DE1964051B2 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF HIGH MOLECULAR TECHNICAL FILAMENTS FROM LINEAR PLYMERS - Google Patents
PROCESS FOR THE PRODUCTION OF HIGH MOLECULAR TECHNICAL FILAMENTS FROM LINEAR PLYMERSInfo
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- D01D1/00—Treatment of filament-forming or like material
- D01D1/06—Feeding liquid to the spinning head
- D01D1/09—Control of pressure, temperature or feeding rate
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung hochmolekularer technischer Filamente aus linearen Polymeren, insbesondere Polyestern, nach dem Schmelzspinnverfahren mit Zuführung der Schmelze bei einer unterhalb der Spinntemperatur liegenden Temperatur un 1 Aufheizung der Schmelze vor der Fadenbildung.The invention relates to a method for producing high molecular weight technical filaments from linear polymers, especially polyesters, by the melt spinning process with supply of the melt at a temperature below the spinning temperature un 1 heating of the melt before the Thread formation.
Ein bedeutendes Einsatzgebiet derartiger technischer Filamente ist die Herstellung von Reifencord. Hierfür eignen sich eine Reihe von Hochpolymeren, insbesondere Polyester, Polyamide und deren einschlägig bekannten Modifikationen, die sich für die hier anzustellenden Betrachtungen ähnlich verhalten, d. h. bei Spinntemperatur entweder zum Abbau oder zur Nachpolymerisation neigen, und deren Verarbeitung zu technischen Filamenten daher allgemein im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt, obwohl im folgenden im wesentlichen auf Filamente aus Polyethylenterephthalat Bezug genommen wird.An important field of application for such technical filaments is the manufacture of tire cord. Therefor A number of high polymers are suitable, in particular polyesters, polyamides and their relevant known Modifications that behave similarly for the considerations to be made here, d. H. at spinning temperature either tend to break down or to post-polymerization, and their processing is too technical Filaments therefore generally fall within the scope of the present invention, although essentially hereinafter reference is made to filaments of polyethylene terephthalate.
Da Reifencord und die daraus gebildeten Einlagen zu den für die Sicherheit und Lebensdauer eines Reifens wesentlichen Konstruktionselementen zählen, werden naturgemäß an solche Filamente hohe Qualitätsforderungen gestellt. Eine notwendige Voraussetzung für den Einsatz von synthetischen Filamenten für Reifencord ist im Hinblick auf die beim Fahrbetrieb im Reifen auftretenden Dehnungs- und Stauchwechselbeanspruchungen ein hinreichender Ermüdungswiderstand der Filamente. Bekanntlich nimmt der Ermüdungswiderstand mit dem mittleren Molekulargewicht des Polymeren zu, woraus der Wunsch resultiert, Filamente mit möglichst hohem Molekulargewicht herzustellen.Because tire cord and the deposits formed from it are essential for the safety and service life of a tire As essential construction elements count, high quality demands are naturally placed on such filaments posed. A necessary requirement for the use of synthetic filaments for tire cord is with regard to the stretching and compressive stresses that occur in the tire when driving a sufficient fatigue resistance of the filaments. It is well known that the resistance to fatigue increases with the average molecular weight of the polymer, resulting in the desire to have filaments with to produce the highest possible molecular weight.
Bei dem in den letzten Jahren für die Reifencorderzeugung stark hervorgetretenen Polyethylenterephthalat tritt zwischen dem Abschluß der Spinnrohstoffherstellung und deren Verformung zu Filamenten leider ein erheblicher thermischer Abbau ein, der mit steigendem Molekulargewicht des Spinnrohstoffes beträchtlich zunimmt und — für den Fall der Fadenbildung über Schnitzel — auch durch eine intensive Trocknung des Spinnrohstoffes nicht verhindert werden kann. Hierdurch kann eine mit heutigen polymerbildenden Verfahren durchaus mögliche Erhöhung des Molekulargewichts im Spinnrohstoff leider nur zum Teil an den Faden weitergegeben werden. Dieser thermische .·> Abbau läßt sich zwar verringern, wenn der schmelzflüssige Spinnrohstoff möglichst kurzzeitig und bei möglichst niedriger Temperatur gehalten wird, aber die Verweilzeit der Spinnschmelze in der Spinnapparatur ist leider von den Abmessungen der Apparatur ίο vorgegeben und die Spinntemperatur wird nach unten durch den in den Spinndüsenbohrungen einsetzenden hoch unerwünschten Schmelzbruch begrenztIn the case of polyethylene terephthalate, which has come into prominence in the manufacture of tire recorders in recent years unfortunately occurs between the completion of the manufacture of the raw material and its deformation into filaments considerable thermal degradation, which becomes considerable with increasing molecular weight of the spinning raw material increases and - in the case of thread formation via chips - also through intensive drying of the Spinning raw material cannot be prevented. This allows one with today's polymer-forming Process, unfortunately, only partially to the increase in the molecular weight in the spinning raw material Thread to be passed. This thermal. ·> Degradation can be reduced if the molten spin raw material is as short as possible and at The temperature is kept as low as possible, but the dwell time of the spinning melt in the spinning apparatus is unfortunately given by the dimensions of the apparatus ίο and the spinning temperature is down limited by the highly undesirable melt fracture occurring in the spinneret bores
