DE1435400A1

DE1435400A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entspannen von Faeden und Fasern

Info

Publication number: DE1435400A1
Application number: DE19621435400
Authority: DE
Inventors: Howell Jun Carl Jackson; Rowe Jun Alvah Leo
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1961-04-11
Filing date: 1962-04-04
Publication date: 1969-04-17
Also published as: NL276786A; CH384128A; GB982794A; BE615993A; DK103316C

Description

DR. I. WIIOAND 1 7 O C / Π Π MÖNCHEN 15, ♦· ΑρΤΐ119·2

MDNCHEN 1 *f 0 Ό H U U NUSSBAUMSTRASSE 10

DIH..-INO. W. NIIMANN TELEFON: 55547«

HAMBURG
tATINTANWXlTI

W. Xo 924/62

The Ghemstrand Corporation
Deoatur, Alabama (T*St.A.)

Verfahren und Vorrichtung saum Entspannen
von Fäden und Fasern

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrioh« tung zum Spinnen von Fäden und Fasern, insbesondere aus Aorylnitril-Polymerisationsprodulcten» In Verbindung «it dem Spinnverfahren betrifft die Erfindung insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Entspannen der Fasern in soloher Weise, daß die Temperstufe, die bisher als notwendig oder erwünscht angesehen wurde, entfällt.

Bei vielen der bisherigen Verfahren werden duroh
Tempern hooh orientierte Strukturen erhalten· Bei diesem

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Tempern wird das Material in einem Dampf strom oder Luftstrom bei hohen Temperaturen» d.h. loo° und darüber, ver-■treokt, Röntgtnetrukturanalysen haben jedoch gezeigt, daS diese Behandlungeart gewöhnlich eine gleichzeitige Kristallisation der Struktur hervorruft, wenn die Orientierungsetufe nioht sehr sorgfältig durchgeführt wird. Wenn daher Fasern oder Fäden mit hoher Dehnung (25 bis 5o ^) erwünscht sind, mufl die Kristallisation vor der Entspannung vermieden werden, da die Kristallisation eine adäquate Entspannung oder Schrumpfung verhindert, welche als notwendig befunden wurde, um die erwünschte Dehnung zu erzielen, ohne die kristalline Struktur innerhalb der Fasern oder Fäden zerstören zu müssen, indem man das Material einer Quellung oder sehr hohen Temperaturen, z.B. oberlÄb 2oo°, unterwirft. Diese drastischen Behandlungen zerstören häufig andere erwünschte Eigenschaften und können Verfärbung hervorrufen. Die in der US-Patentschrift 2 743 994 beschriebene Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fasern als Fäden, worin die letztgenannten im wesentlichen vor der Kristallisation entspannt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung der in dieser Patentschrift offenbart en Erfindung·

Kurz gesagt wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung eine Spinnlösung durch eine Spinndüse in ein Spinnbad gepreßt« Die in dem Spinnbad gebildeten Fäden werden über einen ersten Satz von Walzen gezogen und in eine Kaskade

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eingeführt, in weloh· eine Wasser-Löeungsmittellöeung einer kontrollierten !Temperatur im Gegenstrom zu den Fäden eingeleitet wird. Sie Fäden werden aus der Kaskade über einen «weiten Sate τοη Walzen herausgezogen und ansohlies-Bend in eine Entspannungszone, eine Trockenzone und andere Hachbehandlungszonen geführt. Ein wiohtlges Merkmal der Erfindung be et ent in der Verwendung eines Kaekadeneinsatze'i aus einem kanalf örmigen Element, das in die Kaskade hineinpaß t, das jedoch oberhalb der Kaskade mit Hilfe von Abstandshaltern gehalten wird. Der Kaskadeneinsatz wird in den unteren Seil der Kaskade eingesetzt, d.h. dasjenige Ende, das dem Spinnbad am nächsten ist. Die Fäden oder das Fadenbündel, das durch die Kaskade läuft, muß daher zunächst über den Kaskadeneinsatz und anschließend durch den Rest der Kaskade gehen. Zwei wasser-Itösungsmittellösungen bei zwei verschiedenen, jedoch genau kontrollierten !Temperaturen werden in das vordere (obere) Ende der Kaskade bzw« in den Kaskadeneinsatz eingeleitet. Sie Temperatur der am vorderen (oberen) Ende des Kaskadeneinsatzes eingeleiteten Lösung ist höher als die am vorderen (oberen) Ende der Kaskade selbst. Somit stellt die Kaskade eine Streok-Orientierungszone dar, worin das Fadenbündel einer genauen Temperatur am Einlaß dieser Zone und einer genauen, jedoch niedrigeren Temperatur im übrigen Teil dieser Zone unterworfen wird»

Es ist daher ein Hauptzweck der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art zu

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schaffen, um dl· Fäden oder fasern vor der Kristallisation KU entspannen·

Ein anderer Zweck der Erfindung ist es, tine Kaskade und einen Kaskadeneinsatz sowie ein Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung au schaffen* wobei zwei getrennte Temperaturzonen lsi der Kaskade aufrecht erhalten werden·

Sie Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beiepielewa.ee näher erläutert.

