LU81697A1 - Verfahren zur herstellung von monofilen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mono-filen durch Schmelzspinnen von synthetischen Polymeren.

Unter "Monofilen" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Endlosfäden verstanden, die einen Einzeltiter von etwa 20 dtex aufwärts besitzen, entsprechend einem Durchmesser von - je nach Polymer - etwa 0,05 mra aufwärts. Die sogenannten "Fein-Monofile“ weisen einen Einzeltiter von maximal etwa 100 dtex, die "Grob-Monofile" einen solchen von etwa 100 dtex bis etwa 10 000 dtex (etwa 0,1 bis 1,0 na Durchmesser) oder mehr auf. Die Monofile können einen kreisförmigen Querschnitt besitzen oder anders profiliert sein, beispielsweise als flache Bändchen mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein.

Die Herstellung von Monofilen aus synthetischen Polymeren durch Schmelzspinnen erfolgt üblicherweise durch Ausspinnen der Schmelze in ein Kühlbad und anschließendes ein- oder mehrstufiges Vers trecken der frischgesponnenen Monofile. Die Spinngeschwindigkeiten liegen üblicherweise in der Größenordnung von wenigen Hundert m/min, und auch die Streckgeschwindigkeiten / / Ί i ' ’ . Γ π

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überschreiten diesen Bereich nur selten. Einer Erhöhung der 1 Spinngeschwindigkeit stehen die wachsende Gefahr der uner wünschten Vakuolbildung (vgl. DE-AS 1 760 467) und vor allem eine in der Praxis kaum noch zu realisierende Vergrößerung des Abkühlbereiches für die frisch extrudierten Gebilde j entgegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung ! schmelzgesponnener Monofile aus synthetischen Polymeren zur |j

Verfügung zu stellen, welches ohne das obligatorische KÜhl-bad auskommt und trotz wesentlich höherer Arbeitsgeschwindigkeiten mit geringen Spinnhöhen (Abstand Spinndüse ./. Abzugsorgan) zu arbeiten gestattet. Schließlich soll - je nach den vom jeweiligen Einsatzgebiet der Monofile abhängenden textil-| technischen Eigenschaften (Festigkeit, Bruchdehnung, Schrumpf) - eine nachträgliche Verstreckung nicht mehr erforderlich sein.

r ; Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungs- J: gemäß dadurch gelöst, daß die frisch gesponnenen Monofile in j1 einer Gasatmosphäre gekühlt und mit Geschwindigkeiten von i mindestens 2 750 m/min abgezogen werden.

I 1 überraschenderweise lassen sich bei diesen - von der Herstellung textiler Kultifilasentgarne her bekannten - Abzugsgeschwindig- 1· keiten hochwertige Monofile mit einen Durchmesser von bis zu 1,0 mm und mehr hersteilen.

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Die Gasatmoaphäre wird vorzugsweise von Luft, insbesondere | von quer zu den Monofilen bewegter Luft gebildet.

i [ j Die Abzugsgeschwindigkeit liegt vorzugsweise zwischen 5 000 und j: 7 000 m/min, insbesondere zwischen 5 200 und 6 000 m/min. In ! » I / , , 5 - • · b r π

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diesen Geschwindigkeitsbereichen lassen sich insbesondere Polyester- und Polyamid-Monofile mit einem Einzeltiter von etwa 50 bis 1 200 dtex her stellen, ohne daß es einer Nachverstreckung der Monofile bedarf.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Spinnhöhe unter Ausnutzung des Phänomens der natürlichen Fadenabbiegung niedrig gehalten.

Das Phänomen der “natürlichen Fadenabbiegung" tritt allgemein beim Schmelzspinnen von Fäden aus synthetischen Polymeren in einem mehr oder weniger großen Abstand von der Spinndüse auf, wenn man das Abzugsorgan aus seiner normalerweise im wesentlichen senkrecht unterhalb der Spinndüse befindlichen Lage seitlich herausbewegt. Es läßt sich deutlich sichtbar machen, wenn man beispielsweise einen monofilen Polyesterfaden mit einem Endtiter von 100 dtex mit 3 750 m/min ab zieht und das zunächst senkrecht unterhalb der Spinndüse angeordnete Abzugsorgan (Schnellspulvorrichtung oder Fadeninjektor) allmählich in horizontaler Richtung entfernt und gegebenenfalls dabei gleichzeitig in vertikaler Richtung anhebt. Trotz der dadurch veränderten Lage des Abzugsorgan· bewegt sich der Faden unterhalb der Spinndüse über eine gewisse Strecke weiterhin vertikal nach unten, um dann in Richtung auf das Abzugsorgan abzubiegen. Der Bereich dieser "natürlichen“, d.h. ohne zusätzliche mechanischen Fadenleitorgane sich einstellenden Fadenabbiegung erstreckt sich nur auf einer Länge von wenigen Zentimetern und ändert seine Lage nicht wesentlich, auch wenn die Lage des Abzugsorgans deutlich verändert wird. Hingegen läßt sich die Lage des Bereichs der "natürlichen Fadenabbiegung" durch Veränderung der Spinnbedingungen variieren; beispielsweise entfernt er sich bei Erhöhung des Schmelzedurchsatzes von der Spinndüse.

