DE2808001A1 - Verfahren zum herstellen mit hoher geschwindigkeit von vororientierten faeden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitendes Verfahren zum Herstellen von vororientierten Garnen aus synthetischen, linearen Polymeren, insbesondere Polyester und dgl. sowie z.B_o auch Polyamide.

Es ist bereits bekannt, besonders ausgerichtete gesponnene Fäden oder Garne herzustellen, die allgemein als "vororientiert" bezeichnet werden und als Ausgangsstoff zur weiteren Textilverarbeitung in Schmelzspinnereien mit verhältnismäßig hoher Aufnahmegeschwindigkeit dienen,, Demgemäß beschreibt z.Bo die belgische Patentschrift 787 882 ein Verfahren zum Aufbereiten von texturierten Garnen in dem ein Speisefaden verwendet wird, der aus einem mit hoher Geschwindigkeit von etwa 256O bis UIOO Meter pro Minute (m/1') ausgelegten Polyestergarn bestehto In diesem Verfahren muß des Garn mit einer Geschwindigkeit aufgenommen werden, die über einem bestimmten Minimalwert liegt, so daß ein bedeutender und erwünschter Grad der Vororientierung erreicht wird; das Garn kann jedoch nicht bei einer Geschwindigkeit aufgenommen werden, die über einem bestimmten Maximalwert liegt, da sonst eine übermäßige, praktisch vollständige Orientierung stattfinden würde, so daß sonst der Faden für die nachfolgenden Textilbearbeitung, Z₀B₀ der Texturierung ungeeignet wäre.

Es ist leicht einzusehen, daß es technisch zweckmäßig ist ein beliebiges mit möglichst höchster Geschwindigkeit arbeitendes Verfahren anzuwenden, um die Leistung der vorhandenen Anlagen zu erhöhen,, Demgegenüber ist es möglich, ohne größere Schwierigkeiten Spindelräder, Spulengruppen zum A_uf-

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nehmen der Fäden oder Garne zu entwickeln, die mit einer eindeutig über den 4100 «/min«, des in der belgischen Patentschrift erwähnten Maximalwertes liegenden Geschwindigarbeiten.

Soll schließlich der so gewonnene Faden noch weiteren Behandlungen z.B. der Texturierung, der Streckung nach der belgischen Patentschrift unterzogen werden, darf die Beschaffenheit des Fadens nicht beliebig nach der Aufnannegeschwindigkeit variieren, sondern muß im wesentlichen gemäß de» Verwendungszweck invariant gehalten werden.

Demgemäß ist es Zielsetzung der Erfindung einen Faden oder ein Garnherstellungsverfahren alt V_ororientierung aus synthetischen linearen Polymeren bei sehr hoher Geschwindigkeit und dementsprechender hoher Leistungsfähigkeit zu schaffen, wobei Garn· gewonnen werden, die jeden beliebigen Grad von Yororientierung und darüber hinaus auch ein· Tororientierung aufweisen, «it der nach de« bekannten technischen Verfahren eine Geschwindigkeit vermittelt werden kann, die unter der.nach der Erfindung vorgeshenen liegt.

Es ist somit «in Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung eines vororientierten Polyestergarns zu schaffen, das im wesentlichen die gleichen Merkmale und Eigenschaften wie das nach der belgischen Patentschrift 787 882 beschrieben· Garn oder eine anaig· Beschaffenheit aufweist und mit einer Geschwindigkeit von weit über 4100 m/min, aufgespult wird.

Di· Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangspolymer nach dem erwähnten Schmelzepinnverfahren aus Spinndüsen zu Faden gespritzt und auf der Strecke durch

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eimern Rauca oder- eine Zone weitergeleitet werdQsi₉ in dera bEWo die das umgebend© Gas_e insbesondere LuJTt₉ Gleichlaufend zum Garn geführt_swird eine Geschwindigkeit erteilt_& bekommt die iai wesentlichen parallel zur· ¥or~ schubrichtung· des Garns und in gleicher Richtung verläuft ₉ worauf es durch mechanisches Aufspulen mit der gewünschten Geschwindigkeit aufgenommen wird_o

Bin Garne mit den. jeweils gewünschten Eigenschaften herzustellen' ist die vermittelte Geschwindigkeit beim wagebenöen Gas j insbesondere Luft₀ wenigstens in der unmittelbar neben dent Garn liegenden Zone im wesentlichen gleich der Differenz zwischen der tatsächlichen Aufspulgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit, nach der in der bekannten Betrieb— und Verfahrensweise in einer unkontrollierten Atmosphäre die gewünschten Eigenschaften der aiafgemosameaen. Garne ersielt wurden»

