EP0961844A1

EP0961844A1 - Verstreckvorrichtung und verfahren zur herstellung verstreckter kunststoffilamente

Info

Publication number: EP0961844A1
Application number: EP98904144A
Authority: EP
Inventors: Jean Baravian; Georges Riboulet; Helmut Leiner; Robert Groten
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-12-08
Also published as: DE19705113C2; WO1998036110A1; CA2280872A1; DE19705113A1; JP2000509770A; BR9807833A; CN1247578A

Abstract

Verstreckvorrichtung und Verfahren zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamenten (2, 3), umfassend eine Spinnvorrichtung (1) und eine pneumatische Mittel zur Erzeugung einer Zugkraft an den Kunststoffilamenten (2, 3) umfassende Abzugsvorrichtung (10), wobei zwischen der Spinnvorrichtung (1) und der Abzugsvorrichtung (10) eine Heizvorrichtung (5) mit einem im Gegenstrom zu den Kunststoffilamenten (2, 3) geführten Heizmittelstrom (8) angeordnet ist.

Description

Beschreibung

Verstreckvorrichtung und Verfahren zur Herstellung verstreckter Kunststoff ilamente

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Verstreckvorrichtung, umfassend eine Spinnvorrichtung und eine pneumatische Mittel zur Erzeugung einer Zugkraft an den Kunststoffilamenten umfassende Abzugsvorrichtung, und ein Verfahren zur Herstellung verstreckter Kunststoff ilamente, wonach schmelzgesponnene Filamente mit einmem Einzeltiter von größer 1 dTex hinter einer Spinnvorrichtung zumindest auf Erstarrungstemperatur abgekühlt und mittels eines pneumatischen Abzugsvorrichtung verstreckt werden, für die Herstellung von Kunststoffäden, Stapelfasern oder Vliesen.

Stand der Technik

Die Herstellung von Kunststoffilamenten durch Schmelzspinnen besteht im wesentlichen aus drei Verfahrensschritten. Zunächst wird das Polymer mittels eines Extruders zum Schmelzen gebracht, anschließend erfolgt das Spinnen der Filamente mittels einer mit Kapillarbohrungen versehenen Spinndüse oder mehreren Spinndüsen. Schließlich erfolgt eine Verstreckung der ersponnenen Filamente, um eine Verringerung des Querschnitts zu erreichen. Die Verringerung des Querschnitts des ersponnenen Filaments ist für viele technische und textile Anwendungen eine wesentliche Voraussetzung. Die Verstreckung, die ein entscheidender Verfahrensschritt für die weiteren Einsatzmöglichkeiten dieser Filamente darstellt, kann unmittelbar, kontinuierlich und/oder automatisch, in den Spinnprozeß eingebunden werden oder als eigenständiger Verfahrensschritt in dem Herstellungsablauf erfolgen.

Die Verstreckung der Filamente erfolgt mittels einer Abzugsvorrichtung auf mechanischem Wege über Galetten oder auf pneumatischem Wege über eine Düse.

Unabhängig von der Art der integrierten Abzugsvorrichtung, pneumatisch oder mechanisch, haben die bei hoher Spinngeschwindigkeit, d.h. größer als 3500 m/min auf einer einstufigen Anlage ersponnenen Filamente deutlich schlechtere mechanische Eigenschaften, beispielsweise Festigkeit und Elastizitätsmodul, als die der mit geringerer Spinngeschwindigkeit, d.h. kleiner als 3500 m/min ersponnenen Filamente, die in einem zusätzlichen Verfahrensschritt eine Nachverstreckung erfahren haben.

Zwar begünstigt im einstufigen Verfahren eine hohe Spinngeschwindigkeit die Ausbildung verbesserter mechanischer Eigenschaften gegenüber einer niedrigerer Spinngeschwindigkeit, gleichzeitig werden aber auch im Filament selbst Strukturunterschiede zwischen der Oberfläche und dem Inneren des Filaments erzeugt, die für eine Verringerung der Festigkeit bzw. des Elastizitätsmoduls der Filamente gegenüber einem nachverstreckten Filament verantwortlich sind.

