WO1991011547A1 - Verfahren und vorrichtung zum schnellspinnen von monofilamenten und damit hergestellte monofilamente - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum schnellspinnen von monofilamenten und damit hergestellte monofilamente Download PDF

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monofilament
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Klaus Fischer
Halim Baris
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    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D01D5/16—Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins
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    • Y10T428/298—Physical dimension

Definitions

  • the present invention relates to a method for high-speed spinning a family of thermoplastic monofilaments with a single titer of 1 to 30 dtex and a device for carrying out the method, as well as the monofilaments produced thereafter.
  • Fine monofilaments up to about 33 dtex are spun at spinning speeds of less than 1000 m / min, cooled with blown air, wound up and drawn separately in a second operation at about 750 m / min.
  • the object of the invention is to provide a process for the production of fine monofilaments which achieves and / or improves the properties of known monofilaments without a separate stretching process at high winding speeds.
  • Another object is to vary the method in such a way that desired properties of the monofilaments can be achieved by the setting parameters of the device.
  • the above-mentioned object is achieved in that the melt-spun monofilaments are passed directly over a friction element during the cooling by means of blown air ", then are spin-prepared and wound up.
  • the winding speed is 3000 to 6000 m / min., Preferably 4000 to 5000 m / min.
  • thermoplastics such as all kinds of polyesters, polyamides, in particular those known as nylon 66 or nylon 6, and also polyacrylic, polyvinylidene fluoride, made of polyethylene or polypropylene.
  • the device for carrying out the method essentially consists of a friction element which is arranged between the spinneret and the device for the preparation application.
  • the friction element is preferably fork-shaped formed, rotatable and movable in its distance from the spinneret.
  • the two opposite friction surfaces, an upper friction surface and a lower friction surface are arranged axially parallel.
  • a friction element which has been set and fixed once at a distance from the spinneret can be rotated about its axis continuously or in fixed steps in such a way that a desired tension can be provided on the thread lying between the friction surfaces.
  • the gradual adjustment has the advantage that the desired positions can be precisely re-adjusted at any time and a constant, reproducible thread tension is guaranteed.
  • the friction element can consist of a plurality of pins which have a cylindrical but also an oval surface. However, other bodies with curved surfaces can also be used.
  • a distance of the friction elements from the spinneret that is 20 to 280 cm, depending on the desired final titer of the monofilament.
  • the twist angle ⁇ between the thread path and the common axis of the friction element surfaces should be 0 to 40 degrees of angle and the wrap angle of the friction element / monofilament should be 50 "to 150 *.
  • the monofilament produced by the process should also meet the following conditions. a) an elongation of 20-45% b) a strength of 36-60 cN / tex c) a cooking shrinkage of 2-15% d) an irregularity of ⁇ 1% Uster and e) a uniform and round cross-section.
  • the invention is to be illustrated schematically on the basis of a drawing.
  • Fig. 1 The arrangement of the friction elements according to the invention in the region of a blow shaft with several monofilaments.
  • a spinneret is shown schematically at 1 in FIG.
  • a friction element 3 is arranged between the spinneret 1 and a winder 7.
  • the height of the friction element 3, as indicated by arrows, is adjustable.
  • the friction element 3 consists of a friction surface 4 and a friction surface 5, which are arranged around an axis 8.
  • the friction element 3 is rotatable so that a monofilament 2 or a family of monofilaments which is passed between the friction surface 4 and the friction surface 5 and which is represented by the monofilaments 2 and 2 'delimiting the thread family are subjected to a frictional force can.
  • a device 6 for applying a spin finish is provided between the friction element 3 and the winder 7.
  • Fig. 2 the rotatability of the friction element is indicated by arrows.
  • Fig. 2a the monofilament 2 passes between the friction surface 4 and the friction surface 5.
  • Figure 2b the friction element 3 and the friction surfaces 4 and 5 are shown in side view.
  • FIG. 3 the height adjustment of the Reib comprise ⁇ 3 as a whole unit and that of the friction surface 5 compared to 4 is indicated by the double arrows.
  • Fig. 3a the thread leads between the frosted surface 4 and the friction surface 5.
  • Figure 3b is a side view of Figure 3a.
  • Fig. 4b is a side view of Fig. 4a.
  • a group of threads emerges from the spinneret 1, consisting of the monofilaments 2, 2 'delimiting the group, which run parallel through the friction element at high speed and are stretched over the friction surface 4 and the friction surface 5 by means of the winder 7.
  • a suitable spin preparation 6 is applied on the path between the friction element 3 and the winder 7. If necessary, a godet can also be arranged between the friction element and the winder.
  • the resulting monofilament is a finished product for further processing.
