DE2757106C2

DE2757106C2 - Vorrichtung zum Verspinnen einer Lösung einer aromatischen Polyamids

Info

Publication number: DE2757106C2
Application number: DE2757106A
Authority: DE
Inventors: Gary Brett Richmond Va. Lewis
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1976-12-21
Filing date: 1977-12-21
Publication date: 1986-12-04
Also published as: DE2757106A1; US4078034A; JPS5950763B2; JPS5378320A; NL186185B; FR2375356A1; NL7714136A; FR2375356B1; NL186185C

Description

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mit der Flüssigkeit in Berührung sind, bevor sie über das Organ 10 laufen, z. B. für einen Abstand von 30,5 cm bei einer Spinngeschwindigkeit von 457 m/min.

Ausbildungsformen von Spinnrohren mit Garnablenkungsorganen 21 am oberen Ende, am unteren Ende oder am oberen und unteren Ende des Spinnrohres sind in F i g. 3,4 und 5 dargestellt Es wird angenommen, daß das Garnablenkungsorgan das Garn mechanisch verlagert und an der Wand eine turbulente Flüssigkeitsschicht erzeugt Der kreisförmige Vorsprung 21 in F i g. 3 hat eine zu dem ihm vorhergehenden Spinnrohr senkrechte Fläche und eine scharfe Kante_: um eine maximale Turbulenz in der Flüssigkeit am Rand des Rohres zu erzeugen. Die Form der unteren Fläche des Vorsprunges ist wegen des vergrößerten Durchmessers dieser Zone weniger ausschlaggebend Wenn ein Vorsprung zwischen den beiden Enden des Spinnrohres angeordnet ist, soll er an seinen beiden Seiten je eine zu der Spinnrohrwand nahezu senkrechte Fläche aufweisen, um sowohl vor als auch hinter dem Vorsprung eine turbulente Wandströmung auszulösen.

Vorzugsweise befindet sich das Garnablenkungsorgan am Eintrittsende des Spinnrohres, wie es in F i g. 5 dargestellt ist Wie bei dem ringförmigen Vorsprung der F i g. 3, müssen auch hier die zu dem Ablenkorgan führenden und von ihm fortführenden Flächen nahezu senkrecht zu dem Rohr verlaufen und scharfe Kanten bilden. Wenn der Winkel mit dem Rohr sich einem Wert von 135° oder mehr nähert, wird der Wirkungsgrad des Ablenkorgans bedeutend herabgesetzt, weil die Flüssigkeitsstromlinien bei solchen Winkeln das Garn in 3erührung mit der Rohrwand ziehen.

Es kann vorteilhaft sein, längs der Länge des Rohres mehrere Garnablenkorgane vorzusehen.

Die lichte Weite der Garnablenkorgane darf nicht größer als etwa das 0,95fache der lichten Weite des Spinnrohres sein und darf nicht weniger als das 0,70fache betragen. Vorzugsweise ist die lichte Weite des Ablenkorgans nicht größer als das 0,9fache (und nicht kleiner als das O,75fache) der lichten Weite des Spinnrohres.

Die minimale Größe der lichten Weite des Ablenkorgans bzw. der Ablenkorgane und des Spinnrohres richtet sich nach der Größe des Garnbündels und der mit ihm gemeinsam strömenden Flüssigkeit sowie nach den mechanischen Problemen des »Einfädeins« in das Verfahren. Die lichte Weite soll das 3- bis 15fache, vorzugsweise das 5- bis lOfache, des Durchmessers des Garnbündels und der-damit gemeinsam strömenden Flüssigkeit betragen. Der Durchmesser eines lOOOfädigen Garns von 1650 dtex beträgt zusammen mit Flüssigkeit so z. B. etwa 1 mm.

