DE2009617A1 - Mixing additives with synthetic linear high - polymer melts - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Mischen von löslichen und unlöslichen Zusatzstoffen mit Schmelzen synthetischer linearer Hochpolymerer.Method and apparatus for mixing soluble and insoluble Melt additives of synthetic linear high polymers.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen von löslichen und unlöslilchen Zusatzstoffen mit Schmelzen synthetischer lineaerer Hochpolymerer und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for mixing soluble and insoluble additives with melts of synthetic linear high polymers and a device for carrying out the method.
Die Herstellung von beispielsweise spinngefärbten und m@@ierton Fasern und Fäden aus Polyamiden, Polyastern u. dgl. islt bekannt. Man verfährt dabei in der Weise, daß man die Zusatzstoffe (Farbstoffe, Pigmente, Mattierungsmittel u. dgl.) mit einem Dispergierungsmittel der nicht polymerisierten Lösung zugibt. Dies hat den Nachteil, daß die Mischung den gesamten Polymerisationsprozea durchläuft und zu einer Verschmutzung der pparaturen führt. Außerdem muß bei dieser Arbeitsweise jeweils eine ganze Polymerisationscharge angefärbt werden.The production of, for example, spun-dyed and m @@ ierton fibers and threads made of polyamides, polyasters and the like are known. One proceeds in the way that the additives (dyes, pigments, matting agents, etc.) Like.) with a dispersant of the unpolymerized solution. this has the disadvantage that the mixture goes through the entire polymerization process and leads to contamination of the repairs. In addition, in this way of working a whole polymerization batch can be colored at a time.
Zs ist auch bekannt, die Zusatzstoffe vor dem Verspinnen der Schmelzmasse zuzugeben. Beim Rostspinnverfahren hat man das in @orm von Schnitzeln vorliegende Polymerisat mit den Zusatzstoffen vermengt. So werden beispialsweise die Polyamidschnitzel mit dem trockenen Farbstoffpulver paniert, d. be mechanisch derart vermischt, daß die Oberfläche dieser Teilchen mit einer Schicht des Farbstoffes überzogen ist.Zs is also known to use the additives before spinning the melt admit. In the rust spinning process, one has that which is present in the form of chips Polymer mixed with the additives. This is how the polyamide chips are, for example breaded with the dry coloring powder, d. be mechanically mixed in such a way that the surface of these particles is coated with a layer of the dye.
Reben einer Verschmutzung des Mischgerätes und des Schnitzelbehälters, besteht die Gefahr, daß sich der Zusatzstoff ungleichmäßig verteilt und dadurch eine unglsichmäßige Färbung de@ Endproduktes erzielt wird.Clearing of contamination of the mixer and the schnitzel container, there is a risk that the additive will be distributed unevenly and thereby an uneven coloration of the end product is achieved.
Hinzu kommen die qualtät@mindernden Einflüsse durch gebildete und nicht zwerstörte Zusammenballungen des in disperser Phase vorliegenden Zusatzstofes.Added to this are the quality @ reducing influences from educated and undestroyed agglomerations of the additive present in the disperse phase.
Es ist bekannt, daß der vollkommene Misohungseffekt (Varteilungsgrad der Zusatzstoffe) abhängig von dem hydrodynamisohen Verhalten der beteiligten Komponenten ist. Der Ausdruok dises hydrodynamischen Verhaltens ist das Verhältnis der Trägheitskräfte zu den Zähigkeitskräften Ses strömenden Mediums Bei Polyamid- und Polyestersohmeizen, @ie im Zähigkei@sbereich oberhalb der 300-Poise-Grenze liegen, ist das hydrodynamische Verhalten laminar. Bei laminarem Verhalten von Schmelzon ist aber @ie E@zielung eines vollkommenen Mischungsoffcktes @ußer@@ sohwierig.It is well known that the perfect misalignment effect (degree of distribution the additives) depending on the hydrodynamic behavior of the components involved is. The expression of this hydrodynamic behavior is the ratio of the inertial forces to the viscosity forces of the flowing medium For polyamide and polyester raw heaters, If they are in the viscosity range above the 300 poise limit, this is hydrodynamic Laminar behavior. With laminar behavior of Schmelzon, however, @ie E @ is aiming of a perfect mix of elements @ outside @@ so difficult.
Der Zweok der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, weiohes die sngeführten Nschveile vermeidet, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, lÖsliche und unlösliche Zusatzstoffe aller Art in hochpolymeren Sohmelzen gielohmäßig zu verteilen und eine geeignete Vorriohtung zur Durohführung des Verfahrens zu entwioheln.The aim of the invention is to provide a method Weiohes avoids the guided Nschveile, The invention is based on the object Soluble and insoluble additives of all kinds in high-polymer black melt to distribute and to develop a suitable Vorriohtung for the duration of the process.
