DE2059601B2 - Kontinuierliches Spinn-Streck-Verfahren zur Herstellung synthetischer Filamente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Spinn-Streck-Verfahren zur Herstellung synthetischer Filamente durch Schmelzspinnen, Abkühlen, Präparieren und mindestens einstufige Verstreckung.

Ein kontinuierliches Spinn-Streck-Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 34 00194 bekannt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel in dieser Druckschrift werden die gesponnenen, abgekühlten und präparierten Filamente direkt in einer näher beschriebenen Verstreckeinrichtung verstreckt. Wennn jedoch die abgekühlten präparierten Filamente unmittelbar verstreckt werden, neigen sie zum Brechen, so daß bei einer derartigen Vorgehensweise als Ausschuß viel Abfallmaterial anfällt, so daß eine wirtschaftliche Durchführung eines derartigen Verfahrens bisher nicht möglich war. Desweiteren ergab sich hierbei, daß die Oberfläche der verstreckten Filamente unregelmäßig war, so daß man nur synthetische Filamente mit geringer Qualität herstellen konnte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierliches Spinn-Streck-Verfahren zur Herstellung synthetischer Filamente der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem Filamentbrüche und Unregelmäßigkeiten an der Filamentoberfläche vermieden werden, so daß man synthetische Filamente auf wirtschaftliche Weise mit hoher Produktionsleitung herstellen kann. Hierbei soll das Verfahren derart ausgelegt werden, daß keine zusätzlichen komplizierten und störungsanfälligen Behandlungen der Filamente erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die vollständig abgekühlten und verfestigten Filamente mit der Präparation versehen und unmittelbar vor der Verstreckung mindestens einmal unter Reibungskontakt um zylindrische Umlenkelemente in Gegenrichtung geführt werden.

Nach der Erfindung werden somit die verfestigten und präparierten Filamente unmittelbar vor dem Verstrecken in Gegenrichtungen geführt, so daß das verfestigte Filament einer bestimmten steuerbaren mechanischen Beanspruchung durch die Umlenkung

ίο unterworfen wird. Überraschenderweise hat sich mit Hilfe dieser sehr einfachen Maßnahmen ergeben, daß man zum Verstrecken schnell arbeitende Verstreckeinrichtungen verwenden kann, ohne daß Filamentbrüche im wesentlichen Umfang auftreten. Vielmehr werden

is die verfestigten Filamente durch die Umlenkung geschmeidiger gemacht, so daß die in dem anschließenden Verstrecken trotz der dort auftretenden hohen mechanischen Beanspruchung in sich elastischer und weicher sind. Vermutlich werden durch das Umlenken die Eigenspannungen in den hergestellten verfestigten Filamenten beseitigt Demnach erreicht man mit dem erfindungsgemäßen kontinuierlichen Spinn-Streck-Verfahren eine Herstellung synthetischer Filamente auf äußerst wirtschafltiche Art und Weise mit hohen Arbeitsgeschwindigkeit und günstiger Produktionsleistung.

Aus der CH-PS 4 75 375 ist ein Behandlungsverfahren für synthetische Filamente bekannt geworden, bei dem die Filamente um Umlenkelemente in ihrem plastischen Zustand gelenkt werden, um eine Vororientierung derselben zu erreichen. Im Gegensatz zu der dort vorgeschlagenen Behandlungsmethode werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren synthetische Filamente im verfestigten Zustand zur Vorbereitung des Ver- Streckvorganges um Umlenkelemente geführt Da die physikalischen Eigenschaften von plastischen und verfestigenden Filamente völlig verschieden sind, weist die CH-PS 4 75 375 keine Berührungspunkte mit dem Erfindungsgedanken auf.

