DE2836514A1 - Streckspinnverfahren zur herstellung von polyesterfadengarnen - Google Patents

Streckspinnverfahren zur herstellung von polyesterfadengarnen

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DE2836514A1 DE19782836514 DE2836514A DE2836514A1 DE 2836514 A1 DE2836514 A1 DE 2836514A1 DE 19782836514 DE19782836514 DE 19782836514 DE 2836514 A DE2836514 A DE 2836514A DE 2836514 A1 DE2836514 A1 DE 2836514A1
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    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/098—Melt spinning methods with simultaneous stretching

Description

PATENTANWALT jri_ft
DR. RICHARD KNEiSSL 2 1. AUG. 1978
Widenm-ye··.·*!-. 46
D-8000 MÜNCHEN 22 2836514
Tel. 089/295125 ^ Vl1
Mappe 24503
ICI Case F 29755/DT
IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LTD. London, Großbritannien
Streckspinnverfahren zur Herstellung von Polyesterfadengarnen
Priorität: 19. August 1977 - Großbritannien
909808/1069
- 3 - .28365H
BESCHREIBUNG: {
Die Erfindung bezieht sich auf ein Streckspinnverfahren zur Herstellung von Polyesterfadengarnen und insbesondere auf ein schnelles einstufiges Streckspinnverfahren zur Herstellung von Garnen, welche Eigenschaften aufweisen, die mit solchen vergleichbar sind, wie sie bisher nur durch ein einstufiges Verfahren mittlerer Geschwindigkeit oder ein zweistufiges Spinn-Lager-Streck/Heißentspannungs-Verfahren erhalten werden konnten.
Es ist bekannt, beispielsweise aus der GB-PS 1 487 843, daß Polyesterfadengarne vorteilhafterweise durch ein Verfahren hergestellt werden können, bei dem unter gewissen definierten Bedingungen frisch extrudierte Fäden aufein-" anderfolgend durch Verfestigungs- und Konditionierungszcnen geführt und dann mit Geschwindigkeiten zwischen 1000 und 6000 m/min aufgespult werden. Bei diesem Verfahren muß jedoch in der Praxis festgestellt werden, daß die Garneigenschaften, insbesondere die mechanischen Garneigenschaften, schlechter werden, wenn die Aufspulgeschwindigkeit über ungefähr 5500 m/min erhöht wird. Insbesondere nimmt die Anzahl der gerissenen Fäden im Garn zu, bis das Garn schließlich vollständig reißt. Insbesondere wurde bei Fadengarnen mit niedrigem Titer, wobei gerissene Fäden noch leichter auftreten, festgestellt, daß diese Beschränkung besonders unangenehm ist.
Durch die vorliegende Erfindung werden diese Nachteile nunmehr weitgehend behoben. Die Erfindung macht es möglich, nicht nur brauchbare und günstige Garneigenschaften bis zu Aufspulgeschwindigkeiten von 6000 m/min aufrechtzuerhalten, sondern die Aufspulgeschwindigkeiten und damit die Spinnproduktivität noch weiter zu steigern, ohne daß eine wesentliche Verschlechterung der Garneigenschaften eintritt. Durch die vorliegende Erfindung wurden bei -,
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- 4 - 2036514
Fäden der Herstellung von Garnen aus / mit hohem Titer besondere Vorteile erreicht.
Gegenstand der Erfindung ist also ein Streckspinnverfahren zur Herstellung von Polyesterfadengarnen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß frisch extrudierte Fäden aufeinanderfolgend durch ein erstes auf über den Schmelzpunkt der Fäden erhitztes Medium und durch ein zweites auf über die Glasübergangstemperatur der Fäden erhitztes Medium hindurchgeführt und dann mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5500 m/min aufgespult werden.
Vorzugsweise wird das erste Medium auf eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt der Fäden (im Bereich von 26O-28O°C) und 35O°C (gemessen wie in Beispiel 1 beschrieben) erhit'zt und das zv/eite Medium auf eine Temperatur zwischen der Glasübergangstemperatur (im Bereich von 80-90 C) und dem Schmelzpunkt der Fäden erhitzt. Vorzugsweise sind die beiden Medien voneinander durch eine kurze Strecke, üblicherweise zwischen 100 cm und 500 cm, voneinander getrennt.
Vorzugsweise besteht das Medium aus Luft, obwohl natürlich auch beispielsweise Stickstoff und Dampf verwendet werden können. Die Aufspulgeschwindigkeiten liegen vorzugsweise über 6000 m/min. Geschwindigkeiten über 8000 m/min sind technisch nur schwierig zu erreichen, weshalb sie nicht bevorzugt werden.
