DE68922701T2

DE68922701T2 - Verfahren zur Herstellung von Polyesterfilamenten.

Info

Publication number: DE68922701T2
Application number: DE68922701T
Authority: DE
Inventors: Koji Hashimoto; Koichi Sato; Tsunenori Yokoyama
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-11-24
Filing date: 1989-11-23
Publication date: 1996-02-22
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: US5087401A; KR900008070A; KR950007807B1; EP0370816B1; DE68922701D1; EP0370816A3; EP0370816A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden von Polyester- Filamenten bzw. -Fasern bzw. -Elementarfäden guter Qualität in einer gleichförmigen Spule bzw. Garnkörper, indem nur ein direktes Spinn-Streck-Verfahren eingesetzt wird, d.h. ohne die Notwendigkeit eines eigenen Streckverfahrens.
Ein direktes Spinn-Streck-Verfahren ist als eines der Verfahren wohlbekannt, mit dem Polyester-Filamente erhalten werden, die herkömmlichen Filamenten ähnlich sind. Ein derartiges direktes Spinn-Streck-Vefahren wird beispielsweise in J-PS-1932/1970 geoffenbart. Dieses Verfahren besteht darin, schmelzgesponnene Polyester-Filamente auf ihre Glastemperatur oder darunter abzuschrecken und zu verfestigen, die Filamente in eine erwärmte Zone, wie ein Heizrohr, zu führen, sie darin zu verstrecken, ein Öl darauf aufzubringen und sie mit Zwickel-Walzen aufzunehmen. Jedoch besteht ein Nachteil dieses direkten Spinn-Streck-Verfahrens darin, daß, wenn die Spinngeschwindigkeit (Aufnahmegeschwindigkeit an der ersten Zwickel-Walze) auf einen Wert von 4500 m/min oder darüber angehoben wird, um die Produktivität zu verbessern, die gesponnenen Filamente auf solche Weise aufgenommen werden, daß die beim Verstrecken in den Filamenten erzeugte Spannung nicht ausreichend entspannt wird und daher nach dem Aufwickeln innere Spannung freigesetzt wird. Diese innere Spannung der Filamente verursacht Verformung der Spule.
Die Verformung der Spule bedeutet in der Praxis, daß beide als "Ausbeulen" und "Sattelbildung" bekannte Phänomene größer werden. In extremen Fällen ist es unmöglich, den Garnkörper abzunehmen, weil die Verformung eine zu starke Verengung des Papierrohres der Spule gegen die dieses tragende Spindel bewirkt. Ausbeulen wird durch Nachlassen der inneren Spannung der Filamente nach der Aufnahme und die dadurch entstehende Kraft erzeugt, die die Randflächen der Spule zusammenpreßt. Sattelbildung wird durch das Verengen des mittleren Teils verursacht, wo die Härte aufgrund der durch Nachlassen der inneren Spannung erzeugten Kraft vergleichsweise gering ist. Verengen des Papierrohres durch Wickeln des Filaments tritt auf, wenn die Preß-Verengungs-Kraft extrem hoch ist. Weiters treten während des Transports Fehler in der Spule auf.
Als ein Verfahren zur Lösung der mit dem direkten Spinn-Streck-Verfahren in Verbindung stehenden Probleme schlägt die offengelegte japanische PS-85020/1987 ein Verfahren vor, bei dem getrennte Walzen auf jeder Zwickel-Walze vorgesehen sind und die Filamente einmal oder mehrmals auf diese getrennten Walzen und auf die Zwickelwalzen gewickelt werden, sodaß innere Spannungen in den Filamenten dadurch herabgesetzt werden.
Ein derartiges Verfahren zur Entspannung dient dazu, die Aufnahmezeit der Filamente zwischen dem Verstrecken und Aufwickeln zu verlängern und dadurch die innere Spannung der Filamente zu mindern. Wenn die Aufnahmezeit auf diese Weise verlängert wird, kann sicherlich eine gewisse Verbesserung der Spulengleichförmigkeit erreicht werden, aber dieses Verfahren ist nicht immer auf Garne mit einer großen Vielfalt von Denier-Werten anwendbar, und die Spule wird leicht verformt, wenn die Filamente nicht dicker als 50 x 0,1111 tex (50 Denier) oder dünner sind oder die Spinngeschwindigkeit 5000 m/min oder mehr beträgt.
