WO1997025458A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von schmelzgesponnenen monofilen - Google Patents

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WO1997025458A1
WO1997025458A1 PCT/EP1996/005810 EP9605810W WO9725458A1 WO 1997025458 A1 WO1997025458 A1 WO 1997025458A1 EP 9605810 W EP9605810 W EP 9605810W WO 9725458 A1 WO9725458 A1 WO 9725458A1
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WO
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spinning
spinning shaft
thread
shaft
cooling
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Application number
PCT/EP1996/005810
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Büdenbender
Eckhard Gärtner
Original Assignee
Bayer Faser Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer Faser Gmbh filed Critical Bayer Faser Gmbh
Priority to JP9524811A priority Critical patent/JP2000503076A/ja
Priority to EP96944640A priority patent/EP0871805A1/de
Priority to US09/101,044 priority patent/US6036895A/en
Publication of WO1997025458A1 publication Critical patent/WO1997025458A1/de

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D01D5/0885—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes by means of a liquid

Definitions

  • the invention relates to a continuous process and an apparatus for
  • the polymer melt is spun from a spinning head in air, blown to the side in a spinning shaft with a defined air velocity profile and then cooled in a liquid bath
  • thermoplastic monofilaments (with a diameter greater than 60 ⁇ m) can be spun, for example in water, with an outlet speed of the finished monofilaments of a maximum of 600 m / min
  • German published patent application DE 41 29 521 AI describes a device for the rapid spinning of multifilament threads at a winding speed of at least 2000 m / min
  • both direct spinning drawing processes are limited to the production of thin monofilament diameters (ie with a thread diameter ⁇ 57 ⁇ m) due to the unfavorable heat dissipation due to air cooling and the poor internal heat conduction in the thread
  • German patent application with the file number P 43 36 097 1 describes a continuous high-speed production process for the production of melt-spun monofilament threads with a diameter of 60 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the polymer threads formed are laterally underneath the spinning head over a distance of 1 to 10 cm blown with tempered air from blowing nozzles to stabilize the smooth running of the threads. After the air cooling, the polymer threads are cooled in a liquid bath
  • the monofilaments show a loss of strength and a large spread with regard to their knot strength
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) An additional air blowing between the spinning head and the spinning bath by means of blowing nozzles over an air distance of 1 to 10 cm (according to DE 43 36 097) leads to satisfactory textile properties with rapidly spun thin monofilaments (with a diameter of ⁇ 200 ⁇ m).
  • the use of the air cooling section described is not sufficient for thicker monofilaments.
  • the method is extremely susceptible to air movement in the area of the thread formation, as a result of which the running safety of the system is impaired.
  • the invention has for its object to improve the spinning process for monofilaments described so that the spinning security and the textile properties of the monofilaments obtained, in particular their knot strength, are increased.
  • the object is achieved according to the invention by a continuous process for the production of monofilament threads with a diameter of 60 ⁇ m to 2000 ⁇ m from thread-forming thermoplastic polymers by melt spinning the melted polymer from a spinning head in air, blowing on the side with cooling gas in a spinning shaft, cooling the threads formed in one
  • Liquid bath removal of the adhering liquid, optionally preparation, stretching of the threads in one or more stages, fixing and winding up the threads at an outlet speed of the fixed threads of 100 to 4000 m / min, characterized in that the cooling gas has a temperature of 0 to 50 ° C and that the cooling gas falling over the direction of the thread
  • Speed profile measured perpendicular to the direction of the threads, shows that the coolant has a temperature of -10 to 150 ° C.
  • the thread-forming polymer is melt-spun in particular from a basically known melt spinning head in air, in a spinning shaft with a defined air velocity profile with tempered air (a temperature of
  • 0 ° C to 50 ° C preferably from one side from blowing nozzles or, in the case of round spinning nozzles, annularly blown from the side from ring nozzles and then cooled in a liquid bath at a temperature of 5 ° C. to 50 ° C.
  • the air speed across the monofilaments is just below the spinneret (for example at a distance of 0.5 to 6 cm from the nozzle) from 0.1 to 10 m / sec, in particular from 0.1 to 2 m / sec sec, and falls to a lower but above all in the further course of the spinning shaft seen the longitudinal section surface of the spinning shaft extremely uniform Beerge ⁇ speed of 0.001 m / sec to 1 m / sec, in particular 0.01 to 0.2 m / sec
  • the cooling gas flows from nozzles, which are arranged in a ring around the filaments in the spinning shaft, into the spinning shaft, and the cooling gas is sucked out together with the outgassings from the spun thread beneath the blowing nozzle
  • the nozzles are arranged on one side in the spinning shaft and the cooling gas, together with the outgassing, is drawn off from the spun threads relative to the blow nozzles
  • the spinning shaft can have a length of 2 to 200 cm.
  • the spinning shaft preferably has a length of 8 to 60 cm
  • the air speed in the spinning shaft is transverse to the monofilaments at a distance of 0.5 to 6 cm from the
  • Spinning nozzle 0.05 to 10 m / sec, in particular 0.1 to 2 m / sec.
  • the air speed in the spinning shaft is from 0.001 m / sec to 1 m / sec, preferably of 0.01 to 0.2 m / sec
  • the monofilaments are preferably blown in the spinning shaft with tempered air at a temperature of 0 to 50 ° C., in particular 10 to 30 ° C.