Das erste erhitzte Medium (Luft), durch welches die Fäden geführt werden, kann zweckmäßig von einer, elektrisch geheizten, vertikal angeordneten zylindrischen Metallhülse definiert werden, die einen für den Durchlauf der Fäden geeigneten Durchmesser aufweist, wobei ein Ende derselben an der Oberfläche der Spinndüsenplatte befestigt ist« Die Länge der Hülse ist nicht kritisch und kann bis zu 100 cm betragen, obwohl kürzere Längen bevorzugt werden«
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- 5 - 28365H
Das zweite erhitzte Medium (Luft), durch welches die Fäden hindurchlaufen, kann die Form eines elektrisch erhitzten länglichen Rohrs mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweisen, das vertikal zwischen der Hülse und dem Aufspulmechanismus angeordnet ist. Der Durchmesser des Rohrs sollte ausreichen, einen Durchlauf der Fäden zu ermöglichen. Seine Länge kann 30 cm bis 3 m betragen. Vorzugsweise beträgt die Länge des Rohrs ungefähr 1 m. Die Luft kann, abgesehen von der durch die laufenden Fäden verursachten Turbulenz, stehen, es kann aber auch erhitzte Luft in das Rohr eingeführt werden (üblicherweise von einem Punkt am stromabwärtigen Ende). Es wurde festgestellt, daß wirksame Rohrtemperaturen für die Behandlung (mittlere Wandungstemperaturen) im Bereich von 190-21O0C liegen..
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert:
BEISPIEL 1 (gemäß der Erfindung)
Ein Garn mit 20 Fäden und einem Titer von 56 dtex wurde aus einem Folyäthylenterephthalatpolymer durch eine Spinndüsenplatte mit 20 Löchern gesponnen, wobei die Löcher einen Durchmesser von 0,2 3 mm aufwiesen. Die Packungstemperatur (Extrusionstemperatur) betrug 290 C. Die intrinsische Viskosität der Fäden war 0,62. An der Spinndüsenplatte (Extrusionspunkt) war unten eine 30 cm lange elektrisch erhitzte zylindrische Metallhülse mit einem Innendurchmesser von 10 cm befestigt. Die mittlere Lufttemperatur in der Hülse, gemessen durch Thermoelemente, die 2 cm von der Innenwandung entfernt waren, betrug 3000C. Ein elektrisch erhitztes längliches Rohr mit statischer Luft und mit einem kreuzförmigen Querschnitt, das 1 m lang war und einen Durchmesser von 5 cm aufwies, war vertikal unterhalb
der heißen Hülse in einem Abstand von etwa 2 m, gerechnet von der Spinndüsenplatte, angeordnet. Die mittlere Wan-
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dungstemperatur des Rohrs (gemessen durch Thermoelemente) war 2OO°C. Ein Paar zylindrischer Führungen war am Garneinlauf zum Rohr angeordnet, um die Fäden in ein Band zusammenzuführen und die Mitführung von kalter Luft möglichst geringzuhalten. Garnspannungseinrichtungen waren nicht vorhanden. Das Garn wurde nach dem Aufbringen einer schmierenden Appretur mit verschiedenen Geschwindigkeiten zwischen 4000 und 7500 m/min aufgespult. Es wurden die folgenden Garneigenschaften erhalten. Diese zeigen die Wirkung der Erfindung, wenn die Aufspulgeschwindigkeit auf 5500 m/min und darüber angehoben wird, d.h., daß keine wesentliche Verschlechterung der Garneigenschaften eintritt, wenn die Aufspulgeschwindigkeit auf 7500 m/min angehoben wird. Insbesondere bleibt die Schrumpfung in siedendem Wasser verhältnismäßig niedrig, so daß keine weitere Wärmefixierung
1 /2
erforderlich ist, während die hohen TE ' -Werte eine gute Durchführung des Verfahrens ermöglichen, d.h. also, daß die Anzahl der gerissenen Fäden gering ist.
