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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Spinnen
und Aufwickeln von Polyestermultifilamentgarnen, welche wenigstens
85 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyesterfilaments, an
Polytrimethylenterephthalat (PTT) umfassen.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Herstellung von kontinuierlichen Polyestermultifilamentgarnen, insbesondere
Polyethylenterephthalat-(PET)-Polyestermultifilamentgarnen, in einem
Zweistufenverfahren ist bereits bekannt. Multifilamentgarne werden
während
der ersten Stufe gesponnen und aufgewickelt, während der zweiten Stufe werden
Multifilamentgarne in ihre fertige Form gedehnt und thermofixiert
oder in anderer Weise durch Dehnen zu voluminösen Multifilamentgarnen texturiert.
Zwischen den beiden Stufen können
die Wickel der Multifilamentgarne bei erhöhten Temperaturen lange Zeit
gelagert und transportiert werden, ohne jedweden Einfluss auf die
Verfahrensbedingungen der zweiten Texturierungsstufe und die Qualität des Produkts.
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Der
erste Schritt in der Umwandlung von Polyesterpolymer-Flocken zu Gewebe
besteht darin, durch ein Spinnverfahren geeignetes Garn herzustellen.
Das durch das Spinnverfahren am häufigsten produzierte Garn ist
teilweise orientiertes Garn (POY). Die Erfahrung mit Texturierungsverfahren
hat uns in Richtung von POY-Garn geführt, welches eine Dehnung von
mehr als 100 % aufweist. Im Gegensatz zu PET führte Garn, welches durch das
herkömmliche
Verfahren mit Polytrimethylenterephthalat (PTT) hergestellt wurde,
zu vielen praktischen Problemen. Eines der ernsthaftesten Probleme,
welches aufgetreten ist, ist die Instabilität des Garns auf der Spule,
auf welcher das fertige Garn aufgewickelt wird. Die Instabilität des Garns kann
in verschiedenen Formen einschließlich deformierter Wickel,
in Veränderungen
in den Garneigenschaften als Funktion der Zeit und auch in Veränderungen
in den Garneigenschaften als Funktion der Wickelstärke beobachtet werden.
Diese Probleme haben die Verwendung von PTT im weiteren nachfolgenden
Verfahren beschränkt.
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Im
Gegensatz zu PET-Multifilamentgarnen besitzen Polytrimethylenterephthalat-(PTT)-Multifilamentgarne
eine beträchtliche
Schrumpfungsneigung, sowohl unmittelbar nach dem Spinnen und dem
Aufwickeln, sowie mehrere Stunden oder Tage nach dem Aufwickeln.
Diese Schrumpfungsneigung führt
zu einer Verkürzung
der Multifilamentgarne. Der Garnwickel wird dadurch komprimiert,
sodass im extremen Fall der Garnwickel nicht länger vom Spanner abgenommen
werden kann. Während
der Langzeitlagerung oder des Transports, insbesondere bei erhöhten Temperaturen,
behält
der Garnwickel seine gewünschte
zylinderartige Form nicht bei und bildet Ausbuchtung mit harten
Kanten aus, die nicht nur ernsthafte Abwickelprobleme verursachen,
sondern auch zu einer Verschlechterung der Garneigenschaften, wie
einem extremen Anstieg der Uster-Werte, führen. Nur die Beschränkung des
Gewichts der Garnwickel auf weniger als 2 kg gewährleistet eine Lösung für diese
Probleme, welche üblicherweise
bei der Verarbeitung von PET-Garnen nicht auftreten.
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Darüberhinaus
wurde beobachtet, dass im Gegensatz zu PET-Multifilamentgarnen, PTT-Multifilamentgarne
in einem erhöhten
Ausmaß während der
Lagerung altern. Es tritt eine strukturelle Verhärtung auf, welche die Eigenschaften
der Multifilamentgarne (beispielsweise die Abkoch-Schrumpfung und
den Kristallisationsgrad) mit der Zeit verändern. Die industrielle Verwendung
erfordert, dass Multifilamentgarne ihre Eigenschaften über die
Zeit beibehalten, sodass eine darauffolgende Verarbeitung der Multifilamentgarne
kontinuierlich ausgeführt
werden kann und Multifilamentgarne mit konstanten Eigenschaften
bereitgestellt werden.
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WO 01/04393 bezieht sich
auf ein Verfahren, worin die Multifilamentgarne mit beheizten Keilen
wärmebehandelt
werden. Weder die Stabilität
während
der Lagerung noch die Stabilität
während
des Transports der Garnwickel, die durch dieses Verfahren erhältlich sind,
ist in
WO 01/04393 beschrieben.