Der Ausdruck "'unkontrollierte Atmosphäre⁰ bedeutet ₉ die in eiaes■ HauiE- vorherrschende Atmosphäre ₉ im der uenxgBteuB in der Nähe des Garns die Geschwindigkeit des umgebenden Gas„ oder besser seine Komponente in der Vorschubrichtung des ausschließlich bestimmt ist durch Mit schiel fen des wobei dam Gas keinerlei autonom© Geschwindigkeit erteilt wircij, so daß bei Stillstand des Garns die GeschwindigkeitsicoEEipenent© des parallel suta Garra verlauferadeEi Gases eiste vemachläßigbare Größe darstellt» Dieo ist des= ü®T in den herkömmlichen Spinnereiora ansetreffeH istj in (iesea das Garn durch ©echsnischso Aufspulen

Bi©■Erfindung wird anhand der nächstfolgenden Beschreibung einer in dsEt Seichiiuiag-en dargestelltem bevorzugten. Ätis·= näher erläutert« Hierbei seigeas

ö 3 8 3 4 / 0^; 9 0 6

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Figur 1 eine schematische Darstellung einer* Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung; und

Figur 2 ein Diagramm, aus dem die durch d.±& Erfindung erzielten Wirkungen und Ergebnisse im Vergleich zu den Eigenschaften und Merkmalen des nach der Erfindung gewonnenen Garns gegenüber denen, des auf bekannte Verfahrensweise hergestellten Garns hervorgehen„

In der Durchführung der Erfindung zeigt die Figur 1 in schematiacher Darstellung eine Spinndüse aus der das Polymer» insbesondere Polyester gespritzt wird= Die Spinndüse kann dabei eine beliebige Anzahl von Öffnungen aufweisen, aus denen eine gewünschte Anzahl von Einzelfäden zur Bildung des Garns 11 austreten» wobei die Öffnungen einen gegenüber den in den bekannten Verfahren verwendeten Düsen nicht unbedingt unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Die durch die Öffnungen der Spinndüse austretende Polymermenge kann leicht auf der Grundlage der Aufnahmegeschwindigkeit und der gewünschten Garnnummer berechnet werden und sollte so bemessen sein» daß genau die Pclymermenge geliefert wird, die zur Aufnahme eines Garns der gewünschten Garnnummer bei der Aufnahmegeschwindigkeit erforderlich ist«

Unterhalb der Spinndüse durchläuft der Faden It eine Strecke 11-A_t in der die Verfestigung stattfindet und die Abkühlung mittels kalter Gasströme durchgeführt werden kann, was hier jedoch nicht näher erläutert wird. dz. kein unmittelbar erBezug zum Erfindungsgedanken besteht.

Unterhalb der Strecke 11-A wird ±m Bereich. 11-B das Garn innerhalb eines Führungskanals 12 entwickelt» Gleichlaufend ext dem Garn strömt ein Luftstrom oder anderes gas-

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förmiges Strömungsmittel in diesem Kanal, wobei die Luft Umgebungstemperatur haben oder aber abgekühlt sein kann, je nach dem was für ein Polymer verwendet wird und was für Eigenschaften vom Garn für den jeweiligen Fall erwartet werden. Die Temperatur ist jedoch für die Ausführung der Erfindung nicht kritisch.

Die Fortbewegung des gleichlaufenden Umgebungsgases kann nach Wunsch beliebig bestimmt werden. In der Zeichnung ist dargestellt, daß das Umgebungsgas z_e3« über ein Rohr 15 von einer Pumpe 14 gespeist wird₀ Das Rohr I5 steht mit einem ringförmigen Raum 16 in Verbindung, aus dem die Luft über mehrere Öffnungen I7 radial in da» Innere des Rohres 12 eintritt» E^ne mit dem Bezugszeichen gekennzeichnete und schematisch dargestellte Platte 22 schließt das Rohr 12 auch oben ab und läßt dabei eine Öff~ nung 239 durch dia das Garn hindurchlä_uft, wobei die Öffnung hinreichend klein gehalten ist, so daß die Mitaieh— wirkung des Garns dia Luft daran hindert, hier hindurch auszutreten»

Ss wird in <ä@m dargestellten A_usführungsbe±spiel angenommen, daß das Rohr 12 einen nach unten hin abnehmenden Querschnitt aufweist, so daß der Längsluftstrom besser geregelt und die Geschwindigkeit in einer Zone graduell erhöht wird, in der durch das Phgnomen der Streckung die effektive Geschwindigkeit der Garnoberfläche heraufgesetzt wird, was jedoch nicht wesentlich ist» Hierbei kann das Rohr eine beliebige dem angestrebten Ergebnis zweckmäßige Ausgestaltung haben.