Es wurde bereits vorgeschlagen (DT-AS 12 92 306), den daraus ersichtlichen diametralen Forderungen, niedrige Schmelzetemperatur im Interesse eines geringen Abbaus einerseits und hohe Spinntemperatur für ein problemloses Verspinnen andererseits, durch eine Zuführung der Schmelze bei einer unterhalb der Spinntemperatur liegenden Temperatur und Aufheizung der Schmelze auf die Spinntemperatur durch äußere Wärmezufuhr vor der Fadenbildung zu begegnen, indem der Heizkasten der Schmelzspinnvorrichtung durch eine zwischen dem Spinnpumpenblock und dem Spinnkopf vorgesehene Trennwand in zwei Heizabschüitte mit getrennter Zuführung des Heizmediums aufgeteilt ist. Dieser Vorschlag erlaubt zwar prinzipiell eine getrennte differenzierte Temperaturführung innerhalb der Spinnvorrichtung, infolge der verhältnismäßig kurzen Verweilzeit der Schmelze unter der höheren Temperatur und der unvermeidbaren Strömungslaminarität der hochviskosen Schmelze kommt es hierbei jedoch nicht zu einer über den Strömungsquerschnitt gleichmäßigen Aufheizung der Schmelze auf Spinntemperatur, so daß sich unvermeidlieh ein Temperaturprofil einstellt. Fadenungleichmäßigkeiten über den Querschnitt der Spinndüsenplatte, insbesondere bei größeren Lochzahlen, sind die unerwünschte Folge.It has already been suggested (DT-AS 12 92 306), the diametrical requirements evident from it, low melt temperature in the interest of low degradation on the one hand and high spinning temperature for a problem-free spinning on the other hand, through a supply of the melt at a below the Spinning temperature lying temperature and heating of the melt to the spinning temperature by Counteract external heat input before filament formation by using the heating box of the melt spinning device into two by a partition provided between the spinning pump block and the spinning head Heating sections with separate supply of the heating medium is divided. This suggestion allows in principle, a separate differentiated temperature control within the spinning device, as a result of the relatively short residence time of the melt under the higher temperature and the unavoidable one Flow laminarity of the highly viscous melt, however, does not result in an over the Flow cross-section uniform heating of the melt to the spinning temperature, so that inevitably sets a temperature profile. Thread irregularities over the cross section of the spinneret plate, especially with larger numbers of holes, are the undesirable consequence.
Die vorliegende Erfindung bezweckt eine Vermeidung dieser Nachteile und insbesondere die Erzielung einer kurzzeitigen über den Strömungsquerschnitt gleichmäßigen Aufheizung der Schmelze vor dem Ausspinnen. Allgemein ausgedrückt ist es das Anliegen der vorliegenden Erfindung, das mit einem fortschrittlichen Polymerbildungsverfahren erzielte hohe Molekulargewicht bei schnell abbauenden Hochpolymeren möglichst verlustarm und ohne Spinnschwierigkeiten an die Filamente weiterzugeben bzw. bei stark nachpolymerisierenden Hochpolymeren den Anstieg des Molekulargewichts möglichst geringfügig zu halten.The present invention aims to avoid these disadvantages and, in particular, to achieve them a short-term uniform heating of the melt across the flow cross-section before the Spinning out. Generally speaking, it is the concern of the present invention that with an advanced Polymer formation process achieved high molecular weight in rapidly degrading high polymers To pass them on to the filaments with as little loss as possible and without spinning difficulties or in the case of strongly post-polymerizing High polymers to keep the increase in molecular weight as small as possible.
Die Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einem Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung dadurch, daß die Schmelze vor dem Ausspinnen durch einen Druckabbau zwischen 150 und 1200 at an einer Strömungsverengung aufgeheizt und danach ihr Temperaturniveau durch entsprechende Beheizung aller von ihr vor dem Ausspinnen berührten Oberflächen beibehalten wird.The invention solves this problem on the basis of a method of the type indicated at the beginning in that the melt before spinning by a pressure reduction between 150 and 1200 at a Heated flow constriction and then their temperature level by appropriate heating of all of the surfaces touched before the spinning is retained.