Ein Nachteil des Verfahrens aus
WO
01/04393 besteht darin, dass es geringe Spinngeschwindigkeiten
erfordert, um wirksam zu sein. Ein Ansteigen der Spinngeschwindigkeit
aus ökonomischen
Gründen
würde die
Kontaktdauer der Multifilamentgarne mit den erhitzten Keilen und
daher zu einer verringerten Langzeitstabilität der Garnwickel führen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung
und Aufwicklung von Polyestergarn, welches wenigstens 85 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyestergarns, vorzugsweise eines
Multifilamentgarns, an Polytrimethylenterephthalat (PTT) umfasst.
Das Verfahren umfasst das Extrudieren von PTT, das Spinnen des PTT
zu Garn, wobei das Garn um mindestens ein Keilpaar gewickelt wird,
das Wärmebehandeln
der Filamente des Polyestergarns bei einer Temperatur im Bereich
von 70°C
bis 180°C,
vorzugsweise von 80°C
bis 120°C,
und am stärksten
bevorzugt von 90°C
bis 110°C,
bevor sie auf eine Spule aufgewickelt werden. Das Verfahren zu dessen
Durchführung
besteht im Erhitzen der Keile, welche im Spinnabschnitt des Verfahrens
verwendet werden, vorzugsweise dem letzten Keilpaar, um die um die
Keile gewickelten Filamente zu erhitzen. Dies ist vorgesehen um
das Garn zu entspannen, sodass der Wickel (das Garn welches in der
Aufwickelmaschine auf die Spule aufgewickelt wird) während der
Lagerung und/oder dem Transport nicht signifikant schrumpfen wird.
Es wird bevorzugt, dass die Aufnahmegeschwindigkeit mindestens 2000 m/min,
vor zugsweise 2500 bis 4100 m/min beträgt. Die Aufwickelspannung ist
sehr niedrig, das heißt
von 0,01 bis 0,02 g/Denier. Die Aufwickelgeschwindigkeit ist vorzugsweise
größer als
450 m/min.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht, welche die Form eines zylinderartigen
Garnwickels im Normalzustand zeigt,
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2 ist
eine schematische Ansicht, welche die Form eines Garnwickels zeigt,
in welchem Ausbuchtungen und Schrumpfungen aufgetreten sind.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Es
ist so möglich,
einen PTT-Garnwickel mit Langzeitstabilität während der Lagerung zu erhalten,
welcher durch erhöhte
Temperaturen während
der Lagerung und während
des Transports nicht beeinträchtigt wird.
Insbesondere behält
der Garnwickel seine Garneigenschaften sowie seine zylinderartige
Form während einer
längeren
Zeitspanne, beispielsweise 11 Wochen. Eine Schrumpfung und Deformierung
des Garnwickels während
der Lagerung, insbesondere eine Schrumpfung in solch einem Ausmaß, dass
sich Ausbuchtungen mit harten Kanten ausbilden, wird nicht länger beobachtet,
sodass während
der Verarbeitung des Garnwickels keine Abwickelprobleme auftreten.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
kann gleichzeitig eine Reihe von zusätzlichen Vorteilen bieten.
Diese umfassen unter anderem die folgenden:
- – Das Verfahren
in Übereinstimmung
mit der Erfindung kann auf einfache Art und Weise im großen technischen
Maßstab
und ökonomisch
ausgeführt
werden. Insbesondere erlaubt das Verfahren das Spinnen und Aufwickeln
bei hohen Aufnahmegeschwindigkeiten von mehr als 2000 m/min.
- – Das
Verfahren kann höheren
Geschwindigkeiten, d.h. von mehr als 3000 m/min, sogar 4000 m/min, durchgeführt werden,
und die Wickel werden sehr stabil, die Schrumpfung ist verringert
und die Uster-Zahl ist ebenfalls signifikant verringert.
- – Die
Polyestermultifilamentgarne, welche mit Hilfe des Verfahrens erhalten
werden können,
können
auf einfache Art und Weise im großen technischen Maßstab ökonomisch
weiterverarbeitet werden, entweder in einem Dehn- oder in einem
Dehn-Texturierungs-Verfahren. Die Texturierung kann dadurch bei
Geschwindigkeiten von mehr als 450 m/min ausgeführt werden.