Bei der Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 2 sind bevorzugte Spannungswerte im Bereich der Filamentführung um die Umlenkelemente wiedergegeben. Diese Zugspannungswerte haben sich als zweckmäßig erwiesen und ermöglichen eine ausreichende Vorbereitung der Filamente vor dem eigentlichen Verstreckvorgang. Da keine sehr große Zugspannungszunahme um die Umlenkelemente auftritt, wird zusätzlich auch die Gefahr vermieden, daß die Filamente bei der Umlenkung um die Umlenkelemente

so brechen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 3 werden die Filamente um Umlenkelemente geführt, deren Krümmungsradien in Laufrichtung abnehmen, wodurch sich insbesondere der Vorteil erzielen läßt, daß die Filamente während der Umlenkung um die Umlenkelemente unterschiedlichen, aufeinander abgestimmten mechanischen Beanspruchungen unterworfen werden. Die hierfür erforderlichen Maßnahmen sind sehr einfach durchführbar und gewährleisten eine sehr

so einfache und platzsparende Anordnung der Umlenkelemente.

Bei den Ausführungsformen nach den Ansprüchen 4 und 5 sind bevorzugte Verhältniswerte für die Krümmungsradien an den Umlenkelementen wiederge geben.

Infolge der Berührung der Filamente mit den Umlenkelementen tritt ein Bewegungswiderstand auf, durch den die Filamente beim Umlenken um die

Elemente auch gebremst werden und dieser Bewegungswiderstand sowie die Bremswirkung lassen sich auf sehr einfache Art und Weise durch die Wahl der Umlenkwinkel und der Krümmungsradien auf gewünschte Werte einstellen. Die günstigsten Bedingungen lassen sich anhand von einfach auszuführenden Versuchen ermitteln. Auch erreicht man durch den Reibungswiderstand bei der Führung der Filamente um die Umlenkeiemente eine gleichzeitige geringfügige Erhöhung der Zugspannung in den Filamenten, was zur ausreichenden Vorbereitung des Verstreckvorganges der abgekühlten und verfestigten Elemente erforderlich ist

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung an einem Beispiel näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zum kontinuierlichen Spinn-Strecken bei der Herstellung synthetischer Filamente,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Umlenkelemente, um die die Filamente zur Vorbereitung des Verstreckvorganges geführt werden, sowie die Verstreckwalzen, r.nd

Fig.3 eine Draufsicht dieses Teiles der Anlage in vergrößertem Maßstab.

In F i g. 1 ist eine vollständige Schmelz-Spinn-Einrichtung mit darauffolgender Streckeinrichtung dargestellt Die Anlagenteile der geschweiften Klammer A dienen zum Schmelzspinnen, Abkühlen und Präparieren der Filamente. Hierbei ist eine Strangpresse 10 mit einer Mehrlochspinndüse 12 vorgesehen. Die aus dieser Spinndüse 12 austretenden Filamente 14 werden in dem Spinnschacht 16 abgekühlt und dann durch den Fallschacht 18 geführt, in der die Filamente vollständig abgekühlt werden. Ferner sind Fadenführer 22 sowie eine zur Präparierung dienende Einrichtung vorgesehen, die üblicherweise Walzen 24 und 26 umfaßt. Die Filamente werden mit einer solchen Lineargeschwindigkeit abgezogen, daß die Filamente der zum Spinnstrekken erforderlichen Zugspannung unterworfen werden, die gewöhnlich an dem Punkt A"etwa 0,5 g/den beträgt.

In dem mit der geschweiften Klammer B bezeichneten Bereich ist eine übliche Streckeinrichtung, jedoch ohne die nachstehend erläuterte Einrichtung nach der Erfindung dargestellt Die Streckeinrichtung umfaßt ein eintrittsseitiges Streckelement, das bei dem vorliegenden Beispiel aus einer zweckmäßig geheizten Streckwalze 28 besteht, und ein austrittsseitig angeordnetes Streckelement, das zum Beispiel aus einer oder mehreren Streckwalzen 30 besteht. Mit Hilfe dieser Streckelemente werden die Filamente den erforderlichen Zugspannungen in einander entgegengesetzten Richtungen unterworfen, <so daß die Filamente an dem Punkt K gewöhnlich eine Zugspannung im Bereich von 2,5 bis 3 g/den besitzen. Die genannten Streckelemente werden so angstrieben, daß sich ihre von den Filamenten berührten Flächen mit Umfangsgeschwindigkeiten drehen, die dem gewünschten Streckverhältnis entsprechen, das von der Art und den physikalischen und chemischen Eigenschaften des Behandlungsgutes abhängig ist. Das Streckverhältnis liegt in der Größenordnung von 1 :4, vorzugsweise 1 :3,8 bis I :4,4.