Wenn bei in direkten Spinn-Streck-Verfahren mehrere Filament-Garne ausgebildet werden, neigt jedes Filament-Garn darüberhinaus dazu, in Querrichtung zu oszillieren, und der Verlauf der Filament-Garne wird instabil, oder sich bewegende Filament-Garne überschneiden einander. Dadurch treten Nachteile auf, wie daß die Filamentqualität ungleichmäßig ist und das Garn reißt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, mit dem Polyesterfilamente mittels eines verbesserten direkten Spinn-Streck-Verfahrens unter Einsatz eines heißen Verstreckbereichs gebildet und zu einer gleichförmigen Spule aufgewickelt werden können.
Nach diesem Verfahren ist es möglich, Polyesterfilamente bereitzustellen, bei denen nur die Gleichförmigkeit der Spule verbessert ist, ohne daß die nach dem herkömmlichen direkten Spinn-Streck-Verfahren unter Einsatz eines heißen Verstreckbereichs erzielten Filamenteigenschaften verändert werden.
Weiters ermöglicht das Verfahren die Bildung von Polyesterfilamenten mit stabiler und guter Verarbeitbarkeit.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Polyesterfilament-Material, umfassend:
(a) das Extrudieren des Polyester-Materials in geschmolzenem Zustand, um Filamente zu bilden,
(b) das Verfestigen der geschmolzenen Filamente durch Abkühlen auf eine zumindest so niedrige Temperatur wie ihre Glasteinperatur,
(c) das Strecken der verfestigten Filamente innerhalb eines heißen Verstreckbereichs,
(d) das Unterwerfen der verstreckten Filamente einer Fertig- bzw. Appreturbehandlung,
(e) das Führen der fertigen Filamente um erste und zweite Zwickel-Walzen herum und das Unterwerfen der Filamente einer Wärmebehandlung, während die Filamente sich zwischen den ersten und zweiten Zwickel-Walzen befinden, und das Wickeln der Filamente.
Dieses an sich aus der DE-A-2,741,193 bekannte Verfahren ist gemäß vorliegender Erfindung durch gekennzeichnet, daß
(e') in Schritt (e) die Filamente der Wärmebehandlung unterzogen werden, indem sie durch einen Wärmebehandlungs-Bereich geführt werden, ohne die Filamente mit einer festen, heißen Oberfläche in Kontakt zu bringen, wobei die Filamente unter einer Spannung T, die durch die folgende Formel (I) definiert wird, durch den Wärmebehandlungs-Bereich geführt werden, und
(f') das Wickeln der Filamente mit einer Geschwindigkeit von zumindest 4500 m/min unter einer Spannung t erfolgt, die durch die folgende Formel (II) definiert wird, nämlich
0,5t ≤T≤ 0 5 - 0,5 t (I)
0,05 ≤ t ≤ 0,4 (II)
t: Wickelspannung (g/d) (g/0,9 dtex)
T: Spannung zwischen Zwickel-Walzen (g/d) (g/0,91 dtex).
Bevorzugte Verfahren, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellen, entsprechen den beiliegenden Ansprüchen.
Die Erfindung wird nun detaillierter zunächst unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und daraufhin unter Bezugnahme auf die Beispiele erklärt werden.
In der Zeichnung
zeigt Fig. 1 schematisch ein direktes Spinn-Streck-System zur Durchführung eines Spinnverfahrens, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und
veranschaulicht Fig. 2 detaillierter die im Spinn-Streck-System aus Fig. 1 enthaltene Wärmebehandlungsvorrichtung.
