DE2117659A1

DE2117659A1 - Verfahren zum Herstellen von Fäden und Fasern

Info

Publication number: DE2117659A1
Application number: DE19712117659
Authority: DE
Inventors: Günther Dr.; Heinrich Karl Dipl.-Ing.; 8901 Bobingen; Behrenbruch Horst Dipl.-Chem. 6233 Kelkheim Bauer
Original assignee: Farbwerke Hoechst AG, vormals Meister Lucius & Brüning, 6000 Frankfurt
Priority date: 1971-04-10
Filing date: 1971-04-10
Publication date: 1972-10-19
Also published as: IT951273B; NL7204536A; CH537990A; FR2132809A1

Description

FARBWEHKE HOECHST AG. vormals Meister Lucius & Brüning Aktenzeichen: - HOE 71/F o9o

Datum: _{s# April} _1Q71 - Dr.v.F./Gn

"Verfahren zum Herstellen von Fäden und Fasern"

Die Erfindung' betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fäden und Fasern durch Schmelzspinnen von Kapillaren aus synthetischen, linearen Polymeren mittels eines Heizorgans zwischen Spinndüse und Abzugsgaletten mit Abzugsgeschwindigkeiten von über 2ooom/min.

Zur Herstellung synthetischer Fäden und Fasern aus linearen Polymeren, wie z.B. Polyalkylenterephthalat, sind Verfahren bekannt, bei welchen in einem ersten Arbeitsprozeß die Fäden aus der Schmelze gesponnen und nach dem Abkühlen auf Spulen aufgewickelt und in einem zweiten Arbeitsprozeß an speziellen Vorrichtungen, meist unter Einwirkung von Wärme, auf ein mehrfaches ihrer ursprünglichen Länge verdehnt werden, wodurch die gewünschten textlien Eigenschaften entstehen.

Es sind auch Verfahren und entsprechende Vorrichtungen bekannt, geworden, die das Spinnen und Strecken kontinuierlich in einem Prozeß durchführen. Diese Maschinen erfordern einen relativ hohen technischen Aufwand, der die Wirtschaftlichkeit besonders für feine Titer in Frage stellt. So sind z.B. für den Streckvorgang beheizte Walzen üblich, die auch für die hohen Drehzahlen noch eine ausreichende Temperaturkonstanz aufweisen müssen.

Man hat daher versucht, orientierte Fäden ohne spezielle Verstrecl:oinrichtungcn herzustellen. Nach dem US-Patent 2 Go4 667 gelingt dies beim Spinnen mit Geschwindigkeiten oberhalb 47oo m/min. Da diese Geschwindigkeiten große spultechnische Schwierigkeiten mit sich bringen, sind Verfahren dieser Art gegenwärtig nur für Sonderzwecke wie z.B. die Vliesherstellung geeignet.

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In der Schweizer Patentschrift 357 144 ist andererseits ein Verfahren beschrieben, nach den die aus der Spinndüse austretenden Fäden direkt in einen Heizschacht gesponnen v/erden mit Spulgeschwindigkeiten von 13oo - 26oo m/min. Die Dehnung c'e-r so erhaltenen Fäden ist jedoch im Vergleich zu konventionellen Fäden so hoch, daß ihr textiler Gebrauchswert sehr gering ist.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei gegenv/ärtig technisch zu beherrschenden Spulgeschwindigkeiten aus der Schmelze gesponnene Fäden aus linearen Polymeren der chemischen Struktur von Polyestern, von Copolyesters z.B. kationisch färbbareia Polyethylenterephthalat, von Polyamiden z.B. Nylon 6 oder Nylon 66 und Polyolefinen mit texti!technologisch guter Qualität zu erzeugen. Besonders für feine Einzel- und Gesamttiter ist dieser Prozeß sowohl aus qualitativen wie auch aus wirtschaftlichen Gründen äußerst vorteilhaft. Das Verfahren ist jedocli nicht nur auf feine Einzeltiter begrenzt, wie anhand der Beispiele gezeigt wird«

Dieses Ziel wurde erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kapillaren vor dem Heizorgan auf die Erstarrungstemperatur oder darunter abgekühlt und anschließend unter gleichzeitiger Einwirkung der durch die Reibung am umgebenden gasförmigen Medium aufgebauten Fadenzugkraft, welche gleich der unter den gegebenen Bedingungen erforderlichen Verstreckspannung sein nuß, auf Temperaturen oberhalb des Erstarrungspunktes erwärmt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Heizorgan ein Schacht mit Mantelheizung verwendet, wobei die Kapillaren im wesentlichen durch Konvektion erwärmt v/erden.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden als Heizorgan Strahler verwendet. Vorteilhaft ist auch die Verwendung eines Bügeleisens als Heizorgan. Der Wärmeübergang erfolgt dabei im wesentlichen durch intensiven Kontakt.

Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen sich sämtliche synthetischen, linearen Polymeren, die sich aus der Schmelze zu Kapillaren, bzw. Fäden oder Fasern verspinnen lassen,

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wie beispielsweise Polyester, Polyamide, Copolyester und Copolyamide oder Polyolefine, insbesondere beispielsweise Polyäthylenterephthalat und dessen Copolyester, Poly- £, -eaproamid, Polyhexamethylenadipamid, Polyäthylen, Polypropylen und ähnliche. Diese Polymeren werden in den üblichen Vorrichtungen zu feinsten Einzelfäden, den sogenannten Kapillaren, versponnen und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren weiterbehandelt. Die Kapillaren werden anschließend je nach Verwendungszweck zu Fäden oder auch zu Faserkabeln zusammengefaßt und wie üblich weiterverarbeitet. Zwischen der Spinndüse und den Abzugsgaletten befindet sich ein Heizorgan. Die Abzugsgaletten laufen mit Geschwindigkeiten von mindestens 2ooo m/min.

Es ist außerordentlich wichtig, daß sich das Heizorgan nicht unmittelbar unter der Spinndüse befindet, sondern daß die Kapillaren zunächst beim Durchlaufen einer unbeheizten Zone bzw. durch Anblasen mit kaiter Lui ς gekühlten Zone Gelegenheit haben, sich bis unter ihre Ei'starrungstemperatur abzukühlen. Eine Kapillare hat dann ihren Erstarrungspunkt unter der Spinndüse erreicht, wenn sich ihr Durchmesser bzw. ihre Laufgeschwindigkeit nicht mehr ändert (siehe dazu auch Hamana, Matsui und Kato, Melliand Textil-Berichte 4, 1969, S. 382-38S und 5, 1969, S. 499-5o3). Diese Erstarrung ist bei den verschiedenen Polymeren jeweils unter dem Gesichtspunkt der unter der Düse auftretenden hohen Abkühlgeschwindigkeit der Kapillaren zu sehen.

Polyäthylenter^phthalat hat beispielweise eine geringe Kristallisationsgeschwindigkeit. Die rasche Abkühlung direkt unter der Düse führt zu praktisch amorphen Spinnfäden. Die Erstarrungstemperatur stimmt rcit der Glastemperatur überein. Selbstverständlich ergeben sich Vi Messungen in größeren Gebilden, z.B. in PoIyäthylenterephthalat-Schnitzeln, höhere Erstarrungspunkte; im Grenzfall unendlich langsamer Abkühlung fällt dann der Erstarrungspunkt dui'ch die erfolgte Kristallisation mit den Kristallxtschmelzpunkt zusammen.

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Bei Polymeren, die hohe Kristallisationsgeschwindigkeiten aufweisen, wie z.B. Polyäthylen, erfolgt unter der Spinndüse eine sehr rasche Kristallisation. Die Erstarrung der Kapillaren tritt während des Abkühlens bereits bei der Kristallit-Schmelztemperatur auf. Dies zeigt sich am Dickenverlauf der Kapillaren (keine Dickenverminderung mehr) und an einem Haltepunkt in der Abkühlungskurve der Kapillaren, v/elcher durch die freiv/erdende Kristallisationswärme verursacht wird.

Für Polymere mit mittlerer Kristallisationsgeschwindigkeit, \vie z.B. Polyamide oder Polybutylenterephthalat, läßt sich unter den Spinnbedingungen der Erstarrungspunkt weder der Glastemperatur noch dem Kristallitschmelzpurit zuordnen; er liegt zwischen beiden Werten.

