat, ist ein im Handel tinter der Bezeichnung "Hunter-Mischer11 bekannter Behälter oder irgendein äquivalentes
Produkt der Firma Hunter Machinery Company. Dieser Mischer wurde modifiziert, indem etwa 2/3 der Dornen und die Schieferplatten, aus denen diese Dornen hervorragten, entfernt
wurdo^ so daß der Abstand zwischen den benachbarten, mit
Dornen versehenen Schieferplatten etwa 13 cm (5 inches) beträgt. Dies wurde deshalb durchgeführt, um zu verhindern,
daß eich die Stapelfasern zwischen den Dornen auf benachbarten Schiefen-platten festsetzen und um so die Neigung
der Fasern minimal zu halten, an dem Plattenförderband zu haften. Der Mischer ;wurde weiter modifiziert durch Herabsetzung der Geschwindigkeit der beiden Plattenförderbänder
38 und 40, um so eine übermäßige Beschickung der Stapelfasern zu vermeiden. Eine solche übermäßige Beschickung
würde sonst zu einem Rückstau der Fasern und damit zu einer unerwünschten Verschnürung und Verknotung der Stapelfasern
führen. Das erste Plattenförderband 38 ist außerdem mit einer Mehrzahl von Schieferplatten 45 versehen, die keine
Dornen aufweisen. Dieses Förderband dient dazu, die Kontinuität der Beschickung der Stapelfasern in das zweite Plattenförderband 40 aufrechtzuerhalten.
Die Aufrechterhaltung der Kontinuität und die Kontrolle der
Beschickung in den Extruder ist wesentlich für die wirksame Operation des Gesamtverfahrens· Eine andere Art der Steuerung
der Beschickung besteht darin, die Geschwindigkeit der beiden Plattenförderbänder 38 und 40 in dem Lagerbehälter durch das
Bedienungspersonal selbst zu regulieren, das die erforder-
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liehe Geschwindigkeitseinstellung vornimmt, wenn festgestellt wird, daß entweder zu viel oder zu wenig Stapelfasern in den Extruder eingeführt werden· Eine andere Art
der Regulierung der Geschwindigkeit der beiden Plattenförderbänder ist das Ansprechen auf ein Ammeter (nicht dargestellt), das mit dem Extruder verbunden ist und das anzeigt,
ob die Belastung auf der Extruderbeschickungsschnecke zu
hoch oder zu gering ist«
In der Nähe des oberen Teils des Plattenförderbandes 40 und der Auslaßöffnung 46 des Lagerbehälters ist ein Filet-Rechen 48 angebracht· Der Filet-Trommel-Rechen bürstet die
Stapelfasern von dem Plattenförderband 40 auf ein Förderband 50, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Wie durch die
Pfeilein der Fig. 2 angegeben, bewegt sich der Filet-Trommel-Rechen zwischen den beiden Positionen relativ zu dem oberen
Teil des Plattenförderbandes 40 hin und her. Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, ist der Filet-Trommel-Rechen mit
einem geschlitzten Teil 49 versehen, der die Dornen 42 säubert und irgendwelche daran haftenden Stapelfasern herunterhebt·
In der Nähe des Plattenförderbandes 40 kann gegebenenfalls ein weiterer Filet-Trommel-Rechen 47 vorgesehen sein, der
so wie durch die Pfeile der Fig. 2 angedeutet, hin und her bewegt werden kann, daß die Möglichkeit ausgeschlossen wird,
daß zu viele Stapelfasern sich nach oben zu der Auslaßöffnung 46 bewegen« Auf diese Weise ist der Lagerbehälter in
der Lag·, mehr Stapelfasern aufzunehmen als aus dem Extruder Abgegeben werden· Er dient dazu, die Stapelfasern aufzunehmen
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und zu lagern, die Beschickung oder Abgabe der Stapelfasern
durch die Auslaßöffnung des Extruders zu regulieren und dadurch die Kontinuität der Beschickung in den Extruder sicherzustellen
und aufrechtzuerhalten.
Das Förderband 50 trägt die Stapelfaser in den Extruder und führt unter einer Metalldetektoreinheit 52 (Fig. 1)
vorbei, die auf übliche Art und Weise wirkt und Mefeil aufspüren
soll, das versehentlich mit den Abfallfasern aufge-
W sammelt worden ist und die die Bewegung des Förderbandes
stoppt, wenn Metall festgestellt wird. Die Metalldetektoreinheit verhindert auf diese Weise, daß irgendwelche Metalle
über den Lagerbehälter in den Extruder eintreten und ihn beschädigen. Das Förderband 50 ist mit flexiblen gerippten
Seitenwänden oder "Rinnen" 59 (Fig. 4 und 5) versehen, wie sie beispielsweise von der Firma Bucket Elevator Company
hergestellt werden, um zu verhindern, daß die Fasern von dem Band fallen. Polyesterfasern können beispielsweise
leicht von einem sich bewegenden Förderband gleiten, wenn keine Einrichtung vorgesehen ist, sie auf dem Förderband
ν zu halten.
