DE4021545C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Kunststoffäden oder -fasern aus Polymeren, insbesondere Polyamid, Polyester oder Polypropylen, im Wege des Schmelz­ spinnens von Mikrofilamenten, wonach die mit vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit abgezogenen Mikrofilamente hinter der Spinndüse in einer Kühlzone auf zumindest Erstarrungstempe­ ratur abgekühlt und anschließend zum Zwecke des Verstreckens in ungebündelter Ausrichtung durch eine Heizzone hindurch­ geführt und in der Heizzone auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes erwärmt sowie zur Erhöhung des Reibungs­ widerstandes bzw. Erzeugung der erforderlichen Streck­ spannung mit einem gasförmigen Medium, zum Beispiel Luft, angeblasen werden. Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist ein derartiges Verfahren zur Herstellung schmelz­ gesponnener und molekularorientierend verstreckter, kri­ stalliner Filamente bekannt, bei welchem die Filamente einen Einzeltiter <2,0 dtex aufweisen. Darüber hinaus werden die Filamente vor dem Eintritt in die Heizzone im Querstrom mit einem gasförmigen Medium angeblasen. Man will nach diesem bekannten Verfahren die Abzugsgeschwindigkeiten und folglich insoweit die Produktivität erhöhen. Dazu wird vorgeschlagen, die beheizten Flächen hinsichtlich ihrer Länge zu reduzieren und die Temperaturen zu erhöhen, und zwar derart drastisch, daß die verwendeten Heizorgane leicht rot glühend sind. Es bleibt dahingestellt, ob das Arbeiten mit leicht rot glühen­ den Heizorganen empfehlenswert ist, jedenfalls führt ein Ab­ stand zwischen Spinndüsen und der Heizvorrichtung bis zu 6500 mm zu einer extrem großen Bauhöhe. Hinzu kommt, daß man diese extrem große Bauhöhe in Kauf nimmt, um hinreichende Luftreibung im Fallschacht zum Aufbau der erforderlichen Fadenspannung von den beheizten Flächen zu erreichen. Tat­ sächlich benötigt man den großen Abstand, um eine hin­ reichende Abkühlung der frisch gesponnenen Filamente bis unter ihren Erstarrungspunkt zu erzielen (vgl. DE-PS 29 25 006).

Ferner kennt man ein Verfahren zum Herstellen von Kunst­ stoffäden, wonach die Filamente vor Eintritt in die Heizzone mit einem kühlenden Medium im Querstrom angeblasen und erst nach dem Austritt aus der Heizzone gebündelt werden (vgl. Patents Abstracts of Japan 62-69 815).

Außerdem ist ein Verfahren bekannt, bei welchem der die Heizzone durchlaufende Kunststoffaden im Querstrom mit Luft angeblasen wird. Der Kunststoffaden besteht aus 50 Filamenten - auch Einzelkapillaren genannt - und weist einen Kapillartiter bzw. Einzeltiter von allenfalls 1,0 dtex, regelmäßig von 3,0 dtex auf. Die Heizzone wird von einem verhältnismäßig langen Heizrohr gebildet, dessen Länge 3 m beträgt. Die von der Spinndüse abgegebenen Filamente werden nach Abkühlung, jedoch vor Eintritt in das Heizrohr unter Bildung des zum Zwecke des Verstreckens zu beheizenden Kunststoffadens gebündelt. Aus einer derartigen Bündelung resultiert eine gegenseitige Berührung der Filamente und folglich ungleichmäßige Wärmebehandlung. Das ist aus ver­ schiedenen Gründen nachteilig. Zunächst einmal wird der Ver­ streckungsprozeß gestört, weil eine gleichmäßige Erwärmung der Filamente und folglich des Kunststoffadens über seinen Querschnitt auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungs­ punktes kaum möglich ist. Letzteres gilt auch in bezug auf die angestrebte Erhöhung des Reibungswiderstandes, um die für die Verstreckung erforderliche Streckspannung zu erzeu­ gen. Hier kommt erschwerend hinzu, daß der Kunststoffaden ohnehin nur im Querschnitt angeblasen wird. Im übrigen kann die Abzugsgeschwindigkeit bzw. Aufspulgeschwindigkeit bei diesem bekannten Verfahren nicht beliebig erhöht werden und liegt bei lediglich 3500 m/min. Insoweit ist nicht nur die Produktivität unbefriedigend, sondern darüber hinaus weisen die nach diesen bekannten Verfahren hergestellten Kunst­ stoffäden eine verhältnismäßig hohe Dehnung auf, jedenfalls sofern der Einzeltiter <1,0 dtex ist. Derartige Kunststoffäden verlangen für ihre textile Verarbeitung eine aufwendige Nachbehandlung. Endlich baut die Anlage zur Herstellung solcher Kunststoffäden verhältnismäßig hoch, insbesondere wegen des langen Heizrohres bzw. Heizschachtes (vgl. DE-OS 21 17 659).