DE1267374B - Verfahren zum Herstellen synthetischer Faeden durch Schmelzspinnen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

DOId

Deutsche Kl.: 29 a-6/31

Nummer: 1267374

Aktenzeichen: P 12 67 374.4-26

Anmeldetag: 25. Juni 1962

Auslegetag: 2. Mai 1968

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen synthetischer Fäden durch Schmelzspinnen, wo bei ein Fadenbündel nach dem Austritt aus der Spinndüse durch einen mit Gas gefüllten und unter Überdruck stehenden, nach außen abgeschlossenen Spinnschacht und anschließend in ein Abschreckoder Kühlbad geführt wird.

Beim Herstellen von Einfäden aus Polymeren durch Schmelzspinnen werden im allgemeinen die frisch gesponnenen Fäden durch einen Spinnschacht von etwa 6 bis 36 mm und anschließend in ein Abschreckbad geführt. Ein so hergestellter Faden hat jedoch im allgemeinen noch eine sehr geringe Festigkeit und hohe Dehnung. Durch Recken in warmem Zustand erlangt der Faden eine gleichmäßigere Ausbildung und ein relativ festes Gefüge.

Diese herkömmlichen Verfahren haben sich jedoch nicht als zufriedenstellend erwiesen, wenn Einzelfäden von verhältnismäßig geringem Titer hergestellt werden sollen. In der Regel muß die Temperatur der Schmelze entsprechend erhöht werden, um ein Abreißen beim Spinnen in diesem Fall zu vermeiden. Je höher aber die Temperatur der Schmelze ist, desto mehr nimmt die Neigung des Polymeren zu einem Abbau zu. Beim Verspinnen beispielsweise zu Fäden mit einem Titer von 180 den ist es notwendig, eine Temperatur der Schmelze von etwa 293° C anzuwenden, wenn man ein Abreißen der Fäden vermeiden will. Bei diesen erhöhten Temperaturen erfolgt jedoch ein gewisser Abbau in dem Polymerisat, wodurch der Faden für viele Anwendungszwecke nicht mehr brauchbar ist.

Es ist ferner bereits bekannt, das Fadenbündel von der Spinndüse aus durch einen mit Gas gefüllten, unter Überdruck stehenden, nach außen abgeschlossenen, längeren Spinnschacht und anschließend in ein Abschreck- oder Kühlbad zu führen. Bei der hierzu dienenden, bekannten Einrichtung ragt die Spinndüse oben in einen senkrechten Spinnschacht, der nahe seinem unteren und seinem oberen Ende mit einer an eine Heizquelle angeschlossenen Zu- und Ableitung für ein Heizmedium — im allgemeinen Luft — versehen ist. Dadurch kann das heiße Medium durch den Schacht zirkulieren. Zweck dieses Vorgehens ist es, eine Streckung der Fäden in dem etwa 10 bis 15 m langen Schacht unter dem Einfluß der darin herrschenden Temperatur von etwa 95° C und des Eigengewichtes der senkrecht in dem Schacht hängenden Fäden zu erreichen

Es hat sich bei diesen bekannten Verfahren gezeigt, daß bei Anwendung des relativ langen Zwischenraumes zwischen Düse und Abschreckbad infolge Verfahren zum Herstellen synthetischer Fäden
durch Schmelzspinnen

Anmelder:

Avisun Corporation,

Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Amthor, Patentanwalt,

6000 Frankfurt, Mittelweg 12

Als Erfinder benannt:
Joseph C. Berger jun.,
Folsom, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 24. Juli 1961 (126 042)

von Turbulenz sowohl der Gasströmung als auch der Kühlflüssigkeit im Eintrittsbereich unerwünschte Schwankungen der Fadenstärke auftreten.

Die angegebenen Nachteile der bekannten Verfahren zum Herstellen synthetischer Fäden durch Schmelzspinnen, bei denen ein Fadenbündel nach dem Austritt aus der Spinndüse durch einen mit Gas gefüllten und unter Überdruck stehenden, nach außen abgeschlossenen Spinnschacht und anschließend in ein Kühlbad geführt wird, werden erfindungsgemäß dadurch behoben, daß das Gas in dem Spinnschacht strömungsfrei gehalten wird.

