DE2300701A1

DE2300701A1 - Verfahren zur mehrfadenspinnstreckung und abzug fuer mehrfadenkunststoffpolymere

Info

Publication number: DE2300701A1
Application number: DE19732300701
Authority: DE
Inventors: Raymond Joseph Biron; James Jay Dunbar; David Malcolm Harrison; John Dimocritos Psaras; Wilbur Leon Stables
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1972-01-12
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1973-07-19
Also published as: IT976311B; FR2168047A1; FR2168047B1; GB1407111A

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath d-62

Dr. Dieter Weber β-μ,κ» _I/dl

Gns&nr-Freytig-StnSe SS

Dipl.-Phys. Klaus Seiffert * ·»··« ³^⁷*³

^r ^J Tefefnsuudnssei WILLPATENT

PATENTANWÄLTE

File 7700-553

Allied Chemical Corporation Morristown, New Jersey O796O U.S.A.

Verfahren zur Mehrfadenspinnstreckung und Abzug für Mehrfadenkunststoffpolymere

Priorität; 12. Januar 1972 in USA, Serial-Number 217 323

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Mehrfadenspinnstreckung und zum Abzug von Mehfadenkunststofffasern. In der Technik sind verschiedene Spinnstreckverfahren und -geräte und verschiedene Doppelfadenverfahren und -geräte bekannt. Einzelfadenspinnstreckung hat den Nachteil, daß eine Erhöhung des Durchsatzes eine propoitLonale Steigerung in der Abzuggeschwindigkeit erfordert, waa bei wirtschaftlichem Durchsatz eine sehr hohe Walzen- und Aufwickelgeschwindigkeit mit sich bringt, die eine Begrenzung gegen weitere DurchsatzSteigerungen bildet. MehrfadenspinnverStreckung bietet einen Weg zur Steigerung des Durchsatzes bei derselben oder kleinerer Abzugge-

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F*j*fart/M*ia »« IwJb Dwfair Bwfc AG. Wlirti in. Emu Wr.mW

schwindigkeit.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung der gleichzeitigen Verspinnung und Streckung von Mehrfasern, Mehrfäden oder endlosem Faden aus.Kunststoffpolymerfaser. Auf üblichem Wege wird im Spinntopf geschmolzenes Polymer zugeführt. Die erste Verbesserung besteht in der Feststellung, daß nur ein Spinntopf notwendig ist, wenn man Fäden durch eine gespaltene Spinndüse auspreßt. Hierunter ist eine Spinntopfmehrlochdüse zu verstehen, die mittels mindestens eines ungebohrten (ungelochten) Streifens in zwei oder mehr "feile unterteilt ist, der breit genug ist, um einen sichtbaren Spalt zwischen den mehreren Einzelfäden eines kontinuierlichen Fadens unter der Spinndüse zu bilden. Unter einem "ungebohrten Streifen" wird hier verstanden, daß in einem engen Bereich über die Fläche der Spinndüse keine Spinnlöcher gebohrt sind. Die Fäden werden durch ein System mit Querfluss abgeschreckt und durch Führungen voneinander getrennt gehalten. Dann werden die Mehfachfäden in ein oder mehreren Zonen gestreckt, die Streckpunktbegrenzer, z.B. einen erhitzten Stift oder sonstige übliche Streckpunktbegrnezer, enthalten können, und sie können übliche Dampf- oder Luftstrahlen durchsetzen, bevor sie abgezogen werden. Die besondere Art der Aufziehung für die Streckplatte wird im späteren Teil der Beschreibung erläutert. Es ist überraschend, daß ein einzelner Spinntopf eine angemessene ausreichende Verteilung von geschmolzenem Polymer über die Spinndüsenfläche liefert, um den beiden Fäden gleichmäßige Eigenschaften zu erteilen.

