DE2808001A1 - Verfahren zum herstellen mit hoher geschwindigkeit von vororientierten faeden - Google Patents
Verfahren zum herstellen mit hoher geschwindigkeit von vororientierten faedenInfo
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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
- D01D5/08—Melt spinning methods
- D01D5/098—Melt spinning methods with simultaneous stretching
-
- 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
- D01D13/00—Complete machines for producing artificial threads
- D01D13/02—Elements of machines in combination
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Description
Die Erfindung betrifft ein mit hoher Geschwindigkeit arbeitendes Verfahren zum Herstellen von vororientierten Garnen
aus synthetischen, linearen Polymeren, insbesondere Polyester und dgl. sowie z.Bo auch Polyamide.
Es ist bereits bekannt, besonders ausgerichtete gesponnene Fäden oder Garne herzustellen, die allgemein als "vororientiert"
bezeichnet werden und als Ausgangsstoff zur weiteren
Textilverarbeitung in Schmelzspinnereien mit verhältnismäßig hoher Aufnahmegeschwindigkeit dienen,, Demgemäß beschreibt
z.Bo die belgische Patentschrift 787 882 ein Verfahren zum
Aufbereiten von texturierten Garnen in dem ein Speisefaden verwendet wird, der aus einem mit hoher Geschwindigkeit von
etwa 256O bis UIOO Meter pro Minute (m/1') ausgelegten Polyestergarn
bestehto In diesem Verfahren muß des Garn mit einer Geschwindigkeit aufgenommen werden, die über einem bestimmten
Minimalwert liegt, so daß ein bedeutender und erwünschter Grad der Vororientierung erreicht wird; das Garn
kann jedoch nicht bei einer Geschwindigkeit aufgenommen werden,
die über einem bestimmten Maximalwert liegt, da sonst eine übermäßige, praktisch vollständige Orientierung stattfinden
würde, so daß sonst der Faden für die nachfolgenden Textilbearbeitung, Z0B0 der Texturierung ungeeignet wäre.
Es ist leicht einzusehen, daß es technisch zweckmäßig ist ein beliebiges mit möglichst höchster Geschwindigkeit arbeitendes
Verfahren anzuwenden, um die Leistung der vorhandenen Anlagen zu erhöhen,, Demgegenüber ist es möglich, ohne
größere Schwierigkeiten Spindelräder, Spulengruppen zum Auf-
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nehmen der Fäden oder Garne zu entwickeln, die mit einer eindeutig über den 4100 «/min«, des in der belgischen Patentschrift erwähnten Maximalwertes liegenden Geschwindigarbeiten.
Soll schließlich der so gewonnene Faden noch weiteren Behandlungen z.B. der Texturierung, der Streckung nach der
belgischen Patentschrift unterzogen werden, darf die Beschaffenheit des Fadens nicht beliebig nach der Aufnannegeschwindigkeit variieren, sondern muß im wesentlichen
gemäß de» Verwendungszweck invariant gehalten werden.
Demgemäß ist es Zielsetzung der Erfindung einen Faden oder
ein Garnherstellungsverfahren alt Vororientierung aus
synthetischen linearen Polymeren bei sehr hoher Geschwindigkeit und dementsprechender hoher Leistungsfähigkeit zu
schaffen, wobei Garn· gewonnen werden, die jeden beliebigen Grad von Yororientierung und darüber hinaus auch ein·
Tororientierung aufweisen, «it der nach de« bekannten
technischen Verfahren eine Geschwindigkeit vermittelt werden kann, die unter der.nach der Erfindung vorgeshenen
liegt.
Es ist somit «in Gegenstand der Erfindung ein Verfahren
zur Aufbereitung eines vororientierten Polyestergarns zu schaffen, das im wesentlichen die gleichen Merkmale und
Eigenschaften wie das nach der belgischen Patentschrift 787 882 beschrieben· Garn oder eine anaig· Beschaffenheit
aufweist und mit einer Geschwindigkeit von weit über 4100 m/min, aufgespult wird.