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Hit Hilfe dieses Phänomens läßt sich die Spinnhöhe (Abstand

Spinnhöhe ./. Abzugsorgan)"niedrig halten", d.h. man kann bei vorhandener Spinnraumhöhe durch seitliches Herausziehen des Abzugsorgans und Ausnutzung der natürlichen Fadenabbiegung 1 den Polymerdurchsatz pro Düaenloch vergrößern oder aber bei gleichbleibendem Polymerdurchsatz mit geringeren Spinnraumhöhen auskommen. Allgemein ausgedrückt, kann man mit Hilfe j des Phänomens der natürlichen Fadenabbiegung hohe Polymer durchsätze verwenden, ohne in der Praxis nicht zu verwirklichende überdimensionale Abkühlstrecken vorsehen zu müssen.

II In der DE-OS 26 38 662 ist zwar schon vorgeschlagen worden, schmelzgesponnene Fäden unmittelbar am unteren Ende des Blasschachtes seitlich abzuziehen und schräg nach oben einem Aufwickelorgan zuzuf(?hren, das beispielsweise neben dem Extruder stehen kann. Voraussetzung dieser mit Hilfe einer Abzugsgalette erfolgenden Fadenumlenkung ist aber eine bereits im Blasschacht erfolgte Rekristallisation der Fäden, so daß die Fäden nicht mehr klebrig und soweit stabil sind, daß man sie I mechanisch handhaben kann.

I Im Gegensatz zu diesem bekannten Vorschlag wird erfindungsgemäß | vom Phänomen der natürlichen Fadenabbiegung Gebrauch gemacht, . die wesentlich näher zur Spinndüse hin erfolgt, in einem Bereich, | wo der Faden mechanisch noch gar nicht handhabbar ist. So weist ein Polyesterfaden in diesem Bereich eine Temperatur von etwa 150°C und einen Kristallisationsgrad von weniger als 10 % auf.

! Kenn man versucht, den Faden in diesem Bereich mechanisch umzu lenken, kossst es infolge Verklebung des Fadens mit dem Faden-ualenkorgan sofort zum Fadenbruch.

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Gegenüber dem bekannten Vorschlag gestattet die erfindungsgenäß bevorzugte Lehre, sich des Phänomens der natürlichen Fadenabbiegung zu bedienen, eine nicht unerhebliche weitere Reduzierung der Spinnhöhe.

Bei Anwendung des Phänomens der natürlichen Fadenabbiegung ist weiterhin festgestellt worden, daß hinter dem Bereich der natürlichen Fadenabbiegung noch ein Bereich liegt, in dem Kristalli-nität und Doppelbrechung des Monofils deutlich ansteigen. Zn diesem Bereich erfolgt ein deutlicher Nachverzug der Monofile um einen Faktor von etwa 2 bis 3. Um die daraus resultierenden Verbesserungen der textilen Eigenschaften der Monofile nutzbar machen zu können, wird vorzugsweise der Abstand des Absugs-organs vom Bereich der natürlichen Faden&bbiegung hinreichend groß gewählt, damit das Monofil einem Nachverzug unterworfen werden kann.

Während es - wie bereits erwähnt - nicht möglich ist, die Monofile im Bereich der natürlichen Fadenabbiegung mechanisch, d.h. mittels eines Umlenkorgans umzulenken, Ist es überraschenderweise gelungen, durch Anordnung eines Prallblechs senkrecht unterhalb der Spinndüse diesen Bereich der natürlichen Fadenabbiegung näher an die Spinndüse zu verlegen. Diese Verfahrensvariante wird bevorzugt, weil sie eine weitere Verkürzung der Spinnhöhe (um bis zu einen Meter) gestattet.