Das im Spinnschacht befindliche Gas ist zweckmäßig Druckluft, und als Kühlbadflüssigkeit verwendet man am besten Wasser.

In bekannter Weise kann das Fadenbündel im Schacht auch verstreckt werden. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, das Gas in dem Schacht unter einem Überdruck von etwa 140 g/cm² zu halten. Eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens zeigt eine Spinndüse bzw. einen Spinnkopf, einen Abschreckbadbehälter, eine Anordnung zum Erwärmen und Recken des abgeschreckten Fadens und als Spinnschacht eine Haube, die das Fadenbündel von der Düse bis unter die Oberfläche des flüssigen Abschreckbades umfaßt. Diese bis unter die Oberfläche des Bades reichende Haube schützt die frisch ausgesponnenen Fäden gegen strömende Medien, z. B. Luft. Die Haube ist mit einem Ventil ausgestattet, um in dieser einen zum Dämpfen der

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unerwünschten Turbulenz, wie Schwabbeln oder Wellenschlag, ausreichenden Druck zu halten und entsprechend nachzuregulieren.

Selbstverständlich eignet sich das Verfahren für eine Vielzahl anderer, durch Schmelzspinnen verarbeitbarer thermoplastischer Polymere.

Die nach den bekannten Verfahren hergestellten Fäden besitzen im allgemeinen eine Festigkeit von etwa 5,5 bis 6,0 g/den und Titerschwankungen, die durchschnittlich +15% betragen und bis zu +50° ansteigen können. Wie durch die folgenden Beispiele erläutert, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine weniger kritische Überwachung notwendig, und die Herstellung von Fäden mit verbesserten Eigenschaften, wie z. B. Fäden mit einer Festigkeit von 6,5 g/den und darüber, und einer durchschnittlichen Titerschwankung von nur etwa + 6,6⁹Zo wird ermöglicht.

Beispiel 1

Es wird Polypropylen mit einem Schmelzindex von 2,4 in eine herkömmliche Strangpreßvorrichtung eingeführt, die eine Trommel mit einem Durchmesser von 38 mm aufweist. Sodann wird das Polypropylen während dessen Bewegung durch eine Schnecke mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 53 UpM erschmolzen. Die Strangpreßvorrichtung gibt 6 kg Polymeres pro Stunde bei einer Temperatur von etwa 243° C an eine Düse ab, die eine Öffnung mit einem Durchmesser von 1,32 mm aufweist. Die Düse ist etwa 25 cm über der Oberfläche eines Wasserbades angeordnet, das bei einer Temperatur von etwa 32° C gehalten wird. Diese Anordnung ist durchweine Haube umgeben, deren unteres Ende in dem Bad untergetaucht ist. Luft unter einem Druck von etwa 140 g/cm² liegt im Inneren der Haube vor und dient dazu, Oberflächenspannungen längs des im Inneren der Haube vorliegenden Badteils zu dämpfen bzw. zu verhindern.

Das geschmolzene und durch die Düse ausgepreßte Polypropylen wird mittels eines Rollenpaares, das mit etwa 15 m/Min, umläuft, von der Düse abgezogen und dabei um 250% verstreckt. Der resultierende, abgeschreckte Faden wird in einer Kammer auf eine Temperatur von etwa 163° C erhitzt, nachdem er das erste Rollenpaar verlassen hat. Anschließend wird mittels eines zweiten Rollenpaares verstreckt, das mit einer Geschwindigkeit von etwa 105 m/Min, umläuft. Der erhaltene gereckte Faden weist Titerschwankungen von nur + 6% auf, und auf Grund der tiefen Schmelztemperatur und der in Anwendung kommenden Düsenöffnung mit großem Durchmesser wird während des Verspinnens kein Abbau des Polymeren oder Zerreißen des Schmelzflusses festgestellt.