Aufspul
geschwin
digkeit
m/min		 Reißfestig
keit
g/dtex		 Dehnfähig
keit
(%)		 Schrumpfung
in siedendem
Wasser
(%)		 TE1/2
4000 3,36 54 59,7 24,7
45CO 3,63 37 9,9 24,9
5000 3,88 42 5,9 25,1
5500 4,23 34 5,6 24,5
6000 3,96 43 5,7 26,0
6500 3,82 AO 4,9 24,1
7000 3,97 38 4,1 24,5
7500 3,87 46 4,4 26,2
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28365U
BEISPIEL 2 (gemäß der Erfindung)
Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß ein Garn mit 20 Fäden und einem Titer von 100 dtex aus einem Polyäthylenterephthalatpolymer gesponnen wurde. Entsprechende Resultate, die ähnliche Wirkungen zeigen, sind in der folgenden Tabelle angegeben:
Aufspul
geschwin
digkeit
m/min		 Reißfestig
keit
(g/dtex)		 Dehnfähig
keit
(%)		 Schrumpfung
in siedendem
Wasser
(%)		 TE1/2
4000 2,47 58,6 57,2 18,9
4500 2,79 62,2 31,1 21,9
5000 3,52 56,4 6,1 26,4
5500 3,53 53,6 5,6 25,8
6000 3,61 51,0 3,85 25,8
6500 3,67 45,8 3,6 24,9
7000 3,93 42,0 4,0 25,5
7500 4,2 41,6 3,4 27,1
BEISPIEL 3 (gemäß der Erfindung)
Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die erhitzte Hülse unterhalb der Spinndüsenplatte eine Länge von 60 cm aufwies und daß die mittlere Lufttemperatur in dieser (gemessen wie in Beispiel 1) 200°C betrug. Die entsprechenden Resultate waren wie folgt: ' ·
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28365H
Aufspul
geschwin
digkeit
in/min		 Reißfestig
keit
(g/dtex)		 Dehnfähig
keit
(%)		 Schrumpfung
in siedendem
Wasser
(%)		 TE1/2
4000 3,21 53,4 6,0 23,4
4500 3,26 39,2 6,6 20,4
5000 3,67 39,4 5,7 23,0
55CO • 3,82 30,8 5,7 21,2
60C0 3,46 40,0 6,1 21 ,9
6500 3,47 35,6 5,8 20,7
7000 das Garn riß
Zwar zeigen die Resultate, daß eine kürzere und heißere Hülse (Beispiel 1) bevorzugt wird, daß aber trotzdem noch eine Verbesserung gegenüber der Verwendung eines erhitzten Rohrs alleine (Beispiel 7) erhalten wird. Die Garneigenschaften beginnen langsam bei einer Aufspulgeschwindigkeit von 5500 m/min schlechter zu werden. Garnrisse treten über 6500 m/min auf. In Beispiel 1 sind dagegen Geschwindigkeiten von 7500 m/min möglich.
BEISPIEL 4 (gemäß der Erfindung)
Beispiel 1 wurde mit einer Aufspulgeschwindigkeit von 6000 m/min wiederholt, während verschiedene Temperaturen der Rohrwandungen untersucht wurden. Die Resultate sind wie folgt:
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Rohrtemperatur (0C)
200
220
240
260
Reißfestig-. ke.it
(g/dtex)
3,8
3/9
3,95
4,1
Dehnfähigkeit
41,6 46,2
45,5 44,2
Schrumpfung in siedendem Wasser
5,2 5,2 6,2 6,2
TE
1/2
24,5 26,5 26,6 27,2
Diese Resultate zeigen, daß eine kleine, jedoch wesentliche Verbesserung der Reißfestigkeit erreicht wird, wenn die Temperatur im Rohr erhöht wird. Bei Temperaturen von 26O°C und darüber wird das Einfädeln das Garns jedoch immer schwieriger und die Durchführbarkeit des Verfahrens verschlechtert sich.
BEISPIEL 5 (zweistufiges Spinn-Lager-Streck/Heißentspannungs-Verfahren gemäß dem Stand der Technik)
Ein Garn mit 36 Fäden und einem Titer von 644 dtex wurde aus einem Polyäthylenterephthalatpolymer einer intrinsischen Viskosität (IV) von 0,675 durch eine Spinndüsenplatte mit 36 Löchern gesponnen, wobei der Durchmesser der Löcher 0,30 mm betrug. Die Packungstemperatur war 289°C. Das unverstreckte Garn wurde mit 1000 m/min aufgespult. Die Fäden besaßen eine IV von 0,63.
In einem gesonderten Streckverfahren wurde das Garn heiß auf das 4,6fache verstreckt, so daß ein Garn mit einem Titer von 140 dtex erhalten wurde. Dieses wurde dann heiß um 5,6 % entspannt. Die Zuführrolle würde auf eine Temperatur von 77°C und die Verstreckrolle auf eine Temperatur von 22O°C erhitzt. Die abschließende Aufspulgeschwindigkeit war 550 m/min.