Weiterhin ist es zur Verbesserung der Monifileigenschaften zweckmäßig, wenn der Bereich der natürlichen Fadenabbiegung in eine Kühlflüssigkeit verlegt wird, z.B. in eine kleine K&saar-w&nne, die an Stelle des erwähnten Prallblechs angeordnet werden kann.

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Soweit die gewünschten Monofileigenschaften es erfordern, kann hinter dem Abzugsorgan, beispielsweise einen Galettenpaar, noch eine Streckzone angeordnet werden. Auch andere Nachbehandlungen, z.B. Relaxierung, Fixierung od. dgl., lassen sich noch vor der Aufwicklung der Konofile durchführen.

Schließlich ist es auch möglich, zwischen dem Bereich der j natürlichen Fadenabbiegung und dem Abzugsorgan eine Nachver- ! Streckung der Honofile durch Anordnung von Fadenleitorganen zu bewirken.

IDas erfindungsgemäße Verfahren mit seinen verschiedenen Varianten, insbesondere der Anwendung des Phänomens der natürlichen Fadenabbiegung, läßt sich zur Herstellung schnellgesponnener Monofile aus praktisch allen gängigen schmelzspinnbaren Polymeren verwenden. Besonders erwähnt werden wegen ihrer besonderen Gebrauchseigenschaften die Polyamide, insbesondere Polycaprolactam und Polyhexamethylenadipinsäureamid; Polyester, insbesondere Polyäthylenterephthalat; Polyolefine, insbesondere Polyäthylen und Polypropylen; Polyvinylchlorid.

Einsatzgebiete für die erfindungsgemäß hergestellten Monofile sind insbesondere Fischnetze, Angelschnüre, Filtergewebe, synthetische Borsten für Bürsten und Polstermaterial, Tennissaiten, Saiten für Musikinstrumente, synthetisches Haar und Ji Verstärkungsmaterial.

! | Die Erfindung wird anhand beigefügter Zeichnung erläutert, i Darin ist

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Schnellspinnanlage ; i ait senkrecht unter der Spinndüse angeordneten Absugs- Ί organ,

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Fig. 2 die schematische Darstellung einer solchen Anlage mit 1 seitlich herausgerücktem Abzugsorgan (in verschiedenen Höhen angeordnet) und 4

Fig. 3 der vergrößerte Ausschnitt aus einem frischgesponnenen Monofil im Bereich der natürlichen Fadenabbiegung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird aus einer Spinndüse 1 Schmelze in einen Fallschacht 2 ausgesponnen, dessen oberer Bereich eine Anblasung "A" aufweisen kann. Das frischgesponnene Monofil 3 wird nach Verzug, Verfestigung und hinreichender Abkühlung von einem Abzugsorgan, hier einem Spulaggregat 4, aufgenommen, welches in seiner Grundposition (I) senkrecht unter der Spinndüse 1 steht. Das Monofil 3 läuft dabei - von geringen Abweichungen durch die Anblasung "A" abgesehen - von der Spinndüse 1 senkrecht nach unten auf das Spulaggregat 4 zu.

Dm das erfindungsgemäß nutzbar zu machende "Phänomen der natürlichen Fadenabbiegung" sichtbar zu machen, wird das Spul-aggregat 4 aus seiner Grundposition (I), Fig. 1, seitlich herausgerückt, Position (11) , vergl. Fig. 2. Das Monofil 3 bewegt sich dann nicht - was zu erwarten wäre - in einer parabel-. förmigen oder ähnlichen Kurve, frei durchhängend von der

Spinndüse 1 zum Spulaggregat 4, sondern es bewegt sich zunächst - als stünde das Spulaggregat in seiner Grundpoeitiûn (I) -senkrecht nach unten. Dann ist ein Bereich 3 a zu beobachten, in dem das Monofil seitlich abbiegt (und zwar zunächst vom Spulaggregat 4 weg) und anschließend kreisbogenähnlich in eine Bahn einläuft, die praktisch gerade auf das Spulaggregat 4 zuführt. Dieser Konofilabschnitt Ist mit 3 b bezeichnet, wobei der Zusatz (II) auf die Position (11) des Spulaggregats 4 Bezug nimmt.