- – Die
Stabilität
des Wickels und dessen Aufbau sind außerordentlich, wenn die Aufwickelspannung
sehr niedrig ist.
- – Aufgrund
hoher Einheitlichkeit der Polyestermultifilamentgarne, welche durch
das Verfahren erhalten werden können,
ist es möglich,
eine zylinderartige Form des Wickels zu gewährleisten, welche eine einheitliche und
nahezu defektfreie Oberflächenfärbung und
ein weiteres Verarbeiten der Polyestermultifilamentgarne ermöglicht.
- – Die
Multifilamentgarne, welche mittels der Dehn-Texturierung erhalten
werden können,
besitzen sowohl eine hohe Zugfestigkeit als auch eine hohe Bruchdehnung.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann jedweder Typ einer Aufwickelmaschine verwendet werden, so
lange Polyestermultifilamentgarne, welche wenigstens 85 Gew.-% PTT
umfassen, in Bezug auf das Gesamtgewicht der Multifilamentgarne,
aufgewickelt werden können,
wobei die Aufwickelgeschwindigkeit vorzugsweise mehr als 2000 m/min
beträgt.
Für weitere
Details wird auf die technische Literatur Bezug genommen, insbesondere
auf das Buch "Synthetic
Filaments" von F.
Fourné (1995),
veröffentlicht
vom Hanser-Verlag, München,
in Deutsch. Die in der Technik bekannten herkömmlichen Aufwickelmaschinen
erlauben das simultane Aufwickeln von einem oder mehreren Multifilamentgarnen
auf einer Spindel, insbesondere das simultane Aufwickeln von bis
zu 12 Multifilamentgarnen, um die Effizienz des Spinnverfahrens
zu verbessern.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung
und zum Aufwickeln von wenigstens einem Polyestergarn, vorzugsweise
einem Multifilamentgarn, welches wenigstens etwa 85 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht des Polyestergarns, an Polytrimethylenterephthalat
(PTT) umfasst. Polytrimethylenterephthalat (PTT) ist bereits in
der Technik bekannt. Polytrimethylenterephthalat kann durch Polykondensationsreaktion
von Terephthalsäure
mit äquimolaren
Mengen an 1,3-Propandiol erhalten werden. Gemische mit anderen Polyestern
sind ebenfalls möglich.
In Übereinstimmung
mit der Erfindung wird die Verwendung von PTT besonders bevorzugt.
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Die
Polyester können
sowohl Homopolymere als auch Copolymere sein. Geeignete Beispiele
von Copolymere umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, jene, welche zusätzlich zu
den sich wiederholenden PTT-Einheiten eine zusätzliche Menge an bis zu 15
Mol-%, in Bezug auf alle sich wiederholenden Einheiten des Polyesters,
an sich wiederholenden Einheiten von normalen Comonomeren, wie zum
Beispiel Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, 1,4-Cyclohexandimethanol,
Polyethylenglycol, Isophthalsäure
und/oder Adipinsäure
enthalten. In der vorliegenden Erfindung ist jedoch die Verwendung
von Polyesterhomopolymeren, d.h. PTT, besonders bevorzugt.
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Polyester
in Übereinstimmung
mit der Erfindung können
normale Mengen an zusätzlichen
Additiven als Zumischungen, wie Katalysatoren, Stabilisatoren, antistatische
Mittel, Antioxidantien, flammverzögernde Mittel, Färbemittel,
die Färbemittelabsorbtion-modifizierende
Mittel, Lichtstabilisatoren, organische Phosphite, optische Aufheller
und Mattierungsmittel, umfassen. Die Polyester enthalten vorzugsweise
0 bis 5 Gew.-% an Additiven, bezogen auf das Gesamtgewicht des Multifilamentgarns.
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Die
Polyester, welche im Sinn der vorliegenden Erfindung verwendbar
sind, sind vorzugsweise thermoplastisch verarbeitbar und können zu
Filamenten versponnen werden. Polyester, welche eine intrinsische Viskosität im Bereich
von 0,70 dl/g bis 1,1 dl/g aufweisen, sind daher besonders vorteilhaft.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine spezielle
Art von Spinnverfahren beschränkt.
Jedweder herkömmliche
Typ von Spinnverfahren, welcher in der Technik bekannt ist, kann
angewandt werden. Ein typisches Spinnverfahren in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung ist nachstehend beschrieben.