In Fig. 1 ist: 1 eine Spinndüse; 2 eine Abschreckkammer; 3 ein Heizrohr; 4 eine Appreturvorrichtung; 5 eine Verflechtungsdüse; 6 eine erste Zwickel-Walze; 7 eine zweite Zwickel-Walze; 8 eine Wärinebehandlungsvorrichtung; 9 eine Wickelvorrichtung; Filamente werden mit Y bezeichnet.
Während sie immer noch in Form einzelner, getrennter Filamente vorliegen, werden die durch die Spinndüse 1 extrudierten Polyesterfilamente Y in der Abschreckkammer 2 sofort auf die Glastemperatur oder darunter abgekühlt und daraufhin sofort in einen heißen Verstreckbereich geführt, der aus dem Heizrohr 3 besteht, in dem die Filamente verstreckt werden. Nach dem Passieren des Heizrohres 3 werden die Filamente Y einer Appreturbehandlung unterworfen, bei der sie in der Appreturvorrichtung 4 mit einem Schmiermittel, wie z.B. einem Öl, behandelt werden und Verflechtung durch die Verflechtungsdüse 5 durchgeführt wird. Die Filamente Y werden dann durch einen Wärmebehandlungsbereich geführt, der aus der Wärmebehandlungsvorrichtung 8 zwischen den Zwickel-Walzen 6 und 7 besteht und auf einer Aufnahmevorrichtung 9 aufgenommen.
Der Polyester, auf den das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird, ist üblicherweise ein Polyester aus vorwiegend einer wiederkehrenden Einheit von Ethylenterephthalat, aber es können auch Polyester aus vorwiegend einer wiederkehrenden Einheit von Butylenterephthalat verwendet werden. Darüberhinaus können auch Polyester verwendet werden, worin ein oder mehrere andere Bestandteile in einer Menge von 20% oder weniger copolymersiert sind, sowie Polyester, worin eine kleine Additivmenge enthalten ist.
Bei einem Verfahren, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wird zuerst ein in geschmolzenem Zustand gesponnener Polyester in der Abschreckkammer 2 bei der Glastemperatur oder darunter abgeschreckt und verfestigt, um ausreichendes Verstrecken im Heizrohr 3 unmittelbar nach der Abschreckkammer 2 durchzuführen.
Daraufhin werden die abgeschreckten und verfestigten Polyesterfilamente im Heizrohr 3 verstreckt. Die Temperatur und Wärmebehandlungszeit im Heizrohr 3 beeinflussen schließlich die Schrumpfungsrate der Polyesterfilamente auf die gleiche Weise wie beim herkömmlichen direkten Spinn-Streck-Verfahren. Somit sollten die Heiztemperatur und -dauer (die Länge des Heizrohres) gemäß der gewünschten Schrumpfungsrate festgelegt werden. Üblicherweise wird ein Heizrohr mit einer Länge von 1-2,5 m und einer Temperatur zwischen 120 und 250ºC verwendet.
Die Polyesterfilamente werden in diesem Heizrohr verstreckt. Das Streckverhältnis des erfindungsgemäßen direkten Spinn-Streck-Verfahrens ist das Verhältnis der Geschwindigkeit der in den heißen Streckbereich eingebrachten Polyesterfilamente zu jener der aus dem heißen Streckbereich herausgeführten Polyesterfilamente; der Wert beträgt üblicherweise das 1,5 - 3fache, vorzugsweise das 1,5 - 2,5fache. Dieses Streckverhältnis wird durch die Aufnahmegeschwindigkeit, die Abschrecklänge und die Länge und Temperatur des Heizrohres bestimmt. Daher sollten die Aufnahmegeschwindigkeit, die Abschrecklänge und das Streckverhältnis entsprechend der physikalischen Eigenschaften, insbesondere der Festigkeit und Dehnung der schlußendlich erwünschten Polyesterfilamente, festgelegt werden.
Die verstreckten Polyesterfilamente werden daraufhin mit einem Schmiermittel, wie z.B. einem Öl, behandelt. Das üblicherweise verwendete Schmiermittel ist eines von denen, die im allgemeinen für gewebte Stoffe, gewirkte Stoffe und texturierte Garne verwendet werden. Die Menge des aufgebrachten Schmiermittels wird unter Berücksichtigung des Texturierungsverfahrens und der Spinnbarkeit der Fasern ermittelt. Die Menge beträgt üblicherweise 0,3 - 2,0 Gew.- %, ausgehend vom Gewicht der Filamente.
