WO2013013331A1 - Method and device for producing a continuous thread - Google Patents

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WO2013013331A1
WO2013013331A1 PCT/CH2012/000172 CH2012000172W WO2013013331A1 WO 2013013331 A1 WO2013013331 A1 WO 2013013331A1 CH 2012000172 W CH2012000172 W CH 2012000172W WO 2013013331 A1 WO2013013331 A1 WO 2013013331A1
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pair
stretching
thread
cooling
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PCT/CH2012/000172
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Lassaad NASRI
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Swisstex Winterthur Ag
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    • 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
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D01D5/16—Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins
    • 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
    • D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/02—Heat treatment

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for producing an endless yarn from a synthetic polymer melt.
  • an increased strength of the polyester threads is achieved by the use of a polymer melt having a high intrinsic viscosity.
  • the polymer melt is kept under a nitrogen atmosphere to avoid contact with the ambient air.
  • the rag strands spun from the polymer melt are passed through a reheater immediately after the spinnerets, which improves the ability of the ram strands to be stretched.
  • the device for producing an endless thread from a synthetic polymer melt comprises a spinning device for extruding and cooling a plurality of filament strands, a device for applying a spin finish, a winding device and a stretching zone arranged between the spinning device and the winding device for drawing the filament strands.
  • the draw zone is formed by an inlet roller pair arranged downstream of the spinning device and subsequent four to six, preferably five draw roller pairs.
  • the first pairs of stretching rollers are provided with a heating device and the last pair of stretching rollers is provided with a cooling device. At least one of the two rollers of a respective pair of draw rollers is provided with a heating or cooling device.
  • the inlet roller pair as well as the stretch roller pairs can be designed as so-called duos with two driven rollers or as so-called monos with a driven roller and an associated Beilaufrolle.
  • a run-in roll and five pairs of draw rolls are used.
  • the inlet roller as a mono and the stretch roller pairs are designed as a duo.
  • the respective pairs of reels are wrapped around several times by the filament strands.
  • a surface temperature of the provided with the cooling roller of the last stretch roller pair of less than 100 ° C is provided.
  • the surface temperature is less than 60 ° C.
  • the cooling effect on the Stretching roller pair of multiple wrapping thread can be additionally increased, characterized in that both rollers of the last stretch roller pair are provided with a cooling device.
  • the cooling device is best suited for liquid cooling. Heat is extracted from the thread over the surface of the roll. The heat is dissipated via a circulating in the roll coolant. The cooling liquid is controlled in its temperature such that the surface temperature of the roll does not exceed the predetermined temperature of 100 ° C, preferably 60 ° C.
  • the draw zone is formed by the inlet roller pair and the following pairs of stretch rollers.
  • the Einlaufrollencru are arranged downstream of five pairs of draw rolls. Over the entire draw zone, a total draw of the yarn entering from the spinning device is provided to three to eight times its original length. Preferably, the total stretch is five to seven times.
  • the stretching amounts to between the inlet roller pair and the first pair of draw rollers 1, 02 to 1, 1, between the first pair of rollers and the second pair of rollers 4 to 6, between the second pair of rollers and the third pair of rollers 1, 2 to 2,0 between the third pair of draw rollers and the fourth pair of draw rollers 0.7 to 1, 2 and between the fourth pair of draw rollers and the fifth pair of draw rollers 0.7 to 1, 2.
  • the total draw is 6.2 times.
  • the draws are between the pair of infeed rollers and the first pair of draw rollers 1, 04, between the second pair of draw rollers and the second pair of draw rollers 4,6, between the second pair of draw rollers and the third pair of draw rollers 1, 3, between the third pair of draw rollers and the fourth pair of draw rollers 1 , 01 and between the fourth pair of draw rollers and the fifth pair of draw rollers 1, 0.
  • the actual stretching is carried out in each case between the stretched roller pairs.
  • the rollers of a draw roller pair are operated at substantially the same speed.
  • the temperatures of the heated stretch rollers are provided.
  • at least one of the two roles of a stretched heated couple are provided.
  • both rollers of a pair of draw rollers are heated to the same temperature.
  • the surface temperatures are in the range of 40 to 90 ° C for the first pair of stretch rollers, 80 to 170 ° C for the second pair of rollers, 120 to 280 ° C for the third pair of rollers and 120 to 250 ° C for the fourth pair of rollers.
  • the surface temperatures are 85 ° C for the first pair of draw rolls, 110 ° C for the second pair of draw rolls, 245 ° C for the third pair of draw rolls, and 225 ° C for the fourth pair of draw rolls.
  • the fifth pair of draw rolls due to the cooled surface, has the effect of influencing and fixing the molecular orientation within the individual filaments of the thread, thereby providing higher strength.
  • threads can be produced which have a strength of more than 80 cN / tex at an elongation of less than 12%.
  • the filaments have a strength of more than 85 cN / tex at an elongation of less than 11%.
  • the threads produced according to the invention preferably have a strength of more than 50 cN / tex at an elongation of less than 5%, this is also referred to as TASE (Tenacity At Specific Elongation).
  • a thread with high strength can be produced with the inventive device with different polymer melts.
  • polyester this is already possible with polymer melts having an intrinsic viscosity of less than 1.2 dl / gr, preferably less than 1.0 dl / gr.