  • Polyester with a Vl of 74 dl / g and a melt temperature of approx. 287 * C is extruded through a spinneret 1 x 6 / 0.33 / 4D and drawn off at a speed of 5000 m / min and blowing air with 0.25 - 0.4 m / s cooled.
  • the distance between the spinneret and the friction element is 30-160 cm, depending on the titer.
  • a spinning preparation is applied to the thread at a distance of h + 40 cm.
  • the adjustment of the friction elements (Fig. 2) was carried out in three different stages, 0 ⁇ , 20 * and 40 °, measured against the direction of the thread. The measurement results are shown in Table 1. (Winding speed 5000 m / min)
  • the wrap angle is (friction element according to FIG. 2) when in position
  • Table 2 shows the yarn parameters of a test with a winding speed of 4000 m / min. summarized. Other spinning conditions as in Example 1.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
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  • Artificial Filaments (AREA)
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Abstract

In einem Verfahren zum gleichzeitigen Schnellspinnen von mehreren Monofilamenten mit einem Einzeltiter von 1 bis 30 dtex werden die Monofile mittels Blasluft gekühlt, über ein Reibelement abgezogen und direckt aufgespult. Die Vorrichtung besteht aus einem Reibelement (3) mit parallel angeordneten Reibflächen (4, 5). Das Reibelement (3) ist höhenverstellbar und zur Einstellung der Reibung zwischen dem Reibelement und einem Monofil (2) oder einer Monofilschar drehbar gestaltet. Das hergestellte Monofilament hat eine Ft von 36 - 60 cN/tex, eine Dehnung von 20 - 40 % und einen Kochschrumpf von 2 - 15 %.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Schnellspinnen von Monofilamenten und damit hergestellte Monofilamente
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schnellspinnen einer Schar von thermoplastischen Mono- filamenten mit einem Einzeltiter von 1 bis 30 dtex und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie die danach hergestellten Monofilamente.
Das Abziehen vctn schmelzgesponnenen Multifilamenten über Bremsstifte, wobei durch Reibung Orientierung und Kri¬ stallisation beeinflusst werden, ist bekannt (CH-A-475 375). In der bekannten Vorrichtung ist zwischen unver¬ stellbaren, feststehenden Bremsstiften ein nicht ange¬ triebenes Rollenpaar zur Stabilisierung der konvergierten Multifilamente vorgesehen. Eine solche Vorrichtung ist zur Herstellung von Monofilen jedoch nicht geeignet.
Feine Monofilamente bis etwa 33 dtex werden mit Spinn- geschwindigkeiten unter 1000 m/min gesponnen, mit Blas¬ luft gekühlt, aufgewickelt und in einem zweiten Arbeits¬ gang mit etwa 750 m/min separat verstreckt.
Obwohl die Eigenschaften der in bekannter Weise herge¬ stellten Monofile, insbesondere ihre Festigkeit, be¬ friedigend ist, ist das langsame Spinnen und separate Verstrecken sehr aufwendig. Es besteht schon lange das Bedürfnis, die Herstellung der Monofile zu vereinfachen und effizienter zu gestalten. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstel¬ lung von feinen Monofilamenten zur Verfügung zu stellen, das ohne separaten Streckprozess bei hohen Wickelge¬ schwindigkeiten die Eigenschaften von bekannten Monofi- lamenten erreicht und/oder verbessert.
Eine weitere Aufgabe ist es, das Verfahren so zu varie- ren, dass gewünschte Eigenschaften der Monofilamente durch die Einstellparameter der Vorrichtung erzielt- wer¬ den können.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch ge¬ löst, dass die schmelzgesponnenen Monofilamente während des Abkühlens mittels Blasluft unmittelbar über ein Reib¬ element geführt", anschliessend spinnpräpariert und aufge¬ spult werden.
Unmittelbar bedeutet, dass zwischen einer Spinndüse und einem Reibelement keine Berührung mit dem laufenden Faden stattfindet. Hier ist es erstmals überraschend gelungen, ein Monofilament mit einer sehr hohen Geschwindigkeit einstufig herzustellen.
Die Aufspulgeschwindigkeit liegt bei 3000 bis 6000 m/min., bevorzugt 4000 bis 5000 m/min.
Das Verfahren ist anwendbar auf Thermoplaste wie Poly¬ ester aller Art, Polyamide, insbesondere solche die als Nylon 66 oder Nylon 6 bekannt sind, sowie Polyacryl, Po- lyvinylidenfluorid, aus Polyethylen oder Polypropylen.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Reibelement, welches zwischen der Spinndüse und der Einrichtung zum Präparationsauftrag angeordnet ist. Das Reibelement ist bevorzugt gabelförmig ausgebildet, drehbar und in seinem Abstand zur Spinndüse bewegbar angeordnet.
