EP0372014A1 - Process and device for manufacturing highly oriented amorphous polyester filament yarns. - Google Patents

Process and device for manufacturing highly oriented amorphous polyester filament yarns.

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EP0372014A1
EP0372014A1 EP89902220A EP89902220A EP0372014A1 EP 0372014 A1 EP0372014 A1 EP 0372014A1 EP 89902220 A EP89902220 A EP 89902220A EP 89902220 A EP89902220 A EP 89902220A EP 0372014 A1 EP0372014 A1 EP 0372014A1
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EP
European Patent Office
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cooling
roller
contact surface
thread
spinneret
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Klaus Fischer
Halim Baris
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Viscosuisse SA
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Viscosuisse SA
Societe de la Viscose Suisse SA
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters

Definitions

  • the invention relates to a method for producing highly oriented, amorphous polyester filament threads by melt spinning at take-off speeds> 4000 m / min and to an apparatus for carrying out the method.
  • EP-A-0 089 819 describes shock cooling using water.
  • a polyethylene terephthalate filament thread is quenched at least 5000 m / min in a water bath. The resulting thread shows at high
  • Orientation has only a low crystallinity, demonstrated by a cooking shrinkage of at least 45% and at most 68.5%.
  • cooling in water has serious disadvantages. First the thread is braked in a water bath, which results in high tensions. Problems with splash water and the application of a spin finish to the wet thread occur. When water cooling is used, the entrained water adhering to the surface increases with the number of filaments, and with it the spray water.
  • EP-A-0 244 216 describes a polyester filament yarn which is spun at more than 5000 m / min in an overpressure chamber, at the outlet of which a narrow tube is attached, the venturi effect causing shock cooling.
  • air cooling As the number of filaments increases, uniform cooling of the bundle of filaments in the cooling tube (Venturi) is no longer guaranteed.
  • shock cooling with air means that no defined thread speed is possible in the area below the spinneret, especially where the molten material is most sensitive.
  • the object of the invention is to provide a method for flash cooling a rapidly spun polyethylene terephthalate filament thread, which ensures a defined thread speed in the area between the spinneret and the cooling element.
  • the solution to the problem lies in a method which is characterized in that the melt-spun filament threads are cooled by means of a circumferential contact surface, then spin-prepared and wound up.
  • a circumferential contact surface has the advantage that work can be carried out under defined conditions without a liquid or gaseous medium. Regardless of this, the cooling rate can be determined by determining the distance of the cooling surface from the spinneret and the wrap angle of the thread on the cooling surface.
  • a variety of yarn properties can be achieved by varying the two parameters alone.
  • the contact times of the filament threads on the contact surface between 1 ⁇ 10 -3 and 1 ⁇ 10 -2 s, in particular 2 ⁇ 10 -3 - 1 ⁇ 10 -2 s, defined at a peripheral speed range of Contact area between 800 to 2400 m / min, in particular between 1600 to 2400 m / min.
  • the contact length or the wrap angle of the filament thread can also be calculated from the time.
  • the polyester thread produced by the process surprisingly has an undeformed, circular cross section without adhesions.
  • a peripheral contact surface has proven to be suitable as a cooling element as a device for carrying out the method.
  • a rotating contact surface has the advantage that a larger number of individual filaments can be cooled than is possible with known shock cooling processes. So it is easily possible to cool 30 and more filaments at the same time.
  • the desired properties of the shrinking yarn (40-70% KS) can be adjusted in a particularly simple manner by varying the distance from the spinneret and the speed of rotation of the contact surface.
  • the contact surface is designed as a cooling roller.
  • the cooling roller is preferably a hollow body made of a good heat-conducting material and can be provided with additional connections for a heat transport medium or coolant. Such a roller ensures almost any heat dissipation of the polyester filament threads.
  • a cooling belt the thickness of which depends on the bending capacity of the belt, is also suitable for the shock cooling of polyester filament threads.
