DE2435009A1

DE2435009A1 - Verfahren zur herstellung von polyamid6-filamentgarnen

Info

Publication number: DE2435009A1
Application number: DE2435009A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Giessler; Georg Dr Hinrichsen; Harry Dr Kubitzek
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1974-07-20
Filing date: 1974-07-20
Publication date: 1976-02-05
Also published as: CA1056570A; NL7508586A; ATA558175A; GB1471395A; CH574507A5; JPS5135723A; LU73017A1; IT1039953B; FR2278800A1; IE41269L; US4035464A; IE41269B1; DK328375A; JPS5755804B2; AT340567B; ES439536A1; DE2435009B2; BE831517A; FR2278800B1; DD120478A5

Description

Bayer Aktiengesellschaft . ^2435009

Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen

Dn/A s 509 Leverkusen. Bayerwerk

1 9. JUL11974

Verfahren zur Herstellung von Polyamid-6-Filament-

garnen

Verstreckte Filamentgarne aus Polycaproamid lassen sich mit sehr guten Ausbeuten konventionell in zwei räumlich und zeitlich voneinander getrennten Verfahrensschritten, dem Spinnen - in der Regel bei Geschwindigkeiten um 1000 - 1200 m/min und dem Strecken auf Streckzwirn- bzw. Streckwindemaschinen herstellen. Dieses Verfahren erfordert jedoch einen recht hohen Aufwand, und befriedigende Fadenqualitäten sind nur in exakt klimatisierten Spinn- und Streckräumen erzielbar.

Eine weitere Möglichkeit, verstreckte Polycaproamid-Filamentgarne zu erhalten, besteht darin, die Verfahrensstufen Spinnen und Strecken kontinuierlich nach dem sogenannten Spinnstreckverfahren durchzuführen, für dessen spezifische Schwierigkeiten inzwischen verschiedene Lösungswege gefunden wurden. (DBP 1 950 743, US-PS 3 452 130, DAS 1 435 713, DOS 1 904 234)

Ohne Zweifel weist das Spinnstrecken gegenüber der konventionellen Zwei-Stufen-Methode manche Vorteile auf. Die Effektivität des Spinnstreckens von PA-6-Filamentgarnen,insbesondere von feintitrigen Filamentgarnen, bei Streck- und Aufspulgeschwindigkeiten im Bereich von 3000 bis 4000 m/min wird jedoch dadurch stark beeinträchtigt, daß zur Erzielung eines einwandfreien Wickelaufbaus die Fäden im Anschluß an den Streckvorgang mit relativ hohen Temperaturen oberhalb 150⁰C behandelt

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werden müssen, während J"a3 Konventionelle Spinnen und Strecken ohne eine derartige Wärmebehandlung auskommt, und daß einzelne Fadenbrüche während des Siinnstreckens zum Abreißen aller über eine Spinn-Streck-Aufwindeeinheit laufenden Fäden fuhren. Die genannten Unzulänglichkeiten des Spinn-Streck-Spulens mindern die Wirtsclaftlichkeit des Verfahrens in hohem Maße.

Es ist daher die Hauptaufgate der vorliegenden Erfindung, ein mit niedrigen Fixiertemperaturen arbeitendes und hohe Ausbeuten an voll durchgelaufenen Wickeln garantierendes und somit wirtschaftlich arbeitendes ν "»!!kontinuierliches Spinn-Streck-Aufspulverfahren für PA-6-Filamentgarn zur Verfügung zu stellen, bei dem die Fadenablage auf Aufwindespulen oder Zwirnkopse erfolgen kann.

Es wurde nun gefunden, daß diese gelöst werden kann, wenn man die Filamente in einem Spinnstreck-Verfahren vor der 7erstreckung verwirbelt.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von verstreckten und verwirbelten Polyamid-6-Filamentgarnen aus PA-6-Schmelzen durch Extrudieren der Schmelze durch Spinndüsen, Kühlung der Fäden durch Anblasung mit Luft im Spinnschacht, Benetzung der gebündelten Filamente mit einer wäßrigen Präparation und Abziehen des Filamentgarns mit einer Abzugseinheit, die mindestens einmal umschlungen wird, und direktes Verstrecken mit einer schneller laufenden Streckeinheit und Aufspulen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Filamentgsrn vor der Verstreckung so verwirbelt wird, daß es mindestens einen "Hook-drop-Wert" von 200 mm aufweist und daß das Filamentgarn nach der Verstreckung bei Temperaturen über 110 C, vorzugsweise zwischen 115 und 13O⁰C, behandelt wird.