Fig« 1 zeigt in halbechematieoher darstellung, teilweise la Querschnitt, das grundlegende Verfahren der Erfindung ·

Pig, 2 ist ein vergrößerter Xellausschnitt des in Pig.l gezeigten Kaekadeneinsatzes.

Spinnlösung wird duroh eine Spinndüse 1 In ein Spinnbad 2 gepreßt. Sie Spinnbadvorriohtung 1st von üblicher Art und die Spinnbadbedingungen sind im wesentlichen ähnlich denjenigen_f wie sie in der US-Patentsohrift 2 743 994 beschrieben sind. Die im Spinnbad 2 gebildeten fäden 6 werden über Waisen 3 und 4 gesogen und danach in eine geneigte Kaskade 5 geführt. Beim Durchgang durch die Kaskade 5 laufen die Fäden oder das Kabel (Im allgemeinen durch die Bezeichnung 6 wiedergegeben) über einen geneigt stehenden Kaskadeneinsats 7* Ber.Kaskadeneinsats 7 ist mit einer Hehrzahl von Abstandshaltern 8 versehen, welche den Sinsats oberhalb des Bodens der eigentlichen Kaskade halten.

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Wasser oder eine Waseer-Löeungamittellösung bei einer genau kontrollierten Temperatur, vorzugsweise zwischen 88 und 98⁰C, wird auf den .Kaskadeneinsatz duroh eine Leitung 9 eingeleitet. Das Verstrecken der Fäden wird auf dem Kaskadeneinsatz 7 erzielt. Wasser oder eine Wasser-Lösungsmittellösung einer genau kontrollierten Temperatur von vorzugsweise zwischen 8o° und 9o°C wird auf die Kaskade 5 duroh die Leitung Io eingeleitet. Somit ist die Temperatur der durch die Leitung Io eingeführten Lösung niedriger als diejenige der durch die Leitung 9 eingeführten Lösung. Das durch die Leitung Io eingeführte Wasser bzw. die Lösung läuft die Kaskade 5 herab und tritt unter dem Kaskadeneinsatz 7 hindurch. Das Wasser oder die Lösung, welohe die Kaskade 5 im ßegenstrom mit dem Faserbündel passiert, dient dazu, Lösungsmittel von den Fasern bzw. Fäden zu entfernen. Die Fäden werden von der Kaskade 5 über die Walzen 11 und 12 abgezogen. Von hier laufen die Fäden zu einem Entspanner 13. Das Fadenbündel wird dann vom Entspanner 13 abgezogen und mit Hilfe der beheizten Walzen 14 und 15 getrocknet.

Wie oben angedeutet, ist die Spinnbadvorriohtung von im wesentlichen üblicher Bauweise. Die Konzentration an Dimethylaoetamid im Bad beträgt etwa 55 $>* Das Fadenbündel taucht etwa 25,4 cm ein und die Spinnbadtemperatur liegt vorzugsweise zwisohen 42° und 5o°0. Die Spinnlösung enthält vorzugsweise ein Mischpolymerisat aus 94$ Acrylnitril und Sf₀ Vinylacetat. Das Mischpolymerisat wird vorzugsweise

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in Dimethy!acetamid zu einer Lösung gelöst, die zwischen 2o und 26 öew.$ Mischpolymerisat enthält. Die Temperatur der Spinnlösung wird vorzugsweise zwisohen 8o° und 85⁰O gehalten» Diese Lösung wird der Spinndüse 1 mit Hilfe üb* lioher Pumpen zugeführt. Die Spinnlösung wird in das Spinnbad vorzugsweise in einer Menge von etwa βίο ccm/min je Paden eingepreßt.