Drei wesentliche Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß (A) verstreckte Filamente auf besondere Weise zwischen Zwickel-Walzen wärmebehandelt werden, (B) die Spannung T der Filamente Y 0,5t bis (0,5-0,5t) g/d (g/0,91 dtex) beträgt, wenn die Filamente den Wärmebehandlungsbereich passieren, und (C) die Wickelspannung t 0,05 - 0,4 g/d (g/0,91 dtex) beträgt.
Genau gesagt wird die innere Spannung der Filamente ohne den Wärmebehandlungsbereich (unabhängig von den Spannungsbedingungen) nicht ausreichend herabgesetzt, und es kommt zu starker Sattelbildung und Ausbeulung. Andererseits sind, wenn die Spannung der Filamente im Wärmebehandlungsbereich nicht innerhalb des angegebenen Bereichs liegt, sowohl Sattelbildung als auch Ausbeulen immer noch stark, oder der Verlauf des Garns zwischen den Zwickel-Walzen wird instabil. Darüberhinaus kommt es, selbst wenn die Spannung im Wärmebehandlungsbereich vermindert wird, wiederum zu starker Sattelbildung und Ausbeulen, wenn die Wickelspannung einen bestimmten angemessenen Wert übersteigt.
Weiters nimmt die innere Spannung der Filamente im allgemeinen mit der Wickelgeschwindigkeit bei der Aufnahme zu; wenn die Wickelgeschwindigkeit 4500 m/min, insbesondere 5000 m/min, erreicht oder übersteigt, steigen sowohl das Ausbeulen als auch die Sattelbildung der Spule beträchtlich an.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren besteht eine erste Anforderung der Erfindung darin, eine spezielle Art von Wärmebehandlungsbereich zwischen Zwickel-Walzen bereitzustellen. Wenn die Filamente mit einer Geschwindigkeit von 4500 m/min oder mehr aufgenommen werden, sind der in den Wärmebehandlungsbereich eingebrachte Luftstrom und die gemeinsam mit den Filamenten aus dem Wärmebehandlungsbereich austretende Wärmekapazität bemerkenswert hoch, und die Durchgangszeit durch den Wärmebehandlungsbereich ist sehr kurz, nämlich 0,01 s oder weniger. Daher ist eine wirksame Wärmebehandlung erforderlich.
Von diesem Standpunkt aus sollte als Mittel zur Wärmebehandlung der Einsatz feuchter Hitze, wie z.B. Dampf, mit hoher Wärmekapazität am besten geeignet sein.
Eine Form der Wärmebehandlungsvorrichtung unter Einsatz von Dampf wird in Fig. 2 gezeigt. Dampf wird von einem Einlaß 10 in eine Wärmebehandlungskammer 11 eingebracht, und die Filamente Y passieren die Kammer 11 unter einer Dampfatmosphäre. Ein oberer Teil und ein unterer Teil der Vorrichtung sind mit Keramikführungen 12 verschlossen. Eine Vorderfläche der Vorrichtung ist ebenfalls mit einer (in der Figur nicht gezeigten) Abdeckung verschlossen. Das während der Anlaufzeit usw. entstehende Wasser wird durch eine Ablaßöffnung 13 zurückgewonnen. In diesem Fall ist eine solche Konstruktion vorzuziehen, daß der Dampf die gesamte Kammer ausfüllen kann. Die Position des Einlasses ist nicht auf die in Fig. 2 gezeigte beschränkt.
Wenn als alternatives Mittel zur Wärmebehandlung trockene Hitze verwendet wird, die eine Temperatur von 300ºC oder darüber liefert, kann die gleiche Wirkung wie jene von feuchter Hitze (Dampf) erzielt werden. Wenn es jedoch zum Reißen des Garns kommt, ist es schwierig, geschmolzenes Polymer zu entfernen, das an der Oberfläche der Kammer haften kann. Demgemäß ist eine Behandlung mit feuchter Hitze eher vorzuziehen als eine Behandlung mit trockener Hitze.