  • polyamide polymer melts having a relative viscosity of less than 3.6, preferably less than 3.5, can be used.
  • polypropylene polymer melts with a melt flow index greater than 2, preferably greater than 4, can be used.
  • Figure 1 Schematic representation of an embodiment Graphical representation of the strength curve F as a function of the elongation D on the example of polyester
  • Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of an apparatus for producing an endless thread of a synthetic polymer melt.
  • a spinning device With a spinning device 1, a plurality of filament strands 3 are extruded at a temperature of 40 ° to 50 ° above the melting temperature of the polymer used.
  • the filament strands 3 are cooled to a temperature below 50 ° C., preferably to 20 ° C. The cooling within the blow shaft 2 can be done by cooling air.
  • the filament strands 3 are combined into a thread 5 and provided with a spin finish 4. After application of the spin finish, the thread 5 was able to be fed via a pre-swirling 6 to an inlet roller pair 7.
  • the pre-swirling 6 can also be dispensed with.
  • the presence of a Vorverwirbelung 6 simplifies the further leadership of the filament strands 3 and the thread 5, respectively.
  • the inlet roller pair 7 consists of a driven roller and a non-driven Beilaufrolle. Subsequent to the inlet roller pair 7, the thread 5 is guided over five pairs of stretching rollers 8, 9, 10, 11, 12.
  • the inlet roller pair 7 and the draw roller pairs 8, 9, 10, 11, 12 are advantageously wrapped by the thread 5 several times.
  • the two rollers of a pair of draw rollers 8, 9, 10, 11, 12 are driven at the same peripheral speed.
  • the respective successive draw roller pairs 9, 10, 11, 12 are driven with respect to the previous pair of draw rollers 8, 9, 10, 11 different peripheral speed.
  • the thread 5 is exposed to tension between the pairs of draw rolls 8, 9, 10, 11, 12 at an increasing peripheral speed and is stretched accordingly. At a decreasing peripheral speed of the thread 5 is relieved and undergoes relaxation.
  • the former stretch roller pairs 8, 9, 10, 11 are provided with a heater (not shown).
  • the last stretch roller pair 12, however, is provided with a cooling device 14.
  • At least one roller of the draw roller pair 12 is connected to the cooling device 14 via coolant connections 13.
  • the heat introduced by the thread 5 into the draw rolls 12 over their surface is conveyed via a cooling liquid.
  • keit dissipated by the coolant connections 13 to the cooling device 14 and thereby the thread 5 itself cooled.
  • coolant connections 3 pipes or hoses can be used.
  • both rollers of the draw roller pair 12 may be connected to the cooling device 14.
  • the yarn 5 is fed via a swirl 15 to a winding device 16.
  • FIG. 2 shows a graph of the strength curve F as a function of the elongation D using the example of polyester.
  • Shown by a dashed line 20 is the force-elongation curve of a conventional yarn according to the prior art.
  • a tensile test is carried out, a yarn is stretched with an increasing load, the course of the strength F depending on the elongation D is recorded.
  • the curve shown by a solid line 21 shows the strength profile of a yarn, which was produced with a device according to the invention.

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Abstract

The invention relates to a method and to a device for producing a continuous thread from a synthetic polymer melt. The device comprises a spinning apparatus for extruding and cooling a plurality of filament strands, a device for applying a spinning preparation, a winding apparatus and a drafting zone for drawing the filament strands that is provided between the spinning apparatus and the winding apparatus. The drafting zone is formed by a feed roller pair and four to six successive drafting roller pairs. The first drafting roller pairs are provided with a heating apparatus and the last drafting roller pair is provided with a cooling apparatus, wherein at least one of the two rollers of each drafting roller pair is provided with the heating or cooling apparatus.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Fadens  Method and device for producing an endless thread
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines endlosen Fadens aus einer synthetischen Polymerschmelze. The present invention relates to an apparatus and a method for producing an endless yarn from a synthetic polymer melt.
