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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von verstreckten Polyamid 6 - Filamentgarnen aus Polyamid 6-Schmelzen, bei dem eine Polyamid 6-Schmelze durch die Löcher einer Spinndüse (1) extrudiert wird und die extrudierten Filamente (3) mittels einer unbeheizten Abzugseinheit (5) abgezogen werden, wobei sie auf ihrem Weg von der Spinndüse (1) zurAbzugseinheit (5) zuerst einen Blasschacht (2) durchlaufen, in welchem sie durch Anblasen mit Luft gekühlt werden, um dann, nach ihrer Bündelung, mit Hilfe einer Applikationsvorrichtung (4) mit einem Präparationsauftrag versehen zu werden mit der Massgabe, dass die von der Abzugseinrichtung (5) ablaufenden Filamente (3) mittels einer dieser Abzugseinrichtung (5) nachgeschalteten, ebenfalls unbeheizten,
jedoch mit einer höheren Geschwindigkeit als die Abzugs einheit (5) rotierenden Streckeinheit (6) verstreckt zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Filamente (3) nach erfolgter Verstreckung und bevor diese in Form eines Filamentgarnes aufgewickelt werden, mittels eines Heissgasstromes stabilisiert und verwirbelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Heissgasstrom Wasserdampf, erhitzte Luft oder ein anderes geeignetes Gas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heissgasstrom mittels einer oder mehrerer Düsen auf den Faden geleitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmebehandlungs-Düsen verwendet werden, die als Verwirbelungs-Kammern oder -Düsen ausgebildet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung der verstreckten Filamente mittels Heissgasstrom eine Kombination von Wärmebehandlungsund Verwirbelungs-Düsen verwendet wird.
Bekanntlich lassen sich Filamentgarne aus Polycapromid (Nylon 6) - wie auch bei H. Klare Synthetische Fasern aus Polyamiden , Seite 240 und folgende und Seite 314 und folgende beschrieben - mit guter Ausbeute und Qualität in zwei räumlich und zeitlich voneinander getrennten Verfahrensstufen, dem Spinnen bei z. B. Abzugsgeschwindigkeiten von 900 m/min bis 1200 m/min und dem Streckzwirnen oder Streckspulen beiArbeitsgeschwindigkeiten von z. B.
700 m/min bis 1000 m/min herstellen. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen recht hohen Aufwand an Personal und Maschinen, ausserdem ist für die Erzielung einer guten Garnqualität eine aufwendige Klimatisierung der Produktionsräume unerlässlich.
Eine weitere Möglichkeit, verstreckte Polycaproamid Filamentgarne zu erhalten, besteht darin, die beiden Verfahrensstufen Spinnen und Strecken kontinuierlich im sogenannten Spinnstreck- oder Schnellspinnstreckverfahren durchzuführen.
Bei dem erstgenannten Verfahren wird das mit circa 1000 m/min gesponnene Garn mittels einer anschliessenden, schneller laufenden Streckvorrichtung um das drei- bis vierfache verstreckt, so dass die Endgeschwindigkeit 3000 m/min bis 4000 m/min beträgt.
Beim Schnellspinnstrecken wird der ersponnene Faden bereits mit einer Spinngeschwindigkeit von 3000 m/min bis 4500 m/min aufgenommen, so dass er bereits weitgehend orientiert ist, und mittels einer sich anschliessenden, schneller laufenden Streckvorrichtung bei Anwendung eines Reststreckverhältnisses von 1:1,1 bis 1:1,8 vollverstrecktes Garn erhalten wird.
Zwischen Verstreck- und Aufwickeleinrichtung passiert das Garn üblicherweise eine mit Pressluft betriebene Verwirbelungs-Einrichtung, die den für die Weiterverarbeitung von feinen Filamentgarnen üblicherweise erforderlichen Fadenzusammenhalt erstellt.