Andererseits kann, wenn Filamente mit einer heißen Platte in Kontakt gebracht werden, die gleiche Wirkung wie die von feuchter Hitze (Dampf) bei etwa 200ºC erzielt werden. Jedoch reißen Filamente, die bei 4500 m/min oder mehr aufgenommen werden, bei Berührung mit der heißen Platte. Daher ist ein kontaktfreier Typ erforderlich.
Wenn Dampf verwendet wird, kann eine ausreichende Wirkung mit einer Behandlungslänge von 200 mm oder mehr und einer Behandlungstemperatur von 80ºC oder mehr, vorzugsweise 80 - 120ºC, erzielt werden. Wenn die Temperatur unter 80ºC liegt, erfolgt Herabsetzung der inneren Spannung durch Wärmebehandlung, und es kommt zu starkem Ausbeulen und starker Sattelbildung. Der Grund dafür ist, daß die innere Spannung nicht ausreichend gesenkt wird, wenn die Temperatur der Filamente maximal 80ºC erreicht, was nur wenig über der Glastemperatur liegt.
Andererseits muß wenn die Temperatur 120ºC übersteigt, die Dimension der Vorrichtung größer sein, um den Dampf dicht eingeschlossen und somit unter Druck zu halten, und es besteht die Tendenz zu Problemen vom Standpunkt der Wartung. Es ist daher vorzuziehen, daß die Obergrenze der Temperatur etwa 120ºC beträgt.
Herabsetzung der Spannung wird auch durch die Wärmebehandlungszeit bestimmt. Eine ausreichende Wirkung kann erzielt werden, wenn die Wärmebehandlungszeit 0,001 s oder mehr, vorzugsweise 0,002 - 0,01 s, beträgt. Wenn die Wärmebehandlungszeit kürzer als 0,001 s ist, ist die Durchgangszeit durch die Wärmebehandlungsvorrichtung zu kurz, und daher ist eine hohe Temperatur notwendig, um eine ausreichende Wärmebehandlungswirkung zu erzielen. Entsprechend treten Probleme auf, wie z.B. beim Dichthalten des Dampfs oberhalb von Atmosphärendruck, wie oben beschrieben, was nicht wünschenswert ist. Andererseits ist eine große Wärmebehandlungsvorrichtung mit 75 cm oder länger erforderlich, um eine längere Wärmebehandlungszeit von 0,01 s oder mehr zu ermöglichen, und daher wird die gesamte Vorrichtung groß und die Betriebsfähigkeit entsprechend schwieriger. Diese Tendenzen sind nicht vorteilhaft. Darüberhinaus ist die zum Erzielen derselben Wärmebehandlungswirkung erforderliche Länge der Wärmebehandlungsvorrichtung umso größer, je höher die Aufnahmegeschwindigkeit der Filamente ist.
Als nächstes betrifft eine zweite Anforderung der vorliegenden Erfindung die Spannung der Filamente, die die Wärmebehandlungsvorrichtung passieren. Die Spannung T der die Wärmebehandlungsvorrichtung passierenden Filamente sollte 0,5t bis (0,5-0,5t) g/d (g/0,91 dtex) bezogen auf die Wickelspannung t betragen. Wenn die Spannung T der die Wärmebehandlungsvorrichtung passierenden Filamente weniger als das 0,5fache der Wickelspannung T beträgt, berühren die Garne einander in der Wärmebenandlungsvorrichtung und auf der zweiten Zwickel-Walze, was zum Reißen des Garns führt. Andererseits reicht die Verminderung der inneren Spannung nicht aus, wenn die Spannung T der die Wärmebehandlungsvorrichtung passierenden Filamente bezogen auf die Wickelspannung T größer als (0,5-0,5t) g/d (g/0,91 dtex) ist, und es kommt zu starker Sattelbildung und starkem Ausbeulen.
Daher ist es notwendig, daß die innere Spannung der Filamente auf eine Spannung nahe der Wickelspannung verringert wird. Wenn die Spannung bei der Wärmebehandlung deutlich höher ist als die Wickelspannung, werden die Filamente unter Spannung aufgenommen, wodurch es wegen der Entspannung nach dem Aufwickeln zu starker Sattelbildung und starkem Ausbeulen kommt. Von diesem Standpunkt aus beträgt die Spannung T der Filamente nach dem Durchtritt durch die Wärmebehandlungsvorrichtung vorzugsweise 0,4 g/d (g/0,91 dtex) oder weniger.