Dieses Verfahren führt zu einer ideal gleichmäßigen Temperaturzunahme über den vollen Strömungsquerschnitt durch Energieumwandlung an der Drosselstelle, wobei jedes Schmelzeteilchen unabhängig von seinem Standort im Strömungsquerschnitt während des Druckabbaus einen gleich großen Zuwachs der inneren Energie erfährt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene entsprechende Beheizung der nachfolgend von der Schmelze berührten Spinnvorrichtungsoberflächen wird sichergestellt, daß dieser TemperierungszustandThis process leads to an ideally uniform temperature increase over the full flow cross-section by converting energy at the throttle point, each melt particle being independent of his Location in the flow cross-section during the pressure reduction an equally large increase in the inner Energy experiences. Due to the corresponding heating provided according to the invention, the following from the Spinning device surfaces in contact with the melt ensure that this tempering state
nicht durch Wärmeableitung verlorengehen kann. Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Lösungsprinzip ist der Verzicht auf eine Erhitzung durch eine von außen erfolgende Wärmezufuhr, oder anders ausgedrückt, kennzeichnend ist die Ausnutzung einer Energieumwandlung, d. h. eines hohen Druckabbaus, zur unmittelbaren, kurzzeitigen und gleichmäßigen Erhitzung der Schmelze, wobei die dafüi benötigte Wärmemenge in der Schmelze selbst entsteht. Der durch das DruckgefäHe erforderliche höhere Spinnpumpendruck kann durch eine entsprechende Bemessung der Spinnapparatur ohne Schwierigkeiten aufgebaut und aufgenommen werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man bei Verarbeitung von Polyäthylenterephthalat je 100 at Druckgefälle etwa 40C Temperaturzuwachs.cannot be lost through heat dissipation. Characteristic of the solution principle according to the invention is the waiver of heating by an external heat supply, or in other words, the use of energy conversion, ie a high pressure reduction, for the immediate, short-term and uniform heating of the melt, with the amount of heat required in the melt itself is created. The higher spinning pump pressure required by the pressure vessel can be built up and absorbed without difficulty by appropriately dimensioning the spinning apparatus. In the inventive method 100 at pressure gradient about 4 0 C temperature increase is obtained in the processing of polyethylene terephthalate.
Es ist zwar bekannt (CH-PS 4 36 557), daß in einem Spinnkopf ein Druckabbau von mehr als 1000 at stattfinden kann, wobei dieser zu über 50% im Spinnfiiter erfolgt, jedoch werden hierbei keine Maßnahmen getroffen, das Temperaturniveau der Schmelze, das diese durch die Aufheizung infolge des Druckabbaus im Spinnfilter erfährt, aufrechtzuerhalten. Bei diesem bekannten Spinnkopf ist vielmehr ein einheitlicher Heizkasten vorgesehen, der die Strömungswege der Schmelze sowohl vor als auch nach dem Spinnfilter umschließt, wodurch die mit der Spinnschmelze in Berührung kommenden Wandungsteile zwangsläufig auf die gleiche Temperatur aufgeheizt werden. Eine differenzierte Temperaturführung ist daher bei dem bekannten Spinnkopf nicht möglich. Außerdem wird sich vor dem Ausspinnen in der Schmelze ein Tempei uturprofi! einstellen, dessen unerwünschte Auswirkungen bereits angegeben wurden. It is known (CH-PS 4 36 557) that a pressure reduction of more than 1000 at can take place in a spinning head, with over 50% of this occurring in the spinning filter, but no measures are taken here, the temperature level of the melt, the this experience is maintained by the heating up as a result of the pressure reduction in the spin filter. In this known spinning head a uniform heating box is provided which encloses the flow paths of the melt both before and after the spinning filter, whereby the wall parts coming into contact with the spinning melt are inevitably heated to the same temperature. A differentiated temperature control is therefore not possible with the known spinning head. In addition, a Tempei uturprofi will be created in the melt before spinning out! set whose undesirable effects have already been specified.
Die erfindungsgemäß hergestellten Fäden bestehen aus Filamenten, die sich durch eine geringe Streuung des Durchmessers und der Doppelbrechung, gemessen über den Fadenquerschnitt, d. h. von Filament zu Filament, auszeichnen. Das hat vorzügliche Weiterverarbeitungseigenschaften zur Folge. So können mit Hilfe eines ein- oder mehrstufigen Verstreckprozesses Fäden von hoher Reißfestigkeit bei kleiner Filamentbruchzahl erzielt werden. Außerdem zeigen die Fäden im Vergleich zum Spinnrohstoff nur einen verhältnismäßig niedrigen Abfall des Molekulargewichts.The threads produced according to the invention consist of filaments which are characterized by a low scattering of the Diameter and birefringence, measured over the thread cross-section, i.e. H. from filament to filament, distinguish. This results in excellent further processing properties. With the help of an or multi-stage drawing process, threads of high tensile strength and low filament breakage are achieved will. In addition, the threads show only a relatively low level compared to the raw material Drop in molecular weight.