Zweifelsohne weist das kontinuierliche Spinnstrecken gegenüber der konventionellen, zweistufigen Methode manche Vorteile auf. Während jedoch das konventionelle Verfahren bei textilen Filamentgarnen ohne eine Wärmebehandlung des Garnes auskommt, findet man bei der Garnherstellung nach dem einstufigen Spinnstreckverfahren - wie auch in DE-OS 2435009 ausgeführt- ohne Wärmeanwendung keine Einstellung, die die Herstellung einwandfreier grosser Wickel zulässt. Es hat sich daher bei diesem Verfahren nun in der Praxis eingebürgert, je Faden oder Fadenschar die Streckgalette und evtl. auch die Spinngalette zu beheizen, oft unter Anschluss einer kalten Relaxiergalette.
Die Wirtschaftlichkeit der Herstellung von insbesondere feintiterigen Filamentgarnen wird jedoch dadurch stark beeinträchtigt, dass für eine befriedigende und gleichbleibende Garnqualität sehr aufwendig gebaute und störanfällige Heiz galetten - z. B. mit einem innenliegenden Dampfmantel und entsprechend aufwendiger Mess- und Regeleinrichtung erforderlich sind.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die unwirtschaftlichen und anfälligen Heizgaletten durch unbeheizte Galetten unter Verwendung einer geeigneten und entsprechend wirtschaftlich arbeitenden Vorrichtung zur Garn stabilisierung zu ersetzen.
Es wurde nun gefunden, dass diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man gemäss Patentanspruch 1 verfährt.
Als Heissgas wird meistens Wasserdampf verwendet.
Dieser wird vorteilhaft mit einem Druck von 1,1-7 bar, vor allem 1,5-6 bar angewendet. Andere geeignete Heissgase sind Heissluft oder heisser Stickstoff. Der Heissgasstrom wird vorzugsweise mittels einer oder mehrerer Düsen auf die Filamente geleitet.
Mit Vorteil werden Wärmebehandlungs-Düsen verwendet, die als Verwirbelungs-Kammern oder -Düsen ausgebildet sind. Besonders günstig ist es, wenn zur Stabilisierung der verstreckten Filamente mittels Heissgasstrom eine Kombination von Wärmebehandlungs- und Verwirbelungs-Düsen verwendet wird.
Diese Verfahrensdurchführung mit einer Verwirbelung der Multifilamentgarne mittels eines heissen Gases nach der Verstreckung hat überraschende und unerwartete Auswirkungen, verglichen mit der völlig analogen Verfahrensdurchführung mit einerVerwirbelung mittels normaler Pressluft hinter oder vor der Verstreckeinrichtung.
Bei einer Verfahrensdurchführung mit üblicher Pressluft mit z. B. 6 bar Druck konnte ein geeigneter Spulenaufbau nur dann erreicht werden, wenn gleichzeitig die Oberfläche der für den Streckvorgang verwendeten Streckgalette eine Temperatur von über 1300C aufwies.
Dagegen wird bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ein guter Spulenaufbau auch dann ereicht, wenn die Beheizung der Verstreckgalette abgeschaltet und die Galetten-Oberfläche auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Verfahrensdurchführung gegenüber der standardgemässen mit beheizten Streckgaletten sind beträchtlich. So verringern sich die Investitionskosten bei der Herstellung von verwirbeltem Garn durch die Verwendung der unbeheizten Verstreckgaletten beträchtlich, da für die Wärmebehandlung durch Verwirbeln eine zusätzliche Ausrüstung nicht erforderlich wird. Auch können zur Stromversorgung der Verstreckgaletten Antriebsmotoren wegen der geringeren Masse der unbeheizten Streckeinrichtungen kleinere Umrichter ein
gesetzt werden. Ferner sind beim Betrieb der Einrichtung beträchtliche Einsparungen möglich, so wurden für die Wärmebehandlung bei der Herstellung von einem Kilogramm Filamentgarn die folgenden Verbrauchszahlen gefunden: - standardgemässes Verfahren mittels beheizter Streckgalette: 3,2 KW/kg Garn - erfindungsgemässes Verfahren mittels Dampfverwirbelung: 0,95 kg Wasserdampf entsprechend 0,5 KW/kg Garn.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemässe Verfahren bei sinngemässer Übertragung auch auf die Herstellung von Filamentgarnen aus anderen Rohstoffen sowie auf mehrstufige, kontinuierliche Spinnstreckprozesse angewendet werden.
