EP0491012A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von kunststoffäden oder -fasern aus polymeren, insbesondere polyamid, polyester oder polypropylen. - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum herstellen von kunststoffäden oder -fasern aus polymeren, insbesondere polyamid, polyester oder polypropylen.Info
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- EP0491012A1 EP0491012A1 EP91909385A EP91909385A EP0491012A1 EP 0491012 A1 EP0491012 A1 EP 0491012A1 EP 91909385 A EP91909385 A EP 91909385A EP 91909385 A EP91909385 A EP 91909385A EP 0491012 A1 EP0491012 A1 EP 0491012A1
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- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/08—Melt spinning methods
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Definitions
- the invention relates to a process for the production of plastic threads or fibers from polymers, in particular polyamide, polyester or polypropylene, by melt spinning microfilaments, according to which the microfilaments drawn off at a predetermined take-off speed behind the spinneret in at least one cooling zone Cooling solidification temperature and then heated to a temperature above the solidification point for the purpose of stretching in a heating zone and at the same time blown with a gaseous medium to increase the frictional resistance or generate the required stretching stress.
- the plastic thread consists of 50 filaments - also called single capillaries - and has a capillary titer or single titer of at most 1.0 dtex, regularly of 3.0 dtex.
- the heating zone is formed by a relatively long heating tube, the length of which is 3 m.
- the filaments discharged from the spinneret are bundled after cooling, but before entering the heating tube to form the plastic filament to be heated for the purpose of stretching.
- Such bundling results in mutual contact of the filaments and consequently uneven heat treatment. This is disadvantageous for various reasons.
- the invention achieves this object in a generic method in that microfilaments with a single titer ⁇ 1.0 dtex are passed through the heating zone in an unbundled orientation - namely in parallel operation - and blown in countercurrent by the gaseous medium - for example air .
- Microfilaments with a single titer of 0.4 to 0.8 dtex are preferably used.
- the teaching of the invention is first of all based on the knowledge that blowing the microfilaments in the counter-current process increases the frictional resistance and easily achieves the tensile stress required for complete drawing.
- plastic threads or the plastic fibers or staple fibers for staple fibers * yarns which can be produced therefrom are distinguished by a particularly low elongation and can be used without further aftertreatment due to their thread fineness, so that fine, an ⁇ pliant and silk-like goods can be made.
- the stretching of the microfilaments therefore only takes place via the air resistance and the temperature in the heating zone.
- a titer that is as small as possible, in particular capillary titer is particularly favorable, because thread tension and thread temperature can then be influenced and adjusted more quickly and easily.
- the invention provides that the microfilaments are heated at 150 ° C to 250 ° C, preferably 220 ° C, in countercurrent and at a take-off speed> 3500 m / min to 8000 m / min, preferably 4500 m / min to 5500 m / min, are drawn through the heating zone.
- the heated microfilaments are expediently bundled only behind the heating zone, but before winding, so that they undergo particularly uniform treatment and drawing in the heating zone.
- the invention also relates to a system which is particularly suitable for carrying out the claimed method because of its simple and compact construction.
- This system with at least one spinneret, a blowing shaft, a heating shaft, a preparation device, godets and a winding device is characterized in that the heating shaft on the outlet side produces countercurrent blowing devices, for. B. has blowing nozzles and thread take-off device is arranged 0.8 m to 1.2 m below the spinneret and has a shaft length of 1 to 1.5 m, preferably 1.2 m. This reduces the overall height by practically 50% compared to the known system with regard to the heating zone. Furthermore, the degree of stretching of the microfilaments and consequently produced plastic threads can be varied by changing the heating temperature in the heating shaft and the air supply in counterflow.
- the invention is explained in more detail below with reference to a drawing which represents only one exemplary embodiment.
- the single figure shows a system according to the invention for the production of fully oriented plastic threads 1 from microfilaments 2.
- the basic structure of this system has a spinneret 3 for producing the microfilaments 2, which are cooled in a subsequent blowing shaft 4.
- Below the blowing shaft 4 there is a heating shaft 5 through which the microfilaments 2 are guided in an unbundled manner and in a parallel arrangement, heated and blown in countercurrent. This is indicated by arrows.
- the heating shaft 5 is followed by a preparation device 6, namely an oiler or corresponding spray nozzles.
- the bundling of the microfilaments 2 into the individual plastic threads 1 takes place in the area of the preparation device 6.
