VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON FASERSTOFFEN AUS THERMOPLASTISCHEN KUNSTSTOFFEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserstoffen aus thermoplastischen Kunststoffen, bei denen der thermoplastische Kunststoff geschmolzen und in einen rotierenden Reaktor zur Bildung eines Schmelzefilms geleitet wird und an einer offenen Reaktorkante die Fasern gebildet und gestreckt werden.

[0002] Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von Faserstoffen aus thermoplastischen Kunststoffen mit einer Schmelzeinrichtung für den thermoplastischen Kunststoff und einem beheizten rotierenden Reaktor zur Ausbildung eines Schmelzefilms aus dem geschmolzenen Kunststoff, der den rotierenden Reaktor über eine Kante einer offenen Seite unter Ausbildung von Fasern verläßt.

[0003] Aus derartigen Faserstoffen gebildete Vliese werden insbesondere für die Absorption von Erdöl, Erdölprodukten und Schwermetallionen aus Wasser verwendet. Für besonders effektive Vliese ist es erwünscht, daß die Fasern eine möglichst geringe Stärke aufweisen.

[0004] Die übliche Art der Herstellung von thermoplastischen Fasern erfolgt durch das Einschmelzen des Ausgangs-Thermoplasten und Extrudieren des geschmolzenen Kunststoffes durch dünne Düsen zur Ausbildung dünner strahlenartiger Fasern. Durch Strecken können die extrudierten Fasern noch dünner gemacht werden, wobei sie gleichzeitig mit einem Spezialluftstrom abgekühlt werden. Diese Verfahren setzen einen sehr homogenen Ausgangs-Thermoplasten voraus, so daß sich insbesondere die Verwendung von Recycling-Kunststoffen, die inhomogen sind und Fremdkörper enthalten können, verbietet. Diese würden nämlich die Düsen bzw. Kanäle verstopfen. Die Extrusionsverfahren sehen darüber hinaus vor, daß mit relativ niedrigen Temperaturen, die nur wenig oberhalb der Schmelztemperatur liegen können, gearbeitet wird, um die Abkühlungsmaßnahmen nach dem Extrudieren so einfach wie möglich zu gestalten. Die Verarbeitung von Sekundärrohstoffen und Thermoplastabfällen erfordert hingegen eine Verarbeitung bei höheren Temperaturen, die nahe den Temperaturen der Thermoplastzersetzung liegen.

[0005] Insbesondere aus SU 699 041 ist es bekannt, die Thermoplastschmelze einem Drehtopf zuzuführen, auf dessen Innenwand der Schmelzefilm gebildet und das Spinnstrecken aus dem Schmelzefilm durch die Bildung von Fasern auf der Topfkante mit einem mit hoher Geschwindigkeit über den Schmelzefilm geleiteten Gas vorgenommen wird. Der Reaktor ist dabei in Form eines senkrecht aufgestellten Topfes ausgeführt und besteht aus einem Hohlraum und einer Arbeitsoberfläche. Aufgeheiztes Gas wird unter Druck dem inneren Hohlraum des Reaktors und der Oberfläche des Schmelzefilms zugeführt. Auf der Kante des Topfes sind Schlitzdüsen vorhanden, durch die der Schmelzefilm in einzelne Strahlen aufgeteilt wird und zusammen mit dem aufgeheizten Gas strömt. Dadurch werden die gebildeten Strahlen dünner gemacht und verstreckt.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Vorrichtung dünne synthetische Fasern erzeugen zu können, die mit höherer Ausbeute aus Hochqualitätsrohstoffen, aber auch aus Abfall-Thermoplasten gebildet werden können.

[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Reaktor so aufgeheizt wird, daß der Schmelzefilm eine Temperatur nahe der Abbautemperatur der thermoplastischen Kunststoffe hat und daß der Reaktor mit einer Bahngeschwindigkeit von wenigstens 10 m/s an seiner Kante gedreht wird.

[0008] Erfindungsgemäß wird somit der Reaktor selbst geheizt, so daß der geschmolzene Thermoplast sehr konstante Temperaturbedingungen unterliegt, die nahe der Abbautemperatur für den Thermoplasten gewählt werden kann, ohne daß das Risiko besteht, daß durch lokale Überschreitung dieser Temperatur die Qualität des Kunststoffes durch Zersetzungsvorgänge beeinträchtigt wird. Die Faserbildung entsteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit bzw. der hohen Bahngeschwindigkeit an der Kante des Reaktors, wodurch die Kohäsionskraft des Schmelzefilms überschritten wird, so daß die Aufteilung in die Fasern erfolgt. Auf die Verwendung von verstopfungsanfälligen Kanälen oder Düsen kann daher vollständig verzichtet werden.

[0009] Die an der Kante des Drehtopfes verstreckten Fasern werden zweckmäßigerweise unter Einwirkung eines Luftstroms stabilisiert, der vorzugsweise quer zum Faserlauf geleitet wird.