Die Innenfläche des am Eintrittsende oder in der Mitte des Spinnrohres gelegenen Ablenkorgans soll vorzugsweise verhältnismäßig flach, z. B. 0,15 bis 03 mm dick sein, während ein Ablenkorgan am unteren Ende des Rohres, wo das Garn weniger empfindlich ist, viel dicker, z. B. 1 bis 5 mm dick, sein kann.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung eignet sich für Spinngeschwindigkeiten von 300 bis 800 m/min oder mehr, vorzuzgsweise von 500 bis 700 m/min.

Prüfverfahren

von etwa 0,8 Drehungen je Zentimeter (d. h. mit einem Zwirnkoeffizienten von 1,1) und werden bei einer Prüflänge von 25,4 cm und einer Dehngeschwindigkeit von 50%/min gebrochen. Die Titer werden durch Abwiegen einer bekannten Garnlänge bestimmt und auf appreturfreie Basis mit einem Feuchtigkeitsgehalt von-4,5% korrigiert

Beispiel 1
Allgemeines Verfahren

In einer Anlage ähnlich derjenigen der F i g. 1 wird eine Spinnlösung, die 18,8 Gew.-% Poly-(p-phenylenter-

ephthälsäureamid) (PPD-T) mit einer inhärenten Viskosität von 5,2 (H₂SO₄) enthält bei 85° C aus einer Spinndüse mit einem Durchmesser von 4,8 cm, die 1000 innerhalb eines Kreises mit einem Durchmesser von 4,2 cm angeordnete Spinnlöcher von 0,064 mm Durchmesser aufweist, durch einen Luftspalt von 9 mm in ein wäßriges flüssiges Fällbad von 10⁰C versponnen, das 3 bis 4 Gew.-°/o Schwefelsäure enthält Die »stagnierende Schicht« ist 19 mm dick. Die Fäden werden durch ein Spinnrohr und dann durch ein weiteres Rohr 11 mit einer lichten Weite von 24 mm und hierauf durch die Luft gezogen und nach dem Waschen, Neutralisieren und Trocknen mit einer Geschwindigkeit von 608 m/ min aufgewickelt

Teil A

Das obige allgemeine Verfahren wird unter Verwendung eines geradlinigen Spinnrohres mit einer rechtwinkligen Eintrittskante durchgeführt, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Das Spinnrohr hat eine lichte Weite von 9,5 mm und ist 11,2 mm lang.

Teil B

Das obige allgemeine Verfahren wird unter Verwendung eines ähnlichen Spinnrohres durchgeführt, wie es in F i g. 3 dargestellt ist Das Spinnrohr hat eine lichte Weite von 12,7 mm und vor dem 2,5 mm dicken kreisförmigen Vorsprung mit rechtwinkligen Kanten eine Länge von 7,6 mm. Der Vorsprung hat eine lichte Weite von 9,5 mm und liegt am Auslaßende des Rohres. Der Vorsprung bewirkt eine Ablenkung der Fäden von der Wand um 1,6 mm (das 0,126fache der lichten Weite des Spinnrohres).

Die Fadeneigenschaften werden bei 24° C und 55% relativer Feuchte an Garnen bestimmt, die mindestens 14 Stunden unter den Prüfbedingungen konditioniert worden sind. Die Garne mit einem Nenntiter von 1650 dtex gemäß den Beispielen erhalten einen Zwirn Teil C

Man arbeitet nach Teil B, jedoch betragt in diesem Falle die Länge des Spinnrohres vor dem Vorsprung 15,2 mm.

Zwischen den Festigkeiten und den Bruchdehnungen der gemäß Teil B und Teil C hergestellten Garne besteht kein statistisch signifikanter Unterschied. Die Festigkeit beträgt 18,8 g/dtex und die Bruchdehnung 3,4%. Im Vergleich dazu hat das nach Teil A hergestellte Garn eine Festigkeit von 16.9 g/dtex und eine Bruchdehnung von 3,3%."

