DE1435512A1 - Schmelzspinnverfahren fuer Polyester - Google Patents

Description

Beschreibung zur Patentanmeldung der

Firma IMPERIAL· CHEMICAL IUDUSl'RIES LTD., London

Grosabritannien

betreffend
"Schmelzspinnverfahren für Polyester"

Die Prioritäten der Anmeldung vom 28_O November 1963 und 2» November 1964 in Grossbritannien werden in Anapruch genommen»

Die Erfindung bezieht sich auf das Spinnen von Fäden aus synthetischen thermoplastischen polymeren und insbesondere auf das Schmelzspinnen von Polyestern, welche im geschmolzenen Zustand eine hohe Viskosität besitzen«,

Bei der Herstellung von Fäden aus synthetischen therraoplastischen Polymeren durch Schmelzspinnen, ist es üblich, eine Anzahl von Fäden, und zwar bis zu mehrere hundert Fäden, aus einer einzigen Spinndüsenplatte zu extrudieren«

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Dies hat in einen gewissen Grad von ungleichmässiger Kühlung der einzelnen Fäden zur Folge, was sich in Unterschieden in den physikalischen Eigenschaften innerhalb der einzelnen Fäden äussert und die endgültige Festigkeit des daraus hergestelltem mehrf ädigen Garns beschränkt« Es wurden verschiedene Versuche unternommen, um gleichraässigere Fäden zu erhalten, wie ZoBo durch das Zwangskühlung sverfahren_P welches in der britischen Patentschrift 900 009 beschrieben isto Bei dem diesem Patent zugrunde liegenden Verfahren sind die frisch extrudiarten Fäden durch eine Hülse umgeben und dürfen sich mit einer kontrollierten Geschwindigkeit abkühlen«! so dass die Temperatur der Luft in der Uähe der Fäden in allen Abständen von der Spinndüsenplatte zwischen zwei vorbestimmten Grenzen liegt₉ bis die Temperatur auf mindestens 100° C gefallen :Lst_e In dieser Schrift wird festgestellt, dass die kontrollierten Kühlbedingungen sehr kritisch sind und dass merklich schlechtere Fäden erhalten werden, wenn sich die Fäden mit einer au geringen Geschwindigkeit abkühlen dürfen«

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Schmelzspinnverfahren zur· Herstellung von Fäden aus rOlyestern_s bei welchem die Umgebung der frisch extrudieren Fäden kontrolliert wird₉ vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass die Temperatur der Luft in der Nähe ^ — - *

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der tfäden so beeinflusst wird, dass die Minimaltemperatur T₁ an jedem Punkt im kontrollierten Bereich durch die Gleichung

■ ·. :. T₁ * T₂ ~ 9X + 50

wiedergegeben wird, in welcher T₂ die Sp:Inndüsenplatteniomperatur und X » 10TD bedeuten, worin D der Abstand' in

oSo

englisch Fttss von der Frontseite der Spinndüsenplatte, in welchem T₁ gemessen wird» F der Denierwert je Faden der gesponnenen Fäden und S die Aufapulgeschv/indigkeit in englisch Fuse je Sekunde ist, wobei die Sluximaltemperatur in der Nähe der Fäden im kontrollierten Bereich über T₁ nicht mehr als 100° C hinausgeht und die Beeinflussung solange fortgesetzt wird j bis die Temper&.tur der Luft in der Nähe der Fäden einen Wert zwischen T₂ - 150 und T₂ ^{+ 40}° ^c erreicht hate

Die Beeinflussung der Temperatur in der Mähe der frisch extrudierten Fäden kann durch Verwendung einer diese umgebenden geheizte HUlse erreicht werden» wobei die Temperatur der Hülse erheblich oberhalb der Temperatur der Spinndüsenplatte lie^t* Die Beeinflussung der Temperatur kann auch durch andere Heizvorrichtungen erreicht werden« Durch die Beeinflussung der Temperatur der gasförmigen Umgebung werden die Fäden in einem pleäischen Zustand gehalten, bis Λ * gewünschte gleichmäesige Ausdehnung und

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damit auch der gewünschte Grad molekularer Orientierung stattgefunden hat» Wenn die frisch extrudierten Fäden sich su rasch abkühlen dürfen _t erleiden sie eine Ausdehnung nnü. Orientierung _f welche sowohl über die Länge der einseinen Fäden als auch zwischen verschiedenen Fäden nicht gleiehmässig ista Diese Ungleichmässigkeii; führt in dem nachfolgenden Reckverfahren su einer niedrigeren erreichbaren lleissf estigkeit _s wobei dann während des Eeckrerfahrene mehr Fadenrisse auftreten, welche su einer VersclilingisBg in ä@r Keckvorrichtung und zu Schwierigkeiten beim gleichmässigen Ablauf dse Backverfahrfcns Anlass geben«, Die gereckten !Fäden sind dann auch bezüglich ihrer physikalischen Eigenschaften unterschiedlich, insbesondere bezüglich der Reisgdehnung_e