[0010] Die für das erfindungsgemäße Verfahren erforderliche thermische Gleichmäßigkeit in dem Reaktor wird in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch unterstützt, daß der Innenraum des Reaktors durch einen mit der Kante einen schmalen umlaufenden Spalt ausbildenden Deckel weitgehend abgeschlossen wird. Die bei der Aufheizung des Schmelzefilms austretenden Gase treten durch den Spalt aus und beeinflussen die erfindungsgemäße Faserbildung positiv. Der Deckel ist dabei vorzugsweise ortsfest positioniert. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn der Deckel zur Ausbildung eines umlaufenden Spaltes mit variierender Breite asymmetrisch zur Drehachse des Reaktors positioniert wird.

[0011] Bei einer glatten Innenfläche des Reaktors könnte der Schmelzefilm spiralförmige Schlieren, also ungleichmäßige Dicken, ausbilden. Dies kann weitgehend dadurch verhindert werden, daß der Schmelzefilm auf der Innenwand des Reaktors durch axial verlaufende Rippen unterteilt wird.

[0012] Zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist ferner eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Reaktor von außen beheizt und an seiner offenen Seite durch einen feststehenden Deckel bis auf einen mit der Kante gebildeten umlaufenden Ringspalt verschlossen ist.

[0013] Zur Verstärkung der Beschleunigung des Schmelzefilms ist es vorteilhaft, wenn sich die Innenwand des rotierenden Reaktors zur Kante hin konisch erweitert, wobei allerdings der Reaktor über den größten Teil seiner axialen Länge zylindrisch ausgebildet sein kann.

[0014] Der Ringspalt kann vorzugsweise eine Breite von 15 bis 20 mm aufweisen, wobei durch einen asymmetrisch zur Drehachse des rotierenden Reaktors angeordneten Deckel der Ringspalt mit einer variierenden Breite gebildet sein kann.

[0015] Sofern gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Innenwand des Reaktors mit axial verlaufenden Rippen zur Unterteilung des Schmelzefilms versehen ist, sind diese vorzugsweise dreieckförmig mit ihrer größten Höhe am Boden des Reaktors und mit ihrer geringsten Höhe am Austrittsende des Schmelzefilms ausgebildet. In Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform eines zylindrischen Reaktors, der sich zur offenen Seite hin konisch erweitert, erstrecken sich die Rippen vorzugsweise über den zylindrischen Teil des Reaktors und enden am Beginn des konischen Teils.

[0016] Der Reaktor wird von außen durch einen Erhitzer auf seine Betriebstemperatur gebracht, der vorzugsweise ein Widerstandserhitzer, ein Induktionserhitzer oder ein Magnetinduktionserhitzer sein kann.

[0017] Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 -

schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung

Figur 2 -

eine Draufsicht auf die Lage des Deckels relativ zur Kante des Reaktors

Figur 3 -

zwei Schnittdarstellungen eines Widerstandserhitzers

Figur 4 -

zwei Schnittdarstellungen eines Induktionserhitzers

Figur 5 -

zwei Schnittdarstellungen eines Magnetinduktionserhitzers.

[0018] Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zeigt als Baugruppen einen Extruder 1, eine Vorrichtung zur Faserbildung 2, eine Einheit zur Ausfällung der fertigen Faser 3 und eine Abnahmevorrichtung 4.

[0019] Die Vorrichtung zur Faserbildung 2 besteht aus einem hohlen rotierenden Reaktor 5, der von außen mit einem Reaktorerhitzer 6 aufgeheizt wird. Die offene Seite des Reaktors 5 ist durch einen konisch erweiterten Kegel 7 ausgeführt. In dem Kegel 7 ist unter Ausbildung eines Ringspaltes 8 ein unbeweglicher Deckel 9 installiert, der durch eine Stange 10 auf einem Zuführkopf 11 des Extruders 1 befestigt ist. Der unbewegliche Deckel 9 ist exzentrisch zur Kontur des sich konisch erweiternden Kegels 7 angeordnet und ist in seiner axialen Lage mittels einer Gewindeverbindung einstellbar, so daß der Spalt 8 durch den Deckel justierbar ist.

[0020] Auf der Innenwand des Reaktors 5 sind dreieckförmige flache Rippen 13 in axialer Richtung erstreckt. Die Rippen 13 befinden sich auf der gesamten Mantelfläche des Reaktors 5 in dessen zylindrischen Teil. Sie weisen ihre größte Höhe am Boden des Reaktors 5 auf und sind mit ihrer geringsten Höhe (mit ihren Spitzen) in Richtung des Schmelzeaustritts orientiert. Das Austrittsende des Reaktors 5 ist durch eine Ringluftleitung 14 umgeben, aus der Luft mit hohem Druck aus einer Öffnung 15 (Figur 1a) austreten kann.