Bei der Herstellung von endlosen Fäden aus Polymerschmelzen werden in einer Spinneinrichtung eine Vielzahl von Filamentsträngen extrudiert und anschliessend abgekühlt. Die Abkühlung erfolgt zumeist mit Luft in einem sogenannten Blasschacht, dabei werden die Fllamentstränge bis auf eine Temperatur unter 50°C abgekühlt. Die Fila- mentstränge werden zu einem Faden zusammengefasst und in einer Streckzone verstreckt. Anschliessend wird der Faden auf eine Spule aufgewickelt. Die Art und Weise der Verstreckung ist dabei abhängig von der Polymerschmerze und den zu erzielenden Eigenschaften des Endproduktes. Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Herstellung von Fäden mit hoher Festigkeit bekannt. Beispielsweise offenbart die WO2009/061161 ein derartiges Verfahren. Dabei wird eine erhöhte Festigkeit der Polyesterfäden erreicht durch die Verwendung einer Polymerschmelze mit einer hohen Grenzviskosität. Die Polymerschmelze wird unter einer Stickstoffatmosphäre gehalten um einen Kontakt zur Umgebungsluft zu vermeiden. Die aus der Polymerschmelze gesponnenen Fllamentstränge werden unmittelbar nach den Spinndüsen durch einen Nacherhitzer geführt, welcher eine Verstreck- barkeit der Fllamentstränge verbessert. In the production of endless filaments of polymer melts, a multiplicity of filament strands are extruded in a spinning device and subsequently cooled. The cooling is usually done with air in a so-called blower shaft, while the parliamentary strands are cooled to a temperature below 50 ° C. The filament strands are combined to form a thread and stretched in a draw zone. Subsequently, the thread is wound on a spool. The manner of stretching is dependent on the Polymerschmerze and to be achieved properties of the final product. From the prior art, methods for producing high-strength yarns are known. For example, WO2009 / 061161 discloses such a method. In this case, an increased strength of the polyester threads is achieved by the use of a polymer melt having a high intrinsic viscosity. The polymer melt is kept under a nitrogen atmosphere to avoid contact with the ambient air. The rag strands spun from the polymer melt are passed through a reheater immediately after the spinnerets, which improves the ability of the ram strands to be stretched.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Herstellung von hochfesten Fäden haben jeweils ein entsprechend qualitativ hochwertiges Polymer als Ausgangsprodukt. The processes known from the prior art for the production of high-strength filaments each have a correspondingly high-quality polymer as the starting material.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche die Herstellung eines Fadens hoher Festigkeit ermöglichen ausgehend von ei- nem kostengünstigen niederwertigen Polymer. It is therefore the object of the invention to provide an apparatus and a method which allow the production of a high-strength thread starting from a low-cost low-cost polymer.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. CONFIRMATION COPY The object is achieved by a device and a method having the features of the independent claims.
Die Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Fadens aus einer synthetischen Polymerschmelze umfasst eine Spinneinrichtung zum Extrudieren und Abkühlen einer Vielzahl von Filamentsträngen, eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Spinnpräparation, eine Spuleinrichtung und eine zwischen der Spinneinrichtung und der Spuleinrichtung angeordneten Streckzone zur Verstreckung der Filamentstränge. The device for producing an endless thread from a synthetic polymer melt comprises a spinning device for extruding and cooling a plurality of filament strands, a device for applying a spin finish, a winding device and a stretching zone arranged between the spinning device and the winding device for drawing the filament strands.
Die Streckzone wird gebildet durch eine nach der Spinneinrichtung angeordnetes Einlaufrollenpaar und nachfolgende vier bis sechs, vorzugsweise fünf Streckrollenpaare. Die ersten Streckrollenpaare sind mit einer Heizeinrichtung und das letzte Streckrollenpaar ist mit einer Kühleinrichtung versehen. Zumindest eine der beiden Rollen eines jeweiligen Streckrollenpaares ist mit einer Heiz- oder Kühleinrichtung versehen. Durch die aktive Kühlung des Fadens über das letzte Streckrollenpaar wird eine Beeinflussung der Molekülketten im Polymer erreicht, welche zu einer Erhöhung der Festigkeit führt. Dabei wird die Kristallinität sowie die Orientierung der Moleküle beeinflusst und die Molekülstruktur durch die Kühlung fixiert. Der Effekt der Fixierung wird durch die rasche Abkühlung der Filamentstränge mit Hilfe der gekühlten Streckrollen erreicht. Die Filamentstränge sind dabei mehrfach um die Streckrolle geführt, was zu einer erhöhten Kühlleistung führt.  The draw zone is formed by an inlet roller pair arranged downstream of the spinning device and subsequent four to six, preferably five draw roller pairs. The first pairs of stretching rollers are provided with a heating device and the last pair of stretching rollers is provided with a cooling device. At least one of the two rollers of a respective pair of draw rollers is provided with a heating or cooling device. By the active cooling of the thread over the last pair of stretching rollers, an influence of the molecular chains in the polymer is achieved, which leads to an increase in the strength. The crystallinity and the orientation of the molecules are influenced and the molecular structure is fixed by the cooling. The effect of the fixation is achieved by the rapid cooling of the filament strands with the help of the cooled stretch rollers. The filament strands are guided several times around the stretch roller, which leads to an increased cooling capacity.
Das Einlaufrollenpaar wie auch die Streckrollenpaare können als sogenannte Duos mit zwei angetriebenen Rollen oder als sogenannte Monos mit einer angetriebenen Rolle und einer zugeordneten Beilaufrolle ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform werden eine Einlaufrolle und fünf Streckrollenpaare eingesetzt. Wobei die Einlaufrolle als Mono und die Streckrollenpaare als Duo ausgebildet sind. Die jeweiligen Rollenpaare werden mehrfach von den Filamentsträngen umschlungen. The inlet roller pair as well as the stretch roller pairs can be designed as so-called duos with two driven rollers or as so-called monos with a driven roller and an associated Beilaufrolle. In a preferred embodiment, a run-in roll and five pairs of draw rolls are used. Wherein the inlet roller as a mono and the stretch roller pairs are designed as a duo. The respective pairs of reels are wrapped around several times by the filament strands.