Wenn man eine Streckeinrichtung B mit einer Schmelzspinneinrichtung A derart kombiniert, daß die Filamente direkt am Austritt der Einrichtung A verstreckt werden, muß die Umfangsgeschwindigkeit der eintrittsseitigeii Streckwalze 28 natürlich der Schmelzspinngeschwindigkeit entsprechen, die vorteilhafterweise in dem Bereich von 800 bis 1000 m/min liegt, so daß die austrittsseitige Streckwalze 30 mit sehr hohen Geschwindigkeiten im Bereich von 3200 bis 4000 m/min arbeiten muß. Ein zuverlässiger Betrieb eines kontinuierlichen Spinn- und Streckverfahrens zur Herstellung synthetischer Filamente durch die direkte Kombination des Anlageteiles A mit dem Anlageteil B unter Überwindung der sonst üblicherweise auftretenden Schwierigkeiten wird erfindungsgemäß durch die Umlenkung der Filamente mit Hilfe der zusätzlichen Einrichtung Z gewährleistet, die der ersten Streckwalze 28 vorgeschaltet ist

Die Einrichtung Z umfaßt zwei kleine zylindrische Umlenkelemente 36, 38, die auf einer geeigneten Tragkonstruktion 32 abgestützt sind, die vorteilhafterweise an der Tragkonstruktion 34 für die Streckwalze 28 befestigt ist. Die zylindrischen Umlenkelemente sind derart angeordnet, daß sie die Filamente zwingen, sich auf einer Bahn zu bewegen, die mehrere Umlenkstellen und zwar vorzugsweise zwei Stellen zum Umlenken in einander entgegengesetzten Richtungen enthält. Eine derartige Bahn ist in F i g. 2 strichpunktiert eingezeichnet Die zylindrischen Umlenkelementr üben ferner auf die Filamente einen Reibungswiderstand aus, so daß auf der kurzen Strecke 5 zwischen der Einrichtung Z und der ihr nachgeordnete Streckwalze 28 in den Filamenten eir e Zugspannung erzeugt wird, die um etwa 0,1 bis 0,2 g/den höher als die Zugspannung beim Spinnstrekken ist und somit im Bereich von 0,6 bis 0,7 g/den liegt Zu diesem Zweck sind die Oberflächen der kleinen zylindrischen Umlenkelemente 36 und 38 derart behandelt, daß sie den erforderlichen Reibungswiderstand aufbringen. Die Rauheit für die erforderliche Oberflächenbehandlung der zylindrischen Umlenkelemente kann leicht experimentell bestimmt werden und ist offensichtlich von mehreren veränderlichen Größen, beispielsweise von der Länge des Umlenkbogens, dem Krümmungsradius der zylindrischen Umlenkelemente und der tatsächlichen Zugspannung beim Spinnstrecken und der Art des zu behandelnden Gutes abnängig.

Bei der Ausführungsform nach Fig.2 hat das dem zylindrischen Umlenkelement 36 nachgeordnete zylidrische Umlenkelement 38 einen anderen Durchmesser als das erste Umlenkelement 36. Bei einer derartigen Ausführungsform der zylindrischen Umlcnkelemente, deren Krümmungsradien in Laufrichtung abnehmen, hat sich ergeben, daß durch die zweite Umlenkung das zylindrische Umlenkelement 38 die Filamente einer physikalischen Beanspruchung unterwirft, durch welche die durch die Umlenkung um das vorgeschaltete zylindrische Umlenkelement hervorgerufene Wirkung vorteilhafterweise ergänzt wird.