[0021] Der Reaktor 5 ist am Ende einer hohlen Welle 16 montiert, die mit Kugellagern 17 versehen ist. Die Kugellager 17 befinden sich in einem gekühlten Gehäuse 18. Am anderen Ende der Welle 16 ist eine Antriebsscheibe 19 eines Riementriebs 20 angebracht, der über eine Abtriebscheibe 21 an der Welle eines Asynchronmotors 22 läuft. Innerhalb der hohlen Welle 16 verläuft ein Zuführaufsatz 23 eines Zuführkopfes 11, der eine Zentralöffnung 24 für die Zuführung des Schmelzgutes aus dem Extruder 1 in den Reaktor 5 aufweist.

[0022] Die ganze Vorrichtung zur Faserbildung 2 ist auf einem separaten Rahmen 32 montiert und in einer Schutzkammer 33 aufgestellt. Im Oberteil der Schutzkammer 33 ist eine mit einem Niederdruckventilator 35 verbundene Luftleitung 34 befestigt. Der Niederdruckventilator 35 ist ausgangsseitig über eine Luftleitung 36 mit einer Gasreinigungsvorrichtung 37 verbunden.

[0023] Der Extruder 1 weist einen Vorratsbehälter 39 für einen vorbereiteten Thermoplast auf. Ein Antriebsmotor 40 treibt über einen Riementrieb 41 und ein Reduziergetriebe 42 eine Schnecke 43 des Extruders 1 an. Die Schnecke 43 befindet sich in einem Gehäuse mit einem mantelförmigen Erhitzer 38.

[0024] Die Inbetriebnahme der Vorrichtung erfolgt durch Einschaltung des Reaktorerhitzers 6 und des Erhitzers 38 sowie des Niederdruckventilators 35 und der Gasreinigungsvorrichtung 37. Dem Extruder 1 wird Wasser zur Kühlung des Gehäuses 18 zugeführt. Der Behälter 39 des Extruders 1 wird mit dem vorbereiteten Thermoplast gefüllt. Nachdem die Solltemperaturen erreicht sind, wird der Antriebsmotor 22 für die Rotations des Reaktors 5 eingeschaltet und die Anordnung im Leerlauf 15 bis 20 Minuten zur Stabilisierung der Betriebstemperaturen laufen gelassen. Nachdem die Betriebstemperaturen der Vorrichtung erreicht sind, setzt man den Antriebsmotor 40 des Extruders 1 in Gang und schaltet die Antriebe der Einheit zur Faserabfüllung 3 und der Abnahmevorrichtung 4 ein.

[0025] Der Antriebsmotor 40 bringt die Schnecke 43 über den Riementrieb 41 und das Reduziergetriebe 42 in Drehbewegung. Die Schnecke 43 erfaßt den Thermoplast aus dem Behälter 39 und befördert ihn zum Zuführkopf 11. Indem der Stoff durch den erhitzten Teil des Extruders 11 befördert wird, vermischt er sich und schmilzt bis zur Viskosität, die der Thermoplastviskosität im Bereich der Abbautemperatur entspricht. Dann tritt der geschmolzene Stoff durch die Öffnung 24 des Aufsatzes 23 und des Zuführkopfes 11 in den Reaktor 5 ein, wo die gleichen Temperaturen eingehalten werden.

[0026] Im Reaktor 5 verteilt sich die Schmelze über den Umfang der Innenwand und wird dank der Zentrifugalkraft zwischen den Rippen 13 zum geöffneten Ende des Reaktors 5 transportiert. Indem die die Innenfläche und die Rippen 13 berührende Thermoplastschicht vorgeschoben wird, erhebt sie sich zusätzlich, wodurch ein dünner Schmelzefilm entsteht. Da innerhalb des Reaktors 5 die Rippen 13 eingebaut sind, bewegt sich die Schmelze nicht spiralförmig, was bei einer glatten Oberfläche geschehen würde, sondern längs der Reaktorerzeugende. Dadurch erfolgt die Beschichtung der Innenfläche mit dem Schmelzefilm viel gleichmäßiger, was die Qualität der Schmelze wesentlich erhöht. Indem der Schmelzefilm aus dem zylindrischen Teil des Reaktors 5 in den Bereich des konisch erweiterten Kegels 7 gelangt, verringert sich zusätzlich seine Dicke. Dabei verursachen die im Reaktor 5 entstehenden Gase bei ihrem Austritt eine vergleichmäßigte Verteilung des Schmelzefilms im Bereich des Kegels 7. Der Schmelzefilm erhält dank der Drehung des Reaktors 5 die Bewegungsenergie, die größer als die Kraft der Oberflächenspannung ist. Deshalb teilt sich der Schmelzefilm in Strahlen, reißt von der Kante des Kegels 7 ab und streckt sich in Fasern.