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Hebt man nunmehr das Spulaggregat 4 an, Position (III) und IV), dann verändert sich bei gleichbleibenden Spinnbedingungen die Lage des Bereichs 3 a praktisch nicht. Lediglich die Form der Abbiegung, die in Fig. 3 vergrößert dargestellt ist, wird infolge der Reduzierung des Winkels zwischen den Abschnitten 3 b und 3 bei Veränderung der Höhe des Spulaggregats 4 von Position (II) über (III) nach(lV) etwas verändert.

Im dargestellten Beispiel läßt sich die Spinnhöhe, also der (vertikale) Abstand zwischen Spinndüse 1 und Spulaggregat 4, deutlich reduzieren, wobei zugleich auch dei Spinnraumhöhe bis auf den Abstand Spinndüse ./. Bereich 3 a verringert werden r 1 kann.

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Es ist nicht erforderlich, das Monofil vom Bereich 3a aus direkt auf das Abzugsorgan auflaufen zu lassen. Vielmehr können - nachdem das Monofil hinreichend abgekühlt ist - übliche Fadenführungsorgane (Fadenführer, Präparationsgaletten) oder Streckorgane dem Abzugsorgan vorgeschaltet sein (nicht darge-etellt).

Wenn man bei einer der Anordnungen gemäß Fig. 2 unterhalb des Bereichs 3 a ein Prallblech anordnet, das senkrecht oder schräg ♦ zum Verlauf des Monofils 3 steht, und dieses Prallblech vorsichtig an den Bereich 3 a des Monofils heranführt und dann weiter anhebt, so läßt sich - bei stabilem Fadenlauf - der Bereich 3 a der natürlichen Faden&bbiegung noch bis zu etwa ! einem Meter anheben (nicht dargeste11t).

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Beispiel

Polyäthylenterephthalat mit einer Schnitzel-Lösungsviskoaität von 1,63 wird bei einer Spinntemperatur von 280°C durch eine Einlochdüse {Lochdurchmesser 2 mm) ausgesponnen. Die Förderleistung beträgt 55 g/min. Das frischgesponnene Honofil fällt senkrecht durch einen Blasschacht (Anblasung 250 m3/h Luft).

In einem horizontalen Abstand von etwa 5 m und einem vertikalen Abstand von etwa 9,5 m zur Spinndüse wird ein Spulaggregat installiert und etwa 1,2 m darüber ein Fadenführer angeordnet. Das zunächst senkrecht auf den Fußboden des Aufwickelraum-ausgesponnene Monofil wird mittels eines Injektors über den Fadenführer dem Spulaggregat zugeführt, das mit einer Aufwickel-geschwindigkeit von 5800 m/min arbeitet. Das Monofil fällt dann über eine Höhe von etwa 9 m senkrecht nach unten, biegt dann unter einem Winkel kleiner 90°, ähnlich wie in Fig. 3 dargestellt, nach oben ab und läuft über den Fadenführer zur Changierung des Spulaggregats.

Die fertigen Monofile weisen einen Titer von etwa 96 dtex, eine Bruchdehnung von 48 % und eine Festigkeit von 32,7 eN/fcex auf.

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Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Monofilen durch Schaelz- ! spinnen von synthetischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, | daß die frisch gesponnenen Monofile in einer Gasatmosphäre gekühlt und mit einer Geschwindigkeit von mindestens jj 2 750 m/min abgezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gosatmosphäre quer zu den Monofilen bewegte Luft ist. r i* jl 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit zwischen 5 000 und 7000 m/min, insbesondere zwischen 5 200 und 6 000 m/min liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- | zeichnet, daß die Spinnhühe unter Ausnutzung des Phänomens j der natürlichen Fadenabbiegung niedrig gehalten wird. i

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ! Abstand des Abzugsorgans vom Bereich der natürlichen Faden- ; abbiegung hinreichend groß gewählt wird, daß das Monofil [einem Nachverzug unterworfen werden kann.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, λ ! daß der Bereich der natürlichen Fadenabbiegung durch An- ! ordnung eines Prallblechs senkrecht unterhalb der Spinn düse näher an die Spinndüse verlegt wird. ; Y--'· |. — — « * • Γ π

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der natürlichen Fadenabbiegung in eine Kühlflüssigkeit verlegt wird. «

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Abzugsorgan eine Streckzone angeordnet ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Bereich der natürlichen Fadenabbiegung und dem Abzugsorgan eine Nachverstreckung der Monofile bewirkende Fadenleitorgane angeordnet sind. î V \ v Γ {' f' - \ AU^ ^ i w V ' v·' ^ vv « - 3 -