DE10022889A1

DE10022889A1 - Verfahren zum Herstellen von synthetischen Fäden aus einer Polymermischung auf Polyesterbasis

Info

Publication number: DE10022889A1
Application number: DE10022889A
Authority: DE
Inventors: Alexander Klein; Dietmar Wandel
Original assignee: ZiAG Plant Engineering GmbH
Current assignee: Lurgi Zimmer GmbH
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2020-05-26
Also published as: CN1196820C; ZA200209560B; AU2001260326A1; DE10022889B4; TWI241366B; US20020014718A1; WO2001090453A1; US6638456B2; CN1437663A

Abstract

Ein erster Strom einer Polyesterschmelze wird in einen zweiten und einen dritten Polyesterstrom aufgeteilt, wobei die Menge des ersten Stroms 100 bis 2000 kg/h und die Menge des zweiten Polyesterstroms 5 bis 300 kg/h beträgt. 0,2 bis 100 kg/h eines schmelzflüssigen Additivpolymers wird dem zweiten Polyesterstrom zudosiert und das Additivpolymer zusammen mit dem zweiten Polyesterstrom durch eine erste Mischstrecke geführt. Man erhält eine erste Polymermischung, deren Gehalt an Additivpolymer 3 bis 50 Gew.-% beträgt. Die erste Polymermischung wird in den dritten Polyesterstrom eingespeist, wobei man die erste Mischung zusammen mit dem dritten Polyesterstrom durch eine zweite Mischstrecke führt und eine zweite Polymermischung bildet. Die zweite Polymermischung wird zu Filamenten ausgesponnen, die Filamente werden abgekühlt und zu Fäden zusammengefasst, die Fäden werden mit Geschwindigkeiten von mindestens 1000 m/min abgezogen. Die Fäden werden entweder zu Endlosfäden oder zu Stapelfasern weiterverarbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von synthetischen Fäden aus einer Polymermischung auf Polyesterbasis. Die Fäden können einerseits als Endlosfäden oder aber zu Stapelfasern weiterverarbeitet werden.

Das Verspinnen von modifizierten Polymeren ist bekannt und z. B. in EP-A-0 860 524 beschrieben. Eine Mischeinrichtung zum Vermischen einer Polymerschmelze mit einem niedrigviskosen, flüssigen oder gasförmigen Additiv ist aus EP-A-0 766 996 bekannt. Die Verarbeitung von Polymermischungen zu Filamenten wird in WO 99/07 927 beschrieben.

Normalerweise ist die Ausführung von Mischsystemen unkritisch. Polymermischungen zum Zweck der Dehnungserhöhung beim Spinnen von Fäden mit hoher Geschwindigkeit erfordern allerdings Vorkehrungen bezüglich der Mischgüte, um eine homogene und feindisperse Mischung zu erhalten und gleichzeitig eine thermisch stabile Verarbeitung zu ermöglichen.

Bei der Herstellung von Polymermischungen in großen Extruder- Spinnanlagen oder Direktspinnanlagen, in denen die Matrix- Polymerschmelze in mindestens eine Spinnlinie gedrückt wird und hohen Verweilzeiten ausgesetzt ist, müssen Mischfehler, Fadenfehler und Verarbeitungsfehler weitgehend ausgeschlossen werden, um eine hohe Qualität des hergestellten Endprodukts zu gewährleisten. Die hohe thermische Belastung in derartigen Anlagen führt insbesondere bei gewissen Additiven zu einem Abbau des Polymeren mit der Folge eines störenden Anteils an niedermolekularen Spaltprodukten und auch sichtbaren Verfärbungen im Endprodukt. In WO 99/57348 wird von Polymermischungen berichtet, deren Additive zu nicht akzeptabler Gelbfärbung des textilen Fadens führen. Selbst unter Zugabe eines Phosphorstabilisators wurden zunächst in der Pilotanlage einwandfreie Spulen erhalten und dann jedoch in der Produktionsanlage bei deutlich höherer Schmelze-Verweilzeit erscheint das Garn gelblich.