Bei einer be^orsugten Ausfübrungsart der .Erfindung wird die Semperatur der geheizten Hülse oder einer anderen Heisvorrichtimg unter Berücksichtigung de:r Spinnbedingungen so aüage'Äählt, dass die Temperatur der lü.Tt in der Kähe der Fäden mindestens bis zn einem Abstand einiger cm von der SpinndÜßonplatte stetig über die Hpinndüsenplattentemperatur ansteigt und dann abzufallen beginnt»

Andere ^erfahren zur Überwindung der eben erläuterten ungleichmäss: g&zi Ausdehnung und Orientierung weisen gev/iese liachte: Ie auf» So kann beispielowsine die Gleich -

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mässigkeit durch Anheben der Spinntemperatur und Erniedrigung der Aufspulgeschwindigkeit verbessert werden„ Sie erste Änderung ist unerwünscht» da besonders bei wänaeempfindliohen Polymeren ein erhöhter Abbau die Folge ist« Die letztere Änderung macht eine Herabsetzung der Extrusionsgeschwindigkeit notwendig» was einen Produktivitätsschwund nach sich zieht, falls der i'iter der gesponnenen Fäden beibehalten werden soll»

Es wurde Überraschenderweise festgestellt» dass Temperaturen der gasförmigen Umgebung der frisch extrudierten Fäden oberhalb der in der britischen Patentschrift 900 angegebenen Temperaturen nicht nur Produkte mit einer hchen Gleichförmigkeit ergeben, sondern auch die Erzielung einer höheren Produktivität erlauben, und zwar insbesondere bei Polyestern, welche bei der Spinntemperatur eine hohe Schmelzviskosität aufweisen.* Jäs wurde festgestellt, dass die Beeinflussung der Umgebung frisch extrudierter Polyäthylenterephthalat-tfäden gemäss der Erfindung bei Polymeren mit einer Strukturviskosität, gemessen in o-Chlorphenol-LÖsung bei 25° C, von weniger als 0,75 nur einen geringen Vorteil mit sich bringt·

■Bei einer Ausführungsart der Erfindung wird Polyäthylenterephthalet mit einer Strukturviskosität von 0,78 durch eine Spinndti-senplatte schmelzgesponnen, welche 96 Öffnungen

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und eine !!temperatur von 318° C beeitato Me Päden werden in zwei konzentrischen Keinen von 114,3 und 120,6 mm Umfang extrudiert und sind von einer elektrisch geheizten Hülse umgeben, welch© an ihrem oberen ünde mit der Frontseite der Spinndüfjanplatte verbunden ist und einen Durch« messer von 203,2 nra sowie eine Länge von 203 ₉2 mm aufweist und clsren iüeraperntuy &o iet, dass an einem Punkt im Ab~ stand von 50*8 egjs von der Frontseite der Spinndüseiiplatt© waä 25*44- nor von der Innenfläche der Hüls© eine üJemperatur von 595° G herrschte Unter diesen Bedingungen wird eia gieisianässlges meferfääi@©a Garn.mit einer Strukturviskosität 'in O"Cblorphenol bei 25° G von O₉72 und einem Titer von 2550-erhalten, und sweg» fesi einer Aufspulgeschwindigkeit von-914g4 Bi/iain_e Me Semperatuac der I»uft in der Nähe der Fäden in der Hülse liegt iaaerhalb der durch die öleichung ■3?^ κ a»g - 9K + 30 und T^ + 100 beschriebenen Werte_o Beispielsweiße beträgt sie in einem Abstand von 25,4 mm von der Frontseite der Spinndüsenplatte 379° G und im Abstand von 101,6 ram 353° 0» (Unter den in der britischen Patent=· schrift 900 009 angegebenen Bedingungen Find die Maxima?- temperaturen im Abstand von 25,4 mm und 101,6 mm 342° C bzwο 323⁰ Co) Bas gesponnene Garn lässt sich unter Anwendung des maximal anwendbaren Keckverhältnisses von 5s1 gut recken» wobei ein Garn mit einer Reissfestigkeit von 8,6 g je Denier und einer Reksdehnung von 9,6 <■/» erhalten wird.

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In den folgenden Beispielen wird die Erfindung und die Art und Weise ihrer Anwendung näher erläutert« In allen Beispielen let die Strukturviskosität in o-Ghlorphenol-Löeung bei 25° 0 gemessen»

Beispiel 1

Polyethylenterephthalat mit einer ütrukturviskosität von 0,88 wurde durch eine Spinndü-senplatte mit 50 öffnungen vcn 0,46 mm Durchmesser, welche in einem Kreis von 88,9 mm Durchmesser angeordnet waren, scbmelzgesponnen, wobei die Spinndüsenplatte auf einer Temperatur von 320° 0 gehalten wurde. Die frisch extrudierten Fäden waren von einer elektrisch geheimten Hülse mit einem Innendurchmesser von 1?7,Ü mm und einer Länge von 304,8 mm umgeben» deren Temperatur mit Hilfe eines durch die Hülse eingeführten und 31,8 mm über die Innenfläche der Hülse hinausragenden Thermoelements, dao dabei von der Frontseite der Spinndüsenplatte 57,2 mm und von den Fäden ungefähr 12,7 mm Abstand besasa, und eines zweiten Thermoelemente kontrolliert wurde, welches so nah wie möglich an die Fäden reichte und im Verhältnis zur Frontseite der SpinndUsenplatte örtlich verändert werden konnte· Bei Verwendung einer Aufspulgeschwindigkeit von 914,4 m/min, einem Durohsata von 7,25 kg/st» einer temperatur von 400° beim ersten Thermoelement und einer Temperatur von 378° C beim aweiten Thermoelement im Abstand von 101,6 mm von der

