WO1991009162A1 - Verfahren und spinnvorrichtung zur herstellung von mikrofilamenten - Google Patents

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WO1991009162A1
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Ivo E. Ruzek
Walter Bruckner
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing microfilaments according to the preamble of claim 1, and moreover the invention also relates to a spinning device for producing microfilaments.
  • Synthetic filaments with a single titer of less than 1 dtex are designated as microfilaments (the specification 1 dtex means that 10 km of the thread or filament weighs 1 gram).
  • the microfilaments therefore have a very small diameter and are twisted in a known manner to form microfilament yarns.
  • These microfilament yarns can be woven or knitted to make a textile. Due to the single titer of less than 1 dtex, the textiles are characterized by 'a very soft feel and an ⁇ dall case, so that they have a silk-like character and can follow the fashion trend of silk fabrics.
  • microfilaments takes place in that the microfilament is drawn off and stretched at a high take-off speed from the spinning hole of a spinneret fed with a melt and is taken up on a roll after passing through an area blown transversely with cooling air. This is followed by twisting with a large number of microfilaments into a microfilament yarn from which the desired textile can be produced by weaving.
  • spunbonded nonwovens from the microfilaments by pulling the filaments emerging from spinning nozzles under the action of an injector after passing through an area blown transversely with cooling air and depositing them on a continuously moving deposit belt.
  • Such spunbonded fabrics made from microfilaments are also covered by the invention.
  • the fila diameter depending on the synthetic polymer used, is below 12 ⁇ m for polypropylene and below 11 ⁇ m for polyamide or below 10 ⁇ m for polyester.
  • the microfiber yarns and textile products resemble the fashionably preferred natural silk due to their soft feel.
  • the textile yarns made from microfilaments have yet another advantage that can be attributed to the tightness of the fabric. Fabrics made from microfilament yarns can be woven so densely that their diffusion properties are similar to those of impervious diaphragms. These flat structures breathe, ie they let gases and also vapors, such as water vapor, through easily, even though they are poorly wettable at the same time. The. poor wettability is due to the small filament diameter and the resulting unfavorable angles between two filament surfaces.
  • the polymer melt is extruded through the spinneret, cooled by an air stream below the spinneret and drawn off at high speed - usually around 6,000 m / min.
  • the aim in practice is to reduce the diameter of the microfilaments to a single titer of well below 1 dtex to reduce.
  • the number 'of the microfilaments in the yarn or the number of nozzle holes per must Mikrofila- dewaxing proportional to the reduction of the single titer i. d-tex rise because several microfilaments are then required to produce a microfilament yarn with the same diameter.
  • the filament surface is inversely proportional to the third power of the filament diameter for the same volume. If, for example, the individual titer is halved, the thinner filament has an eightfold surface.
  • the larger surface area can be seen in connection with the cooling of the microfilament.
  • the stretching of the microfilament presupposes a certain temperature, and if it cools down too much, there is a risk that the microfilament will become brittle and tear off, especially at the usual high take-off speeds of 6,000 m / min.
  • hypothermic skin will form on the surface of the microfilament. This skin is responsible for the filament breaks.
  • the skin is already rigid, while the inner mass, which is surrounded by the skin, is still in a stretchable state.
  • the invention is based on the object of specifying a method which enables the production of microfilaments with very small diameters without deterioration in economy and quality, and moreover the invention is intended to create a spinning device which enables economical production of microfilaments allowed with small diameters.
  • this object is achieved in the method presupposed in the preamble of patent claim 1 by the features of the characterizing part, and with regard to the spinning device, the task in a spinning device according to the preamble of patent claim 10 is achieved by the method characteristic features solved.
  • the invention provides that the microfilaments are accompanied by a downward flow of hot air immediately after they exit the spinning hole.
  • the extruded filament is thus embedded in a warm air stream after exiting the spinning hole, which preferably surrounds the filament in the form of a jacket.
  • the hot air coating compensates for the negative influence of the large surface area of the microfilaments, which leads to rapid cooling. This prevents the filament from cooling too quickly, owing to the much higher specific surface area.
  • a major advantage of the invention is therefore that the filament can be drawn off without problems even at the usual high speeds of 4,000-6,000 n / min. "
  • microfilament yarns produced by the process according to the invention thus provide a significantly better quality, the disadvantages described at the outset being eliminated.
  • the protective jacket made of hot air protects the just extruded and formed filament immediately after it emerges from the spinning hole of the spinneret from cooling too quickly. Thus, a rapidly cooled outer skin of the filament cannot arise, which would be damaged by the shear stress caused by the rapid filament withdrawal without cracks and would lead to a filament breakage.