Die erzeugten Fäden werden einerseits zu Stapelfasern weiterverarbeitet, andererseits kann man aus den glatten Fäden textile glatte oder gebauschte Fäden herstellen. Werden textile Fäden gewünscht, so werden bisher, abhängig vom herzustellenden Titer, Abzugsgeschwindigkeiten zwischen 2500 und 3600 m/min angewendet. Derartige POY-Fäden weisen Reißdehnungen von 85 bis 180% auf, die sich als vorteilhaft für das Weiterverarbeiten in einem Streckprozeß oder Strecktexturierprozeß erwiesen haben. Mit Erhöhung der Spinnabzugsgeschwindigkeit verringert sich bekannter Weise die Reißdehnung des Fadens, und die für die Weiterverarbeitung notwendige Mindest-Reißdehnung ist nicht mehr gegeben. Erst durch Polymermodifikationen und insbesondere spezifische Polymermischungen kann eine gewünschte Reißdehnung auch bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten eingestellt werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die zuzusetzende Additivmenge mit steigender Abzugsgeschwindigkeit oder bei Spinnbedingungen, die zu niedrigen Reißdehnungen führen, erheblich gesteigert werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Spinnanlagen hoher Kapazität auf wirtschaftlich optimierte Weise die Erhöhung der Reißdehnung bei gesponnenen Fäden auf Polyesterbasis zu schaffen. Gleichzeitig sollen die für die Weiterverarbeitung in einem Streckprozeß oder Strecktexturierprozeß erforderlichen Reißdehnungswerte auch bei hohen Spinngeschwindigkeiten einstellbar sein. Ferner soll sich ein verbessertes Aufspulverhalten und eine Reduzierung von Fehlern im aufgespulten Faden ergeben, so daß z. B. eine hohe Gleichmäßigkeit beim Anfärben im textilen Faden nach dem Weiterverarbeiten gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,

a) dass man einen ersten Strom einer Polyesterschmelze in einen zweiten und einen dritten Polyesterstrom aufteilt, wobei die Menge des ersten Stroms 100 bis 2000 kg/h und die Menge des zweiten Polyesterstroms 5 bis 300 kg/h beträgt,
b) dass man 0,2 bis 100 kg/h eines schmelzflüssigen Additivpolymers dem zweiten Polyesterstrom zudosiert und das Additivpolymer zusammen mit dem Polyester durch eine erste Mischstrecke, bestehend aus einer Leitung mit Strömungshindernissen, führt und eine erste Polymermischung bildet, deren Gehalt an Additivpolymer 3 bis 50 Gew.-%, bevorzugt größer 5 bis 30%, beträgt, und das Verhältnis der Schmelzeviskosität des Additivpolymers und des Polyesters des ersten Stromes 0,8 : 1 bis 10 : 1 beträgt,
c) dass man die erste Polymermischung durch einen Leitungsabschnitt führt und in den dritten Polyesterstrom einspeist, und dass man die erste Mischung zusammen mit dem dritten Polyesterstrom durch eine zweite Mischstrecke, bestehend aus einer Leitung mit Strömungshindernissen, führt und eine zweite Polymermischung bildet,
d) und dass man die zweite Polymermischung, zu Filamenten ausspinnt, die Filamente abkühlt und zu Fäden zusammenfasst und die Fäden mit Geschwindigkeiten von mindestens 1000 m/min abzieht.

Vorzugsweise ist das Additivpolymer amorph und in der Polyestermatrix unlöslich. Üblicherweise hat es eine Glasumwandlungstemperatur von 90 bis 200°C. Die Glasumwandlungstemperatur bestimmt man in bekannter Weise durch Differential-Scanning-Calorimetrie (vgl. auch WO 99/07 927). Dieses amorphe Polymer ist thermoplastisch verarbeitbar. Zweckmäßigerweise wird das Additivpolymer für eine Verweilzeit von 0,1 bis 5 Minuten im schmelzflüssigen Zustand gehalten, bevor es nach Austritt aus dem Extruder mit dem zweiten Polyesterstrom in Kontakt kommt. Während dieser Verweilzeit wird das Additivpolymer mittels einer Dosierpumpe von einem Extruder bis zur Stelle der Einspeisung in den zweiten Polymerstrom gefördert. Ferner sorgt man zweckmäßigerweise dafür, dass das Additivpolymer nach dem Austritt aus dem Extruder für eine Verweilzeit von 0,2 bis 7 Minuten im schmelzflüssigen Zustand gehalten wird, bevor es mit dem dritten Polyesterstrom in Kontakt kommt. Zweckmäßigerweise beträgt die Verweilzeit der zweiten Polymermischung bis zum Eintritt in das Spinndüsenpaket weniger als 15 min. Die Verweilzeiten werden in bekannter Weise durch Wahl der Produktleitungsabmessungen und des Schmelzedurchsatzes eingestellt und als mittlere Verweilzeit bestimmt.