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Im
Verfahren in Übereinstimmung
mit der Erfindung kann das geschmolzene Polymer beispielsweise in
einem Extruder aus Polymerflocken hergestellt werden, wobei es besonders
vorteilhaft ist, die Flocken zuvor auf einen Wassergehalt von weniger
als oder gleich 30 ppm, insbesondere auf einen Wassergehalt von
weniger als oder gleich 50 ppm zu trocknen. Der geschmolzene Polyester
wird durch Düsenanordnungen
gepresst und durch die Düsenöffnungen
der Düsenplatte
der Anordnung extrudiert und mittels einer Spinnpumpe mit konstanter
Rotationsgeschwindigkeit zu geschmolzenen Filamenten, wobei die
Rotationsgeschwindigkeit in Übereinstimmung
mit bekannten Berechnungsformeln auf solch eine Weise eingestellt
wird, dass der gewünschte
Fadentiter erzielt wird. Die extrudierten Filamente werden darauffolgend
auf Temperaturen unter der Verfestigungstemperatur abgekühlt. Für den Zweck
der Erfindung ist die Verfestigungstemperatur die Temperatur, bei
welcher die Schmelze in den festen Zustand übertritt.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat es sich als besonders geeignet erwiesen, die Filamente
auf eine Temperatur abzukühlen,
bei welcher sie im Wesentlichen nicht länger klebrig sind. Das Abkühlen der
Filamente auf Temperaturen unterhalb ihrer Kristallisationstemperatur,
insbesondere auf Temperaturen unterhalb deren Glastemperatur ist
besonders vorteilhaft. Mittel zum Abschrecken oder zum Abkühlen von
Filamenten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Filamente
werden in einer Ölernadel
("oiler pin") gebündelt, welche
das Garn mit der gewünschten
Menge an Spinnfinish bei gleichmäßiger Geschwindigkeit
versorgt. Gemäß der Erfindung
werden die Multifilamentgarne vorzugsweise entwirrt, bevor sie aufgewickelt
werden.
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Die
gebündelten
Garne werden mittels eines ersten Keilsystems abgezogen und zur
Aufwickelvorrichtung geleitet. Weitere Keilsysteme können angewandt
werden, bevor das Garn in der Aufwickelvorrichtung aufgewickelt
wird, um Wickel auf dem Rohr (der Spule) auszubilden. Das wahlweise
weitere Keilsystem kann zum Ziehen, Thermisch-Verfestigen und Entspannen
des Garnes vorgesehen sein.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die Polyestermultifilamentgarne bei einer Temperatur
im Bereich von 70 bis 180°C,
vorzugsweise von 80 bis 120°C
und am stärksten
bevorzugt von 90 bis 110°C,
vor dem Aufwickeln wärmebehandelt,
wobei die Wärmebehandlung
mittels Verwendung von erhitzten Keilen, vorzugsweise dem letzten
Keilpaar, durchgeführt
wird. Heiße
Gase und erhitzte Kontaktwalzen können zum Erhitzen des Garnes
ebenfalls verwendet werden.
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Das
Verfahren der vorliegenden Erfindung erlaubt die Herstellung von
Garnwickeln mit einer zylinderartigen Form, wie sie schematisch
in 1 gezeigt ist, welche einen stabil aufgewickelten
Wickel 1, der auf einer Spule 2 aufgewickelt ist,
veranschaulicht. Die Schrumpfung und Deformierung des Garnwickels
während der
Lagerung, insbesondere das Schrumpfen in solch einem Ausmaß, dass
der Garnwickel nicht mehr länger von
der Spannvorrichtung abgenommen werden kann, sowie die Ausbil dung
von Ausbuchtungen mit harten Kanten, wie es schematisch in 2 gezeigt
ist (welche einen instabilen, aufgewickelten Wickel 3,
der auf eine Spule 4 aufgewickelt ist, zeigt), wird nicht
länger
beobachtet, sodass während
der darauffolgenden Verarbeitung des Garnwickels keine Abwickelprobleme
auftreten. Dadurch zeigen die durch das vorliegende Verfahren erhältlichen
Polyesterwickel eine verbesserte Langzeitstabilität während der
Lagerung und sie sind gegenüber erhöhten Temperaturen
während
der Lagerung und des Transports unempfindlich. Insbesondere behalten
sie ihre günstigen
Eigenschaften und ihre zylinderartige Form sogar während einer
längeren
Zeitspanne, beispielsweise wenigstens 11 Wochen, bei.
