DE2142652A1

DE2142652A1 - Verfahren zur Herstellung von Bausch garnen aus Polyhexamethylenadipamid

Info

Publication number: DE2142652A1
Application number: DE19712142652
Authority: DE
Inventors: Derek Walter Hayman Nigel Ward Pontypool Monmouth Thorn (Großbritannien) DOId 11 00
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1970-08-25
Filing date: 1971-08-25
Publication date: 1972-03-02
Also published as: NL7111639A; AU458252B2; GB1330847A; JPS5144216B1; US3761556A; NL153611B; AU3266971A; ZA715620B

Description

BESCHREIBUNG aur Patentanmeldung der

Firma IMPERIAL CHEMICAL IHDUöIRIES LIMITED, London SoW. 1, G-ro ssbrit annien,

betreffend

"Verfahren zur Herstellung von Bauschgarnen aus Polyhexamethylenadipamid¹¹ «

Priorität: 25« August 1970_? Grossbritannien

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf sin Verfahren zur Herstellung von Bausohgarnen, wobei das Garn in einem Verfahren schmelzgesponnen, verstreckt und aufgebauscht wird und die Erfindung betrifft insbesondere die Herstellung von Bausohgarnen aus Polyamid, insbesondere Polyhexamethylenadipamid duroh dieses Verfahren*

Gebauschte synthetische Mehrfadengarne werden gewöhnlich durch tfchmelzspinnen einer Anzahl von Fäden hergestellt, die dann zu einer Packung aufgewickelt_s eine gewisse Zeit lang ge~

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lagert werden, was häufig als Verzögerungszeit (lagging time) bezeichnet wird, worauf die Fäden dann verstreckt werden, um eine Molekular orientierung derselben herbeizuführen und sie dann zu einer Spule aufgewickelt und schliesslieh gekräuselt werden, um durch verschiedene allgemein "bekannte Verfahren ein Bauschgarn zu erhalten»

Zur Beschleunigung dieses Verfahrene und sum Zweck es wirtschaftlich interessanter zu machen=» sind bereits verschiedene Verfahren zum Verspinnen und Verstrecken des Garnes in einer | einzigen Arbeitsstufe vorgeschlagen worden» Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der britischen Patentschrift 983 416 beschriebene Bei diesem Verfahren werden die versponnenen Fäden_$ cl.ho die aus den Auspress öffnungen aus- -tretenden Fäden durch einen quer auf sie gerichteten Luftstrom gekühlt, mit einer Appretur versehen, mit Dampf behandelt und dann zwischen Vorschub- und ötreckrollen verstreckt, und zwar unter Anwendung eines Bremsstiftes, um den Verstreckungspunkt örtlich festzulegen^ worauf das Garn schliesslieh aufgewickelt wird ο

Das sogenannte Spinn-Streckverfahren hat jedoch gewisse Nachteile, von denen einige anscheinend darauf surückzufuhren sind? dass die oben erwähnte Verzögerungsperiode nicht vorllegtj was gewöhnlich der Pail ist zwischen der Verspinnungsund Verstreckungsstufeo Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Überwindung dieser Probleme vorgeschlagen worden_? die auf dem Fehlen dieser Verzögerungsperiode beruhen_o So wird beispielsweise in der britischen Patentschrift 1 034 401 das gekühlte Garn in eine Dampfkammer geleitet^ in der es mit einer Dampf atm ο Sphäre einer Temperatur von 30 bis 200 G mindestens 1 Sekunde lang ausgesetzt wird, bevor es verstreckt wird..

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Vorzugspreise werden die Fäden minäestens 1 Sekunde lang nach dem Dämpfen durch einen erhitzten Raum geleitet, wel cher bei einer Temperatur von etwa 60 bis 70⁰C gehalten wird.