Die US 2 604667 lehrt die Herstellung orientierter Fäden ohne spezielle Verstreckvorrichtung zum Nachverstrecken durch Verwendung einer Abzugsgeschwindigkeit von mindestens 4700 m/min. Diese hohe Geschwindigkeit ist erforderlich, um zu hoher Festigkeit zu kommen. Wird die Geschwindigkeit unterschritten, haben die erzeugten Filamente eine hohe Dehnung. Um diese Abzugsgeschwindigkeit zu erreichen, können angetriebene Walzen oder eine Luftdüse verwendet werden. Die US 2 604667 behandelt in erster Linie die Herstellung von Garnen, erwähnt wird aber auch die Herstellung von Stapelfasern bei Verwendung einer Luftdüse als Abzugsvorrichtung.

Für die Herstellung von Spinnvliesen aus ersponnenen, endlosen Filamenten ist es bekannt, eine Verstreckung der aus der Spinndüse ausgetretenen Filamente mittels einer im Überschallbereich betriebenen pneumatischen Düse einer Abzugsvorrichtung vorzunehmen. Jeweils mehrere erstarrte Filamente werden mittels der Düse einer Ablagevorrichtung für die Herstellung des Spinnvlieses zugeführt. Die durch Luftreibung auf die Filamente ausgeübte Kraft ermöglicht die Einstellung der Abzugsgeschwindigkeit und damit die Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften der Filamente. Hierbei hat sich gezeigt, daß der Beeinflussung der Eigenschaften der Filamente Grenzen gesetzt sind. Trotz Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit, was durch die Erhöhung des Drucks der der Düse zugeführten Luft geschieht, kann die Festigkeit kaum weiter gesteigert und die Dehnung kaum weiter verringert werden.

Aus der DE-OS 2 117 659 ist ein Verfahren zum Herstellen von Fäden und Fasern durch Schmelzspinnen von Kapillaren aus synthetischen, linearen Polymeren bekannt, das mit Abzugsgeschwindigkeiten bis 3500 m/min arbeitet. Die Abzugsgeschwindigkeit ist durch die Geschwindigkeit eines Galettenpaares vorgegeben. Zur Beeinflussung der Dehnung ist zwischen einer Spinndüse und den Abzugsgaletten ein Heizorgan angeordnet, in welchem ein aus 50 Filamenten bestehender Kunststoffaden auf Temperaturen oberhalb des Erstarrungspunktes und unterhalb der Schmelztemperatur erwärmt wird, wodurch ein Streckverhältnis bis zu 1 :2 erreicht wird. Weiterhin wird die Herstellung von Spinnvliesen aus Filamenten mit feinem Einzeltiter und speziell angepaßter Festigkeit und Dehnung erwähnt, ohne dies jedoch näher auszuführen. In der DE-OS 29 25 006 wird auf die Auswirkung der Verstreckung auf die Festigkeit einerseits und auf die Dehnung und de Schrumpf andererseits eingegangen. Es wird ausgeführt, daß die Filamente durch die Verstreckung eine höhere Festigkeit erhalten, während die Dehnung und die Schrumpfung vermindert werden. Die gegenüber der DE-OS 21 17 659 höheren Abzugsgeschwindigkeiten von 4100 bis 6000 m/min werden durch die Verwendung leicht rotglühende Heizorgane in direktem Kontakt mit den Filamenten erreicht.

Zur Herstellung von Kunststoffasem aus Polymeren, insbesondere Polyamid, Polyester oder Polypropylen im Wege des Schmelzspinnens, ist aus der DE 40 21 545 eine Anlage mit zumindest einer Spinndüse, einem Blasschacht, einem Heizschacht, einer Präparationseinrichtung, Galetten- und einer Spuleneinrichtung bekannt, wobei der Heizschacht Gegenstrom erzeugende Blaseinrichtungen, z.B. Blasdüsen aufweist. Mit dieser Anlage können vollverstreckte Kunststoffäden oder -fasern hergestellt werden, wobei die einzelnen Fasern oder Filamente einen Einzeltiter kleiner 1 , dTex aufweisen. Auf dieser Anlage und nach diesem Verfahren werden vollverstreckte Kunststoffäden ohne Nachbehandlung erzeugt, die sich zu einer besonders feinen und anschmiegsamen Ware verarbeiten lassen. Ob die Anlage für höhere Titerbereiche ausreichende Verstreckungseigenschaften aufweist, ist nicht ausgeführt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen und ein Verfahren bereitzustellen, welche bzw. welches sich zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamenten mit einem Titer größer 1 dTex eignet und Filamente mit höherer Festigkeit und eine verringerter Dehnung hervorbringt. Darstellung der Erfindung