  • the air blown into the spinning shaft, together with the outgassings from the spun threads is sucked off uniformly over the entire spinning shaft relative to the air inlet.
  • a pressure difference to the ambient pressure becomes high from 10 to
  • the temperature of the cooling bath is preferably 5 to 50 ° C
  • the outlet speed of the threads is preferably 1000 to 3500 m / min.
  • the monofilaments obtainable from the process have in particular a diameter of 100 to 400 ⁇ m, preferably 180 to 250 ⁇ m.
  • Polyamide, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polypropylene and polyethylene are particularly suitable as thread-forming polymer.
  • the preferred polymer is polyamide, in particular polyamide-6, polyamide-6.6, polyamide-6.10, polyamide-6.12, polyamide 11, polyamide 12, a mixture of the polyamides mentioned or a copolyamide of the polyamides mentioned.
  • a copolyamide consisting of polyamide-6 and polyamide-6.6, a copolyamide made of polyamide-6 and polyamide-12 and a copolyamide consisting of polyamide-6 and polyamide-1 1 are particularly preferred.
  • Another preferred mixed polyamide consists of polyamide-6, polyamide -6.6 and either polyamide-1 1 or polyamide-12.
  • the spinning shaft closes on its underside with the liquid surface of the cooling liquid of the spinning bath.
  • the monofilaments After leaving the liquid bath, the monofilaments are usually freed of adhering cooling liquid and aftertreated by optionally preparing, stretching and fixing. The monofilaments are then wound up.
  • the monofilaments produced according to the new so-called dry / wet melt spinning process are characterized by a smoother surface and a higher working capacity (defined as a product of the tenacity and maximum tensile strength).
  • the described spinning method according to the invention is necessary at a higher production speed of 600 to 3000 m / min in order to achieve that of the
  • the melt spinning process according to the invention is preferably used for the production of fishing wires, in particular for high-strength transparent fishing wires and for the production of technical monofilaments, in particular at a higher production speed (> 600 m / min) or an increased number of die holes
  • Another object of the invention is a device for carrying out the inventive method consisting of a melt spinning head with spinneret, a spinning shaft with a blowing unit and suction unit, a liquid bath with thread deflection and flow breakers, scrapers and an adhesive liquid suction, optionally a preparation point , one or more stretching units, in particular for hot stretching, a fixing zone and winding points.
  • the device is characterized in that the spinning shaft surrounds or in particular encloses the space between the spinning head and the liquid surface of the cooling liquid bath in a gas-tight manner
  • gas nozzles for blowing the monofilaments in the spinning shaft are provided on one side of the shaft, which are optionally provided with flow comparators in the area of the monofilaments
  • the first blowing nozzle in the spinning shaft below the spinning nozzle is a flat nozzle with an adjustable nozzle gap. All the air nozzles in the spinning shaft can preferably be regulated separately, so that the air streams can be adjusted in accordance with the required air flow profile
  • a variant of the device has a ring nozzle with flow comparators for comparing the gas velocity profile in front of the nozzle for blowing on the monofilaments in the spinning shaft The spun thread can be sucked off.
  • a device is preferred in which the suction is arranged in the spinning shaft opposite the air inlet nozzles The invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 3 without restricting the invention in detail
  • Figure 1 is a schematic view of the front part of the spinning device according to the invention
  • FIG. 1 An enlarged view of the spinneret and cooling bath from one
  • Figure 3 is a schematic view of the entire spinning device with
  • the polymer melt is fed via a line to the melt spinning head 17 with the spinneret 1 (see FIG. 1).
  • the spinning shaft 2 has an air-blowing unit 3 and suction unit 4, which are used for feeding and discharging the
  • the suction unit 4 has a suction channel 22 which extends in a ring around the spinning shaft 2 and which causes the spatially uniform escape of the spinning gas.
  • the slot nozzle 19 there is an annular nozzle 20 and as a blowing unit 3 there are annular nozzles with flow equalizers.
  • the thread sheet 23 of the monofilaments is pre-cooled in the spinning shaft 2 in both variants by blowing with air.
  • the thread sheet 23 is then further cooled and solidified in a liquid bath 5.
  • a thread deflection 6 causes the gentle change in direction of the running direction of the thread sheet 23 by means of a plurality of deflecting rods.
  • flow breakers 16 calm the cooling bath liquid at high production speed in order to avoid turbulence in the cooling bath liquid due to the liquid carried by the monofilaments and to prevent the still soft monofilaments from beating (see FIG. 1).
  • liquid wipers 7 are attached behind the outlet of the monofilaments 23 from the cooling bath liquid and in front of the pair of traction rollers 8, which, like a further adhesive liquid suction device 9, remove the entrained cooling bath liquid from remove the monofilament 23.
  • the spinning device also has a preparation site 10 and subsequent suction 11 for excess preparation, a hot stretching zone 13, a fixing zone 14 and winding machines 15 for winding the monofilaments. The running speed of the
  • the spinning shaft 2 of the spinning device is designed in both device variants in such a way that the spinning shaft 2 gas-tightly encloses the space between the spinning head 17 and the liquid surface 18 of the cooling liquid bath 5 in which the monofilaments are formed.