Beispiel 1

Eine Spinnlösung des vorgehend beschriebenen Typs, die bei einer Temperatur von 85⁰G gehalten wird, wird in einer Menge von 67o com/Min je Faden ausgepreßt. Die Spinnlösung enthält etwa 23 »6 Gew.$ Mischpolymerisat. Die Spinnbadtemperatur wird bei 42⁰O gehalten. Die Geschwindigkeit der Walzen 3 und 4 beträgt etwa 6,67 m/Min. Das Strahl-Streokverhältnis beträgt etwa o,913 im Bad. Das Kaskaden-Streokverhältnis beträgt 5»2o und die Bedingungen in der Kaskade (mit dem Kaskadeneinsatz) sind praktisch die gleichen wi* vorstehend beschrieben. Frisches Leitungswasser bei einer Temperatur von etwa 93⁰C wird durch die Leitung eingeleitet und läuft die Kaskade 5 herunter. Das in den Kaskadeneinsatz 7 aus der Leitung 9 zugeführte Wasser besitzt eine Temperatur von etwa 85⁰C

Man läßt die Fasern um die Walzen 11 und 12 und in den Entspanner 13 laufen, in welchem die Entspannung mit einem bei Atmosphärendruck arbeitenden Wasserdampfsystem erzielt

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wird* Sie Kaskadenwaisen 11 und 12 laufen bei einer anderen Geschwindigkeit ale die Waisen 14 und 15, eo daß diese Entspannung ereielt wird* Der Sntepanner 13 besteht aus einem Kasten au· niohtrostendem Stahlt einer Abdeckung au« PoIyamidgewebe oder -gewirk für den Kaeten und einer Haube oder _; eintm Deckel über dem Polyamidgewebe. Eine Anaahl durohloohter Rohre 1st innerhalb des Behälters angebracht und an einen Bampfentwiekler angeschlossen. Dampf wird durch die duroh-Ioohten Rohre eingelassen, welche als Verteilungssystem dienen. Der Dampf strömt durch das Polyamidgewebe mit geringer Geschwindigkeit. Der Deckel, der oberhalb des Polyamidgewebes angebracht ist, rerhindert den Eintritt ron Luft in die Dampfsone. Das Fadenbündel oder -kabel wird entlang dem Dampfentwiokler zwischen der Polyamidabdeokung und dem Deckel geführt. Die Entspannung des Fadenbündels erfolgt beim Durchgang durch die Dampfzone. Wenn man in dieser Welse arbeitet, kann man eine Entspannung von 23,8ji

erslelen. Die Eigenschaften, der anschließend behandelten Fasern ist allgemein befriedigend.

Beispiel 2

Die vorstehend geschilderten Bedingungen werden wiederholt mit der Ausnahme, daS die Konsentration der Spinnlösung etwa 25,1 Gew.jC beträgt. Die übrigen Bedingungen sind die gleichen wie in Beispiel 1. Im Entspanner 13 werden die Fäden auf einen Wert von etwa 23,8^ entspannt. Die

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anschließende Behandlung ergibt befriedigende Ergebnisse.

Beispiel 3

GemäA Beispiel 1 hergestellte Fäden werden wie folgt weiterbehandelt, wobei die nachstehend angegebenen Ergebnisse erhalten werden. Die getroolcneten Fäden werden in einer KräuselungsTorrichtung, τοη der ein Beispiel in der US-Patentschrift 2 311 174 gestigt ist, gekräuselt und anschließend in Form eines gekräuselten Fadenbündels gewonnen» Dieses gekräuselte Fadenbündel wird in einer Standardsohneid* vorrichtung zu Stapelfasern mit Längen τοη etwa 63*5 nm geschnitten. Das Krauselunge- und Sohneidverhalten der Fasern ist befriedigend. Eine Probe der Fasern wird zur Messung des liters, der Bruchfestigkeit und der Bruchdehnung Terwendeti es wurden gegenüber einer Vergleiohsprobe folgende Ergebnisse erhalten«

Fäden, hergestellt Fäden ohne

naoh den kontinuier- Entspannung

liehen Entspannung«- (Vergleiohs-

Terfahren versuch)

liter 3,1 2,6

Bruohfeetifkeit 2,ο 2,8

Bruohdehnuag · 36 + 28 ^

Is ist ersichtlich, dafl die nach dem kontinuierlichen Entspannungsverfahren hergestellten Fasern einen erhöhten

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Titer, eine rerminderte Festigkeit und eine erhöhte Dehnung im Vergleich zu den nicht entspannten fasern aufweisen. Die fasern werden auf einer Baumwollkarde weiterrerarbtitet und zu Garn und gewebten Bändern verarbeitet. Ihr Verhalten ist während dieser nachfolgenden Verarbeitungsstufen befriedigend.