Wenn die Kapillaren vor dem Erreichen des Heizelements nicht bis unter die Erstarrungstemperatur abgekühlt sind, so würde ein schmelzeflüssiger unorientierter Spinnfaden das Heizelement erreichen. Die Verhältnisse entsprächen dann einem direkten Spinnen an der Stelle, an der das Heizorgan beginnt. Man kann sich die Spinndüse an diese Stelle gesetzt denken. Bei einer solchen Verfahrensweise entstehen Fäden mit niederer Orientierung (Schweizer Patentschrift 357 144).

Nachdem die Kapillaren auf ihre Erstarrungstemperatur bzw. auf Temperaturen darunter abgekühlt worden sind, werden sie unter gleichzeitiger Einwirkung der durch die Reibung am uagebenden gasförmigen Medium aufgebauten Fadenzugkraft, die mindestens gleich der erforderlichen Streckspannung sein muß, auf Temperaturen oberhalb des Erstarrungspunktes erwärmt.

Die Abkühlung bis unter die Erstarrungstemperatur erfolgt bevorzugt, durch Anblasen mit gereinigter Luft von Raumtemperatur, kann jedoch auch belfebig anders vorgenommen werden.

Diese Erwärmung der Kapillaren auf Temperaturen oberhalb ihrer Erstarrungstemperatur erfolgt mit Hilfe eines Heizorgans, bevorzugt mit Hilfe eines beheizten Schachtes, den die Kapillaren

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durchlaufen, ebenso vorteilhaft ist jedoch auch die Verwendung von Wärmestrahlern oder auch das Führen der Kapillaren über ein beheiztes Bügeleisen. Der erforderliche Mindestabstand von der Spinndüse zu der Oberkante des Heizorgans ist abhängig vom Material der Fäden, von der Spinntemperatur, vom Einzeltiter der Kapillaren, vom Gesamttiter aller durch eine Düsenplatte in das Heizrohr gesponnenen Kapillaren, von der Abzugsgeschwindigkeit und von den Abkühlbedingungen zwischen der Spinndüse und der Oberkante des Heizorgans. In der Praxis bestimmt man z.B. den erforderlichen Mindestabstand für Polyäthylenterephthalat auf die Weise, daß man für die meist aus technischen Gründen gewählte Abzugsgeschwindigkeit, die zu dem gewünschten Titer führt, die Temperatur entlang des Fadens bestimmt, beispielsweise mit dem Thermokreuz der Firma Hastings, wie weiter unten beschrieben, diese Oberflächentemperatur des Fadens gegen die Entfernung von der Spinndüse aufträgt und den in dieser Kurve zum Erstarrungspunkt gehörenden Mindestabstand festlegt. In Figur 2 sind diese Kurven für Fäden aus Polyäthylenterephthalat mit der spezifischen Viskosität von 95o, gemessen an einer 1 gewichtsprozentigen Losung in einem Gemisch aus Phenol/Tetrachloräthan mit 3 : 2 Gewichtsanteilen bei 25°C, des Titers dtex 15of5o und dtex 75f5o öhre Queranblasung und ohne Heizschacht dargestellt. Die Spinnkesseltemperatur betrug 3oo C. Die Messung der Oberflächentemperatur des spinnenden Fadens erfolgt mit dem Thermokreuz der Firma Hastings (Hastings-Raydist, Inc., Hampton, Virginia USA, "Match-Temperatur" Pyrometer). Dieses Gerät arbeitet nach dem Kompensationsprinzip, wobei das Fadenkreuz, v/elches an den zu messenden Faden angelegt wird, heizbar ist. Für Fig. 2a (dtex 15oföo) und Fig. 2c (dtex 75f5o) betrug die Spulgeschwindigkeit 35oo m/min, für Fig. 2 b (dtex 15of5o) und Fig. 2d (dtex 75f5o) vergleichsweise 2ooo m/min. Der Darstellung ist eindeutig zu entnehmen, daß für gleichen Abstand von der Spinndüse die Fadentemperatur um so geringer ist, je geringer bei gleichem Ti tor die Abzugsgeschwindigkeit ist; für gleiche Abzugsgeschv.'indigkeiten ist verständlicherweise die Temperatur für feinere Titor geringer als für größere Fadenstärken.

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Dieser erforderliche Mindestabstand der Oberkante des Heizorgans, beispielsweise des Heizrohres, kann beliebig überschritten v/erden; man wird jedoch bestrebt sein, den Abstand Düsenplatte Oberkante Heizorgan möglichst klein zu halten, da sonst die Anlagen unerwünscht verlängert werden.