E@ wurde nun Überraschenderweise gefunden, daß ein Misohen von Zusatz@toffen aller Art in Sohmelsen synthetisoher lisearor Hoohpolymerer unter Anwendung des Prinzips der Aufteilung des laminaren Hauptstromes in eine Vielzahl von Teilströmen verschiedener Strömungsrichtungen und erneuter Zusammenführung dieser möglioh ist, wenn die zu mischenden Komponenten eine oder mehrere Kammern durchströmen, die mit abgerundeten und/oder kantigen Fremdkörpern symmetrischer und/ oder unsy@@@etrischer Gestalt versehen sind. Hierdurch wird ein hoben Sohergefälle erzeugt, das bei Veränderungen der Strömungsrichtung und -querschnitte zu einer optimalen Mischung mit ausgezeichnetem Verteilungsgrad der zugegebenen Zusatzstoffe führt. Bedingungen sind dabei, daß zur Erzeugung eines hohen Schergefälles die Durchsatzmenge an Schmelze mit Zusatzstoffen auf die Querschnikttaverhältnisse abgestimmt ist und entsprechende Förderergane die Durchströmung übernehmen.It has now been found, surprisingly, that a misunderstanding of additives occurs of all kinds in Sohmelsen synthetisoher lisearor Hoohpolymerer using the Principle the division of the main laminar flow into a multitude of different partial flows Flow directions and recombining these is possible if the to mixing components flow through one or more chambers with rounded and / or angular foreign bodies of symmetrical and / or unsy @@@ etrical shape are provided. This creates a raised Soher gradient, which is the case with changes the flow direction and cross-sections to an optimal mixture with excellent Degree of distribution of the added additives leads. Conditions are that the throughput of melt with additives to generate a high shear gradient is matched to the cross-section ratios and appropriate conveyor elements take over the flow.
Die Mischungsvorrichtung besteht nach der Erfindung aus einer oder mehreren durch Schikanen teilweise -voneinander getrennten Mischkammern, wobei die Schikanen vertikal und/oder horizontal - zweckmäßlg geneigt -angeordnet sein können. Innerhalb der Mischkammern sind abgerundete und/oder kantige Formkörper mit symmetrischer und/oder unsymmetrischer Gastalt angeordnet. According to the invention, the mixing device consists of one or several mixing chambers partially separated from one another by baffles, the Baffles can be arranged vertically and / or horizontally - expediently inclined. Inside the mixing chambers there are rounded and / or angular shaped bodies with a symmetrical shape and / or asymmetrical Gastalt arranged.
Die Mischvorrichtung ist mit einem Mantel zwecks Temperaturhaltung, Aufheizung oder Abkühlung versehen. @s ist möglich , mehrere Mischelemente parallel oder hintereinander zu schalten. Dabei können zwei Mischer einem einzigen Aufschmelzorgan oder ein Mischer mehreren Aufsohnelsorganen zugeordnet sein. Die Mischkammern können auch ohne Sohikanen ausgebildet sein. The mixing device is equipped with a jacket to maintain the temperature, Provide heating or cooling. @s is possible to have several mixing elements in parallel or to switch one after the other. Two mixers can use a single melting unit or a mixer can be assigned to several obsessional organs. The mixing chambers can be trained without sohicans.
Der Erfindungsgegenstand kann auch bei solchen kedien angewendet werden, die ein Schmelzen darstellen. The subject matter of the invention can also be applied to such kedien that represent a melting.
Nach der Erfindung war überrasohend, daß eine völlig gleichmäßige Verteilung von Zusatzstoffen in hochpolymeren Schmelzen erreicht wird, wobei auf dynamische Mischapparaturen verzichtet werden kann. Durch du Verfahren ertibrigt sich ein aufwendiges Reinigen von mit Schmelzen behafteten Aggregaten bei Pigmentwechsel.After the invention it was surprising that a completely uniform Distribution of additives in high polymer melts is achieved with on dynamic mixing apparatus can be dispensed with. Made by you procedure laborious cleaning of aggregates with melts when changing pigments.
Aufwendige Aufbereitungsanlagen iUr den Zusatzstoff entfallen. Vorhandene oder gebildete Zusammenballungen der dispergierten festen Phase, die qualitätsmindernde Einflüsse ausüben, werden vollständig zerstört.There is no need for complex processing systems for the additive. Existing or formed agglomerations of the dispersed solid phase that reduce the quality Exert influences are completely destroyed.
