DE971652C

DE971652C - Process for the production of curled, synthetic threads

Info

Publication number: DE971652C
Application number: DED7442A
Authority: DE
Inventors: Leroy V Jones
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1950-11-23
Filing date: 1950-12-01
Publication date: 1959-03-05
Also published as: GB683510A; FR1028274A

Description

Dk Erfindung bezieht sich auf ein VerfahrenThe invention relates to a method

zur Herstellung gekräuselter, synthetischer Fäden durch Auspressen einer Masse von kristallinen Vinylidenchloridpolymerisaten bzw. -mischpolymerisaten aus einer Spinndüse.for the production of crimped, synthetic threads by pressing out a mass of crystalline Vinylidene chloride polymers or copolymers from a spinneret.

Bereits bei den ersten synthetischen Fäden wurden Versuche gemacht, sie in gekräuselter Form der Wolle nachzuahmen. Hauptsächlich benutzt man eine chemische Behandlung der Fäden.Even with the first synthetic threads, attempts were made to make them more crimped Mimicking the shape of wool. Mainly a chemical treatment of the threads is used.

ίο Auch andere Methoden sind in Vorschlag gebracht worden, z. B. Anwendung physikalischer Mittel, die örtliche Beanspruchungen der Fäden hervorrufen und so eine Kräuselung bewirken. Derartige Nachbehandlungen können wirksam sein, doch ist es vorzuziehen, einen gekräuselten Faden direkt in Verbindung mit dem Spinnen herzustellen. Normal kristallinische Polymeren und Mischpolymeren von Vinylidenchlorid, die röntgenspektroskopisch kristallinische Struktur aufweisen, sind besonders unempfindlich gegenüber chemischen Mitteln und verschiedenen Arten von Oberflächen- bzw. Kräuselbehandlungen, die bei vielen synthetischen Fäden sonst wirksam sind. Gemäß dem Verfahren nach vorliegender Erfindung werden beim Verspinnen organischer thermoplastischer Massen aus Polymeren des Vinylidenchlorid« gekräuselte Fäden erhalten, bei dem das Kräuseln ausschließlich durch Bedingungen, die innerhalb der Spinnvorrichtung vorliegen, bewirkt wird.ίο Other methods are also suggested been, z. B. Use of physical means that cause local stresses on the threads and so cause a ripple. Such follow-up treatments can be effective, but it is it is preferable to make a crimped thread directly in connection with the spinning. normal crystalline polymers and copolymers of vinylidene chloride, which are crystalline by X-ray spectroscopy Have structure, are particularly insensitive to chemical agents and different types of surface treatments, many of which are synthetic Threads are otherwise effective. According to the method of the present invention, when spinning of organic thermoplastic masses from polymers of vinylidene chloride «crimped threads in which the crimp is obtained solely by conditions within the spinning device present, is effected.

Um dieses Ziel zu erreichen, besteht die einzige Abänderung für übliche Spinnapparate darin, daß Mittel zur Aufrechterhaltung verschieden hoher Temperaturen in der Spinnvorrichtung und unmittelbar in einem Abstand von wenigen ZentimeternTo achieve this goal, the only modification to conventional spinning machines is that Means for maintaining different high temperatures in the spinning device and directly at a distance of a few centimeters

vor den Spinnöffnungen vorgesehen werden. Die Erfindung besteht demnach darin, daß die Masse in der Spinnvorrichtung auf eine Temperatur erhitzt wird, die 5 bis 20° C oberhalb ihres Schmelzpunktes liegt, und daß alsdann die Masse auf ihrem Wege zur Spinndüse auf eine Temperatur abgekühlt wird, die 5 bis 20° C unterhalb des Schmelzpunktes und 15 bis 25⁰C unterhalb der Temperatur liegt, auf die zuerst erhitzt worden ist, worauf die Masse bei der niederen Temperatur versponnen wird und die erhaltenen Fäden gekühlt und gereckt werden. Zweckmäßig werden dabei die erhaltenen Fäden vor dem Recken unterkühlt. Wenn man dann die Fäden von der Spule, auf der sie aufgewickelt worden sind, abspult, sind sie gekräuselt, wobei der Grad der Kräuselung von dichten Schlaufen bis zu sanften Wellen in Abhängigkeit von den besonderen Temperaturen, die in den beiden kritischen Zonen in dem Spinnorgan angewandt wurden, variiert.be provided in front of the spinning orifices. The invention consists in that the mass in the spinning device is heated to a temperature which is 5 to 20 ° C above its melting point, and that the mass is then cooled to a temperature of 5 to 20 ° on its way to the spinneret C. is below the melting point and 15 to 25 ^° C. below the temperature to which it was first heated, whereupon the mass is spun at the lower temperature and the threads obtained are cooled and drawn. The threads obtained are expediently supercooled before being drawn. When the filaments are then unwound from the bobbin on which they have been wound, they are crimped, the degree of crimping from tight loops to gentle waves depending on the particular temperatures in the two critical zones in the spinning organ applied varied.

