DE2813010C2

DE2813010C2 - Verfahren zur Herstellung spinn-orientierter, unverstreckter Polyhexamethylenadipamid-Fäden

Info

Publication number: DE2813010C2
Application number: DE19782813010
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Phys. Emmenbrücke Schmieder
Original assignee: Viscosuisse SA
Current assignee: Viscosuisse SA
Priority date: 1977-04-01
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1985-04-25
Also published as: FR2385822B1; CH616181A5; DE2813010A1; FR2385822A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung spinn-orientierter, unverstreckter, in einem Rohr mit Wasserdampf behandelter Polyhexamethylenadipamid-Fäden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bei dem bekannten Verfahren dieser Art (DE-OS 25 10 361) muß bei sich ändernden Titern und Fadenzahlen die Länge der Kühlstrecke angepaßt werden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß Polyhexamethylenadipamid-Fäden zur Selbstdehnung neigen, die durch Dämpfen beim Erspinnen vorweggenommen wird, wobei die Selbstdehnupgmit steigender Geschwindigkeit zunimmt Dies bedeutet, daß die Fäden vor der Dampfbehandlung eine kkssere Geschwindigkeit haben als danach. Die Selbstdehnung des Fadens während des Dämpfens ist von der Spinngeschwindigkeit und der Fadenspannung abhängig und wird während des Dämpfens nicht durch Zugwalzen oder Abzugsrollen kontrolliert da lediglich nach der Dampfbehandlung Abzugsrollen vorgesehen sind, so daß die Regelmäßigkeit der Selbstdchnung und damit auch die Titerregelmäßigkeit von der Regelmäßigkeit der Fadenspannung abhängt So wie bei diesem bekannten Verfahren nur durch Änderung der Kühlstrecke, & h. durch Verschieben des Dampfrohres, brauchbare Fadeneigenschaften bezüglich Festigkeit und Titerregelmäßigkeit erhalten werden können, ist auch bei einem anderen bekannten Verfahren (DE-OS 22 04 397), das zur Herstellung spinn-orientierter, unverstreckter, mit Wasserdampf behandelter Polyhexamethylenadipamid-Fäden dient die durch eine Spinndüse extrudiert und danach gekühlt werden, eine Verschiebung der Wasserdampfbehandiungsstrecke bzw. des diesbezüglichen Behandlungsrohres erforderlich, um die Kühlstrecke an die verlangte Fadentemperatur anzupassen. Allerdings ist hierbei die Abzugsrolle nicht vor der Wasserdampf-Behandlungszone angeordnet und die Frage der Konstanthaltung der Kühlstrecke spielt anscheinend keine Rolle.

Schließlich ist aus der*JS-PS 3J 46 684 ein Verfahren zur Herstellung von Polyamidfäden bekannt, bei dem die Fäden langsam gesponnen ucd aufgewickelt werden und anschließend eine Verstreckung in der Größenordnung um das 4- bis 5fache stattfindet

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, das Verfahren der genannten Art so auszubilden, daß beim Spinnen der üblichen Titer die Kühlstrecke konstant bleibt also eine Verschiebung des Wasserdampfbehandlungsrohres vermieden wird. Dies wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebenen Verfahrensschritte erreicht

Auf diese Weise läßt sich ohne zusätzliche Elemente die Selbstdehnung des Fadens während der Dampfbehandlung zwischen Abzugsrollen und Aufwickelrolle bewerkstelligen und damit bei kontrollierter Geschwindigkeit wodurch die angestrebte gute Titerregelmäßigkeit erreicht wird. Die durch die Rollen kontrollierte Fadengeschwindigkeit vor und nach der Wasserdampfbehandlung ermöglicht es außerdem, die Fadenspannung während der Dampfbehandlung niedrig zu wählen, wodurch die Selbstdehnung gering ist, so daß die Bruchdehnung der Fäden vergrößert wird, was wiederum zu einer erheblichen Produktivitätssteigerung führt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfigur, die schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeigt, näher erläutert.

Geschmolzenes Polyhexamethylenadipamid wird durch die Spinndüse 1 extrudiert. Die gesponnenen Fäden 2 werden im Kühlschacht 3 durch Querluft gekühlt, durch den Fadenführer 4 zu einem Fadenbündel 5 konvergiert, über die in ein Bad tauchende Avivagerolle 6 geführt und um die Abzugsrolle 7 und die zugeordnete Umlenkrolle 8 geleitet Danach werden die Fäden durch das Wasserdampf-Behandlungsrohr 9 geführt und schließlich nach Passieren des Fadenführers 10 auf der Spule 11 aufgewickelt. Die Kühlstrecke 12 zwischen Spinndüse und Wasserdampfbehandlungsrohr ist für die üblichen Fadentiter von 1 bis 25 dtex und für Abzugsgeschwindigkeiten von 1200 bis 6000 m/min konstant.