  • the filament cools gradually, so that - viewed radially - a uniform structure is formed.
  • the very fine microfilament with a small diameter can also be optimally stretched.
  • differences between the individual filaments of a multifilament spinneret are largely suppressed, - Io ⁇
  • the cooling of the microfilament is under control, so that the risk of microfilaments with different diameters being avoided is avoided.
  • deviations in the diameters in the prior art are only slight, they are nevertheless noticeable, e.g. in that when the microfilaments or the textile are colored, the color of the different microfilaments with different diameters is also taken up differently. As a result, the uniform color impression of the product used as a high-quality textile suffers.
  • the method for producing microfilaments also includes known very small diameter
  • polyolefins especially polypropylene, furthermore polyester and polyamide 6 and 6,6 can be spun by the process according to the invention.
  • Known bicomponent nozzles can advantageously be used, whereby it must be ensured that the outer part of the combined spinneret is modified in such a way that a uniform distribution of the hot air over all bores is ensured. Furthermore, the outer holes of the combined nozzle must be adapted to the air flow.
  • Such bicomponent nozzles have a jacket-core arrangement / in which case only the core nozzle is used for spinning the polymer melt and the hot air flow is generated at the jacket nozzle.
  • the spinning conditions with regard to the polymer melt can essentially be maintained as they are set when spinning a conventional spinning device.
  • the air temperatures in the outer part of the spinneret (bicomponent nozzle) depend on the melting temperature.
  • moderate embodiment of the invention provides that the temperature difference between the two components should not be exceeded ⁇ 10 ° C. In the optimal case, the temperatures of the two components, melt and air, are equal.
  • the amount of air in the hot air can be adjusted in a simple manner, a minimum setting being necessary in order to ensure that a clean free jet forms at least briefly below the spinneret.
  • the microfilaments After running a distance of approximately 100 to 500 mm below the spinneret, the microfilaments can be cooled to a greater extent by transverse blowing, and the usual blowing shafts can be used here.
  • aerodynamic take-off devices in the form of an injector can also be used expediently within the scope of the invention, so that the microfilaments formed according to the invention are known in a known manner Way also a spinning fleece can be formed.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a known spinning device with a mechanical take-off device in the form of a roll
  • Fig. 2 shows a spinning device
  • FIG. 4 shows a detailed illustration of a bicomponent nozzle used in FIG. 3.
  • the spinning device designated as a whole with the reference number 10 in FIG. 1 is known per se. It has a spinneret 1-2 with a spinning hole 14, through which melt 16 exits and is stretched into a microfilament 18.
  • a rotating roller 20, on which the microfilaments 18 are rolled up, serves as the take-off device.
  • the illustration according to FIG. 1 shows only the case of a single microfilament. In practice, if a large number of microfilaments are produced, the spinneret 12 has a corresponding number of spinning holes 14.
  • the melt 16 When leaving the spinning hole 14, the melt 16 has a temperature of approximately 280 ° C. A transverse blowing with cooling air is indicated by the arrow 22, and the microfilament 18 cools down to such an extent that it still has a temperature of about 60 ° C. at the bottom of the roll.
  • the microfilament 18 is thus stretched by the roll, the rotational speed of which is decisive for the take-off speed.
  • a typical value of the take-off speed in FIG. 1 is 4000 to 6000 m / min.
  • 1 shows a spinning device for production 2 shows a known spinning device for producing spunbonded nonwovens.
  • the take-off device is aerodynamically designed and formed by an injector 24.
  • the microfilaments are deposited on a laterally moving catch belt 36.
  • a practical embodiment of the method according to the invention results from the embodiment of the spinning device according to FIG. 3.
  • the extruded microfilament 18 is embedded in a warm air flow indicated by the arrows A.
  • This warm air flow A accompanies the microfilament essentially within the stretching area 38, which is the main stretching area with a length of approximately 30 to 50 cm.
  • the total distance 1 between the bicomponent nozzle 26 and the roller 20 is approximately 1 m.
  • the microfilament 18 is blown transversely with cooling air 22, as in FIGS. 1 and 2.
  • the temperature of which is the melt temperature of 280 ° C at the exit through the spinning hole 14 should not exceed or differ by ⁇ 10 ° C., too rapid cooling of the microfilament 18 is prevented. Rather, the cooling of the microfilament 18 is delayed and carried out continuously in the invention.