Erfindungsgemäß weist die Verstreckvorrichtung eine zwischen der Spinnvorrichtung und der Abzugsvorrichtung angeordnete Heizvorrichtung mit einem im Gegenstrom zur Kunststoffaser geführten Heizmittelstrom auf.

Auf dieser Anlage lassen sich endlose Filamente aus thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyethylen usw., durch Einfach- oder Mehrfachspinnen (zweischichtig, segmentiert, koaxial, usw.) für technische oder textile Anwendungen herstellen. Die mechanischen Eigenschaften der durch Schmelzspinnen hergestellten Filamente verbessern sich maßgeblich, insbesondere bei gleichem Titer die Reißfestigkeit, die Dehnung, der Elastizitätsmodul und der thermische Schrumpf.

Die Heizvorrichtung kann mit im Gegenstrom zugeführter heißer Luft oder einem anderen heißen, vorzugsweise neutralem Gas, aber auch mit Additiven versetzten Gasgemischen, betrieben werden. Die Luft ist auf eine Temperatur erhitzt, die oberhalb der Erstarrungstemperatur der Filamente liegt.

Die Wirkungsweise der Heizvorrichtung beruht darauf, daß zwischen der Spinnvorrichtung und der Abzugsvorrichtung durch das im Gegenstrom geführte Heizmittel ein Bereich zum "Festhalten" bzw. "Bremsen" des erhitzten Filamentbündels geschaffen wird. Dadurch ist das Angreifen einer weiteren Verstreckkraft mittels durch die dem Bereich nachgeschaltete Abzugsvorrichtung möglich und es erfolgt eine zusätzliche Verstreckung. Die Verstreckung ist durch den Unterschied der Eintrittsgeschwindigkeit der Filamente in die Heizvorrichtung und die Eintrittsgeschwindigkeit der Filamente in die Abzugsvorrichtung definiert. Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich die pneumatische Abzugsvorrichtung, welche nach dem Prinzip der Luftreibung arbeitet, auch mit einer Heizvorrichtung kombiniert werden kann, die im Gegenstrom arbeitet. Die so erhaltenen Filamente erfahren bei gleicher Abzugsgeschwindigkeit eine Steigerung der Festigkeit und eine Verringerung der Dehnung. Ein wesentlicher Vorteil liegt aber auch darin, daß zur Erzeugung von Filamenten mit bestimmten Eigenschaften die Abzugsgeschwindigkeit drastisch verringert werden kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung können Mittel zur Herstellung eines

Spinnvlieses vorgesehen sein. Diese Mittel bewirken eine Ablage der über die pneumatische Abzugsvorrichtung geförderten Kunststoffilamente zu einem flächigen Gebilde, eben einem Spinnvlies, wobei für die Kunststoffilamente keine weiteren mechanischen Fördermittel notwendig sind.

Die Verstreckvorrichtung kann auch durch Mittel durch Erzeugung von Stapelfasern ergänzt werden, wobei die Kunstsotfffilamente in kurze Fasern geschnitten werden. Diese Fasern eigenen sich insbesondere für die Herstellung von Faservliesen.

Mit einem Verfahren zur Herstellung von verstreckten Kunststofffilamenten, wonach schmelzgesponnene Filamente hinter einer Spinnvorrichtung zumindest auf Erstarrungstemperatur abgekühlt und mittels einer pneumatischen Abzugsvorrichtung verstreckt werden, mit einer anschließenden Erwärmung in einer Heizvorrichtung zum Zwecke des Verstreckens, wobei die Filamente in der Heizvorrichtung von einem gasförmigen, auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes erhitzten Mediums im Gegenstrom angeblasen werden, können Kunststofffilamente erzeugt werden, die eine höhere Festigkeit bei geringerer Dehnung aufweisen. Diese Filamente benötigen keine weitere Nachverstreckung und ermöglichen die Verfahrensführung bei geringeren Abzugsgeschwindigkeiten als bisher.