  • the contact surface expediently consists of a highly thermally conductive material, preferably a metal or an alloy. Copper, aluminum and their alloys are particularly suitable.
  • the thickness of the metal layer is 2-100 mm, preferably 10-80 mm, in particular 40-60 mm.
  • the distance of the cooling whale ze from the spinneret is 250-1500 mm, depending on the filament and total titer.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the inventive
  • FIG. 2 shows a view rotated by 90 ° according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a cooling belt
  • 1, 1 denotes a spinneret.
  • a bundle of polyester threads 2 emerges from the spinneret, the edge threads of which are denoted by 2 ′ or 2 ′′.
  • a cooling roller 3 is provided between a deflection roller 4 and the spinneret 1.
  • a resulting total thread 5 runs over a convergence point 6, where a spin finish is applied in a known manner.
  • An additional swirling device 7 can be provided in front of a winder 8.
  • FIG. 2 the arrangement shown in FIG. 1 is shown rotated by 90 °.
  • connections 11 for a heat transport medium are specified.
  • the course of the individual filaments up to the point of convergence 6 should be shown clearly from the illustration.
  • the number of filament threads 2 is largely uncritical.
  • a cooling belt 10 is shown, which is guided over rollers 9, 9 'and 9''and at least one of these rollers is driven by a motor, not shown.
  • the filament thread bundle 2 meets the cooling belt 10 in the area of the roll 9 and leaves the cooling belt 10 in the area of the roll 9 'as a total thread 5 in the direction of the winder 8, not shown.
  • a polyester filament bundle 2 emerging from the spinneret 1 hits the surface of the cooling roller 3, where it undergoes shock cooling while in contact with the roller surface.
  • the cooling roller rotates at a peripheral speed of 1600 to 2400 m / min.
  • the thread is fed via the deflection roller 4 and via the convergence point 6 to the winder 8 at a winding speed of at least 4000 m / min. Any stretching is determined by the difference between the winder speed and that of the cooling roll 3.
  • the effect of the cooling roller can be enhanced by heat dissipation using a coolant.
  • a standard polyester polymer with an intrinsic viscosity of 0.75 dl / g was galettlos with a constant winding speed of 5000 m / min to the two titers dtex 67 f 12 and 200 f 30 (nom. 55 dtex f 12 and 167 f 30) spun.
  • the boiling shrinkage (KS) is given.
  • the boiling shrinkage was determined by measuring the length before and after heat treatment in water.
  • CKS measurement individual thread 50 cm long (unshrunk); at 98 ° C ⁇ 1 ° C in water for 2.5 minutes; Average of 3 measurements].
  • the value of the shrinkage can be viewed as a measure of the crystallinity, verified by measuring the density of the threads.
  • the optimal distance between spinneret and roller was determined for the respective spinning titer and its desired properties.
  • the spinning result can be influenced by the distance between the spinneret / roller, the peripheral speed of the roller and the contact length of the thread / roller (corresponds to the cooling time).
  • the cooking shrinkage is mainly influenced by the distance between the spinneret and the roller, while the orientation shows no clear tendency.
  • Table 1 It can be seen from Table 1 that, as the distance between the KS increases, it initially drops slightly, when a limit value is reached, in the described case about 55-60 cm, suddenly drops very sharply.
  • the contact and thus the cooling time can be varied through the variable wrap angle of the thread on the roller circumference. This parameter also essentially influences the KS of the spun yarns. If the cooling time is shortened, i.e. the contact length, the same dependencies on the distance between the spinneret and roller tend to be shown in Table 2, only at a lower level.
  • the orientation of the spun thread can be set within certain limits via the roll speed.
  • Table 3 shows, the cooking shrinkage increases at the same time as the speed increases, strongly below 2000 m / min, and only above Slight, with opposite tendency of orientation (birefringence).