[0027] Die Herstellung des Faserstoffes in der erfindungsgemäßen Weise ist nur möglich, wenn die Lineargeschwindigkeit an der Kegelkante des Reaktors 5 höher als 10 m/s ist. Der aus den Öffnungen 15 der Ringluftleitung 14 ausströmende Luftstrom 44 beeinflußt den im Prozeß des Streckens befindlichen Faserstoff. Der Faserstoff gelangt auf das Fließband 45 der Einheit zur Faserausfällung 3. Mit Hilfe des Fließbandes 45 wird der Faserstoff zur Abnahmevorrichtung 4 befördert, wo die Fasern zu Fertigwaren umgeformt werden.

[0028] Die bei der Erzeugung des Faserstoffes entstehenden Gase werden aus der Schutzkammer 33 durch die Luftkanäle 34 und 36 mit Hilfe des Niederdruckventilators 35 in die Gasreinigungsvorrichtung 37 geleitet.

[0029] Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht die Herstellung des Faserstoffs aus Thermoplasten mit hervorragenden Absorptionseigenschaften, wobei auch Industrie- und Haushaltsabfälle als Rohstoff ausgenutzt werden können.

[0030] Der Reaktorerhitzer 6, der außen am Reaktor 5 aufgebaut ist, kann als Widerstandserhitzer 25, Induktionserhitzer 26 oder als Magnetinduktionserhitzer ausgeführt sein.

[0031] In allen Fällen werden diese Erhitzer 25, 26 und der Reaktor 5 mit dem Außenmantel 27 thermisch isoliert.

[0032] Gemäß Figur 3 ist der Reaktorerhitzer 6 als Widerstandserhitzer 25 ausgeführt, der sich in einem hitzebeständigen keramischen Massivgehäuse 28 befindet. Zwischen dem Elektroerhitzer und dem Schutzmantel 27 ist ein wärmeisolierender Stoff 29, z.B. Kaolinwatte, untergebracht.

[0033] Die Variante gemäß Figur 4 zeigt einen Reaktorerhitzer 6 als abkühlbaren Induktionserhitzer 26, der in dem Schutzmantel 27 untergebracht ist. Auch hier ist der Raum zwischen dem Erhitzer 26 und dem Schutzmantel 27 mit wärmeisolierendem Stoff gefüllt.

[0034] Gemäß Figur 5 enthält der Induktionserhitzer 26 zusätzlich Platten 30 aus einer Ferromagnetlegierung (z.B. aus Ni-Co), die längs der Reaktormantelwand auf der Außenfläche des Reaktors 5 befestigt und mit isolierten Leitern verbunden ist.

[0035] Verfahrensmäßig wird der Ausgangsrohstoff in dem Extruder 1 vorgeschmolzen und umgerüht, so daß eine homogene Schmelze entsteht, deren Temperatur nahe der Abbautemperatur des Polymers ist. Aus dem Extruder 1 wird die Schmelze dem rotierenden Reaktor 5 zugeführt, dessen Wändetemperatur auf eine Temperatur nahe der Abbautemperatur vorgeheizt sind. Durch die Rotation des Reaktors 5 wird die Schmelze gleichmäßig auf der inneren Oberfläche verteilt. Dabei bildet sich ein Paraboloid der Rotation, und sie bewegt sich unter der Einwirkung von Zentrifugalkräften in Richtung der offenen Seite. Da die offene Seite des Reaktors 5 die Form eines auseinanderlaufenden Kegels 7 hat, verringert sich die Dicke des Films proportional zur Vergrößerung der Seitenoberfläche. Auf diese Weise ist es möglich, dünnere Fasern zu bekommen. Nach dem Verlassen der Kante des auseinanderlaufenden Kegels 7 teilt sich die Folie in einzelne Strahlen, die unter Einwirkung der Zentrifugalkraft und aufgrund einer hohen Rotationsgeschwindigkeit des Reaktors 5 zur Faser werden. Die entstehende Faser kommt in den Luftstrom 44, der senkrecht zu den auseinanderfliegenden Fasern gerichtet ist und somit die Fasern in die Einheit 4 zur Ausfällung der Fasern zwingt. Dabei verlängert und kühlt sich die Faser.

[0036] Da der Vorgang der Filmbildung in einem praktisch geschlossenen Raum erfolgt, entsteht innerhalb des Reaktors 5 ein Gasmedium mit einem Überdruck. Dadurch können Abbauvorgänge aufgrund des Luftmangels reduziert werden.

[0037] Darüber hinaus entsteht im Reaktor 5 eine stabile Temperatur. Deshalb können mögliche Schwankungen bei der Wärmeversorgung für den Vorgang der Filmbildung kompensiert werden. Dies führt zur Senkung von Energiekosten, um die vorgegebene Temperatur aufrechtzuerhalten. Der Überdruck im Innern des Reaktors 5 führt zu einem Gasstrom, der eine gewisse Zeit der Faser eine ausreichende Wärme zuführt, damit sie noch länger werden kann.

