DD238817A1 - Verfahren zum schmelzspinnen von synthetischen polymeren - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Schmelzspinnen synthetischer Polymerer, die zur Weiterverarbeitung zu textilen Flaechengebilden bestimmt sind. Der Erfindung war das Ziel gesetzt, die Titergleichmaessigkeit wesentlich zu erhoehen und damit die Anfaerbung zu egalisieren durch die Loesung der Aufgabe, die Usterwerte unter 1% zu halten und Kern-Mantel-Strukturen unmoeglich zu machen. Die Aufgabe konnte erfindungsgemaess dadurch geloest werden, dass der Abkuehlungsprozess der schmelzgesponnenen Elementarfaeden nach dem Austritt aus der Spinnduesenplatte in drei Zonen (A; B; C) vorgenommen wird, wobei die Zone A den Spinnschacht, Zone B einen Bereich nach dem Spinnschacht von 10 mm bis 40 mm und die Zone C den anschliessenden Bereich mit einer Laenge bis zu 200 mm ab Unterkante Spinnschacht umfasst. Die Anstroemgeschwindigkeiten und Blasluftdaten sind genannt.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist zur Anwendung im Herstellungsprozeß von synthetischen polyfilen Seiden, insbesondere aus Polymeren der Gruppen Polyamid 6, Polyamid 66 und Polyester, bestimmt. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im Zusammenhang mit der Erspinnung der polyfilen Seiden zu sehen, wobei die Polymerschmelze durch Spinndüsen mit einer unteren, im wesentlichen ebenen Spinndüsenoberfläche ersponnen wird und die gebildeten Elementarfäden zunächst eine beheizte Zone und anschließend eine Kühlzone durchlaufen, danach präpariert und schließlich mit einer Geschwindigkeit zwischen 600 und 6000m/min abgezogen und aufgewunden werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Schmelzspinnverfahren der beschriebenen Art werden in der Praxis weitgehend angewendet. Der Verlauf der Abkühlung des ersponnenen Fadens zwischen dem Austritt des schmelzflüssigen Polymerstromes aus der Spinndüse bis zum Verfestigungspunkt hat auf die Qualität der Seide, wie Titergleichmäßigkeit, gekennzeichnet durch den sogenannten Usterwert, und die Farbgleichmäßigkeit einen entscheidenden Einfluß. Die Dimensionierung der Verfestigungszone des Polymerstromes nach der Spinndüse ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Bei den bekannten technischen Lösungen erfolgt die Abkühlung des aus der Spinndüse austretenden Elementarfadenverbandes im Bereich eines Anblasschachtes unterhalb der Klebegrenze des Polymeren. Zur Verzögerung der Abkühlung wird in der USP 4134882 vorgeschlagen, zwischen der Spinndüsenunterseite und dem Beginn des Anblasbereiches einen beheizten Spinnschacht von 70 bis 100 mm Länge anzuwenden, um die Ausbildung von Kern-Mantel-Strukturen in den Elementarfäden als Folge einer zu raschen Abkühlung zu vermeiden.

Nach GBP 903427 ist es bekannt, Elementarfäden aus thermoplastischem Material unterhalb der Spinndüse durch einen Schacht von mindestens 1 m Länge und einer Temperatur von 10 bis 80⁰C unterhalb des Schmelzpunktes zu führen, um gute textile Seideneigenschaften zu erhalten.

In der DOS 2461519 wird dagegen vorgeschlagen, daß die ersponnene Seide einer starken Abkühlung durch einen Luftstrahl direkt unter der Spinndüse unterzogen wird.

In der DOS 3036683 wird der Abstand des obersten Anblaspunktes der Kühlzone von der Spinndüsenunterfläche in Abhängigkeit vom Massestrom des Polymeren und der Spinngeschwindigkeit festgelegt.

Gemäß der beanspruchten mathematischen Beziehung ergeben sich dabei für die interessierenden Bereiche des Massestromes des Polymeren und der Spinngeschwindigkeiten zwischen der Spinndüsenunterkante und dem Beginn der Anblasung Abstände zwischen 30 und 70mm. Der anblasungsfreie Bereich ist dabei, bedingt durch die abgestrahlte Wärme des die Spinndüse aufnehmenden Spinnschachtes, als beheizt anzusehen. Die Temperaturen im genannten anblasfreien Raum liegen dabei in Abhängigkeit vom Düsenabstand zwischen der Temperatur der Polymerschmelze und etwa 1O⁰C unterhalb der Polymerschmelztemperatur.