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Ein zweites überraschendes Ergebnis besteht in dem Abzugsystem bei dem Spinnstreckverfahren und -gerät nach der Erfindung. Es wurde festgestellt, daß die Fäden als Mehrfachfäden auf einer Spulmaschine mit Oberflächenantrieb aufgenommen werden können, wobei zwei oder mehr Enden durch jeden Luntenführer gehen (Mehrschlitzführungen oder Mehrfachführungen mit einer Exzenterrolle oder Nockenstößel können auch bentzt werden), worauf sie aufgewickelt werden und jeder Faden eine getrennte Packung auf zwei Spannvorrichtungen bildet, die beide von einer einzigen Antriebswalze getrieben werden. Beide Spannvorrichtungen erstrekken sich über die Länge der Antriebswalze. Bei der einen Ausführungsform werden die beiden Fäden auf zwei Garnkörpern aufgenommen, von denen jed-er sich die über die Länge jeder Spannvorrichtung erstreckt. Bei einer anderen Ausführungsform werden vier Fäden von vier Garnkörpern aufgenommen, wobei zwei Garnkörper sich auf jeder der beiden Spannvorrichtungen befinden und jeder Garnkörper sich etwa über die Hälfte der Länge der Spannvorrichtung erstreckt. Bei dieser zweiten Ausführungsform durchfahren zwei Fäden die halbe Länge des geteilten Nockens } durch eine Luntenführung, während die beiden anderen Fäden die J andere Längenhälfte des geteilten Nockens durch einen anderen ' Luntenführer oder Führungen durchfahren.

In der Zeichnung sind vorteilhafte Ausführungsformen von Geräten zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 ist eine schematische Stirnansicht eines gemäß der Erfindung benutzten Gerätes.

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Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Gerätes nach Fig. 1.

Fig. 3 erläutert schematisch die Ausfuhrungsform der Streckplatte für zwei Fäden.

Fig. 4 erläutert schematisch die Ausführungsform der Streckplatte, wenn vier Fäden gemäß der Erfindung gesponnen werden.

Nach Fig. 1 und 2 wird geschmolzenes Polymer vom Extruder 1 zur Spinnpumpe 2 befördert, die den Spinnblock 3 speist. Dieser enthält übliche, nicht dargestellte Spinntöpfe und eine Spinntopf düse, die mittels eines nichtgebohrten Streifens in zwei Teile unterteilt ist. Der ungebohrte Streifen ist breit genug, um zwischen den beiden Fäden 4 und 5 sichtbar zu sein. Die beiden Mehrfachfaserfäden werden in der Kammer € abgeschreckt, gehen über die Ausrüstwalze 7 durch zwei Führungen 8 zur Streckplatte 9, wie im einzelnen in Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Dann gehen die beiden Fäden 4 und 5 zur Spulmaschine 10 durch nichtdargestellte Luntenführer, die auf Exzentern im Nockengehäuse 11 montiert sind. Dieses durchläuft das Garn quer zur Antriebswalze 12, die die Spannvorrichtungen 13 und 14 durch Oberflächenantrieb eines Garnkörpers treibt. Jeder Faden wird getrennt auf der Spannvorrichtung 13 und 14 aufgewickelt. Bei dieser Ausführungsform werden zwei Garnkörper gebildet, die sich über die volle Länge der Spannvorrichtungen 13 und 14 erstrecken, überraschenderweise tritt kein überlauf eines Fadens von der Druckwalze 12 zu dem falschen Garnkörper und keine

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Verwirrung auf, wenn die Garne durch die gemeinsame Vorschubführung oder Luntenführung gehen. Gemäß der Erfindung werden tatsächlich ungewöhnliche Ergebnisse insofern erzielt, als zwei Fäden durch eine Vorschubführung oder einen Luntenführer geführt werden können, und doch getrennt bleiben und durch eine gemeinsame Antriebswalze auf zwei verschiedene Spannvorrichtungen gedruckt werden, um mittels derselben Antriebswalze zwei verschiedene Garnkörper zu formen.