Das Heizorgan muß in jedem Falle die Kapillaren so ausreichend erwärmen, daß diese eine Temperatur zwischen ihrer Erstarrungstemperatur und der Schmelztemperatur erreichen. Wenn die Fäden ohne das Heizorgan, bzw. ohne an dem Heizorgan eine Temperatur in diesem Bereich ^u erreichen, unter ansonsten den erfindungsgemäßen Bedingungen behandelt werden, weisen sie nicht mehr die erfindungsgemäß erhaltenen, guten texti!technologischen Eigenschaften auf.

Gleichzeitig mit dem Wiederaufv/ärmen der zuvor auf Temperaturen unterhalb der Erstarrungstemperatur abgekühlten Kapillaren werden die Kapillaren unterhalb des Heizorgans mit Hilfe von Abzugsgaletten mit einer vorgegebenen Abzugsgeschwindigkeit abgezogen. Dabei baut sich durch Reibung am umgebenden gasförmigen Medium eine Fadenzugkraft auf, die mindestens gleich der erforderlichen Verstreckspannung sein muß. Es findet die Verstreckung der Kapillaren statt. Wenn die an die Kapillaren angelegte Spannung geringer ist als die erforderliche Verstreckspannung, wird das Material nicht ausverstreckt, d.h. es tritt noch ein Minimum im K-D-Diagramm auf.

Durch die Verwendung eines Heizorgans ändert sich die Charakteristik der Fadentemperaturkurven aus zwei Gründen:

Einmal erfolgt am Heizer eine Wiedererwärmung des Fadens auf Temperaturen, die in jedem Fall oberhalb der Erstarrun^stemperatur liegen müssen. Zum zweiten flrdct unter dem Einfluß von Vfarme und Spannung eine Kristallisation und Orientierung statt,

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ein Vorgang, der im Prinzip mit einem Streckprozeß verglichen werden kann; d.h. an den Fäden ist ein Geschwindigkeits- und Dickenunterschied vor und nach der Heizeinrichtung festzustellen. Abhängig von der Ausführung dieser Heizeinrichtung, deren Temperatur sowie den Parametern, die durch die Fäden vorgegeben werden, können Geschwindigkeitsverhältnisse bis 1 : 2 auftreten. Die tatsächlich für die Abkühlung der Fäden direkt unterhalb der Spinndüse entscheidende Geschwindigkeit ist somit geringer als die durch das Galettenpaar vorgegebene Spulgeschwindigkeit. Die Fäden werden somit bereits bex geringerem Abstand von dei* Düse die Erstarrungstemperatur erreichen. Dem wirkt allerdings die größere Fadenstärke entgegen, die entsprechend den Geschwindigkeitsverhältnissen errechnet werden kann.

Die erforderliche Länge des Heizorgans ist abhängig von dessen Ausführung; in jedem Fall muß sie so gewählt werden, daß die zur Orientierung und Kristallisation gewünschte Fadentemperatur erreicht wird. Temperatur und Geschwindigkeit stehen in einem gewissen Zusammenhang, wie Figur 3 am Beispiel des loo° C - Dampfschrumpfes für dtex 15of5o zeigt« Zur Messung des ioo°C-Dampfschrumpfes wird ein 5o cm langes Fadenstück 7 Minuten in einen Dampfschrank gebracht und anschließend der Längenunterschied ausgemessen. Als Heizorgan war ein beheizter Schacht eingesetzt; die Temperaturen betrugen 3o°C (Kurve a), 15o°C (Kurve b) und 22o°C (Kurve c).

Die von der Spinndüse kommenden, auf unterhalb der Erstarrungsteraperatur abgekühlten und im Heizorgan wieder auf oberhalb der Erstarrungstemperatur unter gleichzeitigem Aufbau der Verstreckspannung aufgewärmten Kapillaren werden nach einer gewissen Kühlzone nach dem Heizorgan über eine Präparations~ einrichtung gezogen. Die Abzugsgeschwindigkeit, die mit Hilfe

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der Abzugsgaletten festgelegt wird, beträgt mindestens 2ooo m/min,

Verwendet man für diese Wiedererwärmung keine Kontaktflächen, so ist die Fadenzugskraft im wesentlichen abhängig von der Abzugsgeschwindigkeit,der Länge der freien Wegstrecke zwischen Anblaseschachtende und Abzugswalzen, der kinematischen Zähigkeit des gasförmigen Mediums im Heizorgan und damit von dessen Temperatur sowie von dessen Länge und vom Verhältnis von Fadenstärke zur Summe der Kapillaroberfläche.