Das Additivpolymer wird so ausgewählt, dass das Verhältnis der Schmelzeviskositäten des Additivpolymers und des Polyesters des ersten Stroms 0,8 : 1 bis 10 : 1 und vorzugsweise 1,5 : 1 bis 8 : 1 beträgt. Die Schmelzeviskosität wird in bekannter Weise mittels Oszillations- Rheometer bei einer Oszillationsfrequenz von 2,4 Hz und einer Temperatur, die gleich der Schmelztemperatur des Polyesters plus 34°C ist, gemessen. Für Polyethylenterephthalat liegt die Messtemperatur für die Schmelzeviskosität bei 290°C. Einzelheiten finden sich in WO 99/01 927. Die Schmelzeviskosität des Additivpolymers ist bevorzugt höher als die des Polyesters, und es hat sich gezeigt, dass die Wahl eines spezifischen Viskositätsbereichs für das Additivpolymer und die Wahl des Viskositätsverhältnisses zur Optimierung der Eigenschaften des erzeugten Fadens beiträgt. Bei einem optimierten Viskositätsverhältnis ist eine Minimierung der Menge des Zusatzes an Additivpolymer möglich, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessert wird. Die zu verspinnende Polymermischung enthält üblicherweise 0,05 bis 5,0 Gew.-% Additivpolymer.

Durch die Wahl der günstigen Viskositätsverhältnisse im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Aufteilung der Schmelzeströme erzielt man eine enge Verteilung der Teilchengrößen des Additivpolymers in der Polyester-Matrix mit der gewünschten Fibrillenstruktur des Additivpolymers im Faden. Die im Vergleich zum Polyester hohe Glasumwandlungstemperatur des Additivpolymers stellt eine schnelle Verfestigung dieser Fibrillenstruktur im Spinnfaden sicher. Die maximalen Teilchengrößen des Additivpolymers liegen dabei unmittelbar nach Austritt aus der Spinndüse bei etwa 1000 nm, während die mittlere Teilchengröße 400 nm oder weniger beträgt. Nach dem Spinnverzug des Fadens erreicht man die günstige Fibrillenstruktur, bei der die Fäden mindestens 60 Gew.-% des Additivpolymers in Form von Fibrillen mit Längen im Bereich von 0,5 bis 20 µm und Durchmessern im Bereich von 0,01 bis 0,5 µm enthalten. Bei Verwendung eines Spinnverzugs von 50-200 bzw. bevorzugt 70 bis 160 wird das Aufspulen besonders günstig.

Das Additivpolymer kann man z. B. aus einer der nachfolgend genannten Substanzgruppen auswählen:

1. Substanzgruppe

Ein Copolymer, welches folgende Monomereinheiten enthält:
A = Acrylsäure, Methacrylsäure oder CH₂ = CR-COOR', wobei R ein H-Atom oder eine CH₃-Gruppe und R' ein C_1-15-Alkylrest oder ein C_5-12-Cycloalkylrest oder ein C_6-14-Arylrest ist,
B = Styrol oder C_1-3-alkylsubstituierte Styrole,
wobei das Copolymer aus 60 bis 98 Gew.-% A und 2 bis 40 Gew.-% B, vorzugsweise aus 83 bis 98 Gew.-% A und 2 bis 17 Gew.-% B, und besonders bevorzugt aus 90 bis 98 Gew. -% A und 2 bis 10 Gew.-% B (Summe = 100 Gew.-%) besteht.

2. Substanzgruppe

Ein Copolymer, welches folgende Monomereinheiten enthält:
C = Styrol oder C_1-3-alkylsubstituierte Styrole,
D = eines oder mehrere Monomere der Formel I, II oder III

wobei R₁, R₂ und R₃ jeweils ein H-Atom oder ein C_1-15- Alkylrest oder ein C_6-14-Arylrest oder ein C_5-12- Cycloalkylrest sind,
wobei das Copolymer aus 15 bis 95 Gew.-% C und 2 bis 80 Gew.-% D, vorzugsweise aus 50 bis 90 Gew.-% C und 10 bis 50 Gew.-% D und besonders bevorzugt aus 70 bis 85-% C und 15 bis 30 Gew.-% D besteht, wobei die Summe aus C und D zusammen 100 Gew.-% ergibt.

3. Substanzgruppe

Ein Copolymer, welches folgende Monomereinheiten enthält:
E = Acrylsäure, Methacrylsäure oder CH₂= CR-COOR', wobei R ein H-Atom oder eine CH₃-Gruppe und R' ein C_1-15-Alkylrest oder ein C_5-12Cycloalkylrest oder ein C_6-14-Arylrest ist,
F = Styrol oder C_1-3-alkylsubstitutierte Styrole,
G = eines oder mehrere Monomere der Formel I, II oder III