Für die Herstellung technischer Filamente aus Polyethylenterephthalat hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn man die hochmolekulare Schmelze bei einer Temperatur Tt zwischen 280 und 33O0C zuführt und frühestens nach 50% ihrer Verweilzeit zwischen Schmelzeerzeugung und Ausspinnen einem DruckgefäHe Ap zwischen 150 und 1200 at aussetzt und die Oberflächentemperatur T2 aller von der Schmelze nach dem Druckgefälle berührten Oberflächen innerhalb der folgenden Grenzen hält:For the production of technical filaments of polyethylene terephthalate, it has proved to be particularly advantageous if t is the high molecular weight melt at a temperature T of between 280 and supplies 33O 0 C and at the earliest after 50% of the residence time between the melt forming and spinning a DruckgefäHe Ap 150-1200 at and keeps the surface temperature T 2 of all surfaces touched by the melt after the pressure gradient within the following limits:
7? T1 -17- 1()"J 7? T 1 -17-1 () " J.
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Wie die vorstehenden Grenzformeln verdeutlichen, hängt Ti von der Höhe des Druckgefälles und der Temperatur T\ der Schmelze vor dem DruckgefäHe ab. Vorzugsweise wird die Polyäthylenterephthalatsehmelze bei einer Temperatur Ti zwischen 285 und 310° C zugeführt und einem DruckgefäHe Ap zwischen 200 und 800 at ausgesetzt.As the limit formulas above make clear, Ti depends on the height of the pressure drop and the temperature T \ of the melt in front of the pressure vessel. The polyethylene terephthalate melt is preferably fed at a temperature Ti between 285 and 310 ° C. and exposed to a pressure vessel Ap between 200 and 800 atm.
Es ist von Vorteil, wenn der Druckabbau im Stromungsweg zwischen Spinnpumpe und Spinndüsenplatte vorgenommen wird. Gute Ergebnisse werden in den fertigen Fäden insbesondere bei Lokalisierung des Druckgefälles in der Nähe der Spinndüsenplatte erzielt. Eine besonders einfache und wirksame Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, daß der Druckabbau im wesentlichen am Spinnfilter erfolgt, welches sich bei Spinnvorrichtungen im allgemeinen im Oberteil des sogenannten Spinndüsenpakets befindet. Als Filtermaterial hierfür sind Metallsiebe mit 10 000 bis 50 000 Maschen/cm2 gut geeignet, die in mehreren Lagen übereinander geschichtet sein können und gegen den hohen Spinnpumpendruck entsprechend unterstützt sind. Auch Sintermetallfilter haben sich für diesen Zweck als brauchbar erwiesen.It is advantageous if the pressure reduction is carried out in the flow path between the spinning pump and the spinneret plate. Good results are achieved in the finished threads, in particular when the pressure gradient is localized in the vicinity of the spinneret plate. A particularly simple and effective embodiment of the method according to the invention provides that the pressure reduction takes place essentially at the spinning filter, which in spinning devices is generally located in the upper part of the so-called spinneret pack. Metal sieves with 10,000 to 50,000 meshes / cm 2 , which can be stacked in several layers and are appropriately supported against the high spinning pump pressure, are well suited as filter material for this purpose. Sintered metal filters have also proven useful for this purpose.
Grundsätzlich kann der Druckabbau nach drei Methoden oder Kombinationen davon in der Spinnvorrichtung vorgenommen werden. Neben der Verwendung des Spinnfilters als hauptsächliche Drosselstel'.e können gegebenenfalls auch die Filterstützplatte oder die Düsenbohrungen für die Erzielung des Druckgefälles herangezogen werden. Im Falle der Stützplatte und/oder Düsenbohrungen sind hierfür Bohrungen mit einem großen Md-Verhältnis erforderlich. Zumindest für die Düsenbohrungen sind jedoch im wesentlichen aus fertigungstechnischen Gründen keine beliebigen Md-Verhältnisse möglich. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher der Druck vorzugsweise und im wesentlichen am Spinnfiiter abgebaut, auch weil dabei die Temperaturverteilung in der Schmelze gleichmäßiger ist.In principle, the pressure reduction can be carried out in the spinning device by three methods or combinations thereof. In addition to using the spin filter as the main throttle valve, the filter support plate or the nozzle bores can also be used to achieve the pressure gradient. In the case of the support plate and / or nozzle bores, bores with a large Md ratio are required for this. At least for the nozzle bores, however, no arbitrary Md ratios are possible, essentially for manufacturing reasons. In the process according to the invention, the pressure is therefore reduced preferably and essentially at the spinning filter, also because the temperature distribution in the melt is more uniform.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sowohl von den Polymerschniteeln, die in bekannter Weise auf Rosten oder mittels Extrudervorrichtungen aufgeschmolzen werden, als auch unmittelbar von der nach Abschluß der Polymerisation bzw. Polykondensation erhaltenen Schmelze ausgegangen werden, wobei sich auf jeden Fall kurze Zuleitungswege zwischen Schmelzeaustrag und Spinnvorrichtung empfehlen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bei Lösungsviskositäten der Spinnschmelze von ηιη,Γ gleich oder größer als 0,85, vorzugsweise gleich oder größer 0.92, interessant.When carrying out the process according to the invention, it is possible to start from both the polymer cuttings, which are melted in a known manner on grates or by means of extruder devices, and directly from the melt obtained after completion of the polymerization or polycondensation, with short feed routes between the melt discharge in any case and recommend spinning device. The process according to the invention is of particular interest when the solution viscosities of the spinning melt are η ιη, Γ equal to or greater than 0.85, preferably equal to or greater than 0.92.