- the plastic threads 1 are then fed via godets 7 to a winding device 8 or a winding head and wound up.
- the heating shaft 5 is located 0.8 m to 1.2 m below the spinneret 3 in the thread take-off direction and has a shaft length of 1 m to 1.5 m according to the exemplary embodiment of 1.2 m. Furthermore, the heating shaft 5 has counterflow-generating blowing devices 9, for. B. blowing nozzles.
- the plastic threads produced by the process according to the invention have an elongation ⁇ 40%, preferably from 20 to 30%, and a strength> 3.6, preferably> 4 cN / dtex. Such values can be achieved if the take-off speed is 4500 m / min and the individual titer of the microfilaments is ⁇ 1.0 dtex or the total titer of the relevant plastic threads is 30/48 dtex, i.e. the plastic threads consist of 48 microfilaments or single capillaries are formed. This is immediately clear from the table below.
Description
Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoffäden oder -fasern aus Polymeren , insbesondere Polyamid . Polyester oder Polypropylen
Bescnreinunq
Die Erfindung betrifft e n. Verfahren zum Herstellen von Kunst¬ stoffäden oder -fasern aus Polymeren, insbesondere Polyamid, Polyester oder Polypropylen, im Wege des Schmelzspinnens von Mikrcfilamenten, wonach die mit vorgegebener Abzugsgeschwin¬ digkeit abgezogenen Mikrofilamente hinter der Spinndüse in einer Kühlzone auf zumindest Erstarrungstemperatur abgekühlt und anschließend zum Zwecke des Verstreckens in einer Heiz¬ zone auf e ne Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes erwärmt sowie gleichzeitig zur Erhöhung des Reibungswider¬ standes bzw. Erzeugung der erforderlichen Streckspannung mit einem gasförmigen Medium angeblasen werden.
Es ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei welchem der die Heizzone durchlaufende Kunststoffäden im Querstrom mit Luft angeblasen wird. Der Kunststoffäden besteht aus 50 Filamenten - auch Einzelkapillaren genannt - und weist einen Kapillar- titer bzw. Einzeltiter von allenfalls 1,0 dtex, regelmäßig von 3,0 dtex auf. Die Heizzone wird von einem verhältnismäßig langen Heizrohr gebildet, dessen Länge 3 m beträgt. Die von der Spinndüse abgegebenen Fila ente werden nach Abkühlung, jedoch vor Eintritt in das Heizrohr unter Bildung des zum Zwecke des Verstreckens zu beheizenden Kunststoffadens ge¬ bündelt. Aus einer derartigen Bündelung resultiert eine gegen¬ seitige Berührung der Filamente und folglich ungleichmäßige Wärmebehandlung. Das ist aus verschiedenen Gründen nachteilig Zunächst einmal wird der Verstreckungsprozeß gestört, weil eine gleichmäßige Erwärmung der Filamente und folglich des Kunststoffadens über seinen Querschnitt auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes kaum möglich ist. Letzteres gilt auch in Bezug auf die angestrebte Erhöhung des Reibungs-
Widerstandes, um die für die Verstreckung erforderliche Streckspannung zu erzeugen. Hier kommt erschwerend hinzu, daß der Kunststoffäden ohnehin nur im Querschnitt angeblasen wird. Im übrigen kann die Abzugsgeschwindigkeit bzw. Aufspulge¬ schwindigkeit bei diesem bekannten Verfahren nicht beliebig erhöht werden und liegt bei lediglich 3500 m/min. Insoweit ist nicht nur die Produktivität unbefriedigend, sondern darüber hinaus weisen die nach diesen bekannten Verfahren hergestellten Kunststoffäden eine -verhältnismäßig hohe Deh¬ nung auf, jedenfalls sofern der Einzeltiter > 1,0 dtex ist. Derartige Kunststoffäden verlangen für ihre textile Verarbei¬ tung eine aufwendige Nachbehandlung. Endlich baut die Anlage zur Herstellung solcher Kunststoffäden verhältnismäßig hoch, insbesondere wegen des langen Heizrohres bzw. Heizschachtes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu¬ geben, nach dem sich vollverstreckte Kunststoffäden oder -fasern (FOY = füll oriented yarn) mit erhöhter Produktivität herstellen lassen, welche für die unmittelbare Verwendung - also ohne Nachbehandlung - in der Textilindustrie geeignet" sind und sich zu einer besonders feinen, anschmiegsamen bzw. seidenähnlichen Ware verarbeiten lassen. Ferner soll eine dazu geeignete Anlage in besonders niedriger Bauweise ge¬ schaffen werden.