  • the invention ensures that, despite a reduction in the diameter of the microfilament 18, it is possible to work with the usual take-off speed of 4000-6000 m / min, so that the economy of a spinning system is not lost if smaller diameters of the microfilaments are desired.
  • a bicomponent nozzle 26 which is shown in more detail in FIG. 4 and has a core nozzle 28 and a jacket nozzle 30 and also has an annular gap 32, can be used to generate the hot air flow A which is decisive in the invention.
  • the annular gap 32 surrounds ring-shaped the spinning hole 34 from which the melt emerges.
  • melt is extruded both through the spinning hole 34 of the core nozzle 28 and through the annular gap 32 of the jacket nozzle 30, it is provided according to FIG. 4 that the melt exits exclusively via the inner core nozzle 28 .
  • the hot air flow is supplied or generated through the annular gap 36 under pressure p and temperature T, which then surrounds the microfilament 16 in the form of a jacket.
  • the invention can also be used for the production of spunbonded fabric in a spinning device according to FIG. 2.
  • microfilament yarns with a super fine single titer of 0.33 dtex can be produced without sacrificing the economy of a spinning system, so that it is possible to produce textiles that are practically equivalent to natural silk.

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Mikrofilamenten mit sehr kleinem Durchmesser für synthetische Garne oder für Spinnvliese, wobei die Mikrofilamente aus mit einer Schmelze gespeisten Spinndüsen durch ein Spinnloch mit großer Abzugsgeschwindigkeit abgezogen und verstreckt werden. Es ist vorgesehen, die Mikrofilamente unmittelbar nach dem Austritt aus dem Spinnloch einem heißen Luftstrom auszusetzen, der das Mikrofilament mantelförmig umhüllt. Dadurch wird eine kontinuierliche Abkühlung der Mikrofilamente erzielt, wodurch trotz hoher Abzugsgeschwindigkeit Filamentabbrüche vermieden sind und wodurch ferner auch bei sehr kleinen Durchmessern die Abzugsgeschwindigkeiten der Spinnvorrichtung beibehalten werden können.

Description

Verfahren und Spinnvorrichtung zur Herstellung von
Mikrofilamenten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mikrofilamenten gemäß dem Oberbegriff des Patent¬ anspruchs 1 , und außerdem befaßt sich die Erfindung noch mit einer Spinnvorrichtung zur Herstellung von Mikrofilamenten.
Als Mikrofilamente werden synthetische Filamente mit einem Einzeltiter von weniger als 1 dtex bezeichnet (die Angabe 1 dtex bedeutet) daß 10 km des Fadens bzw. des Filamentes 1 Gramm wiegt) . Die Mikrofilamente besitzen also einen sehr geringen Durchmesser und werden in bekannter Weise zu Mikrofilamentgarnen verzwirnt. Diese Mikrofilamentgarne können gewebt oder gewirkt werden, um ein Textil herzustellen. Aufgrund des Einzeltiters von weniger als 1 dtex zeichnen sich die Textilien durch' einen sehr weichen Griff und einen έdlen Fall aus, so daß sie einen seidenähndlichen Charakter besitzen und sich dem Modetrend der Seidenstoffe anschließen können.
Die Herstellung von Mikrofilamenten erfolgt dadurch, daß aus dem Spinnloch einer mit einer Schmelze ge¬ speisten Spinndüse das Mikrofilament mit einer großen Abzugsgeschwindigkeit abgezogen und verstreckt und nach Durchlaufen eines quer mit Kühlluft angeblasenen Bereiches auf einer Rolle aufgenommen wird. Im Anschluß daran erfolgt das Verzwirnen mit einer Vielzahl von Mikro- filamenten zu einem Mikrofilamentgarn, aus dem sich durch Weben das gewünschte Textil herstellen läßt.
Daneben ist es auch bekannt, Spinnvliese aus den Mikrofilamenten herzustellen, indem die aus Spinn¬ düsen austretenden Filamente unter der Einwirkung eines Injektors nach Durchlaufen eines quer mit Kühlluft angeblasenen Bereiches abgezogen und auf einem sich fortlaufend bewegenden Ablegeband abge¬ legt werden. Auch solche aus Mikrofilamenten herge¬ stellten Spinnvliese werden durch die Erfindung erfaßt. Bei den aus synthetischen Polymeren erzeugten Mikro- filamenten liegt der Fila entdurchmesser je nach dem verwendeten synthetischen Polymer unterhalb von 12 μ bei Polypropylen und unterhalb von 11 μm bei Polyamid bzw. unterhalb von 10 μm bei Polyester. Die daraus gewonnenen Mikrofilamentgarne, die meistens als Polyamid- und Polyestergarne angeboten werden, weisen in der Regel einen Einzeltiter auf, der nur gering¬ fügig 1 dtex unterschreitet.