Eine Erhöhung der Geschwindigkeit und der freien Fadenstrecke zwischen Düse und Unterkante der Heizvorrichtung sollte stets zu einer Erhöhung der Fadenzugkraft und somit auch der Orientierung führen« Unter Einbeziehung der Temperatur des Heizorgans ist jedoch kein linearer Verlauf zu erwarten, da die physikalischen Vorgänge komplex sind und ein enger Zusammenhang zwischen Fadengeschwindigkeit, Fadentemperatur, Fadenzugkraft und Kristallstruktur herrscht. Der Einfluß der Anzahl der Kapillaren ist naheliegend, da z.B. im Fall gleichen Gesamttiters das Verhältnis der Oberfläche der Quadratwurzel" des Verhältnisses der Kapillarzahlen entspricht.

Die exakte, wertmäßige Erfassung der Kräfte ist insofern schwierig, als durch das Meßelement infolge der Reibung eine Änderung des physikalischen Gleichgewichtes erfolgt. Die zusätzlich eingeführte Reibungskraft kann die Geschwindigkeitsverteilung und

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als Folge die Summe der Luftreibungskräfte verändern. . ,

Die Dehnung dieser nach dem aufgezeigten Verfahren hergestellen Fäden kann in weiten Grenzen variiert werden, ohne daß man die an den üblichen Streckzwirnmaschinen bei geringeren Verstreckverhältnissen auftretenden, unverstreckten Stellen im Faden erhält.

Es hat sich gezeigt, daß Fäden mit den hohen Dehnungswerten, wie sie durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden können, für.verschiedene Einsatzgebiete von Vorteil sein können. Werden Fäden aus Polyäthylenterephthalat mit einer Dehnung von ca. 4o % einer Falschdrahttexturiermaschine vorgelegt, so werden bei gleicher Spindeldrehzahl gegenüber den üblichen Fäden mit ca. 25 % Dehnung um Io - 3o % höhere Kräuselwerte erreicht. Umgekehrt bietet sich die Möglichkeit, bei gleichen Kräuselwerten die Texturiergeschwindigkeit um den entsprechenden Betrag zu erhöhen und somit die Wirtschaftlichkeit des Texturierverfahrens zu verbessern. Allerdings kann die Dehnung nur bis zu einer Grenze von ca 5o % erhöht werden, da andernfalls die Beständigkeit der Kräuselung gegen hohe Belastungen zu wünschen übrig läßt. Dies schließt z.B. die Verwendung von Fäden aus, die nach dem Verfahren der Schweizer Patentschrift 357 144 hergestellt wurden..

Bemerkenswert ist auch die hohe FarbaufZiehgeschwindigkeit, welche vermutlich nicht nur auf die geringe mittlere Orientierung zurückzuführen ist, sondern auch auf einen Kern-Manteleffekt mit einer reduzierten Orientierung der KapillarhüHe. Vergleichende Färbeversuche mit Fäden entsprechender mittlerer Orientierung, welche durch ein geringeres Verstreckverhältnis an üblichen Streckzwirnmaschinen hergestellt wurden (allerdings mit unverstreckten Stellen) deuten darauf hin.

Obgleich im allgemeinen nicht erforderlich, kann für spezielle F*lle ein nachfolgender zusätzlicher Verstreckprozeß angeschlossen werden, wenn besondere textil-technologische Eigenschaften angestrebt werden. Dieser Prozeß kann unmittelbar mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gekoppelt sein, kann aber auch in einem

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-loseparaten Arbeitsvorgang erfolgen. ,

Ein äußerst vorteilhaftes Anwendungsgebiet stellt die Vlieshersteilung dar. So ist es möglich, Spinnvliese aus Kapillaren mit feinem Einzeltiter herzustellen, wobei die textilen Daten wie Festigkeit und Dehnung den speziellen Erfordernissen angepaßt werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren soll durch die folgenden Abbildungen sowie die Beispiele näher erläutert werden:

Fig. 1 zeigt die Prinzipskizze einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Fig, 2 führt die Abhängigkeit der Temperatur eines gesponnenen Fadens von dessen Abstand zur Spinndüse für zwei Abzugsgeschwindigkeiten und zwei verschiedene Titer ohne Anblasung und ohne zu·? sätzliches Heizorgan nach dem Stand der Technik auf. Fig. 3 stellt die Kurven für den loö°0~Dampfschrumpf von Fäden des Titers 15of5o in Abhängigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit und den Temperaturen eines Heizorganes von 3o°C (Kurve a), 15o°C (Kurve b) und 22o°C (Kurve c) dar.

Fig. 4 gibt die Kraft-Dehnungsdiagramme der nach Beispiel 2 und Beispiel 3 (nach dem Stand der Technik) hergestellten Fäden wieder.

Fig. 1 zeigt eine Spinnanlage zur Durchführung des Verfahens in vereinfachter Form. Die Schmelze z.B. Polyäthylenterephthalat wird durch die Spinndüse 1 gepreßt, welche die gewünschte Zahl von Kapillarbohrungen aufweist. In einer Anblaskammer 2 werden die Fäden 3 mit einem kühlenden Gasstrom, meist klimatisierter Luft, im Querstrom angeblasen und auf die Erstarrungstemperatur oder darunter abgekühlt. Die nachfolgende Heizeinrichtung 4 erwärmt die Fäden an Kontaktflächen und/oder dureh Konvektion und/oder Strahlung auf Temperaturen oberhalb des Erstarrungspunktes und unterhalb der Schmelztemperatur. Nach einer gewissen Kühlzone werden die Fäden über eine Präparationseinrichtiing 5 gezogen. Die Abzugsgeachwindiglcelt ist durch di© Geschwindiglseit des Galettenpaares 6 -festgelegt» Aufgewiek^l^^i^JWy·^ #^{äcäeB ailf} einer geeigneten

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Spüleinrichtung 7. Im Falle der Anwendung des Verfahrens auf die Herstellung von Fasern können die Kapillarbündelwn mehreren Stellen nach den Abzugsgaletten zusammengefaßt und in entsprechende Vorrichtungen wie z.B. Kannen abgelegt werden.

Das Verfahren soll durch die folgenden Beispiele weiter erläutert werden, es ist jedoch keineswegs auf diese Anwendungsmoglichkeiten beschränkt.

Beispiel 1;

Ein aus 5o Einzelkapillaren bestehender Spinnfaden aus Polyethylenterephthalat der spezifischen Viskosität von 95o, gemessen an einer 1 gewichtsprozentigen Lösung in einem Gemisch aus Phenol/Tetrachloräthan mit 3:2 Gewichtsanteilen bei 25°C, wird mit 17,5 g/min Förderung aus einer Spinndüse mit einer Temperatur von 3oo°C gesponnen. In einem an sich bekannten Anblaseschadt von 5o cm Länge wird der Faden im Querstrom mit Luft von Raumtemperatur angeblasen und dabei auf eine Temperatur von ca. 4o C abgekühlt, welche unterhalb des Erstarrungspunktes liegt. Die Überprüfung erfolgt durch das Hastings-Temperaturmeßgerät und vergleichsweise auch durch optische Beobachtung der Fadenstärke. Anschließend wird der Faden durch ein Heizrohr von 2oo mm Durchmesser und 3 m Länge gezogen. Die Tempe ratur an der Schachtwand ist auf 2oo°C konstant gehalten. Das Heizelement beginnt in einem Abstand von 7o cm zur Spinndüse. Der Faden verläßt den Heizschacht mit einer gemessenen Temperatur von ca 16o°C und wird 3o cm nach dem Schacht durch Laufen über eine rotierende Präparationsscheibe mit Präparation versehen. Die Aufspulgeschwindigkeit beträgt 35oo ra/min, der Titer dtex 5of5o. Die textlien Daten der Fäden sind in Tabelle 1 aufgeführt. Festigkeit und Dehnung wurden an einem Zwick-Gerät Z 1.3a mit einer Einspannlänge von 5oo mm und einer Reißzeit von 2o see bestimmt. Für die Messung des Koch- bzw. Heißluftschrumpfes werden jeweils Io m Faden im Strang gewickelt, Io min spannungslos in kochendem Wasser oder in einem Heißluftschrank behandelt. Die Längenmessung erfolgt unter einer Vorlast von o,o5 p/dtex und Faden. Die Fadenzugkraft, gemessen zwischen Heizschacht und Präparationsscheibe beträgt ca. 6o p. Bezogen auf den Endtiter errechnet sich eine Spannung von 1,2 p/dtex.