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß Mikrofilamente mit einem Einzeltiter < 1,0 dtex in ungebündelter Ausrichtung - nämlich im Paral¬ lellauf - durch die Heizzone hindurchgeführt und von dem gas¬ förmigen Medium - z.B. Luft - im Gegenstrom angeblasen werden. Bevorzugt finden Mikrofilamente mit einem Einzeltiter von 0,4 bis 0,8 dtex Verwendung. - Die Lehre der Erfindung geht zu-
nächst einmal von der Erkenntnis aus, daß durch das Anblasen der Mikrofilamente im Gegenstro verfahren ein erhöhter Rei¬ bungswiderstand und ohne weiteres die für eine vollständige Verstreckung erforderliche Streckspannung erreicht werden. Denn Gegenstrom bedeutet höherer Luftwiderstand, so daß mit steigender Abzugsgeschwindigkeit eine zunehmende Fadenspan¬ nung erzeugt wird, aus der optimale Verstreckung resultiert, wenn die zuvor abgekühlten Mikrofilamente in der Heizzone und folglich vor dem Aufspulen wieder auf eine Temperatur oberhalb ihres Erstarrungspunktes erwärmt werden. Da die Mikrofilamente nach Lehre der Erfindung die Heizzone unge¬ bündelt durchlaufen, wird eine gleichmäßige Erwärmung, der Mikrofilamente über deren Querschnitt erreicht. Diese gleich¬ mäßige Erwärmung fördert die Vollorientierung bzw. Verstrek- kung der Mikrofilamente und schließlich des entstehenden Kunststoffadens. Dieser Kunststoffäden bzw. die daraus her¬ stellbaren Kunststoffasern bzw. Stapelfasern für Stapelfaser* garne zeichnen sich durch eine besonders niedrigere Dehnung aus und sind ohne weitere Nachbehandlung aufgrund ihrer Fadenfeinheit verwendungsfähig, so daß sich aus den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fäden feine, an¬ schmiegsame und gleichsam seidenähnliche Ware herstellen läßt. - Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens findet die Verstreckung der Mikrofilamente also lediglich über den Luftwiderstand und die Temperatur in der Heizzone statt. Aus diesem Grunde ist ein möglichst kleiner Titer, insbesondere Kapillartiter, besonders günstig, weil dann Fadenspannung und Fadentemperatur schneller und leichter beeinflußbar bzw. verstellbar sind. Außerdem kann mit höheren Abzugsgeschwin¬ digkeiten und folglich höherer Produktivität trotz einer ver¬ kürzten Heizzone gearbeitet werden.
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Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden auf¬ geführt. So sieht die Erfindung vor, daß die Mikrofilamente bei 150° C bis 250° C, vorzugsweise 220° C, im Gegenstrom beheizt werden und mit einer Abzugsgeschwindigkeit > 3500 m/min bis 8000 m/min, vorzugsweise 4500 m/min bis 5500 m/min, durch die Heizzone hindurchgezogen werden. Die beheizten Mikrofilamente werden zweckmäßigerweise erst hinter der Heiz¬ zone, jedoch vor dem Aufspulen gebündelt, erfahren also in der Heizzone eine besonders gleichmäßige Behandlung und Ver¬ streckung.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage, die zur Durch¬ führung des beanspruchten Verfahrens wegen einfacher und ge¬ drungener Bauweise besonders geeignet ist. Diese Anlage mit zumindest einer Spinndüse, einem Blasschacht, einem Heiz- schacht, einer Präparationseinrichtung, Galetten und einer Spuleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz- schacht auslaufseitig gegenstromerzeugende Blaseinrichtungen, z. B. Blasdüsen aufweist und Fadenabzugseinrichtung 0,8 m bis 1,2 m unterhalb der Spinndüse angeordnet ist sowie eine Schachtlänge von 1 bis 1,5 m, vorzugsweise 1,2 m, aufweist. Dadurch reduziert sich die Bauhöhe im Vergleich zu der bekann ten Anlage in bezug auf die Heizzone um praktisch 50 % . Ferner läßt sich der Verstreckungsgrad der Mikrofilamente und folglich hergestellten Kunststoffäden durch Veränderung der Heiztemperatur im Heizschacht und der Luftmengenzufuhr im Gegenstrom variieren.