Die Abbildung zeigt einen Spinnapparat zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung im Teilsohnitt zusammen mit dem zugehörigen Kühlbad und dem Streckwerk.The figure shows a spinning apparatus for carrying out the method according to the invention in Partly together with the associated cooling bath and the drafting system.

Das kristallinische Harz 10 wird in körniger oder grobgepulverter Form aus dem Trichter 11 in die Schnecke 12 der vertikalen Spinnvorrichtung gefördert, in der es zusammengedrückt und vorgetrieben wird bei einer Temperatur, die zwischen 25 und ioo° C, vorzugsweise nahe 40⁰ C liegt. Die Temperatur in dem Schneckenabschnitt der Spinnvorrichtung wird durch einen durch den Mantel 13 der Spinnvorrichtung geführten Wasserstrom geregelt und liegt etwas unterhalb des Erweichungspunktes des Polyvinylidenchlorids. Von der Söhnecke 12 wird das Polymere in dünner Schicht über ein torpedoförmiges Füllstück 14 stetig vorgetrieben. Die Schnecke rotiert in einem Abschnitt der Spinnvorrichtung, der durch Dampf im Mantel 15 auf einer Temperatur zwischen 5 und 20⁰ C oberhalb des Schmelzpunktes und der normalen Spinntemperatur des Polymeren gehalten wird. Im Verlauf des Transports über das torpedoförmige Füllstück 14 passiert das geschmolzene Polymere die Verengung 16 und wird im Spinnkopf 17 in eine Anzahl feiner Ströme aufgeteilt und durch Spinnöfrnungen 18 ausgepreßt. Der gesamte Abschnitt des Spinnapparates unterhalb des Füllstücks 14 wird auf einer Temperatur gehalten, die 15 bis 25⁰C niedriger ist als die im torpedoförmigen Abschnitt und die wenigstens 5⁰C und nicht über 2O° C unterhalb des Schmelzpunktes des kristallinen Harzes liegt. Diese Temperatureinstellung wird durch den besonderen Mantel 19 für Dampf oder andere Wärmeübertragungsmittel bewirkt. Die ausgepreßten Fäden 20 fallen durch die Luft herab und tauchen in einer Entfernung von 12,5 bis 75 cm in Wasser oder in eine andere inerte Flüssigkeit, die auf einer Temperatur zwischen 10 und 6o° C gehalten wird, vorzugsweise nahe bei 25° C. Die Fäden 20 werden durch die Flüssigkeit 21 innerhalb einer Zeit geführt, die ausreicht, das zeitweilig nicht kristallinische Polyvinylidenchlorid abzukühlen (üblicherweise 2 bis 15 Sekunden); von dort werden die Fäden über Führungsrollen 23 und 24 mehrere Male über Rollen 25 geführt, die verhindern, daß die Spannung, die hinter den Rollen 25 auf die Fäden ausgeübt wird, sich auf die öffnungen 18 zurücküberträgt. Von den Rollen 25 führen die Fäden mehrere Male um Streckrollen 26, die mit einer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden, die das 1,5- bis· 3,5- oder 4fache der Umfangsgeschwindigkeit der Rollen 25 beträgt, um eine Reckung der Fäden zwischen den beiden Rollensätzen zu bewirken. Die gereckten Fäden 20 weisen eine bleibende Kräuselung auf und können auf die Spule 27 aufgewickelt oder unmittelbar z. B. zu einer Schneidemaschine für kurze Stapellängen geführt werden.The crystalline resin 10 is fed in granular or grobgepulverter form from the hopper 11 into the screw 12 of the vertical spinning device in which it is compressed and is driven at a temperature of between 25 and ioo ° C, preferably close to 40 ⁰ C. The temperature in the screw section of the spinning device is regulated by a flow of water passed through the jacket 13 of the spinning device and is somewhat below the softening point of the polyvinylidene chloride. From the Söhnecke 12, the polymer is continuously advanced in a thin layer over a torpedo-shaped filler piece 14. The screw rotates in a portion of the spinning device, which is maintained by steam in the jacket 15 to a temperature between 5 and 20 ^0C above the melting point and the normal spinning temperature of the polymer. In the course of the transport over the torpedo-shaped filler piece 14, the molten polymer passes the constriction 16 and is divided into a number of fine streams in the spinning head 17 and pressed out through the spinning orifices 18. The entire portion of the spinning apparatus beneath the packing element 14 is maintained at a temperature of 15 to 25 ⁰ C lower is as in the torpedo-shaped section and the at least 5 ⁰ C and above 2O ° C below the melting point of the crystalline resin. This temperature setting is effected by the special jacket 19 for steam or other heat transfer medium. The squeezed threads 20 fall through the air and are immersed at a distance of 12.5 to 75 cm in water or some other inert liquid maintained at a temperature between 10 and 60 ° C, preferably close to 25 ° C. The threads 20 are guided through the liquid 21 within a time sufficient to cool the temporarily non-crystalline polyvinylidene chloride (usually 2 to 15 seconds); from there the threads are guided several times over guide rollers 23 and 24 over rollers 25 which prevent the tension exerted on the threads behind the rollers 25 from being transmitted back to the openings 18. From the rollers 25, the threads pass several times around stretching rollers 26, which are driven at a peripheral speed which is 1.5 to 3.5 or 4 times the peripheral speed of the rollers 25, in order to stretch the threads between the two sets of rollers to effect. The stretched threads 20 have a permanent crimp and can be wound onto the bobbin 27 or directly z. B. be led to a cutting machine for short pile lengths.