Vorzugsweise wird das Verfahren derart geführt, daß zwischen der Heizvorrichtung und der Abzugsvorrichtung eine Nachverstreckung in einem Streckverhältnis von 1 ,1 bis 1 ,5 erfolgt.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Filamente bei einer Temperatur von 200°C bis 350°C, im Fall von PET oder PA 66 vorzugsweise 225°C bis 300°C, im Gegenstrom angeblasen werden. Die Luftmenge kann von 5 m³ /h bis 25 m³ /h variiert werden.

Um eine deutliche Verbesserung der Festigkeit und der Dehnung zu erreichen ist es ausreichend, wenn die Filamente mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 2000 m/min bis 4700 m/min durch den Gegenstrom geführt werden. Gleichwohl tritt die Verbesserung der Eigenschaften auch bei höheren Geschwindigkeiten ein.

Mit dem Verfahren können die Eigenschaften der herzustellenden Kunsstoff ilamente beeinflußt werden. So ist es möglich, die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so einzustellen, daß eine Fadendehnung kleiner 60%, erzielt wird, oder die Abzugsgeschwindigkeit der Filamente, die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so einzustellen, daß bei gleicher Abzugsgeschwindigkeit eine relative Erhöhung der Zugfestigkeit des nachverstreckten Filaments von mindestens 20% gegenüber einem einfach verstreckten Filament erzielt wird, wobei vorzugsweise eine Zugfestigkeit der Filamente von mindestens 32 cN/Tex, besonders vorzugsweise 34 bis 45 cN/Tex erzielt wird, oder die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so einzustellen, daß ein Heißluftschrumpf von höchstens 6% (bei 180°C, 15 min) erzielt wird. Das gilt insbesondere, wenn als Material PES verwendet wird. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Abzugsgeschwindigkeit der Filamente, die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so einzustellen, daß der Übergang des Bereichs elastischer Verformung in den Bereich plastischer Verformung erst unter einer um mindestens 20% höheren Kraft erfolgt.

Obwohl die Filamente hochverstreckt sind, ist es möglich, die Filamente im Anschluß an die Gegenstrombehandlung kontinuierlich oder in einer getrennten Behandlungsstufe nochmals nachzuverstrecken.

Als weiterer Verfahrensschritt können die Kunststoffilamente zur Erzeugung eines Vlieses auf einem Träger abgelegt werden oder zur Herstellung von Stapelfasern geschnitten werden, wobei die geschnittenen Filamente zur Verarbeitung in weiteren Verfahren abgefüllt werden können.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Kunsstoffilamente zur Herstellung eines Vlieses, wobei die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens 32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen. Zur Herstellung eines Spinnvlieses können die Kunststoffilamente als Endlosfäden abgelegt werden, zur Herstellung eines Faservlieses können die Kunststoffilamente als Stapelfasern abgelegt werden.

Weiterhin vorteilhaft ist die Verwendung der Kunsstoffilamente zur Herstellung von Garnen, wobei die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens 32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen. Dabei können die Garne aus endlosen Kunststoffilamenten hergestellt sein oder aus Stapelfasern gesponnen sein.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung ist eine Verstreckungsvorrichtung zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamenten schematisch dargestellt. Es zeigt die: Fig. 1 die wesentlichen Baugruppen der Anlage, die Fig. 2 einen Verlauf der Geschwindigkeit eines Filamentbündels gemäß der Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen Systemen und Fig. 3 die Kennlinien verschiedener mechanischer Eigenschaften.

