DE1660663A1

DE1660663A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von elastischen Polyurethanfaeden mit Falschdraht

Info

Publication number: DE1660663A1
Application number: DE19671660663
Authority: DE
Inventors: Kenji Murashige; Takehiko Sugita; Masayoshi Yamada
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1966-11-08
Filing date: 1967-11-06
Publication date: 1972-07-27
Also published as: GB1142920A

Description

dr.MÜLLER-BÖRE dipl.-ing. GRALFS _(| ·

. dr. MANITZ dipl.-chem.dr. DEUFEL l6oQ6o3

PATgNTANWÄLTE

Braunschweig, den 4» November 1967 Ai/ßÖ - (D 510

foyo Boseki Kabushiki Kaisha 8, Dojima-Hamadori 2-cheaas, Kita-ku, Osaka/Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von elastischen Polyurethanfäden mit Falschdraht

Priorität! Japan vom Θ*11«1966 H 13 126/66

Sie Erfindung besieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung gum Störstellen von elastischen Bolyürethanfasern im iröcken-*Sßinn~Ver£ahrtn. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung ssum Herstellen eines verklebten» vielfaserigen Badens (coalesced multifilament yarn) aus Polyurethan mittels des !Drocken-Sp inn- Verfahr ens*

Bei der Herstellung von elastischen Päden im Trocken-Spinn-Verfahren, insbesondere beim Herstellen eines elastischen Polyurethanfadens (Spandexfaden), ist es bekannt, eine Mehrzahl von frisch ausgepreßten Einzelfasern zu einem vielfaserigen Bündel zu verkleben, während sich die Fasern in einem plastischen, klebrigen

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Zustand befinden» um eine Trennung der Einzelfasern zu verhindern und das anschließende Behandeln des elastischen Fadens zu erleichtern.

Man hat schon zahlreiche Verfahren vorgeschlagen, mit denen das Verkleben im plastischen Zustand erreicht werden soll, z.B« ein Verfahren, bei dem linzelfasern durch eine enge, feste Führung, geleitet werden, ein anderes Verfahren, bei dem Sinzelfasern durch einen Wirbel eines zirkulierenden Gases geleitet werden, um einen Falschdraht (false twist) der Einzelfasern zu erreichen, bei dem sie zu einem einzigen Faden, oder einem verklebten, vielfaserigen Faden zusammenhaften, ein weiteres Verfahren, bei dem eine Mehrzahl von Einzelfasern durch einen engen Zylinder geleitet wird, in dem ein Gasstrahl vorhanden ist, der die Fasern in Berührung mit der Zylinderwandung bringt, so daß ein fieibungswiderstand entsteht, der ein Drehmoment auf die Fasern ausübt und dadurch einen Falschdraht bewirkt.

Bei dem mit einer festen Führung arbeitenden Verfahren ist es schwierig, den sich ergebenden vielfaserigen Faden mit einem runden Querschnitt zu erhalten, wobei sich eine Änderung des liters ergibt. Bei dem Verfahren, bei dem mittels eines Gasstroms der Falschdraht bewirkt

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wird, ist es schwierig, die Anzahl der Umdrehungen der Fasern konstant zu halten. Weiterhin ergeben sich bei der Verwendung eines Gasstroms Änderungen im Titer und in anderen Eigenschaften des sich ergebenden verklebten vielfaserigen Fadens, insbesondere bei der Zugfestigkeit, dem Elastizitätsmodul usw. Außerdem ändert sich bei Verwendung eines Gasstrogs, auch wenn der Gasdurchsatz konstant gehalten wird, die Anzahl der Umdrehungen der Fasern entsprechend dem Titer der Fasern. Schließlich können auch bei konstantem Titer Schwierigkeiten in der Änderung der Umdrehungen auftreten, die auf einer geringen Veränderung im Oberflächenzustand des Faserbündels beruhen. Außerdem ist es nicht einfach, die kontinuierlich erzeugten und sich bewegenden Fasern in die Falschdrahtvorrichtung einzuführen.

