DE2204535A1

DE2204535A1 - Schmelzspinn- und streckverfahren

Info

Publication number: DE2204535A1
Application number: DE19722204535
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Schippers
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1972-02-01
Filing date: 1972-02-01
Publication date: 1973-08-23
Also published as: CH549647A; DE2204535B2; DD101706A1; CS173618B2; IT976970B; NL7301435A; JPS5743653B2; SU985162A1; JPS4882115A; GB1375151A

Description

Bag. 832

B a r m a g

Barmer Maschinenfabrik
Aktiengesellschaft

Wuppertal

Schmelzspinn- und Streckverfahren

Die Erfindung betrifft ein Schmelzspinn- und Streckverfahren zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischen Massen, wie
z.B. Polyestern, bei denen die thermoplastischen Massen vorzugsweise mittels Extruder erschmolzen und durch Düsen extrudiert, die so erzeugten fadenartigen Stränge vorverzogen, gegebenenfalls einer weiteren Nachbehandlung unterworfen und sodann aufgespult oder mittels sonstiger Einrichtungen abgelegt werden, wobei die Abzugsgeschwindigkeit des Fadenmaterials nach seinem Vorverzug mehr als 3000 m/min beträgt.

Bekannt ist die Herstellung von Fäden aus thermoplastischen
Massen, wie z.B. Polyester, Polyamide u.a. nach dem Schmelzspinnverfahren. Hierbei wird die fadenbildende Masse durch
eine Düse extrudiert, bis zur Erstarrung abgekühlt und durch Galetten, Aufwinde- oder sonstige Einrichtungen mit einer Abzugsgeschwindigkeit, die über der Spritzgeschwindigkeit liegt, abgezogen und dabei bis unter den Erstarrungspunkt abgekühlt.

4/0551

Heute sind die Abzugsgeschwindigkeiten von 500 bis 1500 m/min üblich. Das Verhältnis von Abzugsgeschwindigkeit zu Spritzgeschwindigkeit wird als Spinnverzug oder auch Vorverzug definiert. Im Anschluß an den Spinnprozeß werden die Fäden einer Verstreckung unterworfen, wobei die Fäden z.B. um das Vierfache gelängt und dadurch orientierte molekulare Gefüge in den Fäden hergestellt werden. Erst diese Orientierung bewirkt die besonderen Festigkeits- und sonstigen Eigenschaften. Der Streckprozeß zerfällt im Normalfall in zwei Phasen. Beispielsweise findet bei Polyester die 1. Phase bei Temperaturen von ca. 80°C unter Ausbildung eines deutlichen Streckpunktes (neck) statt, während die 2. Phase bei höheren Temperaturen ohne Ausbildung eines ausgeprägten Streckpunktes der weiteren Verstreckung und gegebenenfalls der Fixierung dient. Dem Bestreben, die Abzugsgeschwindigkeit über 1500 m/min zu erhöhen, stehen Schwierigkeiten beim Bachfolgenden Verstrecken entgegen.

Bekannt ist zwar, mit Abzugsgeschwindigkeiten zu spinnen, wo eine so hohe Orientierung des frischgesponnenen Fadens eintritt, daß sich eine weitere Verstreckung erübrigt.

Für Polyesterfäden mit bis zu 10 Mol% Beimischung wird diese Grenze mit über 4750 m/min angegeben (US-PS 2 6O4 667, Spalte 2, Zeile 20) für ein Polyamid 6 mit. über 4000 m/min (Jährling, "Die Welt der Chemiefaserstoffe", Leipzig 1967, Seite 234).

Trotz der sich aus dem Fortfall des Streckprozesses ergebenden Vorteile hat sich ein derartigem Schnellspinnverfahren mit völliger oder fast völliger Vororientierung der abgezogenen Fäden nicht durchgesetzt, obwohl die technischen Voraussetzungen, die das Schnellspinnen insbesondere für

30983 4/0551

die Ablage der Fasern,-sei es beim Aufwinden, sei es beim Ablegen in Kannen-mit sich bringt, seit langem gegeben sind (Fourne,"Synthetische Fasern", Seite 95). Grund dafür ist, daß im Schnellspinnverfahren nur Fäden mit einem engen Spektrum an Eigenschaften zu erzeugen sind, d.h., daß die produzierten Fäden eines bestimmten Titers im wesentlichen dasselbe Verhältnis von z.B. Festigkeit, Dehnung, Schrumpfneigung, Färbbarkeit, Wärmeempfindlichkeit usw. aufweisen. Dieses eingeengte Eigenschaftsspektrum schließt ein breites AnwendungsSpektrum aus und steht damit einer wirtschaftlichen Produktion entgegen. Auch haben die im Schnellspinnverfahren erzeugten Fäden einige ungünstige Eigenschaften, wie z.B. relativ hohe Kochschrumpfneigung von z.B. 60% (Ludwig, "Polyesterfasern", Seite 160).