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Um
die Aufwickelspannung gemäß der Erfindung
einzustellen, liegt die Aufwickelspannung des POY vorteilhafterweise
0 bis 5 % unter der Aufnahmegeschwindigkeit. Es ist vorzuziehen,
eine Aufwickelgeschwindigkeit von 0 bis 1 % unter der Spinnaufnahmegeschwindigkeit
auszuwählen.
Die Aufnahmegeschwindigkeit ist vorzugsweise größer als 2000 m/min, stärker bevorzugt
größer als
3000 m/min, insbesondere größer als 4000
m/min.
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Die
Polyestermultifilamentgarne, welche durch das vorliegende Verfahren
erhältlich
sind, zeigen im Vergleich zu jenen des Standes der Technik überlegene
Eigenschaften. Sie zeigen vorzugsweise eine Bruchdehnung im Bereich
von mehr als 60 % bis 145 %, vorzugsweise von 80 bis 130 %, und
eine Abkochschrumpfung im Bereich von 0 bis 10 %, insbesondere im
Bereich von 0 bis 5 %. Dies erlaubt eine darauffolgende Verarbeitung
auf einfache Weise im großen
technischen Maßstab
und in ökonomischer
Weise in entweder einem Dehn- oder einem Dehn-Texturierungsverfahren. Die Texturierung
kann dadurch bei Geschwindigkeiten von mehr als 450 m/min ausgeführt werden.
Die Multifilamentgarne, welche mittels der Dehntexturierung erhalten werden
können,
besitzen eine hohe Zugfestigkeit sowie eine hohe Bruchdehnung, wenige
Kapillarbrüche
und eine gleichmäßige Färbbarkeit
bei Siedetemperatur.
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Analytische
Verfahren zur Ermittlung der Materialparameter sind einem Fachmann
gut bekannt. Sie sind aus der technischen Literatur, beispielsweise
aus
WO 99/07927 , entnehmbar.
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Die
intrinsische Viskosität
wird gemäß DIN 51562
bei 25°C
im Viskosimeter der Firma Schott gemessen und gemäß einer
bekannten Formel, der Billmeyer-Gleichung, berechnet. Ein Gemisch
aus Phenol/1,2-Dichlorbenzol wird als Lösungsmittel in einem Gewichtsverhältnis von
1:1 verwendet. Die Konzentration der Lösung beträgt 0,5 g PTT auf 100 ml Lösung.
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Ein
DSC-Kalorimeter-Gerät
von der Firma Perkin Elmer wird für die Ermittlung des Schmelzpunktes und
für die
Kristallisations- und Glasübergangstemperatur
verwendet. Dabei wird die Probe zuerst auf 280°C erhitzt und geschmolzen und
darauffolgend rasch abgekühlt.
Die DSC-Messung wird im Bereich von 20°C bis 280°C mit einer Aufwärmgeschwindigkeit
von 10 K/min durchgeführt.
Die Temperaturwerte werden durch den Prozessor ermittelt.
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Die
Bestimmung der Dichte der Filamente wird in einer Dichte/Gradienten-Säule bei
einer Temperatur von 23 ± 0,1°C durchgeführt. Natriumbromide
mit zwei verschiedenen Konzentrationen werden eingesetzt (um die
erwartete Dichte der zu testenden Materialien zu umfassen). Das
Ergebnis der Dichtemessung kann für die Berechnung des Kristallinitätsgrades
verwendet werden, da die Dichte des amorphen Polyesters Da und die Dichte
des kristallinen Polyesters Dk als Grundlage genommen werden. Die
entsprechende Berechnung ist aus der Literatur bekannt; beispielsweise
trifft das folgende auf PTT zu: Da = 1.295 g/cm3 und
Dk = 1.429 g/cm3.
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Der
Titer wird in bekannter Weise (DIN EN ISO 2060) mittels einer Präzisionsgarnwickelmaschine
und einer Abwiegevorrichtung bestimmt. Das vorhergehende Dehnen
beträgt
bei Filamenten geeigneterweise 0,05 cN/dtex.
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Die
Zugfestigkeit und die Bruchdehnung werden in einer Statimat-Ausrüstung von
Textechno unter Verwendung des DIN EN ISO 5079-Testprotokolls ermittelt.
Die Zugfestigkeit wird durch Dividieren der Werte für die maximale
Bruchkraft durch den Titer ermittelt, wogegen die Bruchdehnung bei
der Maximalkraft ermittelt wird.