  • a device in the variant according to FIG. 1 was used for the following test examples.
  • the spinning shaft 2 had not been used to enclose the space between the spinning head 17 and the liquid surface 18 in a gas-tight manner.
  • One or three standing on top of each other were used for blowing
  • Nozzles 19 and 3a, 3b used.
  • the width of the nozzles covered the width of the thread sheet.
  • the nozzle 19 was a slot nozzle with the height indicated in each of the examples.
  • the nozzles 3a and 3b were nozzles equipped with a more uniform flow, the height of which covered the remaining height below the spinning nozzle.
  • Monofilaments with a diameter of 0.40 mm were produced from a commercially available copolyamide with the designation Ultramid C 35 (manufacturer: BASF AG, Ludwigshafen) under the standard conditions described above.
  • the distance between the exit of the melt from the spinning nozzle opening and the surface of the cooling medium (water) was 60 mm.
  • a slot nozzle 19 with a slot height of 25 mm was installed in this zone, with the aid of which the monofilaments between the nozzle outlet and the inlet into the cooling medium were blown with air in a defined manner.
  • the linear and knot strength measured on the monofilaments obtained is as indicated in Table 1
  • Monofilaments with a diameter of 0.20 mm were produced from a commercially available polyamide of type Durethan B 31 (manufacturer BAYER AG, Leverkusen) under the standard conditions described.
  • the distance between the melt exit from the spinneret opening and the surface of the cooling medium was ( Water) 280 mm
  • Monofilaments of different diameters were produced from a commercially available copolyamide with the designation Ultramid C 35 (manufacturer BASF AG, Ludwigshafen) under the standard conditions described.
  • the distance between the exit of the melt from the spinneret opening and the surface of the cooling medium (water ) 60 mm
  • a protective nozzle 19 with a slot height of 25 mm was installed, with the aid of which the monofilaments between the nozzle outlet and the entry into the cooling medium were blown with air in a defined manner.
  • the installation of blowing nozzles was dispensed with The

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von schmelzgesponnenen Monofilen mit einem Durchmesser von 60 νm bis 2500 νm aus fadenbildenden Polymeren, bei dem die Polymerschmelze aus einem Spinnkopf (17) in Luft abgesponnen, in einem Spinnschacht (2) mit einem definierten Luftgeschwindigkeitsprofil seitlich angeblasen und dann in einem Flüssigkeitsbad (5) abgekühlt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von schmelzgesponnenen Monofilen
Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren und eine Vorrichtung zur
Herstellung von schmelzgesponnenen Monofilen mit einem Durchmesser von 60 μm bis 2500 μm aus fadenbildenden Polymeren, insbesondere Polyamid In diesem Verfahren wird die Polymerschmelze aus einem Spinnkopf in Luft abge¬ sponnen, in einem Spinnschacht mit einem definierten Luftgeschwindigkeitsprofil seitlich angeblasen und dann in einem Flüssigkeitsbad abgekühlt
Die Verfahren zur Herstellung von Monofilen aus thermoplastischen Polymeren ohne zusatzliche Luftanblasung zwischen Spinnkopf und Spinnwanne mit einer Kuhlflüssigkeit sind grundsatzlich bekannt. In dem Handbuch der Kunststoff- Extrusionstechnik II, Carl Hauser Verlag München, Wien, 1986, Seiten 295 bis 319 sind die bekannten Verfahrensschritte im einzelnen beschrieben Danach können thermoplastische Monofile (mit einem Durchmesser größer als 60 μm) durch Abspinnen, z.B in Wasser, mit einer Auslaufgeschwindigkeit der fertigen Monofile von maximal 600 m/min produziert werden
Monofile mit wesentlich kleinerem Querschnitt und multifile Faden werden mit einer deutlich höheren Auslaufgeschwindigkeit nach anderen Verfahren direkt in Luft als Kühlmittel gesponnen. So beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift DE 41 29 521 AI eine Vorrichtung zum Schnellspinnen von multifilen Faden bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von mindestens 2000 m/min
Bei dem letztgenannten Verfahren werden Monofile bzw multifile Faden in Luft abgesponnen und direkt aufgewickelt Eine Besonderheit dieses Verfahrens ist die dabei verwendete Kuhleinrichtung. Sie besteht aus einem porösen, in Spinnrich¬ tung offenen Rohr, welches konzentrisch zu der Fadenschar angeordnet ist Bei der hohen Aufwickelgeschwindigkeit wird auf eine aktive Zufuhr eines Kuhlmediums verzichtet. Das dort beschriebene Verfahren bezieht sich auf Filamentgarne mit einem Einzeltiter der Filamente von 0,1 bis 6 dtex und ist nicht auf Monofile mit einem Durchmesser von größer 50 μm (ca. 22 dtex) anwendbar