Fig. 3 zeigt die bevorzugte Ausführungsform der Streckplatte 9 nach Fig. 1 und 2 für die Verarbeitung von zwei Fäden. Von der Abschreckkammer 6 läuft Garn zur Vorspannwalze 2X mit ihrer zugehörigen Trennwalze 21a, dann auf das erste Speisewalzenpaar mit Galetterollen 22 und 23, dann durch den Zugpunktbegrenzer 29, der ein üblicher beheizter Stift oder ein Dampfstrahl sein kann, darauf zu dem Galettezugwalzenpaar 24 und 25, dann zum Galetteentlastungswalzenpaar 26 und 27 und gegebenenfalls durch ein Verflechtgerät, z. B. einen üblichen Verflechtungs- oder Verbindungsstrahl aus Dampf oder Luft, zu der in Fig. 1 und 2 gezeigten Aufspüleinrichtung 10.

Bei der Ausfuhrungsform der Erfindung für vier Fäden werden in einem ähnlichen Gerät wie es in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, vier Fäden entweder in zwei Spinntöpfen gesponnen, deren jeder eine Spinndüse mit einem ungebohrten Streifen zur Bildung TOn zwei Mehrfachfäden aufweist, oder es kann ein Spinntopf benutzt werden, der drei parallele Streifen zur Bildung von vier Spinnlochbezirken enthält, so daß vier Mehrfachfas-erfäden entstehen.

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Das Garn, das von den Abschreckschächten 6 kommt, wird wie in Fig. 4 gezeigt, dadurch aufgezogen, daß zwei Fäden über eine identische Vorspannwalze wie bei 21 und 21a in Fig. 3 gezeigt, dann zur ersten Streckwalze 31 mit zugehöriger Trennwalze 31, sodann zu einem Streckpunktbegrenzer 29,von da zu der zweiten Streckwalze 32 mit zugehöriger Trennwalze 32 und schließlich zu einer Entlastungswalze 33 mit ihrer zugehörigen Trennwalze 33a und gegebenenfalls durch einen Verflechtungsstrahl, wie vorstehend beschrieben, und schließlich zur Aufspulvorrichtung 10 geführt werden. Das zweite Paar aus zwei Fäden wird auch auf derselben Platte gestreckt, indem das Fadenpaar über dieselbe

die
nichtdargestellte Vorspannwalze,/jedoch mit 21 und 21a identisch ist, geführt und dann der ersten Streckwalze 34 mit zugehöriger Trennwalze 34 zugeleitet wird. Darauf geht es zu einem anderen Streckpunktbegrenzer, dann zur zweiten Streckwalze 35 mit zugehöriger Trennwalze 35a und auf die Entlastungswalze 36 mit zugehöriger Trennwalze 36a bzw. gegebenenfalls zu einer anderen Verflechteinrihtung, bevor das Fadenpaar in die in Fig. 1 und 2 gezeigte Aufspuleinrichtung 10 eintritt. Da jedoch bei dieser Ausführungsform vier Fäden abgezogen werden, muß die Aufspüleinrichtung 10 abgewandelt werden, um vier Garnkörper aufzunehmen; der Exzenter oder Nocken muß also so aufgeteilt werden, daß zwei Vorschubführungen oder Luntenführungen vorhanden sind, deren jede über den halben Abstand des Exzenters oder Nockens arbeitet, während zwei Fäden durch jede dieser Führungen ogien. Auf diese Weise werden vier Garnkörper abgenommen, und zwar je zwei auf den Spannvorrichtungen 13 und 14; der eine Faden von jeder Führung geht zum oberen Garnkörper und der andere

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zum unteren Garnkörper. Die vier Fäden werden also auf vier Garnkörper abgezogen, von denen jeweils zwei sich auf jeder der Spannvorrichtungen befinden, jeder Garnkörper erstreckt sich über die halbe Länge jeder Spannvorrichtung,und zwei Fäden durchlaufen die halbe Länge des geteilten Exzenters durch eine Vorschubführung oder Luntenführung, während die zwei anderen Fäden die andere Längenhälfte des geteilten Exzenters durch die andere Führung durchlaufen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Verarbeitung von Nylon und Polyestergarn in dem in Fig. 1,2 und 3 gezeigten Gerät.