Testgefärbte Vfebbändchen dieses Materials zeichnen sich durch eine hervorragende Färbequalität aus. Außerdem fällt bei gleichen Färbe-

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• bedingungen die gegenüber normalverstreckten Fäden starke Farbtiefe auf, im wesentlichen auf eine hohe Farbaufziehgeschwindigkeit zurückzuführen ist.

Tabelle 1

	dtex	Beisp. 1	• Beisp	. 2	Beisp.	3	Beisp	. 4
Titer	p/dtex	5o f 5o	15o f	5o	15o f	5o	15o f	5o
Festigkeit	%	41		36		28		24
Dehnung	%	28		39		62		68
Kochschrumpf		6		5		8		58
2oo°C-Heiß-	%
luftschrumpf		Io		9		12		69
Beispiel 2:

Ein aus 5o Einzelkapillaren bestehender Spinnfaden aus PoIyäthylenterephthalat der spezifischen Viskosität von 95o, gemessen wie in Beispiel 1 angegeben, wird mit 52,4 g/min Förderung aus einer Spinndüse mit einer Temperatur von 295°C gesponnen. Die weitere Behandlung des Fadens entspricht jener von Beispiel 1, wobei in diesem Fall nach der Anblasung eine Fadentemperatur von ca. 55°C und nach dem Heizscha'cht von 15o°C festgestellt wurde. Die Fadenspannung beträgt hierbei o,85 p/dtex, aufgespult wird der Titer dtex 15of5o. Die gemessenen textlien Daten sind in Tabelle 1 enthalten.

Wird das Material einer Texturiermaschine vorgelegt, so werden bei geringfügiger Reduzierung der- Voreilung zur Kompensation der gegenüber üblicher Produktionsware geringeren Texturierspannung bei sonst gleicher Maschineneinstellung überraschend hohe Kräuselwerte gefunden. Für hochelastisches Material liegen die Kräuselwerte ca. 15-2o %, für die geschrumpfte Set-Type ca. 3o % über den Normalwerten. Y/erden gleiche Kr aus el wer te angestrebt, so ergibt sich die Möglichkeit, bei gleicher Texturierspindeldrehzahl, die aus technischen Gründen die maximale Arbeitsgeschwindigkeit vorgibt, diese um 15 - 3o % zu erhöhen und somit den Arbeitsprozeß wesentlich wirtschaftlicher zu gestalten.

Werden dagegen Fäden mit über 5o % Dehnung, wie sie bei einem Vor-

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fahren gemäß der Schweizer Patentschrift 357 144 anfallen, nach dem üblichen Falschdrahtverfahren texturiert, so ist die erhaltene Kräuselung gegen höhere Belastungen nicht beständig. Bei einer Beanspruchung, die jener beim Tragen von Kleidungsstücken entspricht, werden die Kräuselbögen ausgezogen.

Beispiel 3:

Ein aus 5o Einzelkapillaren bestehender Spinnfaden aus Polyäthylenterephthalat der spezifischen Viskosität von 95o, gemessen wie in Beispiel 1 angegeben, wird mit 52,4 g/min Fördeimng aus einer Spinndüse mit 295°C direkt in einen Heizschacht von 2 m Länge und 22o°C, entsprechend Beispiel 3 von der Schweizer Patentschrift 357 144 gesponnen, so daß die Fäden erstmals nach Heizschacht auf den Erstarrungspunkt abgekühlt werden. Nach dem Durchlaufen eines weiteren 2 m langen, allerdings unbeheizten Schachtes, werden die Fäden mit Präparation versehen und wie in unserem Beispiel 2 mit 35oo m/min zu dtex 15of5o aufgespult. Die Fadenspannung bezogen auf den Endtiter beträgt o,4 p/tex. Die textilen Werte nach Beispiel 2 konnten nicht erreicht werden, v/ie aus Tabelle 1 zu ersehen ist. Auffällig ist auch der Unterschied im KD-Diagramm (Fig. 4). Trotz der gegenüber den Ansprüchen von der Schweizer Patentschrift 357 144 höheren Spulgeschwindigkeit, ist noch ein Sattel (Kurve b) in der KD-Linie festzustellen, welcher auf eine geringere Orientierung hindeutet. Durch ein Verfahren gemäß 'der vorliegenden Erfindung kann bei sonst gleichen Bedingungen dieser Mangel beseitigt werden (Kurve a).