Der Grad der Kräuselung oder Ringelung bei den ausgepreßten und gereckten Fäden hängt von dem Grad der Reckung ab, dem die Fäden zwischen den Spinnöffnungen 18 und der Spule 27 unterliegen. Die Kräuselung oder Ringelbildung ist von der sorgfältigen Kontrolle der Temperaturen in den Abschnitten der Spinnvorrichtung abhängig, wie folgende Tabelle I erläutert. Untersucht ist ein verspinnbares Harz aus 91 Teilen kristallinen Mischpolymeren von etwa 90 %■ Vinylidenchlorid i°5 und 10% Vinylchlorid und 7 Teilen Di-(a-phenyläthyl)-äther und 2 Teilen Dimethylphthalat als Weichmachungsmittel. Das Gemisch hat einen Schmelzpunkt und Spinntemperatur von i68° C. Die Umfangsgeschwindigkeit der Rollen 25, die noThe degree of crimp or curl in the squeezed and drawn threads depends on the degree of stretching to which the threads between the spinning orifices 18 and the bobbin 27 are subject. The puckering, or curling, is the result of careful control of the temperatures in depending on the sections of the spinning device, as explained in Table I below. Is examined a spinnable resin made from 91 parts of crystalline copolymers of about 90% vinylidene chloride i ° 5 and 10% vinyl chloride and 7 parts of di (a-phenylethyl) ether and 2 parts of dimethyl phthalate as a plasticizer. The mixture has one Melting point and spinning temperature of i68 ° C. The peripheral speed of the rollers 25, the no

Table I.