Um den durch die Kühlung der Filamentstränge resp. des Fadens hervorgerufenen Effekt auszubilden, ist eine Oberflächentemperatur der mit der Kühleinrichtung versehenen Rolle des letzten Streckrollenpaares von weniger als 100°C vorgesehen. Bevorzugterweise ist die Oberflächentemperatur kleiner 60°C. Die Kühlwirkung auf den das Streckrollenpaar mehrfach umschlingenden Faden kann zusätzlich erhöht werden, dadurch dass beide Rollen des letzen Streckrollenpaares mit einer Kühleinrichtung versehen sind. Als Kühleinrichtung eignet sich am Besten eine Flüssigkeitskühlung. Über die Oberfläche der Rolle wird dem Faden Wärme entzogen. Die Wärme wird über eine in der Rolle zirkulierende Kühlflüssigkeit abgeführt. Die Kühlflüssigkeit wird in ihrer Temperatur derart geregelt, dass die Oberflächentemperatur der Rolle die vorgegebene Temperatur von 100°C, bevorzugterweise 60°C nicht übersteigt. To the resp. By the cooling of the filament strands. form the thread-induced effect, a surface temperature of the provided with the cooling roller of the last stretch roller pair of less than 100 ° C is provided. Preferably, the surface temperature is less than 60 ° C. The cooling effect on the Stretching roller pair of multiple wrapping thread can be additionally increased, characterized in that both rollers of the last stretch roller pair are provided with a cooling device. The cooling device is best suited for liquid cooling. Heat is extracted from the thread over the surface of the roll. The heat is dissipated via a circulating in the roll coolant. The cooling liquid is controlled in its temperature such that the surface temperature of the roll does not exceed the predetermined temperature of 100 ° C, preferably 60 ° C.
Die Streckzone wird gebildet durch das Einlaufrollenpaar und die nachfolgenden Streck- rollenpaare. Bevorzugterweise sind dem Einlaufrollenpaar fünf Streckrollenpaare nachgeordnet. Über die gesamte Streckzone ist eine Gesamtverstreckung des aus der Spinneinrichtung einlaufenden Fadens auf das drei- bis achtfache seiner ursprünglichen Länge vorgesehen. Bevorzugterweise beträgt die Gesamtverstreckung das fünf- bis siebenfache. Dabei betragen die Verstreckungen im Einzelnen zwischen dem Einlauf- rollenpaar und dem ersten Streckrollenpaar 1 ,02 bis 1 ,1 , zwischen dem ersten Streckrollenpaar und dem zweiten Streckrollenpaar 4 bis 6, zwischen dem zweiten Streckrollenpaar und dem dritten Streckrollenpaar 1 ,2 bis 2,0, zwischen dem dritten Streckrollenpaar und dem vierten Streckrollenpaar 0,7 bis 1 ,2 und zwischen dem vierten Streckrollenpaar und dem fünften Streckrollenpaar 0,7 bis 1 ,2. The draw zone is formed by the inlet roller pair and the following pairs of stretch rollers. Preferably, the Einlaufrollenpaar are arranged downstream of five pairs of draw rolls. Over the entire draw zone, a total draw of the yarn entering from the spinning device is provided to three to eight times its original length. Preferably, the total stretch is five to seven times. Specifically, the stretching amounts to between the inlet roller pair and the first pair of draw rollers 1, 02 to 1, 1, between the first pair of rollers and the second pair of rollers 4 to 6, between the second pair of rollers and the third pair of rollers 1, 2 to 2,0 between the third pair of draw rollers and the fourth pair of draw rollers 0.7 to 1, 2 and between the fourth pair of draw rollers and the fifth pair of draw rollers 0.7 to 1, 2.
In einer besonders bevorzugten Ausführung beträgt die Gesamtverstreckung das 6.2- fache. Dabei betragen die Verstreckungen im Einzelnen zwischen dem Einlaufrollenpaar und dem ersten Streckrollenpaar 1 ,04, zwischen dem ersten Streckrollenpaar und dem zweiten Streckrollenpaar 4,6, zwischen dem zweiten Streckrollenpaar und dem dritten Streckrollenpaar 1 ,3, zwischen dem dritten Streckrollenpaar und dem vierten Streckrollenpaar 1 ,01 und zwischen dem vierten Streckrollenpaar und dem fünften Streckrollenpaar 1 ,0. In a particularly preferred embodiment, the total draw is 6.2 times. Specifically, the draws are between the pair of infeed rollers and the first pair of draw rollers 1, 04, between the second pair of draw rollers and the second pair of draw rollers 4,6, between the second pair of draw rollers and the third pair of draw rollers 1, 3, between the third pair of draw rollers and the fourth pair of draw rollers 1 , 01 and between the fourth pair of draw rollers and the fifth pair of draw rollers 1, 0.
Die eigentliche Verstreckung wird jeweils zwischen den Streckrollenpaaren vorgenommen. Die Rollen eines Streckrollenpaares werden im wesentlichen mit der gleichen Drehzahl betrieben.  The actual stretching is carried out in each case between the stretched roller pairs. The rollers of a draw roller pair are operated at substantially the same speed.
Entsprechend der verwendeten Polymerschmelze sind die Temperaturen der beheizten Streckrollen vorzusehen. Es ist jeweils zumindest eine der beiden Rollen eines Streck- rollenpaares beheizt. Bevorzugterweise werden beide Rollen eines Streckrollenpaares auf die gleiche Temperatur beheizt. Die Oberflächentemperaturen sind im Bereich 40 bis 90°C für das erste Streckrollenpaar, 80 bis 170°C für das zweite Streckrollenpaar, 120 bis 280°C für das dritte Streckrollenpaar und 120 bis 250°C für das vierte Streckrol- lenpaar. Depending on the polymer melt used, the temperatures of the heated stretch rollers are provided. In each case, at least one of the two roles of a stretched heated couple. Preferably, both rollers of a pair of draw rollers are heated to the same temperature. The surface temperatures are in the range of 40 to 90 ° C for the first pair of stretch rollers, 80 to 170 ° C for the second pair of rollers, 120 to 280 ° C for the third pair of rollers and 120 to 250 ° C for the fourth pair of rollers.