Zur Erhöhung der Verweilzeit des Garnes im Behandlungsbereich kann die Verwirbelungs-Einrichtung auch zusätzlich mit einer Stabilisierungs-Kammer kombiniert werden.
Dabei spielt es keine Rolle, ob die Verwirbelungs-Einrichtung vor oder nach der Stabilisierungs-Kammer angeordnet oder in diese integriert ist, wobei das Behandlungsgas im Gleichoder Gegenstrom mit dem Filamentgarn in Berührung gebracht werden kann. Auch ist es möglich, in Fällen, wo eine Verwirbelung nicht gewünscht wird, die Verwirbelungs-Einrichtung abzustellen und mit der Stabilisierungs-Kammer allein zu behandeln.
Ferner ist es mit gleichem Erfolg möglich, dort wo die Anwendung trockener Wärme gewünscht wird, anstelle von Wasserdampf Heissluft oder ein anderes geeignetes Gas, z. B. Stickstoff, zu verwenden; auch ist die Kombination von Wasserdampf mit Heissluft oder einem anderen geeigneten Gas möglich.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird, wie in Figur 1 beispielhaft skizziert, so ausgeführt, dass man PA 6-Fäden auf konventionelle Art aus einer Spinndüse 1 spinnt, im Blasschacht 2 mit Blasluft abkühlt, die Fäden 3 nach Präparations-Applikation mittels einer geeigneten Vorrichtung 4 über eine kalte Abzugsplatte mit Umlenkorgan 5 oder einem kalten Galettenduo einer schneller als das Umlenkorgan 5 laufenden kalten Verstreckgalette mit Umlenkorgan 6 oder einem kalten Galettenduo durch eine mit Wasserdampf und bei einem Druck von 1,5-6 bar betriebene Verwirbelungs Einrichtung 7 zur Aufwickelspule 8 geführt wird.
Beispiel 1
PA 6-Granulat mit einer relativen Lösungsviskosität von 1,7 in 0,5%iger m-Kresol-Lösungwurde in einem Extruder aufgeschmolzen und bei 273 Grad Celsius mit Dosierpumpen durch Spinndüsen ausgesponnen. Jede Spinndüse war mit 12 Bohrungen versehen, wobei der Düsenloch Durchmesser 0,35 mm, die Düsenlänge 0,53 mm betrugen.
Die Filamente wurden im Blasschacht mit konditionierter Raumluft angeblasen, am Ende des Blasschachtes wurde auf den Faden eine geeignete Präparation aufgetragen, sodann wurde das Filamentgarn zu einer unbeheizten Galette und Verlegerolle geführt, welche dreimal umschlungen wurden.
Die Oberflächen-Geschwindigkeit der Galette betrug 4000 m/min. Daraufhin wurde das Filamentgarn zu einer zweiten unbeheizten Verstreck-Galette mit Verlegerolle geführt, die ebenfalls dreimal umschlungen wurde. Die Geschwindigkeit der Verstreck-Galette betrug an der Oberfläche 5520 m/min. Sodann wurde das Filamentgarn zu einer Verwirbelungs-Düse geführt, deren Fadenkanal eine Länge von 25 mm und einen Durchmesser von 1,5 mm hat, in den in der Mitte und senkrecht zum Fadenkanal eine Gaseintritts-Öffnung mit einem Durchmesser von 0,75 mm mündet. Die Düse wurde mit Wasserdampf von 1,7 bar beaufschlagt. Das nunmehr verstreckte und stabilisierte Filamentgarn mit einem Titer von 47 dtex wurde sodann zu einem Wickler geführt und hier mit einer Geschwindigkeit von 4890 m/min aufgespult. Das Gesamtstreckverhältnis betrug somit 1:1,222.
Das über lange Spinnzeiten zu grossvolumigen und gleichmässig aufgebauten Filamentspulen gewickelte Garn wies eine Festigkeit von 4,75 CN/dtex und eine Bruchdehnung von 35 % auf. Durch die Verwirbelung mit Wasserdampf hatte das Filamentgarn einen ausgezeichneten Fadenzusammenhalt, der eine einwandfreie Weiterverarbeitung möglich machte.