Temperatur im Mantel in ° CTemperature in the jacket in ° C Mantela coat Mantela coat AuspreßmengeEjection quantity Abstand
zwischen den
Spinnöfrnungendistance
between
Spinning holes KräuselungRipple Mantela coat Nr. ISNo. IS Nr. 19No. 19 in g/Min.in g / min. und dem Badand the bathroom der Fädenthe threads Nr. 13No. 13 187187 160160 in cmin cm 7070 185185 165165 12,312.3 3838 SchlaufenLoops 7070 185185 164164 11,211.2 3838 keineno 7070 187187 158158 11,211.2 3838 keineno 7575 187187 162162 11,211.2 3838 SchlaufenLoops 7575 187187 162162 11,211.2 3838 welligwavy 8080 187187 162162 8,78.7 3838 welligwavy 7575 187187 162162 8,78.7 1515th leicht welligslightly wavy 7575 13.413.4 7676 sehr welligvery wavy

der Austrittsgeschwindigkeit aus den. Spinnöffnungen entspricht, beläuft sich auf 36 bis 40 m in der Minute, während die der Ausreckrollen 26 105 bis 120 m in der Minute beträgt.the exit velocity from the. Spinning orifices corresponds to, amounts to 36 to 40 m per minute, while that of the stretching rollers 26 to 105 to 120 m per minute.

Die Temperatur des Bades, in dem sich die Fäden 2 Sekunden lang aufhalten, ist 35° C. Die dreißig Spinnöffnungen 18 haben jede 0,46 mm Durchmesser und sind in einem Kreise von 12,7 mm Durchmesser am Spinnkopf angeordnet.The temperature of the bath in which the threads stay for 2 seconds is 35 ° C. The thirty spinning orifices 18 are each 0.46 mm in diameter and are in a 12.7 mm circle Diameter arranged on the spinning head.

Es ist ersichtlich, daß, wenn die Temperatur im Spinnkopf (Mantel 19) siah dem Schmelzpunkt auf 5⁰C nähert, das Produkt nicht geringelt oder gekräuselt ist.It can be seen that when the temperature in the spinning head (jacket 19) ^{approaches the melting point to 5 °} C., the product is not curled or puckered.

Die folgende Tabelle II erläutert eingehender die kritischen Temperaturgrenzen. Die Harzzusammenstellung entspricht der, über die in Tabelle I berichtet wurde, ausgenommen, daß mehr Weichmachungsmittel zugegen und der Schmelzpunkt i6o° C ist. Die Auspreßmenge wird auf dem konstanten Wert von 13 g in der Minute gehalten, und die Spinnöffnungen befinden sich 61 cm über dem Kühlbad. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen 25 beträgt 73 m in der Minute, während die der Ausreckrollen 26 etwa 230 m in der Minute beträgt.The following Table II explains the critical temperature limits in more detail. The resin composition corresponds to that reported in Table I, except for more plasticizers present and the melting point is 160 ° C. The amount to be squeezed out is on the kept a constant value of 13 g per minute, and the spinning orifices are 61 cm above the cooling bath. The peripheral speed of the Rolling 25 is 73 m per minute, while that of the stretching rollers 26 is about 230 m per minute amounts to.

Table II

Temperatur im Mantel in ° CTemperature in the jacket in ° C Mantela coat Mantela coat Aussehen der FädenAppearance of the threads Mantela coat Nr. ISNo. IS Nr. 19No. 19 Nr. 13No. 13 171171 153153 stark gekräuseltheavily ruffled 4040 171171 158158 ganz leichte Wellenvery light waves 4040 171171 163163 keine Kräuselungno ripple 4040 171171 168168 keine Kräuselungno ripple 4040 171171 173173 keine Kräuselungno ripple 4040 171171 177177 keine Kräuselungno ripple 4040 178178 153153 sehr leichte Wellenvery light waves 4040 181181 153153 keine Kräuselungno ripple 4040 186186 153153 keine Kräuselungno ripple 4040 189189 153153 keine Kräuselungno ripple 4040