In den Zeichnungen ist ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Spinnvorrichtungsbeispiel gezeigt.The drawings show an example of a spinning device suitable for carrying out the method according to the invention shown.
F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eint Spinnstelle eines SpinnbalkensundF i g. 1 shows a section through a spinning station of a spinning beam
F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Spinnbalkens mit 6 Spinnstellen.F i g. 2 a schematic representation of a spinning beam with 6 spinning positions.
Innerhalb des selbsttragend und wärmeisolierend ausgeführten Balkenkörpers 1, der in Fig. 1 kreuzschraffiert dargestellt ist, sind für jede Spinnstelle eine Hochdruckspinnpumpe 2, üblicherweise eine Zahnradmeßpumpe, mit Produkteinlaßleitung 3 und Produktauslaßleitung 4 sowie ein allgemein mit 5 bezeichneter Cpinnkopf vorgesehen. Der Spinnkopf 5, im vorliegenden Beispiel im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt, besteht aus einer Zuleitungsplatte 6 und einem damit von oben her verschraubten Spinndüsenpakethalter 7. Die Zuleitungsplatte 6 besitzt eine radial nach außen geführte und mit der Produktauslaßleitung 4 fluchtende Produktleitung 8, die sich nach unten zu konisch auf etwa den Durchmesser des Spinndüsenpakets erweitert. Dieses besteht aus der mit einer VielzahlInside the self-supporting and heat-insulating beam body 1, which is cross-hatched in FIG is shown, a high-pressure spinning pump 2, usually a gear measuring pump, are for each spinning station, with product inlet line 3 and product outlet line 4 and a generally designated 5 Cpin head provided. The spinning head 5, in the present example, is essentially rotationally symmetrical executed, consists of a feed plate 6 and a spinneret package holder screwed to it from above 7. The feed plate 6 has a radially outwardly guided and connected to the product outlet line 4 aligned product line 8, which is conical down to about the diameter of the spinneret expanded. This consists of the one with a multitude
von Düsenbohrungen versehenen Spinndüscnplatic 9. die einer einwärts gerichteten Ringschullcr 10 des Halters 7 aufsitzt, der darauf ruhenden Filterstülzplatte i! und dem zwischen Stützplatte 11 und Zuleitungsplatte 6 eingespannten Filter 12, das in diesem Beispiel aus s einer Mehrzahl von randgefaßten Drahtgewebelagen besteht. Das Filter 12 hat eine doppelte Funktion, indem es einerseits die Spinnschmelze in bekannter Weise filtert und andererseits hinsichtlich seines Strömungswiderstandes so bemessen ist, daß es den Hauptanteil >° des gewünschten Druckgefälles bewirkt.Spinndüscnplatic 9 provided by nozzle bores, which is seated on an inwardly directed Ringschullcr 10 of the holder 7, the filter sleeve plate i resting on it! and clamped between support plate 11 and supply plate 6 filter 12, which in this example from a plurality of rand s Decisions wire fabric layers. The filter 12 has a double function in that on the one hand it filters the spinning melt in a known manner and on the other hand is dimensioned with regard to its flow resistance so that it effects the main part> ° of the desired pressure drop.
Die Spinnpumpe 2 ist von einem diphylbeheizten Heizmantel 13 umgeben, während der Spinnkopf 5 innerhalb eines davon getrennten diphylbeheizten Heizgefäßes 14 angeordnet ist. Die Beheizungssysteme '5 13 und 14 werden auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten, so daß Heizmantel 13 in der zugeführten Schmelze die Temperatur Γι und Heizgefäß 14 die Temperatur T? bewirkt.The spinning pump 2 is surrounded by a diphyl-heated heating jacket 13 , while the spinning head 5 is arranged within a diphyl-heated heating vessel 14 which is separate therefrom. The heating systems' 5 13 and 14 are kept at different temperatures, so that the heating jacket 13 in the supplied melt the temperature Γι and the heating vessel 14 the temperature T? causes.