Nach dem Verfahren der britischen Patentschrift 1 046 298 werden die Fäden nach dem Abkühlen und nachdem eine Spinnappretur aufgebracht worden ist_f im unverstreckten Zustand eine gewisse Zeit lang von etwa ¹O bis 60 Sekunden gehalten, indem sie beispielsweise erneut über ein Paar freilaufender Rollan geführt werden, bevor die VerStreckung stattfindet*

Es wurde weiterhin festgestellt, dass Fäden_f die durch das Spinn-Streckverfahren erhalten worden sind? unerwünschte Oberflächeneigenscliaften besitzen., Um aie in dieser Hinsicht zu verbessern, wurde in der britischen Patentschrift 1 093 vorgeschlagen, dass schmelsgesponnene Fäden nach dem Abkühlen einer Dampfbehandlung bei einer Temperatur zwischen der Verstreckungsübergangstemperatur und der Verstreckungsübergangsteinperatur plus 6O⁰C unterworfen werden= Eine derartige Behandlung wird in der kurzen Zeitdauer von 0,004 bis 0,2 Sekunden durchgeführte

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, zwecks Beschleunigung des opiiinverfahrens bei der Herstellung eines BauBchgarnes die Arbeitsstufen der Verstreckung und Kräuselung des Garnes zu kombinieren. Ein derartiges Verfahren ist in der britischen Patentschrift 1 034 4'8 beschrieben» Bei diesem Verfahren wird ein verstrecktes Garn innerhalb einer leitung oder Führung mit Hilfe eines gasförmigen Föräermediums mitgerissen^ das aus Dampf bestehen kann und dann derart in eine Kammer eingebracht, dass das Garn sich selbst in willkürlich um-

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kehrender sehraubenlinienfö:aniger Anordnung ablegt, und zwar auf der bereits in der Kammer angesammelten Masse von Garn₀ Die angesammelte ß-aramasse wird dann ständig aus der Kammer entfernte Ein naheliegender weiterer Schritt besteht darin, die Spinn-Streck- und Streck»Exäuselverfahren zu einem einzigen kontinuierlichen Verfahren zu kombinieren, Wenn jedoch ein derartiges Verfahren beispielsweise unter Anwendung der beschriebenen fji;reo:r~Kr"äuselverfahren versucht wird_? so wird ein gekräuseltes Garn erhalten., das einen unannehmbaren Kraus e lurigsgr ad b e ti itz i >

Es wurde nun gefunden,, dass. um ein in befriedigender Weise gebauschtes Garn durch Kombinieren der Spinn-Ötredc-Kräuselverfahreii zu erhalt er-, es notwendig ist, daß Garn nach dem Verspinnen und Abkühlen einer zweistufigen Dampfbehandlung zu unterwerfen, bevor die Verstreckung und Kräuselung stattfind et„

Gemäss der Erfindung wird also ain Verfahren zur Herstellung eines gekräuselten Polyamid gams vorgeschlagen _s bei dem die Spinn-; Terstreckungs- und Krauselbehandlungen kontinuierlich durchgeführt werden und wobsi ein Polyamid zu einer Mehrzahl von unverstreckter Fäden schmelsversponnen wird_? die dann abgekLihlt und folgenden einzelnen Arbeitsschritten unterworfen werden:

a) Einer ersten Dsiapfbehandlung,

b) einer zweiten langeran Dampfbehandlung_f

c) einer Streckbehandlung und

d) einer Krauselbehandlung in nir-er Stauchkammer unter Dampfeinwirkungr ivoiauf schljeeslich das Garn aufgewickelt wird.

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Sfacli der Ki&uselungsbehandiung wird das Garn vorzugsweise einar Vermischung behsjo. llung- unterworfen, b-jvor es ver-3vriri.ⁱungafr3i aufgewickelt wird, beispielsweise auf einer Seit ^wickelvorrichtung.-.

Das vorliegende Verfahren ist besonders anwandbar zur Herstellung eines Bauschgamee* aus Polyhexametliylenadipamid_a

IUe erste Dampf behandlung besteht in dem üblichen Dampf·» konditionierungsverfahrenj welches bei der Herstellung von Mehrfadengarnen aus Polyheramethylenadipamid beim Schmelzspinnverfahren angewendet \rird_o Bei der zweiten Dampfbehandlung wird das Garn bei einer Temperatur von mindestens 55 G gehalten und dabei c.er Feuchtigkeit desselben auf mindestens 9 "/" erhöht» Uic diese Wirkungen zu erzielen, ist es gewöhnlich erforderlichj das Garn mit dem Dampf mindestens 5 Sekunden lang zu behandeln Bei Fäden mit einem höheren Decitex sind längere Dampfbehandlungazeiten erforderlich* Der Dampf ist vorzugsweise gesättigt, kann erforderlichenfalls aber auch überhitzt sein auf etwa 105⁰Go Die Verwendung von Nassdampf sollte vermieden werden*