Bei einer gabelförmigen Ausbildung des Reibelementes sind die beiden gegenüberliegenden Reibflächen, eine obere Reibfläche und eine untere Reibfläche achsparallel ange¬ ordnet.
Ein einmal in der Entfernung zur Spinndüse eingestelltes und fixiertes Reibelement kann um seine Achse kontinuier¬ lich oder in festen Stufen so verdreht werden, dass ein auf den zwischen den Reibflächen anliegender Faden mit einer gewünschten Spannung versehen werden kann. Die stufenweise Einstellung hat den Vorteil, dass die ge¬ wünschten Positionen jederzeit genau wiedereinεtellbar sind und eine konstante, reproduzierbare Fadenspannung gewährleistet ist.
Das Reibelement kann aus mehreren Stiften, welche eine zylindrische aber auch ovale Oberfläche aufweisen, be¬ stehen. Es können aber auch andere Körper mit gekrümmten Oberflächen verwendet werden.
Es ist zweckmässig zum Erreichen der gewünschten Faden¬ eigenschaften einen Abstand der Reibelemente von der Spinndüse zu wählen, der 20 bis 280 cm beträgt, abhängig vom erwünschten Endtiter des Monofilamentes.
Der Verdrehwinkel α zwischen dem Fadenlauf und der ge¬ einsamen Achse der Reibelementflächen soll 0 bis 40 Win¬ kelgrade betragen und der Umschlingungswinkel Reibele- ment/Monofil 50" bis 150* betragen.
Das nach dem Verfahren hergestellte Monofilament soll gleichzeitig die folgenden Bedingungen erfüllen. a) eine Dehnung von 20 - 45 % b) eine Festigkeit von 36 - 60 cN/tex c) einen Kochschrumpf von 2 - 15 % d) eine Unregelmässigkeit von < 1 % Uster und e) einen gleichmässigen und runden Querschnitt auf¬ weisen.
Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung schematisch dargestellt werden.
Es zeigen:
Fig. 1 Die erfindungsgemässe Anordnung der Reibelemente im Bereich eines Blasschachtes mit mehreren Monofilamenten.
Fig. 2 Das Reibelement in drehbarer Anordnung
Fig. 3 Das Reibelement mit variablem Abstand der Reibflächen
Fig. 4 Eine Variante des Reibelementes in einer seit¬ lich verstellbaren Anordnung der Reibflächen
In Figur 1 ist mit 1 schematisch eine Spinndüse beschrie¬ ben. Zwischen der Spinndüse 1 und einem Spuler 7 ist ein Reibelement 3 angeordnet. Das Reibelement 3 ist, durch Pfeile angedeutet, in seiner Höhe verstellbar. Das Reib¬ element 3 besteht aus einer Reibfläche 4 und einer Reib¬ fläche 5, welche um eine Achse 8 angeordnet sind. Das Reibelement 3 ist drehbar, so dass ein zwischen der Reib¬ fläche 4 und der Reibfläche 5 hindurchgeführtes Monofi¬ lament 2 bzw. eine Schar von Monofilamenten, welche durch die die Fadenschar begrenzenden Monofilamente 2 und 2' dargestellt ist, mit einer Reibkraft beaufschlagt werden kann. Zwischen dem Reibelement 3 und dem Spuler 7 ist eine Vorrichtung 6 zum aufbringen einer Spinnpräparation vorgesehen.
In Fig. 2 ist die Drehbarkeit des Reibelementes durch Pfeile angedeutet. In Fig. 2a führt das Monofilament 2 zwischen der Reibfläche 4 und der Reibfläche 5 hindurch. In Figur 2b sind das Reibelement 3 und die Reibflächen 4 und 5 in der Seitenansicht dargestellt.
In Fig. 3 ist die Höhenverstellung des Reibelementeε 3 als gesamte Einheit und die der Reibfläche 5 gegenüber 4 durch die Doppelpfeile angedeutet. In Fig. 3a führt der Faden zwischen der Reifläche 4 und der Reibfläche 5 hin¬ durch. Fig. 3b ist eine Seitenansicht von Fig. 3a.
In Fig. 4a sind die Reibflächen 4 und die Reibflächen 5 gegeneinander verstellbar angeordnet, wobei es zweck- mässig ist, eine Reibfläche fest und die andere ver¬ schiebbar zu machen. Der Faden 2 führt zwischen den Reib¬ flächen 4 und 5 hindurch. Fig. 4b ist eine Seitenansicht von Fig. 4a.