Wie Fig. 1 verdeutlicht, wird der Spinnkopf 5 von -° oben her in ein Aufnahmerohr 15 des Heizgefäßes 14 eingesetzt und durch eine radial wirkende Andruckschraube 16 dicht gegen die Produktauslaßleitung 4 gepreßt. Das Aufnahmerohr 15 wird von einem Isolierstopfen 17 verschlossen. Die Heizmäntel 13 und die Heizgefäße 14 sind zweckmäßig für alle Spinnstellen eines Balkens durchgehend oder miteinander über Rohrleitungen kommunizierend ausgebildet.As shown in FIG. 1, the spinning head 5 is inserted from the top into a receiving tube 15 of the heating vessel 14 and pressed tightly against the product outlet line 4 by a radially acting pressure screw 16. The receiving tube 15 is closed by an insulating plug 17. The heating jackets 13 and the heating vessels 14 are expediently designed to be continuous for all spinning positions of a beam or to communicate with one another via pipelines.
In F i g. 2 ist angedeutet, daß die Produktleitungen 19 zwischen einer zentralen Zufuhrstelle 18 und den einzelnen Spinnpumpen 2 im Interesse einer für alle Spinnstellen einheitlichen Vcrwcilzeit gleich lang ausgeführt sind. Die Bezugsziffer 20 bezeichnet die Spinnpumpenantriebswellen.In Fig. 2 it is indicated that the product lines 19 between a central feed point 18 and the individual spinning pumps 2 are designed to be of the same length in the interest of a uniform time for all spinning stations. Numeral 20 denotes the spin pump drive shafts.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend '5 an Hand von sieben Verfahrensbeispielen näher •erläutert, von denen das erste Beispiel eine konventionelle Technik beschreibt, die ohne wesentlichen Druckabfall und ohne Temperaturanhebung vor dem Ausspinnen arbeitet. Die Beispiele 2, 5 und 7 beziehen sich auf das erfindungsgemäße Verfahren und verdeutlichen dessen Vorteile, während die Beispiele 3, 4 und 6 Verfahren betreffen, bei denen nicht alle Erfindungsmerkmale gleichzeitig vorliegen bzw. nach dem Stand der Technik gearbeitet wird. Als Maß für das mittlere Molekulargewicht wird in den Beispielen die Lösungsviskosität angegeben, die als η,,,;,-Wert ermittelt wurde. Die Konzentration der Meßlösung betrug 0,5 g/100 ml. das Lösungsmittel war ein Phenol-Tetrachloräthan-Gemisch (60 :40) und die Meßtemperatur betrug 25°C. Als Maß für den Schmelzbruch dienen in den Beispielen die Durchmesserschwankungen längs eines unverstreckten Filaments. Die Durchmesserschwankungen werden dabei als Variationskoeffizient (CVb-Wert) in Prozenten angegeben. In einigen Beispielen wird auch der Variationskoeffizient der Doppelbrechung (CVn-Wert) in Prozenten angeführt The method according to the invention is explained in more detail below with the aid of seven method examples, of which the first example describes a conventional technique that works without a significant pressure drop and without a temperature increase before spinning. Examples 2, 5 and 7 relate to the process according to the invention and illustrate its advantages, while Examples 3, 4 and 6 relate to processes in which not all features of the invention are present at the same time or the prior art is used. As a measure of the average molecular weight, the solution viscosity is given in the examples, which was determined as the η ,,, ;, value. The concentration of the measuring solution was 0.5 g / 100 ml. The solvent was a phenol-tetrachloroethane mixture (60:40) and the measuring temperature was 25.degree. In the examples, the diameter fluctuations along an undrawn filament serve as a measure of melt fracture. The fluctuations in diameter are given as a coefficient of variation (CVb value) in percent. In some examples, the coefficient of variation of the birefringence (CV n value) is given as a percentage
Eine Schmelze aus Polyäthylenterephthalat mit einer Lösungsviskosität von %αα = 1,04 wurde bei einer Temperatur Ti = 310cC einem sechsstelligen Spinnbalken zugeführt Sämtliche Produktleitungen, einschließlich Spinnpumpe und Spinndüsenpaket, waren auf 7j = 3100C geheizt Der Druckabfall im Spinndüsenfiiter betrug 80 at Ober eine Spinndüsenplatte mit 200 Löchern von je 0,4 mm Durchmesser wurde bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 400 rn/min ein Faden mit einem Spiiintitcr von 5900 den erzeugt, wobei die Verfestigung des gesponnenen Fadens in bekannter Weise durch einen Nacherhitzer verzögert wurde, um eine unerwünscht große Molekularvororientierung auszuschließen. Der