Teil D

Man arbeitet nach Teil A mit einem Spinnrohr der gleichen Art, bei dem jedoch die oberen Ränder abgerundet sind, und das 12,7 mm lang ist, mit einer Spinnge-

schwindigkeit von 457 m/min. Das entstehende Garn hat eine Festigkeit von 17,0 g/dtex. Ein damit vergleichbarer Spinnversuch unter Verwendung des in Teil B beschriebenen Spinnrohres, das eine Länge von 12,7 mm aufweist, liefert ein Garn mit einer Festigkeit von 18,1 g/dtex.

Beispiel 2 Allgemeines Verfahren

In einer Anlage ähnlich derjenigen der F i g. 1 wird eine Spinnlösung, die 19,2 bis 19,5 Gew.-% Poly-(p-phenylenterephthalsäureamid) mit einer inhärenten Viscosität von 5,2 (H₂SO₄) enthält, bei 80⁰C aus einer Spinndüse mit einem Durchmesser von 4,8 cm, die 1000 in einem Kreis mit einem Durchmesser von 4,2 cm angeordnete öffnungen von je 0,064 mm Durchmesser aufweist, durch einen Luftspalt von 9 mm in ein wäßriges flüssiges Fällbad von 10⁰C versponnen, das 4% Schwefelsäure enthält Die »stagnierende Schicht« ist 25 mm dick. Die Fäden werden durch ein Spinnrohr und durch die Luft gezogen und nach dem Waschen, Neutralisieren und Trocknen mit einer Geschwindigkeit von 457 m/min aufgewickelt

Teil A

Das Verfahren gemäß Teil A bis D dieses Beispiels werden über einen längeren Zeitraum hinweg gleichzeitig durchgeführt, wobei die Spinnlösung von einer gemeinsamen Quelle zugeführt wird. Die Mittelwerte für die Festigkeiten und Bruchdehnungen der entstehenden Garne sind die folgenden:

Teil	Festigkeit, g/dtex	Bruchdehnung, %
A	18,3	3,6
B	19,0	3,7
C	18,9	3,6
D	18,8	3,6

Wie man sieht, ist die Ablenkung von Garn und Fällbadflüssigkeit am Eintrittsende des Spinnrohres der Ablenkung an einer von dem Eintrittsende des Spinnrohres entfernten Stelle entweder gleichwertig oder überlegen.

Man arbeitet nach dem obigen allgemeinen Verfahren unter Verwendung eines Spinnrohres gemäß F i g. 4. Das Spinnrohr hat eine lichte Weite von 12,7 mm und eine Länge von 12,7 mm oberhalb eines 2,5 mm dicken kreisförmigen Vorsprungs mit rechteckigen Kanten, der eine lichte Weite von 9,5 mm aufweist Unter dem Vorsprung befindet sich ein 36 mm langer Abschnitt mit einer lichten Weite von 14,2 mm, der in einen 48 mm langen Abschnitt mit einer lichten Weite von 19 mm einmündet an den sich ein Rohr mit einer lichten Weite von 34,8 mm anschließt Der Vorsprung erzeugt eine Ablenkung der Fäden von der Wand von 1,6 mm (dem 0,126fachen der lichten Weite des Spinnrohres).

Teil B

Man arbeitet nach Teil A, jedoch mit einem Spinnrohr gemäß F i g. 5; die Ausgestaltung des Eintrittsendes dieses Spinnrohres ist im einzelnen in Fig.6 dargestellt Die verengten Ränder am oberen und unteren Ende des Rohres haben eine lichte Weite von 635 mm und sind 0,25 mm dick. Das Spinnrohr hat eine lichte Weite von 7,1 mm und ist 89 mm lang. Die Ablenkung der Fäden beträgt 0375 mm (das 0,053fache der lichten Weite des Spinnrohres).