wobei R₁, R₂ und R₃ jeweils ein H-Atom oder ein C_1-15- Alkylrest oder ein C_5-12-Cycloalkylrest oder ein C_6-14- Arylrest sind,
H = eines oder mehrerer etyhlenisch ungesättigter mit E und/oder mit F und/oder G copolymerisierbarer Monomerer aus der Gruppe, welche aus α-Methylstyrol, Vinylacetat, Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, die von E verschieden sind, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, halogensubstituierten Styrolen, Vinylethern, Isopropenylethern und Dienen besteht,
wobei das Copolymer aus 30 bis 99 Gew.-% E, 0 bis 50 Gew.-% F, < 0 bis 50 Gew.-% G und 0 bis 50 Gew.-% H, vorzugsweise aus 45 bis 97 Gew.-% E, 0 bis 30 Gew.-% F, 3 bis 40 Gew.-% G und 0 bis 30 Gew.-% H und besonders bevorzugt aus 60 bis 94 Gew.-% E, 0 bis 20 Gew.-% F, 6 bis 30 Gew.-% G und 0 bis 20 Gew.-% H besteht, wobei die Summe aus E, F, G und H zusammen 100 Gew.-% ergibt.

4. Substanzgruppe

Ein Polymer aus folgender Monomereinheit:

Wobei R₁ und R₂ Substituenten bestehend aus den optionalen Atomen C, H, O, S, P und Halogenatomen sind und die Summe des Molekulargewichts von R₁ und R₂ mindestens 40 beträgt (z. B. Polystyrol oder Polymethylmethacrylat).

Einzelheiten zur Herstellung dieser Substanzen sind in WO 99/07 927 beschrieben.

Ausgestaltungsmöglichkeiten des Verfahrens werden mit Hilfe der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Fließschema des Verfahren und

Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines Pumpenaggregats zum Zusammenführen des zweiten Polyesterstroms mit dem Additivpolymer in schematischer Darstellung.

Gemäß Fig. 1 kommt Polyesterschmelze als Basispolymer aus einem Vorrat (1), bei dem es sich um einen Extruder oder einen Polykondensationsreaktor handeln kann. Der Polyesterstrom, der hier als "erster Strom" bezeichnet wird, fließt zunächst mit Temperaturen, die deutlich über seinem Schmelzpunkt liegen, von 230-330°C durch die Leitung (2) unter dem Druck des Extruders oder unter der Wirkung der ersten Pumpe (3) zu einer Verzweigungsstelle, von welcher die Leitung (4) abzweigt. Durchfließt die Schmelze optional Filter, Boosterpumpen oder Wärmetauscher, so befindet sich die Abzweigung bevorzugt nach dem Wärmetauscher, der den Polymerstrom um etwa 2 bis 15°C abkühlt. Der Teil des Polyesters, der hier als "zweiter Polyesterstrom" bezeichnet wird, fließt unter der Wirkung der zweiten Pumpe (5) zu einer ersten Mischstrecke (6), die als statischer Mischer dient.

Schmelze des Additivpolymers kommt aus einem Extruder (8) und hat an dessen Ausgang eine Temperatur, die 5-70°C und vorzugsweise mindestens 10°C niedriger als die Temperatur des ersten Polyesterstrom ist. Zweckmäßigerweise sorgt man dafür, dass der Monomergehalt in dem den Extruder verlassenden Additivpolymer höchstens etwa 0,6 Gew.-% beträgt. Dies kann z. B. durch entsprechend ausgewähltes Rohprodukt oder auch durch eine Entgasung im Extruder erreicht werden. Das Additivpolymer wird unter der Wirkung der dritten Dosierumpe (9) zu einer Dosierstelle (10) gefördert, wo es in den zweiten Polyesterstrom eintritt.

Die Vermischung in der ersten Mischstrecke (6) erfolgt durch Strömungshindernisse, (z. B. Mischelemente SMX, Firma Sulzer). Die Rohrleitung im Bereich der Mischstrecke (6) hat den Innendurchmesser (D), gemessen bei leerer Leitung. Eine erste Polymermischung verlässt die Mischstrecke (6) und gelangt durch einen mischerfreien Leitungsabschnitt (4a) in den dritten Polyesterstrom, der sich durch die Leitung (2a) bewegt. Die erste Polymermischung bewegt sich entlang einer Strömungsstrecke der Länge (L) im Kontakt mit dem dritten Polyesterstrom bis zum Erreichen der Strömungshindernisse der zweiten Mischstrecke (11). Dabei wird zweckmäßigerweise dafür gesorgt, dass L ≧ 2 D ist und/oder der Durchmesser innerhalb des Bereichs der Strecke L eine Querschnittsverjüngung zur Erhöhung der Polymerströmungsge schwindigkeit aufweist. Die erste Mischung aus dem Leitungsabschnitt (4a) wird dann zusammen mit dem dritten Polyesterstrom durch die zweite Mischstrecke (11) geführt, die ebenfalls als statischer Mischer ausgebildet ist. Am Ende der zweiten Mischstrecke (11) hat sich eine zweite Polymermischung gebildet, die den Mischbereich durch den Leitungsabschnitt (2b) verlässt und in an sich bekannter Weise auf verschiedene Spinnstellen aufgeteilt wird. Vorzugsweise beträgt die Länge der ersten Mischstrecke (6) und der zweiten Mischstrecke (11) das 6- bis 15-fache des Innendurchmessers des Leitungsabschnittes, in welchem sich die Mischstrecke befindet.