Wie weiter oben schon erwähnt wurde, ähneln die Mikro ilamentgarne und Textilerzeugnisse durch ihren weichen Griff der modisch bevorzugten Naturseide. Daneben besitzen die Textilgarne aus Mikrofilamenten aber noch einen weiteren Vorteil, der auf die Dichtig¬ keit des Flächengebildes zurückzuführen ist. Gewebe aus Mikrofilamentgarnen lassen sich nämlich so dicht weben, daß sie in ihren Diffusionseigenschaften se i- permeablen Diaphragmen ähnlich sind. Diese Flächen¬ gebilde , atmen, d.h. , sie lassen Gase und auch Dämpfe, wie Wasserdampf, leicht durch, obwohl sie gleichzeitig schlecht benetzbar sind. Die. schlechte Benetzbarkeit beruht auf dem kleinen Filamentdurchmesser und auf dem sich hierdurch bildenden ungünstigen Winkeln zwischen zwei Filamentoberflächen. Die vorteilhaften Eigenschaften der Textilien aus Filamentgarnen und auch der entsprechenden Spinn¬ vliese sind also auf den relativ kleinen Durch¬ messer der Mikrofilamente zurückzuführen, die in der weiter oben beschriebenen Weise nach dem üblichen "Schnellspinnverfahren" hergestellt und in der Regel zu "POY-Garnen" (POY = Partially Oriented Yarn) zusammengefaßt werden. Die Polymerschmelze wird dabei durch die Spinndüse extrudiert, unterhalb der Spinndüse durch einen Luftstrom abgekühlt und bei hoher Geschwindigkeit - üblicher Weise etwa 6.000 m/min - abgezogen.
Um den seidenähnlichen Charakter der aus den Mikro- fila enten hergestellten Produkte (Textil oder Spinnvlies) weiter zu erhöhen und die geschilderten Vorteile weiter zu verbessern, wird in der Praxis angestrebt, den Durchmesser der Mikrofilamente bei ihrer Herstellung auf einen Einzeltiter von deutlich unter 1 dtex zu verringern. Unter der praktisch immer angestrebten Annahme, daß man auch mit den feineren Mikrofilamenten einen gleichen Gesamttiter des Mikrofilämentgarnes beibehalten soll, muß demnach die Zahl' der Mikrofilamente im Garn bzw. die Zahl der Düsenbohrungen pro Mikrofila- entgarn proportional zur Reduzierung des Einzel- titers i . d-tex steigen, weil für die Herstellung eines Mikrofilamentgarnes mit gleichem Durchmesser dann mehrere Mikrofilamente benötigt werden. Um die kleineren Durchmesser der Mikrofilamente zu erzielen, ist es erforderlich, den Massenstrom durch die unver¬ ändert bleibende Düsenbohrung {Spinnloch) zu redu¬ zieren.
Bei einer praktischen Realisierung eines Verfahrens zur Herstellung von Mikrofilamenten mit kleineren Durchmessern muß allerdings noch berücksichtigt werden, daß die Filamentoberflache bei gleichem Volumen um¬ gekehrt proportional zur dritten Potenz des Filament¬ durchmessers ist. Wird beispielsweise der Einzeltiter halbiert, so besitzt das dünnere Filament eine acht¬ fache Oberfläche.
Die größere Oberfläche ist aber im Zusammenhang mit der Abkühlung des Mikrofilaments zu sehen. Grund¬ sätzlich setzt das Verstrecken des Mikrofilaments eine gewisse Temperatur voraus, und bei einer zu starken Abkühlung besteht die Gefahr, daß das Mikro- filament brüchig wird und abreißt, insbesondere bei den üblichen hohen Abzugsgeschwindigkeiten von 6.000 m/min, Bei einer zu raschen Abkühlung wird sich auf der Oberfläche des Mikrofilaments eine unterkühlte Haut bilden. Diese Haut ist dafür verantwortlich, daß es zu den Filamentbrüchen kommt. Die Haut ist nämlich bereits starr, während die innere Masse, die von der Haut umgeben ist, sich noch im verstreckungsfähigem Zustand befindet.