Beispiel 4;

Entsprechend Beispiel 2 wurde dtex 15of5o an der gleichen Anlage mit einer Schachttemperatur von 7o°C hergestellt. An dem Faden wurde nach Verlassen des Schachtes eine Temperatur von 6o C gemessen; der Erstarrungspunkt wurde somit nicht mehr erreicht. Erwartungsgemäß ergeben sich eine geringere Festigkeit, höhe Dehnung und hohe Schrumpfwerte, wie in Tabelle 1 aufgeführt. Diese Fäden sind ohne nachfolgende Verstreckung textiltechnisch unbrauchbar.

In diesem Geschwindigkeits- und Temperaturbereich ist es auch möglich, Fäden zu erhalten, welche einen höheren Kochschrumpf als 2oo°C-Heißluftschrumpf aufweisen; d.h. bei der Behandlung mit

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höherer Temperatur tritt bedingt durch die spezielle physikalische Struktur der Fäden zuerst eine Verkürzung und dann eine > Längung ein.

Beispiel 5:

Ein aus Io Einzelkapillaren bestehender Spinnfaden aus PoIycaprolactam der relativen Lösungsviskosität von 2,9, gemessen an einer 1 gewichtsprozentigen Lösung in 96 %iger Schwefelsäure bei 2o°C wird mit 9,2 g/min Förderung aus einer Spinndüse mit einer Temperatur von 3oo°C gesponnen. In einem an sich bekannten Anblaseschacht von 18o cm Länge wird der Faden im Querstrom mit Luft von Raumtemperatur angeblasen. Anschließend passiert er den 9 m langen Spinnschacht, in welchem die Luftströmungsgeschwindigkeit ohne durchlaufenden Faden Null ist. Am Ende des Spinnschachtes läuft der Faden über ein 1 m langes Bügeleisen, welches auf 16o°C geheizt ist. Anschließend tangiert er eine rotierende, mit Präparationsmittel benetzte Walze. Die Aufspulgeschwindigkeit beträgt 27oo m/min, der Titer 33flo.

An den Fäden wurden folgende textile Daten ermittelt:

Titer 33 dtex

Festigkeit 5,ο p/tex

Dehnung 4o %

Kochschrumpf lo,5 %.

In Figur 2 ist auf der Ordinate die Temperatur in ⁰C, auf der Abszisse der Abstand zur Spinndüse in cm aufgetragen.

In Figur 3 findet sich auf der Ordinate der loo°C-Dampfschrumpf in %, auf der Abszisse die Abzugsgeschwindigkeit vom Heizorgan in m/min.

In Figur 4 ist die Festigkeit der Fäden in pond/dtex auf der Ordinate und die Dehnung in % auf der Abszisse aufgetragen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

/l._: Verfahren zum Herstellen von Fäden und Fasern durch Schmelzspinnen von Kapillareiaus synthetischen, linearen Polymeren mittels eines Heizorgans zwischen Spinndüse und Abzugsgaletten mit Abzugsgeschwindigkeiten von über 2ooo m/min, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillaren vor dem Heizorgan auf die Erstarrungstemperatur oder darunter abgekühlt werden und anschließend unter gleichzeitiger Einwirkung der durch die Reibung am unigebenden gasförmigen Medium aufgebauten Fadenzugkraft, welche gleich der erforderlichen Streckspannung sein muß, auf Temperaturen oberhalb des Erstarrungspunktes erwärmt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizorgan ein Schacht mit Mantelheizung verwendet wird, wobei die Kapillaren im wesentlichen durch Konvektion erwärmt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizorgan Strahler verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizorgan ein Bügeleisen verwendet wird, an welchem der Y/ärineübergang im wesentlichen durch intensiven Kontakt erfolgt.

L e e r s e i t e