Eine Spinnstelle ist in der Zeichnung schematisch angedeutet, welcher man einen Teil der zweiten Polymermischung durch die gestrichelte Leitung (12) zuführt. Durch das Spinnpaket (13) wird die Polymermischung ausgepresst, es bilden sich zahlreiche Filamente (14), die gekühlt, zusammengefasst und mit Präparation (15) versehen werden. Wenn man textile Fäden produzieren will, läuft der gebildete Faden (16) über eine erste Galette (17), dann durch eine Verwirbelungseinrichtung (18) zu einer zweiten Galette (19). Die Abzugsgeschwindigkeit für den Faden, definiert als Umfangsgeschwindigkeit der Galette (17), beträgt in diesem Fall mindestens 3500 m/min und liegt vorzugsweise im Bereich von 4000 bis 9000 m/min. Der Faden läuft zu einer an sich bekannten Aufwickeleinrichtung (20) und wird dort aufgespult. Das Verzugsverhältnis, d. h. das Verhältnis der Abzugsgeschwindigkeit zur Spritzgeschwindigkeit am Düsenaustritt, beträgt vorteilhafterweise 50 bis 200, womit z. B. für POY-Fäden ein gutes Aufspulverhalten erzielt wird.

Die Weiterverarbeitung des Fadens zum textilen Faden ist an sich bekannt und in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Faden wird hierbei einer Verstreckung oder Strecktexturierung unterworfen, wobei die Reißdehnung von zunächst 85 bis 180% auf etwa 15 bis 45% reduziert wird. Für den Fall der Herstellung von Stapelfasern werden die Fäden mit Geschwindigkeiten von mindestens 1000 m/min über Galetten abgezogen und zunächst in Kannen abgelegt. Die weitere Verarbeitung erfolgt in bekannter Weise in einer Faserstrecke.

Gemäß Fig. 2 arbeitet man mit einem Pumpenaggregat (25), in welches man das Additivpolymer durch die Leitung (9a) und den zweiten Polyesterstrom durch die Zweigleitungen (4a, 4b, 4c) zuführt. In der vorliegenden schematischen Darstellung weist das Aggregat die einzelnen Dosierpumpen (9) sowie (5a), (5b) und (5c) auf. Die Dosierpumpen können als gemeinsam angetriebene Kammern einer Planetenradpumpe ausgeführt werden, die in DE 198 41 376 A1 beschrieben ist. Das Aggregat speist die darin erzeugte Mischung in die erste Mischstrecke (6).

1. Beispiel

Es wird gemäß Fig. 1 wie folgt gearbeitet:

Eine Schmelze aus Polyethylenterephthalat wird aus einem Reaktor mit einer intrinsischen Viskosität von 0,64 dl/g, entsprechend einer Schmelzeviskosität bei 290°C von 250 Pas, und einer Temperatur von 282° C ausgetragen und mittels einer Druckerhöhungspumpe mit einem Druck von 205 bar durch die Schmelzeleitung gefördert. Die Schmelze durchströmt ein Filter mit 20 µm Feinheit und einen Wärmetauscher, der die Schmelzetemperatur von 292°C auf 288°C abkühlt. Dieser erste Strom einer Menge von 423,0 kg/h wird in den zweiten Strom der Menge 21,18 kg/h entsprechend 5,0 Gew.-% des ersten Stroms, und den dritten Strom der Menge 401,82 kg/h aufgeteilt und verzweigt.

Verwendet wird ein copolymeres Additiv der 1. Substanzgruppe, enthaltend 91 Gew.-% Methylmethacrylat und 9 Gew.-% Styrol mit einer Schmelzeviskosität, gemessen bei 290°C, von 1100 Pas. Das auf eine Restfeuchte von < 0,1 Gew.-% vorgetrocknete Additiv wird in einem Extruder mit Entgasung aufgeschmolzen, bei einer Schmelzetemperatur von 255°C einer Dosierpumpe (9) zugeführt und in einer Menge von 2,115 kg/h dem zweiten Strom in der Leitung (4) zugegeben. Die anschließende Vermischung (Mischstrecke (6)) erfolgt in einem ersten Mischer vom Typ SMX der Firma Sulzer/CH, mit einem Innendurchmesser von 26,5 mm und einer Länge von 160 mm. Die Verweilzeit der Additivschmelze vom Ausgang des Extruders bis zum Kontakt mit dem zweiten Teilstrom beträgt 2,9 min. Die erste Mischung enthält einen Anteil an Additivpolymer von 9 Gew.-%.

