DE2840988A1 - Verfahren zur herstellung von monofilen - Google Patents

Verfahren zur herstellung von monofilen

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DE2840988A1 DE19782840988 DE2840988A DE2840988A1 DE 2840988 A1 DE2840988 A1 DE 2840988A1 DE 19782840988 DE19782840988 DE 19782840988 DE 2840988 A DE2840988 A DE 2840988A DE 2840988 A1 DE2840988 A1 DE 2840988A1
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Description

Γ Π
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Verfahren zur Herstellung von Monofilen
A k ζ ο GmbH
Wuppertal
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Monofilen durch Schmelzspinnen von synthetischen Polymeren.
Unter "Monofilen" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Endlosfäden verstanden, die einen Einzeltiter von etwa 20 dtex aufwärts besitzen, entsprechend einem Durchmesser von - je nach Polymer - etwa 0,05 mm aufwärts. Die sogenannten "Fein-Monofile" weisen einen Einzeltiter von maximal etwa 100 dtex, die "Grofe-Monofile" einen solchen von etwa 100 dtex bis etwa 10 000 dtex (etwa 0,1 bis 1,0 mm Durchmesser) oder mehr auf. Die Monofile können einen kreisförmigen Querschnitt besitzen oder anders profiliert sein, beispielsweise als flache Bändchen mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein*
Die Herstellung von Monofilen aus synthetischen Polymeren durch Schmelzspinnen erfolgt üblicherweise durch Ausspinnen der Schmelze in ein Kühlbad und anschließendes ein- oder mehrstufiges Verstrecken der frischgesponnenen Monofile. Die Spinngeschwindigkeiten liegen üblicherweise in der Größenordnung von wenigen Hundert m/min, und auch die Streckgeschwindigkeiten
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tiberschreiten diesen Bereich nur selten. Einer Erhöhung der Spinngeschwindigkeit stehen die wachsende Gefahr der unerwünschten Vakuolbildung (vgl. DE-AS 1 760 467) und vor allem eine in der Praxis kaum noch zu realisierende Vergrößerung des Abkühlbereiches für die frisch extrudierten Gebilde entgegen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung schmelzgesponnener Monofile aus synthetischen Polymeren zur Verfügung zu stellen, welches ohne das obligatorische Kühlbad auskommt und trotz wesentlich höherer Arbeitsgeschwindigkeiten mit geringen Spinnhöhen (Abstand Spinndüse ./. Abzugsorgan) zu arbeiten gestattet. Schließlich soll - je nach den vom jeweiligen Einsatzgebiet der Mojiofile abhängenden textiltechnischen Eigenschaften (Festigkeit, Bruchdehnung, Schrumpf) eine nachträgliche Verstreckung nicht mehr erforderlich sein.
Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die frisch gesponnenen Monofile in einer Gasatmosphäre gekühlt und mit Geschwindigkeiten von mindestens 2 750 m/min abgezogen werden.
überraschenderweise lassen sich bei diesen - von der Herstellung textiler Multifilamentgarne her bekannten — Abzugsgeschwindigkeiten hochwertige Monofile mit einem Durchmesser von bis zu 1,0 mm und mehr bersteilen.
Die Gasatmosphäre wird vorzugsweise von Luft, insbesondere von quer zu den Monofilen bewegter Luft gebildet. ·
Die Abzugsgeschwindigkeit liegt vorzugsweise zwischen 5 000 und 7 000 m/rain, insbesondere zwischen 5 200 und 6 000 m/min. In
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diesen Geschwindigkeitsbereichen lassen sich insbesondere Polyester- und Polyamid-Monofile mit einem Einzeltiter von etwa 50 bis 1 200 dtex herstellen, ohne daß es einer Nachverstreckung der Monofile bedarf.
Bei einer bevorzugten AusfUhrungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Spinnhöhe unter Ausnutzung des Phänomens der natürlichen Fadenabbiegung niedrig gehalten.