  • Winding speed 5000 m / min
  • a particular advantage of the method according to the invention is seen in the fact that, in contrast to the known cooling methods with water or air, the yarn properties can be influenced in a targeted manner.
  • the method according to the invention works more economically, since neither a system for cooling air and its complex operation, nor precautions for occurring contamination by splash water have to be taken in wet operation.

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Abstract

Selon un procédé de fabrication de fils (2) à filaments de polyester amorphes à orientation haute et à filage rapide, le refroidissement par choc thermique se fait au moyen d'une surface rotative de refroidissement formée, dans un dispositif préférentiel, par la surface de contact d'un cylindre de refroidissement (3). On peut obtenir des fils à filaments ayant un rétrécissement voulu à l'ébullition jusqu'à 70% et une biréfringence DELTAn > 0,08 en modifiant la durée du contact entre les fils à filaments (2) et le cylindre de refroidissement (3) et/ou l'écart entre la filière (1) et le cylindre de refroidissement (3).According to a process for manufacturing yarns (2) with high orientation and fast spinning amorphous polyester filaments, the cooling by thermal shock takes place by means of a rotating cooling surface formed, in a preferred device, by the surface of contact of a cooling cylinder (3). Filament yarns having a desired boiling shrinkage of up to 70% and a birefringence DELTAn > 0.08 can be obtained by modifying the contact time between the filament yarns (2) and the cooling cylinder (3) and/or the gap between the die (1) and the cooling cylinder (3).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von hochorientierten, amorphen Polyesterfilamentfäden Method and device for producing highly oriented, amorphous polyester filament threads
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochorientierten, amorphen Polyesterfilamentfäden durch Schmelzspinnen mit Abzugsgeschwindigkeiten >4000 m/min sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for producing highly oriented, amorphous polyester filament threads by melt spinning at take-off speeds> 4000 m / min and to an apparatus for carrying out the method.
Die Herstellung eines schnellgesponnenen Polyesterfilamentgarnes, das wenigstens zu 85 Gew.-% aus Ethylenterephthalateinhei ten besteht, führt zu einem Vorlagegarn, welches zur FalschdralItexturierung durch seine hochorientierten, amorphen Eigenschaften hervorragend geeignet ist. Diese Eigenschaften sind aber nur erreichbar, wenn eine rasche Abkühlung bei hohen Aufspulgeschwindigkeiten erfolgen kann.The production of a quickly spun polyester filament yarn, which consists of at least 85% by weight of ethylene terephthalate units, leads to a master yarn which is excellently suitable for false twist texturing due to its highly oriented, amorphous properties. However, these properties can only be achieved if rapid cooling can take place at high winding speeds.
Zur Realisierung einer derartigen Schockkühlung wurden im wesentlichen zwei unterschiedliche Verfahren vorgeschlagen.Essentially two different methods have been proposed for realizing such a shock cooling.
So beschreibt die EP-A-O 089 819 eine Schockkühlung mittels Wasser. Dabei wird ein Polyethylenterephthalat-Filamentfäden mit wenigstens 5000 m/min in einem Wasserbad abgeschreckt. Der resultierende Faden weist bei hoherFor example, EP-A-0 089 819 describes shock cooling using water. Here, a polyethylene terephthalate filament thread is quenched at least 5000 m / min in a water bath. The resulting thread shows at high
Orientierung nur eine geringe Kristallinität auf, nachgewiesen durch einen Kochschrumpf von wenigstens 45 % und höchstens 68,5 %. Die Abkühlung in Wasser hat jedoch schwerwiegende Nachteile. Zunächst wird der Faden im Wasserbad gebremst, woraus hohe Spannungen resultieren. Es treten Probleme mit Spritzwasser und dem Auftrag einer Spinnpräparation auf den nassen Faden auf. Bei Verwendung einer Wasserkühlung steigt mit zunehmender Filamentzahl das mitgeschleppte, an der Oberfläche haftende Wasser und damit das Spritzwasser stark an.Orientation has only a low crystallinity, demonstrated by a cooking shrinkage of at least 45% and at most 68.5%. However, cooling in water has serious disadvantages. First the thread is braked in a water bath, which results in high tensions. Problems with splash water and the application of a spin finish to the wet thread occur. When water cooling is used, the entrained water adhering to the surface increases with the number of filaments, and with it the spray water.
