EP1002148A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von technischen filamentgarnen durch verwirbeln sowie ein polyesterfilamentgarn - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung von technischen filamentgarnen durch verwirbeln sowie ein polyesterfilamentgarn

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EP1002148A1
EP1002148A1 EP98934734A EP98934734A EP1002148A1 EP 1002148 A1 EP1002148 A1 EP 1002148A1 EP 98934734 A EP98934734 A EP 98934734A EP 98934734 A EP98934734 A EP 98934734A EP 1002148 A1 EP1002148 A1 EP 1002148A1
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yarn
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nozzle
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    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02JFINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
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    • Y10T428/2964Artificial fiber or filament
    • Y10T428/2967Synthetic resin or polymer
    • Y10T428/2969Polyamide, polyimide or polyester

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of technical filament yarns by intermingling a polyester multifilament at elevated temperature, under a thread tension of less than 140 cN, in an interlaced air nozzle, consisting of a nozzle body with a perforated plate and a baffle plate, and a device for carrying it out of the process and a technical filament yarn.
  • Multifilament yarns are intermingled during the spinning process in order to maintain interweaving of the individual filament fibrils and to avoid thread spreading during further processing.
  • the interlacing takes place selectively, enables the individual filaments in the fibril bandage to be held together better and the yarn to be processed further.
  • Methods for interlacing the multifilament yarns are known, the knot formation taking place in a swirl channel or between two plates by means of an air jet.
  • the number of nodes can be controlled both via the pressure and the speed of the swirling air.
  • oligomers are always formed, which can be deposited on the surface of the multifilament yarn by blowing on the cold baffle plate of the intermingling nozzles. These hard, often crust-like deposits can cause blockages in the air supply and in the drainage channels and damage to the fibrils, as well as inadequate, unstable and irregularly arranged nodes.
  • Winding thread tensile strength of less than 100 cN are marked, in a total titer range of 500 to 2000 dtex tend to form particularly strong
  • 0 148 402 describes a commercially available, open
  • the nozzle can be mechanically and chemically cleaned in a complex process.
  • hot intermingling air was used for the production of such multifilament yarns.
  • This so-called hot air swirling becomes cold Compressed air heated up to approximately 290 ° C by an air heater installed in the compressed air system. Improvements have been achieved which, however, are unsatisfactory, particularly because of the irregular arrangement of the nodes and the high energy consumption. Hot air swirling has the further disadvantage that a complex control system questions the economic viability of such a method.
  • the object of the invention is to provide a simplified method which enables a better knot distribution and allows an extended nozzle service life.
  • Another object is to provide a swirling device that reduces the energy consumption of the process during swirling.
  • Yet another task is to provide an industrial yarn that is more suitable for weaving use.
  • Weaving is primarily used for fabrics for tents, piaches, membrane structures, awnings, projection walls and geotextiles, which are usually coated.
  • the object is achieved according to the invention in that the heat is transferred directly to the polyester multifilament and the air via the nozzle body to a highly thermally conductive metal block which is connected directly to the baffle plate and in which a bore is provided for receiving a radiator. This will improve scattering and node distribution, as well as an enormous energy saving of 85%.
  • the swirl nozzle as a cold point in the spinning process is eliminated.
  • baffle plate it is expedient to heat the baffle plate to a constant temperature between 150 and 180 ° C., in particular 150 ° to 170 ° C., preferably 160 ° C.
  • a temperature below 150 ° C has the disadvantage of increasing deposits; at a temperature above 180 ° C the swirl properties do not improve any further.
  • the number of knots per meter is either too low or too high.
  • the device for performing the method consists of a swirl nozzle with a nozzle body, a perforated plate and an impact plate.
  • the baffle plate is expediently connected directly and flush to a highly thermally conductive metal block, for example made of aluminum, in which a bore is provided for receiving a radiator. Electrical resistance heaters or any other space-saving heating are suitable as radiators.
  • the direct contact between the baffle plate and the metal block is essential.