In einer bevorzugten Ausführungsform betragen die Oberflächentemperaturen 85°C für das erste Streckrollenpaar, 110°C für das zweite Streckrollenpaar, 245°C für das dritte Streckrollenpaar und 225°C für das vierte Streckrollenpaar. Das fünfte Streckrollenpaar hat aufgrund der gekühlten Oberfläche die Wirkung, dass die Molekül-Orientierung innerhalb der einzelnen Filamente des Fadens beeinflusst und fixiert wird und sich dadurch eine höhere Festigkeit ergibt. Dadurch können Fäden hergestellt werden, welche eine Festigkeit von mehr als 80 cN/tex bei einer Dehnung von weniger als 12% aufweisen. Bevorzugterweise haben die Fäden eine Festigkeit von mehr als 85 cN/tex bei einer Dehnung kleiner 11%. Die nach der Erfindung hergestellten Fäden weisen bevorzugterweise eine Festigkeit von mehr als 50 cN/tex bei einer Dehnung von weniger als 5% auf, dies wird auch als TASE (Tenacity At Specific Elon- gation) bezeichnet. Ein Faden mit hoher Festigkeit kann mit der erfindungsgemässen Vorrichtung mit verschiedenen Polymerschmelzen hergestellt werden. Bei Polyester ist dies bereits mit Polymerschmelzen mit einer Grenzviskosität kleiner als 1 ,2 dl/gr, bevorzugterweise kleiner 1 ,03dl/gr möglich. Bei Polyamid können Polymerschmelzen mit einer relativen Viskosität kleiner 3,6, bevorzugterweise kleiner 3,5 verwendet werden. Bei Polypropylen können Polymerschmelzen mit einem Melt Flow Index grösser 2 bevorzugterweise grösser 4 verwendet werden.  In a preferred embodiment, the surface temperatures are 85 ° C for the first pair of draw rolls, 110 ° C for the second pair of draw rolls, 245 ° C for the third pair of draw rolls, and 225 ° C for the fourth pair of draw rolls. The fifth pair of draw rolls, due to the cooled surface, has the effect of influencing and fixing the molecular orientation within the individual filaments of the thread, thereby providing higher strength. As a result, threads can be produced which have a strength of more than 80 cN / tex at an elongation of less than 12%. Preferably, the filaments have a strength of more than 85 cN / tex at an elongation of less than 11%. The threads produced according to the invention preferably have a strength of more than 50 cN / tex at an elongation of less than 5%, this is also referred to as TASE (Tenacity At Specific Elongation). A thread with high strength can be produced with the inventive device with different polymer melts. In the case of polyester, this is already possible with polymer melts having an intrinsic viscosity of less than 1.2 dl / gr, preferably less than 1.0 dl / gr. For polyamide, polymer melts having a relative viscosity of less than 3.6, preferably less than 3.5, can be used. In the case of polypropylene, polymer melts with a melt flow index greater than 2, preferably greater than 4, can be used.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mit Zeichnungen näher erläutert. In the following the invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment with drawings.
Figur 1 Schematische Darstellung einer Ausführungsform Graphische Darstellung des Festigkeitsverlaufs F in Abhängigkeit der Dehnung D am Beispiel von Polyester Figure 1 Schematic representation of an embodiment Graphical representation of the strength curve F as a function of the elongation D on the example of polyester
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Fadens aus einer synthetischen Polymerschmelze. Mit einer Spinnvorrichtung 1 wird eine Vielzahl von Filamentsträngen 3 bei einer Temperatur von 40° bis 50° über der Schmelztemperatur des verwendeten Polymers extrudiert. In einem an die Spinnvorrichtung 1 folgenden Blasschacht 2 werden die Filamentstränge 3 abgekühlt auf eine Temperatur unter 50° C, bevorzugterweise auf 20 °C. Die Abkühlung innerhalb des Blasschachtes 2 kann durch Kühlluft erfolgen. Anschliessend werden die Filamentstränge 3 zu einem Faden 5 zusammengefasst und mit einer Spinnpräparation 4 versehen. Nach dem Aufbringen der Spinnpräparation gelang der Faden 5 über eine Vorverwirbelung 6 zu einem Einlaufrollenpaar 7. Auf die Vorverwirbelung 6 kann auch verzichtet werden. Das Vorhandensein einer Vorverwirbelung 6 vereinfacht die weitere Führung der Filamentstränge 3 respektive des Fadens 5. Das Einlaufrollenpaar 7 besteht aus einer angetriebenen