Dieses Verfahren hat also den großen Vorteil, daß das mühevolle und zeitraubende Verschieben des Wasserdampfbehandlungsrohres bei einem Titerwechsel in der Produktion entfällt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die erhaltenen Fäden nur sehr geringe Titerschwankungen aufweisen, da die Fäden während der Dampfbehandlung zwischen zwei Rollen, nämlich der Abzugsrolle 7 und der Aufwickelspule 11, mit definierter Geschwindigkeit laufen, wodurch eine regelmäßige Fadengeschwindigkeit bewirkt wird. Im Gegensatz dazu laufen bei den eingangs erwähnten, bekannten Verfahren die Fäden während der Dampfbehandlung zwischen Spinndüse und Abzugsrolle, so daß es leicht zu Geschw'indigkeitsänderungen und damit zu Titerschwankungen kommt.

Die folgenden Beispiele lassen weitere Vorteile des hier beschriebenen Verfahrens erkennen.

Beispiel!

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von Fäden mit verschiedenem Einzelfadentiter und bei verschiedenen Abzugsgeschwindigkeiten: Polyhexameihylenadipamid-GranuhU wird bei einer. Temperatur von 288"C

geschmolzen und durch eine Spinndüse mit 34 Kapillaren extrudiert. Der Durchsatz beträgt 533 g/min. Die gesponnenen Fäden werden durch seitliches Anblasen mit Luft von 22° C und 70% relativer Luftfeuchtigkeit gekühlt, mittels eines Fadenführers zu einem Fadenbündel konvergiert, durch Leiten über eine Avivagerolle aviviert und mehrmals um eine Abzugsrolle mit zugeordneter Umlenkrolle geführt. Anschließend laufen die Fäden durch ein 196 cm langes Rohr, in dem sie mit Wasserdampf behandelt werden, und nach Durchlaufen des Dampfrohres und Passieren eines zweiten Fadenführers werden die Fäden auf einer Spule aufgewickelt. Pie Entfernung Spinndüse — Dampfrohreintritt beträgt in allen Fällen 243 cm. Tabelle 1 zeigt die Eigenschaften der verschiedenen Fäden:

Tabelle 1 to

Probe
1 2 3

Geschwindigkeit der Abzugsrolle, m/min 1224 1950 3000

Geschwindigkeit der Aufwickelspule, m/min Gesamtfadentiter, dtex/Fadenzahl Einzelfadentiter, dtex

Bruchdehnung, %

Festigkeit, Rkm 15,9 25,8 352

Titerschwankungen. %

Geschwindigkeitsänderung zwischen Abzugsrolle und Aufwickelspule, %

Alle drei Proben liefern Fäden von guten Eigenschaften und Spulen von korrektem Wickelaufbau. Bemerkenswert ist, daß auch die Proben 1 und 2 trotz der relativ niedrigen Spinngeschwindigkeit nur sehr geringe Titerschwankungen zeigen.

Beispiel 2

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von Fäden gemäß Beispiel 1, jedoch mit den folgenden Unterschieden: Gesponnen werden zwei Fäden von verschiedener Fadenzahl und verschiedenem Einzelfadentiter, der Durchsatz beträgt 35,4 g/min, die Geschwindigkeit der Abzugsrolle ist 2975 m/min, und die Fäden werden mit einer Geschwindigkeit von 3500 m/min aufgewickelt Die Entfernung Spinndüse — Dampfrohreintritt beträgt wie in Beispiel 1 = 243 cm.Tabelle 2 zeigt die Eigenschaften der Fäden:

Tabelle 2

1224	1950	3000
1500	2500	3500
359/34	216/34	154/34
10,6	6,4	4,5
232	138	84
15^	25,8	352
0,87	0,71	0,66
22,5	28,2	16,6

Probe 4

101/34	101/17
3	6
80	83
35.6	33,8
0,74	0,77
32	18,5
5	4
17,6	17,6

Gesamtfadenliter, dtex/Fadenzahl

Einzelfadentiter, dtex

Bruchdehnung, %

Festigkeit, Rkm 35.6 33,8

Titerschwankungen, %

Fadenzugskraft vor Abzugsrolle, ρ

Fadenzugskraft nach Abzugsrolle, ρ

Geschwindigkeitsänderung

zwischen Abzugsrolle und Aufwickelspule, %

Auch die Proben 4 unü 5 liefern gute Fäden und Spulen. Trotz unterschiedlicher Fadenzahl, verschiedenem Einzclfadentiter und verschieden hoher Fadenzugskräfte vor der Abzugsrolle haben die Fäden fast identische Eigenschaften und sind z. B. für die Weiterverarbeitung nach aem Falschzwirn-Strecktexturierverfahren sehr geeignet.