Eine dritte Anforderung der vorliegenden Erfindung betrifft den Wert der Wickelspannung selbst, und es ist erforderlich, daß die Wickelspannung 0,4 g/d (g/0,91 dtex) oder weniger beträgt. Selbst wenn die Wärmebehandlung bei einer Spannung der Filamente nahe der Wickelspannung durchgeführt wird, sind nämlich Sattelbildung und Ausbeulung stark, wenn die Wickelspannung größer als 0,4 g/d (g/0,91 dtex) ist, da die Spannung selbst groß ist. Vorzugsweise beträgt die Wickelspannung 0,3 g/d (g/0,91 dtex) oder weniger, in welchen Fällen die Wirkung der vorliegenden Erfindung noch bemerkenswerter wird.
Andererseits ist es notwendig, daß die Wickelspannung 0,05 g/d (g/0,91 dtex) oder größer ist, um eine stabile Wicklung beizubehalten.
Die Beziehung zwischen den Spannungen T und t wird durch die grafische Darstellung in Figur 3 veanschaulicht.
Darüberhinaus ist es notwendig, daß die Wickelgeschwindigkeit der Filamente 4500 m/min oder mehr, vorzugsweise 4500 - 6000 m/min, mehr bevorzugt 4500 - 5500 m/min, beträgt.
Ein erster Vorteil, den das erfindungsgemäße Verfahren bietet, ist die Möglichkeit, eine gleichförmige Spulenform zu erhalten. Es treten während des Transports keine Fehler in der Spule und keine Schwierigkeiten beim Abwickeln seitens des Verwenders auf, da die Spulenform einheitlich ist.
Ein zweiter Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Wärmebehandlung zwischen Zwickel-Walzen nur die Spulen-Gleichförmigkeit verbessert, ohne daß irgendwelche Merkmale der Filamente geändert werden, die gegenüber den nach einem herkömmlichen direkten Spinn-Streck-Verfahren erhaltenen gleich bleiben. Genau gesagt tritt unabhängig vom Vorhandensein dieser Wärmebehandlung keine Änderung bei den wichtigsten Eigenschaften der Filamente, wie z.B. Färbbarkeit, auf. Als Ergebnis wird, insbesondere wenn eine Mehrfach- Spinnmaschine aufgebaut wird, die Produktionsabwicklung extrem einfach.
Ein dritter Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Oszillation der Filamente auf oder zwischen Zwickel-Walzen für mehrere Garne gering ist und die Betriebsfähigkeit daher gut ist.
Beim in der offengelegten J-PS-85020/1987 gezeigten, herkömmlichen Verfahren, worin Filament-Garne mehrere Male um Zwickel-Walzen gewickelt sind, indem eine getrennte Walze verwendet wird, insbesondere, wenn mehrere Garne (z.B. 8 Garne) gleichzeitig aufgewickelt werden, oszillieren sich bewegende Filamente in Querrichtung, ihr Verlauf wird instabil und als Ergebnis kommt es oft zum Reißen der Filamente. Da es im Gegensatz dazu beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht notwendig ist, Filamente unter Verwendung einer eigenen Walze um Zwickel-Walzen zu wickeln, ist das Oszillieren eines jeden Garns gering, selbst wenn mehrere Garne gleichzeitig bewegt werden, die Stabilität ihres Verlaufs ist hervorragend und die Betriebsfähigkeit ist gut.
Beispiele für Verfahren, die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen, werden nachstehend angeführt.
Hier basiert die Beurteilung der Qualität der Spulenform auf der nachstehend beschriebenen Norm. Ausbeulen mm oder darunter darüber Sattelbildung Anmerkung: bedeutet hervorragend, o bedeutet gut, Δ bedeutet annehmbar und x bedeutet schlecht.
Die Wickelspannung und die Spannung zwischen den Zwickel-Walzen wird mit dem von Kanai Koki Co., Ltd. hergestellten "Tension Checker Type CB" gemessen.