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Spinndtisenplatte wurde ein Garn mit. 25 Denier je i?aäen erhaltene

Die Gleichförmigkeit des gesponnenen Garns wurde aus der Reissfestigkeit bestimmt, die durch Hecken des Garns unter Verwendung einer Reckvorriehtung mit einer geheizten Zuführrolle? einer geheisten Platts und einer kalten Reckroile beim höchsten Heckverhältnis erhalten wurde» welches eine !Schlinge, d.Ja_a einen gerissenen Badens der sich Yom laufenden Garn löste 12nd sich um die Eeokroll© aohlang, je englisch Pfund hergestelltes gedecktes Garn ergab ₀. Die erzielte maxfsiale Heiöefeetigkeit betrug 8,6 g/Denier. _o

des Spinnens wyrö® die Lufttemperatur in der der-fäden g©in©es@2Ep und s?gar in verschiedenen Abständen von der BpinndUsenplat1;e₉ wobei folgende Resultate erhalten wurdens

₅8 76₉2- 101,6 12?₉0 152,4

3S4" 5S9 376 378 376 372

Beispiel 2

t mil; ©ines· Strukturviskosität \^ron

i^urö© wntsr ferwenduag ä@r Vorrichtung von Bei.spiel 1

die Hülse 609 ₉ 6 lam lang war

und die Spinndttsenplattentemperatur 507° 0 , öia Sampera tur beim ersten l'herraoelement 350° O und helm Thermoelement im Abstand von 228,6 mm von Sei platte 539° C betrug» Se wurde die gleiche digkeit und der gleiche Durchsatz wie in Beispiel 1 verwendet, wobei ein gesponnenes Garn mit ei&esi i'it^r ja faden von 25 erhalten würde.

Sine maximale Beissfestigkeit des gereckten Q&vm_t bestimmt wie in Beispiel 1, von 9,0 g/Denier wurde erhalten*

Vergleichsbeispiel A

Polyäthylenterephthalat» wie es in Beispiel 2 verwendet worden war, wurde mit der Vorrichtung dieses Beispiels mit einem Durchsatz und einer Aufspulgeschw.in&i/jkeit wie in Beispiel 2 3chmelsgesponnen, wobei jedoch ein beeinflusstes Kühlen der extrudierten Fäden nach d#n Angaben der britischen Patentschrift 900 009 angewendet wurde, d.ho eine Spinndttsenplattentemperatur von 292^D 0,_f und eine Temperatur von 228° 0 in der Kahe der ^adan und in einem Abstand von 228,6 mm von der Spinn&Üßtnplatte. Der 'fiter je gesponnenem faden betrug 25* Dia mit diesem Garn maximal eraielbare Kelssfestigkeit beträgt nur 8,1 g je Denier. ^,

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Claims (2)

Patentansprüche:

1.) sehaelaepinnverfahren zur Herstellung von Fäden aus Polyesternι bei welchem die Umgebung der frisch extrudieren Fäden kontrolliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Luft in der Nähe der Fäden so beeinflusst Wird, dass die liinitnaltemperatur T₁ an jedem Punkt im kontrollierten Bereich durch die Gleichung

ei μ in _w, QlT

in welcher T₂ **^e SpinndUsehplattentemperatur und X.

bedeuten» worin D der Abstand in englisch Fuss von der Frontseite der Spinndüsenplatte» in welchem T₁ gemessen wird, F der Benlerwert je Faden der gesponnenen Fäden und S die AUfspulgeschwindigkeit in englisch ifuen je Sekunie ist, wobei die Maximal temperatur in der Nähe der 4'äden im kontrollierten Bereich Über S₁ nicht mehr als 100° C hinausgeht und wobei die Beeinflussung solange fortgesetzt wird bis die Temperatur der Luft in der Nähe der Fäden einen wert zwischen S₂ - 150 und T₂ + 40° C erreicht hatο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» dass ale Polyeeter Polyäthylent-erephthalat verwendet wird,

3„ Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyalkylenterephthalat eine von mindestenn 0,75 aufweist.

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4o Verfahren nach einem der Ansprüche 1 biß 3? dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Luft in der Nähe der JPäden mindestens bis zu einem Abstand von einigen Zentimetern von der Spinndüeenplatte ansteigt und dann abzufallen beginntο

PATENTANWÄLTE
DRXNG. It racKE, DlPL-ING. H. BOHR iie. S. STAESER

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