Di· Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangspolymer nach dem erwähnten Schmelzepinnverfahren aus
Spinndüsen zu Faden gespritzt und auf der Strecke durch
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eimern Rauca oder- eine Zone weitergeleitet werdQsi9 in
dera bEWo die das umgebend© Gase insbesondere LuJTt9
Gleichlaufend zum Garn geführtswird eine Geschwindigkeit
erteilt& bekommt die iai wesentlichen parallel zur· ¥or~
schubrichtung· des Garns und in gleicher Richtung verläuft 9
worauf es durch mechanisches Aufspulen mit der gewünschten Geschwindigkeit aufgenommen wirdo
Bin Garne mit den. jeweils gewünschten Eigenschaften herzustellen'
ist die vermittelte Geschwindigkeit beim wagebenöen
Gas j insbesondere Luft0 wenigstens in der unmittelbar
neben dent Garn liegenden Zone im wesentlichen gleich der
Differenz zwischen der tatsächlichen Aufspulgeschwindigkeit
und der Geschwindigkeit, nach der in der bekannten Betrieb—
und Verfahrensweise in einer unkontrollierten Atmosphäre
die gewünschten Eigenschaften der aiafgemosameaen. Garne ersielt wurden»
Der Ausdruck "'unkontrollierte Atmosphäre0 bedeutet 9 die in
eiaes■ HauiE- vorherrschende Atmosphäre 9 im der uenxgBteuB in
der Nähe des Garns die Geschwindigkeit des umgebenden Gas„
oder besser seine Komponente in der Vorschubrichtung des
ausschließlich bestimmt ist durch Mit schiel fen des
wobei dam Gas keinerlei autonom© Geschwindigkeit erteilt wircij, so daß bei Stillstand des Garns die GeschwindigkeitsicoEEipenent©
des parallel suta Garra verlauferadeEi Gases
eiste vemachläßigbare Größe darstellt» Dieo ist des=
ü®T in den herkömmlichen Spinnereiora ansetreffeH istj in
(iesea das Garn durch ©echsnischso Aufspulen
Bi©■Erfindung wird anhand der nächstfolgenden Beschreibung
einer in dsEt Seichiiuiag-en dargestelltem bevorzugten. Ätis·=
näher erläutert« Hierbei seigeas
ö 3 8 3 4 / 0; 9 0 6
280800]
Figur 1 eine schematische Darstellung einer* Vorrichtung
zur Durchführung der Erfindung; und
Figur 2 ein Diagramm, aus dem die durch d.±& Erfindung
erzielten Wirkungen und Ergebnisse im Vergleich zu den Eigenschaften und Merkmalen des nach der
Erfindung gewonnenen Garns gegenüber denen, des
auf bekannte Verfahrensweise hergestellten Garns hervorgehen„
In der Durchführung der Erfindung zeigt die Figur 1 in
schematiacher Darstellung eine Spinndüse aus der das Polymer»
insbesondere Polyester gespritzt wird= Die Spinndüse kann dabei eine beliebige Anzahl von Öffnungen aufweisen,
aus denen eine gewünschte Anzahl von Einzelfäden zur Bildung des Garns 11 austreten» wobei die Öffnungen einen gegenüber
den in den bekannten Verfahren verwendeten Düsen nicht unbedingt unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.
Die durch die Öffnungen der Spinndüse austretende Polymermenge
kann leicht auf der Grundlage der Aufnahmegeschwindigkeit und der gewünschten Garnnummer berechnet werden und
sollte so bemessen sein» daß genau die Pclymermenge geliefert wird, die zur Aufnahme eines Garns der gewünschten
Garnnummer bei der Aufnahmegeschwindigkeit erforderlich ist«
Unterhalb der Spinndüse durchläuft der Faden It eine Strecke
11-At in der die Verfestigung stattfindet und die Abkühlung
mittels kalter Gasströme durchgeführt werden kann, was hier
jedoch nicht näher erläutert wird. dz. kein unmittelbar erBezug
zum Erfindungsgedanken besteht.