Stellte man unter den aufgeführten Bedingungen die Dampfzufuhr zur Verwirbelungs-Düse ab oder verwirbelte man unter gleichen Bedingungen mit ungeheizter Pressluft, so liess sich auch mit veränderten Wickel-Geschwindigkeiten kein brauchbarer Wickelaufbau erzielen.
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PATENT CLAIMS
1. A process for the continuous production of drawn polyamide 6 filament yarns from polyamide 6 melts, in which a polyamide 6 melt is extruded through the holes of a spinneret (1) and the extruded filaments (3) are drawn off by means of an unheated take-off unit (5) on their way from the spinneret (1) to the take-off unit (5), they first pass through a blow chute (2) in which they are cooled by blowing with air and then, after they have been bundled, with the aid of an application device (4) to be provided with a preparation order with the proviso that the filaments (3) running off the take-off device (5) are connected by means of a likewise unheated, downstream of this take-off device (5),
However, to be drawn at a higher speed than the take-off unit (5) rotating drawing unit (6), characterized in that the filaments (3) after drawing and before they are wound up in the form of a filament yarn are stabilized and swirled by means of a hot gas stream .
2. The method according to claim 1, characterized in that steam, heated air or another suitable gas is used as the hot gas stream.
3. The method according to claim 1, characterized in that the hot gas stream is directed onto the thread by means of one or more nozzles.
4. The method according to claim 1, characterized in that heat treatment nozzles are used, which are designed as swirl chambers or nozzles.
5. The method according to claim 1, characterized in that a combination of heat treatment and intermingling nozzles is used to stabilize the drawn filaments by means of hot gas flow.
As is known, filament yarns made of polycapromide (nylon 6) - as also described by H. Klare Synthetic Fibers made of polyamides, page 240 and the following and page 314 and the following - can be spun with good yield and quality in two spatially and temporally separate process steps e.g. B. take-off speeds of 900 m / min to 1200 m / min and draw twisting or draw bobbins at working speeds of z. B.
Produce 700 m / min to 1000 m / min. However, this process requires a great deal of personnel and machinery, and in addition, complex air conditioning of the production rooms is essential to achieve good yarn quality.
Another way to obtain drawn polycaproamide filament yarns is to carry out the two process stages of spinning and drawing continuously using the so-called spin-draw or rapid-spin-draw process.
In the first-mentioned process, the yarn spun at around 1000 m / min is drawn three to four times by means of a subsequent, faster-running stretching device, so that the final speed is 3000 m / min to 4000 m / min.
In high-speed spinning, the spun thread is already taken up at a spinning speed of 3000 m / min to 4500 m / min, so that it is already largely oriented, and by means of a subsequent, faster-running stretching device using a residual stretching ratio of 1: 1.1 to 1: 1.8 fully drawn yarn is obtained.
Between the drawing and winding device, the yarn usually passes through a swirling device operated with compressed air, which creates the thread cohesion usually required for the further processing of fine filament yarns.
Undoubtedly, continuous spinning has several advantages over the conventional two-step method. However, while the conventional process for textile filament yarns does not require heat treatment of the yarn, there is no setting in yarn production according to the one-step spin stretching process - as also stated in DE-OS 2435009 - without heat application, which allows the production of perfect large packages. It has therefore become common practice in this method to heat the stretching godet and possibly also the spinning godet for each thread or family of threads, often with the connection of a cold relaxation godet.
However, the economics of producing particularly fine-tied filament yarns is severely impaired by the fact that for a satisfactory and consistent yarn quality, very elaborate and malfunctioning heating godets - e.g. B. with an internal steam jacket and correspondingly complex measuring and control device are required.
It is therefore an object of the present invention to replace the uneconomical and fragile heating godets by unheated godets using a suitable and correspondingly economically operating device for yarn stabilization.
It has now been found that this object can be achieved if one proceeds according to claim 1.
Steam is mostly used as the hot gas.
This is advantageously used at a pressure of 1.1-7 bar, especially 1.5-6 bar. Other suitable hot gases are hot air or hot nitrogen. The hot gas stream is preferably directed onto the filaments by means of one or more nozzles.
It is advantageous to use heat treatment nozzles which are designed as swirl chambers or nozzles. It is particularly favorable if a combination of heat treatment and intermingling nozzles is used to stabilize the drawn filaments by means of a hot gas stream.