Rolle und einer nicht angetriebenen Beilaufrolle. Anschliessend an das Einlaufrollenpaar 7 wird der Faden 5 über fünf Streckrollenpaare 8, 9, 10, 11 , 12 geführt. Das Einlaufrollenpaar 7 und die Streckrollenpaare 8, 9, 10, 11 , 12 werden vom Faden 5 vorteilhafterweise mehrfach umschlungen. Die beiden Rollen ei- nes Streckrollenpaares 8, 9, 10, 11 , 12 werden mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Die jeweils aufeinanderfolgenden Streckrollenpaare 9, 10, 11 , 12 werden mit einer gegenüber dem vorhergehenden Streckrollenpaar 8, 9, 10, 11 unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Dadurch wird der Faden 5 zwischen den Streckrollenpaaren 8, 9, 10, 11 , 12 bei einer steigenden Umfangsgeschwindigkeit einer Spannung ausgesetzt und entsprechend verstreckt. Bei einer sinkenden Umfangsgeschwindigkeit wird der Faden 5 entlastet und erfährt eine Entspannung. Figure 1 shows a schematic representation of an embodiment of an apparatus for producing an endless thread of a synthetic polymer melt. With a spinning device 1, a plurality of filament strands 3 are extruded at a temperature of 40 ° to 50 ° above the melting temperature of the polymer used. In a blowing shaft 2 following the spinning device 1, the filament strands 3 are cooled to a temperature below 50 ° C., preferably to 20 ° C. The cooling within the blow shaft 2 can be done by cooling air. Subsequently, the filament strands 3 are combined into a thread 5 and provided with a spin finish 4. After application of the spin finish, the thread 5 was able to be fed via a pre-swirling 6 to an inlet roller pair 7. The pre-swirling 6 can also be dispensed with. The presence of a Vorverwirbelung 6 simplifies the further leadership of the filament strands 3 and the thread 5, respectively. The inlet roller pair 7 consists of a driven roller and a non-driven Beilaufrolle. Subsequent to the inlet roller pair 7, the thread 5 is guided over five pairs of stretching rollers 8, 9, 10, 11, 12. The inlet roller pair 7 and the draw roller pairs 8, 9, 10, 11, 12 are advantageously wrapped by the thread 5 several times. The two rollers of a pair of draw rollers 8, 9, 10, 11, 12 are driven at the same peripheral speed. The respective successive draw roller pairs 9, 10, 11, 12 are driven with respect to the previous pair of draw rollers 8, 9, 10, 11 different peripheral speed. As a result, the thread 5 is exposed to tension between the pairs of draw rolls 8, 9, 10, 11, 12 at an increasing peripheral speed and is stretched accordingly. At a decreasing peripheral speed of the thread 5 is relieved and undergoes relaxation.
Die ersteren Streckrollenpaare 8, 9, 10, 11 sind mit einer Heizeinrichtung (nicht dargestellt) versehen. Das letzte Streckrollenpaar 12 hingegen ist mit einer Kühlvorrichtung 14 versehen. Es ist zumindest eine Rolle des Streckrollenpaares 12 über Kühlmittelverbindungen 13 an der Kühleinrichtung 14 angeschlossen. Die durch den Faden 5 in die Streckrollen 12 über deren Oberfläche eingebrachte Wärme wird über eine Kühlflüssig- keit durch die Kühlmittelverbindungen 13 zur Kühlvorrichtung 14 abgeführt und dadurch der Faden 5 selbst gekühlt. Als Kühlmittelverbindungen 3 können Rohrleitungen oder Schläuche eingesetzt werden. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades können auch beide Rollen des Streckrollenpaares 12 an die Kühleinrichtung 14 angeschlossen sein. The former stretch roller pairs 8, 9, 10, 11 are provided with a heater (not shown). The last stretch roller pair 12, however, is provided with a cooling device 14. At least one roller of the draw roller pair 12 is connected to the cooling device 14 via coolant connections 13. The heat introduced by the thread 5 into the draw rolls 12 over their surface is conveyed via a cooling liquid. keit dissipated by the coolant connections 13 to the cooling device 14 and thereby the thread 5 itself cooled. As coolant connections 3, pipes or hoses can be used. To improve the efficiency, both rollers of the draw roller pair 12 may be connected to the cooling device 14.
Anschliessend an das letzte Streckrollenpaar 12 wird der Faden 5 über eine Verwirbe- lung 15 einer Spuleinrichtung 16 zugeführt. Subsequent to the last draw roller pair 12, the yarn 5 is fed via a swirl 15 to a winding device 16.