Die Stapelfasern werden von dem Förderband 50 in den Wassergekühlten,
mit einem Kühlmantel umgebenen Beschickungsabschnitt 54 des Extruders 22 durch eine lang gestreckte
tangentiale Seitenöffnung 56 befördert, worauf die Fasern auf eine nach unten geneigte Oberfläche 58 fallen. Mit Hilfe
der zuletzt genannten Oberfläche ist es möglich, die Stapelfasern direkt in die Eintrittsöffnung (bite) der Beschik-
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kungsschnecke 60 einzuführen. Dabei wird unter dem Ausdruck "Eintrittsöffnung" der Raum zwischen dem sich nach
unten drehenden Teil der Be schickungs schnecke und der Innenwand oder der nach unten geneigten Oberfläche 58 der
und 5
Extrudertroorael 62 (Fig. Uq verstanden· Der Beschickungsabschnitt ist alt einem Mantel umgeben (Fig. 5 und 6),
so daß innerhalb des Mantels in der Fläche 55 Wasser zirkulieren kann. Das Wasser dient dazu, die Innenwandoberfläche
des Beschickungsabschnittes und insbesondere die nach unten geneigte Oberfläche 58 zu kühlen. Während des
Betriebs des Extruders wird die Wärme aus dem Teil des Extruders, der vor dem Beschickungsabschnitt liegt, durch
die Beschickungsschnecke 60 nach hinten in den Beschickungsabschnitt geleitet. Die von der Beschickungsschnecke abgegebene
Wäme führt zu einer Erwärmung der Innenwandoberflächen
des Beschickungsabschnittes. Es ist deshalb erforderlich, die innenwandoberfläche und insbesondere die nach
unten geneigte Oberfläche 58 zu kühlen, um zu verhindern, daß die Stapelfasern an der nach unten geneigten Oberfläche
kleben» Wenn die Stapelfasern an der zuletzt genannten Oberfläche kleben, werden andere eindrtgende Stapelfasern lediglich
eben auf den festsitzenden Fasern gesammelt und dadurch
wird schnell die Öffnung des Beschickungsabschnittes verstopft, wodurch die weitere Einführung von Stapelfasern
in die Eintrittsöffnung der Beschickungsschnecke verhindert wird.
Die tangentiale Seitenöffnung, die nach unten geneigte Oberfläche
und der alt einem Mantel umgebene Beschickungsabschnitt sind wesentlich für den Erfolg und die Wirksamkeit der Er-
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findung. Bisher war es/mdgllch, Stapelfasern in einen
Extruder einzuführen. Die Fasern würden zusammen auf der Oberseite der Beschickungsschnecke aufprallen und
andere»oben auf die zuerst eingeführten Fasern eingeführte
Fasern würden sich lediglich darauf stapeln und die öffnung verstopfen, wodurch die Zugabe von weiteren
Fasern in den Extruder verhindert würde· Für die Wirksamkeit der Erfindung ist es auch wesentlich, daß die langgestreckte
tangentiale Seitenöffnung 56 mindestens etwa zweimal so lang ist wie der Durchmesser der Beschickungsschnecke y vorzugsweise etwa dreimal so lang wie der Durchmesser
der Beschickungsschnecke· Wenn die Beschickungsschnecke 15 cm im Durchmesser beträgt, ist deshalb die
Seitenöffnung etwa 45 cm lang.
Eine weitere Schwierigkeit, die bisher bei der Einführung von Stapelfasern in einen Extruder auftrat, ist die, daß,
wenn einmal die Beschickungsschnecke die Fasern aufgenommen hat, die Fasern sich nicht entlang der Länge der Extrudertromnel
nach vorne bewegen· Statt dessen sammeln sich die Fasern in Form eines Materialfilzpfropfens um den Schaft
der BeSchickungsschnecke herum an und bleiben an etwa der
gleichen Stelle während der Rotation der Beschickungsschnecke· Diese Schwierigkeit wurde dadurch gelöst, daß in dem Be-
Rippenschickungsabschnitt des Extruders ein keilförmiger /Abschnitt
oder ein Einsatzstück 64 mit keilförmigen Rippen 66 vorgesehen ist« Die keilförmigen Rippen erstrecken sich radial
nach innen von der Außenwandoberfläche des festgekeilten Abschnittes oder Einsatz stücke β 64 und sie sind am Umfang
iifl. Abstand voneinander und auch im Abstand von der Beschik-
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kungsschnecke 60 angeordnet· Wie am besten aus den Fig. 8 und 9 der beiliegenden Zeichnung zu ersehen ist, winden
sich die keilförmigen Rippen am Anfang spiralig um und entlang eines Teiles der Länge des Beschickungsabschnittes und
dann werden sie gerade und erstrecken sich parallel zueinander für den Rest des Beschickungsabschnittes·
Die keilförmigen Rippen in dem Beschickungsabschnitt arbeiten mit der Beschickungsschnecke zusammen um sicherzustellen,
daß die Beschickung der Stapelfasern nach vorne bewegt wird und daß verhindert wird, daß die Fasern an
einer Stelle in Form eines Filzpfropfens um die Beschickungsschnecke bleiben und dadurch mit der Beschickungsschnecke
rotieren. Die keilförmigen Rippen dienen dazu, einen Widerstand gegen die Drehung der Stapelfasern zu erzeugen und
auf diese Weise können die Gewindegänge 68 der Beschickungsschnecke die Stapelfasern nach vorne bewegen.
Die am Anfang spiralige Anordnung der keilförmigen Rippen verhindert, daß die Stapelfasern zerschnitten werden mit
dem möglichen Ergebnis, daß dadurch die Zwischenräume zwischen den benachbarten keilförmigen Rippen fest aufgefüllt
werden und deshalb die Beschickungsschneckengewindegänge nicht erreichen würden, die sonst das Material nach
vorne stoßen könnten. Die keilförmigen Rippen, ihre jeweilige Anordnung und Lage und ihr Zusammenwirken mit den Gewindegängen
der Beschickungsschnecke dienen auf diese Weise dazu, die Bewegung der Masse der Stapelfasern senkrecht zu
den Gewindegängen der Beschickungsschnecke statt bei einem
geneigten Winkel aufrechtzuerhalten, der sonst das oben er-
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wähnte unerwünschte Zerschneiden fördern würde. Wenn die Masse der Stapelfasern im wesentlichen senkrecht zu den
Gewindegängen der Beschickungsschnecke eingeführt wird, können letztere die Stapelfasern wirksam nach vorne bewegen.