Eine Abhilfe ist hier nur dadurch möglich, daß die Abzugsgeschwindigkeit erheblich reduziert wird, wo¬ bei gleichzeitig auch der Massestrom der Schmelze durch die Spinndüse entsprechend verringert werden muß. Im anderen Fall, wenn also der Massenstrom konstant bleibt, würde die Reduzierung der Abzugsgeschwindigkeit dazu führen, daß die Filamente sich nicht mit dem gewünschten geringen Durchmesser herstellen lassen.
Die somit erforderliche Reduzierung der Abzugsgeschwin¬ digkeit führt auf Werte von etwa 2.000 m/min (gegenüber dem üblichen Wert von 6.000 m/min) . In Verbindung mit den entsprechend reduzierten Massenstrom ergibt sich dann aber eine erheblich reduzierte Leistung der Spinnvorrichtung, die sich nicht mehr wirtschaftlich betreiben läßt. Da man im übrigen bei der Realisierung einer entsprechend dimensionierten Spinnvorrichtung mit den zu berücksichtigenden Spinnbedingungen üblicher Weise bis auf die noch gerade akzeptable Grenze be¬ züglich der Filamentabrisse geht, wird zusätzlich auch noch die Qualität des Mikrofilamentgarnes beeinträchtigt, abgesehen davon, daß die Wirtschaftlichkeit einer ent¬ sprechenden Spinnvorrichtung darunter leidet, daß - im Vergleich zu Filamenten mit größeren Durch¬ messern und mit erhöhter Abzugsgesσhwindigkeit - pro Zeiteinheit weniger Garne hergestellt werden können. ■
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver¬ fahren anzugeben, welches ohne Verschlechterung der Wirtschaftlichkeit und der Qualität die Herstellung von Mikrofilamenten mit seht kleinen Durchmessern ermöglicht, und außerdem soll durch die Erfindung eine Spinnvorrichtung geschaffen werden, die eine wirtschaft¬ liche Herstellung von Mikrofilamenten mit kleinen Durchmessern gestattet.
Im Hinblick auf das Verfahren erfolgt die Lösung dieser Aufgabe bei dem im Oberbegriff des Patentan¬ spruchs 1 vorausgesetzten Verfahren durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils, und hinsichtlich der Spinn¬ vorrichtung wird die Aufgabe bei einer Spinnvorrichtung gemäßdem Oberbegriff des Patentanspruchs 10 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
In.neuartiger Weise ist bei der Erfindung vorgesehen, daß die Mikrofilamente unmittelbar nach dem Austritt aus dem Spinnloch durch eine nach unten ausgerichtete Strömung von Heißluft begleitet werden. Das extrudierte Filament wird also nach dem Austritt aus dem Spinnloch in einen warmen Luftstrom eingebettet, welcher das Filament vorzugsweise mantelförmig umgibt. Durch die Umhüllung mit Heißluft wird der negative Einfluß der großen Oberfläche der Mikrofilamente, die zu einer raschen Abkühlung führen, kompensiert. Dadurch wird ein zu schnelles Abkühlen des Filaments - bedingt durch die wesentlich höhere spezifische Oberfläche - ver¬ hindert. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht somit darin, daß der Filamentabzug problemlos auch bei den üblichen hohen Geschwindigkeiten von 4.000 - 6.000 n/min erfolgen kann".
Aufgrund dieser hohen Abzugsgeschwindigkeit ist es dann auch möglich, selbst bei extrem feinen Mikrofilamenten den Massenausstoß der Schmelze zu verbessern, wodurch die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens gewährleistet ist. Gleichzeitig wird die Neigung zu Filamentbrüchen er¬ heblich vermindert und ferner wird die Gleichmäßigkeit der Filamentdurchmesser über die gesamte Düsenbohrung verbessert. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Mikrofilametgarne gewähren somit eine deutlich bessere Qualität, wobei die eingangs beschriebenen Nachteile beseitigt'sind.
Der Schutzmantel aus Heißluft schützt das gerade extru¬ dierte und gebildete Filament unmittelbar nach dem Aus¬ tritt aus dem Spinnloch der Spinndüse vor einer zu raschen Abkühlung. Somit kann keine rasch gekühlte Außenhaut des Filamentes entstehen, die durch die von dem schnellen Filamentabzug hervorgerufene Schub¬ spannung ohne die erfindungsgemäßen Maßnahmen durch Risse beschädigt und zu einem Filamentbruch führen würde.
Vielmehr wird bei der Erfindung dafür Sorge getragen, daß das Filament sich allmählich abkühlt, so daß eine - radial betrachtet - gleichmäßige Struktur entsteht. Da¬ durch läßt sich auch das sehr feine Mikrofilament mit geringem Durchmesser optimal verstrecken. Ferner sind auch Unterschiede zwischen den' einzelnen Filamenten einer Multifilament-Spinndüse weitgehend unterdrückt, - Io ¬
was zu einer deutlichen Qualitätsverbesserung führt.