  • a polyester filament yarn produced by the method according to the invention with a winding tension of less than 140 cN, in particular less than 100 cN and with a total titer of 500 - 2000 dtex, has a strength of at least 70 cN / tex and an elongation at break of less than 24%, an increased knot resistance of more than 80% and a distance between 2 knots of more than 4.0 cm.
  • the polyester filament is ideally suited for the production of coated fabrics for industrial purposes.
  • Fig. 1 shows a swirl nozzle according to the invention in side view.
  • a nozzle body is designated by the reference numeral 1.
  • the nozzle body 1 is connected to a baffle plate 3 via a perforated plate 2.
  • Nozzle body 1 is a compressed air line 4 via a
  • Thread guide 6 'guaranteed On the baffle plate 3, a metal body 8 is provided flush with
  • the metal body 8 is provided with a bore 7 for receiving a radiator.
  • the functioning of the device is explained in the exemplary embodiments.
  • the nozzle described in FIG. 1 was pressurized in a known manner via the compressed air line 4 with commercially available, cold compressed air of 1.8 bar.
  • a constant temperature level of 160 ° C at the baffle plate 3 could be maintained for 80 hours with the radiator with a heating power of 50W / 50V.
  • Table 1 shows the results achieved in comparison with the known hot air swirling.
  • the table shows that after an operating time of 80 hours, a swirl of 12.1 knots / m (target value: 12.0 ⁇ 1.5) with a scatter of 0.36 and a swirl stability of 87.1% become.
  • the swirl nozzle according to the invention was used for 96 hours with a baffle plate temperature of 160 ° C.
  • the standard air pressure of 2.8 bar corresponds to that of hot air swirling.
  • Table 2 shows the results achieved in comparison with the known hot air swirling.
  • Thread measured according to the needle stitch method with a dynamic load of 0.5 cN / tex and 1000 load changes per minute .
  • the hot nozzle swirl brings an equally good swirl value, good knot resistance and a significantly better knot distribution.
  • the smallest distance between 2 knots increased by at least about 15% from 3.4 to 4 cm.
  • the serimetric properties and thread cleanliness remained unchanged.
  • the method according to the invention is particularly suitable for producing high-strength industrial yarn for fabrics for tents, piaches and geotextiles, which are generally coated.

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Abstract

In einem Verfahren zur Herstellung von technischen Filamentgarnen durch Verwirbeln eines Polyestermultifilaments bei erhöhter Temperatur, unter einer Fadenzugkraft von weniger als 140 cN, wird mittels einer Verwirbelungsdüse, bestehend aus einem Düsenkörper (1) mit einer Lochplatte (2) und einer Prallplatte (3), die Wärme auf das Polyestermultifilament und die Luft über den Düsenkörper (1) auf einen unmittelbar mit der Prallplatte (3) verbundenen hochwärmeleitfähigen Metallblock (8) direkt übertragen. Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist die Prallplatte (3) direkt und bündig mit einem hochwärmeleitfähigen Metallblock (8) verbunden, in welchem eine Bohrung (7) für die Aufnahme eines Heizkörpers vorgesehen ist. Das Filamentgarn für Webereieinsatz aus Polyester mit einem Gesamttiter von 500-2000 dtex weist eine Festigkeit von mindestens 70 cN/tex bei einer Bruchdehnung von weniger als 24 % auf und hat eine Knotenbeständigkeit von grösser als 80 % und einem Abstand zwischen 2 Knoten von grösser als 4,0 cm.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von technischen
Filamentgarnen durch Verwirbeln sowie ein
Polyesterfilamentgam
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von technischen Filamentgarnen durch Verwirbeln eines Polyestermultifilaments bei erhöhter Temperatur, unter einer Fadenzugkraft von weniger als 140 cN, in einer mittels Luft beaufschlagten Verwirbelungsduse, bestehend aus einem Düsenkörper mit einer Lochplatte und einer Prallplatte, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ein technisches Filamentgam.
Multifilamentgarne werden beim Spinnprozess verwirbelt, um eine Verflechtung der einzelne Filamentfibrillen zu erhalten und um Fadenspreizungen beim Weiterverarbeiten zu vermeiden. Die Verflechtung geschieht punktuell, ermöglicht ein verbessertes Zusammenhalten der Einzelfilamente im Fibrillenverband und eine bessere Weiterverarbeitbarkeit des Garns .