Aus der internationalen Patentanmeldung WO 91/1 1547 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schnellspinnen von Monofilamenten mit einem Einzeltiter von 1 bis 30 dtex (entsprechend ca 10 bis 57 μm) bekannt Hierbei werden die schmelzgesponnenen Monofile mit Blasluft gekühlt, über ein Reibelement abgezogen, mit einer Praparation versehen und mit einer Geschwindigkeit von bis zu 6000 m/min aufgespult Dieses Verfahren unterscheidet sich grundsätzlich von dem Verfahren gemäß DE 41 29 521 AI bezuglich der aktiven Kühlung der
Monofile durch Blasluft und durch die Anwendung des Reibelementes, über das die Fadenspannung beeinflußt wird
Prinzipiell sind beide Direktspinnstreckverfahren (nach DE 41 29 520 AI und WO 91/1 1547) durch die ungunstige Warmeabfuhr aufgrund der Luftkühlung und der schlechten inneren Warmeleitung im Faden auf die Herstellung dunner Mono- fildurchmesser (d h mit einem Fadendurchmesser <57 μm) begrenzt
In der deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen P 43 36 097 1 ist ein kontinuierliches Hochgeschwindigkeitsproduktionsverfahren zur Herstellung von schmelzgesponnenen monofilen Faden mit einem Durchmesser von 60 μm bis 500 μm beschrieben Bei diesem Verfahren werden die gebildeten Polymerfaden unterhalb des Spinnkopfes seitlich über eine Strecke von 1 bis 10 cm mit temperierter Luft aus Blasdüsen angeblasen, um die Laufruhe der Faden zu stabilisieren Im Anschluß an die Luftkühlung werden die Polymerfaden in einem Flussigkeitsbad abgekühlt
Die Oberflache der nur durch eine kurze Luftstrecke z B entsprechend dem letzt¬ genannten Verfahren laufenden und dann direkt in eine Flüssigkeit abgesponnenen Schmelzefaden zeigt eine apfelsinenhautahnliche Struktur Die Monofile weisen einen Festigkeitsverlust und eine große Streuung hinsichtlich ihrer Knotenfestigkeit auf
Außerdem kommt es durch die plötzliche Abkühlung der Monofile in der Kuhl- flussigkeit zu einer ausgeprägten Kern-Mantel -Struktur der Faden, wobei ebenfalls die mechanischen Eigenschaften der Faden negativ beeinflußt werden
Durch die ungunstige Warmeabfuhr bei der Luftkühlung und der schlechten inneren Warmeleitung bei solchen Verfahren bei denen nur in Luft als Kuhl- medium abgesponnen wird, wird die Monofilherstellung auf einen Durchmesser von <57 μm begrenzt
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Eine zusätzliche Luftanblasung zwischen Spinnkopf und Spinnbad durch Blas¬ düsen auf einer Luftstrecke von 1 bis 10 cm (entsprechend DE 43 36 097) führt zu befriedigenden textilen Eigenschaften bei schnellgesponnenen dünnen Monofilen (mit einem Durchmesser von <200 μm). Für dickere Monofile reicht die Anwendung der beschriebenen Luft-Kühlstrecke nicht aus. Außerdem ist das Ver¬ fahren extrem anfällig gegenüber Luftbewegungen im Bereich der Fadenbildung, wodurch die Lauf Sicherheit der Anlage beeinträchtigt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Spinnverfahren für Monofile so zu verbessern, daß die Spinnsicherheit und die textilen Eigenschaften der erhaltenen Monofile, insbesondere ihre Knotenfestigkeit, erhöht werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von monofilen Fäden mit einem Durchmesser von 60 μm bis 2000 μm aus fadenbildenden thermoplastischen Polymeren durch Schmelzspinnen des geschmolzenen Polymeren aus einem Spinnkopf in Luft, seitliches Anblasen mit Kühlgas in einem Spinnschacht, Abkühlen der gebildeten Fäden in einem
Flüssigkeitsbad, Entfernen der anhaftenden Flüssigkeit, gegebenenfalls Präparieren, Verstrecken der Fäden in einer oder mehreren Stufen, Fixieren und Aufwickeln der Fäden bei einer Auslaufgeschwindigkeit der fixierten Fäden von 100 bis 4000 m/min, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas eine Temperatur von 0 bis 50°C aufweist und daß das Kühlgas ein über die Fadenlaufrichtung fallendes
Geschwindigkeitsprofil, gemessen senkrecht zur Laufrichtung der Fäden, zeigt und daß die Kühlflüssigkeit eine Temperatur von -10 bis 150°C hat.
Das fadenbildende Polymer wird insbesondere aus einem grundsätzlich bekannten Schmelzspinnkopf in Luft schmelzgesponnen, in einem Spinnschacht mit einem definierten Luftgeschwindigkeitsprofil mit temperierter Luft (einer Temperatur von
0°C bis 50°C) bevorzugt von einer Seite aus Blasdüsen oder bei runden Spinn¬ düsen ringförmig aus Ringdüsen seitlich angeblasen und dann in einem Flüssig¬ keitsbad mit einer Temperatur von 5°C bis 50°C abgekühlt.