Die bisher bekannten Lösungen haben den Nachteil, daß die gewünschten guten Seidenqualitäten, speziell hinsichtlich der

Titergleichmäßigkeit und hinsichtlich der Farbgleiehmäßigkeitrsowie-die-erfofderlieheFi-Laufetgensehfterl· beider —

Seidenerspinnung nicht erreicht werden. Für den Fall, daß die Spinndüsenplatte zu dicht an der Oberkante des Anblasbereiches liegt, kommt es zu einer unerwünschten Abkühlung der Spinndüsenoberfläche und bekanntlich zu einer Beeinträchtigung der Laufeigenschaften der Spinnseide.

Elementarfadenabreißer und im Extremfall Fadenlaufunterbrechungen sind die Folge. Darüber hinaus kommt es zur Ausbildung unerwünschter Kern-Mantel-Strukturen im Elementarfaden, die bei der späteren Weiterverarbeitung der Seide Probleme bringen. Andererseits führt eine Anordnung der Spinndüse gegenüber dem Beginn der Anblaszone in einem Abstand von mehr als 60 mm zur Beeinträchtigung der Fadenlauf ruhe und damit zur Verschlechterung der Titer- und Farbgleichmäßigkeit der Seide. Diese Nachteile sind mit einem Anstieg der ungleichmäßigen Thermik in diesem verlängerten Spinnraum, verbunden mit der Erhöhung der Verzugslänge der ersponnenen Seide, zu erklären. Nachweislich kommt es dabei zu einer Absenkung der viskosen Kraft, die in der Folge zu einem erhöhten Usterwert führt. Ein weiterer Nachteil einer im Spinnraum zu hoch angeordneten Düsenplatte ist deren schlechte Zugänglichkeit, woraus eine erschwerte Düsenpflege resultiert.

Ziel der Erfindung

Der Erfindung ist die Aufgabe gesetzt, ein Verfahren zur Herstellung synthetischer polyfiier Seiden zu schaffen, die sich durch hohe Gleichmäßigkeit hinsichtlich Titer und Farbaufnahme auszeichnen. Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt im Erreichen guter Laufeigenschaften bei dem Erspinnen der Seide, verbunden mit Vorteilen für die notwendige Düsenpflege.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung war die Aufgabe gestellt, auf den Abkühlungsprozeß des in der Spinndüsenplatte geformten Polymerfadens in der Weise einzuwirken, daß die zu ermittelnden Usterwerte unterhalb des Wertes 1 % verbleiben, Ksrn-Mantel-Strukturen unterbinden und der Fadenlauf der Filamente bis zu ihrer Bündelung ausreichend beruhigt ist.

Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Elementarfadenverband eine dem jeweiligen Polymeren und Spinntiter zugeordnete definierte Gesamtwärmemenge in drei aufeinanderfolgenden Zonen entzogen wird, wobei in einer ersten Zone A, dargestellt durch den Raum zwischen den beheizten Spinnschachtwänden in einer Länge von 30mm bis 60mm unterhalb der Spinndüsenplatte, Strahlungswärme und Heißluft, deren Temperatur nicht mehr als 10⁰C unter der Spinntemperatur liegt, auf den Elementarfadenverband einwirken. An die Zone A schließt sich die Zone Ban, die dargestellt ist durch die Fadenpassage von 20 mm bis 30mm unter dem Spinnschacht, in der dem Elementarfadenverband Luft mit 2O⁰C bis 30⁰C Temperatur, einer relativen Feuchte von 65% mit einer einstellbaren Geschwindigkeit von 0,02 m/s bis 0,3 m/s zugeführt wird und in einer nachfolgenden Zone C, dargestellt durch die Länge der Fadenpassage von 30 mm bis 40 mm, die Luftgeschindigkeit auf 0,7 m/s bis 1 m/s erhöht wird. Der Kühlstrom wirkt noch in bekannter Weise auf einer Laufiänge bis zu 1500mm unterhalb des Spinnschachtes auf den verfestigten Elementarfadenverband ein.