Die erste Mischung wird in den dritten Polyesterstrom eingetragen und nach einer Strömungsstrecke L = 110 mm einem zweiten Mischer (11) mit einem Innendurchmesser von 65 mm und einer Länge von 910 mm zugeführt, darin homogenisiert und dispergiert.

Die Verweilzeit des Additivpolymers ab Ausgang Extruder bis zum Kontakt mit dem dritten Polyesterstrom beträgt 3,5 min.

Die zweite Polymermischung wird mittels Produktleitungen auf 20 Spinn positionen, je Position enthaltend 6 Spinndüsenpakete, verteilt. Die Verweilzeit der zweiten Polymermischung bis zum Eintritt in das Spinnpaket beträgt 5 min. Jedes Spinnpaket enthält eine Runddüse mit 34 Löchern des Durchmessers von 0,25 mm und der Länge des 2-fachen Durchmessers. Weiterhin enthält das Spinnpaket oberhalb der Düsenplatte ein Spinnfilterpaket, bestehend aus einer Stahlsandpackung von 30 mm Höhe und einer Körnung von 0,35 bis 0,50 mm sowie einem feinsten Maschengewebe von 40 µm und einem Stahlvliesfilter von 20 µm Porendurchmesser. Die Querschnittsfläche des Spinnfilterpaketes beträgt 40 cm². Die Verweilzeit der Schmelze im Filterpaket beträgt ca. 1,8 min. Bei dem Durchsatz der Schmelzemischung stellt sich ein Düsendruck von 145 bar ein, der geringfügig niedriger ist als bei einer PET-Schmelze ohne Additiv. Die Beheizung des Spinnpaketes wurde auf 288°C eingestellt.

Die aus den Düsenlöchern extrudierten schmelzflüssigen Filamente werden mittels horizontal zum Fadenlauf einströmender Blasluft einer Geschwindigkeit von 0,5 m/sec und einer Temperatur von 19°C abgekühlt und in einem Abstand von 1400 mm von der Düsenplatte in einem Ölerstein (15) zu einem Faden gebündelt und mit Spinnpräparation beschichtet.

Ein S-förmig umschlungenes Galettenpaar zieht den Faden mit einer Geschwindigkeit von 4320 m/min ab, wobei ein Spinnverzugsverhältnis von 149 eingestellt ist. Zwischen den Galetten ist eine bei normalem Fadenlauf geschlossene Verwirbelungsdüse (18) installiert, die bei einem Luftdruck von 4,0 bar dem Faden eine Verwirbelungsknotenzahl von 12 Knoten/m einprägt. Die Fadenspannung am Einlauf der Verwirbelungsdüse ist auf 0,15 g/den eingestellt.

Jeweils sechs Fäden einer Spinnposition werden in einem Wickler zu Spulpaketen aufgespult, wobei die Geschwindigkeit von 4290 m/min derart gewählt wurde, dass die Fadenspannung vor dem Aufspulen 0,10 g/den beträgt.

Es werden vororientierte (POY) Fäden erhalten, gekennzeichnet durch einen Titer von 128 den, eine Reißfestigkeit von 2,5 g/den und eine Reißdehnung von 117%. Die POY-Spulen werden in einer Barmag- Texturiermaschine vom Typ FK6 mit einer Geschwindigkeit von 900 m/min strecktexturiert. Das Verstreckverhältnis wird zu 1,70 gewählt. Der erste Heizer hat eine Temperatur von 210°C, der zweite von 170°C.

Das texturierte Garn hat einen Titer von 76 den, eine Reißfestigkeit von 4,6 g/den und eine Reißdehnung von 22% und ist durch eine gute Anfärbegleichmäßigkeit charakterisiert. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich hier insbesondere auch durch eine geringe Anzahl von Fadenbrüchen sowohl beim Spinnen als auch beim Texturieren aus.

2. Beispiel

Es wird nunmehr mit dem in Fig. 2 erläuterten Pumpenaggregat gearbeitet. Polyethylenterephthalatschnitzel mit einem Wassergehalt von weniger als 35 ppm, der intrinsischen Viskosität von 0,64 dl/g werden in einem Extruder aufgeschmolzen und bei einer Temperatur von 290°C mit einem Druck von 180 bar ausgetragen, als Schmelzestrom von 302,4 kg/h durch die Schmelzeleitung befördert und einer Filtration mit einer 20 µm Filterkerze unterzogen.

