DE3141291A1

DE3141291A1 - "verfahren und reisskonverter zum herstellen von spinnbaendern"

Info

Publication number: DE3141291A1
Application number: DE19813141291
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ing.(grad.) 4300 Essen Geier
Original assignee: Didier Engineering GmbH
Current assignee: Didier Engineering GmbH
Priority date: 1981-10-17
Filing date: 1981-10-17
Publication date: 1983-05-05
Also published as: GB2108537B; KR840002040A; CH647012A5; MX158666A; BR8206016A; IT8223575A0; FR2514791A1; FR2514791B1; GR77010B; KR880002442B1; US4569811A; IT1152870B; GB2108537A; DE3141291C2; JPS58163730A

Description

Andrejewski, Honke & Partner, Patentanwälte in Essen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Spinnbändern bzw. Stapelfaserbändern aus schmelzgesponnenen Kunststoffäden, insbesondere Polyesterfäden, welche als Fadenbündel von ihren Spinnstellen bzw. Spinndüsen mit vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit abgezogen, abgekühlt und vorübergehend mit verhältnismäßig hoher Restdehnung abgelegt sowie im Zuge der Weiterverarbeitung beheizt, auf vorgegebene Restdehnung verstreckt, thermofixiert und in einem Reißkonverter einem Reißprozeß unterworfen sowie schließlich gekräuselt werden.

Es ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei welchem das Ablegen der von ihren Spinnstellen abgezogenen und abgekühlten Fadenbündel nach dem Haspelprinzip erfolgt. Das Haspelprinzip ermöglicht nur eine beschränkte Verstreckung bwz. Vororientierung der einzelnen Fäden, weil die Fadenbündel nur mit einer Abzugsgeschwindigkeit von höchstens 2000 m/min abgelegt werden können. Bekanntlich hängt die Verstreckung und folglich Vororientierung der einzelnen Fäden von der Doppelbrechung ab, diese wiederum von der Spinngeschwindigkeit bzw. Abzugsgeschwindigkeit. Doppelbrechung bezeichnet die Differenz der Brechungsindices in Fadenlängs- und-querrichtung. - Die nach dem bekannten Herstellungsverfahren abgelegten Fadenbündel werden regelmäßig zu Spinnkabeln zusammengefaßt und im Zuge der Weiterverarbeitung vollorientiert. Vollorientiert meint eine Verstreckung auf eine Restdehnung von 18 % bis 30 %. Dazu ist eine Zwischenbehandlung der Spinnkabel in einer Streck- und Kräuselanlage erforderlich. In dieser Streck- und Kräuselanlage durchlaufen die Spinnkabel zunächst mehrere Streckwerke mit zwischengeschalteten Heizvorrichtungen, anschließend eine Wäsche und einen Trockner und gelangen endlich in eine Kräuselvorrichtung mit nachgeschalteter Thermofixierung. Nach Thermo-

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fixierung der Kräuselung erfolgt die Ablage der vollorientierten Spinnkabel in Kartons. Die Kartons werden dann einem Reißkonverter vorgelegt und unter Beibehaltung der Parallellage der Fäden unter Längsdehnung zu Spinnband bzw. Stapelfaserband gerissen und nachgekräuselt. Die in der dem Reißkonverter vorgeschalteten Streck- und Kräuselanlage erfolgende Kräuselung der Spinnkabel ist erforderlich, um ein Verheddern der Fäden im Zuge der nachfolgenden Ablage zu verhindern, um also die Fäden in den Spinnkabeln in ihrer Parallelposition beizubehalten/ weil anders das Reißen der Spinnkabel zu einwandfreien Spinnbändern bzw. Stapelfaserbändern nicht möglich ist. Dieses bekannte Herstellungsverfahren ist in anlagen- und fertigungstechnischer Hinsicht aufwendig, weil es eben die Zwischenschaltung der beschriebenen Streck- und Kräuselanlage für die Vollorientierung der Spinnkabel bzw. ihrer Fäden unter Berücksichtigung einer Restdehnung von 18 % bis 30 % für den Reißprozeß verlangt.