Vergleichsbeispiel

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung von Fäden mit verschiedener Fadenzahl und verschiedenem Einzelfadentiter nach den bekannten Verfahren, bei denen die Fäden mit Dampf behandelt werden, bevor sie über die Abzugsrolle laufen: Polyhexamethylenadipamid-Granulat wird wie üblich aufgeschmolzen und durch eine Spinndüse extrudiert, wobei der Durchsatz, wie in Beispiel 2,35,4 g/min beträgt. Es werden je zwei Pi'oben mit einer Fadenzahl von 17 bzw. 34 und einem Einzelfadentiter von 6 bzw. 3 dtex hergestellt. Die Fäden werden mit Luft gekühlt, konvergiert, und laufen dann durch ein Rohr, in dem sie mit Wasserdampf behandelt werden. Nach Durchlaufen des Dampfrohres werden die Fäden über eine Avivagerc'.ie und dann mehrmals um eine Abzugsrolle mit zugeordneter Umlenkrolle geleitet und schließlich auf einer Spule aufgewickelt. Die Geschwindigkeit der Abzugsroüf beträgt 3514 m/min und die Geschwindigkeit der Aufwickelspule 3500 m/min. Tabelle 3 weiiere Verfahrensmerkmale und die Eigenschaften der Fäden:

Tabelle 3

Probe 6

Kühlstrecke 122 122 182 182 (Entfernung Spinndüse—Dampfrohreintritt), cm

Gesamtfadentiter, dtex/Fadenzahl 101/34 101/17 101/34 101/17 Einzelfadentiter, dtex 3 6 3 6 Bruchdehnung, % 77 75 69 74 Festigkeit, Rkm 36,4 22,1 36,5 34.8 Titerschwankungen, % 0.65 1,16 4.50 1,03 Fadenzugskraft vor Abzugsrolle, ρ 10 6 18 12 Fadenzugskraft nach Abzugsrolle, ρ 6 6 8 7

Geschwindigkeitsänderung 0,4 0,4 0,4 0,4 zwischen Abzugsrolle und Aufwickelspule, %

Tabelle 3 zeigt, daß Fäden gemäß Probe 6 mit einem Einzelfadentiter von 3 dtex eine Kühlstrecke von 122 cm vsrisngsn, um guts Fäden mit niedrigen Titerschwankungen zu ü?f?rn w«nn. wie in Probe 8. die Kühlsirecke 182 cm beträgt, so erhält man Fäden, die wegen der hohen Titerschwankungen von 4,5% ungeeignet sind.

Für Fäden gemäß Probe 7 mit einem Einzelfadentiter von 6 dtex dagegen ist die Kühlstrecke von 122 cm zu kurz; die Fäden sind teilweise verklebt, und ihre Festigkeit ist ungenügend. Die gemäß Probe 9 mit einer Kühlstrecke von 182 cm gesponnenen Fäden haben jedoch eine gute Festigkeit und sind zur Weiterverarbeitung gut geeignet

Das Vergleichs-Beispiel zeigt also deutlich, daß bei der Herstellung von Fäden nach den bekannten Verführen. bei denen die Fäden erst durch ein Dampfrohr und danach über die Abzugsrollen laufen, bei einem Titerwechsel in der Produktion jedesmal eine Veränderung der Kühlstrecke, d. h. ein Verschieben des Dampfrohres erforderlich ist, um brauchbare Fäden zu erhalten. Demgegenüber zeigen die Beispiele 1 und 2. daß bei der Herstellung spinn-orientierter, unverstrecktcr Polyhexamethylenadipamid-Fäden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Fäden erst über eine Abzugsrolle und danach in einem Rohr mit Dampf behandelt werden, keine Veränderung der Kühlstrecke und damit kein Verschieben des Dampfrohres bei einem Titerwechsel erforderlich ist. Es sei erwähnt, daß bei der Herstellung von Fäden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch die Entfernungen zwischen Spinndüse einerseits und Konvergenzfadenführer, Avivagerolle und Abzugsrolle andererseits bei einem Titerwcchscl unverändert bleiben können.