Wenn den Stapelfasern einmal ihr Anfangsimpuls gegeben worden ist, dient die von hinten kommende Masse der
Stapelfasern dazu, die Masse in ihrer Vorwärtsbewegung zu halten. Auf diese Weise bleibt die Scherbewegung (Schneidvorgänge),
die vor der ursprünglich spiraligen Anordnung der keilförmigen Rippen auftreten kann, ohne Folgen, da die
Masse der von hinten kommenden Stapelfasern die Gesamtbewegung des Materials, die nach vorne gerichtet ist, aufrechterhält.
Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß kein Material in unerwünschter Weise zu lange an einer
Stelle gelassen wird, das sonst wegen der unerwünschten Überhitzung abgebaut würde. Eine solche übermäßig lange
Einwirkung von Wärme würde nicht nur die Eigenviskosität (I.V.), sondern auch die Farbe des Endproduktes beeinträchtigen.
Obwohl der festgekeilte Abschnitt, wie dargestellt, eine getrennte Einheit oder ein Einsatzstück 64 ist, das in
den Extruder in den Beschickungsabschnitt 54 eingepaßt werden kann, können die keilförmigen Rippen auch mit dem Extruder
eine Einheit bilden. Es treten jedoch bestimmte Vorteile auf, wenn ein Einsatzstück verwendet wird. Wenn beispielsweise
aus irgendeinem Grunde Metall in die Öffnung des Extruders fallen sollte, wäre es leichter, eine Beschädigung
des EinsatzStückes zu reparieren, indem man es ersetzt,
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anstatt den gesamten Beschickungsabschnitt zu ersetzen. Eine Beschädigung der BeSchickungsschnecke und ihrer Gewindegänge
würde auf übliche Art und Weise repariert werden. Ein anderer Grund besteht darin, daß leicht ein Austausch
des Einsatzstückes für ein anderes mit keilförmigen
Rippen mit einer davon verschiedenen Größe oder Breite oder sogar der Anordnung der Rippen durchgeführt werden kann,
wenn die Eigenschaften der Stapelfasern von einem Typ zum andern differieren sollten.
Wenn die Stapelfaserndurch die Beschickungsschnecke in bezug
auf die tangentiale Seitenöffnung 56 nach vorne und in den geschlossenen Teil des Beschickungsabschnittes bewegt werden,
beginnt das mechanische Zusammenpressen der Fasern· Der Durchmesser am Fuß der Beschickungsschnecke ist von konstanter
Größe in dem Bereich des Beschickungsabschnittes, z. B. in
dem ersten Abschnitt, der in der Fig. 6 der beiliegenden Zeichnung mit A bezeichnet wird. Die Innenwandoberfläche
des Beschickungsabschnittes nimmt keilförmig nach innen ab in Richtung auf die Beschickungsschnecke an einer Stelle
in Nachbarschaft zu der tangentialen Seitenöffnung, wie es bei 70 in der Fig. 6 dargestellt ist. Die Verjüngung verringert
das Volumen zwischen der Beschickungsschnecke und der Extruder trommel und unterstützt dadurch das mechanische
Zusammenpressen. Die Gewindegänge auf der Beschickungsschnecke,
kombiniert mit der Verjüngung des Beschickungsabschnittes, weisen ein Verdichtungsverhältnis von etwa 5t1 auf, das auf
diese Weise dazu dient, den Ausschluß praktisch der gesamten Luft sicherzustellen.
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In dem zweiten» in der Fig* 6 mit B bezeichneten Abschnitt
wird aus der Extrudertrommel mittels der elektrischen Heizeinrichtungen 72, 74 und 76 Wärme zugeführt· Der Durchmesser
am Fuße der Beschickungsschnecke verjüngt sich radial nach außen ι wodurch das Volumen zwischen der Beschickungsschnecke
und der Extrudertrommel weiter verringert und dadurch das mechanische Zusammenpressen erhöht wird· Man nimmt an, daß
in diesem Bereich die Umwandlung in einen Schmelzfluß in
Abwesenheit von Luft beginnt. Man nimmt auch an, daß die
meisten der flüchtigen Bestandteile und die Feuchtigkeit in Form von Dampf durch die öffnung in dem Beschickungsabschnitt
unter der Einwirkung der Trocknungswirkung, die in den Anfangsstufen des Zusammenpressen auftritt, entfernt
werden· Die zusammengepreßten Stapelfasern oder das kompaktierte Material wird durch die Beschickungsschnecke relativ
zu der heißen Trommel innenober fläche bewegt, wobei die
zuletzt genannte Oberfläche dazu dient, den Teil des kompaktierten Materials zu schmelzen, der mit der Oberfläche
in Berührung steht und dadurch einen geschmolzenen Flüsslgkeitsfilm zu bilden« Der Flüssigkeitsfilm führt zusammen
ψ mit der heissen Innenwandoberfläche zu einem weiteren Schmelzen
des kompaktierten Materials auf Grund der Viskositätswärmebildung in dem geschmolzenen Flüssigkeitsfilm oberhalb
des zusammengepreßten Materials. Dies leitet einen Phasenübergangsbereich oder einen Schmelzbereich ein, in
dem das feste Polymerisat oder das zusammengepreßte Material und der geschmolzene Flüssigkeitsfilm nebeneinander vorliegen.
Die durch die elektrische Heizeinrichtung 72 erzeugte Wärme
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liegt innerhalb des Temperaturbereiches von etwa 254 bis etwa 2820C (490 bis 540°F) für eine Stapelfaser aus beispielsweise
PET und innerhalb des Bereiches von etwa 277 bis etwa 288°C (530 bis 55O°F) für eine Stapelfaser aus
beispielsweise PCHDMT.