Gegenüber dem Schockkühlen mit Wasser wurde eine Verbesserung mit einer Luftkühlung erzielt. So beschreibt die EP-A-0 244 216 ein Polyesterfi lamentgarn, welches bei mehr als 5000 m/min in einer überdruckkammer gesponnen, an deren Ausgang ein enges Rohr angebracht ist, wobei durch den Venturieffekt eine Schockkühlung erfolgt. Bei Luftkühlung ist mit zunehmender Filamentzahl die gleichmassige Kühlung des zusammengefassten Filamentbündels im Kühlrohr (Venturi) nicht mehr gewährleistet.Compared to blast chilling with water, an improvement was achieved with air cooling. For example, EP-A-0 244 216 describes a polyester filament yarn which is spun at more than 5000 m / min in an overpressure chamber, at the outlet of which a narrow tube is attached, the venturi effect causing shock cooling. With air cooling, as the number of filaments increases, uniform cooling of the bundle of filaments in the cooling tube (Venturi) is no longer guaranteed.
Neben dem Nachteil des hohen spezifischen Luftverbrauches bis etwa 70 Nm3/kg Polyethylenterephtha lat, ist durch die Schockkühlung mit Luft keine definierte Fadengeschwindigkeit im Bereich unterhalb der Spinndüse möglich, gerade dort, wo das schmelzflüssige Material am empfindlichsten reagiert.In addition to the disadvantage of high specific air consumption of up to about 70 Nm 3 / kg polyethylene terephthalate, shock cooling with air means that no defined thread speed is possible in the area below the spinneret, especially where the molten material is most sensitive.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Schockkühlung eines schnellgesponnenen Polyethylenterephthalatfilamentfadens aufzuzeigen, welcher eine definierte Fadengeschwindigkeit im Bereich zwischen Spinndüse und Kühlelement gewährleistet.The object of the invention is to provide a method for flash cooling a rapidly spun polyethylene terephthalate filament thread, which ensures a defined thread speed in the area between the spinneret and the cooling element.
Eine weitere Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens zur Verfügung zu stellen. Noch eine weitere Aufgabe ist es, einen Polyesterfilamentfäden mit einer hohen Doppelbrechung und einem relativ hohen Kochschrumpf als Vorlagegarn zur Verfügung zu stel len.Another object is to provide a device for carrying out the method mentioned. Yet another object is to provide a polyester filament yarn with a high birefringence and a relatively high cooking shrinkage as a feed yarn.
Die Lösung der Aufgabe liegt in einem Verfahren, das gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ist, dass die schmelzgesponnenen Filamentfäden mittels einer umlaufenden Kontaktfläche abgekühlt, danach spinnpräpariert und aufgespult werden.The solution to the problem lies in a method which is characterized in that the melt-spun filament threads are cooled by means of a circumferential contact surface, then spin-prepared and wound up.
Eine umlaufende Kontaktfläche hat den Vorteil, dass ohne ein flüssiges oder gasförmiges Medium ein Arbeiten unter definierteren Bedingungen erfolgen kann. Unabhängig davon lässt sich durch Festlegung des Abstandes der Kühlfläche von der Spinndüse und des UmschlingungswinkeIs des Fadens auf der Kühlfläche die Abkühlungsrate festlegen.A circumferential contact surface has the advantage that work can be carried out under defined conditions without a liquid or gaseous medium. Regardless of this, the cooling rate can be determined by determining the distance of the cooling surface from the spinneret and the wrap angle of the thread on the cooling surface.