Hauptziel der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verdrilleinrichtungen zu vermeiden. Insbesondere ist es ein Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines verklebten vielfaserigen Fadens zu schaffen, bei dem ein Falschdraht von Einzelfasern mit einer außerordentlich guten Stabilität und mit einer genauen Kontrolle der Anzahl der Drehungen und des sich ergebenden retroaktiven Abstandes vorgenommen wird, so daß die Einzelfasern gleichförmig gebündelt und zu einem vielfaserigen Faden verklebt werden, der

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im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und gleichförmige Eigenschaften "besitzt.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines verklebten vielfaserigen elastischen Polyurethanfadens geschaffen, bei dem eine Polyurethanlösung durch eine Spinndüse in einen Spinntopf feeweg4 ausgepreßt wird, so daß sich eine Mehrzahl von einzelnen Fasern bildet, die nach unten durch den Spinntopf bewegt werden, in den ein,, erhitztes Gas zum Herausdampfen des Lösungsmittels aus den Fasern eingeleitet wird, worauf dann die Fasern unten am Boden des Spinntopfes abgezogen werden und durch eine ü'alschdrahtvorrichtung treten, in der den Fasern ein Falschdraht erteilt wird, der in den Spinntopf bis an eine Stelle zurückreicht, an der die Fasern in einem plastisch verformbaren Zustand vorliegen, so daß sie aneinander anhaften. Bei diesem Verfahren wird erfindungsgemäß der Falschdraht den Fasern in der Weise erteilt, daß die Fasern durch eine exzentrische öffnung in einer Drehplatte geleitet werden, die an einer hohlen, umlaufenden Einrichtung vorgesehen ist.

Durch die Erfindung wird weiterhin eine Vorrichtung zum Herstellen eines verklebten vielfaserigen elastischen Polyurethanfadens geschaffen, die eine Spinndüse auf-

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Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und wird im folgenden im einzelnen erläutert.

1 zeigt schematisch eine Spinnvorrichtung gemäß der Erfindung·

ORIGINAL INSPHCTED

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Wie die Zeichnung, inelaesondere JiIg. 1 zeigt, wird eine Spinnlösung aus einem elastischen IJrethan-Polymer ^SpancLex-Folymer) ctureii eine öpinndüse in einen Spinntopf 2 ausgepreßt, der sich nach unten erstreckt. Die aus der Düse austretenden einzelnen Fasern bewegen sich durch den Spinntopf 2. nach unten und werden kontinuierlich

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vom Boden des Topfes abgezogen. In den Spinntopf 2 wird durch einen Einlaß 6 ein inertes erhitztes Gas eingeleitet, das durch einen Gäsauslaß 7 austritt, wobei das Lösungsmittel aus den Pasern herausgedampft wird und diese sich verfestigen.

Die Pasern, die aus dem Boden des Spinntopfes 2 abgezogen werden, laufen über eine Fertigrolle 4» die teilweise in einen Schmiermittelbehälter eintaucht und das Schmiermittel auf die Pasern aufbringt. Anschließend werden die Pasern über Rollen 3 und 3' auf eine Spule 4 V aufgewickelt.

Eine Spinnvorrichtung der erläuterten Art kann in üblicher Weise ausgebildet sein, so daß keine weiteren Erläuterungen erforderlich sind. Es ist dabei weiterhin bekannt, unterhalb des Spinntopfes und vor der Schmiereinrichtung 4 eine Falschdrahtvorrichtung anzuordnen. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung liegt in der besonderen Art, in der der Falschdraht aufgebracht wird, und in der Verwendung einer besonderen Falschdrahtvorrichtung. Die Falschdrahtvorrichtung 5 gemäß der Erfindung weist eine hohle, umlaufende Vorrichtung auf, die mit einer Drehplatte versehen ist, welche ein exzentrisches Loch besitzt. Die Fasern werden durch das exzentrische Loch und die Bohrung der hohlen