Verfahren zur Verflechtung der Multifilamentgarne sind bekannt, wobei die Knotenbildung in einem Verwirbelungskanal oder zwischen zwei Platten mittels eines Luftstrahles stattfindet. Die Knotenzahl kann sowohl über den Druck als auch über die Geschwindigkeit der Verwirbelungsluft gesteuert werden.
Während der Schmelzextrusion der Polymere beim Spinnprozess bilden sich immer Oligomere, die sich von der Oberfläche des Multifilamentgarnes durch das Anblasen an der kalten Prallplatte der Verwirbelungsdüsen ablagern können. Diese harten, oft krustenartigen Ablagerungen können Verstopfungen in den Luftzufuhr und in den Abzugskanälen sowie Fibrillenbeschadigungen verursachen, sowie ungenügende, unstabile und unregelmässig angeordnete Knoten erzeugen.
Technische Filamentgarne aus Polyester, insbesondere solche, die vom Herstellungsverfahren her durch niedrige
Aufwickelfadenzugkraft von weniger als 100 cN gekennzeichnet sind, in einem Gesamttiterbereich von 500 bis 2000 dtex neigen besonders stark zur Bildung von
Ablagerungen in der Verwirbelungsduse. Mit der bekannten Kaltluftverwirbelung, wie sie beispielsweise die EP-A-
0 148 402 beschreibt, kann eine handelsübliche, offene
Verwirbelungsduse mit Loch- und Prallplatte bis zu max.
24 Stunden in Betrieb gehalten werden. Danach muss die
Düse in einem aufwendigen Verfahren mechanisch und chemisch gereinigt werden.
Um die Düsenstandzeit zu verlängern und eine bessere Knotenbildung, Knotenverteilung und Verwirbelungsstabilität zu erzielen, wurde heisse Verwirbelungsluft für die Herstellung solcher Multifilamentgarne verwendet. Bei dieser sogenannten Heissluftverwirbelung wird kalte Druckluft durch einem im Druckluf system eingebauten Lufterhitzer bis zu etwa 290 °C aufgeheizt. Es wurden Verbesserungen erreicht, die jedoch, insbesondere wegen der unregelmässigen Knotenanordnung sowie des hohen Energieaufwands nicht zufriedenstellend sind. Die Heissluftverwirbelung hat den weiteren Nachteil, dass ein aufwendiges Regelsystem die Wirtschaftlichkeit eines solchen Verfahrens in Frage stellt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes Verfahren zu schaffen, das eine bessere Knotenverteilung ermöglicht und verlängerte Düsenstandzeit erlaubt.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Verwirbelungsvorrich- tung zur Verfügung zu stellen, die den Energieverbrauch des Verfahrens bei der Verwirbelung reduziert.
Eine noch weitere Aufgabe ist es, ein Industriegarn zur Verfügung zu stellen, das für den Webereieinsatz besser geeignet ist. Als Webereieinsatz sind vor allem Gewebe für Zelte, Piachen, Membranbauten, Markisen, Projektionswände und Geotextilien gemeint, die in der Regel eine Beschichtung erfahren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Wärme auf das Polyestermultifilament und die Luft über den Düsenkörper auf einen unmittelbar mit der Prallplatte verbundenen hochwärmeleitfähigen Metallblock direkt übertragen wird, in welchem eine Bohrung für die Aufnahme eines Heizkörpers vorgesehen ist. Es wird dadurch eine verbesserte Streuung und Knotenverteilung, sowie eine enorme Einsparung an Energie von 85 % erreicht. Die Verwirbelungsduse als kalter Punkt im Spinnverfahren wird eliminiert.
Es ist zweckmässig, die Prallplatte auf eine konstante Temperatur zwischen 150 und 180°C, insbesondere 150° bis 170°C, bevorzugt 160°C zu beheizen. Eine Temperatur unter 150°C hat den Nachteil der zunehmenden Ablagerungen; bei einer Temperatur über 180°C verbessern sich die Verwirbelungseigenschaften nicht weiter.