Die Luftgeschwindigkeit quer zu den Monofilen beträgt in einer bevorzugten Variante knapp unterhalb der Spinndüse (z.B. in einem Abstand von 0,5 bis 6 cm von der Düse) von 0,1 bis 10 m/sec, insbesondere von 0,1 bis 2 m/sec, und fällt im weiteren Verlauf des Spinnschachtes auf eine niedrigere aber vor allem über die Langsschnitt-Flache des Spinnschachtes gesehen extrem gleichmaßige Luftge¬ schwindigkeit von 0,001 m/sec bis 1 m/sec, insbesondere 0,01 bis 0,2 m/sec
In einem bevorzugten Verfahren strömt das Kuhlgas aus Düsen, die im Spinn¬ schacht ringförmig um die Faden angeordnet sind, in den Spinnschacht und das Kuhlgas wird zusammen mit den Ausgasungen aus den gesponnenen Faden unter¬ halb der Blasdusen abgesaugt
In einer weiteren Variante des Verfahrens sind die Düsen im Spinnschacht auf einer Seite angeordnet und das Kuhlgas wird zusammen mit den Ausgasungen aus den gesponnenen Fäden gegenüber den Blasdusen abgesaugt
Bevorzugt ist weiterhin ein Verfahren unter Verwendung eines Spinnschachtes der den Abstand zwischen Spinnkopf und Flussigkeitsbad abdeckt Der Spinnschacht kann eine Lange von 2 bis 200 cm aufweisen Bevorzugt weist der Spinnschacht eine Länge von 8 bis 60 cm auf
In einer bevorzugten Variante des Verfahrens betragt die Luftgeschwindigkeit im Spinnschacht quer zu den Monofilen in einem Abstand von 0,5 bis 6 cm von der
Spinndüse 0,05 bis 10 m/sec, insbesondere 0,1 bis 2 m/sec Die Luftgeschwin¬ digkeit beträgt im Spinnschacht insbesondere im Abstand von 6 bis 200 cm von der Spinndüse von 0,001 m/sec bis 1 m/sec, bevorzugt von 0,01 bis 0,2 m/sec
Bevorzugt werden die Monofile mit temperierter Luft einer Temperatur von 0 bis 50°C, insbesondere von 10 bis 30°C, im Spinnschacht angeblasen
In einer weiteren bevorzugten Variante des Verfahrens wird die in den Spinn¬ schacht geblasene Luft zusammen mit den Ausgasungen aus den gesponnenen Faden gegenüber dem Lufteintritt gleichmäßig über den gesamten Spinnschacht abgesaugt Insbesondere wird im Falle einer Absaugung des Spinngases im Spinnschacht eine Druckdifferenz zum Umgebungsdruck in der Hohe von 10 bis
100 Pa erzeugt
Die Temperatur des Kuhlbades betragt bevorzugt 5 bis 50°C Die Auslaufgeschwindigkeit der Fäden beträgt bevorzugt 1000 bis 3500 m/min. Die Monofilen erhältlich aus dem Verfahren weisen insbesondere einen Durch¬ messer von 100 bis 400 μm, bevorzugt von 180 bis 250 μm auf.
Als fadenbildendes Polymer kommen insbesondere Polyamid, Polyethylentere- phthalat, Polybutylenterephthalat, Polypropylen und Polyethylen in Frage. Bevor¬ zugtes Polymer ist Polyamid, insbesondere Polyamid-6, Polyamid-6.6, Poly- amid-6.10, Polyamid-6.12, Polyamid 1 1, Polyamid 12, eine Mischung der ge¬ nannten Polyamide oder ein Copolyamid der genannten Polyamide. Besonders bevorzugt sind ein Copolyamid bestehend aus Polyamid-6 und Polyamid-6.6, ein Copolyamid aus Polyamid-6 und Polyamid-12 sowie ein Copolyamid bestehend aus Polyamid-6 und Polyamid-1 1. Ein weiteres bevorzugtes Mischpolyamid besteht aus Polyamid-6, Polyamid-6.6 und entweder Polyamid- 1 1 oder Poly- amid-12.
Der Spinnschacht schließt in einer weiteren bevorzugten Variante an seiner Unter- seite mit der Flüssigkeitsoberfläche der Kühlflüssigkeit des Spinnbades ab.
Nach dem Verlassen des Flüssigkeitsbades werden die Monofile üblicherweise von anhaftender Kühlflüssigkeit befreit und durch gegebenenfalls Präparieren, Ver¬ strecken und Fixieren nachbehandelt. Anschließend werden die Monofile aufge¬ wickelt.
Die nach dem beschriebenen neuen sogenannten Dry/Wet-Schmelzspinnverfahren produzierten Monofile zeichnen sich durch eine glattere Oberfläche und ein höheres Arbeitsvermögen (definiert als Produkt aus Feinheitsfestigkeit und Höchst- zugkraftdehnung) aus.
Durch die definierte beschriebene Luftkühlung, insbesondere bei Einhaltung des bevorzugten Strömungsprofi les, wird eine glatte Oberfläche der Fäden erzeugt und der Monofilmantel schonend abgekühlt, so daß die Kern-Mantel-Struktur geringer als bei den üblichen Verfahren (Abspinnen durch einen kleinen Luftspalt im Flüssigkeitsbad) ausgeprägt ist.