Da die Abkühlung des Mikrofilaments bei der Erfindung nicht plötzlich, sondern kontinuierlich erfolgt, ist die Gefahr beseitigt, daß bei einer zu raschen Ab¬ kühlung eine unterkühlte Haut auf der Oberfläche des Filamentes entsteht, die dafür verantwortlich ist, daß es zu Filamentbrüchen kommen kann.
Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. mit der erfindungsgemaßen Spinnvorrichtung ist die Kühlung des Mikrofilamentes unter Kontrolle, so daß die Gefahr vermieden ist, daß sich Mikrofilamente mit unterschiedlichen Durchmessern ergeben. Zwar sind solche beim Stand der Technik mögliche Abweichungen in den Durchmessern nur gering, gleichwohl aber bemerkbar, z.B. dadurch, daß bei einer Färbung der Mikrofilamente bzw. des Textils die Farbe von den unterschiedlichen Mikro- filamenten mit verschiedenen Durchmessern auch unter¬ schiedlich aufgenommen wird. Dadurch leidet der gleich¬ mäßige Farbeindruck des nach seiner Bestimmung als hochwertiges Textil verwendeten Produktes.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung werden bei dem Verfahren zur Herstellung von Mikrofilamenten mit sehr kleinem Durchmesser bekannte
Polymere verwendet, die aus einer Schmelze spinnbar sind. Insbesondere sind Polyolefine, vor allem Poly¬ propylen, weiterhin Polyester sowie Polyamid 6 und 6,6 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verspinnbar.
In vorteilhafter Weise lassen sich an sich bekannte Bikomponentendüsen verwenden, wobei gewährleistet werden muß, daß der äußere Teil der kombinierten Spinndüse so abgeändert wird, daß eine gleichmäßige Verteilung der Heißluft über alle Bohrungen gewährleistet ist. Ferner müssen die äußeren Bohrungen der kombinierten Düse der Luftströmung angepaßt werden.
Solche Bikomponentdüsen besitzen eine Mantel-Kern-An¬ ordnung/ wobei dann nur die Kern-Düse zur Verspinnung der Polymerschmelze verwendet und an der Mantel-Düse der heiße Luftstrom erzeugt wird.
Die Spinnbedingungen bezüglich der Polymerschmelze können bei der Erfindung im wesentlichen so beibehalten werden, wie sie bei der Verspinnung einer üblichen Spinn¬ vorrichtung eingestellt sind. Die Lufttemperaturen im äußerem Teil der Spinndüse (Bikomponentdüse) richten sich dabei nach der Schmelztemperatur, wobei in zweck- mäßiger Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß die Temperaturdifferenz beider Komponenten ±10°C nicht überschritten werden sollte. Im optimalen Fall gleichen sich die Temperaturen der beiden Komponenten Schmelze und Luft einander an.
Die Luftmenge der Heißluft läßt sich in einfacher Weise einstellen, wobei eine Mindesteinstellung erforderlich ist, um zu gewährleisten, daß sich an jedem Spinnloch zumindest kurz.unterhalb der Spinndüse ein sauberer Freistrahl bildet.
Nach Durchlauf einer Strecke von etwa 100 bis 500 mm unterhalb der Spinndüse können die Mikrofilamente durch eine Queranblasung schon stärker abgekühlt werden, wo¬ bei hier die üblichen Anblasschächte verwendet werden können.
Neben den mechanischen Abzugsvorrichtungen in Form einer Rolle, die zur Herstellung von Mikrofilametgarnen aus Mikrofilamenten geeignet sind, lassen sich im Rahmen der Erfindung in zweckmäßiger Weise auch aerodynamische Abzugsvorrichtungen in Form eines Injektors verwenden, so daß aus den nach der Erfindung gebildeten Mikro- filamenten in bekannter Art und Weise auch ein Spinn- vlies gebildet werden kann.