Figur 2 zeigt eine graphische Darstellung des Festigkeitsverlaufs F in Abhängigkeit der Dehnung D am Beispiel von Polyester. Mit einer gestrichelten Linie 20 dargestellt ist der Kraft-Dehnungsverlauf eines herkömmlichen Garns nach dem Stand der Technik. Bei Durchführung eines Zugversuchs wird ein Garn mit einer zunehmenden Belastung in die Länge gezogen, Dabei wird der Verlauf der Festigkeit F in Abhängigkeit der Dehnung D aufgezeichnet. Bei einer Erhöhung der Dehnung D, also einer Streckung des Garns hervorgerufen durch eine Erhöhung der Belastung, wird bei einer bestimmten Dehnung D das Garn reissen. Die mit einer ausgezogenen Linie 21 dargestellte Kurve zeigt den Festigkeitsverlauf eines Garns, welches mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung hergestellt wurde. Im Unterschied zum Garn nach dem Stand der Technik, wird eine hohe Festigkeit (TASE) von 85 cN/tex bereits bei einer Dehnung D von maximal 12%, bevorzugterweise 11%, und eine Festigkeit (TASE) von 60 cN/tex bereits bei einer Dehnung von 5% erreicht. Bei einer Belastung eines herkömmlichen Garns mit 60 cN/tex hat sich eine Dehnung von mehr als 9% ergeben. Durch die erreichte Verbesserung können wesentlich günstigere Garne auch bei technisch anspruchsvollen Einsatzgebieten, wie hoch beanspruchte Seile oder Trossen, zur Anwendung kommen. Legende FIG. 2 shows a graph of the strength curve F as a function of the elongation D using the example of polyester. Shown by a dashed line 20 is the force-elongation curve of a conventional yarn according to the prior art. When a tensile test is carried out, a yarn is stretched with an increasing load, the course of the strength F depending on the elongation D is recorded. With an increase in the elongation D, ie an elongation of the yarn caused by an increase in the load, the yarn will tear at a certain elongation D. The curve shown by a solid line 21 shows the strength profile of a yarn, which was produced with a device according to the invention. In contrast to the yarn of the prior art, a high strength (TASE) of 85 cN / tex already at an elongation D of at most 12%, preferably 11%, and a strength (TASE) of 60 cN / tex already in a Elongation of 5% achieved. A load of 60 cN / tex on a conventional yarn resulted in an elongation of more than 9%. As a result of the improvement that has been achieved, much cheaper yarns can also be used in technically demanding fields of application, such as highly stressed ropes or hawsers. Legend
1 Spinnvorrichtung  1 spinning device
2 Blasschacht  2 blower shaft
3 Filamentstränge  3 filament strands
4 Spinnpräparation 4 spin finish
5 Faden  5 threads
6 Vorverwirbelung  6 Vorverwirbelung
7 Einlaufrollenpaar  7 inlet roller pair
8 Erstes Streckrollenpaar  8 First stretch roller pair
9 Zweites Streckrollenpaar 9 second pair of draw rolls
10 Drittes Streckrollenpaar  10 Third pair of draw rolls
11 Viertes Streckrollenpaar  11 Fourth pair of draw rolls
12 Fünftes Streckrollenpaar  12 fifth pair of draw rolls
13 Kühlmittelverbindung  13 coolant connection
14 Kühleinrichtung 14 cooling device
15 Verwirbelung  15 turbulence
16 Spuleinrichtung  16 winding device
20 Kraft-Dehnungsverlauf herkömmliches Garn  20 force-elongation curve conventional yarn
21 Kraft-Dehnungsverlauf eines mit der Erfindung hergestellten Garns F Festigkeit in cN/tex  21 Force-strain curve of a yarn produced by the invention F strength in cN / tex
D Dehnung in %  D elongation in%

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Vorrichtung zur Herstellung eines endlosen Fadens (5) aus einer synthetischen Polymerschmelze mit einer Spinneinrichtung (1) zum Extrudieren und Abkühlen einer Vielzahl von Filamentsträngen (3), mit einer Vorrichtung zum Aufbringen einer Spinnpräparation (4), mit einer Spuleinrichtung (16) und mit einer zwischen der Spinneinrichtung (1) und der Spuleinrichtung (16) vorgesehenen Streckzone zur Verstreckung der Filamentstränge (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Streckzone durch ein Einlaufrollenpaar (7) und vier bis sechs aufeinanderfolgende Streckrollenpaare (8, 9, 10, 11 , 12) gebildet ist und die ersteren Streckrollenpaare (8, 9, 10,1. Device for producing an endless thread (5) from a synthetic polymer melt with a spinning device (1) for extruding and cooling a large number of filament strands (3), with a device for applying a spin finish (4), with a winding device (16) and with a stretching zone provided between the spinning device (1) and the winding device (16) for stretching the filament strands (3), characterized in that the stretching zone is formed by a pair of inlet rollers (7) and four to six successive pairs of stretching rollers (8, 9, 10, 11, 12) is formed and the former pairs of stretching rollers (8, 9, 10,
11) mit einer Heizeinrichtung und das letzte Streckrollenpaar (12) mit einer Kühleinrichtung (13, 14) versehen sind, wobei zumindest eine der beiden Rollen eines jeweiligen Streckrollenpaares (8, 9, 10, 11 , 12) mit der Heiz- oder Kühleinrichtung (13, 14) versehen ist. 11) are provided with a heating device and the last pair of stretching rollers (12) are provided with a cooling device (13, 14), at least one of the two rollers of a respective pair of stretching rollers (8, 9, 10, 11, 12) being connected to the heating or cooling device ( 13, 14).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Streckzone durch fünf aufeinanderfolgende Streckrollenpaare (8, 9, 10, 11 , 12) gebildet ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the stretching zone is formed by five successive pairs of stretching rollers (8, 9, 10, 11, 12).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächentemperatur der mit der Kühleinrichtung (13, 14) versehenen Rolle des letzten Streckrollenpaares (12) von kleiner 100°C vorgesehen ist. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a surface temperature of the last pair of stretching rollers (12) provided with the cooling device (13, 14) of less than 100 ° C is provided.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberflächentemperatur der mit der Kühleinrichtung (13, 14) versehenen Rolle des letzten Streckrollenpaares (12) von kleiner 60°C vorgesehen ist. 4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a surface temperature of the last pair of stretching rollers (12) provided with the cooling device (13, 14) is less than 60 ° C.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rollen des letzten Streckrollenpaares (12) mit einer Kühleinrichtung (13, 14) versehen sind. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that both rollers of the last pair of stretch rollers (12) are provided with a cooling device (13, 14).