Beispiele 1-6 und Vergleichsbeispiele 1-6

Polyethylenterephthalat wurde bei 290ºC geschmolzen und mit einem Output von 26,7 g/min aus einer Spinndüse mit 24 Öffnungen extrudiert.
Die extrudierten Filamente wurden unter die Glastemperatur abgekühlt, indem sie durch einen Querstrom von Luft zum Abschrecken, die mit einer Geschwindigkeit von 20 m/min bei 20ºC strömt, geschickt wurden, und in ein Heizrohr mit einer Gesamtlänge von 1,3 in eingebracht, das 1,6 m unter der Spinndüse angeordnet war. Auf die Filamente wurde dann ein Schmiermittel aufgebracht, wonach sie einer Verflechtungsbehandlung unterworfen wurden, bevor sie zu einer ersten Zwickel-Walze geführt wurden, die mit einer Geschwindigkeit von 5000 m/min läuft. Die Filamente wurden dann durch eine Wärmebehandlungsvorrichtung einer zweiten Zwickel-Walze zugeführt und anschließend auf einer Wickelvorrichtung aufgewickelt, um ein Filament- Garn mit 50 x 0,1111 tex/24 Filamente (50 Denier/24 Filamente) zu erhalten. Eine Dampfbehandlungsvorrichtung mit einer Länge von 300 mm wurde als Wärmebehandlungsvorrichtung zwischen den Zwickel-Walzen verwendet und Dampf in die Vorrichtung eingeleitet, um die Temperatur auf 98ºC zu halten. Die Spannung (T) des die Dampfbehandlungsvorrichtung passierenden Filament-Garns wurde, wie in Tabelle 1 gezeigt, variiert, indem die Geschwindigkeit der zweiten Zwickel-Walze geändert wurde, und die Wickelspannung (t) wurde geändert, wieder wie in Tabelle 1 gezeigt, indem die Wickelgeschwindigkeit geändert wurde.
Die Spulenbreite betrug 114 mm, das aufgewickelte Gewicht betrug 5 kg und die Qualität der Spulenform wurde durch Messen von Sattelbildung und Ausbeulen beurteilt. Tabelle 1 Spulenform Versuch Nr. beanspruchter Bereich der vorliegenden Erfindung Ausbeulen (mm) Sattelbidlung (mm) Beurteilung Vergleichsbeispiel Beispiel Reißen des Elementarfadens trat auf Spule konnte nicht von der Wickelvorrichtung abgenommen werden
Anmerkungen: 1) Vergleichsbeispiel 5 (Versuch Nr. 11) ohne Wärmebehandlung zwischen den Zwickel-Walzen
2) Vergleichsbeispiel 6 (Versuch Nr. 12) auf jeder der ersten und zweiten Zwickel-Walzen wurde eine getrennte Walze angeordnet ohne Wärmebehandlung zwischen den Zwickel-Walzen
3) Beurteilung der Spulenform
bedeutet hervorragend, o bedeutet gut, Δ bedeutet annehmbar und x bedeutet schlecht.
Die Versuche Nr. 1, 6, 8, 10, 11 und 12 waren Vergleichsbeispiele, um die Nachteile von Verfahren zu veranschaulichen, die nicht in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen, und dadurch die vorteilhaften Effekte der erfindungsgemäßen Verfahren noch deutlicher zu zeigen.
Wie klar in Tabelle 1 und Figur 3 zu sehen, lag bei den Versuchen Nr.1, 6 und 8 die Spannung T in der Wärmebehandlungsvorrichtung außerhalb des für ein erfindungsgemäßes Verfahren erforderlichen Bereichs. In Versuch Nr. 1 war T zu gering, was zu starker Filament-Oszillation und instabilem Filamentverlauf führte. In den Versuchen Nr. 6 und 8 war T zu hoch, und sowohl Sattelbildung als auch Ausbeulen waren stark.
Darüberhinaus kam es in Versuch Nr. 10, bei dem die Wickelspannung t außerhalb des für ein erfindungsgemäßes Verfahren erforderlichen Bereichs lag, zu starker Sattelbildung und starkem Ausbeulen, während es bei Versuch Nr. 11, wo keine Wärmebehandlung zwischen den Zwickel-Walzen durchgeführt wurde, als Ergebnis der Verengung des Papierrohres, auf das die Spule gewickelt wurde, auf der dieses tragenden Spindel unmöglich war, die Spule zu entfernen.
Andererseits waren in jedem der Versuche Nr. 2, 3, 4, 5, 7 und 9, bei denen die Bedingungen in den Bereichen lagen, die die vorliegende Erfindung verlangt, sowohl Sattelbildung als auch Ausbeulen gering, und es traten während des Betriebs keine Schwierigkeiten aur.
In Versuch Nr. 12, auf Basis des in der offengelegten J-PS-85020/1987 gezeigten Verfahrens, wurde auf jeder der ersten Zwickel-Walzen und der zweiten Zwickel- Walzen eine getrennte Walze angeordnet. Das Filament-Garn wurde einmal um die erste Zwickel-Walze und ihre getrennte Walze und zweimal um die zweite Zwickel- Walze und ihre getrennte Walze gewickelt, und es wurde keine Wärmebehandlung durchgeführt. Bei diesem Beispiel waren sowohl Ausbeulen als auch Sattelbildung beträchtlich höher als beim Einsatz von erfindungsgemäßen Verfahren.
Die Ergebnisse wiesen darauf hin, daß, selbst wenn die Wegstrecke des Garns verlängert und die Zeit vor dem Wickeln entsprechend ausgedehnt wurde, die während des Streckens erzeugte Spannung nicht ausreichend vermindert wurde.