Ein Verwirbelungsdruck zwischen 1,5 bis 3,0 bar, insbesondere 1,8 bzw. 2,8 bar, hat sich als zweckmässig erwiesen. Ein Druck unter 1,5 bar und über 3,0 bar beeinflusst negativ die optimale Knotenbildung. Es entsteht entweder eine zu tiefe oder zu hohe Anzahl von Knoten pro Meter.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Verwirbelungsduse mit einem Düsenkörper, einer Lochplatte und einer Prallplatte. Die Prallplatte ist zweckmässig direkt und bündig mit einem hochwärmeleitfähigen Metallblock, beispielsweise aus Aluminium verbunden, in welchem eine Bohrung für die Aufnahme eines Heizkörpers vorgesehen ist. Als Heizkörper sind elektrische Widerstandsheizungen oder jede andere raumsparende Beheizungen geeignet. Wesentlich ist der direkte Kontakt zwischen der Prallplatte und dem Metallblock. Ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Polyester Filamentgam, mit einer Aufwickelfadenzugkraft von weniger als 140 cN, insbesondere weniger als 100 cN und mit einem Gesamttiter von 500 - 2000 dtex, weist neben einer Festigkeit von mindestens 70 cN/tex, bei einer Bruchdehnung von weniger als 24 %, eine erhöhte Knotenbeständigkeit von grösser als 80 % und einem Abstand zwischen 2 Knoten von grösser als 4,0 cm auf. Das Polyester Filamentga ist in hervorragender Weise zur Herstellung von beschichteten Geweben für industrielle Zwecke geeignet .
Das erfindungsgemässe Verfahren soll anhand einer Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Verwirbelungsduse in Seitenansicht .
In der einzigen Fig. 1 ist ein Düsenkörper mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Der Düsenkörper 1 ist über eine Lochplatte 2 mit einer Prallplatte 3 verbunden. Am
Düsenkörper 1 ist eine Druckluftleitung 4 über eine
Halterung 5 angebracht . Zwischen der Lochplatte 2 und der
Prallplatte 3 ist ein Spalt vorgesehen, der den Durchgang für einen Faden F von einem Fadenführer 6 zu einem
Fadenführer 6' gewährleistet. An der Prallplatte 3 ist bündig ein Metallkörper 8 vorgesehen, der mit
Montageschrauben 9, 9' an der Lochplatte 2 befestigt ist.
Der Metallkörper 8 ist mit einer Bohrung 7 zur Aufnahme eines Heizkörpers vorgesehen. Die Funktionsweise der Vorrichtung wird in den Ausführungsbeispielen erläutert.
Ausführungsbeispiele 1
Titer: dtex 11 OOf192 ; Aufwickelkraft 60 cN
Die nach Fig. 1 beschriebene Düse wurde in bekannter Weise über die Druckluftleitung 4 mit handelsüblicher, kalter Druckluft von 1,8 bar beaufschlagt. Während 80 Stunden konnte mit der Heizkörper mit einer Heizleistung von 50W/50V ein konstantes Temperaturniveau von 160 °C an der Prallplatte 3 eingehalten werden. Tabelle 1 zeigt die erreichten Resultate im Vergleich mit der bekannten Heissluftverwirbelung.
Tabelle 1
In der Tabelle bedeuten :
- h : Stunden
- Kn/m : Anzahl Knoten pro 1 m Faden, Mittelwert aus 50 Messwerten pro Wickel, gemessen nach der
Nadelstichmethode .
- Verwirbelungsstabilität = Anzahl Knoten pro 1 m Faden, gemessen nach der Nadelstichmethode, bei einer dynamischen Beanspruchung von 0,5 cN/dtex und 1000 Lastwechsel pro Minute.
Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass nach einer Einsatzzeit von 80-Stunden eine Verwirbelung von 12,1 Knoten/m (Sollwert: 12,0 ± 1,5) bei einer Streuung von 0,36 und eine Verwirbelungsstabilität von 87,1 % erreicht werden.
Ausführungsbeispiele 2
Titer: dtex 1100f192, Aufwickelkraft 140 cN
Die erfindungsgemässe Verwirbelungsduse wurden während 96 Stunden mit einer Prallplattentemperatur von 160°C eingesetzt. Der Standardluftdruck von 2,8 bar entspricht dem der Heissluftverwirbelung.