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Diese Verfahrensführung mit einer Verwirbelung der Multifilamentgarne vor der Verstreckung hat überraschende und unerwartete Auswirkungen verglichen mit der völlig analogen Verfahrensführung ohne Verwirbelung oder mit einer Verwirbelung hinter der Streckzone. Bei einer Prozeßführung ohne Verwirbelung oder mit einer Verwirbelung nach dem Streckvorgang kann ein guter, für nachfolgende Verarbeitungsprozesse geeigneter Wickelaufbau nur dann erhalten werden, wenn die Filamentgarne unmittelbar nach dem Strecken bei Temperaturen von 150C und darüber fixiert werden, d.h., daß im einfachsten Fall die Verstreckgalette oder die Verstreckgaletten auf Temperaturen über 150⁰C Oberflächentemperätur gehalten werden.

Dagegen wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Verwirbelung vor der Verstreckung ein guter Wickelaufbau schon bei Fixiertemperaturen oberhalb 110⁰C, vorzugsweise zwischen 115 und 130 C, erhalten. Das erfindungsgemäße, vollkontinuierliche Spinn-Streck-Aufwickelverfahren mit einer Verwirbelung vor der Streckzone zeichnet, sich, verglichen mit den analogen Verfahren ohne Verwirbelung oder mit einer Verwirbelung nach der Verstreckung weiterhin dadurch aus, daß es die Ausbeute an voll durchgelaufenen Wickeln bis auf fast 100 % erhöht, während bei den erwähnten Analogverfahren die entsprechende Ausbeute, die in hohem Maße von der Schnitzelqualität abhängt, die aber auch von den hier erforderlichen hohen Fixiertemperaturen beeinträchtigt wird, im Bereich 80 - 95 % liegt. Bemerkenswert ist dabei, daß das erfindungsgemäße Verfahren gleiche oder sogar bessere Flusenzahlen in der Größenordnung von <O,i/kg liefert als die erläuterten Analogverfahren ohne bzw. mit einer der Streckung nachgeschalteten Verwirbelung. Dies ist durchaus überraschend, weil bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein verwirbeltes Filamentgarn, d.h. ein Filamentgarn, bei dem die Einzelfilamente zopf- oder seilartig miteinander verflochten sind, verstreckt wird.

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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiterhin durch eine sehr überraschende Eigenheit aus, die ebenfalls von grosser Bedeutung für seine Wirtschaftlichkeit und für die Nutzbarkeit des Spinnstreckens für die Erzeugung von feinen FiIamentgarnen im groi3betrieblichen Umfang ist.

Wie bekannt, müssen feine Filamentgarne, um in den meisten textlien Verarbeitungsprozessen einsetzbar zu sein, einen Fadenzusammenhalt in Form einer Drehung (Zwirnung) oder einer Verwirbelung besitzen. Nun ist einerseits eine Kopsaufwicklung bei den hier in Frage kommenden Geschwindigkeiten von 3500 bis 4000 m/min technisch noch nicht realisiert. Auf der anderen Seite ergeben feine Filamentgarne, die nach einem der erwähnten Analogverfahren, d.h. entweder ohne Verwirbelung oder mit einer Verwirbelung hinter der Streckzone hergestellt werden, bei Aufspulung auf Windemaschinen unter identischen Bedingungen den gleichen guten Wickelaufbau. Das bedeutet aber, daß bei einer Prozeßführung mit nachgeschalteter Verwirbelung, die, wie erwähnt, praktisch für fast alle Einsatzzwecke der feinen Filamentgarne notwendig ist, zwischen verwirbelt bzw. nichtverwirbelt oder nur schlechtverwirbelt aufgespulten Filamentwickeln kein augenfälliger Unterschied vorhanden ist, so daß bei diesem Verfahren ständig umfangreiche Prüfungen des Verwirbelungsgrades erforderlich sind. Demgegenüber ist bei dem erfindungsgemäßen Verfanren im Fixiertemperaturbereich von 110 bis 13O⁰C ein guter Spulenaufbau überhaupt nur bei guten Verwirbelungsgraden möglich. Werden die Aufspulbedingungen •z.B. so eingestellt, daß bei nach dem Hakenfalltest gemäß US-Patent 2 985 995 ("Hook-drop-Wert") gemessener Verwirbelung von 10-20 Verwirbelungsstellen pro Meter auch bei sehr schweren Wickeln von bis zu 20 kg noch alle Flächen der Wickel gerade sind, so ist im Bereich 5-10 Verwirbelungspunkte je Meter der Wickelaufbau deutlich schlechter und bei 5 bis 0