Unterhalb der Strecke 11-A wird ±m Bereich. 11-B das Garn
innerhalb eines Führungskanals 12 entwickelt» Gleichlaufend
ext dem Garn strömt ein Luftstrom oder anderes gas-
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förmiges Strömungsmittel in diesem Kanal, wobei die
Luft Umgebungstemperatur haben oder aber abgekühlt sein kann, je nach dem was für ein Polymer verwendet wird und
was für Eigenschaften vom Garn für den jeweiligen Fall
erwartet werden. Die Temperatur ist jedoch für die Ausführung der Erfindung nicht kritisch.
Die Fortbewegung des gleichlaufenden Umgebungsgases kann nach Wunsch beliebig bestimmt werden. In der Zeichnung
ist dargestellt, daß das Umgebungsgas ze3« über ein
Rohr 15 von einer Pumpe 14 gespeist wird0 Das Rohr I5
steht mit einem ringförmigen Raum 16 in Verbindung, aus
dem die Luft über mehrere Öffnungen I7 radial in da» Innere
des Rohres 12 eintritt» E^ne mit dem Bezugszeichen
gekennzeichnete und schematisch dargestellte Platte 22 schließt das Rohr 12 auch oben ab und läßt dabei eine Öff~
nung 239 durch dia das Garn hindurchläuft, wobei die Öffnung
hinreichend klein gehalten ist, so daß die Mitaieh—
wirkung des Garns dia Luft daran hindert, hier hindurch
auszutreten»
Ss wird in <ä@m dargestellten Ausführungsbe±spiel angenommen,
daß das Rohr 12 einen nach unten hin abnehmenden Querschnitt
aufweist, so daß der Längsluftstrom besser geregelt und die Geschwindigkeit in einer Zone graduell erhöht
wird, in der durch das Phgnomen der Streckung die effektive
Geschwindigkeit der Garnoberfläche heraufgesetzt wird, was jedoch nicht wesentlich ist» Hierbei kann das Rohr
eine beliebige dem angestrebten Ergebnis zweckmäßige Ausgestaltung haben.
Jfcm oberen Teil des Eingangs von Rohr 12 für das Garn kann
ein Streckwerk (z.B. Führungerollen 18 oder die analogen
Rollen 19 am Ausgang des Begleitrohrs 12 aber auch beide
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bzw« ähnliche Einrichtung) angewandt werden, durch, das
das Garn geschmiert wirdo Es ist dabei nicht ausgeschlos sen, daß ein Streckwerk auch innerhalb des Rohres 12 zusammen mit dementsprechend vom Fachmann leicht herzustel lenden Vorrichtungen verwendet werden kann.
das Garn geschmiert wirdo Es ist dabei nicht ausgeschlos sen, daß ein Streckwerk auch innerhalb des Rohres 12 zusammen mit dementsprechend vom Fachmann leicht herzustel lenden Vorrichtungen verwendet werden kann.