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Vorrichtung hindur angeführt. Da die Falschdraht vorrichtung umläuft und das Loch exzentrisch liegt, wird den Fasern ein Falschdraht erteilt, der - wie Fig. 1 erkennen läßt - in den Spinntopf 2 bis zu einer Stelle zurückreicht, an der die Fasern sich noch im plastischen Zustand befinden, so daß sie aneinander anhaften können und auf diese Weise gebündelt und zu einem einzigen, vielfaserigen Faden verklebt werden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weist die Falschdrahtvorrichtung 5 einen kompakten elektrischen Synchronmotor 8 auf, der mit einer hohlen Welle 9 versehen ist. Am oberen Teil der hohlen Welle 9 ist mittels eines Halters 10, wie deutlich aus Fig« 3 hervorgeht, eine Drehplatte 11 angebracht, die mit einem exzentrisch liegenden Loch 12 versehen ist. Das exzentrische Loch steht mit der hohlen Welle 9 in Verbindung, Wie Fig. 4 und ebenfalls die Fig. 5A und 5B erkennen lassen, ist das Loch 12 kreisförmig ausgebildet und liegt gegenüber dem Mittelpunkt der runden Platte 11 um einen kleinen Abstand e versetzt· Vorzugsweise ist die Platte 11 aus einem dünnen Plättchen aus einem geeigneten Material wie beispielsweise Metall oder Kunststoff mit einer Dicke von 0,3 bis 1,2 mm hergestellt. In die Platte 11 ist ein gerader oder ab-

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gebogener Schlitz 14 (Fig. 5B bzw. 5A) eingeschnitten, der mit dem Loch 12 in Verbindung steht und mit diesem zusammen eine schlüssellochähnliche Gestalt ergibt. Dieser Schlitz 14 dient zur Erleichterung beim Einsetzen der Fasern in das loch 12.

Der Durchmesser des exzentrischen Loches 12 hängt vom Titer der Fasern ab. Wenn der gesamte Titer des verklebten vielfaserigen Fadens in. der Größenordnung von 30 bis 1300 liegt, wird der Durchmesser des Loches vorzugsweise in der Größenordnung von 0,5 bis 1,5 mm gewählt.

Der Schlitz 14 sollte schmal und länglich sein, so daß er den Durchtritt eines Faserfanghakens 15 (Fig. 6) gestattet. Vorzugsweise ist der Schlitz 14 ebwa 0,3 bis 0,5 mm breit und etwa 5 bis 10 mm lang.

Um üie laufenden Fasern oder den Faden 16 in das exzentrische Loch 12 einzusetzen, werden die aus dem Boden des Spinntopfes 2 abgezogenen Fasern zunächst direkt auf die iiolle 3' gewickelt. Andererseits wird ein Haken \l> in die hohle Welle 9 von unten eingeschoben und nach oben durch den Schlitz 14 gesteckt. Die vom up inn. top £ 2 uirekt zur Rolle 3' laufenden Fasern vverdon in der Art einer Schleife vom Haken I5 erfaßt, worauf

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der Haken schnell nach unten gezogen wird, so daß. die Fasern. 16 durch die Falschdrahtvorrichtung gezogen werden und auf die Aufnahmerolie 3 aufgewickelt werden. Dann werden die Pasern von der Rolle 3'abgezogen. Bei Drehung der Falschdrahtvorrichtung 5 werden die im Schlitz 14 befindlichen Fasern in das exzentrische loch 12 geschoben, so daß sie einen Weg mit dem Radius e beschreiben und einen Falschdraht erhalten.

Der Falschdraht reicht nach oben bis in den Spinntopf an eine Stelle, wo die Fasern noch plastisch verformbar sind, so daß die Einzelfasern zu einem einzigen Faden zusammenkleben. Die Stelle, bis an die der Falschdraht zurückreicht, wird vorzugsweise so gewählt, daß dort der Lösungsmittelgehalt der Fasern noch etwa 2 bis 6;ό beträgt und liegt etwa in der Mitte des Spinntopfes 2, wenn auch diese Stelle je nach dem Fadentiter, der Spinngeschwindigkeit, der Temperatur innerhalb des Spinntopfes usw. verlegt werden kann. Beispielsweise beträgt die Drehzahl der Drehplatte 11 etwa 7ÜÜÜ bis 16 000 U/min, wenn der Fadentiter 30 bis 1300, dLe Spinngeschwindigkeit 200 bis 600 m/min und die Temperatur des inerten erhitzten Gases innerh&Lb den opinntopfes 150 bis 300⁰G betragen,

Die Benutzung; υΐαβ;; iiynohroueioktroino torn :ti.> um! hü. t'tm-(Ida, hohles Teil i.Jt deshalb buyonuorti ^Un; t/U;, \:--.-I I

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die Anzahl der Drehungen und die "retroactive¹¹ länge des falschdrahts durch Frequenzregelung dee Elektromotors genau eingestellt werden kann.