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Anlage zur Her¬ stellung von vollorientierten Kunststoffäden 1 aus Mikrofila- menten 2. Diese Anlage weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau eine Spinndüse 3 zum Erzeugen der Mikrofilamente 2 auf, die in einem nachfolgenden Blasschacht 4 abgekühlt werden. Unter¬ halb des Blasschachtes 4 befindet sich ein Heizschacht 5, durch den die Mikrofilamente 2 ungebündelt und in paralleler Anordnung hindurchgeführt, erwärmt und im Gegenstrom ange¬ blasen werden. Das ist durch Pfeile angedeutet. Dem Heiz¬ schacht 5 folgt eine Präparationseinrichtung 6, nämlich ein Öler bzw. entsprechende Sprühdüsen. Die Bündelung der Mikro¬ filamente 2 zu den einzelnen Kunststoffäden 1 erfolgt im Bereich der Präparationseinrichtung 6. Die Kunststoffäden 1 werden dann über Galetten 7 einer Spuleinrichtung 8 bzw. einem Spulkopf zugeführt und aufgespult. Der Heizschacht 5 befindet sich in Fadenabzugsrichtung 0,8 m bis 1,2 m unter¬ halb der Spinndüse 3 und weist eine Schachtlänge von 1 m bis 1,5 m nach dem Ausführungsbeispiel von 1,2 m auf. Ferner weist der Heizschacht 5 gegenstromerzeugende Blaseinrichtungen 9, z . B. Blaεdüsen auf.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kunst¬ stoffäden weisen eine Dehnung < 40 %, vorzugsweise von 20 bis 30 %, und eine Festigkeit > 3,6, vorzugsweise > 4 cN/ dtex auf. Derartige Werte lassen sich erreichen, wenn mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 4500 m/min gearbeitet wird und der Einzeltiter der Mikrofilamente < 1,0 dtex ist bzw. der Gesamttiter der betreffenden Kunststoffäden 30/48 dtex beträgt, die Kunststoffäden also aus 48 Mikrofilamenten bzw. Einzelkapillaren gebildet sind. Das macht die nachfolgende Tabelle unmittelbar deutlich.
Claims
1. Verfahren zum Herstellen von Kunststoffäden oder -fasern aus Polymeren, insbesondere Polyamid, Polyester oder Polypro¬ pylen, im Wege des Schmelzspinnens von Mikrofilamenten, wo¬ nach die mit vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit abgezogenen Mikrofilamente hinter der Spinndüse in einer Kühlzone auf zumindest Erstarrungstemperatur abgekühlt und anschließend zum Zwecke des Verstreckens in einer Heizzone auf eine Tempe¬ ratur oberhalb des Erstarrungspunktes erwärmt sowie gleich¬ zeitig zur Erhöhung des Reibungswiderstandes bzw. Erzeugng der erforderlichen Streckspannung mit einem gasförmigen Medium, z. B. Luft, angeblasen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Mikrofilamente mit einem Einzeltiter •■ 1,0 dtex in ungebündelter Ausrichtung durch die Heizzone hindurchgeführt und von dem gasförmigen Medium im Gegenstrom angeblasen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofilamente mit einem Einzeltiter von 0,4 dtex bis 0,8 dtex behandelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofilamente in der Heizzone bei 150° C bis 250° C, vorzugsweise 220° C, im Gegenstrom beheizt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Mikrofilamente mit einer Abzugsgeschwin¬ digkeit größer 3500 m/min bis 8000 m/min, vorzugsweise 4500 m/rnin bis 5500 m/min durch die Heizzone hindurchgezogen werden
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die behandelten Mikrofilamente hinter der Heiz¬ zone vor dem Aufspulen gebündelt werden.
6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit zumindest einer Spinndüse, einem Blas¬ schacht, einem Heizschacht, einer Präparationseinrichtung, Galetten und einer Spuleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, . daß der Heizschacht (5) auslaufseitig gegenstromerzeugende Blaseinrichtungen (9), z. B. Blasdüsen aufweist.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschacht (5) in Fadenabzugsrichtung 0,8 m bis 1,2 m unter¬ halb der Spinndüse (3) angeordnet ist und eine Schachtlänge von 1 m bis 1,5 m, vorzugsweise, 1,2 m, aufweist.
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