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Für die Ermittlung
der Abkochschrumpfung werden Filamentstränge in spannungsfreier Weise
in Wasser bei 95 ± 1°C während 10 ± 1 min
(ASTM D 4301) behandelt. Die Stränge
werden mittels einer Aufwickelmaschine mit einer Vorspannung von
0,05 cN/dtex für
POY hergestellt. Die Messung der Länge der Stränge bevor und nach der Temperaturbehandlung
wird bei 0,2 cN/dtex ausgeführt.
Die Abkochschrumpfung wird auf bekannte Weise aus den Längendifferenzen
ermittelt.
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Die
normalen Uster-Werte werden mit dem Uster-4-Tester der Firma Zellweg
(CH-8610 Switzerland) ermittelt und als Uster-%-Werte angeführt.
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Die
Schrumpfung wurde durch das folgende Verfahren ermittelt:
- 1. Man misst dtex (Denier) des POY-Garns
- 2. Man berechnet mittels der Gleichung 5000 dtex/POY dtex/2,
wie viele Wickelungen benötigt
werden, um einen Strang mit Gesamt-dtex von 5000 zu erhalten
- 3. Man hängt
ein 25 Gramm Gewicht an den Strang
- 4. Man misst die Anfangslänge
des Strangs – LO
- 5. Man stellt den Strang mit dem Gewicht in einen Ofen konstanter
Temperatur bei 60°C
während
15 Minuten
- 6. Man entfernt den Strang aus dem Ofen und bewahrt ihn bei
Raumtemperatur auf
- 7. Man misst die neue Länge
des Strangs – LF
B. Man berechnet die %-Schrumpfung durch die Gleichung Schrumpfung
= (LF – LO)/LO × 100
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Die
Erfindung wird nachfolgend mittels Beispielen und eines Vergleichsbeispiels
veranschaulicht, ohne dass die Erfindung auf diese Beispiele beschränkt wird.
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Beispiel 1
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Die
Details der Betriebsbedingungen der Extrusion, des Spinnens und
des Aufwickelns sind in der nachstehenden Tabelle 1 angeführt. Der
Extruder war in diesem Fall eine Allzweckschnecke mit einem Längen-zu-Durchmesser-Verhältnis von
24 und einem nadelartigen Mischen am Extruderende. Dieser Typ eines Extruders
gewährleistet
ein akzeptables Mischen für
ein Polyesterspinnen. Tabelle 1. Details der Betriebsbedingungen
| Material | Typ | Einheit | PTT |
| | Feuchtigkeit | ppm | <30 |
| | IV | | 0,92 |
| Extruder | Typ | | 4E4
(Barmag) |
| | Zone1 | °C | 250
oder 245 |
| | Zone2 | °C | 255
oder 250 |
| | Zone3 | °C | 260
oder 255 |
| | Zone4 | °C | 260
oder 255 |
| Messkopf | Druck | Bar | 100 |
| | Temperatur | °C | 257
oder 253 |
| Spinnkopf | Typ | | SP50 |
| Abdeckung | | mm | 40 |
| Dowtherm | Boiler | °C | 260
oder 255 |
| Spinnpumpe | Kapazität | cm3 | 2,4 |
| | UpM | 1/min | 11,75 |
| | Schmelzdruck
vorher | bar | 94 |
| | Schmelztemperatur
vorher | °C | 252,5 |
| | Schmelzdruck
nachher | bar | 76 |
| | Schmelztemperatur nachher | °C | 259,8 |
| Spinnpack | Anzahl
der Kapillaren | | 36 |
| | Anordnung | | Honigwabe |
| | Querschnitt | | rund |
| | Durchmesser | mm | 0,36 |
| | L/D | | 3 |
| | Filtration | | Metall |
| | Filtermedium
1 | μm | 59g:
500-850 |
| | Filtermedium
2 | km | 50g:
250-355 |
| | Durchsatz | g/min | 33,6 |
| Abschrecken | Geschwindigkeit | m/sec | 0,5 |
| | Temperatur | °C | 20 |
| | Feuchtigkeit | % | 65 |
| | Druck | Pa | 180 |
| | | | |
| | | | |
| Spinnfinish | Typ | Typ | Lurol
7087 oder Cognis Stantex S6048/3 |
| | Verdünnung | % | 10 |
| | Entfernung
zur Spinnerette | Mm | 1200 |
| Spinnfinishpumpe | Kapazität | cm3 | 0,08 |
| | UpM | 1/min | 12-22 |
| Verwirbelung | Typ | | Heberlein
H132/C14 |
| | Ort | | variabel |
| | Druck | bar | 2 |
| Keil
1 | Oberfläche | | Keramik,
Rz = 10 μm |
| Keil
2 | Oberfläche | | Keramik,
Rz = 4,5 μm |
| Aufwickelvorrichtung | Typ | | Barmag
CW6-920/6 |
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Das
in diesen Experimenten verwendete Garn war ein 120 dtex/36. Die
Tabelle 2 umfasst Informationen hinsichtlich der Geschwindigkeit,
der Schergeschwindigkeit und des Abziehens. Tabelle 2. Betriebsparameter als Funktion
der Geschwindigkeit
| Denier,
dtex/Courts | 120/36 | 120/36 |
| Kapillardurchmesser,
mm | 0,36 | 0,36 |
| L/D-Verhältnis | 3 | 3 |
| Geschwindigkeit,
m/min | 2750 | 2600 |
| Durchflussgeschwindigkeit,
g/min | 33,6 | 33,0 |
| Schergeschwindigkeit,
s-1 | 2980 | 2927 |
| Abzug | 342 | 329 |
Schergeschwindigkeit (s-1)
= 4Q/(p π r**3),worin,
- Q
- = Durchflussgeschwindigkeit
(g/s)
- R
- = Kapillarradius (cm)
- ρ
- = Schmelzdichte, ~1,14
g/cm3
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In
der vorstehenden Gleichung wird keine Rabinowitsch-Korrektur berücksichtigt.