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren an­ zugeben, nach dem sich vollverstreckte Kunststoffäden oder -fasern (FOY = full oriented yarn) mit erhöhter Produktivität herstellen lassen, welche für die unmittelbare Verwendung - also ohne Nachbehandlung - in der Textilindustrie geeignet sind und sich zu einer besonders feinen, anschmiegsamen bzw. seidenähnlichen Ware verarbeiten lassen. Ferner soll eine dazu geeignete Anlage in besonders niedriger Bau­ weise geschaffen werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß Mikrofilamente mit einem Einzeltiter <1,0 dtex - im Parallellauf - durch die Heizzone hindurch­ geführt und von dem gasförmigen Medium im Gegenstrom ange­ blasen werden. Bevorzugt finden Mikrofilamente mit einem Einzeltiter von 0,4 bis 0,8 dtex Verwendung. - Die Lehre der Erfindung geht zu­ nächst einmal von der Erkenntnis aus, daß durch das Anblasen der Mikrofilamente im Gegenstromverfahren ein erhöhter Rei­ bungswiderstand und ohne weiteres die für eine vollständige Verstreckung erforderliche Streckspannung erreicht werden. Denn Gegenstrom bedeutet höherer Luftwiderstand, so daß mit steigender Abzugsgeschwindigkeit eine zunehmende Fadenspan­ nung erzeugt wird, aus der optimale Verstreckung resultiert, wenn die zuvor abgekühlten Mikrofilamente in der Heizzone und folglich vor dem Aufspulen wieder auf eine Temperatur oberhalb ihres Erstarrungspunktes erwärmt werden. Da die Mikrofilamente nach Lehre der Erfindung die Heizzone unge­ bündelt durchlaufen, wird eine gleichmäßige Erwärmung der Mikrofilamente über deren Querschnitt erreicht. Diese gleich­ mäßige Erwärmung fördert die Vollorientierung bzw. Verstrec­ kung der Mikrofilamente und schließlich des entstehenden Kunststoffadens. Dieser Kunststoffaden bzw. die daraus her­ stellbaren Kunststoffasern bzw. Stapelfasern für Stapelfaser­ garne zeichnen sich durch eine besonders niedrigere Dehnung aus und sind ohne weitere Nachbehandlung aufgrund ihrer Fadenfeinheit verwendungsfähig, so daß sich aus den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fäden feine, an­ schmiegsame und gleichsam seidenähnliche Ware herstellen läßt. - Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens findet die Verstreckung der Mikrofilamente also lediglich über den Luftwiderstand und die Temperatur in der Heizzone statt. Aus diesem Grunde ist ein möglichst kleiner Titer, insbesondere Kapillartiter, besonders günstig, weil dann Fadenspannung und Fadentemperatur schneller und leichter beeinflußbar bzw. verstellbar sind. Außerdem kann mit höheren Abzugsgeschwin­ digkeiten und folglich höherer Produktivität trotz einer ver­ kürzten Heizzone gearbeitet werden.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden auf­ geführt. So sieht die Erfindung vor, daß die Mikrofilamente bei 150°C bis 250°C, vorzugsweise 220°C, im Gegenstrom beheizt werden und mit einer Abzugsgeschwindigkeit <3500 m/min bis 8000 m/min, vorzugsweise 4500 m/min bis 5500 m/min, durch die Heizzone hindurchgezogen werden. Die beheizten Mikrofilamente werden zweckmäßigerweise erst hinter der Heiz­ zone, jedoch vor dem Aufspulen gebündelt, erfahren also in der Heizzone eine besonders gleichmäßige Behandlung und Ver­ streckung.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anlage, die zur Durch­ führung des beanspruchten Verfahrens wegen einfacher und ge­ drungener Bauweise besonders geeignet ist. Diese Anlage mit zumindest einer Spinndüse, einem Blasschacht, einem Heiz­ schacht, einer Präparationseinrichtung, Galetten und einer Spuleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Heiz­ schacht auslaufseitig gegenstromerzeugende Blaseinrichtungen, z. B. Blasdüsen aufweist und Fadenabzugseinrichtung 0,8 m bis 1,2 m unterhalb der Spinndüse angeordnet ist sowie eine Schachtlänge von 1 bis 1,5 m, vorzugsweise 1,2 m, aufweist. Dadurch reduziert sich die Bauhöhe im Vergleich zu