Das am Ende von Rohr 12 herausgeführte Garn wird von einer Vorrichtung 20 mittels einer Garnspule 21 aufgepulto
Die Aufspulgeschwindigkeit wird dabei gleichförmig gehal ten, wie dies bei derartigen Vorrichtungen üblich ist„
von einem Polyäthylenterephthalatgam mit einer in Phenoltetrachloräthan relativen Viskosität wie z,B, bei
22 ausgegangen, so ist nach dem erwähnten Verfahren, falls man ein vororientiertes Garn entsprechend einer Bruchdehnung
von etwa 1^0% erhalten möchte, eine Aufspulgeschwindigkeit
von 3000 - 3100 m/min, erforderlich. Steigt die Aufspulgeschwindigkeit
auf etwa ^000 m/min· so sinkt die Bruchdehnung auf 70 bis 75$« Darunter liegende Bruchdehnungen
gewähren keine vorteilhafte Anwendung im gegenwärtigen
Texturier- und Streckungsverfahren«
Texturier- und Streckungsverfahren«
Wenn nun die Luft dem Begleitrohr 12 unter Berücksichtigung in einem Volumen zugeführt wird, so daß der Luft in unmittelbarer
Nähe des Garns eine mit dem Garn gleichlaufende Vorschubgeschwindigkeit in der Größenordnung von 1000 m/min
vermittelt wird, kann die Aufspulung mit einer Geschwindigkeit von etwa 4000 m/min und einer Bruchdehnung von ungefähr
1^096 erfolgen» Ist dagegen eine Bruchdehnung von 70 bis 75$
bei gleicher Luft erteilte Geschwindigkeit ausreichend,
kann die Aufspulgeschwindigkeit bis auf etwa 5000 m/min, erhöht werden«
kann die Aufspulgeschwindigkeit bis auf etwa 5000 m/min, erhöht werden«
S09S34/0906
Unter dem Ausdruck "der Luft erteilten Geschwindigkeit"
ist in der Beschreibung und den Ansprüchen die Geschwindigkeit in Richtung der Garnachse zu verstehen, die die Luft
ohne die Mitziehwirkung seitens des Garns und bei geschlossener Öffnung 23 hat, wobei die Geschwindigkeit
sich von der Geschwindigkeit unterscheidet, die die Luft dann besitzt, wenn das Garn in Bewegung ist, und gemessen
werden kann vor der Betriebsaufnahme oder nach fortgesetzter Unterbrechung des Garntransports. Weist die Leitung
keinen beständigen Querschnitt auf, so variiert die tatsächliche Geschwindigkeit mit der Querschnittsänderung, so
daß man die Maximalgeschwindigkeit berückrichtigen sollte, die im allgemeinen diejenige Geschwindigkeit ist, die in
der Nähe des am Ausgang des Garns liegenden Querschnitts, d.h. am unteren Teil, meßbar ist. Der Ausdruck Luftgeschwindigkeit bezieht sich immer auf die in Garnnähe gemessene Geschwindigkeit, und zwar auch dann, wenn im allgemeinen der Ausgangsquerschnitt klein genug ist, so daß
man praktisch auf die mittlere Geschwindigkeit Bezug nehmen könnte.
Die oben beschriebenen Beziehungen gehen aus der Darstellung der Figur 2 klar hervor» Die Kurven betreffen eine
Garnfeinheit von T 30 Denier„ In der F^gur sind auf der
Abszisse die Aufspulgeschwindigkeit (V in m/min) und auf
der Ordinate die in Prozent gemessene Bruchdehnung (E$)
des sich ergebenden vororientierten Garns eingetragen.
Aus diesen Daten ergeben sich Hinweise über den Grad der Vororientierung, der die anderen physikalischen Eigenschaften des Garns im wesentlichen untergeordnet sind.
Die Kurve betrifft ein unter normalen Umweltbedingungen hergestelltes Garn ohne Anwendung des Erfindungsgedankens
- 10 -
ÖÖ9834/09Ö6
etwa nach dem in der belgischen Patentschrift 787 882 beschriebenen
Verfahren. Die Kurven 2a, 3a und ha. zeigen in analoger Weise das Verhalten der Garne, die innerhalb
eines Begleitrohrs ausgezogen wurden, in dem der Luft eine Geschwindigkeit - gemessen und im Sinne der obigen Ausführungen
- von 500, 1o000 bis 1„500 m/min<
> erteilt wurde,
Es ist dabei leicht einzusehen, wie sich die gleichen Eigenschaften
des endgültigen Garns bei einer von einer Kurve zur nächsten stetig steigenden Geschwindigkeit ergeben,
woraus eine entsprechende Leistungssteigerung ersichtlich ist.
Die nachstehende Tabelle zeigt in Gegenüberstellung einige besondere Ausführungsbeispiele, die im ganzen neuheitlich
sind.