Ausführung der Erfindung

Die in Fig. 1 dargestellte Verstreckungsvorrichtung zur Herstellung von verstreckten Kunststoffasern umfaßt eine Spinnvorrichtung 1 , der in bekannter Weise geschmolzener Kunststoff zugeführt wird. Über in der Spinnvorrichtung 1 angeordnete Spinndüsen tritt eine der Anzahl der Öffnungen in den Spinndüsen entsprechende Anzahl von Filamenten 2 aus, die zusammen ein Filamentbündel 3 ergeben. Üblicherweise werden 16, 32 oder 64 Filamente zu einem Filamentbündel zusammengefaßt. Nach Austritt aus der Spinndüse werden die Filamente 2 unter die Erstarrungstemperatur abgekühlt, wobei eine zusätzliche Kühlvorrichtung 4 vorgesehen sein kann. Dabei bilden sich kristalline und amorphe Zonen im einzelnen Filament aus.

Die abgekühlten Filamente 2 werden nun einer Heizvorrichtung 5 zugeführt und dort gebündelt, so daß ein paralleler Verlauf durch die Heizvorrichtung 5 erfolgt. Die Heizvorrichtung 5 weist einen Heizschacht 6 auf, an dessen gegenüber der Spinnvorrichtung unterem Ende 7 heiße Luft 8 zugeführt wird und an dessen oberem Ende 9 die Luft wieder austritt. In dem Heizschacht 6 wird die Luft 8 folglich im Gegenstrom zu dem Filamentbündel 3 geführt.

In einer bestimmten Entfernung zu dem Heizschacht 6 ist die Abzugsvorrichtung 10 angeordnet, mit welcher auf das Filamentbündel 3 eine Zugkraft ausgeübt wird. Dies erfolgt auf pneumatischem Weg über eine Venturi-Düse 11 , der unter hohem Druck stehende Luft 12 zugeführt wird, so daß am engsten Querschnitt die Schallgeschwindigkeit erreicht wird im weiteren Verlauf die Schallgeschwindigkeit überschritten wird.

Das aus der Abzugsvorrichtung 10 austretende Filamentbündel 3 kann in bekannter Weise zu einem Kunststoffäden verarbeitet werden, zur Erzeugung von Stapelfasern geschnitten werden oder zur Herstellung eines Spinnvlieses dienen. Letzteres ist beispielsweise in der FR 7420 254 beschrieben.

In Fig. 2 ist eine Übersicht über den Geschwindigkeitsverlauf der ersponnenen Filamente für verschiedene Anlagen bzw. Verfahren dargestellt. Unter den üblichen Bedingungen einer direkten Erspinnung und Streckung der Filamente in einer Stufe und unter hoher Geschwindigkeit, hier einer Abzugsgeschwindigkeit von 6000 m/ min, erfahren die Filamente eine schockartige Abkühlung aufgrund der sehr hohen Geschwindigkeitsgradienten in Längs- und Querrichtung, siehe Kurve A. Entlang des Spinnweges ist der Geschwindigkeitsgradient größer als 2x10⁴ 1/s, und die Abkühlgeschwindigkeit ist in der Größenordnung von 26000°C /s. Diese extremen Bedingungen bewirken in dem Filament eine unterschiedliche, heterogene Struktur zwischen dem Mantel und dem Kern des Filaments. Gegenüber den in einem mehrstufigen Verfahren nachverstreckten Filamenten hat dies einen Abfall bestimmter mechanischer Eigenschaften zur Folge.

Eine Verringerung der Geschwindigkeit auf 4400 m/min Abzugsgeschwindigkeit vermindert den Geschwindigkeitsgradienten und die Kühlgeschwindigkeit deutlich, wie dann aus der Kurve B abgelesen werden kann. Allerdings nimmt auch die Bruchlast ab und die Bruchdehnung zu.

Um trotz vorteilhafter niedriger Abzugsgeschwindigkeiten eine Erhöhung der Bruchlast und eine Verringerung der Bruchdehnung zu erhalten, werden zweistufige mechanische Verfahren verwendet, die einen ersten Bereich mit einem hohen Geschwindigkeitsgradienten und einen zweiten Bereich mit hohen Geschwindigkeitsgradienten aufweisen. Dies ist in der Kurve C dargestellt.