In dieser Situation lag es nahe, zumindest eine wesentliche Steigerung der Abzugsgeschwindigkeit über 1500 m/min zu versuchen. Diese Versuche sind jedoch fehlgeschlagen und es hat sich gezeigt, daß sich bei mit höherer Abzugsgeschwindigkeit abgezogenen Fäden in der nachfolgenden Verstreckungsstufe kein örtlich stabiler Streckpunkt ausbildet. Als Ursache hierfür kann einmal angesehen werden, daß sich beim kontinuierlichen Spinn- und Streckverfahren aus der sehr hohen Abzugsgeschwindigkeit von über 1500 m/min eine entsprechend hohe Streckgeschwindigkeit ergibt, die die Stabilität des Streckpunktes beeinflußt. Die Ursache für die örtliche Instabilität des Streckpunktes liegt vor allem aber in der mit der hohen Abzugsgeschwindigkeit über 1500 m/min verbundenen Erhöhung der Vororientierung, so daß die Instabilität des Streckpunktes auch beim diskontinuierlichen Spinnverfahren und anschließenden Verstrecken z.B. auf einer Streckzwirnmaschine eintritt.

Bei örtlich nicht stabilem Streckpunkt entstehen jedoch zumindest TiterSchwankungen, häufig bleiben auch unverstreckte Stellen im Faden zurück.

30983^/0551

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung der Vorteile des üblichen Schmelzspinnprozesses und des sich daran kontinuierlich oder diskontinuierlich anschließenden Streckverfahrens eine Erhöhung der Abzugs- und Produktionsgeschwindigkeit zu erreichen, ohne Qualitätseinbußen des Fadens in Kauf nehmen zu müssen.

Es wird dazu ein Schmelzspinn- und Streckverfahren zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischen Massen vorgeschlagen, bei dem die thermoplastischen Massen vorzugsweise mittels Extruder erschmolzen und durch Düsen extrudiert, die so erzeugten fadenartigen Stränge verzogen, gekühlt, verstreckt und gegebenenfalls nach einer weiteren Nachbehandlung aufgespult oder mittels sonstiger Einrichtungen abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden nach dem Vorverzug mit einer Abzugsgeschwindigkeit von mehr als 3000 m/min abgezogen und einer Restverstreckung zwischen 1:1,8 und 1:1,3 unterworfen werden, wobei die Fäden mittels nur einer einzigen Heizeinrichtung erwärmt werden.

Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnis zunutze,daß der Streckpunkt nicht nur hinsichtlich seiner örtlichen Stabilität sondern auch hinsichtlich seiner Ausprägung von dem Grad der Vororientierung abhängt. Es wurde nun gefunden, daß bei Abzugsgeschwindigkeiten über 3000 m/min und der dadurch bedingten Vororientierung sich kein definierter Streckpunkt mehr einstellt. Der Vorteil der Erfindung liegt mithin darin, daß eine gleichmäßige Verstreckung des mit hoher Abzugsgeschwindigkeit abgezogenen Fadens stattfindet und Titerschwankungen vermieden werden. Da nach der Lehas der Erfindung in einem Geschwindigkeitsbereich gearbeitet wird, in dem sich kein definierter und daher örtlich festlegbarer Streckpunkt

309834/0551

mehr einstellt, besteht ein besonderer Vorteil der Erfindung darin, daß Mittel zur örtlichen Festlegung des Streckpunktes, wie z.B. "Hot Pins" oder beheizte Galetten, nicht erforderlich sind, so daß ohne oder mit nur einer Heizeinrichtung gearbeitet werden kann.

Dabei hat es sich als günstig herausgestellt, daß der Faden während der Restverstreckung einer besonderen Atmosphäre unterworfen wird. Diese Atmosphäre kann eine Dampfatmosphäre sein.

Die Wärmebehandlung des Fadens im Streckwerk kann durch Beheizung einer Galette des Streckwerks erfolgen. Weiterhin kann die Wärmebehandlung des Fadens während der Restverstreckung durch eine geheizte Platte erfolgen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben .

Es zeigen

Fig. 1 die schematische Anordnung von Einrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Schmelzspinn- und Streckverfahrens ;

Fig. 2 die schematische Anordnung von Einrichtungen zur Ausführung konventioneller Streckverfahren.