[0038] Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht es, hochwertige Fasern nicht nur mit Rohstoffen einer Sorte, sondern auch mit einer Kombination von Rohstoffen durchzuführen. Dies liegt daran, daß der Rohstoff zuerst im Extruder 1 eingeschmolzen und umgerührt wird und danach eine gewisse Zeit innerhalb des Reaktors 5 bleibt. Dadurch wird die gesamte Menge gleichmäßig erwärmt und die Viskosität gemittelt, so daß die Produktion der Faser aus einer homogenisierten Schmelze erfolgt.

[0039] Im Falle einer Störung, durch die die Schmelze die erforderliche Viskosität nicht erreicht, erfolgt unter Einwirkung der Zentrifugalkraft eine Selbstreinigung des Reaktors 5.

[0040] Die Verwendung von Thermostabilisatoren in dendritischer Form, die über freie Ionen verfügt, ermöglicht eine schnelle Unterdrückung der Vorgänge beim Abbau von Polymeren durch die Zusammenführung von freien Radikalen der zerrissenen Polymerketten. Hieraus resultiert eine Steigerung der Fasermenge im Vergleich zu den schweren Metallen, und der Ausstoß von Schadstoffen in die Umwelt wird reduziert.

Beispiel 1:

[0041] Die hergestellten Fasern haben überwiegend eine Dicke von 5 bis 20 µm und sind in Geflechte gewunden, deren Querschnittsgröße im Bereich von 25 bis 100 µm liegt. Das Geflecht enthält kugel- und tropfenartige Teilchen, die teils mit den Fasern zusammengewachsen, teils von den Fasern isoliert sind. Außerdem gibt es zahlreiche Faserverdickungen, deren Länge zwischen dem drei- und zehnfachen der Querschnittsgröße dieser Verdickungen liegt. Die Querschnitte dieser Verdickungen und der kugel- und tropfenartigen Teilchen liegen im Bereich von 30 bis 200 µm.

Beispiel 2:

[0042] Es handelt sich um ein Grobfasermuster, in dem der größte Teil der Fasern eine Dicke von 50 bis 400 µm hat. Es gibt eine geringere Anzahl dünnerer Fasern mit einer Größe von 5 bis 20 µm. Es sind zahlreiche kugel- und tropfenartige Teilchen mit einer Größe von 50 bis 300 µm vorhanden.

Beispiel 3:

[0043] Der größte Teil der Fasern hat einen Querschnitt von 1 bis 10 µm. Vorhanden sind grobere Fasern mit einer Dicke von 20 bis 50 µm mit den Verdickungen bis 100 µm. Es gibt auch kugel- und tropfenartige Teilchen.

Beispiel 4:

[0044] Der größte Teil der Fasern hat einen Querschnitt von 1 bis 10 µm. Eine geringe Anzahl der Fasern hat eine Größe bis 20 µm. Die dickeren Fasern haben Verdickungen mit dem maximalen Querschnitt von 50 bis 150 µm. Die vorhandenen kugel- und tropfenartigen Teilchen haben eine Größe von 100 bis 400 µm.

[0045] Die Dicke und die Porosität der Fasermuster in loser Lagerung ohne Verdichtung wurde piknometrisch nach den Standards GOST 18955. I-73 bestimmt mit der Ausnutzung von Tetrachlorid-Kohlenstoff als piknometrische Flüssigkeit und der Waage WLR-200, die die Meßgenauigkeit von ± 0,05 mg haben. Die erhaltenen Angaben sind in der Tabelle 1 angeführt.

Tabelle 1:

Die Dichte- und Porositätsdaten bei der losen Lagerung bei 20 °C.
Nummer des Musters	1	2	3	4
Die Dichte, kg/m3	911	903	907	909
Schüttendichte, kg/m3	102-117	167-174	112-127	123-136
Porosität, %	87,1-88,8	80,7-81,5	86,0-87,6	85,0-86,0
Verhalten des Porenraums zum Polymerraum	6,75-7,93	4,75-7,93	6,14-7,06	5,67-6,0

[0046] Das Absorptionsvermögen der Fasermuster für den Prozeß des Sammelns des Erdöls und der Erdölprodukte vom Wasserspiegel bei der wiederholten Ausnutzung des Stoffes im Zyklus Absorption-Regeneration wurde nach folgender Methodik bestimmt.

[0047] Das Fasermuster im Ausgangszustand ließ man mit dem Wasserspiegel kontaktieren, der eine 3 bis 6 mm dicke Erdölschicht enthielt. Für die Tests benutzte man das westsibirische Erdöl und als Erdölprodukt das Industrieöl I-L-A-10 (GOST 20799-88) und das Dieselöl der Marke 3-02 (GOST-305-82).