This procedure with a swirling of the multifilament yarns by means of a hot gas after drawing has surprising and unexpected effects compared to the completely analogous procedure with a swirling with normal compressed air behind or in front of the drawing device.
When performing a process with conventional compressed air with z. B. 6 bar pressure, a suitable coil structure could only be achieved if at the same time the surface of the stretch godet used for the stretching process had a temperature of over 1300C.
In contrast, when using the method according to the invention, a good coil structure is achieved even when the heating of the stretching godet is switched off and the godet surface is cooled to room temperature.
The advantages of carrying out the process according to the invention over the standard one with heated stretching godets are considerable. The investment costs in the production of swirled yarn are considerably reduced by using the unheated stretching godets, since additional equipment is not required for the heat treatment by swirling. Also smaller power converters can be used to supply power to the stretching godets due to the lower mass of the unheated stretching devices
be set. Furthermore, considerable savings can be made in the operation of the facility, so the following consumption figures were found for the heat treatment in the production of one kilogram of filament yarn: - standard process using a heated stretch godet: 3.2 KW / kg yarn - process according to the invention using steam swirling: 0.95 kg of water vapor corresponding to 0.5 KW / kg of yarn.
In principle, the method according to the invention can also be applied to the production of filament yarns from other raw materials, as well as to multi-stage, continuous spin-stretching processes, with analogous transfer.
To increase the dwell time of the yarn in the treatment area, the intermingling device can also be combined with a stabilization chamber.
It does not matter whether the intermingling device is arranged upstream or downstream of the stabilization chamber or is integrated therein, the treatment gas being able to be brought into contact with the filament yarn in cocurrent or countercurrent. In cases where swirling is not desired, it is also possible to switch off the swirling device and to treat it with the stabilization chamber alone.
Furthermore, it is possible with the same success, where the application of dry heat is desired, instead of steam, hot air or another suitable gas, e.g. B. nitrogen to use; The combination of steam with hot air or another suitable gas is also possible.
The process according to the invention is carried out, as sketched by way of example in FIG. 1, in such a way that PA 6 threads are spun in a conventional manner from a spinneret 1, cooled in the blow shaft 2 with blown air, the threads 3 after preparation application by means of a suitable device 4 a cold take-off plate with deflection element 5 or a cold godet duo a cold stretching godet with deflection element 6 or a cold godet duo running faster than the deflection element 5 is guided through a swirling device 7 operated with steam and at a pressure of 1.5-6 bar to the take-up reel 8 .
example 1
PA 6 granules with a relative solution viscosity of 1.7 in 0.5% m-cresol solution were melted in an extruder and spun at 273 degrees Celsius with metering pumps through spinnerets. Each spinneret was provided with 12 holes, the diameter of the nozzle being 0.35 mm and the length of the nozzle being 0.53 mm.
The filaments were blown in the blow shaft with conditioned room air, at the end of the blow shaft a suitable preparation was applied to the thread, then the filament yarn was passed to an unheated godet and laying roll, which were looped three times.
The surface speed of the godet was 4000 m / min. The filament yarn was then passed to a second, unheated, stretching godet with a laying roller, which was also wrapped three times. The speed of the stretching godet was 5520 m / min on the surface. The filament yarn was then passed to a intermingling nozzle, the thread channel of which is 25 mm long and 1.5 mm in diameter, into which a gas inlet opening with a diameter of 0.75 mm opens in the middle and perpendicular to the thread channel . Water vapor of 1.7 bar was applied to the nozzle. The now stretched and stabilized filament yarn with a titer of 47 dtex was then passed to a winder and wound up here at a speed of 4890 m / min. The total stretch ratio was thus 1: 1.222.
The yarn wound over long spinning times into large-volume and uniformly constructed filament spools had a strength of 4.75 CN / dtex and an elongation at break of 35%. Due to the intermingling with water vapor, the filament yarn had excellent thread cohesion, which made perfect further processing possible.
If the steam supply to the swirling nozzle was switched off under the conditions listed or if swirling was carried out with unheated compressed air under the same conditions, a usable winding structure could not be achieved even with changed winding speeds.