Durch die Variation der beiden Parameter allein lässt sich eine Vielzahl von Garneigenschaften erzielen.A variety of yarn properties can be achieved by varying the two parameters alone.
Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die Berührungszeiten der Filamentfäden auf der Kontaktf Lache zwischen 1×10-3 und 1×10-2 s, insbesondere 2×10-3 - 1×10-2 s zu wählen, festgelegt bei einem Umfangsgeschwindigkeitsbereich der Kontaktfläche zwischen 800 bis 2400 m/min, insbesondere zwischen 1600 bis 2400 m/min. Aus der Zeitangabe kann selbstverständlich auch die Kontaktlänge oder der Umschlingungswinkel des Filamentfadens berechnet werden.It has proven to be expedient to choose the contact times of the filament threads on the contact surface between 1 × 10 -3 and 1 × 10 -2 s, in particular 2 × 10 -3 - 1 × 10 -2 s, defined at a peripheral speed range of Contact area between 800 to 2400 m / min, in particular between 1600 to 2400 m / min. Of course, the contact length or the wrap angle of the filament thread can also be calculated from the time.
Der nach dem Verfahren hergestellte Polyesterf aden weist in überraschender Weise einen undeformierten, kreisförmigen Querschnitt ohne Verklebungen auf. Die Doppelbrechungswerte liegen, abhängig von der Einstellung zwischen Δn=0,08 und Δ n= 0,11 wobei das Garn gleichzeitig einen Kochschrumpf >40 %, insbesondere zwischen 40-70 %, bevor zugt 45-60 % aufweist, bezogen auf den ungeschrumpften Fi lamentfäden.The polyester thread produced by the process surprisingly has an undeformed, circular cross section without adhesions. Depending on the setting, the birefringence values lie between Δn = 0.08 and Δ n = 0.11, with the yarn simultaneously boiling> 40%, in particular between 40-70% has 45-60%, based on the unshrunk filament threads.
Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat sich eine umlaufende Kontaktfläche als Kühlelement geeignet erwiesen.A peripheral contact surface has proven to be suitable as a cooling element as a device for carrying out the method.
Eine rotierende Kontaktfläche hat den Vorteil, dass eine grössere Anzahl von Einzelfi lamenten gekühlt werden kann, als dies bei bekannten Schockkühlverfahren möglich ist. So ist es ohne weiteres möglich 30 und mehr Filamente gleichzeitig zu kühlen. Die gewünschten Eigenschaften des Hochschrumpfgarnes (40-70 % KS) lassen sich in besonders einfacher Weise durch Variationen des Abstandes zur Spinndüse sowie der Umlaufgeschwindigkeit der Kontaktfläche einstellen.A rotating contact surface has the advantage that a larger number of individual filaments can be cooled than is possible with known shock cooling processes. So it is easily possible to cool 30 and more filaments at the same time. The desired properties of the shrinking yarn (40-70% KS) can be adjusted in a particularly simple manner by varying the distance from the spinneret and the speed of rotation of the contact surface.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kontaktfläche als Kühlwalze ausgebildet. Die Kühlwalze ist bevorzugt ein Hohlkörper aus einem gut wärmeleitenden Material und kann mit zusätzlichen Anschlüssen für ein Wärmetransportmittel bzw. Kühlmittel versehen sein. Eine solche Walze gewährleistet eine nahezu beliebige Wärmeabfuhr der Polyesterfi lamentfäden.According to a preferred embodiment, the contact surface is designed as a cooling roller. The cooling roller is preferably a hollow body made of a good heat-conducting material and can be provided with additional connections for a heat transport medium or coolant. Such a roller ensures almost any heat dissipation of the polyester filament threads.
Zur Schockkühlung von Polyesterfi lamentfäden ist auch ein Kühlband geeignet, dessen Dicke von der Biegefähigkeit des Bandes abhängig ist.A cooling belt, the thickness of which depends on the bending capacity of the belt, is also suitable for the shock cooling of polyester filament threads.