Bei der zweiten Dsnipfbehandlung sollte die Spannung in dem Garn εο aufrechterhalten werden, dass sie hoch genug ist* um eine entsprechende Kontrolle des Fadenverlaufs zu haben und bei dem hier beschriebenen Verfahren wird e3 dadurch erreicht, das3 die Spannung bei Beginn der Behandlung mindestens 0,05 g/Dtex beträgt«

Das Gam, das diesen Da npf Vorbehandlungen unterworfen worden 1st, kann dann in äev üblichen Weise vsrstrackt werden, d_eh<, zwischen ütreck- lind Förderrolleiu wobei der Vorstreckungspunkt

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dureh eine zwischen den beiden Rollen liegenden Bremsstift örtlich, festgelegt wird, worauf dann die Kräuselung durch ein Dampfstromverfaliren erfolgt, wie es in der britischen Patentschrift 1 034 418 beschrieben ist, Das so gekräuselte Garn besitzt einer, i/a Handel annehmbaren Grad der Bauschigkeit_c

Vorzugsweise wird auf das Garn nach der ersten Dampfbehandlung eine übliche Spinnappretur aufgebracht., and zwar bevor das Garn der längeren zweiten Dampfbehandlung unterworfen wird«

Es wird angenommen, dass durch die aweite Dampfbehandlung eine weitere KonditionierAng des Garnes stattfindet ₂ da bei einer solchen Behandlung sine bemerkenswerte Vergrösserung des Garnvolufliens festzustellen ist_? die offenbar darauf zurückzuführen ist> dass Feuchtigkeit in da,s Innere jedes Fadens de3 Garnes eindringt,. Um das G-arn unter einer aasreichenden Spannung zu halten und so ein Abgleiten τοη den Rollen oder ein Verheddern in den Führungen zu vermeiden, wird es vorgezogen, dass es aur. der Dsunpfkonditionierungsanlage über eine Antriebsrolle geleitet wird, um so die Garngeschwindigkeit zu bestimmen und dann über eine zweite derartige Holle ? welche hinter der zweiten Dampfbshandlungseinrichtung angebracht ist; wo bei diese zweite Rolle mit einer höheren Umfangsgaschwindigkeit umläuft als die erate und gleichzeitig als Förderrolle für die Streckstufe dient=

Der SrfindutigBgegenstand wird nunmehr eingehend untar Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert,

Zwei Fadenbündel 1 und 2 von je 2000 Dtex und dreilappigem der einzelnen Fäden

Querschnitt/, öie ciirch Woteielzausproasen eines Polyhexamethylenadipamidpolyaierisats durch .-Spinndüsen 3 und 4 erhalten

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Xferden, werden abgekühlt und zu zwei Fadensträngen zusammen« gefasst in die EirdTührungs öffnung einer Dampfkonditionierungeanlage 5 eingeführte Die Fadenbündel durchlaufen die Konditionierungsanlage und werden dann zu einem einzigen Fadengarnbündel an einer Führung 5(a) zusammengefasst» Dieses Garn läuft dann über eine Appreturauftragvorrichtung 6 und ward dann einem Rollenpaar 7 und 8 zugeführt, um die es mindestens zweimal horumgelegt wird. Die Rolle 7 ist eine Antriebsrolle und 3.ie Rolle 8 eine ihr zugeordnete Leerlaufrolleo Diese Rollen 7 unc. 8 bestimmen die Einführgeschwindigkeit des Garnes in eine Dampfkammer 13» in der das Garn mehrmals über frei umlaufende Rollen *\ und 12 gslegt wird. In der Dampfkammer 13 wird daß Garn den Einfluss von Dampf unterworfen» der durch Einlassöffnungen 14» 15 und 16 an der Seitenwandung der Dampfkammer eingeführt wird. Nach dem Vsrlassen der Dampfkammer 13 wird das Garn über Führungen 9 und 10 einer Vorschubrolle 17 zugeführt, die mit einer Leerlaufrolle 18 zusammenwirkt und um die das Garn mindestens zweimal herumgelegt wirdo Das Garn wird dann um einen Bremsstift 19 herumgelegt und dann der iitreckrolle 20 zugeführt, die mit einer Leeilaufrolle 21 zusammenwirkt_o Von der Streckrolle 21 wird das Garn einer Dampfkräuselkamraer zugeführt, wie sie in der britischen Patentschrift 1 034 418 beschrieben ist, dann um eine Aufnahmerolle 24 herungewickelt? welche mit einer leerlaufrolle 25 zusammenwirkt; nachdem das Garn vorher an einer Luftdüse 23 vorbeigeführt worden ist, welche dazu dient, das Garn zu kühlen xinc. zu spannen» Von der Aufnahmerolle 25 gelangt das Garn über eine v^rermiscliungsdüse 26 auf eine Auf ~ wickelspule 27.