[0048] Den Grad der Sättigung des Stoffes mit den Flüssigkeiten kontrollierte man nach der Wiegemethode. Dann schleuderte man das mit dem Erdöl (Erdölprodukt) gesättigte Muster bei dem Trennungsfaktor 100 ±3. Den Gehalt des an den Fasern gebliebenen Erdöls (Erdölprodukte) bestimmte man nach GOST 6370-83. Fugat entwässerte man mit Kupfersulfat nach GOST 26378.0-84 und danach bestimmte man darin den Erdölgehalt (Gehalt des Erdölproduktes) nach GOST 6370-83. Aufgrund der erhaltenen Angaben berechnete man das Verhalten der Masse des im gegebenen Prozeß aufgesaugten Erdöls vor und nach dem Schleudern zur Masse des zu überprüfenden Musters. Die Resultate sind in den Tabellen 2 und 3 angegeben.

Tabelle 2:

Absorptionskapazität des Beispiels 4 in Bezug auf das Industrieöl I-L-A-10 und das Dieselöl 3-02 bei den wiederholten Sättigungszyklen des Faserstoffs mit den Erdölprodukten (Absorption - Regeneration)
Nummer des Zyklus Absorbtion-Regeneration	Verhalten der Masse des Erdölprodukts zur Masse der Fasern für:
	Industrieöl		Dieselöl
	vor dem Schleudern	nach dem Schleudern	vor dem Schleudern	nach dem Schleudern
1	12,99	0,376	9,95	0,132
2	8,54	0,409	7,28	0,195
5	7,97	0,446	7,22	0,201
10	7,75	0,443	6,27	0,204
15	7,913	0,454	6,31	0,210
20	7,82	0,451	6,22	0,215

[0049] Zum Vergleich werden die Absorbtionskapazitäten der bekannten Stoffe angegeben, die für das Sammeln der Kohlenwasserflüssigkeiten verwendet werden (g/g): Lignin - 2,2; Torf - 2,6-7,7; Filterperlit - 7,0-9,2; Asbest (bei Auffaserung) - 5,8-6,4; Dornit - 1,9-2,5, technische Watte - 7,0-7,2. Dabei muß man berücksichtigen, daß alle diese bekannten Stoffe nur Einwegstoffe sind. Die durchgeführten Untersuchungen mit den genannten Stoffen haben gezeigt, daß sie solche Eigenschaften besitzen, die es erlauben, sie für das Sammeln des Erdöls und der Erdölprodukte vom Wasserspiegel zu benutzen.

[0050] Zu diesen Eigenschaften gehören:
- Hydrophobie, gutes Anfeuchten mit Erdöl und Erdölprodukten;
- ihre Dichte ist niedriger als Wasserdichte, was die Schwimmfähigkeit dieser Stoffe beeinflußt;
- hohe Porosität der Stoffe;
- hohe Absorptionskapazität der Stoffe, in Bezug auf Erdöl und Erdölprodukte sogar nach dem zwanzigsten Verwendungszyklus;
- "flache" Senkungscharakteristik der Absorptionskapazität nach den mehrmaligen Zyklen Absorption-Regeneration;
- hoher Grad der Entfernung der aufgesaugten Flüssigkeit aus dem Stoff im Zentrifugalkraftfeld (90-98 %).

Tabelle 3:

Absorptionskapazität der Fasermuster in Bezug auf das westsibirische Erdöl bei den mehrmaligen Erdölsättigungszyklen Absorption-Regeneration
Nummer des Zyklus Absorption-Regeneration	Verhalten der Masse des aufgesaugten Erdöls zur Masse der Fasern, g/g für die Muster
	Beispiel 1		Beispiel 2		Beispiel 3		Beispiel 4
	vor dem Schleudern	nach dem Schleudern	vor dem Schleudern	nach dem Schleudern	vor dem Schleudern	nach dem Schleudern	vor dem Schleudern	nach dem Schleudern
1	8,76	0,235	6,09	0,160	7,84	0,428	9,31	0,407
2	8,72	0,307	6,58	0,175	5,61	0,558	7,03	0,267
5	7,97	0,462	6,71	0,183	5,34	0,513	6,08	0,357
10	7,18	0,386	7,35	0,165	3,80	0,501	5,89	0,352
15	6,73	0,285	7,68	0,165	3,52	0,558	6,03	0,459
20	6,75	0,343	7,63	0,148	3,46	0,733	5,79	0,500

[0051] In der Tabelle 4 ist die Absorptionskapazität des Faserstoffs angegeben. Der Faserstoff ist auf der Versuchsvorrichtung aus den Abfällen des Polypropylens der Marke (21030 - 21060)-60 mit dem Thermostabilisator Titandioxyd mit der Teilchengröße 3 - 5 µm mit dem Gehalt 1 % Masse erzeugt.