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Verwirbelungsstellen je Meter ist eine Aufspulung von noch verwertbaren Wickeln überhaupt nicht möglich. Das beanspruchte Verfahren liefert also einen direkten Indikator für die Güte der Verwirbelung und damit auch für betriebsbedingte Störungen des Verwirbelungsprozesseso Da einerseits Filamentgarne mit 5 und mehr Verwirbelungsstellen je Meter ohne Lauf- und Qualitätsfehler weiterverarbeitet werden können und da andererseits bei der erfindungsgemäßen Prozeßführung keine verwertbaren Wickel möglich sind, wenn die Verknotungszahl unter 5 liegt, ist bei dem beanspruchten Verfahren eine Prüfung der Verwirbelung nicht erforderlich.

Es versteht sich von selbst, daß die Kombination eines vollkontinuierlichen Spinn-Streckens mit einer dem Streckprozeß vorgeschalteten Verwirbelung auch auf Filamentgarne aus anderen Rohstoffen sowie auf mehrstufige vollkontinuierliche Spinn-Streckprozesse sinngemäß übertragbar ist. Außerdem ist es selbstverständlich, daß die Verwirbelung vor der Verstrekkung mit einer Vorbenetzung oder mit einer Zweitbenetzung mit Präparation oder Wasser oder einer wäßrigen Präparationszubereitung kombiniert werden kann. Sind für besondere Einsatzgebiete höher fixierte Pilamentgarne erwünscht, so kann dies selbstverständlich dadurch erreicht werden, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Pilamentgarne unmittelbar nach der Streckzone höherer Temperaturen ausgesetzt werden, wobei die Reduzierung der Aufläufer durch die verwirbelte Porm des Pilamentgarnes die Anwendung höherer Streckgrade und damit auch die Anwendung höherer Pixiertemperaturen gestattet. Die Zufuhr von Wärme braucht nicht unbedingt durch innenbeheizte Paletten zu erfolgen. Die Wärme kann ebenso von außen, d.h. von die Streckeinheit umhüllenden Außenheizern, oder von Heizschienen zugeführt werden.

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Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Prinzip mit jeder bekannten 7erwirbelungsdu.se durchgeführt werden. Wie der Fachmann weiß, hängt der G-rad der Verwirbelung eines Multifilamentgarnes von verschiedenen Parametern, wie z.B. den Düsenabmessungen und der Fadenspannung, ab. Wichtig für das erfindungsgemäße Verfahren ist vor allem, daß die oben geschilderten Verwirbelungsgrade erreicht werden.

Es liegt aber im Bereich des normalen Könnens des Fachmanns, diese Verwirbelungsgrade einzustellen.

Unter diesem Gesichtspunkt ist auch die im nachfolgenden Beispiel beschriebene Verwirbelungsdüse eine nur zufällig ausgewählte, auf die der Erfindungsumfang nicht beschränkt sein soll.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird so ausgeführt, daß man Polyamid-6-Fäden auf konventionelle Art aus einem Extruder spinnt, mit Anblasluft abkühlt und die Fäden nach Auftragen einer wäßrigen Präparationsöl-Emulsion oder -Lösung über eine langsam laufende kalte Abzugsgalette mit Umlenkorgan oder über ein kaltes G-alettenduo einem schneller laufenden beheizten G-alettenduo (Verstreckduo) oder einer einzelnen beheizten Streckgalette mit Beilaufrolle auf einen Schnellaufenden Wickler führt, wobei die Fäden entweder vor der Abzugseinheit oder in einem der Umläufe um diese Abzugseinheit verwirbelt. Daher wird die Abzugseinheit vorzugsweise 1— bis 6mal, die Streckeinheit vorzugsweise 3- bis 10mal umlaufen.

Fig. 1 zeigt schematisch einige Möglichkeiten zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In dieser Skizze bedeuten A den aus dem Spinnschacht kommenden Faden, B eine Präparationswalze, 0 Fadenführer, D die Abzugsgalette von

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Raumtemperatur, E die "beheizte Streckgalette, F Beilaufrollen oder Paletten, G die Aufwickelvorrichtung und 1, 2, 3 und die möglichen Stellungen der Verwirbelungsdüse.

Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Art der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der das Abzugsorgan aus einer einzigen angetriebenen Rolle D besteht und bei der als Umlenkorgan eine Verwirbelungsdüse 4 mit einem Keramikstift H an der Auslaufseite fungiert. Die übrigen Symbole haben dieselbe Bedeutung wie in Figur 1.