Im übrigen kennt man ein Verfahren zur Herstellung von texturiertem Polyestergarn, bei dem schmelzgesponnene und von Spinndüsen unter Kühlung abgezogene Poyesterfäden einer Streck-Falschdrall-Texturierung unterzogen werden und der Falschdrall thermofixiert wird. Bei diesem bekannten Verfahren werden Fadenbündel von unverstreckten, orientierten Fäden mit niedriger Kristallinität, welche durch Abziehen der Poyesterfäden von den Spinndüsen mit einer Abzugsgeschwindigkeit von mindestens 2750 m/min hergestellt worden sind, im Zuge der Streck-Falschdrall-Texturierung auf ein Verhältnis von mehr als 1 : 1,3 bis 1 : 2 verstreckt. Die Thermofixierung erfolgt bei über 200° C. Dadurch sollen Fadenbrüche weitgehend vermieden werden. - Durch diese bekannten Maßnahmen sind die Probleme um die Herstellung von Spinnbändern aus Polyesterfäden nicht maßgebend beeinflußt worden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, wonach sich Spinnbänder aus schmelzgesponnenen Kunststoffäden und insbesondere Polyesterfäden in besonders rationeller und kostengünstiger Weise mit einwandfreier Qualität herstellen lassen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß die abgelegten Fadenbündel mit ihrer hohen Restdehnung ohne jede Zwischenbehandlung bzw. unmittelbar dem Reißkonverter vorgelegt und in dem Reißkonverter auf vorgegebene Temperatur erwärmt, auf die vorgegebene Restdehnung verstreckt sowie thermofixiert und dann dem Reißprozeß zugeführt werden. Erst im Anschluß an den Streck-Reißprozeß werden die Fadenbündel noch gekräuselt, um einen innigen Verbund der Stapelfasern in dem erfindungsgemäß vorgestellten Spinnband zu erreichen. Bei dem Spinnband kann es sich auch um mehrere zu einem Spinnkabel zusammengefaßte Fadenbündel oder um zu einem Streckkabel zusammengefaßte Spinnkabel handeln. - Ohne jede Zwischenbehandlung meint im Rahmen der Erfindung ohne jedes Verstrecken, Kräuseln und Thermofixieren in einer getrennten Streck- und Kräuselanlage, bevor die abgelegten Fadenbündel dem Reißkonverter vorgelegt werden. Auf diese nach dem bekannten Herstellungsverfahren unbedingt erforderliche getrennte Zwischenbehandlung wird also nach Lehre der Erfindung verzichtet. Diese geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Verstreckung und folglich Vollorientierung der Fäden in dem jeweils zu behandelnden Fadenbündel in dem Reißkonverter selbst erfolgen kann, also im Rahmen eines kontinuierlichen Streckreißprozesses, bei dem der Verstreck- und Thermofixierungsvorgang gleichsam nahtlos in den Reißprozeß übergeht. Damit erübrigt sich eine Zwischenlagerung der Fadenbündel und die "für die Zwischenlagerung

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erforderliche Kräuselung sowie deren Thermofixierung zur Beibehaltung der Parallellage der Fäden für den Reißprozeß. Polglich kann auch auf die Zwischenschaltung einer getrennten Streck- und Kräuselanlage verzichtet werden. Die mit verhältnismäßig hoher Restdehnung dem Reißkonverter vorgelegten Fadenbündel werden in dem Reißkonverter zunächst auf vorgegebene Temperatur erwärmt, um die Orientierung der Makromoleküle bzw. Kristallite in Längsrichtung der Fäden durch den vorgeschalteten Streckprozeß zu erreichen. Daraus resultiert eine weitgehende Parallelisierung der Makromoleküle, durch welche die zwischenmolekularen Kräfte besonders wirksam werden und gute mechanische Eigenschaften der Fäden bedingen. Insoweit wird also eine Vollorientierung der Fadenbündel erst in dem Reißkonverter unmittelbar vor der eigentlichen Reißzone erreicht.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So sieht die Erfindung vor, daß die Fadenbündel mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 2000 m/min bis zu 5000 m/min abgezogen und nach dem Coilerprinzip abgelegt werden« Durch diese erhöhte Abzugsgeschwindigkeit wird eine optimale Vororientierung der Fadenbündel bzw. ihrer Fäden unter Berücksichtigung einer entsprechend reduzierten Restdehnung bereits vor dem Eintritt in den Reißkonverter erreicht. So können die Fadenbündel in Abhängigkeit von der jeweils gewählten Abzugsgeschwindigkeit mit einer Restdehnung von 70 % bis 350 % dem Reißkonverter vorgelegt werden. Je höher die Abzugsgeschwindigkeit ist, desto geringer ist die Restdehnung. Derart hohe Abzugsgeschwindigkeiten sind dann nicht zu erreichen, wenn die Fadenbündel nach dem Haspelprinzip abgelegt werden, wie das bei dem bekannten Herstellungsverfahren der Fall ist. Möglichst geringe Restdehnung bedeutet, daß verhältnismäßig geringe Streckkräfte für die Vollorientierung der Fadenbündel