Beispiel 1

Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Gerät lieferte Polyester an einen Spinntopf, der in einer Umgebung von geregelter Temperaturhöhe eingeschlossen war. Die Spinntopfdu-se war mittels eines ungebohrten Streifens von genügender Breite in zwei Teile unterteilt, um einen sichtbaren Schlitz zwischen den Mehrfachfäden und der Spinndüse zu bilden. Die Fäden wurden durch Führungen 8, die unterhalb einer Appreturauftragvorrichtung 7 angeordnet waren, getrennt und in der Abschreckkammer 6 mit Querfluss gemäß Fig. 1 und 2 abgeschreckt. Nach dem Schmälzen gingen die Fäden durch eine Führung auf eine Vorspannwalze. Die Fäden, die an dieser Stelle voneinander getrennt und durch die Abkantung an der zugehörigen Vorspannleer1aufwalze 21a in Abstand gehalten waren, wurden über eine kalte Speisewalze

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wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, mit zugehöriger Leerlaufwalze 31a, und dann zu einem Streckpunktbegrenzer geführt. Dann wurde das Garn über eine z. B. auf 130 bis 23O°C erhitzte Streckwalze 32 mit zugehöriger Leerlaufwalze 32a geführt, die mit einer 5,0 bis 6,6fach schnelleren Geschwindigkeit als die Speisewalze lief. Die Garnwege wurden dann über eine zweite z. B. auf 125 bis 23O°C erhitzte Streckwalze 35 mit zugehöriger Leerlaufwalze 35a geführt, die mit einer um O bis 4% langsameren Geschwindigkeit lief, als die erste erhitzte Streckwalze. Die Fäden wurden dann auf eine Mehrfadenspulvorrichtung 10 aufgewickelt.

Beispiel 2

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung lieferte e-Polycaprolactam zu einem Spinntopf, der in einer Umgebung von geregelter Temperaturhöhe eingeschlossen ist. Die Spinntopfdüse war mittels eines ungebohrten Streifens genügender Breite in zwei Teile unterteilt, um einen sichtbaren Schlitz zwischen den mehreren Fäden unterhalb der Spinndüse zu bilden. Die Fäden wurden durch unterhalb eines Appreturauftraggerätes 7 angeordnete Führungen 8 getrennt und in einer Abschreckkammer 6 mit Querströmung abgeschreckt. Nach Schmälzung gingen die Fäden durch eine Trennführung auf eine erhitzte Speisewalze 31 mit zugehöriger Leerlaufwalze 31a. Die Temperatur der Speisewalze kann zwischen 70 und 110⁰C liegen. Bei diesem Beispiel wurde sie auf 80 + 10⁰C gehalten. Die Garnfäden wurden dann um die erste

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Stufe einer Streckwalze 32 mit zugehöriger Leerlaufwalze 32a
bei einer Umfangsgeschwindigkeit geführt, die 2,5 bis 4,0 mal
größer als die der Speisewalze war. Die Streckwalzentemperatur wurde unterhalb 5O°C gehalten (in einem bevorzugten Fall wird
ein auf 65 bis 85°C erhitzter Streck-stift zwischen die Speisewalze und die erste Streckwalze eingesetzt). Die Garnfäden
wurden dann zu einem Streckpunktbegrenzer geleitet. Darauf wurden sie um eine auf beispielsweise 125 bis 21O°C erhitzte Walze 33 mit einer zugehörigen Leerlaufwalze 33a geleitet, die
mit einer Umfangsgeschwindigkeit vom 1,4 bis 2,3fachen der
ersten Streckwalze 31 betrieben wurde. Dann wurde das Garn- auf einer Mehrfadenaufspüleinrichtung abgezogen.

Die nachstehenden Tabellen geben die Garneigenschaften für Polyestergarn an, das mit etwa 20 kg/h (45 Pfund/h) versponnen und

wie
bei einem Streckverhältnis von 6,36, in Beispiel 1 beschrieben, gestreckt wurde. Aus diesen Werten ist ersichtlich, daß sehr gut brauchbares Polyesterreifengarn mit dem Gerät und dem Verfahren der Erfindung erzeugt werden kann. Nylonreifengarn kann ebenfalls nach dem Verfahren der Erfindung gefertigt werden,
wie in Beispiel 2 gezeigt wurde.