der bekann­ ten Anlage in bezug auf die Heizzone um praktisch 50%. Ferner läßt sich der Verstreckungsgrad der Mikrofilamente und folglich hergestellten Kunststoffäden durch Veränderung der Heiztemperatur im Heizschacht und der Luftmengenzufuhr im Gegenstrom variieren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Anlage zur Her­ stellung von vollorientierten Kunststoffäden 1 aus Mikrofila­ menten 2. Diese Anlage weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau eine Spinndüse 3 zum Erzeugen der Mikrofilamente 2 auf, die in einem nachfolgenden Blasschacht 4 abgekühlt werden. Unter­ halb des Blasschachtes 4 befindet sich ein Heizschacht 5, durch den die Mikrofilamente 2 ungebündelt und in paralleler Anordnung hindurchgeführt, erwärmt und im Gegenstrom ange­ blasen werden. Das ist durch Pfeile angedeutet. Dem Heiz­ schacht 5 folgt eine Präparationseinrichtung 6, nämlich ein Öler bzw. entsprechende Sprühdüsen. Die Bündelung der Mikro­ filamente 2 zu den einzelnen Kunststoffäden 1 erfolgt im Bereich der Präparationseinrichtung 6. Die Kunststoffäden 1 werden dann über Galetten 7 einer Spuleinrichtung 8 bzw. einem Spulkopf zugeführt und aufgespult. Der Heizschacht 5 befindet sich in Fadenabzugsrichtung 0,8 m bis 1,2 m unter­ halb der Spinndüse 3 und weist eine Schachtlänge von 1 m bis 1,5 m nach dem Ausführungsbeispiel von 1,2 m auf. Ferner weist der Heizschacht 5 gegenstromerzeugende Blaseinrichtungen 9, z. B. Blasdüsen, auf.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kunst­ stoffäden weisen eine Dehnung <40%, vorzugsweise von 20 bis 30%, und eine Festigkeit <3,6, vorzugsweise <4 cN/ dtex auf. Derartige Werte lassen sich erreichen, wenn mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 4500 m/min gearbeitet wird und der Einzeltiter der Mikrofilamente <1,0 dtex ist bzw. der Gesamttiter der betreffenden Kunststoffäden 30/48 dtex beträgt, die Kunststoffäden also aus 48 Mikrofilamenten bzw. Einzelkapillaren gebildet sind. Das macht die nachfolgende Tabelle unmittelbar deutlich.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen von Kunststoffäden oder -fasern aus Polymeren, insbesondere Polyamid, Polyester oder Poly­ propylen, im Wege des Schmelzspinnens von Mikrofilamenten, wonach die mit vorgegebener Abzugsgeschwindigkeit abgezoge­ nen Mikrofilamente hinter der Spinndüse in einer Kühlzone auf zumindest Erstarrungstemperatur abgekühlt und anschlie­ ßend zum Zwecke des Verstreckens in ungebündelter Ausrich­ tung durch eine Heizzone hindurchgeführt und in der Heizzone auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes erwärmt sowie zur Erhöhung des Reibungswiderstandes bzw. Erzeugung der erforderlichen Streckspannung mit einem gasförmigen Me­ dium, z. B. Luft, angeblasen werden, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mikrofilamente mit einem Einzeltiter <1,0 dtex in der Heizzone von dem gasförmigen Medium im Gegenstrom angeblasen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofilamente mit einem Einzeltiter von 0,4 dtex bis 0,8 dtex behandelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrofilamente in der Heizzone bei 150°C bis 250°C, vorzugsweise 220°C, im Gegenstrom beheizt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mikrofilamente mit einer Abzugsgeschwin­ digkeit größer 3500 m/min bis 8000 m/min, vorzugsweise 4500 m/min bis 5500 m/min durch die Heizzone hindurchgezogen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die behandelten Mikrofilamente hinter der Heiz­ zone vor dem Aufspulen gebündelt werden.

6. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit zumindest einer Spinndüse, einem Blas­ schacht, einem Heizschacht, einer Präparationseinrichtung, Galetten und einer Spuleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschacht (5) auslaufseitig gegenstromerzeugende Blaseinrichtungen (9), z. B. Blasdüsen, aufweist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschacht (5) in Fadenabzugsrichtung 0,8 m bis 1,2 m unter­ halb der Spinndüse (3) angeordnet ist und eine Schachtlänge von 1 m bis 1,5 m, vorzugsweise 1,2 m, aufweist.