Das Phänomen der "natürlichen Fadenabbiegung" tritt allgemein beim Schmelzspinnen von Fäden aus synthetischen Polymeren in einem mehr oder weniger großen Abstand von der Spinndüse auf, wenn man das Abzugsorgan aus seiner normalerweise im wesentlichen senkrecht unterhalb der Spinndüse befindlichen Lage seitlich herausbewegt. Es läßt sich deutlich sichtbar machen, wenn man beispielsweise einen monofilen Polyesterfaden mit einem Endtiter von 100 dtex mit 3 750 m/rain abzieht und das zunächst senkrecht unterhalb der Spinndüse angeordnete Abzugsorgan (Schnellspulvorrichtung oder Fadeninjektor) allmählich in horizontaler Richtung entfernt und gegebenenfalls dabei gleichzeitig in vertikaler Richtung anhebt. Trotz der dadurch veränderten Lage des Abzugsorgans bewegt sich der Faden unterhalb der Spinndüse über eine gewisse Strecke weiterhin vertikal nach unten, um dann in Richtung auf das Abzugsorgan abzubiegen. Der Bereich dieser "natürlichen", d.h. ohne zusätzliche mechanischen Fadenleitorgane sich einstellenden Fadenabbiegung erstreckt sich nur auf einer Länge von wenigen Zentimetern und ändert seine Lage nicht wesentlich, auch wenn die Lage des Abzugsorgans deutlich verändert wird. Hingegen läßt sich die Lage des Bereichs der "natürlichen Fadenabbiegung" durch Veränderung der Spinnbedingungen variieren; beispielsweise entfernt er sich bei Erhöhung des Schmelzedurchsatzes von der Spinndüse.
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Mit Hilfe dieses Phänomens läßt sich die Spinnhöhe (Abstand Spinnhöhe ./. Abzugsorgan)"niedrig halten", d.h. man kann bei vorhandener Spinnraumhöhe durch seitliches Herausziehen des Abzugsorgans und Ausnutzung der natürlichen Fadenabbiegung den Polymerdurchsatz pro Düsenloch vergrößern oder aber bei gleichbleibendem Polymerdurchsatz mit geringeren Spinnraumhöhen auskommen. Allgemein ausgedrückt, kann man mit Hilfe des Phänomens der natürlichen Fadenabbiegung hohe Polymerdurchsätze verwenden, ohne in der Praxis nicht zu verwirklichende überdimensionale Abkühlstrecken vorsehen zu müssen.
In der DE-OS 26 38 662 ist zwar schon vorgeschlagen worden, schmelzgesponnene Fäden unmittelbar am unteren Ende des Blasschachtes seitlich abzuziehen und schräg nach oben einem Aufwickelorgan zuzufiftiren, das beispielsweise neben dem Extruder stehen kann. Voraussetzung dieser mit Hilfe einer Abzugsgalette erfolgenden Fadenumlenkung ist aber eine bereits im Blasschacht erfolgte Rekristallisation der Fäden, so daß die Fäden nicht mehr klebrig und soweit stabil sind, daß man sie mechanisch handhaben kann.
Im Gegensatz zu diesem bekannten Vorschlag wird erfindungsgemäß vom Phänomen der natürlichen Fadenabbiegung Gebrauch gemacht, die wesentlich näher zur Spinndüse hin erfolgt, in einem Bereich, wo der Faden mechanisch noch gar nicht handhabbar ist. So weist ein Polyesterfaden in diesem Bereich eine Temperatur von etwa 150°C und einen Kristallisationsgrad von weniger als 10 % auf. Wenn man versucht, den Faden in diesem Bereich mechanisch umzulenken, kommt: es infolge Verklebung des Fadens mit dem Fadenumlenkorgan sofort zum Fadenbruch.
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Gegenüber dem bekannten Vorschlag gestattet die erfindungsgemäß bevorzugte Lehre, sich des Phänomens der natürlichen Fadenabblegung zu bedienen, eine nicht unerhebliche weitere Reduzierung der Spinnhöhe.
Bei Anwendung des Phänomens der natürlichen Fadenabbiegung ist weiterhin festgestellt worden, daß hinter dem Bereich der natürlichen Fadenabbiegung noch ein Bereich liegt, in dem Kristallinität und Doppelbrechung des Monofils deutlich ansteigen. In diesem Bereich erfolgt ein deutlicher Nachverzug der Monofile um einen Faktor von etwa 2 bis 3. Um die daraus resultierenden Verbesserungen der textlien Eigenschaften der Monofile nutzbar machen zu können, wird vorzugsweise der Abstand des Abzugsorgans vom Bereich der natürlichen Fadenabbiegung hinreichend groß gewählt, damit das Monof11 einem Nachverzug unterworfen werden kann.