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-ΙΟ-

Tabelle I

Doppelfadenspinnstreckwerte (Versuch A)

Parameter

linker oder oberer Garnkörper rechter oder unterer Garnkörper

Denier

Zähfestigkeit
in g/d

Dehnung in%
Schrumpfung in%

991 - 1009

9,07 - 9,43

13,7 - 14,3

9,0 - 10,8

- 1023

8,96 - 9,38

14,0 - 14,6

8,8 - 10,4

Tabelle II Doppelfadensplnnstreckwerte (Versuch B)

Parameter

Denier

links

1017

Zähfestigkeit in g/d	8,84
Dehnung in %	18,8
Schrumpfung in %	6,6

rechts

1012

a.53

18,7

7,1

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur gleichzeitigen Spinnverstreckung von endlosem Mehrfachfasern-Mehrfachfadengarn aus synthetischer Polymerfaser, dadurch gekennzeichnet, daß man die synthetischen Polymerfäden aus einem ungeteilten einzigen Spinntopf durch eine Spinndüse auspreßt, die durch ungelochte Streifen in mehrere Bezirke unterteilt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinntopf von einer einzigen Auslasszumesspumpe gespeist wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden als Mehrfachfasern ausgepreßt,versponnen und gezogen werden, die Garnfäden als Mehrfachfäden auf einer Spulvorrichtung mit Oberflächenantrieb abgenommen werden, wobei mindestens zwei Fäden durch mindestens eine getriebene Vorschubführung bzw. Luntenführergehen, dann jeder Faden auf mindestens einen getrennten Garnkörper auf jeder von zwei Spannvorrichtungen aufgewickelt wird, die beide von der einzigen Antriebswalze getrieben werden und sich über die Länge der Antriebswalze erstrecken.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubführung bzw. der Luntenführer Nockenantrieb besitzen,

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5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden als Mehrfachfasern spinnverstreckt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Fäden auf zwei Garnkörpern abgenommen werden, deren jeder sich über die Länge jeder Spannvorrichtung erstreckt.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier Fäden auf vier Garnkörpern, und zwar je zwei Garnkörper auf jeder Spannvorrichtung abgenommen werden, wobei jeder Garnkörper sich übe^Öie halbe Länge jeder Spannvorrichtung erstreckt und zwei Fäden die halbe Länge eines gespaltenen Nockens durch eine Vorschubführung durchqueren, während die beiden anderen Fäden die anderen Längenhälfte des gespaltenen Nockens durch eine andere Vorschubführung überqueren.

8. Spinnblock zum Verspinnen von kontinuierlichen Mehrfachfasermehrfachfäden aus synthetischer Polymerfaser, gekennzeichnet durch einen nicht unterteilten einzigen Spinntopf in Verbindung mit einer Spinndüse, die durch ungebohrte Streifen in mehrere Bezirke unterteilt ist.

9. Abnahme für kontinuierliche Mehrfachfäden aus Mehrfachfaser aus synthetischer Polymerfaser, gekennzeichnet durch einen Nocken, eine einzige dem Nocken nachgeschaltete, von diesem getriebene Vorschub- oder Luntenführung, eine einzige Antriebswalze, zwei sich über deren Länge erstreckende Spann-

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vorrichtungen, mindestens zwei gleichmäßig auf die beiden Spannvorrichtungen gleichmäßig verteilte Garnkörper und Lagerungen des Nockens, der Antriebswalze und der Spannkörper, wobei die Antriebswalze die beiden Spannkörper durch Oberflächentrieb des Garnkörpers treibt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Garnkörperwicklung sich über die ganze Länge jeder Spannvorrichtung erstreckt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken gespalten ist, eine zusätzliche nockengetriebene Luntenführung sich wirkungsmäßig über eine Hälfte des Durchlaufes des Nockens erstreckt und die erste Nockenführung der anderen Hälfte des Nockendurchlaufes folgt, derart, daß von vier Garnkörpern der eine längs etwa der halben Länge jeder Spannvorrichtung und ein anderer längs der anderen Hälfte jeder Spannvorrichtung aufgewickelt wird, so daß jede Spannvorrichtung zwei Garnkörper hintereinander aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinntopf von einer einzigen Auslasszumesspumpe gespeist ist.

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