Die Kontaktfläche besteht zweckmässig aus einem gut wärmeleitfähigem Werkstoff, bevorzugt einem Metall oder einer Legierung. Besonders geeignet sind Kupfer, Aluminium und ihre Legierungen.The contact surface expediently consists of a highly thermally conductive material, preferably a metal or an alloy. Copper, aluminum and their alloys are particularly suitable.
Die Dicke der Metallschicht beträgt 2-100 mm, bevorzugt 10-80 mm, insbesondere 40-60 mm. Der Abstand der Kühlwal ze von der Spinndüse beträgt 250-1500 mm, abhängig vom Filament- und Gesamttiter.The thickness of the metal layer is 2-100 mm, preferably 10-80 mm, in particular 40-60 mm. The distance of the cooling whale ze from the spinneret is 250-1500 mm, depending on the filament and total titer.
Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden.The invention will be described in more detail with reference to drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 schematische Darstellung des erfindungsgemässenFig. 1 shows a schematic representation of the inventive
Verfahrens mit einer Kühlwalze Fig. 2 eine um 90º gedrehte Ansicht nach Fig. 1 Fig. 3 schematische Darstellung eines KühlbandesMethod with a cooling roll. FIG. 2 shows a view rotated by 90 ° according to FIG. 1; FIG. 3 shows a schematic illustration of a cooling belt
Gemäss Fig. 1 ist mit 1 eine Spinndüse bezeichnet. Aus der Spinndüse tritt ein Bündel von Polyesterfäden 2 aus, deren Randfäden mit 2' bzw. 2'' bezeichnet sind. Eine Kühlwalze 3 ist zwischen einer Umlenkrolle 4 und der Spinndüse 1 vorgesehen. Ein resultierender Gesamtfaden 5 läuft über einen Konvergenzpunkt 6, wo in bekannter Weise eine Spinnpräparation aufgebracht wird. Eine zusätzliche Verwirbelungseinrichtung 7 kann vor einem Spuler 8 vorgesehen sein.1, 1 denotes a spinneret. A bundle of polyester threads 2 emerges from the spinneret, the edge threads of which are denoted by 2 ′ or 2 ″. A cooling roller 3 is provided between a deflection roller 4 and the spinneret 1. A resulting total thread 5 runs over a convergence point 6, where a spin finish is applied in a known manner. An additional swirling device 7 can be provided in front of a winder 8.
In Fig. 2 ist die nach Fig. 1 gezeigte Anordnung um 90° gedreht dargestellt. Neben den aus Fig. 1 bekannten Vorrichtungsteilen sind Anschlüsse 11 für ein Wärmetransportmittel angegeben. Aus der Darstellung soll der Verlauf der Einzelfilamente bis zum Konvergenzpunkt 6 anschaulich hervorgehen. Die Anzahl der Filamentfäden 2 ist weitgehend unkritisch.In Fig. 2 the arrangement shown in FIG. 1 is shown rotated by 90 °. In addition to the device parts known from FIG. 1, connections 11 for a heat transport medium are specified. The course of the individual filaments up to the point of convergence 6 should be shown clearly from the illustration. The number of filament threads 2 is largely uncritical.
In Fig. 3 ist ein Kühlband 10 gezeigt, welches über Rollen 9, 9' und 9'' geführt und wenigstens eine dieser Rollen mittels eines nicht gezeigten Motors angetrieben wird. Das Filamentfadenbündel 2 trifft auf das Kühlband 10 im Bereich der Rolle 9 auf und verlässt das Kühlband 10 im Bereich der Rolle 9' als Gesamtfaden 5 in Richtung des nicht gezeigten Spulers 8.In Fig. 3, a cooling belt 10 is shown, which is guided over rollers 9, 9 'and 9''and at least one of these rollers is driven by a motor, not shown. The filament thread bundle 2 meets the cooling belt 10 in the area of the roll 9 and leaves the cooling belt 10 in the area of the roll 9 'as a total thread 5 in the direction of the winder 8, not shown.