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Das Garn besaß die folgenden Eigenschaften:
Reißfestigkeit
(g/dtex)		 Dehnfähigkeit
(%)		 Schrumpfung
in siedendem
Wasser
(%)		 TE1/2
0,75 17,0 3,0 27,8
BEISPIEL 6 (einstufiges , aus dem Stand der Technik abgeleitetes Verfahren)
Ein Garn mit 20 Fäden und mit einem Titer von 56 dtex wurde aus Polyäthyler.terephthalat durch eine Spinndüsenplatt'e mit 20 Löchern gesponnen, wobei die Löcher einen Durchmesser von 0,38 mm aufwiesen. Die Packungstemperatur (Extrusions temperatur) war 295°C. Die intrinsische Viskosität der Fäden war 0,635. Das Beispiel war ansonsten mit Beispiel 1 identisch, außer daß das erhitzte Rohr nicht vorhanden war, d.h. also, daß nur eine erhitzte Hülse vorlag. Garne wurden mit Geschwindigkeiten von 4000, 5000 und 6000 m/min aufgespult, wobei die folgenden Eigenschaften erhalten wurden:
Aufspulgeschwin
digkeit
(m/min)		 Reißfestigkeit
(g/dtex)		 Dehnfähigkeit
'(%)		 TE1/2
4000
5000
6000		 2,54
3,04
3,12		 87,4
58,8
45,3		 23,7
23,3
20,9
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28365H
Es war also nicht möglich, Garneigenschaften ähnlich denjenigen von Beispiel 1 zu erreichen, wenn nur eine erhitzte Hülse und kein erhitztes Rohr verwendet wurde»
BEISPIEL 7 (einstufiges Verfahren gemäß dem Stand der Technik)
Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die unten an der Spinndüsenplatte angebrachte erhitzte Hülse weggelassen wurde, d.h. also, daß nur ein erhitztes Rohr verwendet wurde. Entsprechende Resultate waren wie folgt:
Aufspul
geschwin
digkeit
(m/min)		 Reißfestig
keit
(g/dtex)		 Dehnfähig
keit
(%)		 Schrumpfung
in siedendem
Wasser
(%)		 TE1 '2
4000 3,22 45,0 4,9 21,6
45OC 3,39 41,4 5,1 21,8
5000 3,62 31,6 5,4 20,3
5500 3,16 48,0 6,0 21,9
6000 3,13 41,6 6,5 20,2
6500 das Garn riß
Es ist ersichtlich, daß die besten Garneigenschaften bei ungefähr 5000m/min erhalten werden und daß sie dann wieder fallen und zu solchen Eigenschaften zurückkehren, wie sie bei einem üblichen Schmelzspinnen (Extrusionsverfahren) mit hohen Geschwindigkeiten (siehe Beispiel 8) auftreten, bevor das Garn bei 6500 m/min reißt.
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BEISPIEL 8 (einstufiges, aus dem Stand der Technik abgeleitetes Verfahren)
Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die erhitzte Hülse und das Rohr durch eine Abschreckvorrichtung mit Querströmung ersetzt wurden, die derjenigen ähnlich war, die in herkömmlichen langsamen Polyesterschmelzspinnverfahren (Aufspulgeschwindigkeit ungefähr 1000 m/min) zur Herstellung von Garnen mit niedriger und mittlerer Reißfestigkeit verwendet wird. Die Vorrichtung war 50 cm lang und 11 cm breit und ergab einen senkrecht auf die Laufrichtung der Fäden gerichteten Luftstrom von 1700 l/min mit einer Temperatur von 30°C. Garne, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten bis zu 4000 m/min aufgespult wurden, besaßen die folgenden Eigenschaften:
Aufspul
geschwin
digkeit
(m/min)		 Reißfestig
keit
(g/dtex)		 Dehnfähig
keit
(%)		 Schrumpfung
in sieden
dem Wasser
(%)		 - TE1/2
4000 2,53 84 47,7 23,2
45OO 2,71 70 5,2 22,7
5000 2,91 - 55 3,8 21,6
5500 3,0 50 3,3 21 ,2
6000 3,02 42 3,7 19,6
6500 3as Garn riß
Es war also nicht möglich, Garneigenschaften ähnlich denjenigen von Beispiel 1 zu erhalten, wenn nur eine bekannte Abschreckvorrichtung mit Querströmung bei den hohen Geschwindigkeiten der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.
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Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Streckspinnverfahren zur Herstellung von Polyesterfadengarnen, dadurch gekennzeichnet, daß frisch extrudierte Fäden aufeinanderfolgend durch ein erstes auf über den Schmelzpunkt der Fäden erhitztes Medium und durch ein zweites auf über die Glasübergangstemperatur der Fäden erhitztes Medium hindurchgeführt und dann mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5500 m/min aufgespult werden.
2. Verfahren -nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Medium auf eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt der Fäden und 35O°C erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Medium auf eine Temperatur zwischen der Glasübergangstemperatur und dem Schmelzpunkt der Fäden erhitzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium Luft verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden mit einer Geschwindigkeit von mehr als 6000 m/min aufgespult werden.
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DE2836514A 1977-08-19 1978-08-21 Streckspinnverfahren zur Herstellung von Polyestergarnen Expired DE2836514C2 (de)

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