Beispiel 2

Es wird die in dem Beispiel 1 beschriebene Vorrichtung sowie ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von 2,4 angewandt, das auf eine Temperatur von 232° C erhitzt und durch eine Mehrzahl von Spinnöffnungen mit einem Durchmesser von 1,32 mm versponnen wird. Die versponnenen Ströme werden sodann durch eine ruhige Luftstrecke geführt, die etwa 25 cm lang ist.'Man arbeitet bei einem Druck von etwa 140 g/cm². Anschließend wird in einem Wasserbad mit einer Temperatur von 32° C abgeschreckt. Während des Durchtrittes durch die ruhige Luft werden die Polymerenströme einem Verstrecken von etwa 340 % unterworfen. Die abgeschreckten Fäden werden sodann durch die herkömmliche Nachreckstufe in der gleichen Weise geführt, wie es im Beispiel 1 ausgeführt ist. Die erhaltenen Faden weisen die folgenden Eigenschaften auf:

	Versuch.	Fadenstärke	Festigkeit	ί	6,65	I	6,44	[	6,52 ·	ί	6,73	I	Bruchdehnung
		(den)	(g/den)	f			P/t)
IO
			20,1
	Nr. 1	363	21,9 20,2
			20,7
15			20,7
	Nr. 2	368	21,0 19,8
			20,5
20			19,3
	Nr. 3	345	22,1 21,2
			20,9
			23,5
	Nr. 4	300	22,2 21,3
			22,3

Die Messung zeigt, daß diese Proben Titerschwankungen von nur 6,615% besitzen.

Beispiel 3

Es wird die im Beispiel 1 beschriebene Vorrichtung und ein Polypropylen mit einem Schmelzindex von

4,74 angewandt, das auf eine Temperatur von 243° C erhitzt und sodann durch eine Mehrzahl von Spinnöffnungen mit einem Durchmesser von 1,32 mm und einer Geschwindigkeit von 9 kg/Std. ausgepreßt wird. Die so erhaltenen Ströme werden durch eine ruhige Luftatmosphäre geführt, die eine Länge von etwa 17,5 cm hat. Man arbeitet bei einem Druck von etwa 140 g/cm². Anschließend wird in einem Wasserbad bei einer Temperatur von 30° C abgeschreckt. Die so erhaltenen abgeschreckten Fäden werden fünfmal um ein erstes Rollenpaar geführt, das mit einer Geschwindigkeit von 18 m/Min, umläuft, so daß die versponnenen Ströme des Polypropylens vor dem Abschrecken auf Fäden mit einem Titer von 180 den verstreckt werden. Von dem ersten Rollenpaar ausgehend werden die Fäden auf etwa 190° C erhitzt und um ein zweites Rollenpaar geführt, das mit einer Geschwindigkeit von 167 m/Min, umläuft, wodurch sich ein Verstrecken auf das Neunfache der ursprünglichen Länge ergibt. Im folgenden sind die Eigenschäften der so erhaltenen Fäden angegeben.

Denier	Festigkeit (g/den)	Bruchdehnung (%)
180 j	7,32 7,85 7,72 7,63	14,84 16,51 17,50 17,09

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen synthetischer Fäden durch Schmelzspinnen, wobei ein Fadenbün-

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del nach dem Austritt aus der Spinndüse durch schacht unter einem Überdruck von etwa 140 g/

einen mit Gas gefüllten und unter Überdruck cm² hält, stehenden, nach außen abgeschlossenen Spinn-

schacht und anschließend in ein Abschreck- oder In Betracht gezogene Druckschriften: Kühlbad geführt wird, dadurch gekenn- 5 Deutsche Patentanmeldung H8435VII/29a (bezeichnet, daß das Gas in dem Spinnschacht kanntgemacht am 10. 9.1953); strömungsfrei gehalten wird. französische Patentschriften Nr. 1226 310,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 1217 926;

kennzeichnet, daß man das Gas in dem Spinn- britische Patentschrift Nr. 645 275.

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