Durch die Verwendung einer Heizvorrichtung mit durch im Gegenstrom geführter, erhitzter Luft angeblasenen Filamenten zwischen der Spinndüse und der Abzugsvorrichtung wird bei einer Abzugsfeschwindigkeit von 4400 m/min der in der Kurve D dargestellte Verlauf erreicht. Über eine Länge L der Heizvorrichtung 5 findet eine Nachverstreckung der über den Erstarrungspunkt erhitzen Filamente statt.

In der Tabelle 1 sind verschiedene Versuchsergebnisse mit und ohne Heizvorrichtung für unterschiedliche Massendurchsätze von Polyethylenterephthalat (PET) mit einem Schmelzpunkt von 256°C und einer Viskosität von 190 Pa s bei 290°C gegenübergestellt.

In einer ersten Versuchsanordnung T wurde eine aus Spinnvorrichtung 1 und Abzugsvorrichtung 10 bestehende Verstreckvorrichtung zur Herstellung von Filamenten verwendet.

Die zweite Versuchsanordnung V unterscheidet sich von der ersten dadurch, daß zwischen der Spinnvorrichtung 1 und der Abzugsgeschwindigkeit 10 eine Heizvorrichtung 5 vorgesehen wurd, in welcher die Filamente mit im Gegenstrom geführter, auf eine Temperatur oberhalb der Erstarrungstemperatur erhitzter Luft erwärmt wurden. Es ist möglich, daß dabei die Filamente 3 über ihre Erstarrungstemperatur erhitzt werden, daß aber gleichwohl die Schmelztemperatur nicht erreicht wird.

Die Versuche wurden für beide Versuchsanordnungen zum einen mit einem Massendurchsatz von 1 g/min je Kapillaröffnung der Spinndüse (T1 , V1.1 , V1.2) und zum anderen mit einem Massendurchsatz von 0,62 g/min je Kapillaröffnung der Spinndüse (T2, V2) durchgeführt. Bei dem Vergleich der wesentlichen Eigenschaften des in der ersten Versuchsreihe hergestellten Filaments ist zunächst festzustellen, daß die Abzugsgeschwindigkeit des Filaments in den Versuchen V1.1 und V1.2 gegenüber T1 deutlich zurückgegangen ist. Dies läßt sich dadurch erklären, daß die Reibungskräfte in der Heizvorrichtung durch die Druckerhöhung in der Abzugsvorrichtung nicht vollständig ausgeglichen wurden. Ein direkter Vergleich der mechanischen Eigenschaften zweier mit derselben Abzugsgeschwindigkeit gemäß den beiden Versuchsanordnungen T, V hergestellten Filamente ist hier daher nicht möglich.

Man erkennt aber, daß trotz einer von 4770 m/min auf 3330 m/min verringerter Abzugsgeschwindigkeit die Festigkeit von 30,3 cN/Tex auf 39,7 cN/Tex gesteigert und die Dehnung von 72,6% auf 57,1 % verringert wurde (T1 und V1.2). Damit ist es möglich, zur Erzeugung von Filamenten hoher Festigkeit in einem Bereich mittlerer Abzugsgeschwindigkeit zu arbeiten. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit in der Versuchsanordnung mit Heizvorrichtung auf 4000 m/min führt zu einer nochmaligen Verbesserung der Festigkeit von 39,7 cN/dTex auf 42,5 cN/Tex und eine Verringerung der Dehnung von 57,1 % auf 43,7% (V1.2 gegenüber V1.1 ).

In der zweiten Versuchsreihe V2, T2, wurde ein Massendurchsatz Polymer /Loch von 0,62 g/min eingestellt. Auch im feineren Titerbereich verringerte sich die Abzugsgeschwindigkeit. Die Festigkeit verbesserte sich in beträchtlichem Maße von 27,7 cN/Tex auf 36,6 cN/Tex und die Dehnung wurde ebenfalls von 82,6% auf 47,6% deutlich reduziert Tabelle 1