Die Aufgabe konnte auch dadurch gelöst werden, daß die einstellbare Geschwindigkeitder Anblasluft längs des Fadenweges in den Zonen B + C von 0,02 m/s bis zum Maximalwert stetig gesteigert wurde und nach der Zone C in üblicher Weise nach 1 200 mm Fadenlauflänge ausgelenkt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung sind wesentliche Vorteile verbunden:

Durch die definierte Länge der beheizten Zone ergibt sich eine in Grenzen gehaltene Verzugszone der ersponnenen Seide, verbunden mit einer erhöhten viskosen Kraft.Damit erzielt man die erforderliche Laufruhe des Elementarfadenbündels, woraus wiederum eine vorteilhafte Titer- und Farbgleichmäßigkeit resultiert. Die gewählte anblasfreie Zone B beziehungsweise das vorgeschlagene Anblasprofil in Zone B + C sichert, daß die Temperaturkonstanz über die Spinndüsenfläche eingehalten wird und damit die Laufeigenschaften der Seide im Spinnprozeß nicht negativ beeinflußt werden.

Ein weiterer Vorteil liegt in der hohen Thermobeständigkeit der produzierten Seide. Mit dem Absenken der Spinndüsenplatte in den beanspruchten Bereich geht eine deutliche Verbesserung des Kraft-Dehnungs-Verhaltens der Seide einher, besonders nach einer thermischen Nachbehandlung. Dieser Vorteil macht sich besonders bei derWeiterverarbeiung schnellgesponnener Seiden nach dem Reck-Texturierverfahren bemerkbar in Form der Absenkung der Fadenbrüche, Senkung der Elementarfädenschädigung und einem verbesserten Texturausfall. Mit der Begrenzung des Rücksprunges der Spinndüsenplatte auf 60 mm ist die Zugänglichkeit zur Düsenpflege gegeben.

Auführungsbeispiele

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dazu zeigt die

Fig. 1: einen Querschnitt durch die Behandlungszone und die zugeordneten Kühlstromgeschwindigkeitskurven

Die Spinndüse 1 ist mit dem Abstand A von der Unterkante des beheizten Spinnschachtes 2 angeordnet. Der Anblasschacht 3 schließt sich an den Spinnschacht 2 an. Im linken Teil der Fig. 1 ist die Anblasgeschwindigkeit V über den Zonen B und C aufgetragen, wobei die Kurve I den Anblasgeschwindigkeitsverlauf am Elementarfadenverband, nachdem er die Zone B verlassen hat, dargestellt und die Kurve Il darüber aussagt, daß die Anblasgeschwindigkeit innerhalb der Zone B und C von einem Minimal-auf den Maximalwert langsam gesteigert wird.

Mögliche Varianten der erfindungsgemäßen Lösung sollen anhand von Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1

Polyestergranulat mit einer spezifischen Viskosität von 840 und einem Wasserhaushalt von 0,003% wurde nach dem Extruderspinnverfahren bei einer Schmelztemperatur von 290°C und einem Polymerdurchsatz je Spinndüse von 76,8g/min aus einer 48-Loch-Düse ersponnen. Der Elementarfadenverband durchlief nach der Erspinnung einen beheizten Spinnschacht von 30 mm Länge; die Umgebungstemperatur betrug im Mittel 274^CC. Nach einer anblasfreien Zone B von 15 mm Länge erfolgte eine Queranblasung der Seide in der Zone C mit einer Luftgeschwindigkeit von 1 m/s und danach weiter über eine Gesamtlänge von 1200 mm. Die Lufttemperatur betrug 25°C und relative Luftfeuchtigkeit 60%. Der abgekühlte Elementarfadenverband wurde danach präpariert und galettenlos mit einer Geschwindigkeit von 3200 m/min aufgespult. Die Seide zeichnete sich durch eine sehr gute Gleichmäßigkeit hinsichtlich der Titerkonstanz (Uster 0,8%) und hohe thermische Stabilität aus. Die bei 190°C getemperte Seide zeigte bis zum Bruch einen stetigen Kraft-Dehnungsverlauf. Die Endfestigkeit entsprach der Endfestigkeit ungetemperter Seide. Anschließend wurde die Schnellspinnseide nach dem Magnetspindel verfahren mit einem Reckverhältnis von 1:1,477 recktexturiert; dieTestfärbung der Texturseide ergab Noten für die Farbgleichmäßigkeit von 4 und entsprach damit den Forderungen der Weiterverarbeiten