Jfcm oberen Teil des Eingangs von Rohr 12 für das Garn kann ein Streckwerk (z.B. Führungerollen 18 oder die analogen Rollen 19 am Ausgang des Begleitrohrs 12 aber auch beide

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bzw« ähnliche Einrichtung) angewandt werden, durch, das
das Garn geschmiert wird_o Es ist dabei nicht ausgeschlos sen, daß ein Streckwerk auch innerhalb des Rohres 12 zusammen mit dementsprechend vom Fachmann leicht herzustel lenden Vorrichtungen verwendet werden kann.

Das am Ende von Rohr 12 herausgeführte Garn wird von einer Vorrichtung 20 mittels einer Garnspule 21 aufgepult_o Die Aufspulgeschwindigkeit wird dabei gleichförmig gehal ten, wie dies bei derartigen Vorrichtungen üblich ist„

von einem Polyäthylenterephthalatgam mit einer in Phenoltetrachloräthan relativen Viskosität wie z,B, bei 22 ausgegangen, so ist nach dem erwähnten Verfahren, falls man ein vororientiertes Garn entsprechend einer Bruchdehnung von etwa 1^0% erhalten möchte, eine Aufspulgeschwindigkeit von 3000 - 3100 m/min, erforderlich. Steigt die Aufspulgeschwindigkeit auf etwa ^000 m/min· so sinkt die Bruchdehnung auf 70 bis 75$« Darunter liegende Bruchdehnungen gewähren keine vorteilhafte Anwendung im gegenwärtigen
Texturier- und Streckungsverfahren«

Wenn nun die Luft dem Begleitrohr 12 unter Berücksichtigung in einem Volumen zugeführt wird, so daß der Luft in unmittelbarer Nähe des Garns eine mit dem Garn gleichlaufende Vorschubgeschwindigkeit in der Größenordnung von 1000 m/min vermittelt wird, kann die Aufspulung mit einer Geschwindigkeit von etwa 4000 m/min ^und einer Bruchdehnung von ungefähr 1^096 erfolgen» Ist dagegen eine Bruchdehnung von 70 bis 75$ bei gleicher Luft erteilte Geschwindigkeit ausreichend,
kann die Aufspulgeschwindigkeit bis auf etwa 5000 m/min, erhöht werden«

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Unter dem Ausdruck "der Luft erteilten Geschwindigkeit" ist in der Beschreibung und den Ansprüchen die Geschwindigkeit in Richtung der Garnachse zu verstehen, die die Luft ohne die Mitziehwirkung seitens des Garns und bei geschlossener Öffnung 23 hat, wobei die Geschwindigkeit sich von der Geschwindigkeit unterscheidet, die die Luft dann besitzt, wenn das Garn in Bewegung ist, und gemessen werden kann vor der Betriebsaufnahme oder nach fortgesetzter Unterbrechung des Garntransports. Weist die Leitung keinen beständigen Querschnitt auf, so variiert die tatsächliche Geschwindigkeit mit der Querschnittsänderung, so daß man die Maximalgeschwindigkeit berückrichtigen sollte, die im allgemeinen diejenige Geschwindigkeit ist, die in der Nähe des am Ausgang des Garns liegenden Querschnitts, d.h. am unteren Teil, meßbar ist. Der Ausdruck Luftgeschwindigkeit bezieht sich immer auf die in Garnnähe gemessene Geschwindigkeit, und zwar auch dann, wenn im allgemeinen der Ausgangsquerschnitt klein genug ist, so daß man praktisch auf die mittlere Geschwindigkeit Bezug nehmen könnte.

Die oben beschriebenen Beziehungen gehen aus der Darstellung der Figur 2 klar hervor» Die Kurven betreffen eine Garnfeinh_eit von T 30 Denier„ In der F^gur sind auf der Abszisse die Aufspulgeschwindigkeit (V in m/min) und auf der Ordinate die in Prozent gemessene Bruchdehnung (E$) des sich ergebenden vororientierten Garns eingetragen.