Beispiel 4

Gemäß Beispiel 2 hergestellte fäden werden auf die nachstehend geschilderte Weise behandelt und die nachstehen· den Ergebnisse erhalten. Die getrockneten fäden werden wie in Beispiel 3 gekräuselt und die Eigenschaften der Einzelfäden bestimmt.

Fäden, hergestellt ' fäden, entnaoh dem kontinuier- spannt in einem liehen Entspannung*- Dampfa^oklar verfahren (Vergleiohs-

verauch

Titer	(g/den)	3,	3	2,	9
Bruchfestigkeit		2,	CVl	2,	2
Bruchdehnung	25		4o	*

Die fäden werden nicht wie in Beispiel 3 zu Stapelfasern güschnitten, sondern nach dem Verarbeiten auf eines Kabelumwandler zu Garnen verarbeitet. Die Verarbeitungseigenschaften und die Eigenschaften der Garne sind sowohl bei den kontinuierlich entspannten fäden als auoh bei den fäden befriedigend, die in üblicher Weise in ginem Dampfautoklav entspannt wurden. Die Werte für das Garn für dit

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nach den beiden Methoden behandelten Fäden sind nachstehend angegeben«

	Fäden, hergestellt nach dem kontinuier lichen Entepannunga- verfahren	Fäden, ent spannt in einem Dampfautoklav
Garn-Zahl	1/34,1	1/33,5
Garn-Einfadenprodukt	436	395
Garn-Dehnung, $>	9,1	8,9
Garn-Sohrumpfung, fl	17,o	25,6
Garn-Unebenheit, 56	Iq,6	lo,o
Wirkflug (Knitting Ply) (g/bllnd)	ο_fo245	o,o347

Die Erfindung wurde zwar in der Beschreibung und in den Beispielen anhand eines speziellen polymeren Fadenmaterials beschrieben, doch ist das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung auch zum Spinnen anderer synthetischer Fasern bzw. Fäden geeignet.

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Claims

U35400 Patentansprüche

1) Verfahren but Herste llung von Fäden aus polymere« Material, bei welchem eine Lösung des polymeren Materials in ein Koaguliermedium ausgespritzt oder ausgestoßen und danach durch ein Streokbad Im Gegenstrom zu einer Wasser-Lösungsmittel-Lösung geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die wasser-Lösungsmittel-Lösung in der Einlaßzone des Streckbades benachbart zum Koagulierbad bei einer genau kontrollierten Temperatur zwischen 88° und 98⁰C, und die Wasser-Lösungsmittel-Lösung in dem übrigen Seil des Streckbades auf einer genau kontrollierten Temperatur zwischen 8o° und 9o°C hält, wobei die Temperatur in der Einlaßzone des Streokbades höher ist, als in dem übrigen Teil des Streckbade·.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als polymeres Material ein Polymerisat rerwendet, das Polyacrylnitril enthält.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in das Ende des Streokbades, welches von dem Koagulierbad entfernt ist, eine erste Meng« der Wasser-Lösungsmittel-Lösung bei einer genau kontrollierten Temperatur zwischen 8o° und 9o°C einleitet und ein· zweite Menge der Wasser-Lösungsmlttel-Lösung an einer Stelle zwi-

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eohen den Enden des Streckbades bei einer genau kontrollierten Temperatur zwischen 88° und 98° C einführt, wobei die Temperatur der zweiten Menge der Wasser-Lösungemittel-Lösung höher als diejenige der ersten Menge ist.

4) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» daduroh gekennzeichnet, daß man die Fäden des polymeren Materials durch eine geneigte Streckkaskade in einer solohen Riohtung führt.

5) Kaskadenrorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüohe 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen ersten langgestreckten U-förmigen oder kanalförmigen Teil und einen zweiten U-förmigen oder kanalförmigen Teil von geringerer Länge als diejenige des ersten Teils, wobei der zweite Teil an einem Ende des ersten Teils angeordnet ist und mit Abstandshaltern zum Halten des Bodens des zweiten kanalförmigen Teils oberhalb des Bodens des ersten kanalförmigen Teils versehen ist.

6) Kaskadenvorrichtung naoh Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Einführen eines Mediums durch das andere Ende des ersten kanalförmigen Teils und eine Einrichtung zur Einführung eines Mediums über den zweiten kanalförmigen Teil an einer Stelle zwischen den Enden des ersten kanalförmigen Teils.

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