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (13, 14) eine Flüssigkeitskühlung ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beheizung über die Heizeinrichtungen der ersten vier Streckrollenpaare (8, 9, 10, 11) derart vorgesehen ist, dass die Oberflächentemperatur der Rollen des ersten Streckrollenpaares (8) 40 bis 90°C, des zweiten Streckrollenpaares (9) 80 bis 170 °C, des dritten Streckrollenpaares (10) 120 bis 280°C und des vierten Streckrollenpaares (11) 120 bis 250°C betragen. 6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling device (13, 14) is a liquid cooling system. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that heating via the heating devices of the first four pairs of stretching rollers (8, 9, 10, 11) is provided such that the surface temperature of the rollers of the first pair of stretching rollers (8) is 40 to 90 ° C, the second pair of stretch rollers (9) 80 to 170 ° C, the third pair of stretch rollers (10) 120 to 280 ° C and the fourth pair of stretch rollers (11) 120 to 250 ° C.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Streckzone eine 3- bis 8-fache Gesamtverstreckung vorgesehen ist. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a 3- to 8-fold total stretching is provided in the stretching zone.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Streckzone eine 5- bis 7-fache, Gesamtverstreckung vorgesehen ist. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstreckung zwischen dem Einlaufrollenpaar Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the stretching zone is provided with a total stretching of 5 to 7 times. 10. Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the stretching between the pair of inlet rollers
(7) und dem ersten Streckrollenpaar (8) 1.02 bis 1.1 , zwischen dem ersten Streckrollenpaar (7) and the first pair of stretching rollers (8) 1.02 to 1.1, between the first pair of stretching rollers
(8) und dem zweiten Streckrollenpaar (9) 4 bis 6, zwischen dem zweiten Streckrollenpaar (9) und dem dritten Streckrollenpaar (10) 1.2 bis 2.0, zwischen dem dritten Streckrollenpaar (10) und dem vierten Streckrollenpaar (11) 0.7 bis 1.2 und zwischen dem vierten Streckrollenpaar (11) und dem fünften Streckrollenpaar (12) 0.7 bis 1.2 beträgt. (8) and the second pair of stretching rollers (9) 4 to 6, between the second pair of stretching rollers (9) and the third pair of stretching rollers (10) 1.2 to 2.0, between the third pair of stretching rollers (10) and the fourth pair of stretching rollers (11) 0.7 to 1.2 and between the fourth pair of stretching rollers (11) and the fifth pair of stretching rollers (12) is 0.7 to 1.2.
. Verfahren zur Herstellung eines endlosen Fadens (5) aus einer synthetischen Polymerschmelze gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: . Process for producing an endless thread (5) from a synthetic polymer melt, characterized by the following process steps:
a) Extrudieren von Filamentsträngen (3) einer Polymerschmelze a) Extruding filament strands (3) of a polymer melt
b) Abkühlen und zusammenfassen der Filamentstränge (3) zu einem Faden (5) b) Cooling and combining the filament strands (3) into a thread (5)
c) Aufbringen einer Spinnpräparation (4) auf den Faden c) applying a spinning finish (4) to the thread
d) Verstrecken des Fadens (5) mit einer Gesamtverstreckung des Fadens (5) von 3 bis 8 über eine Einlaufrolle (7) und vier bis sechs aufeinanderfolgende Streckrollenpaare (8, d) stretching the thread (5) with a total stretch of the thread (5) of 3 to 8 over an inlet roller (7) and four to six successive pairs of stretching rollers (8,
9, 9,
10, 10,
11 , 12), wobei die ersten Streckrollen- paare (8, 9, 10, 1) beheizt und das letzte Streckrollenpaar (12) gekühlt werden, 11, 12), whereby the first stretch rollers pairs (8, 9, 10, 1) are heated and the last pair of stretch rollers (12) are cooled,
e) Aufspulen des Fadens (5). e) Winding the thread (5).
12. Faden (5) hergestellt mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 aus einer synthetischen Polymerschmelze, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden (5) eine Festigkeit von mehr als 85 cN/tex bei einer Dehnung von weniger als 12% aufweist. 12. Thread (5) produced with a device according to one of claims 1 to 10 from a synthetic polymer melt, characterized in that the thread (5) has a strength of more than 85 cN / tex with an elongation of less than 12%.
13. Faden (5) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetische Polymerschmelze ein Polyamid ist mit einer relativen Viskosität kleiner 3.6. 13. Thread (5) according to claim 12, characterized in that the synthetic polymer melt is a polyamide with a relative viscosity less than 3.6.
14. Faden (5) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetische Polymerschmelze ein Polyester ist mit einer Grenzviskosität kleiner 1.2 dl/gr. 14. Thread (5) according to claim 12, characterized in that the synthetic polymer melt is a polyester with an intrinsic viscosity of less than 1.2 dl / gr.
15. Faden (5) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetische Polymerschmelze ein Polypropylen ist mit einem Melt Flow Index grösser 2. 15. Thread (5) according to claim 12, characterized in that the synthetic polymer melt is a polypropylene with a melt flow index greater than 2.
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