Teil C

Man arbeitet nach Teil B, jedoch mit einem 71 mm langen Spinnrohr, das nur am oberen Ende einen verengten Rand aufweist

Teil D

Man arbeitet nach Teil C unter Verwendung eines 15,2 mm langen Spinnrohres mit einer lichten Weite von 9,53 mm, das am oberen Ende einen verengten Rand von 8,76 mm lichter Weite aufweist Die Ablenkung der Fäden beträgt 0385 mm (das 0,04fache der lichten Weite des Spinnrohres).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Zeichnungen Bezug genommen. Patentansprüche: Fig. 1 zeigt eine die Vorrichtung gemäß der Erfin dung enthaltende Spinnanlage;

1. Vorrichtung zum Verspinnen einer Lösung ei- F i g. 2 zeigt ein typisches bekanntes Spinnrohr;

nes aromatischen Polyamids abwärts durch ein 5 F i g. 3 bis 5 zeigen Spinnrohre gemäß der Erfindung; nicht-koagulierendes Fluid in ein flüssiges Fällbad F i g. 6 ist eine vergrößerte Ansicht des in F i g. 5 dsr-

und anschließend durch ein Spinnrohr, das die frisch gestellten Ablenkungsorgans.

ersponnenen Fäden und Fällbadflüssigkeit enthält, Wie Fig. 1 zeigt, wird Spinnlösung durch eine Über-

mit einer Spinngeschwindigkeit von mindestens führungsleitung 1 einem Spinnblock 2 und dann einer 300m/min, dadurch gekennzeichnet, daß io Spinndüse 3 zugeführt, die sich über einem zur Atmodas Spinnrohr an einer Stelle, die nicht weiter von Sphäre 7 hin offenen Gefäß 4 befindet, welches ein aus dem Eintrittsende entfernt ist als die Strecke, die die einem Rohr 6 gespeistes Fällbad 5 enthält Die erspon-Fäden bei der angewandten Spinngeschwindigkeit nenen Fäden 9 laufen von der Spinndüse durch den in 0,002 see zurücklegen, ein Garnablenkungsorgan Luftspalt 17 in die Fällflüssigkeit und in das Spinnrohr 8, in Form eines Vorsprungs mit scharfen Kanten auf- 15 dann abwärts durch ein Rohr 11 mit größerem Durchweist welcher zur Spinnrohrwand senkrechte oder messer in die Atmosphäre zum Richtungsänderungsornahezu senkrechte Flächen aufweist und dessen lieh- gan 10, von dem die Fäden durch die kraftschlüssig ante Weite das 0,70- bis 0,95fache der lichten Weite des getriebene Walze 12 und die zugehörige Trennwalze 13 Spinnrohres beträgt abgezogen werden, wobei sie auf den Walzen 12 und 13

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 gewaschen und neutralisiert werden. Die Hauptmenge zeichnet, daß die lichte Weite das 0,75- bis 0,9fache der Flüssigkeit 19 fällt von den Fäden an dem Richder lichten Weite des Spinnrohres beträgt tungsänderungsorgan 10 ab. Die Fäden laufen dann

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- über die erhitzten Walzen 14 und 15, wo sie getrocknet zeichnet daß das Garnablenkungsorgan am Ein- werden, und werden auf der Rolle 16 aufgewickelt
trittsende des Spinnrohrs angeordnet ist 25 Der vertikale Abstand 17 von der Unterfläche der

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Spinndüse zur Oberfläche des Fällbades wird als »Luftzeichnet, daß am Ausiaßende des Spinnrohres ein spalt« bezeichnet Der vertikale Abstand 18 vom oberen weiteres Garnablenkungsorgan angeordnet ist, des- Ende des Spinnrohres 8 bis zur Oberfläche des Fällbasen lichte Weite das 0,70- bis 0,95fache der lichten des wird als »stagnierende Schicht« bezeichnet
Weite des Spinnrohres beträgt 30 Infolge des großen gegenseitigen horizontalen Abstandes der von den äußersten Enden der Spinndüse

kommenden Fäden und des verhältnismäßig geringen

Durchmessers des Spinnrohres (das Verhältnis kann 6 :1 oder mehr betragen), treten die äußersten Fäden in

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verspin- 35 das Spinnrohr in einem mit der Vertikalen konvergie-

nen einer Lösung eines aromatischen Polyamids ent- renden Winkel ein, der 15 bis 30° oder mehr betragen

sprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, vgl. z. B. kann. Infolge dieser Konvergenz werden die Fäden an