Dieser filtrierte erste Polyesterstrom der Menge 302,4 kg/h wird in den zweiten Polyesterstrom der Menge 13,98 kg/h, entsprechend 4,62 Gew.-% des ersten Stromes, und den dritten Strom der Menge 288,42 kg/h aufgeteilt und verzweigt.

Zur Dosierung und zum Transport des zweiten Teilstroms und des Additivstromes wird eine linksdrehend betriebene 6-fach Planetenradpumpe der Firma Mahr GmbH, Göttingen/DE eingesetzt. Es handelt sich um eine Spinnpumpe mit 6 Dosierpumpen, die durch Umkehrung des Drehsinns und damit der Flussrichtung, die jeweils gleichen Volumenströme von 6 Eingangskanälen in einem Ausgangskanal vereinigt.

Der zweite Polyesterstrom wird zu gleichen Teilen auf 5 von 6 Eingänge der Planetenradpumpe zugeführt.

Ein copolymeres Additiv der 3. Substanzgruppe, enthaltend 9 Gew.-% Styrol, 89 Gew.-% Methylmethacrylat und 2 Gew.-% N-Cyclohexyl maleinimid, wurde mit einer Schmelzeviskosität (bei 290°C) von 1440 Pas gewählt.

Das auf eine Restfeuchte von < 0,1 Gew.-% getrocknete Additiv wird in einem Extruder aufgeschmolzen und bei einer Schmelzetemperatur von 265°C mit einer Menge von 2,33 kg/h, entsprechend 0,77 Gew.-% des ersten Polyesterstromes, dem verbleibenden Eingangskanal der Planetenradpumpe zugeführt. Dieser Additivstrom wird im Auslaufkanal der Planetenradpumpe mit dem Polyesterstrom aus einem der 5 mit Polyester gespeisten Eingangskanäle zusammengeführt und vorvermischt, ehe die Polyesterströme der 4 verbleibenden Eingangskanäle diesem Vorgemisch im Auslauf der Planetenradpumpe zugeführt werden. Die Verweilzeit der Additivschmelze vom Extruder-Ausgang bis zum Ausgang aus der Planetenradpumpe beträgt 70 sec. Die anschließende Aufbereitung erfolgt in einem ersten statischen Mischer (6) vom Typ SMXS DN 17 der Sulzer AG, Zürich/CH, mit einem Innendurchmesser von 17,8 mm und der 9-fachen Länge des Innendurchmessers, die Mischung hat einen Additivgehalt von 16,7 Gew.-%.

Diese erste Mischung wird in den dritten Polyesterstrom eingetragen und nach einer Strömungsstrecke L = 72 mm einem zweiten Mischer (11) vom Typ SMX der Sulzer AG mit einem Innendurchmesser von 52,5 mm und einer Länge von 525 mm zugeführt, dort homogenisiert und dispergiert. Die Verweilzeit der Additivschmelze vom Extruder-Ausgang bis zum Kontakt mit dem dritten Polyesterstrom beträgt 100 sec.

Diese zweite Polymermischung wird mittels Produktleitung auf 12 Spinnpositionen, je Position enthaltend 6 Spinnpakete, verteilt, wobei die Verweilzeit der zweiten Polymermischung vom Austritt aus dem zweiten Mischer (11) bis zum Eintritt in das Spinnpaket 5 min beträgt. Jedes Spinnpaket enthält eine Runddüse mit 34 Löchern des Durchmessers 0,25 mm und der Länge des 2-fachen Durchmessers. Das Spinnpaket enthält oberhalb der Düsenplatte ein Spinnfilterpaket, bestehend aus einer Stahlsandpackung von 30 mm Höhe und einer Körnung von 0,5 bis 0,85 mm, sowie einem Maschengewebe von 40 µm und einem Stahlvliesfilter von 20 µm Porendurchmesser. Der Durchmesser des Spinnfilterpaketes beträgt 85 mm. Die Verweilzeit der Schmelze im Filterpaket beträgt ca. 1,5 min. Die Beheizung des Spinnpaketes wurde auf 290°C eingestellt. Die Oberfläche der Spinndüse befindet sich 30 mm oberhalb der Begrenzung des Heizkastens. Bei dem Durchsatz der Schmelzemischung stellt sich ein Düsendruck von 150 bar ein.