Nach@tehend soll die Erfindung durch Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen: Figur 1: einen senkreohten Schnitt der Vorderansicht eines Mischen, Figur 2: einen Querschnitt einer Mischkammer, Figur 3t ein Schema für parallel und in Reihe gesohalteter Mischer, Figur 4s ein Schemas naoh dem 2 Mischer von einem Aufschmelzorgan beschickt werden, Figur 5: ein Schema, nach dem 1 Mischer von zwei Autschmelzorganen beschickt wird, Figur 6: ein Schema über die Zugabe des Zusatzstoffes.According to the invention, the invention is to be explained in more detail by means of exemplary embodiments will. The accompanying drawings show: FIG. 1: a vertical section the front view of a mixing, Figure 2: a cross section of a mixing chamber, Figure 3t a diagram for mixers held in parallel and in series, FIG. 4s a diagram after the 2 mixers are fed by a melting device, Figure 5: a diagram, after 1 mixer is charged by two melting units, FIG. 6: a diagram about the addition of the additive.
Nach Figur 1 besteht der Mischer 1 aus drei voneinander getrennten Mischkammern 2, 3 und 4, wobei die Trennung durch die geeigneten Schikanen 5 und 6 erfolgt. Die zu misohende Schmelze 7 mit Zusatzstoff gelangt duroh den Kanal 8 in die obere Mischkammer 2. Diese Misohkammer 2 ist mit abgerundeten Formkörpern 9 au@gefüllt, die beliebig übereiander geschiohtet liegen. Die Schmelze 7 mit Zusatzstoff, die die Mischkammer 2 von rechts naoh links durchströmt. wird durch die abgerundeten Formkörper 9 in eine Vielzahl von Einzelströmen verschisdener Richtungen aufgeteilt und wieder zu@ammengeführt.According to FIG. 1, the mixer 1 consists of three separate ones Mixing chambers 2, 3 and 4, the separation by the suitable baffles 5 and 6 takes place. The melt 7 to be mixed with additive passes through the channel 8 into the upper mixing chamber 2. This Misoh chamber 2 has rounded shaped bodies 9 au @ filled, which are stacked on top of each other. The melt 7 with Additive flowing through the mixing chamber 2 from right to left. is through the rounded shaped body 9 in a multitude of individual flows in different directions split up and returned to @ nurse.
Den Zugang zur Mischkammer 3 bildet die Öffnung 10 der Schikane 5. Die Mischkammer 3 ist mit kantigen Formkör pern 11 ausgefüllt, @ie wird von der Schmelze 7 mit Zusatzstoff von links nach rechts durchströmt. Auf der rechten Seite der Schikane 6 befindet sich die Öffnung 12 zur Mischkammer 4. Auoh diese Mischkammer 4 ist wie die Mischkammer 3 mit Formkörpern kantiger Form 11 gefüllt.The access to the mixing chamber 3 is formed by the opening 10 of the chicane 5. The mixing chamber 3 is filled with angular Formkör pern 11, @ie is of the Melt 7 with additive flows through it from left to right. On the right side the chicane 6 is the opening 12 to the mixing chamber 4. Auoh this mixing chamber 4, like the mixing chamber 3, is filled with shaped bodies of angular shape 11.
Der Kanal 13 ist der Austritt für die mit Zusatzstoff optimal gemischte Schmelze 7. Die Ummantelung 14 kennzeichnet die Heiz- bzw. Kühleinrichtung oder eine Isolierung.The channel 13 is the outlet for the optimally mixed with additive Melt 7. The jacket 14 identifies the heating or cooling device or an isolation.
In Figur 2 ist ein Schnitt duroh eine Mischkammer dargestellt. Die Sohmelze 7 mit Zusatzstoff gelangt durch die Öffnung 12 in die besagte Mischkammer. Die kantigen Formkörper 11 flillen den gesamten Querschnitt, der durch vertikale Schikanen 15 unterteilt wird. Die Schikanen 15 gehen nur auf der einen Seite mit der Wandung 16 eine Verbindung ein, während auf der anderen Seite jeweils ein Spalt 17 zwischen Schikane 15 und Wandung 16 vorhanden ist. Die Schmelze 7 mit Zusatzstoff wird durch diese Anordnung der Schikanen 15 zu einem schlangenförmagen Durchströmen des Quersohnitts bis zum Auatrittakanal 13 gezwungen. Die Ummantelung 14 zeigt die Heiz-bzw. Kühleinri@htungen oder I@olierung.FIG. 2 shows a section through a mixing chamber. the Sohmelze 7 with additive passes through the opening 12 into the said mixing chamber. The angular shaped body 11 fill the entire cross section, which is vertical Baffles 15 is divided. The harassment 15 only goes along on one side the wall 16 a connection, while on the other side a gap 17 between chicane 15 and wall 16 is present. The melt 7 with additive becomes a serpentine flow through this arrangement of the baffles 15 of the Quersohnitts forced to the Auatrittakanal 13. The sheath 14 shows the Heating or Cooling devices or insulation.