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in dem Reißkonverter erforderlich sind, insoweit für die Streckzone anlagenmäßig eine sehr viel geringere Dimensionierung als für die bei dem bekannten Verfahren erforderliche Streck- und Kräuselanlage gewählt werden kann. Zur Unterstützung der erforderlichen Restorientierung, um nämlich Vollorientierung und damit die vorgegebene Restdehnung zu erhalten, werden erfindungsgemäß die Fadenbündel nach dem Eintreten in den Reißkonverter zunächst auf 60° C bis 120° C erwärmt und danach bei einer Temperatur von 60° C bis 140° C verstreckt sowie thermofixiert. Weiter sieht die Erfindung vor, daß die Fadenbündel auf eine Restdehnung von 15 % bis 45 %, vorzugsweise 18 % bis 30 %, in der Verstreck- und Thermofixierungszone verstreckt werden. In Abhängigkeit von der jeweils gewählten Abzugsgeschwindigkeit werden die Fadenbündel im Zuge des gesamten Streckreißprozesses zweckmäßigerweise auf ein Verhältnis von 1 : 8 bis 1:15 verstreckt. Zur Erleichterung der Streckprozesse kann den unverstreckten Fadenbündeln ein Faden/Metall-Reibungskoeffizient von weniger als 0,3, vorzugsweise 0,12 bis 0,24 erteilt werden.

Ein Reißkonverter mit im Fadenbünde1-Einlaufbereich zumindest zwei Spannwerken für die Fadenbündel und nachfolgender Reißzone sowie Kräuselzone, der sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders eignet, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Spannwerken eine Heizvorrichtung für das gespannte Fadenbündel angeordnet und dem in Bündellaufrichtung letzten Spannwerk unter Bildung einer Streckzone zumindest ein Streckwerk nachgeordnet ist, und daß der Streckzone unter Bildung zugleich einer Thermofixierungszone eine Heizvorrichtung zum Thermofixieren des verstreckten Fadenbündels zugeordnet ist. Auf diese Weise wird ein modifizierter Reißkonverter bzw. Streckreißkonverter verwirklicht, der sich durch kompakte und funktionsgerechte Bauweise aus-

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zeichnet sowie die sonst zusätzlich zwischenzuschaltende Streck- und Kräuselanlage vollständig ersetzt, der im übrigen ebenfalls ein Reißkonverter herkömmlicher Bauart nachgeordnet werden muß.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen' darin zu sehen, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, die ein besonders rationelles und wirtschaftliches Herstellen von Spinnbändern bzw. Stapelfaserbändern aus schmelzgesponnenen Kunststoffäden und insbesondere Polyesterfäden gewährleisten. Tatsächlich lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren nunmehr Polyesterspinnbänder mit erhöhter Produktionsgeschwindigkeit und sehr viel kostengünstiger als bisher mit einwandfreier Qualität erzeugen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert? es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine bekannte Spinnanlage zum Herstellen von Padenbündeln aus Polyesterfäden und

Fig. 2 in schematischer Darstellung einen der Spinnanlage nachgeschalteten erfindungsgemäßen Reißkonverter.

Die in den Figuren dargestellte Spinnanlage weist in ihrem wesentlichen Aufbau einen Extruder 1 zum Aufschmelzen von Polyester-Polymer auf, welches über eine Schmelzrohrleitung einzelnen Spinnstellen 3 bzw. Spinndüsen zugeführt wird. Die pro Spinnstelle 3 erhaltenden Fadenbündel 4 werden mit vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit von den Spinnstellen 3 abgezogen, in Anblasschächten 5 abgekühlt, auf einer Spinnmaschine

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6 - auch Abzugswand genannt - präpariert und gegebenenfalls zu einem Spinnkabel zusammengefaßt. Eine der Spinnmaschine nachgeordnete Kannenablage 7 legt die Spinnkabel bzw. Fadenbündel 4 nach dem Coilerprinzip ab. Die nach der Kannenablage erhaltenen Kannen 8 werden einem Reißkonverter 9 mit im Fadenbündel-Einlaufbereich 10 zumindest zwei Spannwerken 11a, 11b und nachfolgender Streckreißzone 12, 15 sowie Kräuselzone 13 vorgelegt. Zwischen den beiden Spannwerken 11a, 11b ist eine Heizvorrichtung 14 für das gespannte Fadenbündel 4 angeordnet. Dem in Bündellaufrichtung letzten Spannwerk 11b ist unter Bildung einer Streckzone 15 zumindest ein Streckwerk 16 nachgeordnet. Der Streckzone 15 ist unter Bildung zugleich einer Thermofixierungszone eine Heizvorrichtung 17 zum Thermofixieren des verstreckten Fadenbündels 4 zugeordnet. An diese Streck- und Thermofixierungszone 15 schließt sich die Reißzone 12 an, der schließlich die Kräuselzone 13 folgt. In dem erfindungsgemäßen Reißkonverter können anstelle der Fadenbündel 4 auch Spinnkabel oder Streckkabel verarbeitet werden. Spinnkabel bestehen aus mehreren Fadenbündeln und Streckkabel· aus mehreren Spinnkabeln. - Die Spannwerke 11a, 11b dienen zum Vorspannen der Fadenbündel 4, die zugeordnete Heizvorrichtung 14 dient zu Unterstützung der Restorientierung, damit also in der nachfolgenden Streckzone 15 tatsächlich die gewählte Restorientierung erreicht wird. In der Spannzone erfolgt eine Aufheizung des Fadenbündels 4 bzw. seiner Fäden mit Temperaturen im Bereich von 60° bis 120° C. Das anschließende Strecken und Thermofixieren der Fadenbündel 4 bzw. seiner Fäden mit Temperaturen im Bereich von 60 bis 120° C. Das anschließende Strecken und Thermofixieren der Fadenbündel 4 bzw. seiner Fäden erfolgt im Bereich von 60 C bis 140 C. Dadurch wird die Rest- bzw. Vollorientierung und folglich