Insbesondere ist das beschriebene erfindungsgemäße Spinnverfahren bei höherer Produktionsgeschwindigkeit von 600 bis 3000 m/min notwendig, um die von den
Monofilen geforderten textilen Eigenschaften zu erreichen. Das erfindungsgemaße Schmelzspinnverfahren findet vorzugsweise Verwendung zur Herstellung von Angeldrahten, insbesondere für hochfeste transparente Angel¬ drahte sowie zur Herstellung von technischen Monofilen, insbesondere bei höherer Produktionsgeschwindigkeit (>600 m/min) oder erhöhter Dusenlochzahl
Die Transparenz und vor allem die Knotenfestigkeit von z B Angeldrahten aus den Monofilen werden durch das erfindungsgemaße Spinnverfahren wesentlich verbessert
Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchfuhrung des er¬ findungsgemäßen Verfahrens bestehend aus einem Schmelzespinnkopf mit Spmn- duse, einem Spinnschacht mit Anblaseinheit und Absaugeinheit, einem Flussig- keitsbad mit Fadenumlenkung und Stromungsbrechern, Abstreifern und einer Haft- flussigkeitsab saugung, gegebenenfalls einer Praparationsstelle, einer oder mehrerer Verstreckeinheiten, insbesondere zur Heißverstreckung, einer Fixierzone und Auf¬ wickelstellen. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnschacht den Raum zwischen Spinnkopf und Flussigkeitsoberflache des Kühlflüssigkeitsba- des umgibt oder insbesondere gasdicht umschließt
Insbesondere sind Gasdusen zur Anblasung der Monofile im Spinnschacht an einer Seite des Schachtes vorgesehen, die gegebenenfalls im Bereich der Monofile mit Stromungsvergleichmaßigern versehen sind
In einer bevorzugten Vomchtung ist die erste Blasduse im Spinnschacht unterhalb der Spinndüse eine Flachduse mit einstellbarem Dusenspalt Bevorzugt können alle Luftdusen des Spinnschachtes getrennt geregelt werden, so daß die Luftstrome ent¬ sprechend dem benotigten Luftstromungsprofil eingestellt werden können
Eine Variante der Vorrichtung weist zur Anblasung der Monofile im Spinnschacht eine Ringduse mit Stromungsvergleichmaßigern zur Vergleichmaßigung des Gas- geschwindigkeitsprofiles vor der Duse auf Eine weitere bevorzugte Vomchtung weist eine Ringabsaugung unterhalb der Ringblasduse auf, durch die die in den Spinnschacht geblasene Luft zusammen mit den Ausgasungen aus den gesponne¬ nen Faden abgesaugt werden kann Bevorzugt ist eine Vorrichtung, in der die Ab- saugung im Spinnschacht gegenüber den Lufteintrittsdusen angeordnet ist Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 naher erläutert ohne die Erfindung im einzelnen einzuschränken
In den Figuren zeigen.
Figur 1 Eine schematische Ansicht des vorderen Teiles der erfindungs¬ gemaßen Spinnvorrichtung
Figur 2 Eine vergrößerte Ansicht von Spinndüse und Kühlbad aus einer
Variante der erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung nach Fig. 1
Figur 3 Eine schematische Ansicht der gesamten Spinnvorrichtung mit
Nachbehandlungsstrecke
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Beispiele
Allgemeine Verfahrensbeschreibung
Die Polymerschmelze wird über eine Leitung dem Schmelzespinnkopf 17 mit der Spinndüse 1 zugeführt (siehe Fig. 1). Der Spinnschacht 2 weist eine Luft-Anblas- einheit 3 und Absaugeinheit 4 auf, die für eine Zuführung und Abführung der
Kühlluft sorgen und gegenüberstehend angebracht sind wie in Fig. 1 gezeigt. Oberhalb der Anblaseinheit ist eine zusätzliche Schlitzdüse 19 mit Stromungsver¬ gleichmaßigern 21 zur Vergleichmäßigung des Gasgeschwindigkeitsprofiles vor der Düse 19 angebracht.
Die Absaugeinheit 4 weist in einer Variante der Vorrichtung gemäß Fig. 2 einen ringförmig um den Spinnschacht 2 umlaufenden Absaugkanal 22 auf, der einen räumlich gleichmäßigen Austritt des Spinngases bewirkt. Anstelle der Schlitzdüse 19 ist eine Ringdüse 20 und als Anblaseinheit 3 sind Ringdüsen mit Stromungs¬ vergleichmaßigern vorgesehen.
Die Fadenschar 23 der Monofile wird im Spinnschacht 2 in beiden Varianten durch Anblasen mit Luft vorgekühlt.
Die Fadenschar 23 wird dann in einem Flüssigkeitsbad 5 weiter abgekühlt und verfestigt. Eine Fadenumlenkung 6 bewirkt die schonende Richtungsänderung der Laufrichtung der Fadenschar 23 durch eine Vielzahl von Umlenkstäben. Im Kühl- bad sorgen Strömungsbrecher 16 für eine Beruhigung der Kühlbadflüssigkeit bei hoher Produktionsgeschwindigkeit um Turbulenzen in der Kühlbadflüssigkeit durch von den Monofilen mitgeschleppte Flüssigkeit zu vermeiden und ein Schlagen der noch weichen Monofile zu verhindern (siehe Fig. 1). Da bei hoher Auslaufgeschwindigkeit der Monofile Kühlbadflüssigkeit aus dem Kühlbad 5 mit- geschleppt wird, sind hinter dem Austritt der Monofile 23 aus der Kühl¬ badflüssigkeit und vor dem Zugrollenpaar 8 Flüssigkeitsabstreifer 7 angebracht, die ebenso wie eine weitere Haftflüssigkeitsabsaugung 9 die mitgerissene Kühl¬ badflüssigkeit von den Monofilen 23 entfernen. Die Spinnvorrichtung weist im weiteren eine Präparationsstelle 10 und nachfolgende Absaugung 11 für über- schüssige Praparation, eine Heißverstreckungszone 13, eine Fixierzone 14 und Wickelmaschinen 15 zum Wickeln der Monofile auf. Die Laufgeschwindigkeit der
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Rollenseptette 12, 24 und 25 bestimmt den Verzug im Bereich der Heißver- streckungszone 13 und der Fixierzone 14 (siehe Fig. 3).