Die nach dem beschriebenen und skizzierten Verfahren erzeugten PA-6-Filamentgarne zeigen eine weitgehend reine ^-Struktur, die im Röntgendiagramm durch annähernd gleich intensive Meridian- und Äquatorreflexe charakterisiert ist.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten FiIamentgarne sind trotz ihrer von der «C-Struktur der konventionell hergestellten Filainentgarne abweichenden '/'-Struktur für alle Einsatzzwecke verwendbar, für die auch die konventionell hergestellten PA-6-Filamentgarne Verwendung finden.

Das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens ist im folgenden Beispiel, das den Umfang des Erfindungsgegenstandes jedoch keineswegs limitiert, dargestellt:

Beispiel

PA-6-Granulat mit einer relativen Lösungsviskosität von 2,65 in 1 $iger m-Kresollösung wird in einem Rostkopf geschmolzen und bei 280 C mit Dosierpumpen durch 12-Loch-Düsen gedrückt. Die Lochdurchmesser betragen 0,25 mm. Das Verhältnis von Dosierkanallänge zum Durchmesser der Bohrungen der Spinndüse beträgt 2. Die Filamente werden im Spinnschacht

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mit Raumluft angeblasen, unter dem Spinnschacht mit einer antistatisch wirkenden toasser-öl-Emulsion benetzt und von einer Galette mit Beilaufrolle mit 1767 m/min abgezogen. Das Filamentgarn umschlingt die aus unbeheizter Galette und Verlegerolle bestehende Abzugseinheit einmal· Dabei läuft das Filamentgarn durch eine zwischen Galette und Verlegerrolle befindliche, mit Luft von 6 atü betriebene VerwirbelungsdU.se, deren Fadenkanal eine Länge von 20 mm und einen Durchmesser von 1,5 mm hat, in den zwei gegenüberliegende Lufteintrittsöffnungen mit einem Durchmesser von 0,8 mm münden. Die Lufteintrittsbohrungen stehen senkrecht zum Fadenkanal und befinden sich in der Mitte des Fadenkanals. Das Filamentgarn wird danach direkt durch ein mit 3800 m/min rotierendes, auf eine Oberflächentemperatur von 12O⁰C geheiztes Streckgalettenpaar verstreckt. Nach 6 Umschlingungen der Streckeinheit wird das nunmehr auf einen Titer von 67 dtex verstreckte Filamentgarn bei 3722 m/min mit einem Friktionswickler aufgespult. Die über lange Spinnzeiten in nahezu 100 $iger Ausbeute erhältlichen großvolumigen und gleichmäßig aufgebauten FiIamentwickel lassen sich mit Fehlerzahlen <O,i/kg bei einheitlicher Ablaufspannung über die ganze Wickelbreite schären und zu Wirkwaren sehr guter Einfärbequalität weiterverarbeiten. Liegt die ohne Druckluft gemessene Einlaufspannung des FiIamentgarnes in die Verwirbelungsdüse bei 6,5-7,5 g, so beträgt der "Hook-drop-Wert" des verwirbelten Filamentgarnes (nach US-Patent 2 985 995) 55 - 85 mm.

Stellt man unter den aufgeführten Bedingungen die Luftzufuhr zur Verwirbelungsdüse ab, oder verwirbelt man unter den gleichen Bedingungen zwischen Streckduo und Wickler, so läßt sich auch mit veränderten Wickelgeschwindigkeiten kein verwertbarer Wickelaufbau realisieren. Unter diesen Umständen wird ein guter Wickelaufbau erst bei Streckduotemperaturen oberhalb 15O⁰C erreicht.

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Claims

Patentansprüche

QJ Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von veratreckten und verwirbelten Polyamid-6-Filamentgarnen aus PA-6-Schmelzen durch Extrudieren der Schmelze durch Spinndüsen, Kühlung der Fäden durch Anblasung mit Luft im Spinnschacht, Benetzung der gebündelten Filamente mit einer wäßrigen Präparation und Abziehen des Filamentgarns mit einer Abzugseinheit, die mindestens einmal umschlungen wird, und direktes Verstrecken mit einer schneller laufenden Streckeinheit und Aufspulen, dadurch gekennzeichnet, daß das Filamentgarn vor der Verstreckung so verwirbelt wird, daß es mindestens einen "Hook-drop-Wert" von 200 mm aufweist und daß das Filamentgarn nach der Verstreckung bei Temperaturen über 11O⁰C behandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filamentgarn nach der Verstreckung bei Temperaturen zwischen 115 und 130⁰C behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der "Hook-drop-Wert" mindestens 100 mm beträgt.

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Mr

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