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die vorgegebene Restdehnung für den Reißprozeß erreicht. Insoweit werden anders als bei den bekannten Herstellungsverfahren die Fadenbündel 4 ungekäuselt dem Streckreißprozeß unterzogen. Erst danach erfolgt - wie in bekannter Weise - eine Kräuselung des entstandenen Spinnbandes bzw. Stapelfaserbandes, um einen innigen Verbund der Stapelfasern miteinander zu erreichen.

Beispielsweise ist ein Fadenbündel 4 aus Polyesterfäden zu Spinnband verarbeitet worden, dessen Polyesterfäden nach dem Abziehen die folgenden textilen Werte aufweisen:

Einzeltiter 9,3 den

Festigkeit 1,36 gr/den

Restdehnung 323 %

Für die Reißkonvertierung wurden die folgenden Werte eingestellt:

Gesamte Eingangsmenge 79,3 gr/m

Verzug in der Streckzone 1 : 2,9

Heiztemperatur 90° C

Verzug in der Streckreißzone 1 : 3,2

. gesamte Ausgangsmenge 8,6 gr/m

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Spinnbändern aus schmelzgesponnenen Kunststoffäden, insbesondere Polyesterfäden, welche als Fadenbündel von ihren Spinnstellen mit vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit abgezogen, abgekühlt und vorübergehend mit hoher Restdehnung abgelegt sowie im Zuge der Weiterverarbeitung beheizt, auf vorgegebene Restdehnung verstreckt, thermofixiert und in einem Reißkonverter einem Reißprozeß unterworfen sowie schließlich gekräuselt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die abgelegten Fadenbündel mit ihrer hohen Restdehnung ohne jede Zwischenbehandlung dem Reißkonverter vorgelegt und in dem Reißkonverter auf vorge-

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gebene Temperatur erwärmt, auf die vorgegebene Restdehnung verstreckt sowie thermofixiert und dann dem Reißprozeß zugeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenbündel mit einer Abzugsgeschwindigkeit größer 2000 m/min bis zu 5000 m/min abgezogen und nach dem Coilerprinzip abgelegt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenbündel mit einer Restdehnung von 70 % bis 350 % dem Reißkonverter vorgelegt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenbündel nach dem Eintreten in den Reißkonverter auf 60° C bis 120° C erwärmt und danach bei einer Temperatur von 60° C bis 140 C verstreckt und thermofixiert werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenbündel auf eine Restdehnung von 15 % bis 45 %, vorzugsweise 18 % bis 30 %, in der Verstreck- und Thermofixierungszone verstreckt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fadenbündel im Zuge des Streckreißprozesses auf ein Verhältnis von 1 : 8 bis 1:15 verstreckt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den unverstreckten Fadenbündeln ein Faden/Metall-Reibungskoeffizient von weniger als 0,3, vorzugsweise 0,1 bis 0,24, erteilt wird.

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8. Reißkonverter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit im Fadenbündel-Einlaufbereich zumindest zwei Spannwerken und nachfolgender Reißzone sowie Kräuselzone, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Spannwerken (11a, 11b) eine Heizvorrichtung (14) für das gespannte Fadenbündel (4) angeordnet und dem in Bündellaufrichtung letzten Spannwerk (11b) unter Bildung einer Streckzone (15) zumindest ein Streckwerk (16) nachgeordnet ist, und daß der Streckzone (15) unter Bildung zugleich einer Thermofixierungszone eine Heizvorrichtung (17) zum Thermofixieren des verstreckten Fadenbündels (4) zugeordnet ist.