Während es - wie bereits erwähnt - nicht möglich ist, die Monofile im Bereich der natürlichen Fadenabbiegung mechanisch, d.h. mittels eines UmlenkDrgans umzulenken, ist es überraschenderweise gelungen, durch Anordnung eines Prallblechs senkrecht unterhalb der Spinndüse diesen Bereich der natürlichen Fadenabbiegung näher an die Spinndüse zu verlegen. Diese Verfahrensvariante wird bevorzugt, weil sie eine weitere Verkürzung der Spinnhöhe (um bis zu einen Meter) gestattet.
Weiterhin ist es zur Verbesserung der Monifileigenschaften zweckmäßig, wenn der Bereich der natürlichen Fadenabbiegung in eine Kühlflüssigkeit verlegt wird, z.B. in eine kleine Wasserwanne, die an Stelle des erwähnten Prallblechs angeordnet werden kann.
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Soweit die gewünschten Monofileigenschaften es erfordern, kann hinter dem Abzugsorgan, beispielsweise einem Galettenpaar, noch eine Streckzone angeordnet werden. Auch andere Nachbehandlungen, z.B. Relaxierung, Fixierung od. dgl., lassen sich noch vor der Aufwicklung der Monofile durchführen.
Schließlich ist es auch möglich, zwischen dem Bereich der natürlichen Fadenabbiegung und dem Abzugsorgan eine Nachverstreckung der Monofile durch Anordnung von Fadenleitorganen zu bewirken.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit seinen verschiedenen Varianten, insbesondere der Anwendung des Phänomens der natürlichen Fadenabbiegung, läßt sich zur Herstellung schnellgesponnener Monofile aus praktisch allen gängigen schmelzspinnbaren Polymeren verwenden. Besonders erwähnt werden wegen ihrer besonderen Gebrauchseigenschaften die Polyamide, insbesondere Polycaprolactam und Polyhexamethylenadipinsäureamid; Polyester, insbesondere Polyäthylenterephthalat; Polyolefine, insbesondere Polyäthylen und Polypropylen; Polyvinylchlorid.
Einsatzgebiete für die erfindungsgemäß hergestellten Monofile sind insbesondere Fischnetze, Angelschnüre, Filtergewebe, synthetische Borsten für Bürsten und Polstermaterial, Tennissaiten, Saiten für Musikinstrumente, synthetisches Haar und Verstärkungsmaterial.
Die Erfindung wird anhand beigefügter Zeichnung erläutert. Darin 1st
Fig. 1 die schematische Darstellung einer Schnellspinnanlage mit senkrecht unter der Spinndüse angeordnetem Abzugsorgan,
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Fig. 2 die schematische Darstellung einer solchen Anlage mit seitlich herausgerücktem Abzugsorgan (in verschiedenen Höhen angeordnet) und
Fig. 3 der vergrößerte Ausschnitt aus einem frischgesponnenen Monofil im Bereich der natürlichen Fadenabbiegung.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird aus einer Spinndüse 1 Schmelze in einen Fallschacht 2 ausgesponnen, dessen oberer Bereich eine Anblasung "A" aufweisen kann. Das frischgesponnene Monofil 3 wird nach Verzug, Verfestigung und hinreichender Abkühlung von einem Abzugsorgan, hier einem Spulaggregat 4, aufgenommen, welches in seiner Grundposition (I) senkrecht unter der Spinndüse 1 steht. Das Monofil 3 läuft dabei - von geringen Abweichungen durch die Anblasung "AM abgesehen -*von der Spinndüse 1 senkrecht nach unten auf das Spulaggregat 4 zu.
Um das erfinclungsgemäß nutzbar zu machende "Phänomen der natürlichen Fadenabbiegung" sichtbar zu machen, wird das Spulaggregat 4 aus seiner Grundposition (I), Fig. 1, seitlich herausgerückt, Position (II), vergl. Fig. 2. Das Monofil 3 bewegt sich dann nicht - was zu erwarten wäre - in einer parabelförmigen oder ähnlichen Kurve, frei durchhängend von der Spinndüse 1 »um Spulaggregat 4, sondern es bewegt sich zunächst - als stünde das Spulaggregat in seiner Grundposition (I) senkrecht nach unten. Dann ist ein Bereich 3 a zu beobachten, in dem das Monofil seitlich abbiegt (und zwar zunächst vom Spulaggregat 4 weg) und anschließend kreisbogenähnlich in eine Bahn einläuft, die praktisch gerade auf das Spulaggregat 4 zuführt. Dieser Monofilabschnitt ist mit 3 b bezeichnet, wobei der Zusatz (II) auf die Position (II) des Spulaggregats 4 Bezug nimmt.