Die durch die elektrische Heizeinrichtung 74 erzeugte Wärme liegt innerhalb des Temperaturbereiches von etwa 271 bis
etwa 288°C (520 bis 55O0F) für PET-Fasern und innerhalb
des Bereiches von 304 bis etwa 3160C (580 bis 600°F) für
PCHDMT-Fasern.
Die durch die elektrische Heizeinrichtung 76 erzeugte Wärme liegt innerhalb des Temperaturbereiches von etwa 207 bis
etwa 271°C (405 bis 52O°F) für PET-Fasern und innerhalb des
Bereiches von etwa 277 bis etwa 288°C (530 bis 55O0F) für
PCHDMT-Fasern.
In dem dritten, in der Fig. 6 mit C bezeichneten Abschnitt
bleiben der Durchmesser am Fuße der Beschickungsschnecke
und der innere Durchmesser der Innenwandoberfläche konstant. Der Phasenübergang ist noch im Fortschritt begriffen und
der Druck in dem Schmelzfluß wird erhöht. Am Ende des dritten Abschnitts C ist ein Ringventil 78 vorgesehen, das
die Aufgabe hat,zu verhindern, daß festes Material in großen Mengen austritt und es ermöglicht auch den Betrieb der Abmesszone
der ersten Stufe, welche die Abschnitte A, B und C umfaßt, bei höheren Drucken. Das Ringventil dient ferner
dazu, ein Überfluten der Abzugsöffnung 80 zu verhindern, Das Ringventil ist auf übliche Art und Weise einstellbar, sqtiaß
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der Zwischenraum zwischen dem Ringventil und der Trommelinnenwandoberfläche
reguliert werden kann. Diese Einstellung dient dazu, den Rückstaudruck in der Abmeßzone der
ersten Stufe zu regulieren und die Fließgeschwindigkeit des Schmelzflusses an dem Ringventil vorbei zu bestimmen«
Es soll auch sicherstellen, daß praktisch keine nicht—geschmolzenen
Teilchen daran vorbeikommen. Bezüglich der näheren Beschreibung eines Ringventils wird auf die USA-Patentschrift
3 475 787 verwiesen.
In dem vierten, in der Fig. 6 mit D bezeichneten Abschnitt werden irgendwelche zurückgebliebenen flüchtigen Teile
durch die Abzugsöffnung 80 abgeführt. Die Gewindegänge (flights) 82 sind so angeordnet, daß eine größere Polymerisatoberfläche
freigelegt wird, um eine wirksamere Freisetzung der gasförmigen Produkte zu erzielen. Die Gewindegänge
sind nur teilweise mit dem Schmelzfluß gefüllt, um zu ermöglichen, daß das freigesetzte Gas die Abzugsöffnung
erreicht. Dieser Abschnitt kann bei einem Instrumentendruck von etwa 0 oder bei Atmosphärendruck betrieben werden. Gewünschtenfalls
kann der Abschnitt aber auch unter Vakuum betrieben werden.
Der fünfte, in der Fig. 6 mit E bezeichnete und der sechste, mit F bezeichnete Abschnitt bilden zusammen die zweite Stufe.
Wie aus der Fig. 6 zu ersehen ist, nimmt der Durchmesser am Fuße der Beschickungsschnecke in dem fünften Abschnitt E radial
nach außen ab, wobei jedoch der Gesamtdurchmesser gegenüber demjenigen des vorhergehenden Abschnittes verringert ist, um
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zu verhindern, daß der vorhergehende Abzugsabschnitt überflutet wird. Wahrscheinlich tritt in dem fünften Abschnitt
eine größere Freisetzung der gasförmigen Produkte auf· Auch wird in den sechsten Abschnitt und möglicherweise in dem
fünften Abschnitt der Druck, angereichert, bis er ausreicht,
um den Schmelzfluß oder das geschmolzene Polymerisat durch die Düse der Unter-Nasser-Pelletisiereinrlchtung 24 zu
pumpen«
Die elektrische Heizeinrichtung 84 in dem fünften Abschnitt liefert eine Harne innerhalb des Temperaturbereiches von
204 bis etwa 271°G (400 bis 52O°F) für PET-Fasern und innerhalb des Bereiches von etwa 277 bis etwa 288°C (530 bis
55O°F) für PCHDMT-Fasera. Die elektrische Heizeinrichtung
in dem sechsten Abschnitt liefert eine Wärme innerhalb des Temperaturbereiches von etwa 199 bis etwa 271°C (390 bis
52O°F) für PET-Fasern und innerhalb des Bereiches von etwa 277 bis 288°C (530 bis 55O°F) für PCHDHT-Fasern. Die Temperatur
in jedem der elektrischen Heizungsabschnitte wird durch die mit den Ziffern 88, 90, 92, 94 und 96 bezeichneten
Gebläse reguliert, die kühlende luft um die Außenseite der Extrudertrommel durch die alt einernten te 1 umgebenen, mit
den Ziffern 98, 100, 102, 104 und 106 bezeichneten Bereiche blasen. Diese Steuerung ist wesentlich, um eine Anreicherung
von Härme zu verhindern, wenn das zusammengepreßte Material weiterhin schmilzt und um dadurch einen möglichen Abbau des
Schmelzflusses minimal zu halten.