Andere zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bekannten Spinnvorrichtung mit einer mechanischen Abzugs¬ vorrichtung in Form einer Rolle,
Fig. 2 eine Spinnvorrichtung gemäß
Fig. 1, jedoch mit einer aero¬ dynamischen Abzugsvorrichtung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Spinn- vörrichtung nach der Erfindung, • und
Fig. 4 eine Detaildarstellung einer in Fig. 3 verwendeten Bikompo- nentdüse. Die als Ganzes mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete Spinnvorrichtung in Fig. 1 ist an sich bekannt. Sie besitzt eine Spinndüse 1-2 mit einem Spinnloch 14 , durch welches Schmelze 16 austritt und zu einem Mikro- filament 18 verstreckt wird. Als AbzugsVorrichtung dient eine sich drehende Rolle 20, auf welcher die Mikrofila¬ mente 18 aufgerollt werden. Die Darstellung gemäß Fig. 1 zeigt aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ledig¬ lich den Fall eines einzelnen Mikrofilamentes. In der Praxis, wenn eine Vielzahl von Mikrofilamenten herge¬ stellt wird, besitzt die Spinndüse 12 eine entsprechende Anzahl von Spinnlöchern 14.
Beim Austritt aus dem Spinnloch 14 besitzt die Schmelze 16 eine Temperatur von etwa 280°C. Durch den Pfeil 22 ist eine Queranblasung mit Kühlluft angedeutet, und das Mikrofilament 18 kühlt sich soweit ab, daß es unten an der Rolle noch etwa eine Temperatur von 60°C besitzt.
Das Verstrecken des Mikrofilamentes 18 erfolgt also durch die Rolle, dessen Drehgeschwindigkeit maßgebend für die Abzugsgeschwindigkeit ist. Ein üblicher Wert_ der Abzugs- geschwindigkeit .liegt in Fig. 1 bei 4000 bis 6000 m/min.
Während Fig. 1 eine Spinnvorrichtung zur Herstellung von Mikrofilamentgarnen verdeutlicht, aud denen ein Textil gewebt oder gewirkt werden kann, stellt Fig. 2 eine an sich bekannte Spinnvorrichtung zur Herstellung von Spinnvliesen dar. Hierbei ist die AbzugsVorrichtung aerodynamisch gestaltet und durch einen Injektor 24 gebildet. Auf einem sich seitwätrs bewegenden Auffang¬ band 36 werden die Mikrofilamente abgelegt.
Eine praktische Ausführungsfor des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus dem Ausführungsbeispiel der Spinnvorrichtung gemäß Fig. 3. Unmittelbar am Austritt aus einer als Spinndüse wirkenden Biko ponentdüse 26 wird das extrudierte Mikrofilament 18 in einen durch die Pfeile A angedeuteten warmen Luftstrom eingebettet. Dieser warme Luftstrom A begleitet das Mikrofilament im wesentlichen innerhalb des Verstreckungsbereiches 38, der den hauptsächlichen Verstreckungsbereich mit einer Länge von etwa 30 bis 50 cm darstellt. Der ge¬ samte Abstand 1 zwischen der Bikomponentdüse 26 und der Rolle 20 beträgt etwa 1m.
Unterhalb des Verstreckungsbereiches 38 wird das Mikro- filament 18 wie schon in Fig. 1 und 2 mit Kühlluft 22 quer angeblasen. Durch die Zufuhr des warmen Luftstromes A, dessen Temperatur die Schmelzetemperatur von 280°C am Austritt durch das Spinnloch 14 nicht um ± 10°C über- bzw. unterscheiden sollte, wird eine zu rasche Abkühlung des Mikrofilaments 18 unterbunden. Vielmehr wird die Abkühlung des Mikrofilaments 18 bei der Erfindung verzögert und kontinuierlich vorgenommen.
Dadurch, daß die Abkühlung nicht plötzlich, sondern kontinuierlich erfolgt, ist der Gefhr begegnet, daß sich auf der Oberfläche des Mikorfilaments 18 eine unter¬ kühlte Haut bildet und daß es dadurch zu Filamentab- brüchen kommt.
Weiterhin ist durch die Erfindung gewährleistet, daß trotz einer Verringerung des Durchmessers des Mikro- filaments 18 mit der üblichen Abzugsgeschwindigkeit von 4000 - 6000 m/min gearbeitet werden kann, so daß die Wirtschftlichkeit einer Spinnanlage nicht verloren geht, wenn kleinere Durchmesser der Mikrofilamente ge¬ wünscht sind.
Für die Erzeugung des bei der Erfindung entscheidenden heißen Luftstrqms A läßt sich eine in Fig. 4 näher dar¬ gestellte Bikomponentdüse 26 verwenden, die eine Kern¬ düse 28 sowie eine Manteldüse 30 besitzt und ferner ein Ringspalt 32 aufweist. Der Ringspalt 32 umgibt kreis- ringförmig das Spinnloch 34, aus welchem die Schmelze austritt.