Die quantitativen Parameter sind in der Tabelle genau aufgeführt und erfordern keine weiteren Erläuterungen.
Alle Garne der Tabelle haben Güte von 70 Denier bei völliger Streckung.
Somit ist der durch die Erfindung erzielte Fortschritt
offenbare Darüber hinaus ist auch selbstverständlich, daß der Fachmann in der Durchführung und Anwendung des Erfindungsgedankens
eine Anzahl von Veränderungen vornehmen und Anpassungsmaßnahmen treffen kann, ohne dabei den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.
- 11 -
809834/0906
Polymer
Relative Viskosität
in Phenoltetrachlor-
äthan
Titandioxyd
Anzahl der Düsenöffnungen Of fnungsquer s chxii 11
Aufspulgeschwindigkeit j m/min
Garnfeinheit in Deniers
<jodes aufgespulten Garns
jTBruchdehnung in ψ>
des
^aufgespulten Garns
4** Bruchbelastung des
^aufgespulten Garns
4** Bruchbelastung des
ι aufgespulten Garns
der Luft erteilte
der Luft erteilte
ΰ*Geschwindigkeit in
m/m±n
m/m±n
31OOO
110
106
280
1.78 0.4
24 rund
3'55O 1 10 1O6
280
in Qeg$n
überstellung zu
4 „000
110
106
280
IeOOO
110
106
280
1o500
POLTlTHYLEFTEEEPHTHALAT
1.74
OeO35
24
dreieckig
dreieckig
3.000
110
115
3.580
110
115
J 250
500
1U500
110
115
250
110
115
250
„OOOJ 1 .500
1.78
0.4
0.4
32
rund
rund
3.000
265
135
020
3.550 4.050 (4.500
265
j
265
j
!
265
135
62Ο
265
135
620
1,000
I.5OO κ
CD 00 CD CD
-11 =
Claims (1)
- PatentansprücheVerfahren zum Aufbereiten mit hoher Geschwindigkeit von vororientierten Fäden auf der Basis synthetischer linear/polymere, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangspolymer im Schmelzzustand aus einer Spinndüse (1O) gespritzt und auf der Strecke zu mechanischen Aufspuleinrichtungen über eine Zone geführt wird, in der ein Umgebungsgas, insbesondere Luft, in Vorschubrichtung des Garns oder in dessen Nähe eine Geschwindigkeit vermittelt bekommt, worauf das Garn nach dem Verlassen der Zone aufgespult wird0809834/0906
BÜRO MÜNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: ST. ANNASTR. 11 1 - 856 44 INVENTION BERLIN BERLIN 31 W. MEISSNER, BLN-W 8000 MÜNCHEN 22 INVEN d BERLIN 030/891 60 37 BERLINER BANK AG. 122 82 -109 TEL.; 089/22 35 44 030/692 2312 3695718000 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone, in der das Umgebungsgas gleichlaufend mit dem Garn strömt, durch ein Rohr (12) begrenzt ist, das das Garn umschließt und von dem Gas mit einem Volumen und einem Druck entsprechend der zu vermittelnden Geschwindigkeit gespeist wird.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umgebungsgas in Vorschubrichtung des Garns und in dessen Nähe eine Geschwindigkeit vermittelt bekommt, die im wesentlichen gleich ist der Differenz zwischen der tatsächlichen Aufspulgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit, mit der das Garn aufgespult werden sollte, um ohne Bewegung des Umgebungsgases die gewünschten mechanischen Eigenschaften des Garns zu erzielen.k. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß" als synthetisches Linearpolymer Polyäthylenterephthalat verwendet wird0ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erzielte Bruchdehnung des Garns nicht wesentlich unter 7096 liegt ο6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn vor der Einführung in die Zone, In der dem Umgebungsgas eine Geschwindigkeit vermittelt wird, von einem Streckwert (18) bearbeitet wird»809834/0906
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