Das geschmolzene Polymerisat oder der Schmelzfluß strömt durch ein Sieb und einen Siebadapter, die in dem in den
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Fig. 1 und 6 mit der Ziffer 108 bezeichneten Abschnitt
nicht näher erläutert sind. Für das Sieb und den Siebadapter sowie für das Ersatzsieb und den Siebadapter
(nicht dargestellt) sind Induktionsblockheizeinrichtungen (nicht dargestellt) vorgesehen, um die Temperaturen innerhalb
bestimmter Bereiche zu halten. Das Sieb wird für PET-Fasern bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches
von etwa 199 bis etwa 271°C (390 bis 52O°F) und für PCHDMT-Fasern
bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von etwa 277 bis etwa 2880C (530 bis 5500F) gehalten. Der Siebadapter
wird für PET-Fasern bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von etwa 204 bis etwa 271°C (400 bis 52O°F)
und für PCHDMT-Fasern bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von etwa 277 bis etwa 288°C (530 bis 55O°F) gehalten·
Das geschmolzene Polymerisat oder der Schmelzfluß wird aus dem Extruder 22 durch ein Verbindungsrohr oder durch einen
Adapterabschnitt 109 (Fig. 1 und 6), der durch eine Bandheizeinrichtung
(nicht dargestellt) in geeigneter Weise erhitzt ist, in die Unterwasser-Pelletisiereinrichtung 24
gepumpt, die in der Fig. 10 näher erläutert ist.
In der Fig. 10 tritt der Schmelzfluß durch die Einlaßöffnung 112 in den Pelletisiereinrichtungskörper 110 ein und wird
um den ringförmigenfCanal 113 herum-geführt zur Extrusion
durch die öffnungen 114 der Düsenplatte 116. Durch die Kanäle
118, die auf einer Seite der Düsenplatte angebracht •ind, wird eine Hochtemperatur-Wärmeübertragungeflüssigkeit
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oder -fluidum (z.B. Therminol 77 fluid der Firma Monsanto)
zirkuliert, um so die Düsenplatte zu erhitzen und den Strom des Polymerisats durch die Düsenplatte zu fördern.
Die Düsenplatte wird gegenüber dem Pelletisiereinrichtungskörper 110 durch eine Zurückhalte- oder Trägerplatte 120
in der richtigen Lage gehalten. Ein rotierbares Messer 122 und eine Lagerbüchse 124 werden für die Rotation durch
eine Welle (nicht dargestellt) getragen, die sich durch die öffnung 126 in der Düsenplatte und die öffnung 128 in dem
Pelletisiereinrichtungskörper erstreckt und in geeigneter Weise für den Rotationsantrieb mit einem Motor 130 (Fig. 1)
in Verbindung steht, der oberhalb der Pelletisiereinrichtung angebracht ist. Es ist ein Wasserbehälter 132 vorgesehen,
innerhalb dessen beheiztes Wasser gegen die andere Seite der Düsenplatte zirkuliert wird. Der Behälter wird
gegenüber der Trägerplatte 120 durch Bolzen und Flügelschrauben, die bei 134 dargestellt sind, in der richtigen
Stellung gehalten. Das zirkulierende heiße Wasser tritt durch die Einlaßöffnung 136 in den Wasserbehälter ein und
kommt mit der Oberfläche der Düsenplatte in Berührung. Das
Wasser und die durch das sich drehende Messer gebildeten Pellets, wenn das geschmolzene Polymerisat durch die öffnungen
extrudiert und durch das Messer zerschnitten wird, treten in Form einer Aufschlämmung durch die Auslaßöffnung
138 aus. Die Aufschlämmung fließt dann in den Zentrifugaltrockner 26 durch ein Rohr 140 (in der Fig. 1 fragmentatisch
dargestellt). In der USA-Patentschrift 3 477 098 ist ein Typ eines Zentrifugallufttrockners beschrieben, der in Ver-
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i 7700
2ΊΑ2821
- 26 -
bindung mit einer Unterwasser-Pelletisiereinrichtung verwendet
wird und zum besseren Verständnis der Zentrifugaltrockner wird auf diese Patentschrift verwiesen. Die Pellets
können dann in ein Lagersilo (nicht dargestellt) eingeführt werden, nachdem das Wasser entfernt worden ist und sie
können unter einem geeigneten Inertgas gehalten werden.
Die Temperautr der Wärmeübertragungsflüssigkeit liegt innerhalb des Bereiches von etwa 299 bis etwa 41O°C (570 bis
7700F) für das PET-Polymerisat und innerhalb des Bereiches
von etwa 304 bis etwa 427°C (580 bis 80O0F) für das PCHDMT-Polymerisat.
Die Temperatur des zirkulierenden heissen Wassers liegt innerhalb des Bereiches von etwa 27 bis etwa
93°C (80 bis 20O0F) für das PET-Polymerisat und innerhalb
des Bereiches von etwa 38 bis etwa 99°C (100 bis 210°F) für das PCHDMT-Polymerisat.
Die erhaltene Eigenviskosität (I.V.) der fertigen Pellets oder des wieder—verwendbaren Ausgangsmaterials beträgt etwa
0,45 bis 0,55 für PET und etwa 0,45 bis etwa 0,68 für PCHDMT. Dem steht eine Eigenviskosität von etwa 0,60 ± 0,02 der
ursprünglichen PET-Pellets und eine Eigenviskosität von
etwa 0,785 ± 0,02 der ursprünglichen PCHDMT-PeHets gegenüber.