Beispiele 7-12 und Vergleichsbeipsiel 7

Die gleichen Spinnbedingungen wie die in Beispiel 1 beschriebenen wurden zum Spinnen eingesetzt, und jede Spule mit einer 5 kg Wicklung wurde bei jeweils unterschiedlichen Wärmebehandlungsbedingungen hergestellt, nämlich feuchte Hitze (Dampf), eine kontaktfreie Heizeinrichtung, die trockene Hitze liefert, und eine heiße Platte vom Kontakttyp als Wärmebehandlungsvorrichtung. Somit betrug die Wickelgeschwindigkeit 5000 m/min, um eine Wickelspannung t von 0,2 g/d (g/0,91 dtex) zu liefern, die Spannung T des in die Wärmebehandlungsvorrichtung eingebrachten Filament-Garns wurde auf 0,2 g/d (g/0,91 dtex) eingestellt, und sowohl die trockene Hitze liefernde, kontaktfreie Heizeinrichtung als auch die heiße Platte vom Kontakttyp hatten eine Länge von 500 mm. Tabelle 2 Spulenform Versuch Nr. Wärmebehandlungsvorrichtung Temperatur (ºC) Sattelbildung (mm) Ausbeulen (mm) Beurteilung zerrissener Faden Endbeurteilung 2) Beispiel Vergleichsbeispiel
Anmerkungen: 1) Wärmebehandlungsvorrichtung
A, B und C stehen für Heizeinrichtung mit feuchter Hitze (Dampf), eine trockene Hitze liefernde, kontaktfreie Heizeinrichtung bzw. eine heiße Platte vom Kontakttyp
2) Entbeurteilung
o bedeutet gut, Δ bedeutet annehmbar und x bedeutet schlecht
Versuch Nr. 19 war ein Vergleichsbeispiel, um die Nachteile der Verwendung einer Heizeinrichtung aufzuzeigen, die zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren ungeeignet ist, und dadurch die vorteilhaften Effekte des erfindungsgemäßen Verfahrens noch deutlicher zu zeigen.
Wie in Tabelle 2 klar ersichtlich, war die Spulenform in Versuch Nr. 19, wo eine heiße Platte vom Kontakttyp verwendet wurde, inittelmäßig, aber an der Enfläche der Spule waren einige Filamente gerissen, und als Ergebnis war die Qualität des Produktes schlecht.
Im Gegensatz dazu war in den Versuchen Nr. 13-17, in denen die Wirkung der Wärmebehandlung ausreichend war, in jedem Fall die innere Spannung ausreichend herabgesetzt, und Sattelbildung und Ausbeulen waren gering. Darüberhinaus wurde in Versuch Nr. 18, in dem eine trockene Hitze liefernde Heizvorrichtung mit 300ºC verwendet wurde, eine verbesserte Spulenform mit etwa den gleichen verbesserten Merkmalen wie die durch feuchte Hitze (Dampf) erzielten erhalten, aber das Verfahren mit feuchter Hitze war als Wärmebehandlungseinrichtung vorzuziehen, wenn die Tatsache berücksichtigt wurde, daß bei Verwendung trockener Hitze ein Reinigungsvorgang der Wärmebehandlungsvorrichtung erforderlich sein kann, wenn es zum Reißen des Filainents kommt. Der Grund dafür ist, daß bei derartigem Reißen geschmolzenes Polymer dazu neigt, an der Innenfläche der Wärmebehandlungsvorrichtung zurückzubleiben.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Polyesterfilament- bzw. -faser- bzw. -elementarfaden-Material, umfassend

(a) das Extrudieren des Polyester-Materials in geschmolzenem Zustand, um Filamente bzw. Fasern bzw. Elementarfäden zu bilden,

(b) das Verfestigen der geschmolzenen Filamente durch Abkühlen auf eine zumindest so niedrige Temperatur wie ihr Glasübergangs- bzw. -Vitrifizierungspunkt,

(c) das Verstrecken der verfestigten Filamente innerhalb eines heißen Verstreckbereichs,

(d) das Unterwerfen der verstreckten Filamente einer Fertigbehandlung,

(e) das Führen der fertigen Filamente um erste und zweite Keil- bzw. Zwickel- Walzen herum und das Unterwerfen der Filamente einer Wärmebehandlung, während die Filamente sich zwischen den ersten und zweiten Keil- bzw. Zwickel-Walzen befinden, und

(f) das Wickeln der Filamente,

dadurch gekennzeichnet, daß

(e') die Filamente bzw. Fasern bzw. Elementarfäden schritt- bzw. stufenweise (e) der Wärmebehandlung unterzogen werden, indem sie durch einen Wärmebehandlungs-Bereich geführt werden, ohne die Filamente mit einer festen, heißen Oberfläche in Kontakt zu bringen, wobei die Filamente unter einer Spannung T, die durch die folgende Formel (I) definiert wird, durch den Wärmebehandlungs-Bereich geführt werden, und

(f') die Filamente schritt- bzw. stufenweise (f) mit einer Geschwindigkeit von zumindest 4.500 m/min unter einer Spannung t gewickelt werden, die durch die folgende Formel (II) definiert wird, nämlich

0,5 t ≤ T ≤ 0,5 - 0,5 t (I)

0,05 ≤ t ≤ 0,4 (II)

t: Wickelspannung (g/d) (g/0,91 dtex)

T: Spannung zwischen Keil- bzw. Zwickel-Walzen (g/d) (g/0,91 dtex).

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin Dampf als Mittel der Wärmebehandlung zwischen den Keil- bzw. Zwickel-Walzen verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Wärmebehandlung zwischen Keil- bzw. Zwickel-Walzen bei einer Behandlungstemperatur von 80ºC oder höher durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Wickelgeschwindigkeit im Bereich zwischen einschließlich 4.500 m/min und einschließlich 6.000 m/min liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die Wickelgeschwindigkeit im Bereich zwischen einschließlich 4.500 m/min und einschließlich 5.500 m/min liegt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Filamente zumindest 0,001 s lang die Wärmebehandlungs-Vorrichtung passieren.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Fertigbehandlung (d) das Aufbringen eines Schm iermittels auf die Filamente umfaßt.