In Fig. 3 ist der Kraft-Dehnungsverlauf der Aus den Versuchen T1 , V1 , V1.1 , V1.2; T2, V2 hervorgegangenen Filamente zusammengestellt. Man erkennt den außerordentlich großen Einfluß der Heizvorrichtung sowohl auf die Festigkeit als auch auf die Dehnung. Insbesondere von Bedeutung ist die wesentliche Verbesserung der Dehnung im Bereich von Kräften höher als 10 cN/Tex. Die verbesserten Filamente können hier deutlich mehr Last aufnehmen, ohne eine übermäßige Dehnung zu erfahren. Dieses Verhalten ist selbst bei mit verringerter Abzugsgeschwindigkeit hergestellten Filamenten gemäß V1.2 bzw. V2 noch in wesentlichem Maße gegeben. Die Abkühlung der aus der etwa 300°C heißen Spinnvorrichtung austretenden Filamente erfolgte durch Queranströmung mit Luft bei Raumtemperatur, die Erhitzung der Filamente in der Heizvorrichtung erfolgte mit einem Volumenstrom auf 270 - 300°C erhitzer Luft zwischen 10 und 15 m³/h. Es versteht sich von selbst, daß die Temperatur des gasförmigen Fluids 8 für Polyolefine entsprechend der jeweiligen Schmelztemperatur angepaßt werden muß. Der Massendurchsatz an gasförmigem Fluid 8 richtet sich unter anderem nach der Menge der zu verstreckenden Filamente, dem verwendeten Polymer oder Polymeren, dem Verstreckungsgrad und der Vorverstreckung zwischen der Spinnvorrichtung 1 und der Heizvorrichtung 5.

Die Filamente eignen sich aufgrund ihrer verbesserten mechanischen Eigenschaften besonders für die Herstellung von Vliesen, wobei als Material thermoplastische Kunststoffe, insbesondere PET, aber auch Polyester (PES), Polyamid (PA), Polyamid 6.6 (PA 6.6), Polypropylen (PP) oder

Polybutylenterephthalat (PBT) in Frage kommen. Die Filamente können auch aus mehreren verschiedenen Materialien hergestellt sein, wobei bekannte Spinntechniken verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verstreckvorrichtung zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamenten (2, 3), umfassend eine Spinnvorrichtung (1 ), und eine pneumatische Mittel (11 ) zur Erzeugung einer Zugkraft an den Kunststoffilamenten (2, 3) umfassende Abzugsvorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spinnvorrichtung (1 ) und der Abzugsvorrichtung (10) eine Heizvorrichtung (5) mit einem im Gegenstrom zu den Kunststoffilamenten (2, 3) geführten Heizmittelstrom (8) angeordnet ist.

2. Verstreckvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Herstellung eines Spinnvlieses vorgesehen sind.

3. Verstreckvorrichtung Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung von Stapelfasern, beispielsweise für die

Herstellung von Faservliesen vorgesehen sind.

4. Verfahren zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamente (2, 3), wonach schmelzgesponnene Filamente (2, 3)mit einem Einzeltiter von größer 1 dTex hinter einer Spinnvorrichtung (1 ) zumindest auf

Erstarrungstemperatur abgekühlt und mittels eines pneumatischen Abzugsvorrichtung (10) verstreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente anschließend zum Zwecke des Verstreckens in einer Heizvorrichtung (5) erwärmt werden, wobei die Filamente in der Heizvorrichtung (5) von einem gasförmigen, auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes erhitzten Fluids (8) im Gegenstrom angeblasen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Heizvorrichtung (5) und der Abzugsvorrichtung (10) eine

Nachverstreckung in einem Streckverhältnis von 1 ,1 bis 1 ,5 erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente (2, 3) bei einer Temperatur von 200°C bis 350°C, vorzugsweise 225°C bis 300°C, im Gegenstrom angeblasen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente mit einer Luftmenge von 5 m³ /h bis 25 m³/h im Gegenstrom angeblasen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 2000 m/min bis 4700 m/min durch den Gegenstrom geführt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt werden, daß eine Fadendehnung kleiner 60%, erzielt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit der Filamente, die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt werden, daß bei gleicher