mittlere CWWert der unverstreckten Filamente, der bei 4,8% lag, zeigte ein schmelzbruchfreies Spinnen an. Nach dem Verstrecken im Verhältnis 1 :6,1 wurden im Cordgrundfaden 20 Filamentbrüche pro 10 000 m bei einer Reißfestigkeit von 9,0 g/den festgestellt. Von Nachteil war der starke Abfall der Lösungsviskosität, die im Faden bei t\mtr = 0,86 lag. A melt of polyethylene terephthalate having a solution viscosity of% αα = 1.04, at a temperature Ti = 310 c C a six-digit spinning beam supplied All product lines, including spin pump and spinneret pack were to 7y = 310 0 C heated, the pressure drop in the Spinndüsenfiiter was 80 at A spinning nozzle plate with 200 holes, each 0.4 mm in diameter, produced a thread with a spinning titer of 5900 denier at a take-off speed of 400 nm / min, the solidification of the spun thread being delayed in a known manner by a reheater, which was undesirable to exclude large molecular pre-orientation. The mean CW value of the undrawn filaments, which was 4.8%, indicated spinning without melt fracture. After drawing in a ratio of 1: 6.1, 20 filament breaks per 10,000 m with a tensile strength of 9.0 g / denier were found in the cord base thread. A disadvantage was the sharp drop in the solution viscosity, which was t \ mt r = 0.86 in the thread.
Bei einem sonst entsprechenden Versuch mit einer Temperatur der Schmelze von 282°C an Stelle von 310°C war das erhaltene Fadenmaterial infolge eintretenden Schmelzbruchs nicht mehr einwandfrei verspinn- und verstreckbar. In diesem Fall stieg der mittlere CV0-Wert der Filamente auf 17% an, während die Lösungsviskosität im Faden bei r\mr = 0,95 lag.In an otherwise corresponding test with a melt temperature of 282 ° C. instead of 310 ° C., the thread material obtained could no longer be spun and drawn properly as a result of melt fracture occurring. In this case, the mean CV 0 value of the filaments rose to 17%, while the solution viscosity in the thread was r \ mr = 0.95.
Es wurde zunächst wie im Beispiel 1 verfahren, jedoch mit der Änderung, daß das Polymer bei Γι = 2920C anstatt bei 310°C dem Spinnbalken zugeführt wurde, der — einschließlich Spinnpumpe — ebenfalls auf Γι = 292°C geheizt war. Die Verweilzeit während des Transportes vom Ort der Erzeugung der Schmelze bis zum Spinnbalken war die gleiche wie bei Beispiel 1. Hingegen wurde das Spinndüsenpaket auf eine Temperatur T2 = 31O0C eingestellt. Durch Verwendung eines aus einer Siebfilterkombination mit 24 Metallgewebelagen mit je 17 000 Maschen/cm2 bestehenden Spinndüsenfilters betrug der Druckabfall Ap = 320 at. Die gewählte Temperatur des Spinndüsenpakets lag somit innerhalb des erfindungsgemäßen Temperaturbereichs. Mit der im Beispiel 1 beschriebenen Spinndüsenplatte wurde wieder bei 400 m/min Abzugsgeschwindigkeit ein Spinntiter von 5900 den crsponncn. Für den mittleren CV'c-Wert der Filamente ergaben sich 4,6% und für den CVn-Wert 6,8%. Auch die Kapillarbruchhäufigkeit, die bei 25 Brüchen pro 10 000 m lag, stimmte innerhalb der Fehlergrenze mit dem Beispiel 1 überein. Hingegen war der molekulare Abbau des Polymeren unter den hie- gewählten Verfahrensparametern wesentlich niedriger, wie die gemessene Lösungsviskosität i\mtr = 0,94 zeigte.It was first procedure of Example 1, except that the spinneret was fed with the modification that the polymer at Γι = 292 0 C instead of 310 ° C, which - was also heated to Γι = 292 ° C - including spinning pump. The residence time during the transport from the place of production of the melt to the spinning beam was the same as in Example 1. In contrast, the spinning nozzle was set to a temperature T 2 = 0 31o C. By using a spinneret filter consisting of a sieve filter combination with 24 metal fabric layers each with 17,000 meshes / cm 2 , the pressure drop was Ap = 320 at. The selected temperature of the spinneret package was thus within the temperature range according to the invention. With the spinneret plate described in Example 1, a spinning titer of 5900 denier was again achieved at a take-off speed of 400 m / min. The mean CV'c value of the filaments was found to be 4.6% and the CV n value was 6.8%. The frequency of capillary ruptures, which was 25 ruptures per 10,000 m, also agreed with Example 1 within the error limit. In contrast, the molecular degradation of the polymer was significantly lower under the process parameters selected here, as the measured solution viscosity i \ mtr = 0.94 showed.