Die aus den Düsenlöchern extrudierten schmelzeflüssigen Filamente werden mittels horizontal zum Fadenlauf einströmender Blasluft einer Geschwindigkeit von 0,55 m/sec und einer Temperatur von 18°C abgekühlt und in einem Abstand von 1250 mm von der Düsenplatte in einem Ölerstein (15) zum Faden gebündelt und mit Spinnpräparation beschichtet.

Ein S-förmig umschlungenes Galettenpaar zieht den Faden mit einer Geschwindigkeit von 5000 m/min ab, wobei ein Spinnverzugsverhältnis von 141 eingestellt ist.

Zwischen den Galetten ist eine bei normalem Fadenlauf geschlossene Verwirbelungsdüse (18) installiert, die mit einem Luftdruck von 4 bar dem Faden eine Verwirbelungsknotenzahl von 12 Knoten/m einprägt. Die Einlaufspannung im Einlauf der Verwirbelungsdüse ist auf 0,15 g/den eingestellt.

Jeweils sechs Fäden einer Spinnposition werden in einem Wickler zu Spulpaketen aufgespult, wobei die Spulengeschwindigkeit von 4985 m/min derart gewählt wurde, dass die Fadenspannung vor dem Aufspulen 0,1 g/den beträgt. Es werden vororientierte (POY) Fäden erhalten, gekennzeichnet durch einen Titer von 126 den, eine Reißdehnung von 116 % und eine Reißfestigkeit von 2,4 g/den. Die POY-Spulen werden mit einer Barmag-Texturiermaschine vom Typ FK6 mit einer Geschwindigkeit von 900 m/min strecktexturiert. Das Verstreckverhältnis wird zu 1,77 und die Heizertemperaturen 1 und 2 zu 210 bzw. 170°C gewählt. Das texturierte Garn hat einen Titer von 74 den, eine Reißfestigkeit von 4,5 g/den und eine Reißdehnung von 18,3% und ist durch eine gute Anfärbegleichmäßigkeit charakterisiert.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von synthetischen Fäden aus einer Polymermischung auf Polyesterbasis, dadurch gekennzeichnet,

a) dass man einen ersten Strom einer Polyesterschmelze in einen zweiten und einen dritten Polyesterstrom aufteilt, wobei die Menge des ersten Stroms 100 bis 2000 kg/h und die Menge des zweiten Polyesterstroms 5 bis 300 kg/h beträgt,
b) dass man 0,2 bis 100 kg/h eines schmelzflüssigen Additivpolymers dem zweiten Polyesterstrom zudosiert und das Additivpolymer zusammen mit dem zweiten Polyesterstrom durch eine erste Mischstrecke, bestehend aus einer Leitung mit Strömungshindernissen, führt und eine erste Polymermischung bildet, deren Gehalt an Additivpolymer 3 bis 50 Gew.-% beträgt, und das Verhältnis der Schmelzeviskosität des Additivpolymers und des Polyesters des ersten Stromes 0,8 : 1 bis 10 : 1 beträgt,
c) dass man die erste Polymermischung durch einen Leitungsabschnitt führt und in den dritten Polyesterstrom einspeist, und dass man die erste Mischung zusammen mit dem dritten Polyesterstrom durch eine zweite Mischstrecke, bestehend aus einer Leitung mit Strömungshindernissen, führt und eine zweite Polymermischung bildet,
d) und dass man die zweite Polymermischung zu Filamenten ausspinnt, die Filamente abkühlt und zu Fäden zusammenfasst und die Fäden mit Geschwindigkeiten von mindestens 1000 m/min abzieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das unvermischte Additivpolymer in einem Extruder aufgeschmolzen wird und am Ausgang des Extruders eine Temperatur aufweist, die 5 bis 70°C niedriger ist als die Temperatur des ersten Polyesterstroms.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Additivpolymer amorph und in der Polyesterschmelze unlöslich ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Additivpolymer für eine Verweilzeit von 0,1 bis 5 Minuten im schmelzflüssigen Zustand gehalten wird, bevor es mit dem zweiten Polyesterstrom in Kontakt kommt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Additivpolymer für eine Verweilzeit von 0,2 bis 7 Minuten im schmelzflüssigen Zustand gehalten wird, bevor es nach Austritt aus dem Extruder mit dem dritten Polyesterstrom in Kontakt kommt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsstrecke L des Strömens der ersten Polymermischung im Kontakt mit dem dritten Polyesterstrom bis zum Erreichen der Strömungshindernisse gleich oder größer 2 D ist, wobei D der innere Durchmesser der leeren Leitung der ersten Mischstrecke ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Schmelzeviskositäten des Additivpolymers und des Polyesters des ersten Stromes 1,5 : 1 bis 8 : 1 beträgt.