Bei einem typischen Verfahren, das unter Verwendung von FoIyhexamethylenadipariidpolymerisat durchgeführt wird, werden

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BAD ORIGINAL

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awei aus 34 Einzelfäden bestehende Fadenbündel der Einlassöffnung der Dampfkonditionierungsvorriclitung zugeführt, welche etwa 1,50 m unterhalb der Spinndüse angeordnet isto Die Dampfkonditionierungsvorrichtung ist etwa 1,20 m lang und der Dampf wird durch eine Öffnung mit einem Durchmesser von 1,4 mm unter einem Druck von 0,56 kg/cm auge führt» Etwa 37 cm oberhalb der Appretur&uftragvorrichtung werden die beiden Fadenbündel zu einem einzigen Garn zusa'nmengafasst. Auf daa Garn wird eine übliche Öl-in-Wasser-Emulsion mit einer Geschwindigkeit von 18 ccm/Minute aufgebracht und das Garn wird dann viermal um die Streckrolle 7 herumgelegt_? welche mit einer Oberflächengeschwindigkeit von etwa 29O/Minute umläuft. Das Garn gelangt dann in die Dampfkammer 13 unter einer Spannung von 200 g und wird zehnmal um die frei umlaufenden Rollen 11 und 12 herumgelegt, die in einem Abstand von 1,4 m voneinander angeordnet sind. Has Garn wird dann awölfmal um ein zweites Rollenpaar herumgelegt, die unabhängig von dem ersten Paar angeordnet Bind, jedoch auf der gleichen Welle umlaufen. Diese Rollen sind auf der Zeichnung nicht dargestellt,, Die Verweilzeit des Garnes in der Dampfkammer beträgt 20 Sekunden.

In die Dampfkammer wird gesättigter Dampf durch fünf Öffnungen eingeleitet, von denen nur die Zuleitungen 14_t 15 und 16 auf der Zeichnung dargestellt Bind. Jedes Dampfzufuhrrohr besitzt einen Durchmesser von 4.6 mm und ist mit einer Quelle für gesättigten Dampf unter einem Druck von 3_f5 kg/cm verbunden» Die Dampfströme werden durch die genannten Öffnungen direkt auf 4as Garn gerichtet.

Dae aus der Dsmpfkammer auetretende Garn wird von einer Förderrolle 17 aufgenommen, die mit einer um 7*5 % höheren Geschwindigkeit umläuft als die Streckrolle 7 und dann über

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einen Bremsstii't 19 der 8treckroll,« 20 augöfüfcrt, welche mit einer Geschwindigkeit von 1100 a/ßinute umläuft,, Das Garn wird mit eine« Streckverhältnis ron 3? 65 verstreckt·

Von der letzten Streckrolle gelangt das Garn in die Dampf aufbaue chapparatur 22 unter einer Spannung von nicht veniger als 30 g und vorzugsweise nicht weniger als 35 St *&■ der es der Einwirkung von überhitztem Hochdruckdampf (12,7 kg/ca ) ausgesetzt wird* Das Garn wird dann ron einer Aufnahmerolle 24 entfernt, nachdem es durch einen Luftstrom 23 hindurchgeführt worden ist, wodurch das Garn gespannt und gekühlt wird.

Um die Aufnahmerolle wird das Garn mehrmals herumgelegt und dann auf einerspule 27 aufgewickelt, nachdem es eine Vermischungsdüse 26 durchlaufen hat, um das Garn zu einer zusammenhängenden Einheit zusammenzuf assesi* Die Aufwickelgeschwindigkeit der Spule 27 wird derart eingestellt* dass das Garn sich unter einer Entspannung von etwa 30 g befindet*

Einige physikalische Eigenschaften der gestreckten und gebauschten Garne sind in der folgenden tabelle zusammengestellt und mit einem veretreckten und gebauschten Garn verglichen, das in ähnlicher Weise hergestellt worden ist, mit der Ausnähme, dass ohne die zweitο Dampfbehandlung gearbeitet wurde und einem Kontrollgarnj. das durch die üblichen Spinn- und Streckverfahren hergestellt worden ist und dann durch das oben beschriebene Verfahren aufgebauscht wurde.