Unter den Versuchsbedingungen des Beispiels 2, jedoch mit der außerhalb der Erfindung liegenden Maßnahme T1 = T7 = 2920C wurde ein Faden mit CVn = 10% erhalten, dessen bei 12% liegender CVb-Wert einen schwachen Schmelzbruch anzeigte, dessen FiIamentbruchhäufigkeit mit 120 Brüchen pro 10 000 m aber wesentlich über der der Beispiele 1 und 2 lag und dessen ijmo-Wert von 0,95 gegenüber dem Beispiel 2 keinen nachweisbaren Vorteil brachte. A yarn was with CV n = 10%, of which the lying at 12% CVb value indicating a weak melt fracture under the experimental conditions of Example 2, but with the out of the invention measure T 1 = T 7 = 292 0 C, the FiIamentbruchhäufigkeit with 120 breaks per 10,000 m, however, was significantly higher than that of Examples 1 and 2 and its ij mo value of 0.95 did not bring any detectable advantage over Example 2.
Es wurde zunächst wie im Beispiel 2 verfahren, jedoch mit der Änderung, daß das Spinndüsenpaket auf eine bei 325" C liegende Temperatur T2 aufgeheizt wurde. Auch diese Temperatur T2 lag außerhalb des erfindungsgeir äßen Bereichs. Der ^urWeit des Fadens von 0.93 lag nur wenig niedriger als im Beispiel 2. Obwohl unte:- diesen Verfahrensbedingungen kein Schmelzbruch auftrat lag der CVb-Wert infolge der Temperaturinhomogenität der aus der Spinndüsenplat-It was first procedure of Example 2, but with the modification that the spinning nozzle was heated to a temperature at 325 "C temperature T 2. Also, this temperature T 2 was outside the erfindungsgeir ate range. The ^ urWeit of the thread of 0.93 was only slightly lower than in example 2. Although under these process conditions no melt fracture occurred, the CVb value was due to the temperature inhomogeneity of the
■r η g ■ r η g
te austretenden Schmelze bei 10%. Aus demselben Grund betrug der CV„-Wert 15%. Als Folge hiervon war die Filamentbruchhäufigkeit beträchtlich. Bezogen auf eine Reißfestigkeit des Fadens von 9,0 g/den wurden 100 Filamentbrüche pro 10 000 m gezählt.te emerging melt at 10%. For the same reason, the CV "value was 15%. As a result the incidence of filament breakage was considerable. Based on a tensile strength of the thread of 9.0 g / den 100 filament breaks counted per 10,000 m.
Beispiele 5 bisExamples 5 to
Im folgenden werden für weitere drei Beispiele die Daten für die Temperaturen, den Druckabbau, dieIn the following the data for the temperatures, the pressure reduction, the
Anfangs- und Endviskosität (?j,-„,m und η,ν,,,ΐ), d(
Viskositätsabfall (Δηιη,Γ), den CV/rWert und teilwei:
den CKn-Wert — in einer Tabelle zusammengefaßt
wiedergegeben. Bei dem Vergleich der Werte für d< Viskositätsabbau und/oder für CVn und/oder für d
Filamentbruchzahlen erkennt man leicht die Vortei des Arbeitens mit der erfindungsgemäß beschriebeni
Technik. Zur besseren Übersichtlichkeit wurden aui die Beispiele I bis 4 in die Tabelle aufgenommen.Initial and final viscosity (? J, - ", m and η, ν ,,, ΐ), d (viscosity drop (Δη ιη , Γ ), the CV / r value and partly: the CK n value - summarized in a table
reproduced. When comparing the values for d <viscosity reduction and / or for CVn and / or for d filament fractions, one can easily see the advantages of working with the technique described according to the invention. For the sake of clarity, Examples I to 4 have also been included in the table.
spielat
game
(0Q( 0 Q
(al)(al)
bruchzahl
(pro 10 km]Filanienl-
fractional number
(per 10 km]
I (%) CVD
I (%)
Das Beispiel entsprichtThe example corresponds
dem Stand derthe state of
282282
282282
8080
1,041.04
0,950.95
0,090.09
17,
Schmelzbruch
nicht einwand
frei verspinn-
u. verstreckbar4.8
17,
Melt fracture
not correct
free spun
and stretchable
bisherigen Technikprevious technology
previous technology
Technikaccording to the invention
technology
gemäßen Techniknot fictional
appropriate technology
Technikaccording to the invention
technology
Schmelzbruch
nicht einwand
frei verspinn-
u. verstreckbar16,
Melt fracture
not correct
free spun
and stretchable
Technikaccording to the invention
technology
60953«60953 «
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| BHN | Withdrawal |