Es ist jedoch auch möglich, die hohle Welle 9 mechanisch in Drehung zu versetzen. Beispielsweise wird dann die hohle Welle 9 in Lagern 17, 17 drehbar gelagert und trägt zwischen dem oberen und unteren Lager eine Riemenscheibe 18, wie es in !ig. 7 angedeutet ist. Um die Riemenscheibe wird ein nicht dargestellter Treibriemen herumgelegt, der die Hohlwelle und damit die Platte 11 in Drehung versetzt. Palls es gewünscht wird, kann die hohle Welle auch über ein Getriebe oder ähnliches gedreht werden.

Bei dieser Erfindung lassen sich alle Urethanpolymere (Spandex Polymere) verwenden, die elastische Pasern bilden. Die Herstellung solcher urethanpolymere ist vielfältig bekannt und beispielsweise in den US-Patentschriften 2 929 804, 2 962 4-70 und 2 965 457 erläutert.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines verklebten, vielfaserigen elastischen Polyurethanfadens, bei dem eine Polyurethanlösung durch eine Spinndüse in einen Spinntopf ausgepreßt wird, so daß sich eine Mehrzahl von einzelnen Fasern bildet, die nach unten durch den Spinntopf bewegt werden, in den ein erhitztes G-as zum Herauadampfen des Lösungsmittels aus den Fasern eingeleitet wird, worauf dann die Fasern unten am Boden des Spinntopfes abgezogen werden und durch eine Falschdrahtvorrichtung treten, in. der sie mit einem Falschdraht versehen werden, der in den Spinntopf bis an eine Stelle zurückreicht, an der die Fasern in einem plastisch verformbaren Zustand vorliegen, so daß sie aneinander anhaften, dadurch gekennzeichnet, daß der Falschdraht den. Fasern dadurch erteilt wird, daß sie durch ein exzentrisch liegendes Loch (12) in einer Drehplatte (11) hindurchgeleitet werden, die an einer hohlen, umlaufenden Einrichtung (9) vorgesehen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle, umlaufende Einrichtung (9) durch einen Synchronelektromotor in Drehung versetzt wird.

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3. Vorrichtung zum Herstellen eines verklebten, vielfaserigen elastischen Polyurethanfadens mit einer Spinndüse, durch die eine Polyurethanlösung zur Bildung einzelner Fasern ausgepreßt wird, mit einem Spinntopf unterhalb der Spinndüse, der mit Einrichtungen versehen ist, durch die ein erhitztes (ras zum Herauedampfen des Lösungsmittels aus den Einzelfasern bei der Bewegung der Pasern, durch den Spinntopf nach unten eingeleitet wird, und mit einer Palschdrahtvorrichtung unterhalb des Spinntopfes, die den aus dem Boden des Spinntopfes abgezogenen Pasern einen Falschdraht erteilt, der bis an eine Stelle in Spinntopf zurückreicht, an der die Fasern in einem plastisch verformbaren Zustand vorliegen, so daß sie aneinander anhaften, dadurch gekennzeichnet, daß die PaIschdrahtvorrichtung (5) eine hohle, umlaufende Einrichtung (9) aufweist, die mit einer Drehplatte (11) versehen ist, die ein exzentrisch liegendes Loch (12) aufweist, wobei die Fasern, durch das exzentrisch liegende Loch und die hohle Einrichtung hindurchgeführt sind.

4* Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die PaIschdrahtvorriohtung (5) einen Synchronelektromotor aufweist, dessen Hohlwelle (9) die hohle, umlaufende Einrichtung bildet·

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5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß in die Drehplatte (11) zum Erleichtern des Einsetzens der Pasern in die Pal schdraht vor richtung ein schmaler Schlitz (14) eingeschnitten ist, der mit dem exzentrisch liegenden Loch (12) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,. daß der Durchmesser des exzentrisch liegenden Loches (12) bei einem Titer von 30 bis 1300 etwa Q,5 bia 1,5 mm beträgt.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehplatte (11) mit einer Drehzahl von 7000 bis 16 000 U/min umläuft.

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