Der Spinnschacht 2 der Spinnvorrichtung ist in beiden Vorrichtungsvarianten so ausgeführt, daß der Spinnschacht 2 den Raum zwischen Spinnkopf 17 und Flüssig- keitsoberfläche 18 des Kühlflüssigkeitsbades 5, in dem die Monofile gebildet werden, gasdicht umschließt.
Für die nachfolgenden Versuchsbeispielen wurde eine Vorrichtung in der Variante gemäß Fig. 1 verwendet. Dabei war aber darauf verzichtet worden mit dem Spinn¬ schacht 2 den Raum zwischen Spinnkopf 17 und Flüssigkeitsoberfläche 18 gas- dicht zu umschließen. Zum Anblasen wurden eine bzw. drei übereinanderstehende
Düsen 19 und 3a, 3b, verwendet. Die Breite der Düsen deckte jeweils die Breite der Fadenschar ab.
Die Düse 19 war eine Schlitzdüse mit der jeweils in den Beispielen angegebenen Höhe. Die Düsen 3a und 3b waren mit einem Strömungsvergleichmäßiger ausge- stattete Düsen, die in ihrer Höhe etwa die verbliebene Höhe unterhalb der Spinn¬ düse abdeckten.
Beispiel 1
Aus einem im Handel erhältlichen Copolyamid mit der Bezeichnung Ultramid C 35 (Hersteller: BASF AG, Ludwigshafen) wurden unter den oben beschriebenen Standardbedingungen Monofile mit einem Durchmesser von 0,40 mm produziert.
Dabei betrug der Abstand zwischen dem Austritt der Schmelze aus der Spinn¬ düsenöffnung und der Oberfläche des Kühlmedium (Wasser) 60 mm.
In dieser Zone wurde eine Schlitzdüse 19 mit einer Schlitzhöhe von 25 mm installiert mit deren Hilfe die Monofile zwischen dem Düsenaustritt und dem Ein- tritt in das Kühlmedium mit Luft definiert angeblasen wurden. Die an den er¬ haltenen Monofilen gemessene Linear- und Knotenfestigkeit beträgt wie in Tab. 1 angegeben
Für das Vergleichsbeispiel in Tabelle 1 wurde auf die Einrichtung von Anblas¬ düsen verzichtet. Die Fadenschar wurde im Bereich zwischen Spinnkopf 17 und
ERSATZBUπ (REGEL 26) Kuhlflussigkeitsoberflache über eine Strecke von 15 mm durch Umgebungsluft ge¬ fuhrt
Tabelle 1
Figure imgf000012_0001
Beispiel 2
Aus einem im Handel erhaltlichen Polyamid vom Typ Durethan B 31 (Hersteller BAYER AG, Leverkusen) wurden unter den beschriebenen Standardbedingungen Monofile mit einem Durchmesser von 0,20 mm hergestellt Dabei betrug der Abstand zwischen Austritt der Schmelze aus der Spinndusenoffnung und der Oberflache des Kuhlmediums (Wasser) 280 mm
Für das Vergleichsbeispiel in Tabelle 2 wurde auf die Einrichtung von Anblas- dusen verzichtet Die Fadenschar wurde im Bereich zwischen Spmnkopf 17 und Kuhlflussigkeitsoberflache über eine Strecke von 15mm durch Umgebungsluft ge¬ fuhrt
Tabelle 2
Figure imgf000012_0002
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Beispiel 3
Aus einem im Handel erhältlichen Copolyamid mit der Bezeichnung Ultramid C 35 (Hersteller BASF AG, Ludwigshafen) wurden unter den beschriebenen Standardbedingungen Monofile mit unterschiedlichem Durchmesser produziert Dabei betrug der Abstand zwischen dem Austritt der Schmelze aus der Spinn¬ dusenoffnung und der Oberflache des Kuhlmediums (Wasser) 60 mm
In dieser Zone wurde eine Schhtzduse 19 mit einer Schlitzhohe von 25 mm installiert mit deren Hilfe die Monofile zwischen dem Dusenaustπtt und dem Ein¬ tritt in das Kuhlmedium mit Luft definiert angeblasen wurden Für das Vergleichs- beispiel in Tabelle 3 wurde auf die Einrichtung von Anblasdusen verzichtet Die
Fadenschar wurde im Bereich zwischen Spinnkopf 17 und Kuhlflussigkeitsober¬ flache über eine Strecke von 15 mm durch Umgebungsluft gefuhrt Die an den er¬ haltenen Monofilen gemessene Linear- und Knotenfestigkeit betragt wie folgt
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Tabelle 3
Figure imgf000014_0001
ERSATZBLAπ (REGEL 26)

Claims

Patentansprüche
1 Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von monofilen Faden 23 mit einem Durchmesser von 60 μm bis 2000 μm aus fadenbildenden thermo¬ plastischen Polymeren durch Schmelzspinnen des geschmolzenen Poly- meren aus einem Spinnkopf 17, seitliches Anblasen der Faden 23 mit einem Kuhlgas in einem Spinnschacht 2, Abkühlen der gebildeten Faden in einem Kuhlflüssigkeitsbad 5, Entfernen der anhaftenden Kuhlflussigkeit 24, gegebenenfalls Präparieren, Verstrecken der Faden 23 in einer oder mehreren Stufen, Fixieren und Aufwickeln der Faden 23 bei einer Auslauf- geschwindigkeit der fixierten Faden 23 von 100 bis 4000 m/min, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas eine Temperatur von 0 bis 50°C aufweist, daß das Kuhlgas ein definiertes Geschwindigkeitsprofil zeigt und daß die Kuhlflussigkeit eine Temperatur von -10 bis 150°C hat