[0052] Für die Wasserreinigung von Eisen (III) bei dem Anfangsgehalt des Eisens (III) von 10 mg/l in der Lösung wurden Fasermuster mit einer Lagerungsdichte der Fasern im Filter - 260 kg/m³ benutzt.

Tabelle 4:

Absorbtionskapazität des Faserstoffs im Prozeß der Wasserreinigung von den Ionen des Eisens III.
N	Endkonzentration des Eisens, Ci, mg/l	Grad der Reinigung 1 - . 100%
1	2	3
1	0,40	99,60
2	0,36	99,64
3	0,35	99,65
4	0,41	99,59
5	0,33	99,67
6	0,29	99,71
7	0,28	99,72
8	0,25	99,75
9	0,24	99,76
10	0,20	99,80

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Faserstoffen aus thermoplastischen Kunststoffen, bei denen der thermoplastische Kunststoff geschmolzen und in einem rotierenden Reaktor (5) zur Bildung eines Schmelzefilms geleitet wird und an einer offenen Reaktorkante die Fasern gebildet und gestreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Reaktor (5) so aufgeheizt wird, daß der Schmelzefilm eine Temperatur nahe der Abbautemperatur der thermischen Kunststoffe hat und daß der Reaktor (5) mit einer Bahngeschwindigkeit von wenigstens 10 m/s an seiner Kante gedreht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Reaktors (5) durch einen mit der Kante einen schmalen Spalt (8) ausbildenden Deckel (9) weitgehend abgeschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) zur Ausbildung eines umlaufenden Spaltes (8) mit variierender Breite asymmetrisch zur Drehachse des Reaktors positioniert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzefilm auf der Innenwand des Reaktors (5) durch axial verlaufende Rippen (13) unterteilt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die sich bildende Faser der Einwirkung eines Luftstroms (44) unterworfen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom quer zu der aus dem Reaktor (5) austretenden Faser gerichtet ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem thermoplastischen Kunststoff wenigstens ein Dispersermineralstoff mit dendritischer Partikelform zugesetzt wird.

8. Vorrichtung zur Herstellung von Faserstoffen aus thermoplastischen Kunststoffen, mit einer Schmelzeinrichtung für den thermoplastischen Kunststoff und einem beheizten rotierenden Reaktor (5) zur Ausbildung eines Schmelzefilms aus dem geschmolzenen Kunststoff, der den rotierenden Reaktor (5) über eine Kante einer offenen Seite unter Ausbildung von Fasern verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß der rotierende Reaktor (5) von außen beheizt und an seiner offenen Seite durch einen feststehenden Deckel (9) bis auf einen mit der Kante gebildeten umlaufenden Ringspalt (8) verschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Innenwand des rotierenden Reaktors (5) zur Kante hin konisch erweitert.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (5) über den größten Teil seiner axialen Länge zylindrisch ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (8) eine Breite von etwa 15 bis 20 mm aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (9) asymmetrisch zur Drehachse des rotierenden Reaktors (5) angeordnet ist, so daß ein Ringspalt (8) mit variierender Breite gebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (5) auf seiner Innenwand eine Vielzahl von axial ausgerichteten Rippen zur Unterteilung des Schmelzefilms aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13) in Längsrichtung dreieckförmig mit ihrer größten Höhe am Boden des Reaktors (5) und mit ihrer geringsten Höhe am Austrittsende des Schmelzefilms ausgebildet sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen (13) am Ende des zylindrischen Teils des Reaktors (5) enden.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor (5) an seinem Austrittsende von einer ringförmigen Luftleitung (14) umgeben ist, die einen in axialer Richtung des Reaktors (5) gerichteten ringförmigen Austrittsspalt (15) aufweist.

Claims

1. Method for producing fibrous materials from thermoplastic materials, in which the thermoplastic material is melted and passed into a rotating reactor (5) to form a melt film and the fibres are formed and drawn on an open edge of the reactor, characterised in that the rotating reactor (5) is heated so that the melt film is at a temperature close to the decomposition temperature of the thermoplastic materials and in that the reactor (5) is rotated at an orbital velocity of at least 10 m/s at its edge.

2. Method according to Claim 1, characterised in that the interior of the reactor (5) is largely closed off by a cover (9) which forms a narrow gap (8) with the edge.

3. Method according to Claim 2, characterised in that the cover (9) is positioned asymmetrically with respect to the axis of rotation of the reactor in order to form a gap (8) of varying width running all the way round.

4. Method according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the melt film is subdivided on the inner wall of the reactor (5) by axially running ribs (13).

5. Method according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the fibres being formed are subjected to the action of an air stream (44).

