DE3609209A1 - Verfahren zur herstellung schmelzgesponnener und molekularorientierend verstreckter, kristalliner filamente - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung schmelzgesponnener, verstreckter, kristalliner Filamente aus synthetischen Polymeren, wobei die frisch gesponnenen Filamente nach ihrer Abkühlung bis unter Erstarrungs­ temperatur mit einer Geschwindigkeit von mehr als 3 500 m/min über Berührungsflächen abgezogen werden, wobei die Gesamt­ länge aller Berührungsflächen höchstens 400 mm und der Abstand der in Fadenlaufrichtung ersten Berührfläche zu den Spinndüsen zwischen 1 500 und 6 500 mm beträgt.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 29 25 006 bekannt. Bei dem bekannten Verfahren sind die Berührflächen auf hohe Temperaturen von 450°C bis 650°C erhitzt. Als Berührflächen kommen eine oder zwei Heizplatten, Heizstifte oder andere Kontakt-Heizflächen infrage. Bei Betrieb sind die Heiz­ flächen rotglühend, so daß in diesem Bereich sehr hohe Energiemengen benötigt werden.

Der Vorteil dieses Verfahrens gegenüber einem anderen bekannten Verfahren (DE-OS 21 17 659) liegt darin, daß selbst bei hohen Abzugsgeschwindigkeiten wie 6 000 m/min oder mehr störungsfrei gearbeitet werden kann. Durch Verringerung der Baulänge der Heizplatten wird eine Er­ sparnis an Investitionskosten und eine Reduzierung der Wärmebelastung des Arbeitspersonals erzielt. Die nach dem bekannten Verfahren hergestellten Garne sind Glatt­ garne, wie sie beispielsweise in der Weberei oder in der Wirkerei, z.B. für die Gardinenherstellung verwendet werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei dem ebenfalls auch bei so hohen Abzugsgeschwindigkeiten wie 5 500 m/min oder mehr störungsfrei gearbeitet werden kann. Bei diesem Verfahren soll bei vergleichbarem geringem apparativen Aufwand die Wärmebelastung des Arbeitspersonals weiter reduziert werden und Energiekosten gesenkt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren sollen Garne herge­ stellt werden können, die weitestgehend verstreckt sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Filamente über mindestens sechs in Fadenlaufrichtung hintereinander angeordnete Berührflächen, die auf einer Temperatur zwischen 15°C und 100°C gehalten werden, derart abgezogen werden, daß die Fäden im Bereich der Berührflächen mehrfach umge­ lenkt werden.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren anzuwendenden Temperaturen der Berührflächen sind gegenüber den in der DE-OS 29 25 006 angegebenen Temperaturen überraschend niedrig. Auch die in der DE-OS 21 17 659 angegebene Temperatur von 160°C (Beispiel 5) für eine wesentlich längere Berühr­ fläche liegt deutlich höher.

Es war im Hinblick auf den genannten Stand der Technik überraschend, daß bei den gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erforderlichen geringen Temperaturen lediglich durch eine Erhöhung der Anzahl der Berührflächen in der Regel ohne Erhöhung der Gesamt-Berührlänge ein Garn mit ausreichender Festigkeit und geringer Dehnung hergestellt werden kann.

Wenn die weiter oben genannten Bedingungen eingehalten werden, dann erfolgt ein Verstrecken der Filamente im Bereich der Berührflächen im Verhältnis von wenigstens 2:1. Unter "Verstrecken" wird die übliche mit einer Molekularorientierung und Kristallisation verbundene Ver­ streckung verstanden. Durch die Verstreckung erhalten die Filamente eine höhere Festigkeit, während die Dehnung vermindert wird. Typische textile Daten für Polyäthylen­ terephthalatgarne sind 35 bis 50 cN/tex für die Reißfestig­ keit und 18 bis 35% für die Bruchdehnung.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich aber nicht nur mit Polyestern, sondern auch mit den übrigen gängigen synthetischen Polymeren durchführen, die sich aus der Schmelze zu Filamenten verspinnen lassen, wie beispielsweise Polyamide oder Polyolefine. Die Polymere können durch Zugabe von Modifizierungsmitteln, z.B. Titandioxid, Kohlenstoff, Antistatika od. dgl. modifiziert sein. Die Filamente werden entweder zu Fäden zusammengefaßt aufgespult oder in üblicher Weise zu Fasern verarbeitet.