2 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kuhlgas aus Blasdusen 20, die im Spinnschacht ringförmig um die Faden 23 angeordnet sind in den Spinnschacht 2 strömt und daß das Kuhlgas zusammen mit den Ausgasungen aus den gesponnenen Faden 23 unterhalb der Blasdusen 20 abgesaugt wird
3 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kuhlgas durch die Anblaseinheit 3 eintritt, die im Spinnschacht 2 auf einer Seite angeordnet ist und daß das Kuhlgas zusammen mit den Ausgasungen aus den gesponnenen Faden 23 gegenüber der Einheit 3 abgesaugt wird
4 Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnschacht 2 die Faden 23 zwischen Spinnkopf 17 und Flussigkeitsbad 5 von der Umgebung abschließt
5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnschacht 2 eine Lange von 2 bis 200 cm, insbesondere von 8 bis 60 cm aufweist
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftgeschwindigkeit im Spinnschacht 2 gemessen quer zu der Abzugs¬ richtung der Fäden 23 im Abstand von 0,5 bis 6 cm von der Spinndüse 1 0,05 bis 10 m/sec, insbesondere 0,1 bis 2 m/sec betragt
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinngasgeschwindigkeit im Spinnschacht 2 in einem Abstand von 6 bis 200 cm von der Spinndüse 1 von 0,001 m/sec bis 1 m/sec, insbesondere von 0,01 bis 0,2 m/sec betragt
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Faden 23 mit temperierter Luft einer Temperatur von 0 bis 50°C, insbesondere von 10 bis 30°C im Spinnschacht 2 angeblasen werden
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in den Spinnschacht 2 geblasene Kühlgas zusammen mit den Aus¬ gasungen aus den gesponnenen Faden 23 gegenüber dem Eintritt des Kühl- gases gleichmäßig über den gesamten Spinnschacht 2 abgesaugt wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Absaugung eine Druckdifferenz von 10 bis 100 Pa im Spinn¬ schacht 2 gegenüber dem Umgebungsdruck erzeugt wird
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als fadenbildendes Polymer ein Polyamid, Polyethylenterephthalat,
Polybutylenterephthalat, Polypropylen oder Polyethylen, insbesondere ein Polyamid verwendet wird
Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1, bestehend aus einem Schmelzespinnkopf 17 mit Spinndüse 1, einem Spinnschacht 2 mit Anblaseinheit 3, einer Absaugeinheit 4, einem
Flussigkeitsbad 5 mit Fadenumlenkung 6 und Stromungsbrechern 12, Ab¬ streifern 7 sowie einer Haftflussigkeitsabsaugung 9, gegebenenfalls einer Spinnpraparationsstelle 10, einer oder mehrerer Verstreckeinheiten 12, insbesondere zur Heißverstreckung, einer Fixierzone 14 und Aufwickel- stellen 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnschacht 2 den Raum
ERSATZBLAπ (REGEL 26) zwischen Spinnkopf 17 und Flussigkeitsoberflache 18 des Kühlflüssigkeits¬ bades 5 im Bereich der Monofile 23 umgibt
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Blasdusen in der Anblaseinheit 3 zur Anblasung der Faden 23 im Spinnschacht 2 an einer Seite angeordnet und mit Stromungsvergleichmaßigern 21 versehen
Figure imgf000017_0001
Vorrichtung gemäß Anspruch 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Duse der Anblaseinheit 3 im Spinnschacht 2 unterhalb der Spinndüse 1 eine einstellbare Flachduse ist
Vorrichtung gemäß Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß alle
Düsen des Spinnschachtes 2 getrennt regelbar sind zur Einstellung der Gas- geschwindigkeit der Düsen entsprechend dem benotigten Luftstromungs- profil
Vorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Spmn- schacht 2 eine Ringduse mit Stromungsvergleichmaßigern als Anblasein¬ heit 3 der Faden 23 vorgesehen ist
Vorrichtung gemäß Anspruch 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Spinnschacht 2 eine Ringabsaugung 22 vorgesehen ist, über die das in den Spinnschacht 2 geblasene Kuhlgas zusammen mit den Ausgasungen aus den gesponnenen Faden 23 unterhalb der Blasdusen abgesaugt werden kann
Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinnschacht 2 gegenüber den Lufteintπttsdusen liegende Kuhlgas- absaugungen enthalt
ERSATZBLAπ (REGEL 26)
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