Aus diesen Daten ergeben sich Hinweise über den Grad der Vororientierung, der die anderen physikalischen Eigenschaften des Garns im wesentlichen untergeordnet sind. Die Kurve betrifft ein unter normalen Umweltbedingungen hergestelltes Garn ohne Anwendung des Erfindungsgedankens

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etwa nach dem in der belgischen Patentschrift 787 882 beschriebenen Verfahren. Die Kurven 2a, 3a und ha. zeigen in analoger Weise das Verhalten der Garne, die innerhalb eines Begleitrohrs ausgezogen wurden, in dem der Luft eine Geschwindigkeit - gemessen und im Sinne der obigen Ausführungen - von 500, 1o000 bis 1„500 m/_mi_{n< >} erteilt wurde,

Es ist dabei leicht einzusehen, wie sich die gleichen Eigenschaften des endgültigen Garns bei einer von einer Kurve zur nächsten stetig steigenden Geschwindigkeit ergeben, woraus eine entsprechende Leistungssteigerung ersichtlich ist.

Die nachstehende Tabelle zeigt in Gegenüberstellung einige besondere Ausführungsbeispiele, die im ganzen neuheitlich sind.

Die quantitativen Parameter sind in der Tabelle genau aufgeführt und erfordern keine weiteren Erläuterungen.

Alle Garne der Tabelle haben Güte von 70 Denier bei völliger Streckung.

Somit ist der durch die Erfindung erzielte Fortschritt offenbare Darüber hinaus ist auch selbstverständlich, daß der Fachmann in der Durchführung und Anwendung des Erfindungsgedankens eine Anzahl von Veränderungen vornehmen und Anpassungsmaßnahmen treffen kann, ohne dabei den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Polymer

Relative Viskosität

in Phenoltetrachlor-

äthan

Titandioxyd

Anzahl der Düsenöffnungen Of fnungsquer s chxii 11

Aufspulgeschwindigkeit j m/min

Garnfeinheit in Deniers

<jodes aufgespulten Garns jTBruchdehnung in ψ> des
^aufgespulten Garns
4** Bruchbelastung des

ι aufgespulten Garns
der Luft erteilte

^ΰ*Geschwindigkeit in
m/m±n

Beispiel

3¹OOO

110

106

280

1.78 0.4

24 rund

3'55O 1 10 1O6 280

in Qeg$n

überstellung zu

4 „000

110

106

280

IeOOO

110

106

280

1o500

POLTlTHYLEFTEEEPHTHALAT

1.74

O_eO35

24
dreieckig

3.000

110

115

3.580

110

115

J 250

500

1U500

110

115

250

110

115

250

„OOOJ 1 .500

1.78
0.4

32
rund

3.000

265

135

020

3.550 4.050 (4.500
265
j

!

265

135

62Ο

265

135

620

1,000

I.5OO κ

CD 00 CD CD

-11 =

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Aufbereiten mit hoher Geschwindigkeit von vororientierten Fäden auf der Basis synthetischer li_near/polymere, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangspolymer im Schmelzzustand aus einer Spinndüse (1O) gespritzt und auf der Strecke zu mechanischen Aufspuleinrichtungen über eine Zone geführt wird, in der ein Umgebungsgas, insbesondere Luft, in V_orschubrichtung des Garns oder in dessen Nähe eine Geschwindigkeit vermittelt bekommt, worauf das Garn nach dem Verlassen der Zone aufgespult wird₀

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   BÜRO MÜNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: ST. ANNASTR. 11 1 - 856 44 INVENTION BERLIN BERLIN 31 W. MEISSNER, BLN-W 8000 MÜNCHEN 22 INVEN d BERLIN 030/891 60 37 BERLINER BANK AG. 122 82 -109 TEL.; 089/22 35 44 030/692 2312 3695718000

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone, in der das Umgebungsgas gleichlaufend mit dem Garn strömt, durch ein Rohr (12) begrenzt ist, das das Garn umschließt und von dem Gas mit einem Volumen und einem Druck entsprechend der zu vermittelnden Geschwindigkeit gespeist wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgebungsgas in V_orschubrichtung des Garns und in dessen Nähe eine Geschwindigkeit vermittelt bekommt, die im wesentlichen gleich ist der Differenz zwischen der tatsächlichen Aufspulgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit, mit der das Garn aufgespult werden sollte, um ohne Bewegung des Umgebungsgases die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Garns zu erzielen.

   k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß" als synthetisches Linearpolymer Polyäthylenterephthalat verwendet wird₀

   ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erzielte Bruchdehnung des Garns nicht wesentlich unter 7096 liegt ο

   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn vor der Einführung in die Zone, I_n der dem Umgebungsgas eine Geschwindigkeit vermittelt wird, von einem Streckwert (18) bearbeitet wird»

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