Die Berührflächen werden vorzugsweise auf einer Temperatur zwischen 15°C und Tg gehalten. Bekanntlich ist Tg die Temperatur der Glasumwandlung, wobei deren absoluter Wert vom jeweilig eingesetzten Polymeren abhängig ist. Bei den heute eingesetzten Polymeren werden die Berührflächen bevor­ zugt auf einer Temperatur zwischen 22°C und 70°C gehalten.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Berührlänge jeder einzelnen Berührfläche höchstens 40 mm, beispielsweise 20 mm oder weniger beträgt. Um einen günstigen Fadenlauf zu gewährleisten, ist Anfang und Ende der Berühr­ fläche - in Fadenlaufrichtung gesehen - zumindest angeschrägt, besser noch abgerundet. Hierbei hat es sich als besonders günstig herausgestellt, wenn die Kontur der Berührflächen einer Ellipse, Parabel oder einem Kreisbogen entsprechen. Um die Fäden im Bereich der Berührflächen mehrfach umlenken zu können, sind benachbarte Berührflächen einander gegen­ überliegend angeordnet. Sie sind jedoch zueinander derart versetzt zu einer gedachten senkrechten Linie angeordnet, daß der Faden von seiner senkrechten Fallrichtung maximal um 40° jeweils abgelenkt wird. In Ausnahmefällen sind auch größere Ablenkungswinkel denkbar.

Um den Garnen gewünschte niedrige Schrumpfwerte einzuverleiben - beispielsweise bei Polyäthylenterephthalatgarnen ein Heißluftschrumpf (190°C) von 6 bis 11% bzw. ein Kochschrumpf von etwa 3 bis 11% -, ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren günstig, wenn die Filamente nach Verlassen der Berührflächen bei einer Temperatur zwischen Tg und 165°C thermofixiert werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die Filamente vor dem Einlauf in den Bereich der Berührflächen benetzt werden. Hierzu eignet sich besonders Wasser, dem eine geringe Mengen einer Emulsion oder eines Präparationsmittels zugefügt sein kann. Eine Benetzung der Filamente im Verstreck­ bereich ist an sich aus der GB-PS 10 39 014 bekannt. Bei den dort angegebenen niedrigen Spinngeschwindigkeiten von maximal 2 200 m/min werden die Filamente über eine Zuführgalette einem Flüssigkeitsstrom zugeführt und dann von einer Verstreck­ galette über eine oder mehrere Reibflächen gezogen. Über­ raschenderweise hat es sich herausgestellt, daß bei den er­ findungsgemäß geforderten hohen Spinngeschwindigkeiten eine Zuführgalette vor den Berührflächen nicht mehr erforderlich ist, wenn die erfindungsgemäß geforderten Bedingungen einge­ halten werden.

Um die Reibung zwischen den Filamenten und den Berührflächen möglichst gering zu halten, sollte die Benetzung der Filamente derart erfolgen, daß die beaufschlagte Flüssigkeits­ menge größer ist als die Aufnahmefähigkeit des Fadenbündels. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß zwischen den Filamentbündeln und den Berührflächen ein dünner Flüssigkeits­ film ausgebildet ist, der eine mechanische Reibung des Fadens an den Berührflächen verhindert und somit eine schonende Behandlung der Filamente gewährleistet.

Es hat sich auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als vorteilhaft herausgestellt, wenn die zur Benetzung verwendete Flüssigkeit auf eine Temperatur von 60 bis 100°C erhitzt ist, wie es auch in der GB-PS 10 39 014 empfohlen wird. Für die zur Benetzung verwendete Flüssigkeit haben sich Temperaturen zwischen Tg und 92°C als besonders vorteilhaft herausge­ stellt. Auch die Art der Benetzung erfolgt günstigerweise in der in der GB-PS 10 39 014 beschriebenen Weise: Das Filamentbündel wird durch einen in Fadenlaufrichtung oder entgegen der Fadenlaufrichtung fließenden Flüssigkeits­ strom gezogen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Aufwicklung der Filamente mit Vorteil bei einer Geschwindigkeit von 4 100 bis 6 000 m/min.

Die Erfindung wird anhand einer Figur und anhand eines Beispiels näher erläutert.