Beispiel 2

Polyestergranulat wurde unter gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 ersponnen und aufgespult, jedoch mit dem Unterschied, daß die Länge des beheizten Spinnschachtes unterhalb der Spinndüse 50mm betrug. Die Queranblasung begann unmittelbar amEndedes beheizten Spinnschachtes in Form einesschonenden Anblasprofils, wobei die Biasgesch wind ig keit in den Zonen B und C auf einer Länge von 100mm von Null auf 1,0m/s anstieg

Die Qulitätsmerkmaie der Schnelispindeiseide und der Texturseide enstsprachen voll den in Beispiel 1 beschriebenen.

Beispiel 3

Polyestergranulat mit einer spezifischen Viskosität von 840 und einem Wassergehalt von 0,005% wurde nach dem Extruderspinnverfahren bei einer Schmelztemperatur von 292⁰C und einem Polymerdurchsatz von 11 g/min je Düse aus einer 14-Loch-Düse ersponnen.

Der Elementarfadenverband durchlief nach der Erspinnung einen beheizten Spinnschacht von 30 mm Länge (Zone A).

Nach einer anblasfreien Zone B von 10mm erfolgte eine Queranblasung der Seide in der Zone C mit einer Luftgeschwindigkeit von 0,7 m/s und über eine Gesamtlänge von 1 200 mm. Die Lufttemperatur betrug 30°C und die relative Luftfeuchtigkeit 45%. Der abgekühlte Elementarfadenverband wurde danach präpariert, über Galetten geführt und mit einer Geschwindigkeit von 1080 m/ min aufgespult.

Die Spinnseide zeichnete sich durch gute Gleichmäßigkeit des Spinnschrumpfes in Sattdampfatmosphäre aus.

Die Spinnseide wurde anschließend auf Heißreckzwirnmaschinen verarbeitet.

Es wurde Reckzwirnseide mit sehr guten textilphysikalischen Parametern, einem Usterwert von 0,9% und guter Farbgleichmäßigkeit (Farbnote 3) erhalten.

Diese Seide entsprach den Anforderungen zur Weiterverarbeitung im Gardinensektor.

Claims (3)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zum Schmelzspinnen von synthetischen Polymeren, die nach dem Austritt aus der Spinndüsenplatte zunächst eine beheizte Zone und anschließend eine Kühlzone durchlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elementfadenverband in drei Zonen die definierte Gesamtwärmemenge entzogen wird, wobei in einer ersten Zone (A), dargestellt durch den beheizten Spinnschacht (2), auf 30mm bis 60mm Länge den aus der Düsenplatte (1) austretenden Elementarfäden (4) Heißluft mit einer Temperatur, die bis zu 10⁰C unterhalb der Schmelztemperatur des Polymeren liegt, einwirkt, in einer Zone (B), darstellt durch die Elementarfadenpassage von 20 mm bis 30 mm unter dem Spinnschacht, Luft mit einer Temperatur von 20°C bis 30°C und 65% relativer Feuchte bei einer Geschwindigkeit von 0,02 m/s bis 0,3 m/s und in einer Zone (C), dargestellt durch die unmittelbar anschließende Elementarfadenpassage, auf einer Länge von 30 mm bis 40 mm, diese Luft mit einer Geschwindigkeit von 0,7 m/s bis 1 m/s den Elementarfadenverband als senkrecht auf ihn gerichteten Kühlstrom erfaßt, der in bekannterWeise nach 1 200mm Lauflänge des Elementarfadenverbandes abgelenkt wird.
2. 2. Verfahren zum Schmelzspinnen von synthetischen Polymeren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anblasgeschwindigkeit in der Zone (3) konstant bei 0,02 m/s und gleichzeitig in Zone (C) auf dem polymerspezifischen Maximalwert gehalten wird.
3. 3. Verfahren zum Schmelzspinnen von synthetischen Polymeren nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anblasgeschwindigkeit in der Zone (B) von ihrem Beginn an stetig auf zwei Drittel, in der Zone (C) auf den Maximalwert gesteigert wird.