Figur 3 zeigt ein Anwendungsschema für den Einsatz von vier Mi@ohern 1, von denen zwei in Reihe geschaltat sind, in Verbindung mit drei Aufsohmelzorganen 18 und einer mehrstelligen Aufwindevorri@htung 19 für F@den.Figure 3 shows an application scheme for the use of four Mi @ ohern 1, two of which are connected in series, in connection with three Aufsohmelzorganen 18 and a multi-digit winding device 19 for threads.
Figur 4 zeigt ein Anwendungeschema, wobei zwei Mischer 1 von einem Aufsohmelzorgan 18 beschickt werden, also parallel geschaltet sind.Figure 4 shows an application scheme, two mixers 1 of one Aufsohmelzorgan 18 are charged, so are connected in parallel.
Figur 5 zeigt ein Anwendungsschem@, wobei das Einspeisen unterschiedlicher Schmelzen bzw. S@hmelzen mit unterschiedlichen Zusatzstoffen bzw. mit unter@chiedliohen Konzentrationen von Zusatzstoffen aus zwei Aufs@hmelzorganen 18 in eine Mischer 1 erfolgt.Figure 5 shows an application scheme @, with the feeding different Melts or S @ hmelzen with different additives or with different @ chiedliohen Concentrations of additives from two Aufs @ hmelzorganen 18 in a mixer 1 takes place.
Figur 6 zeigt, wie das Aufschmelzaggregat 18 von Zusatz stoffen aller Art frei gehalten wird. Der vom Autschmelzorgan 18 kommenden Schmelze eines synthetischen linearen Hoopholymeren wird der betreffende Zusatzstoff mit E@lfe einer geeignsten Dosiervorriohtung 20 vor dem Mischer 1 zugegeben. Die optimal mit Zusatzstoff vermischte Sohmelze verläßt den Mischer durch den Kanal 13.Figure 6 shows how the melting unit 18 of all additives Kind is kept free. The coming from the autschmelzorgan 18 melt of a synthetic linear Hoopholymeren is the additive in question with E @ lfe one of the most suitable Dosing device 20 is added upstream of mixer 1. The optimally mixed with additive Sohmelze leaves the mixer through channel 13.
Anwendungsbeispiel: Polyamid-6-Granulat wird in einer Übliohen Vorrichtung mit 0,5 96 (bezogen auf die eingesetzte Menge Granulat) pulverförmigem Pigment vermisoht. Das mit Pigment behaftete Granulat wird mit einer Vorrichtung zu Fäden ver@ponnen, die aus einem Aufs@hmelzextruder, einem Spinnbalken und einem dazwischen geschalteten erfindungsgemäßen Mischealementna@h Figur 1 bestoht. Die ersponnenen Fäden wiesen eins völlig gleiohmäßige Verteilung des Pigments auf. Vorhanden Agglomerate übermohreiten die Größe von 1,5 µ m ni@ht. Eine einwandfreie Weiterverarbeitung der Fäden ist somit garantiert.Application example: Polyamide-6 granulate is used in a standard device with 0.5 96 (based on the amount of granules used) powdered pigment mixed. The pigmented granulate is pinned into threads with a device, the one consisting of a hot melt extruder, a spinning beam and one connected in between Mischealementna @ h FIG. 1 according to the invention. The spun threads showed one completely uniform distribution of the pigment. In stock agglomerates over Mohreiten the size of 1.5 µm ni @ ht. A perfect further processing of the threads is thus guaranteed.
Ohne Verwendung des erfindungsgemäßen Mischers ist eine ungleichmäßige Verteilung des Pigments in den Fäden festzustellen, darüber hinaus treten Agglomerate bis zu einer Größe von @@ 20 µ m auf, so daß eine einwandfreie Weiterverarbeitung zu einem qualitativ hoobwertigqn Endprodukt nicht gewährleistet ist, Die gleichen Effekte werden erzielt, wenn sinngemäß nach Bei@piel 6 verfahren wird.Without the use of the mixer according to the invention, there is an irregular Determine the distribution of the pigment in the threads, and agglomerates appear up to a size of @@ 20 µm, so that perfect further processing A high quality end product is not guaranteed, the same Effects are achieved if the same procedure as in Example 6 is followed.
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| US6638456B2 (en) * | 2000-05-25 | 2003-10-28 | Zimmer A.G. | Process of producing synthetic threads from a polyester-based polymer mixture |
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| US6638456B2 (en) * | 2000-05-25 | 2003-10-28 | Zimmer A.G. | Process of producing synthetic threads from a polyester-based polymer mixture |
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