In der folgenden Tabelle ist ein Vergleich der Eigenschaften zwischen dem wieder-verwendbaren Ausgangsmaterial und dem
ursprünglichen Auegangsmaterial, aus dem das wieder—verwendbare
Ausgang«material hergestellt worden ist, angegeben·
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ι I |
Eigen« ▼ifkofitXt |
+SD | Urtprüntliches ί | PCHDHT | Wieder-verwendbares | Au· ianftna t er ia 1 | |
Farbe Rd
+SD |
++B | PET | 0,785 +· 0,02 | PET | PCHDMT | ||
"a" | 0,60 + 0,02 |
+++83 +4-2
++84 + 3 |
0,45 - 0,55 | 0,45 - 0,68 | |||
20981 |
87 £ 3
87 t 3 |
80 £ 5 | 77,5 £ 4 | ||||
ο | +++-1 £ 1 | + 1,8 £ 1 | -QV5 £ 1 5 | ||||
+1 £ 1 | ++-ι £ ι | ||||||
c*>
en |
-<V5 £ 1 | ||||||
"b"
+SD
Schmelzpunkt
(DSC)
(DSC)
0,5 £
-3 5 £ 1 5 +5,5 £ 1-2
2520C £ 3°
+4 - 1,5
++/+nc
+4 - 1,5
291°C £
2550C £ 5°
+Halbmatt (0,20 £ 0,02 X TiO2)
++Glänzend (kein TiO«)
+++Halbmatt (0,32 £ ofo2 X TiO«) ++++Differentielles Aufzeichnungscalorimeter
+++Halbmatt (0,32 £ ofo2 X TiO«) ++++Differentielles Aufzeichnungscalorimeter
♦ 5 i 2
2900C £ 6°
Die Ausdrücke "Farbe Rd", "a" und "b" bezeichnen Lichtreflexwerte, die mit einem automatischen Gardner-Farbdifferenzmeßgerät (hergeetellt von der Firma Gardner
Laboratory, Inc«) erhalten wurden· 11Rj" ist definiert
als das 100-fache der durch eine Probe reflektierten Licht-
fe
eilt durch die Menge des durch eine perfekt streuende Probe (nämlich durch Magnesiumoxyd) gestreuten Lichtes,
wenn das Licht unter einem Winkel von 45 auf die Probe auftrifft und die Meßvorrichtung zeichnet das senkrecht
aus derselben oder bei 0 diffundierte Lichte auf· Eine vollständig absorbierende Probe hätte einen R ,-Wert von 0
und ein perfekt diffundierendes Weiß hätte einen Wert von 100. Je höher der Wert, desto weißer die Probe.
Die Werte "a" und "b" sind Farbtonkoordinaten. Ein positiver
Wert (+) von "a" entspricht Rot, ein negativer Wert (-) von
"a" entspricht Grün, ein positiver Wert (+) von "b" entspricht ^eIb und ein negativer Wert (-) von "b" entspricht
Blau« In bezug auf die beiden oben genannten speziellen Polyester ist ein mehr grüner und ein mehr blauer Farbton
bevorzugt.
In der Tabelle wird kein Unterschied zwischen einem halbmatten und glänzenden Polyester in dem wieder—verwendbaren
Ausgangsmaterial gemacht, da kein Versuch unternommen wurde, um die beiden Typen von Endlos-Abfallmaterial voneinander
zu trennen. Deshalb können die Werte für das wieder-verwendbare Ausgangsmaterial möglicherweise aus halbmattem und
glänzendem Polyester zusammengesetzt sein, je nach den durchgeführten Versuchen und der Menge des zur Zeit der Versuche
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gebildeten Abfalls. Die Prozentsätze an TiO2 sind nur repräsentativ für einen Typ des halbmatten Polyesters und
die Farbreflexionswerte würden bei Verwendung eines anderen Prozentsatzes an TiO davon abweichen.
Ein Vorteil des vorstehend beschriebenen System der Abfallaufbereitung besteht darin, daß es damit nicht mehr
erforderlich ist, mit Gleitmittel versehenes Abfall-Fadenmaterial von kein Gleitmittel aufweisendem Material zu
trennen und daß es auch nicht erforderlich ist, das Garngleitmittel von dem Abfallmaterial zu entfernen, bevor
das Material für die Aufbereitung zu einem wieder—verwendbaren Ausgangsmaterial in das System eingeführt wird. Durch
die Öffnung in dem Beschickungsabschnitt und durch die Abzugsöffnung 80 können verdampftes Wasser und öl entweichen. Ein weiterer und noch wichtigerer Vorteil ist der,
daß die voluminöse, anderweitig nicht handhabbare Masse aus Endlos-Fadenmaterialien leicht gehandhabt werden kann,
selbst dann, wenn dieses Material in gestrecktem oder nicht gestrecktem Zustand vorliegt oder eine Kombination dieser
Zustände darstellt und selbst wenn das Material mit Gleitmittel versehen ist oder nicht oder wenn eine Kombination
dieser Zustände vorliegt· Außerdem kann das Endlos-Faden- «aterial in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung leicht
verarbeitet werden, ohne daß es.erforderlich ist, das Material auf Irgendwelche Art und Weise, beispielsweise durch
Vortrocknung zur Entfernung der Feuchtigkeit, vorzubehandeln,
weil die Trocknung in den Beschickungeabschnitt und in den Anfangsstufen des Zusamnenpreseens erzielt wird und weil die
erhaltenen Däepfe durch die Öffnung in dem Beschickungeab-
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- 30 schnitt im wesentlichen entfernt werden.
Obwohl auch ein System verwendet werden könnte, in dem das geschmolzene Polymerisat durch eine Düse in Form einer
Reihe von Strängen an dem Ende des Extruders in ein Wasserbad extrudiert und anschliesaend zu Pellets zerschnitten
wird, ist die Verwendung einer UhterwasserrPelletisiereinrichtung
bevorzugt we*«gen der Vorteile, die sie bietet.