Es zeigt sich ferner, daß die erfindungsgemäßen Proben 4 und 5 des Beispiels 2 eine höhere Bruchdehnung besitzen als die entsprechenden Proben 6 und 9 des Vergleichsbeispiels, obwohl alle vier Proben mit der gleichen Geschwindigkeit von 3500 m/min aufgewickelt werden. Dies bedeutet, daß die Fäden mit der höheren Dehnung bei der Weiterverarbeitung, z. B. beim Falschzwirn-Strecktexturieren höher verstreckt werden können als die

Fäden mit der niedrigeren Dehnung, um für alle Fäden die gleiche Restdehnung zu erhalten. Bei gleichem Ausgangstiter würde die höhere Verstreckung aber zu Fäden von niedrigerem Titer führen, und um nach dem Strecktexturieren Fäden des gleichen Endtiters zu erhalten, könnten daher die erfindungsgemäß hergestellten Fäden mit einem höheren Durchsatz gesponnen werden. Dies bedeutet aber eine Steigerung der Produktivität und somit einen weiteren Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Der Grund für die höhere Dehnung der erfindungsgemäßen Fäden gegenüber den bekannten Verfahren beruht auf den unterschiedlichen Fadenzugskräften während der Dampfbehandlung. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann die Fadenzugskraft während der Dampfbehandlung, d. h. die Fadenzugskraft nach der Abzugsrolle, durch Wahl der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Abzugsrolle und Aufwickelspule niedrig gehalten werden. In Beispiel 2 beträgt diese Fadenzugskraft z. B. 4—5 Pond, und die zugehörige prozentuale Geschwin-

digkeitsänderung beträgt 17,6%. Im Vergleichsbeispiel beträgt die Fadenzugskraft während der Dampfbehandlung, die hier de-. Fadenzugskraft vor der Abzugsrolle entspricht, für die Proben 6 und 9 dagegen 10—12 Poiid. Die dieser erheblich höheren Fadenzugskraft zugehörige prozentuale Geschwindigkeitsänderung kann nicht bestimmt werden, da die Fadengeschwindigkeit vor dem Dampfrohr nicht durch eine Rollengeschwindigkeit definiert ist In jedem Fall hat aber die höhere Fadenzugskraft eine höhere prozentuale Geschwindigkeitsände-

rung und damit eine größere Längenzunahme des Fadens während der Dampfbehandlung zur Folge, und dies erklärt wiederum die niedrigere Bruchdehnung der Proben 6 und 9.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Geschwindigkeitsänderung zwischen Abzugsrolle und Aufwickelspule so gewählt daß eine zur Herstellung brauchbarer Spulen günstige Fadenspannung erhalten wird, und dies ist im allgemeinen die kleinstmögliche Fadenspannung. Die prozentuale Geschwindigkeitsänderung

zwischen Abzugsrolle und Aufwickelspule liegt gemäß den Beispielen 1 und 2, zwischen 10 und 30%. Bei den bekannten Verfahren mit Dampfbehandlung vor der Abzugsspule wird zwar ebenfalls die Geschwindigkeitsänderung zwischen Abzugsrolle und Aufwickelspule so gewählt daß eine zur Herstellung brauchbarer Spulen günstige Fadenspannung besteht, und auch hier ist dies im allgemeinen die kleinstmögliche Fadenspannung. Die Geschwindigkeitsänderung zwischen Abzugsrolle und Aufwickelspule ist dabei aber, wie das Vergleichsbeispiel

6ϊ zeigt, immer wesentlich niedriger als 10%. da die der Längung des Fadens während der Dampfbehandlung entsprechende Geschwindigkeitsänderung sich hierbei nicht zu der Geschwindigkeitsänderung zwischen Abzugsrolle und Aufwickelspule addiert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung spinn-orientierter, unverstreckter. in einem Rohr mit Wasserdampf behandelter Polyhexamethylenadipamid-Faden, bei dem man Polyhexamethylenadipamid durch eine Spinndüse extrudiert, die extrudierten Fäden kühlt, aviviert und mittels einer Rolle bei einer Geschwindigkeit von 1200—60C0 m/min abzieht und schließlich bei einer Geschwindigkeit aufwickelt, welche die Geschwindigkeit der Abzugsrolle übersteigt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Konstanthaltung der Länge der Kühlstrecke die Avivage und das Abziehen der Fäden über die Rolle vor deren Durchgang durch das Wasserdampf-Behandlungsrohr erfolgt und die Aufwickelgeschwindigkeit der Fäden die Geschwindigkeit

ίο derAbzugsroileum 10—30% übersteigt