Nach Fig. 2 wird der Faden dem Streckwerk durch den Lieferzylinder 11 zugeführt und durch die Streckgalette 15 in dem gewünschten Streckverhältnis abgezogen. In dem Verfahren nach Fig. 2a wird der Faden dabei über den beheizten Streckstift 12 und den auf höhere Temperaturen beheizten Stift 14 gezogen. Der Streckpunkt 13 bildet sich auf dem Streckstift 12 aus.

309834/0551

In Fig. 2b wird der Faden über die beheizte Galette 18 und die Heizplatte 19 geführt. Dabei bildet sich der Streckpunkt auf Galette 18 aus. Hinter den Streckgaletten 15 wird der Faden z.B. über einen Fadenführer 16 und eine entsprechende - hier nicht dargestellte Changiereinrichtung einer Aufwickelspule 17 bzw. einer Ringzwirnspindel zugeführt,

In einem erfindungsgemäßen Verfahren wurde auf einer Vorrichtung nach Fig. 1 ein multifiler Polyesterfaden mit dem Endtiter 150/34 Denier produziert. Dabei betrug die Spritzgeschwindigkeit der Düse 29 m/min, und die Abzugsgeschwindigkeit 3400 m/min bei einem Vorverzug von 1:115. Dabei war die Abzugsgalette 4 in Fig. 1 beheizt. Es wurde eine Galette mit einem Durchmesser von 150 mm, einer Länge von 15O mm und 4 Umschlingungen verwandt. Die Temperatur betrug 115° . Die Streckgalette sowie die Aufwickelspule hatten eine Umfangsgeschwindigkeit von 5950 m/min. Das Streckverhältnis betrug 1:1,75. Der erzeugte Faden hatte eine Bruchfestigkeit von 4,9 g/den und eine Bruchdehnung von 25%. Durch Modifikation der Nachverstreckungsbedingungen konnten die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften der erzeugten Fäden in weiten Grenzen beeinflußt werden.

Es ist vorgesehen, die Fäden im Bereich der Streckzone in einem Nachbehandlungsraum 20 mit Einlaß 21 und Auslaß 22 einer besonderen Atmosphäre, z.B. Dampfatmosphäre zu unterwerfen .

Es entspricht dem Stande der Technik, daß vor, während oder nach der Verstreckung weitere Fadenbehandlüngen wie Färben, Fixieren auf Niedrigschrumpfung, Querschnittsverformung, Texturieren, Entwicklung der Kräuselung der Mehrkomponenten u.a. erfolgen kann.

309834/0551

~ V —

Die in der Streckzone vorhandene Heizeinrichtung kann auch - anstelle der beheizten Liefergalette 4 - als Kontaktheizplatte, Heizstift, Heizkasten o.a. ausgeführt sein.

309834/0551

Claims

_ Q ■*

Patentansprüche

(I.' Schmelzspinn- und Streckverfahren zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischen Massen, wie z.B. Polyestern, bei denen die thermoplastischen Massen vorzugsweise mittels Extruder erschmolzen und durch Düsen extrudiert, die so erzeugten fadenartigen Stränge vorverzogen, gekühlt, verstreckt und gegebenenfalls nach einer weiteren Nachbehandlung aufgespult oder mittels sonstiger Einrichtungen abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden einem Vorverzug mit einer Abzugsgeschwindigkeit von mehr als 3000 m/min und einer nachfolgenden Restverstreckung zwischen 1:1,8 und 1:1,3 anschließend unterworfen werden, wobei die Fäden nicht oder mittels nur einer einzigen Heizeinrichtung erwärmt werden.
2. Schmelzspinn- und Streckverfahren nach Anspruch 1, <iadurch gekennzeichnet, daß die Fäden in einem kontinuierlichen Arbeitsgang erspönnen, vorverzogen, gekühlt, der RestverStreckung und gegebenenfalls einer weiteren Nachbehandlung unterworfen und aufgespult werden.
3. Schmelzspinn- und Streckverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden ersponnen, vorverzogen, gekühlt und aufgespult oder in sonstiger Weise abgelegt und sodann der Restverstreckung unterworfen und gegebenenfalls nach einer weiteren Nachbehandlung aufgespult oder in sonstiger Weise abgelegt werden.

309834/0551
4. Schmelzspinn- und Streckverfahren nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, daß der Faden während der Restverstreckung einer besonderen Atmosphäre unterworfen wird.
5. Schmelzspinn- und Streckverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre eine Wasserdampfatmosphäre ist.
6. Schmelzspinn- und Streckverfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung des Fadens während der Restverstreckung durch eine beheizte Galette (4) des Streckwerks erfolgt.
7. Schmelzspinn- und Streckverfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung des Fadens während der Restverstreckung mittels einer geheizten Platte erfolgt.

3 Π R R 3 A / η 5 5 1

Leerseite