DE2618406B2

DE2618406B2 - Verfahren zum Herstellen vororientierter Füamentgarne aus thermoplastischen Polymeren

Info

Publication number: DE2618406B2
Application number: DE2618406A
Authority: DE
Inventors: Lueder Dipl.-Ing. Dr. Gerking; Wolf Karasiak; Horst Rothert; Dirk Dipl.- Ing. Dr. Stahlmann
Original assignee: Karl Fischer Apparate- & Rohrleitungsbau, 1000 Berlin
Priority date: 1976-04-23
Filing date: 1976-04-23
Publication date: 1979-07-26
Also published as: US4202855A; DE2618406A1; JPS52144413A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen vororientierter Filamentgarne aus thermoplastischen Polymeren, bei dem schmelzgesponnene Filamente verfestigt, gebündelt, präpariert und mit Geschwindigkeiten von mehr als 2500 m/min galettenlos aufgewickelt werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 23 47 801 bekannt. Zur Verringerung des Widerstandes der schmelzgesponnen Filamente gegenüber dem umgebenden gasförmigen Medium werden die einzelnen schmelzgesponnenen Filamente unmittelbar hinter der Kühlstrecke gebündelt Durch diese Verringerung des Widerstandes wird eine unerwünscht hohe Spannung in den Filamenten vermieden. Die Verstreckung der schmelzgesponnenen Filamente wird bei diesem Verfahren ausschließlich durch die Aufzugskraft beim Aufwickeln erzeugt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß selbst durch ein Bündeln der einzelnen schmelzgesponnenen Filamente hinter der Kühlstrecke bei den hohen Abzugsgeschwindigkeiten von mehr als 2500 m/min sich durch den Widerstand des Filamentmantels an dem umgebenden gasförmigen Medium eine unerwünscht hohe Fadenspannung aufbaut, die einen nachteiligen Einfluß auf die Verstreckung der einzelnen schmelzgesponnenen Filamente hat.

Aus der DE-OS 16 60 489 ist ein Verfahren zur Herstellung von Endlosfäden hoher Festigkeit aus thermoplastischen Kunststoffen bekannt, bei dem die Endlosfäden unmittelbar nach dem Austritt aus der Spinndüse und nach Abkühlung durch eine sogenannte Blasdüse angesaugt und von dieser Ansaugluft durch eine Spalt- oder Rohrverengung unter Luftbeschleunigung bis an die Schallgrenze und gleichzeitiger Nachverstreckung der Endlosfäden hindurchgeleitet werden. Bei diesem bekannten Verfahren wird der zwischen dem Fadenmantel und dem den Fadenmantel umgebenden gasförmigen Medium entstehende Widerstand zur Nachverstreckung der Endlosfäden ausgenutzt Um diesen Widerstand zu erhöhen, werden bei Fadengeschwindigkeiten von über 3000 m/min Luftgeschwindigkeiten von mehr als 12 000 m/min angewendet Die durch diesen Widerstand erzeugten Fadenkräfte sind so groß, daß auf eine durch Wickelkraft erzeugte Fadenkraft vollständig verzichtet werden kann. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch da nicht anwendbar, wo die Verstreckung nur durch die von der Aufwickelvorrichtung erzeugte Wickelkraft durchgeführt werden solL Insbesondere ist dies dann der Fall, wenn die Verstreckung der Einzelfäden vor einer Bündelung durchzuführen ist

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das eingangs genannte bekannte Verfahren so zu verbessern, daß jede gewünschte Filamentspannung bei konstanter von dem Aufwickelorgan ausgeübten Abzugskraft eingestellt werden kann.

Erfindungsgemäö besteht die Lösung dieser Aufgabe darin, daß auf die verfestigten und gebündelten Filamente zusätzlich zu der durch das Aufwickeln erzeugten Abzugskraft weitere am Filamentbündel angreifende Kräfte mittels das Filamentbündel in Längsrichtung begleitender Gasströme aufgebracht werden.

Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem sich schnell bewegenden Filament und der das Filament umgebenden Gasatmosphäre durch eine Bewegung des den Filamentmantel umgebenden Gases in der Bewegungsrichtung des Filamentes herabgesetzt wird. Durch eine entsprechende Einstellung der Geschwindigkeit des das Filament begleitenden Gasstromes kann dieser Widerstand praktisch zu Null verringert werden, so daß die in dem Filament auftretende Kraft ausschließlich durch die Aufwickelvorrichtung erzeugt wird. Hierdurch wird erreicht daß eine genau definierte Abzugskraft unabhängig von dem Widerstand an dem Filamentmantel nach der Bündelung in den einzelnen schmelzgesponnenen Filamenten vor der Bündelung für eine gewünschte Verstreckung eingestellt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im nachfolgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer rohrförmigen Injektordüse,

F i g. 2 den oberen Teil einer solchen Vorrichtung mit einer schlitzförmigen Injektordüse im Querschnitt

F i g. 3 die Vorrichtung der F i g. 2 in Seitenansicht, und

Fig.4 eine Vorrichtung mit einem rohrförmigen Spinnschacht und mehreren Injektordüsen.

In den einzelnen Figuren sind die sich entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Aus einer Schmelzspinneinrichtung 1 gelangen die noch nicht erstarrten Filamente 3 zunächst in einen Blasschacht 7, in dem sie im wesentlichen quer zur Laufrichtung von einem Kühlluftstrom angeblasen werden. Aufgrund der auf die Filamente einwirkenden Zugkräfte findet dort während ihrer Verfestigung eine Vororientierung statt. Sodann werden die Filamente mit dem für die Erfindung wesentlichen Gasstrom beaufschlagt

Nach Fig. 1 dient hierzu eine Injektordüse 8, die in

einem rundum geschlossenen Rohr 10 ausläuft Über die Gaszuführung 9 wird kurz unterhalb der oberen Fadeneinlauföffnung das Gas zugeführt, mit dem aufgrund des Reibungswiderstandes der Filamente im umgebenden Medium an deren Oberfläch': eine Kraft zusätzlich zur eigentlichen Abzugskraft ausgeübt wird. Der die Filamente in deren Längsrichtung begleitende Gasstrom bewirkt damit eine Spannungserhöhung in den Filamenten 3 an einer gedachten Schnittstelle oberhalb der Injektordüse gegenüber einer anderen gedachten Schnittstelle in dem zusammengefaßten, gebündelten Filamentgarn 2 unterhalb auf dem Weg zur Aufspuleinrichtung. Je nach Länge des Weges der Filamente 2 bis zum Wickel 4, angetrieben über eine Friktionswalze 5, können zur Einstellung der zulässigen Filamentspannung weitere solcher Injektordüsen 8 vorgesehen werden.

Die Präparation des Filamentgaras 2 erfolgt unmittelbar vor dem Aufwickeln, also in der Bedienungsebene, in der die Spulvorrichtung steht Dazu die.it z. B. die dargestellte, sich drehende Walze 6, die aus einer unter ihr angeordneten Schale die Präparationsflüssigkeit aufnimmt

Die Injektordüsen 8 können nicht nur mit kreisförmigen, sondern auch mit eckigen, z.B. rechteckigen, Querschnitten ausgebildet sein.

Die F i g. 2 und 3 unterscheiden sich von der F i g. 1 insoweit als die Injektordüse 11 eine Hälfte eines Kanals darstellt d. h. ein im wesentlichen nur nach einer Seite hin begrenzter Gasstrom erzeugt wird. Das Gas gelangt dabei über die Gaszuführung 12 und einen Verteilerkanal 13 durch den Schlitz 14 an die Filamente 3, die dadurch — wie sich gezeigt hat senkrecht zu der den Gasstrom begrenzenden Wand — zusammengefaßt werden und als Filamentgarn 2 weiter abgezogen werden. Der den Schlitz 14 verlassende Gasstrom ist zunächst in Richtung des Pfeiles 15 in spitzem Winkel nach unten gerichtet Es bildet sich jedoch ein Geschwindigkeitsprofil aus, das in geringem Abstand von der begrenzenden Wandfläche sein Maximum aufweist so daß dort praktisch nur die Filamente in Längsrichtung begleitende Strömungskomponenten vorhanden sind.

Bei der in Fig.4 dargestellten Ausführungsform laufen die frisch gesponnen Filamente 3 durch eine erste Injektordüse 8 mit Kreisquerschnitt und weiter als Filamentgarn 2 durch einen rohrförmigen Spinnschacht 16. Hier bildet sich das parabolische Geschwindigkeitsprofil der begleitenden Gasströmung aus, die allseitig vom Spinnschacht 16 begrenzt ist Durch weitere Injektordüsen 8 gleicher Bauart wie die obere wird das Filamentgarn 2 im Spinnschacht 16 zusätzlich beschleunigt Am unteren Ende des Spinnschachtes 16 kann eine Kammer 18 vorgesehen sein, an der ein Teii oder die gesamte begleitende Gasströmung über den Abzug 17 abgesaugt wird. Hierdurch wird verhindert, daß der aus dem Spinnschacht 16 tretende Gasstrom auf die Präparationseinrichtung trifft und sich dct nachteilig auswirkt Der Spinnschacht 16 kanu beheizbar ausgebildet sein, um die Kondensation von Feuchtigkeit an seiner Innenwandung zu unterbinden.