Beispielsweise bei der kontinuierlichen Herstellung von Polyesterfilamenten mit einem Endtiter im Bereich "on 20 bis 1200 den, insbesondere von 50 bis 840 den, unter Verwendung eines Schnellstreckverfahrens mit den zuvor angegebenen Werten ergeben sich gute Resultate, wenn das erste zylindrische Umlenkelement einen Durchmesser von 8 mm und das nachgeordnete bzw. zweite zylindrische Umlenkelement 38 einen Durchmesser von 6 mm hat, und die Filamente um die zylindrischen Umlenkelemente in Umlenkwinkeln in einem Bereich von 45 bzw. 110° geführt werden (F i g. 2). Bei kleineren Abweichungen von diesen Idealwerten ändern sich die Resultate nicht wesentlich.

Entsprechend den F i g. 2 und 3 sind die zylindrischen Umlenkelemente in einem Gehäuse 32 angeordnet, das an der Tragkonstruktion 34 für die Streckwalze 28 oder an einem anderen ortsfesten Teil der Anlage mit Hilfe eines Schwenkzapfens 40 gefestigt ist, so daß die

Orientierungen der Umlenkelemente und somit die Länge der Berührungsbögen der Filamente mit den Umlenkelementen verändert und dadurch die Intensität der ausgeübten physikalischen Beanspruchungen der jeweiligen Betriebsbedingungen angepaßt werden können.

Die zylindrischen Umlenkelemente sind ortsfeste Körper, die mindestens in jenen Teilen, die mit den Filamenten in Gleitberührung kommen, mit gekrümmten Flächen ausgebildet sind. Die Umlenkelemente brauchen daher im Querschnitt nicht vollständig kreisförmig ausgebildet zu sein. Die Verwendung von zylindrischen Umlenkelementen ist aber vorteilhaft, obwohl ihre Flächen nicht vollständig ausgenutzt werden, weil zylindrische Umlenkelemente relativ leicht hergestellt und ihre Oberflächen ohne Schwierigkeiten entsprechend behandelt werden können. Ferner besitzen derartige zylindrische ümienkeiemente Fiächeniei-Ie, die anstelle von verschlissenen und abgenutzten Flächenteilen zum Einsatz gebracht werden können, in dem die zylindrischen Elemente um einen bestimmten Drehwinkel weitergedreht werden.

τ Bei anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können die beiden Umlenkelemente 36 und 38 von zwei getrennten Gehäusen getragen werden, die relativ zueinander beweglich sind, so daß verschiedene Anpassungen und Einstellungen möglich sind. Hierbei

in kann man dann beispielsweise auch den Abstand zwischen den Umlenkelementen und die Länge der Berührungsbögen auch während des Betriebes verändern. Vorzugsweise sind die Umlenkelemente lösbar angebracht, so daß sie erforderlichenfalls erneuert und

i^r) durch Umlenkelcmentc mit anderen Durchmessern und/oder an deren Oberflächenbeschaffenheiten ersetzt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kontinuierliches Spinn-Streck-Verfahren zur Herstellung synthetischer Filamente durch Schmelzspinnen, Abkühlen, Präparieren und mindestens einstufige Verstreckung, dadurch gekennzeichnet, daß die vollständig abgekühlten und verfestigten Filamente mit der Präparation versehen und unmittelbar vor der Verstreckung mindestens einmal unter Reibungskontakt um zylindrische Umlenkelemente in Gegenrichtung geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugspannung der Filamente vor dem Erreichen der Umlenkelemente etwa 0,5 g/den beträgt und daß diese Zugspannung beim Führen um die Umlenkelemente um etwa 0,1 bis 0,2 g/den erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente um Umlenkelemente geführt werden, deren Krümmungsradien in Laufrichtung abnehmen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente mindestens einmal mit einem Krümmungsradius im Bereich von 2 bis 10 mm und mit einem Umlenkwinkel von 20 bis 130° umgelenkt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente um Umlenkelemente geführt werden, deren Krümmungsradien in einem Verhältnis im Bereich von 1:2 bis 2:1 zueinander liegen.