Tabelle 2 zeigt die erreichten Resultate im Vergleich mit der bekannten Heissluftverwirbelung. Tabelle 2
- Ft : Reissfestigkeit in cN/tex - Dt : Bruchdehnung bei Höchstzugkraft in %
- Kn/m : Anzahl Knoten pro 1 m Faden, Mittelwert aus
50 Messwerten pro Wickel, gemessen nach der Nadelstichmethode
- koh : Kohärenzlänge, Abstand zwischen zwei Knoten in cm
- s : Streuung gibt die Kohärenzlängenstreuung an,
- Verwirbelungsstabilität : Anzahl Knoten pro 1 m
Faden, gemessen nach der Nadelstichmethode bei einer dynamischen Beanspruchung von 0,5 cN/tex und 1000 Lastwechsel pro Minute .
Im Vergleich Stand der Technik/Heissdüse wurde eine Verwirbelung von 11,3 bzw. 10,2 Kn/m, eine Kohärenzlänge von 7,8 bzw. 8,8 cm bei einer Streuung von 3,2 bzw. 3,6 und eine Verwirbelungsstabilität von 86,7 bzw. 83,8 erreicht. Die serimetrischen Eigenschaften und die Fadensauberkeit blieben unverändert .
Energieverbrauch:
Heissluftverwirbelung: 1,6 kWh
Heissdüsenverwirbelung: 0,24 kWh
Energieeinsparung: 1,576 kWh oder etwa 85 %
Die Heissdüsenverwirbelung bringt im Vergleich mit der bekannten Heissluftverwirbelung bei gleicher Düsen- einsatzzeit einen gleich guten Verwirbelungswert, eine gute Knotenbeständigkeit und eine wesentlich bessere Knotenverteilung. Der kleinste Abstand zwischen 2 Knoten vergrösserte sich um wenigstens etwa 15 % von 3,4 auf 4 cm. Die serimetrischen Eigenschaften und die Fadensauberkeit blieben unverändert.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders geeignet zur Herstellung von hochfestem Industriegarn für Gewebe für Zelte, Piachen und Geotextilien, die in der Regel beschichtet werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von technischen Filamentgarnen durch Verwirbeln eines Polyestermultifilaments bei erhöhter Temperatur, unter einer Fadenzugkraft von weniger als 140 cN, in einer mittels Luft beaufschlagten Verwirbelungsduse, bestehend aus einem Düsenkörper (1) mit einer Lochplatte (2) und einer Prallplatte (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme auf das Polyestermultifilament und die Luft über den Düsenkörper (1) auf einen unmittelbar mit der Prallplatte (3) verbundenen hochwärmeleitfähigen Metallblock (8) direkt übertragen wird, in welchem eine Bohrung (7) für die Aufnahme eines Heizkörpers vorgesehen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Prallplatte (3) auf eine konstante Temperatur zwischen 150 und 180°C beheizt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwirbelungsdruck 1,5 bis 3,0 bar beträgt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1-3, bestehend aus einer Verwirbelungsduse mit einem Düsenkörper (1), einer Lochplatte (2) und einer Prallplatte (3) , dadurch gekennzeichnet, dass die Prallplatte (3) direkt und bündig mit einem hochwärmeleitfähigen Metallblock (8) verbunden ist, in welchem eine Bohrung (7) für die Aufnahme eines Heizkörpers vorgesehen ist .
5. Polyester Filamentgam mit einen Gesamttiter von 500 - 2000 dtex, gekennzeichnet durch eine Festigkeit von mindestens 70 cN/tex bei einer Bruchdehnung von weniger als 24 %, eine Knotenbeständigkeit von grösser als 80 % und einem Abstand zwischen 2 Knoten von grösser als 4,0 cm.
EP98934734A 1997-08-06 1998-08-04 Verfahren und vorrichtung zur herstellung von technischen filamentgarnen durch verwirbeln sowie ein polyesterfilamentgarn Expired - Lifetime EP1002148B1 (de)

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