6. Method according to Claim 5, characterised in that the air stream is directed transversely with respect to the fibre emerging from the reactor (5).

7. Method according to one of Claims 1 to 6, characterised in that at least one disperser mineral material with a dendritic particle form is added to the thermoplastic material.

8. Apparatus for producing fibrous materials from thermoplastic materials, having a melting facility for the thermoplastic material and a heated rotating reactor (5) for forming a melt film from the molten plastic, which film leaves the rotating reactor (5) via an edge of an open side with the formation of fibres, characterised in that the rotating reactor (5) is heated from outside and is closed at its open side by a stationary cover (9) except for an annular gap (8) formed with the edge and running all the way round.

9. Apparatus according to Claim 8, characterised in that the inner wall of the rotating reactor (5) widens conically towards the edge.

10. Apparatus according to Claim 9, characterised in that the reactor (5) is of cylindrical construction over the greatest part of its axial length.

11. Apparatus according to one of Claims 8 to 10, characterised in that the annular gap (8) has a width of about 15 to 20 mm.

12. Apparatus according to one of Claims 8 to 11, characterised in that the cover (9) is arranged asymmetrically with respect to the axis of rotation of the rotating reactor (5), so that an annular gap (8) of varying width is formed.

13. Apparatus according to one of Claims 8 to 12, characterised in that the reactor (5) has on its inner wall a multiplicity of axially oriented ribs for subdividing the melt film.

14. Apparatus according to Claim 13, characterised in that the ribs (13) are of triangular construction in the longitudinal direction, with their greatest height at the bottom of the reactor (5) and with their smallest height at the end from which the melt film emerges.

15. Apparatus according to Claim 10 and 14, characterised in that the ribs (13) end at the end of the cylindrical part of the reactor (5).

16. Apparatus according to one of Claims 8 to 15, characterised in that the reactor (5) is surrounded at its outlet end by an annular air line (14) having an annular outlet gap (15) directed in the axial direction of the reactor (5).

Revendications

1. Procédé de production de matières fibreuses à partir de thermoplastiques, dans lequel le thermoplastique est fondu et conduit dans un réacteur tournant (5) pour formation d'un film en fusion, et les fibres sont formées à un bord ouvert du réacteur et étirées, caractérisé en ce que le réacteur tournant (5) est chauffé de telle façon que le film en fusion ait une température proche de la température de décomposition des thermoplastiques, et en ce qu'on fait tourner le réacteur (5) avec une vitesse linéaire d'environ 10 m/s à son bord.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intérieur du réacteur (5) est en grande partie fermé par un couvercle (9) constituant une fente mince (8) avec le bord.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couvercle (9) est positionné asymétriquement par rapport à l'axe de rotation du réacteur pour réaliser une fente périphérique (8) à largeur variable.

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que sur la paroi intérieure du réacteur (5) le film en fusion est subdivisé par des nervures (13) s'étendant axialement.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fibres qui se forment sont soumises à l'effet d'un écoulement d'air (44).

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'écoulement d'air est orienté transversalement aux fibres sortant du réacteur (5).

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un agent minéral de dispersion, à forme de particules dendritique, est ajouté au thermoplastique.

8. Dispositif de production de matières fibreuses à partir de thermoplastiques, comprenant un dispositif de fusion pour le thermoplastique et un réacteur rotatif chauffant (5) pour constituer un film en fusion à partir du plastique fondu, lequel quitte le réacteur en rotation (5) par un bord d'un côté ouvert en formant des fibres, caractérisé en ce que le réacteur tournant (5) est chauffé de l'extérieur et fermé sur son côté ouvert par un couvercle fixe (9) sauf une fente annulaire périphérique (8) formée avec le bord.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la paroi intérieure du réacteur tournant (5) s'élargit de façon conique vers le bord.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le réacteur (5) est réalisé cylindrique sur la majeure partie de sa longueur axiale.

11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que la fente annulaire (8) présente une largeur d'environ 15 à 20 millimètres.

12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le couvercle (9) est disposé asymétriquement par rapport à l'axe de rotation du réacteur tournant (5), de façon à constituer une fente annulaire (8) à largeur variable.

13. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que le réacteur (5) présente sur sa paroi intérieure plusieurs nervures dirigées axialement pour subdiviser le film en fusion.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que les nervures (13) sont réalisées triangulaires en direction longitudinale, avec leur plus grande hauteur au fond du réacteur (5) et leur plus faible hauteur à l'extrémité de sortie du film en fusion.

15. Dispositif selon revendications 10 et 14, caractérisé en ce que les nervures (13) se terminent à l'extrémité de la partie cylindrique du réacteur (5).

16. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que le réacteur (5) est entouré à son extrémité de sortie par une conduite d'air annulaire (14) qui présente une fente de sortie annulaire (15) dirigée dans la direction axiale du réacteur (5).

Zeichnung