Im Betrieb tritt aus der Spinndüse 1 eine Fadenschar, be¬ stehend aus den die Schar begrenzenden Monofilamenten 2,2', welche mit hoher Geschwindigkeit das Reibelement parallel durchlaufen und über die Reibfläche 4 und die Reibfläche 5 mittels des Spulers 7 verstreckt werden. Auf dem Weg zwischen dem Reibelement 3 und dem Spuler 7 wird eine geeignete Spinnpräparation 6 aufgebracht. Gegebenen¬ falls kann auch eine Galette zwischen Reibelement und Spuler angeordnet werden. Das resultierende Monofilament ist ein für die Weiterverarbeitung fertiges Produkt.
Ausführunqsbeispiel 1
Polyester mit einem V.l. von 74 dl/g und einer Schmelze¬ temperatur von ca. 287*C, wird durch eine Spinndüse 1 x 6/0.33/4D extrudiert und mit einer Geschwindigkeit von 5000 m/min abgezogen und Blasluft mit 0,25 - 0,4 m/s gekühlt. Der Abstand Spinndüse - Reibelement beträgt je nach Titer 30 - 160 cm. Der Faden wird in einem Abstand von h + 40 cm mit einer Spinnpräparation beaufschlagt. Die Verstellung der Reibelemente (Fig. 2) erfolgte in drei verschiedenen Stufen, 0β,20* und 40°, gemessen gegen die Fadenlaufrichtung. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. (Wickelgeschwindigkeit 5000 m/min)
Darin bedeutet Stellung
2 - 0°
3 - 20" Verdrehwinkel Reibelement/Faden
4 - 40°
Die Umschlingungswinkel betragen (Reibelement nach Fig. 2) bei Stellung
2: 70° 3: 100° 4: 130°
Umschlingungswinkel bei Reibelement nach Fig. 3 50" - 100° .
Ausführunqsbeispiel 2
In Tab. 2 sind die Garnkennwerte eines Versuches mit der Wickelgeschwindigkeit 4000 m/min. zusammengefasst. Son¬ stige Spinnbedingungen wie Beispiel 1.
Dt = Bruchdehnung
Ft = Reissfestigkeit
KS = Kochschrumpf in Wasser Tabelle 1
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abel le 2
Figure imgf000010_0001
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Wickelgeschwindigkeit 4000 m/min,
Durch die gezielt beeinflusste Reibung auf ein Monofi¬ lament während der Abkühlphase ist es ohne Zwischen¬ schaltung weiterer Aggregate in einfacher Weise gelungen, Dehnung und Festigkeit _im_beanspruchten Bereich zu vari¬ ieren. Mit der erfindungsgemässen Anordnung ist es erst¬ mals gelungen, auf eine einfache Art, eine Vielzahl von gleichen Monofilamenten im Titerbereich von 1 bis 30 dtex bei Geschwindigkeiten über 3500 m/min unter Verwendung von Reibelementen einstufig, d.h. ohne zusätzlichen Streckprozess herzustellen. Die erhaltenen Monofilamente sind in bezug auf % Uster, Rundheit und ihre dynamome¬ trischen Eigenschaften den bekannten Typen überlegen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Schnellspinnen einer Schar von thermo¬ plastischen Monofilamenten (2,2') mit einem Einzel- titer von 1 bis 30 dtex, dadurch gekennzeichnet, dass die schmelzgesponnenen Monofilamente (2,2") während des Abkühlens mittels Blasluft unmittelbar über ein Reible ent (3) geführt, anschliessend spinnpräpariert und aufgespult werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Monofilamente mit einer Geschwindigkeit von 3000 bis 6000 m/min. aufgespult werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Monofilament aus einem Polyester, einem Polyamid, einem Polyacryl , aus Polyvinyliden- fluorid, aus Polyethylen oder Polypropylen hergestellt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (3) wenigstens aus einer oberen Reibflä¬ che (4) und aus einer unteren achsparallelen Reib¬ fläche (5) besteht und unmittelbar unterhalb einer Spinndüse (1) um seine Achse (8) drehbar und in der Höhe verstellbar angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Reibfläche (4) und die untere Reibflä¬ che (5) einzeln in ihrem Abstand zueinander und ge¬ meinsam in der Höhe verstellbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächen (4 und 5) aus zylindrischen Stiften oder ovalen Flächen bestehen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass das Reibelement (3) in einem Abstand von 200 bis 2800 mm zur Spinndüse (1) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibflächenteile (4), (5) in einem Umschlin¬ gungswinkel et von 0 bis 40 Grad zwischen Fadenlauf und gemeinsamer Achse drehbar angeordnet sind.
9. Monofilament hergestellt nach dem Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingungen a - e gleichzeitig erfüllt sein müssen, wobei
a) eine Dehnung von 20 - 45 % b) eine Festigkeit von 36 - 60 cN/tex c) einen Kochschrumpf von 2 - 15 % d) Uster % <1 e) gleichmässiger und runder Querschnitt
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