Als Medium für die Gasströme kommt in erster Linie -. Luft infrage, die je nach den gewünschten Fasereigenschaften erwärmt oder abgekühlt, befeuchtet oder getrocknet eingesetzt werden kann.

Beispiel

ι» Es wurde unmattiertes Polyäthylenterephthalat mit einer Grenzviskosität von 0,62 — gemessen in Phenol-Tetrachloräthan, 1 :1 bei 25° C — und einer Temperatur der Schmelze von 282° C versponnen. Das fertige Filamentgarn hatte einen Titer 50dtex F 16

ι Ί trilobal.

Für die Erzeugung der begleitenden Gasströme wurde eine Injektordüse entsprechend F i g. 1 eingesetzt mit einem Innendurchmesser von 3,4 mm. Diese Düse befand sich in einem Abstand von ca. 1000 mm

2(i unterhalb der Spinndüse. Der Abstand war zwischen etwa 500 mm und 1500 mm einstellbar. Durch die Injektordüse wurde Luft mit Raumtemperatur und einer relativen Feuchte von 35% in einer Menge von 1500 dmVh gegeben, was bei dem oben genannten

_>■-> Durchmesser eine mittlere Geschwindigkeit von ca. 45 m/s entsprechend 2700 m/min bedeutet

Zur Abkühlung der Filamente wurden diese in einer Blaskammer (Abmessung der Ausblasfläche 480 χ 1000 mm) mit Luft (0,5 m/s, Raumtemperatur)

jit angeblasen. Die Aufwickelgeschwindigkeit wurde auf 3000 m/min eingestellt Unterhalb des Spinnschachtes (Länge 4500 mm) und oberhalb der Aufspuleinrichtung war die Präparationseinrichtung im Abstand von 1000 mm von der Wickelspulenachse angebracht

<-> Mit den oben genannten Daten wurden insgesamt 6 Messungen durchgeführt Es ergab sich für die Zugkraft an der Wickelspule ein Wert von 10 ± Ip. Der Uster-Wert für die Fadengleichmäßigkeit lag bei

Vergleichsbeispiel

Es wurden bei sonst unveränderten Bedingungen jedoch ohne begleitenden Luftstrom 6 Messungen pro Stunde vorgenommen. Die Werte für die Fadenzugkraft lagen bei unveränderter Fadengleichmäßigkeit über 35 p.

Durch Versuche wurde festgestellt daß sich durch die begleitenden Gasströme die bisher je Spinnstelle benötigte Kühlluftmenge von 700 bis 150ONmVh wesentlich verringern und im Grenzfall völlig einsparen läßt so daß als Kühlluft nur die zur Speisung der Injektordüse notwendige Menge benötigt wird. In diesem Grenzfall betrug die Kühlluftmenge 4 · 0,15 = 0,6 Nm³/h. Die Bündelung der abgezogenen Filamente im begleitenden Gasstrom beruht insbesondere daruf, daß diese als Luftpolster wirken bzw. als Stützstrahl, die die Fäden straff halten. Andere mechanische Fadenführer können dadurch entfallen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen vororientierter Filamentgarne aus thermoplastischen Polymeren, bei dem schmelzgesponnene Filamente verfestigt, gebündelt, präpariert und mit Geschwindigkeiten von mehr als 2500 m/min galettenlos aufgewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die verfestigten und gebündelten Filamente zusätzlich zu der durch das Aufwickeln erzeugten Abzugskraft weitere am Filamentbündel angreifende Kräfte mittels das Filamentbündel in Längsrichtung begleitender Gasströme aufgebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die begleitenden Gasströme als Rohrströmungen erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der gewünschten Fadenspannung die Geschwindigkeit der begleitenden Gasströme durch Veränderung der zugeführten Gasmenge reguliert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas der begleitenden Gasströme konditioniert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als gasförmiges Medium für die begleitenden Gasströme Luft verwendet wird.