_ Beispielsweise ist das damit erhaltene Produkt gleichmäßiger ™ und attraktiver und muß nicht sortiert werden. Ein anderer
Vorteil ist der, daß das fertige Produkt atmosphärischen Verunreinigungen, falls solche vorhanden sind, weniger ausgesetzt
ist. Ein weiterer Vorteil ist der, daß das geschmolzene Polymerisat nicht der Atmosphäre ausgesetzt wird und
daß dadurch eine potentielle Farbverbesserung in dem Endprodukt erzielt wird· Ein weiterer Vorteil besteht darin,
daß wegen des Fehlens von scharfen&ändern an den Pellets weniger Feinteilchen oder Staubteilchen auftreten. Ein weiterer
Vorteil gegenüber der offenen Extrusionsanordnung fet m schließlich der, daß letztere schwierig zu konstruieren ist,
wenn die Stapelfaserbeschickung in dem Extruder aus irgendeinem Grunde verloren gegangen sein sollte.
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Claims (1)
- Patentansprüchej 1.)Verfahren xur Aufbereitung von Abfall aus thermoplastische« ^— Endlos-Fadeneaterial und Umwandlung desselben in ein wieder»verwendbares Ausgangsmaterial, gekennzeichnet durch diefolgenden Stuf entcc) üawandiung dm» Endlos-Fadenmaterials in Stapelfasern, ß) Mechanisches Zusammenpressen und Schmelzen der Stapelfasern su eine« Schmelzfluß undγ) Extrudieren des Schmelzflusses zu einem wieder—verwendbaren Ausgangsaaterial.2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe α dam Zusasaenpressen des Endlos-Fadenmaterials zu einer Masse «it vorher festgelegter Größe, das Zerschneiden der Masse in vorher festgelegte Stücke und das anschliessende Zerschneiden der Stücke zu Stapelfasern umfaßt.3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stufe β praktisch alle flüchtigen Bestandteile entfernt werden.4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßtta) Zm ii—Ii ι pressen des Endlos-Fadenmaterials zu einer Masse «it vorher festgelegter Größe,tf) Zerschneiden der Masse zu Stücken mit vorher festgelegter GrSSe9«■) Zerschneiden der Stücke in kleinere Stücke.209810/1336d) Zerschneiden der kleineren Stücke zu Stapelfaserneiner vorher festgelegten Länge, β) Überführung der Stapelfasern in einen Lagdbehälter,f) Einführung und Dosierung der Stapelfasern aus dem Lagerbehälter mit einer vorher festgelegten, kontrollierten Raumgeschwindigkeit in den Beschickungsabschnitt eines Extruders,g) mechanisches Zusammenpressen der Stapelfasern in dem Beschickungsabschnitt und Entfernen der Luft daraus,h) Schmelzen der zusammengepreßten Stapelfasern in dem Extruder zu einem Schmelzfluß in Abwesenheit von Luft und bei Temperaturen, die mit den jeweiligen thermoplastischen Fasern verträglich sind, um den Abbau des Schmelzflusses minimal zu halten,i) Pumpen des Schmelzflusses aus dem Extruder in eine Unterwasser-Pelletisiereinrichtung und durch eine Düse,j) Erhitzen der Düse durch Zirkulieren einer erhitzten Flüssigkeit, die bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von etwa 299 bis etwa 427°C (570 bis 8000F) gehalten wird,k) Extrudieren des Schmelzflusses durch die Düse in eine geheizte Flüssigkeit, die bei einer Temperatur innerhalb des Bereiches von etwa 27 bis etwa 99°C (80 bis 2IQ0F) gehalten wird,1) Zerschneiden des Schmelzflusses zu Pellets, wenn der Schmelzfluß durch die Düse extrudiert wird,m) Herstellung einer Aufschlämmung aus den Pellets und der erhitzten Flüssigkeit und Pumpen der Aufschlämmung in einen Zentrifugallufttrockner und209810/13352H2821η) Entfernen der Flüssigkeit von den Pellets durch Zentrifugalkraft, wodurch die Pellets getrocknet werden.5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu Stapelfasern zerschnittene Endlos-Fadenmaterial in den Beschickungsabschnitt eines im Innern einer Trommel angeordneten Schneckenextruders einführt, die Trommel in der Beschickungszone innen kühlt, so daß die innere Oberfläche der Trommel, die mit den zerschnittenen Stapelfasern in der Beschickungszone in Berührung kommt, eine Temperatur aufweist, die unterhalb derjenigen liegt, bei der die Fasern die Neigung haben, auf der inneren Oberfläche zu kleben, die zerschnittenen Stapelfasern mechanisch zusammenpreßt und zu einem Schmelzfluß aufschmilzt.und den Schmelzfluß zu einem wieder-verwendbaren Ausgangsmaterial extrudiert.6. Vorrichtung zur Aufbereitung von Abfall aus thermoplastischem Endlos-Fadenmaterial und Umwandlung derselben in ein wiederverwendbares Ausgangsmaterial, insbesondere nach dem Verfahren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durchα) eine Einrichtung zur Umwandlung des Endlos-Fadenmaterial s in Stapelfasern,ß) eine Einrichtung zum mechanischen Zusammenpressen und Schmelzen der Stapelfasern zu einem Schmelzfluß sowieγ) eine Einrichtung zum Extrudieren des Schmelzflusses zu einem wieder-verwendbaren Ausgangsmaterial.7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Umwandlung des Endlos-Fadenmaterials in209810/13352H2821Stapelfasern aus einer Einrichtung (12) zum Zusammenpressen des Endlos-Fadenmaterials zu einer Masse mit vorher festgelegter Größe und zum Zerschneiden der Masse (14) in Stücke mit vorher festgelegter Größe und weiteren Einrichtungen (16,18) zum Zerschneiden der Stücke zu Stapelfasern besteht.8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der ' Extruder (22) aus einer Extruder trommel (62) und einer in der Extruder trommel drehbar angeordnetenBeschickungsschnecke (60) besteht, daß die Trommel an einem Ende mit einer Extrusionsdüse und an dem anderen Ende mit einem Beschickungsabschnitt (54) und entlang seiner Länge mit Heizeinrichtungen (72,74,76) versehen ist,daß die Trommel (62) an dem Beschickungsabschnitt (54) eine längliche tangentiale Seitenöffnung (56) begrenzt, durch welche die Stapelfasern in die Eintrittsöffnung der Beschikkungsschnecke (60) eingeführt werden, die dazwischen begrenzt wird durch den sich nach unten drehenden Teil der Beschikkungsschnecke (60) und die Innenwand der Trommel (62), inner- Jk halb der sich die Beschickungsschnecke (60) dreht, und durch welche die Stapelfasern auf der Unterseite der Beschickungsschnecke festgehalten werden,und daß Einrichtungen (98,100,102,104,106) zum inneren Kühlen des Beschickungsabschnittes der Trommel (62) vorgesehen sind, so daß die Innenwandoberfläche des Beschickungsabschnittes, mit der die Stapelfasern in Berührung kommen, sich auf einer Temperatur unterhalb der Temperatur befindet, bei der die Stapelfasern die Neigung haben, an der Innenwandoberfläche zu kleben.2098 1 0/13359« Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ExtrusionsdÜseneinrichtung aus einer Unterwasser-Pelletisiereinrichtung (24) einschließlich einer Düse, einer auf einer Seite der Düse angeordnete Heizeinrichtung für die Düse und einer auf der anderen Seite der Düse angeordneten Einrichtung sum Zirkulieren von heißem Wasser gegen die Oberfläche der Düse besteht.10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zur Steuerung und Dosierung der Zufuhr der Stapelfasern in die Einrichtung zum " . mechanischen Zusammenpressen und Schmelzen der Stapelfasern aufweist.11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Regulierung und Dosierung der Zuführ der Stapelfasern einen Lagerbehälter (20), der für die Aufnahme und Lagerung von mehr Stapelfasern geeignet ist, als direkt in die Einrichtung zum mechanischen Zusammenpressen und Schmelzen der Stapelfasern eingeführt werden können, aufweist, wobei der Lagerbehälter (20) eine Einlaßöffnung (44) und eine Auslaßöffnung (46), durch welche sich die Stapelfasern bewegen, sowie im Innern eine Fördereinrichtung (38,40)zum Befördern der gelagerten Fasern von der Einlaßöffnung (44) zu der Auslaßöffnung (46) und eine Einrichtung (48) zur Steuerung der durch die Auslaßöffnung (46) nach außen beförderten Menge der Stapelfasern aufweist,12· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschickungsabschnitt (54) eine Einrichtung (64) aufweist, welche die Stapelfasern daran hindert, zusammen mit der Beschickungsschnecke (6o) zu rotieren und welche die kontinuier-209810/13352U2821liehe Vorwärtsbewegung der Stapelfasern aus dem Beschickungsabschnitt ermöglicht und gewährleistet,13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (64), die dazu dient, die Stapelfasern daran zu hindern, daß sie mit der Beschickungsschnecke rotieren, Oberflächenrippen aufweist, die sich radial nach innen von der Innenwand des Beschickungsabschnittes (54) erstrecken und die auf dem Umfang im Abstand voneinander angeordnet sind und mit den Gewindegängen (68) auf der Beschickungsschnecke (60) so kooperieren, daß die Bewegung der Masse der Stapelfasern senkrecht zu den Gewindegängen der Beschickungsschnecke gehalten wird.14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verhinderoq^ler Rotation der Stapelfasern ( einen keilförmigen Abschnitt umfaßt, der sich radial nach innen von der Innenwandoberfläche der Extrudertrommel (62) erstreckt und der im Abstand von der Beschickungsschnecke (60) angeordnet ist, wobei der keilförmige Abschnitt sich am Anfang zum Teil spiralig um einen Teil der Länge des Beschikkungsabechnittes (54) herum und entlang desselben erstreckt und dann geradlinig wird und dann für den Rest der Länge des Beschickungsabschnittes (54) parallel verläuft.15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Verhinderung der Rotation der Stapelfasern ein entfernbar innerhalb der Extrudertrommel (62) angeordnetes Einsatzstück (64) mit einer Mehrzahl von keilförmigen Rippen (66) umfaßt, die sich radial nach innen von der Innenwandoberfläche des Einsatzstückes (64) erstrecken und am209810/1335Umfang im Abstand voneinander und im Abstand von der Beschickungsschnecke (60) angeordnet sind, wobei sich die keilförmigen Rippen (66) zu Beginn teilweise spiralig um einen Teil der Länge des Beschickungsabschnittes (54) herum und entlang desselben erstrecken und dann geradlinig werden und für den Rest der Länge des Beschickungsabschnittes (54) parallel verlaufen.16, Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungsschnecke (60) einen ersten Abschnitt (A) mit im wesentlichen gleicher Größe mit einer tangentialen Seitenöffnung (56) und einem Durchmesser am Fuß mit konstanter Größe aufweist, wobei die dem ersten Abschnitt (A) und dir Seitenöffnung (56) benachbarte Innenwandoberfläche sich nach innen in Richtung auf die Beschickungsschnecke (60) verjüngt und dadurch für eine Kooperation mit der Beschickungsschnecke (60) geeignet ist, um das Zusammenpressen der.Stapelfasern einzuleiten.17. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine nach unten geneigte Oberfläche (58), die sich von der länglichen tangentialen Seitenöffnung (56) in Richtung auf die Eintrittsöffnung der Beschickungsschnecke (60) erstreckt, die in der Lage ist, die Stapelfasern in diese Eintrittsöffnung einzuführen, wenn die FasernÖurch diese Seitenöffnung (56) zugeführt werden.2 0 9 810/1336
Applications Claiming Priority (1)
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