Abzugsgeschwindigkeit eine relative Erhöhung der Zugfestigkeit des nachverstreckten Filaments von mindestens 20% gegenüber einem einfach verstreckten Filament erzielt wird, wobei vorzugsweise eine Zugfestigkeit der Filamente von mindestens 32 cN/Tex, besonders vorzugsweise 40 bis 50 cN/Tex erzielt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit der Filamente, die Luftmenge und Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt sind, daß der Übergang des Bereichs elastischer Verformung in den Bereich plastischer Verformung erst unter einer um mindestens 20% erhöhten Kraft erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt

5 werden, daß ein Heißluftschrumpf von höchstens 6% (bei 180°C, 15 min) erzielt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente im Anschluß an die Gegenstrombehandlung

10 kontinuierlich oder in einer getrennten Behandlungsstufe nachverstreckt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente (2, 3) zur Erzeugung eines Vlieses auf einem

15 Träger abgelegt werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente (2, 3) zur Herstellung von Stapelfasern geschnitten werden.

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16. Vlies, aufweisend unter Verwendung einer Verstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15 hergestellte verstreckte Kunststoffilamente, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens

25 32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen.

17. Vlies nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente als Endlosfäden abgelegt sind.

30 18. Vlies nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente als Stapelfasern vorliegen.

19. Garn, aufweisend unter Verwendung einer Verstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15 hergestellte verstreckte Kunststoffilamente, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens

32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen.

20. Garn nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente Endlosfäden sind.

21. Garn nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente als Stapelfasern vorliegen.

GEÄNDERTE ANSPRÜCHE

[beim Internationalen Büro am 28. Ouli 1998 (28.07.98) eingegangen; ursprünglicher Anspruch 4 geändert; alle weiteren Ansprüche unverändert (4 Seiten)]

Herstellung von Faservliesen vorgesehen sind.

4. Verfahren zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamente (2, 3), wonach schmelzgesponnene Filamente (2, 3) mit einem Einzeltiter von größer 1 dTex hinter einer Spinnvorrichtung (1 ) zumindest auf

Erstarrungstemperatur abgekühlt und mittels einer pneumatischen Abzugsvorrichtung (10) verstreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente nach dem Abkühlen und vor dem Eintritt in die Abzugsvorrichtung zum Zwecke des Verstreckens in einer Heizvorrichtung (5) erwärmt werden, wobei die Filamente in der

Heizvorrichtung (5) von einem gasförmigen, auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes erhitzten Fluids (8) im Gegenstrom angeblasen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Heizvorrichtung (5) und der Abzugsvorrichtung (10) eine Nachverstreckung in einem Streckverhältnis von 1 ,1 bis 1 ,5 erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die

Filamente (2, 3) bei einer Temperatur von 200°C bis 350°C, vorzugsweise 225°C bis 300°C, im Gegenstrom angeblasen werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, ddaaßß ddiiee FFiillaammeennttee mmiitt eeiinneerr LLuuffttmenge von 5 m³ /h bis 25 m³/h im Gegenstrom angeblasen werden.

Abzugsgeschwindigkeit eine relative Erhöhung der Zugfestigkeit des nachverstreckten Filaments von mindestens 20% gegenüber einem einfach verstreckten Filament erzielt wird, wobei vorzugsweise eine Zugfestigkeit der Filamente von mindestens 32 cN/Tex, besonders vorzugsweise 40 bis 50 cN Tex erzielt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt werden, daß ein Heißluftschrumpf von höchstens 6% (bei 180°C, 15 min) erzielt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente im Anschluß an die Gegenstrombehandlung kontinuierlich oder in einer getrennten Behandlungsstufe nachverstreckt werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente (2, 3) zur Erzeugung eines Vlieses auf einem Träger abgelegt werden.

16. Vlies, aufweisend unter Verwendung einer Verstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15 hergestellte verstreckte Kunststoffilamente, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens 32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen.

18. Vlies nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente als Stapelfasern vorliegen.

32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen.

IN ARTIKEL 19 GENANNTE ERKLÄRUNG

Die Änderungen in den neuen Ansprüche betreffen lediglich Anspruch 4.

Die Änderungen sind in den ursprünglichen Anmeldungsunterlagen auf Seite 9, Absatz 2 und Absatz 4 offenbart.