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Beispiel

Dehnung bei einem Streckverhältnis von 3f7 j 50

Streckverhältnis für sine

50 5&ge Dehnung 1 3? 7

Stranglänge von gebauschtem Garn

K<r>.itroll3 jl Beispiel ohne I zweites Dampf-

3,7 (406 mm

30

3,4

444*5 aaa

Das die DaBpffconöitionierungsvcrrichtiiag 5 verlassende Garn besitzt einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 1 36 und ihm wird durch den Äppreturauftrag noch etwa 8 Ms 10 % Wasser zugefügt=, Ein grosser Seil dieser Feuchtigkeit geht auf der
Streckrolle 7 verloren und demauf olgs tritt das Garn in die Dampfkammer mit einem !feuchtigkeitsgehalt Cieic &iössenordnung von 5 Ms 8 % ein* Infolge der Dampfbehandlung steigt der
Feuchtigkeitsgehalt des Garnes iiiader auf mindestens etwa 10 % und die 'Temperatur des Games in dieser Kammer liegt in der Grössenordnung von 55 bis 6O⁰Cc Der Feuchtigkeitsgehalt des Garnes nach dem Verstrecken wird auf etwa 5 his 8 56 verringerte

Obwohl die oben erwähnte Verweilzeit in dar irrössenordnung von etwa 20 Sekunden liegt, werden befriedigende Ergebnisse auch mit kürzeren Verweilzeiten erhalten, jedoch läset sich das Verfahren bei solchen τοη et** 5 Sekunden sieht befriedigend

durchf ühren»

Das baschriebene Verfahren arbeitet befriedigend mit Fäden _f welche kreisförmigen oder nicht-kreisförmigen Querschnitt
besitzen., Darüber hinaus kann das Ausgangspoiym^risat auch

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noch, übliche Zusatzstoffe« wie Pigmente_$ Wäime- und Lichtstalxilisatoren, antistatische Mittel und Färbehilf smittel andere enthalten,

Patentansprüche:

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Claims

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PAgEMIAIiSPRUCHEs

(TlJ Verfahren zur Herstellung eines gekräuselten PoIyhexamethylenadiparnidgarnes, dadurch gekennzeichnet ₂ dass die Spinn-* Streck- und Kräi}Serbehandlungen kontinuierlich durchgeführt werden, und zwar durch Schmelzspinnen des Polyhexamethylenadipamids zu einer Anzahl von unverstreckten Fäden, die abgekühlt und dann den folgenden Behandlungsstufen unterworfen werden;

a) einer ersten Dampfbehandlung,

b) einer zweiten längeren Dampfbehandlung,

c) einer Streokbehandlung und

d) einer Dampfbehandlung in einer S^-COf fbuchsenkräus elvorrichtung,

worauf das Garn schliesslich aufgewickelt wird«

2o Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dass das Garn nach der Kräuselbehandlung verwirrt und dann ohne Verzwirnung aufgewickelt wird.,

3c Verfahren nach Anspruch 1 oder 2_? dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dampfbehandlung aus einer Dampfkonditionierungsbehandlung besteht.

4- Verfahren räch Anspruch 3? dadurch gekennzeichnet dass die zweite Dampfbehandlung solange durchgeführt wird, dass die Garntemperatur auf mindestens 55°C gehalten wird und der Feuchtigkeitsgehalt des Garnes auf etwa 9 % gesteigert wird, bevor das Garn die Dampfvorrichtung verlässt«,

5° Verfahren räch Anspruch 4j dadurch gekennzeichnet» dass daß' Garn der zweiten iJanpfbshandlung mindestens 5 Sekunden

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ausgesetzt

6., Verfahren nach Anspruch 4? dadurch gekennzeichnet, dasB

die (iarnspaimung bei Beginn der ersten Dampfbehandlung mindestens 0,05 g/l)tex beträgt,

7o Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und zweiten Dampfbehandlung auf das Garn eine öpinnappretur aufgebracht wird*

^n.-m«. H. FlNCM, DIPWN«. H. BOHR
IMPL-ING. 8. STAEOH

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