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Abzug
= Geschwindigkeit von Keil 1/Geschwindigkeit des Garns am Kapillaraustritt
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Beispiel 2
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In
diesem Satz von Experimenten wurde das zweite Keilpaar erhitzt.
Es wurde eine Spinngeschwindigkeit von 2750 Meter pro Minute (m/min)
verwendet, um eine Dehnung von etwa 100 Prozent zu erzielen. Die
Hauptvariablen in diesem Beispiel waren die Temperatur des Keils
und die Anzahl der Wicklungen (des Garn um den Keil). Die Tabelle
3 gibt die Details der verschiedenen Parameter und die erhaltenen
Ergebnisse an. Eine sehr signifikante Beobachtung aus diesen Daten
ist, dass, wenn die Aufwickelspannung außerordentlich gering war, um
0,01 bis 0,02 Gramm/Denier, der Wickelaufbau für das PTT außerordentlich
war. Auch die Schrumpfungsmessung zeigt, dass eine Mindestanzahl
von 3,5 Umwickelungen benötigt
wird, um die Schrumpfung auf nahe 0 bei einer vernünftigen
Temperatur zu verringern.
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Das
Erhöhen
der Wicklungen auf 5,5 oder 7,5 liefert eine sehr niedrige Schrumpfung
im Temperaturbereich von 100 bis 110°C. Die Ergebnisse weisen darauf
hin, dass die Verwendung des Wegs der erhitzten Keile, im Vergleich
zum Verfahren mit nicht erhitzten Keilen, die Dehnung um etwa 8
bis 10 % bei 2750 m/min verringert. Es gibt eine geringe Verringerung
in der Festigkeit mit steigender Temperatur oder Anzahl der Wicklungen.
Die Uster-Werte erhöhen
sich mit der Anzahl von Wicklungen oder dem Temperaturanstieg.
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Beispiel 3
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In
diesem Beispiel wurde das erste Keilpaar erhitzt und das zweite
Keilpaar wurde bei Raumtemperatur gehalten. Die Aufwickelgeschwindigkeit
wurde mit 2600 Meter pro Minute festgesetzt, um eine geringfügig höhere Dehnung
im Vergleich zur Aufwickelgeschwindigkeit von 2750 Meter pro Minute
zu erhalten. Auch wurde eine Verwirbelungseinrichtung vor dem ersten
Keilpaar angeordnet, um die Faserintegrität während der Lagerung und der
weiteren Handhabung zu erhöhen.