Es sind somit mehrere Faktoren von Wichtigkeit. So wird, wenn die Temperatur im Spinnkopf nur etwa 5° C unterhalb des Schmelzpunktes liegt oder wenn sie entsprechend oberhalb des Schmelzpunktes liegt, bei den gesponnenen Fäden keine Kräuselung erhalten. In gleicher Weise wird, wenn die Temperatur in der torpedoförmigen Zone 20⁰ C oder mehr Grade oberhalb des Schmelzpunktes liegt, keine Kräuselung erzielt. Schließlich wird, wenn die Temperatur in der torpedoähnlichen Zone diejenige im Spinnkopf um mehr als 25° C übertrifft, keine der gewünschten Wirkungen an den Fäden erzielt.Several factors are therefore important. Thus, if the temperature in the spinning head is only about 5 ° C. below the melting point or if it is correspondingly above the melting point, no crimp is obtained in the spun threads. Likewise, if the temperature in the torpedo-shaped zone is 20 ^° C. or more degrees above the melting point, no crimp is achieved. Finally, if the temperature in the torpedo-like zone exceeds that in the spinning head by more than 25 ° C., none of the desired effects is achieved on the threads.

Die gleichen Erfahrungen sind auch anwendbar, wenn ein anderes der verschiedenen kristallinischen Harzprodukte angewendet wird als die, über die in den Tabellen berichtet ist. Wenn das Polymere des Vinylidenchlorids oder Mischpolymere in geeigneter Weise weichgemacht sind, so können diese zu gekräuselten Fäden geformt werden, aus denen Stapelfasern hergestellt werden können. Bei allen gekräuselten Fäden, die aus kristallinischem Polyvinylidenchlorid hergestellt sind, wird die Krauselung durch Wasch- oder Trockenreinigungsmaßna'hmen nicht verändert.The same experiences are applicable even if another of the different crystalline ones Resin products applied than those reported in the tables. When the polymer of vinylidene chloride or mixed polymers in suitable Way softened, so these can be formed into crimped threads from which Staple fibers can be produced. For all crimped threads made of crystalline polyvinylidene chloride are produced, the frizz is done by washing or dry cleaning measures not changed.

Abweichend von dem Verhaken der meisten plastischen Massen sind die Polymeren und Mischpolymeren mit erheblichen Anteilen an Vinylidenchlorid kristallinisch. Im geschmolzenen Zustande ist eine Kristallstruktur nicht vorhanden. Man verspinnt sie im geschmolzenen Zustande, und die erhaltenen Fäden werden, wenn man sie in einem Luft- oder Wasserbad kühlt, fest, aber eine Kristallstruktur ist noch nicht nachweisbar, und bei geringen Belastungen lassen sie sich noch in erstaunlicher Weise deformieren, Wenn das nicht kristallinische Material bei gewöhnlicher Temperatur stehengelassen wird, kristallisiert es langsam. Wenn man es auf 50 bis 75 ° C erhitzt, so kristallisiert es schnell, und wenn man es reckt, so kristallisiert es unmittelbar, wobei röntgenspektroskopisch eine kristallinische Struktur nachweisbar ist. Dieses Verhalten steht in Analogie zu dem Verhalten unterkühlter Lösungen. Aus diesem Grunde kann auch der Ausdruck »unterkühlt« für dieses Verhalten benutzt werden.The polymers and copolymers differ from the entanglement of most plastic materials crystalline with considerable proportions of vinylidene chloride. In the molten state there is no crystal structure. They are spun in a molten state, and the threads obtained become solid when cooled in an air or water bath, but one The crystal structure is not yet detectable, and with low loads they can still be in amazingly deform, if the non-crystalline material at ordinary temperature is left to stand, it slowly crystallizes. If you heat it to 50 to 75 ° C, it crystallizes it quickly, and when it is stretched, it immediately crystallizes, with the aid of X-ray spectroscopy a crystalline structure is detectable. This behavior is analogous to that Behavior of supercooled solutions. For this reason the expression "hypothermic" can also be used for this behavior can be used.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A process for producing crimped, synthetic threads from a mass of crystalline vinylidene chloride polymers or -mischpolymerisät, characterized in that the mass is heated in the spinning device to a temperature ¹ which is 5 to 20 ⁰ C above its melting point, and that then the mass is cooled on its way to the spinneret to a temperature which is 5 to 20 ° C below the melting point and 15 to 25 ⁰ C below the temperature to which it was first heated, whereupon the mass is spun at the lower temperature and the threads obtained are cooled and drawn.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the threads obtained are supercooled before stretching.

1 sheet of drawings