Während bei der bekannten Verwendung der Bikomponent¬ düse 26 sowohl durch das Spinnloσh 34 der Kerndüse 28 als auch durch den Ringspalt 32 der Manteldüse 30 Schmelze extudiert wird, wird gemäß Fig. 4 vorgesehen, daß die Schmelze ausschließlich über die innere Kern¬ düse 28 austritt. Durch den Ringspalt 36 wird demgegen¬ über unter Druck p und Temperatur T der heiße Luftstrom zugeführt bzw. erzeugt, der das Mikrofilament 16 dann mantelförmig umgibt.
Selbstverständlich läßt sich die Erfindung unter Einsatz der Bikomponentdüse 26 auch für die Erzeugung von Spinn- vlies bei einer Spinnvorrichtung gemäß Fig.. 2 einsetzen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der neuen Spinn¬ vorrichtung lassen sich ohne Einbußen der Wirtschaft¬ lichkeit einer Spinnanlage Mikrofilamentgarne mit superfeinem Einzeltiter von 0,33 dtex erzeugen, so daß die Herstellung von Textilien möglich ist, die praktisch mit Naturseide gleichzusetzen sind.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung von Mikrofilamenten it kleinem Durchmesser für synthetische Garne oder für Spinnvliese, wobei die Mikrofilamente aus mit einer Schmelze gespeisten Spinndüsen durch ein Spinnloch (Düsenbohrung) nach Durchlaufen eines Bereiches, der quer mit Kühlluft angeblasen wird, mit einer großen Abzugsgeschwindigkeit abgezogen und verstreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofilamente unmittel¬ bar nach dem Austritt aus dem Spinnloch einem heißen Lufström ausgesetzt werden, und daß der heiße Luftstrom in der Weise zugeführt wird, daß er das Mikrofilament antelförmig umhüllt.
2.. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Luftstrom unter Druck und mit einer in etwa der Temperatur der Schmelze entsprechenden Lufttemperatur zuge¬ führt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Temperatur der Schmelze und der Luft¬ temperatur der heißen Luft bis zu etwa ^ 10°C be¬ trägt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofilamente im Abstand unterhalb der Spinndüse zu ihrer Abkühlung quer mit Kühlluft angeblasen wer¬ den.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Abstand mindestens etwa 100 mm, vorzugsweise 500 mm, beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 5', dadurch gekennzeichnet, daß die abgezogenen und verstreckten Filamente zu einem Mikrofilamentgarn verzwirnt bzw. aufgewickelt wer¬ den.
7. - Verfahren nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche 1 - 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die ab¬ gezogenen und verstreckten Mikrofilamente zu einem Spinnvlies abgelegt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Mikrofilamente mit einer aero¬ dynamischen Abzugsvorrichtung abgezogen werden.
9. Spinnvorrichtung zur Herstellung von Mikro- fila enten mit kleinem Durchmesser für synthetische Garne oder für Spinnvliese, wobei die Mikrofilamente aus mit einer Schmelze gespeisten Spinndüse durch ein Spinnloch (Düsenbohrung) nach Durchlaufen eines Be-
• reiches, der quer mit Kühlluft angeblasen wird, mit einer großen Abzugsgeschwindigkeit abgezogen und ver¬ streckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnvorrichtung (10) eine Mehrfach-Spinndüse (26) enthält, durch die mittig durch das Spinnloch (34) die Schmelze austritt, und die konzentrisch zum Spinnloch (3*4) mit einer oder mehreren Öffnungen (32) versehen ist, durch welche ein heißer Luft- ström (A) austritt.
10. Spinnvorrichtung nach Anspruch 9, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Mehrfach-Spinndüse (26) nach Art einer Bikomponentendüse mit einer Kerndüse (28) und einer Manteldüse (30) ausgebildet ist.
11» Spinnvorrichtung nach Anspruch 10, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Manteldüse (30) einen die zum Austritt der Schmelze (16) vorgesehene Kern¬ düse (28) konzentrisch umgebenden Ringspalt (32) be¬ sitzt, durch den die heiße Luft (Λ) unter Druck (p) austritt.
12. Spinnvorrichtung nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche 9 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnvorrichtung eine Rolle (20) als me¬ chanische Abzugsvorrichtung für die Mikrofilamente (18) enthält.
13.. Spinnvorrichtung nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche 9 - 11 ,' dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnvorrichtung einen Injektor (24) als aerodynamische Abzugsvorrichtung für die Mikrofila¬ mente (18) sowie ein Ablegeband zur Bildung eines Spinnvlieses enthält.
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