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Die
Tabelle 4 gibt die Details der verwendeten Parameter und die in
diesem Beispiel erhaltenen Ergebnisse an. Die Ergebnisse legen nahe,
dass ähnliche
Resultate erhalten werden, wenn das erste Keilpaar erhitzt wird,
und wenn das zweite Keilpaar erhitzt wird. Die Keiltemperaturen
von 90 bis 100°C
führen
zu einer signifikanten Verringerung in der Schrumpfung. Die Dehnung
und die Festigkeit verringern sich viel weniger in diesem Fall,
im Vergleich zum Erhitzen des zweiten Keilpaares. Andererseits erhöht sich
der Uster-Wert mehr in der Temperaturregion, wo sich die Schrumpfungswerte
wesentlich verringern. Tabelle 4. Auswirkung auf die Garneigenschaften
als Funktion der Temperatur von Keil 1
| Keil
1 | Geschwindigkeit,
m/min | 2630* | 2612 | 2610 | 2610 | 2610 |
| | Temperatur, °C | RT* | 80 | 90 | 100 | 110 |
| | Wicklungen | 8,5* | 8,5 | 8,5 | 8,5 | 8,5 |
| Keil
2 | Geschwindigkeit,
m/min | 2635* | 2617 | 2615 | 2615 | 2615 |
| | Temperatur, °C | RT* | RT | RT | RT | RT |
| | Wicklungen | 6,5* | 6.5 | 6,5 | 6,5 | 6,5 |
| Aufwickeln | Geschwindigkeit,
m/min | 2600* | 2600 | 2600 | 2600 | 2600 |
| Garnspannung | nach
Keil 1, cN | 12,2* | 2,6 | 1,7 | 1,1 | 0,6 |
| | Wickeln,
cN | 2,8* | 2,2 | 2,5 | 2,5 | 2,1 |
| Garneigenschaften | Count,
dtex | 121,9* | 121,9 | 121,7 | 121,6 | 121,7 |
| | Festigkeit, cN/dtex | 2,29* | 2,28 | 2,27 | 2,23 | 2,2 |
| | Dehnung,
% | 103* | 101,6 | 103,2 | 103 | 101 |
| | Uster,
CV% | 0,88* | 1,36 | 1,8 | 2,66 | 2,63 |
| | Schrumpfung bei
60°C in
Luft | 48* | 29 | 12 | 4 | 2 |
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Beispiel 4
-
Der
Zweck dieses Beispiels bestand darin, den Einfluss der Aufwickelgeschwindigkeiten
auf die Uster-Werte zu ermitteln, wenn ein Keilpaar erhitzt wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. Bei 3000 Meter pro Minute
wurde das Verfahren stabiler und dies führte zu niedrigeren Uster-Werten.
Der Hauptnachteil dieses Versuchs bestand darin, dass sich die Dehnungswerte
auch mit der steigernden Aufwickelgeschwindigkeit verringerten. Tabelle 5. Auswirkung der Geschwindigkeit
auf die Garneigenschaften beim Erhitzen von Keil 1
| Keil
1 | Geschwindigkeit, m/min | 2610 | 2610 | 2812 | 3016 |
| | Temperatur, °C | 90 | 100 | 95 | 95 |
| | Wicklungen | 8,5 | 8,5 | 8,5 | 8,5 |
| Keil
2 | Geschwindigkeit, m/min | 2615 | 2615 | 2817 | 3021 |
| | Temperatur, °C | RT | RT | RT | RT |
| | Wicklungen | 6,5 | 6.5 | 6,5 | 6,5 |
| Aufwickeln | Geschwindigkeit, m/min | 2600 | 2600 | 2800 | 3000 |
| Garnspannung | Wicken,
cN | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
| Garneigenschaften | Count,
dtex | 121,7 | 121,6 | 121,6 | 121,1 |
| | Festigkeit, cN/dtex | 2,27 | 2,23 | 2,36 | 2,46 |
| | Dehnung,
% | 103 | 103 | 96 | 87 |
| | Uster,
CV% | 1,8 | 2,66 | 1,6 | 1,3 |
| | Schrumpfung
bei 60°C
in Luft | 12 | 4 | 3 | 4 |
-
Beispiel 5
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Der
Zweck dieses Beispiels bestand darin, den Wert des Spinnens bei
hohen Geschwindigkeiten, um 4000 Meter pro Minute oder darüber, zum
Erzielen stabiler Wickel zu ermitteln. Frühere Erfahrung ohne Erhitzen
des Garns wies darauf hin, dass ein Spinnen bei etwa 4000 Meter
pro Minute ungefähr
10 bis 15 % Schrumpfung ergeben würde. In diesem Experiment wurde
das zweite Keilpaar erhitzt und die Temperatur von 95 bis 140°C variiert.
Die Tabelle 6 gibt die Details der Experimentanordnung und der erhaltenen
Garneigenschaften an. Es wird angemerkt, dass mit einem Anstieg
der Temperatur das Verfahren stabiler wurde, was zu besseren Uster-Werten
führte.
Bei 4000 Meter pro Minute war die Auswirkung auf die Dehnung mit
erhöhter Temperatur
minimal.
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