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Hebt man nunmehr das Spulaggregat 4 an, Position (III) und IV), dann verändert sich bei gleichbleibenden Spinnbedingungen die Lage des Bereichs 3 a praktisch nicht. Lediglich die Form der Abbiegung, die in Fig. 3 vergrößert dargestellt ist, wird infolge der Reduzierung des Winkels zwischen den Abschnitten 3 b und 3 bei Veränderung der Höhe des Spulaggregats 4 von Position (II) über (III) nach(IV) etwas verändert.
Im dargestellten Beispiel läßt sich die Spinnhöhe, also der (vertikale) Abstand zwischen Spinndüse 1 und Spulaggregat 4, deutlich reduzieren, wobei zugleich auch dei Spinnraurahöhe bis auf den Abstand Spinndüse ./, Bereich 3 a verringert werden kann.
Es ist nicht erforderlich, das Monofil vom Bereich 3a aus direkt auf das Abzugsorgan auflaufen zu lassen. Vielmehr können - nachdem das Monofil hinreichend abgekühlt ist - übliche Fadenführungsorgane (Fadenführer, Präparationsgaletten) oder Streckorgane dem Abzugsorgan vorgeschaltet sein (nicht dargestellt) .
Wenn man bei einer der Anordnungen gemäß Fig. 2 unterhalb des Bereichs 3 a ein Prallblech anordnet, das senkrecht oder schräg zum Verlauf des Monofils 3 steht, und dieses Prallblech vorsichtig an den Bereich 3 a des Monofils heranführt und dann weiter anhebt, so läßt sich - bei stabilem Fadenlauf - der Bereich 3 a der natürlichen Fadenabbiegung noch bis zu etwa einem Meter anheben (nicht dargestellt).
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Beispiel
Polyethylenterephthalat mit einer Schnitzel-Lösungsviskosität von 1,63 wird bei einer Spinntemperatur von 28O°C durch eine Einlochdüse (Lochdurchmesser 2 mm) ausgesponnen. Die Förderleistung beträgt 55 g/min. Das frischgesponnene Monofil fällt senkrecht durch einen Blasschacht (Anblasung 250 m /h Luft). In einem horizontalen Abstand von etwa 5 m und einem vertikalen Abstand von etwa 9,5 m zur Spinndüse wird ein Spulaggregat installiert und etwa 1,2 m darüber ein Fadenführer angeordnet. Das zunächst senkrecht auf den Fußboden des Aufwickelraumausgesponnene Monofil wird mittels eines Injektors über den Fadenführer dem Spulaggregat zugeführt, das mit einer Aufwickelgeschwindigkeit von 5800 m/min arbeitet. Das Monofil fällt dann über eine Höhe von etwa 9 m senkrecht nach unten, biegt dann unter einem Winkel kleiner 90°Γ ähnlich wie in Fig. 3 dargestellt, nach oben ab und läuft über den Fadenführer zur Changierung des Spulaggregats.
Die fertigen Monofile weisen einen Titer von etwa 96 dtex, eine Bruchdehnung von 48 % und eine Festigkeit von 32,7 cN/tex auf.
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Claims (9)

Γ Π A3GW3185O DE Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von Monofilen durch Schmelzspinnen von synthetischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß die frisch gesponnenen Monofile in einer Gasatmosphäre gekühlt und mit einer Geschwindigkeit von mindestens 2 750 m/min abgezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasatmosphäre quer zu den Monofilen bewegte Luft ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit zwischen 5 000 und 7000 m/min, insbesondere zwischen 5 2OO und 6 0OO m/min liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnhöhe unter Ausnutzung des Phänomens der natürlichen Fadenabbiegung niedrig gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Abzugsorgans vom Bereich der natürlichen Fadenabbiegung hinreichend groß gewählt wird, daß das Monofil einem Nachverzug unterworfen werden kann.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der natürlichen Fadenabbiegung durch Anordnung eines Prallblechs senkrecht unterhalb der Spinndüse näher an die Spinndüse verlegt wird.
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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der natürlichen Fadenabbiegung in eine Kühlflüssigkeit verlegt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Abzugsorgan eine Streckzone angeordnet ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bereich der natürlichen Fadenabbiegung und dem Abzugsorgan eine Nachverstreckung der Monofile bewirkende Fadenleitorgane angeordnet sind.
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