US-PS 37 67 756 oder US-PS 39 96 321. Die mit der be- den Wänden des Rohres entlanggezogen,

kannten Vorrichtung erhaltenen Fäden haben in er- Auf Grund der Pumpwirkung der Fäden und der

sponnenem Zustand eine hervorragende Kombination 40 Schwerkraft ist das Spinnrohr 8 mit Flüssigkeit gefüllt

von Festigkeit, Bruchdehnung und Elastizitätsmodul. Die nachfolgenden Zonen von größerem Querschnitt

Wenn eine solche Vorrichtung von technischem Wert hinter dem Spinnrohr, wie sie durch den Spinnrohrhalsein soll, sind hohe Spinngeschwindigkeiten wesentlich. ter 20 und das Rohr 11 dargestellt werden, sind nicht mit Jedoch nimmt mit steigender Spinngeschwindigkeit die Flüssigkeit gefüllt und erhöhen die an den Fäden Hegen-Festigkeit der entstehenden Fäden ab. Infolgedessen 45 de Spannung nicht bedeutend über diejenige hinaus, die besteht das Bedürfnis nach einer verbesserten Vorrich- sich aus dem Durchgang durch das Spinnrohr ergibt, tung, bei der hohe Spinngeschwindigkeiten angewandt Das Rohr 11 wirkt in erster Linie als Träger für den werden können, ohne daß die Festigkeit der Fäden dar- Spinnrohrhalter und soll einen solchen Durchmesser haunter leidet. ben, daß die fallende Flüssigkeit oder die abwärtslaufen-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vor- 50 den Fäden die Innenwand dieses Rohres nicht berühren,

richtung zur Verfügung zu stellen, die zur Herstellung Die Länge des Rohres 11 ist nicht ausschlaggebend; das

von hochgradig festen aromatischen Polyamidfäden mit Rohr kann bis zu dem Richtungsänderungsorgan 10

hohen Spinngeschwindigkeiten geeignet ist. Diese Auf- oder darüber hinaus reichen, in welchem Falle ein seitli-

gabe wird bei einer Vorrichtung eingangs genannter Art eher Auslaß vorgesehen ist. Wenn das Gefäß flacher ist,

durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 55 ist das Rohr 11 nicht erforderlich, und das Garn kann

gelöst. aus dem Spinnrohr in die Zonen 22, 23 und 24 (vgl.

Vorzugsweise beträgt die Ablenkstrecke das 0,05- bis F i g. 2—4) und von dort in die Atmosphäre oder direkt 0,125fache der lichten Weite des Spinnrohres, und die in die Atmosphäre austreten. Um die Ausbildung einer Fäden werden am Eintrittsende des Spinnrohres abge- Spannung auf ein Minimum zu beschränken, ist die Vorlenkt. Vorzugsweise laufen die Fäden durch das Spinn- 60 richtung bevorzugt so ausgebildet bzw. wird so betrierohr in einem Zeitraum von etwa 0,03 see oder weniger, ben, daß die Fäden in weniger als 0,03 see (*, B,- für eine und insbesondere in einem Zeitraum von weniger als Spinnrohrlänge von 22,9 cm und eine Spinngeschwin-0,01 see. Vorteilhaft werden die Fäden außerdem am digkeit von 457 m/min) und vorzugsweise in weniger als Austrittsende des Spinnrohres durch ein Garnablen- 0,01 see (z.B. für eine Spinnrohrlänge von 9,1 cm und kungsorgan von den Wänden über eine Strecke hinweg 65 eine Spinngeschwindigkeit von 549 m/min) durch das fortgelenkt, die das 0,025fache bis 0,15fache der lichten Spinnrohr laufen.
Weite des Spinnrohres beträgt. Das Richtungsänderungsorgan 10 befindet sich an ei-

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die ner solchen Stelle, daß die Fäden mindestens 0,04 see