Gemäß Figur werden die von der Spinndüse 1 kommenden Filamente F zunächst auf eine unterhalb der Erstarrungs­ temperatur liegende Temperatur abgekühlt. Nach Verlassen der Kühlzone können die Filamente mit einer Präparations­ düse 3 mit einer Präparation versehen werden. Nach Verlassen des Fallschachtes 4 wird das Filamentbündel erneut über eine Präparationsdüse 5 benetzt, wobei die hierzu erforder­ liche Flüssigkeit hauptsächlich aus Wasser besteht und bevorzugt eine Temperatur zwischen Tg und 92°C aufweist. An die Präparationsdüse 5 schließt sich der Bereich der Berührflächen 6 an, der im gezeigten Falle aus 2 mal 3 Stiften besteht, die beispielsweise einen Durchmesser von ca. 10 mm aufweisen. Durch Ineinanderfahren der Stifte wird erreicht, daß der Faden im Bereich der Berührungsfläche einen S-förmigen Fadenlauf annimmt. Nach dem Verlassen des Bereichs der Berührflächen kann über eine weitere Präparationsdüse 7 eine weitere Präparation auf das Bündel aufgebracht werden. Die Galette 8 dient lediglich der Umlenkung des Fadenbündels um eine Verringerung der Gesamtbauhöhe der Spinnanlage zu erreichen. Über die Abzugsgalette 9 wird dann das Filamentbündel der Auf­ wicklung 11 zugeführt. Die Abzugsgalette 9 kann zur Verbesserung der Schrumpfeigenschaften der Fäden beheizt werden. Um bei dem entstandenen Filamentbündel einen besseren Fadenschluß zu erreichen, kann zwischen Abzugs­ galette 9 und Aufwicklung 11 eine Luftverwirbelungsdüse 10 angeordnet sein.

Beispiel

Polyäthylenterephthalatschnitzel, die durch Titandioxid mattiert sind, werden aufgeschmolzen und aus einer 24- Lochdüse ausgesponnen. Die Schmelzförderung beträgt 38,8 g/min. Eine Präparierung nach der Anblasung erfolgt nicht. Vor Einlauf in den Bereich der Berührflächen wird das Filament­ bündel mit 2 cm³/min Wasser, dem etwa 15% einer Präparations­ emulsion zugesetzt waren, über die Präparationsdüse 5 benetzt. Als Berührflächen wurden 2 mal 6 Stifte mit je 1/2 Zoll Durchmesser eingesetzt, die derart hintereinander und gegeneinander angeordnet waren, daß der Faden einen S-förmigen Fadenverlauf annahm. Die Stifte wurden auf einer Temperatur von 60°C gehalten. Nach Verlassen des Bereichs der Berührflächen wurde dem Fadenbündel über die Präparations­ düse 7 eine weitere Präparation einverleibt. Die Galetten 8 und 9 waren nicht beheizt. Die Garnspannung betrug vor dem Bereich der Berührflächen etwa 35 cN und nach dem Bereich der Berührflächen ca. 60 cN. Die textilen Daten des fertigen Garns lauten:

Titer:79,7 dtex Reißfestigkeit:33,4 cN/tex Bruchdehnung:39,1% Kochschrumpf:59,0% Heißluftschrumpf:59,6%

Durch Erhöhung der Temperatur der Galette 9 konnten die Schrumpfwerte in die gewünschten Bereiche reduziert werden.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung schmelzgesponnener und molekularorientierend verstreckter, kristalliner Filamente aus synthetischen Polymeren, wobei die frisch gesponnenen Filamente nach ihrer Abkühlung bis unter Erstarrungstemperatur mit einer Geschwindigkeit von mehr als 3 500 m/min über Berührungsflächen abge­ zogen werden, wobei die Gesamtlänge aller Berührungs­ flächen höchstens 400 mm und der Abstand der ersten Berührfläche zu den Spinndüsen zwischen 1 500 und 6 500 mm beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente über mindestens sechs in Fadenlaufrichtung hinterein­ ander angeordnete Berührflächen, die auf einer Tempe­ ratur zwischen 15°C und 100°C gehalten werden, derart abgezogen werden, daß die Fäden im Bereich der Berühr­ flächen mehrfach umgelenkt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührflächen auf einer Temperatur zwischen 15°C und Tg gehalten werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührflächen auf einer Temperatur zwischen 22°C und 70°C gehalten werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührlänge jeder einzelnen Berührfläche höchstens 40 mm beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührflächen die Kontur einer Ellipse, Parabel oder eines Kreisbogens aufweisen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente nach Verlassen der Berührflächen bei einer Temperatur zwischen Tg und 165°C thermofixiert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente vor dem Einlauf in den Bereich der Berührflächen benetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Benetzung der Filamente derart erfolgt, daß die beaufschlagte Flüssigkeitsmenge größer ist als die Aufnahmefähigkeit des Fadenbündels.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Benetzung verwendete Flüssigkeit auf eine Temperatur von 60 bis 100°C erhitzt ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Benetzung verwendete Flüssigkeit auf eine Temperatur zwischen Tg und 92°C erhitzt ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Benetzung über einen in Fadenlauf­ richtung oder entgegen der Fadenlaufrichtung fließenden Flüssigkeitsstrom erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente mit einer Ge­ schwindigkeit von 4 100 bis 6 000 m/min abgezogen werden.