Im Betrieb trifft ein aus der Spinndüse 1 austretendes Polyesterfi lamentfadenbündel 2 auf die Oberfläche der Kühlwalze 3, wo es eine Schockkühlung während seiner Berührung mit der Walzenoberfläche erfährt. Dabei dreht sich die Kühlwalze mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 1600 bis 2400 m/min. Der Faden wird über die Umlenkrolle 4 und über den Konvergenzpunkt 6 dem Spuler 8 mit einer Wickelgeschwindigkeit von mindestens 4000 m/min zugeführt. Eine eventuelle Verstreckung wird von der Differenz der Spulergeschwindigkeit und derjenigen der Kühlwalze 3 bestimmt.In operation, a polyester filament bundle 2 emerging from the spinneret 1 hits the surface of the cooling roller 3, where it undergoes shock cooling while in contact with the roller surface. The cooling roller rotates at a peripheral speed of 1600 to 2400 m / min. The thread is fed via the deflection roller 4 and via the convergence point 6 to the winder 8 at a winding speed of at least 4000 m / min. Any stretching is determined by the difference between the winder speed and that of the cooling roll 3.
Im Bedarfsfall kann die Wirkung der Kühlwalze durch Wärmeabfuhr mittels eines Kühlmittels verstärkt werden.If necessary, the effect of the cooling roller can be enhanced by heat dissipation using a coolant.
AnwendungsbeispieleExamples of use
VersuchsparameterExperimental parameters
Ein Standard-Polyester-Polymer mit einer intrinsischen Viskosität von 0,75 dl/g wurde galettenlos mit einer konstanten Wickelgeschwindigkeit von 5000 m/min zu den zwei Titern dtex 67 f 12 und 200 f 30 (nom. 55 dtex f 12 und 167 f 30) versponnen.A standard polyester polymer with an intrinsic viscosity of 0.75 dl / g was galettlos with a constant winding speed of 5000 m / min to the two titers dtex 67 f 12 and 200 f 30 (nom. 55 dtex f 12 and 167 f 30) spun.
Variiert wurden:The following were varied:
- der Abstand Spinndüse/Walze 30 - 100 cm- the distance of the spinneret / roller 30 - 100 cm
- die Walzengeschwindigkeit 1600 - 2400 m/min- the roller speed 1600 - 2400 m / min
- die Fadenkontakt länge auf der Walze 12 - 16 cm Versuchsdurchführung- The thread contact length on the roller is 12 - 16 cm Test execution
Anstelle der Kristallinität ist der erreichte Kochschrumpf (KS) angegeben. Der Kochschrumpf wurde durch Längenmessung vor und nach einer Wärmebehandlung im Wasser bestimmt CKS-Messung: Einzelfaden von der Länge 50 cm (ungeschrumpft); bei 98ºC ± 1ºC im Wasser während 2,5 Minuten; Mittelwert von 3 Messungen]. Bei etwa gleicher Orientierung der Garne kann der Wert des Kochschrumpfes vergleichend als Mass für die Kristallinität angesehen werden, nachgewiesen mit Dichtemessungen der Fäden. Mit Hilfe dieser Messresultate wurde die für den jeweiligen Spinntiter und dessen gewünschte Eigenschaften der optimale Abstand Spinndüse/Walze festgelegt. Durch den Abstand Spinndüse/Walze, die Umfangsgeschwindigkeit der Walze und die Kontaktlänge Faden/Walze (entspricht der Kühlzeit) kann das Spinnergebnis beeinflusst werden. Bei konstanter Umfangsgeschwindigkeit der Walze und konstanter Kontaktlänge des Fadens auf deren Oberfläche wird vor allem der Kochschrumpf vom Abstand Spinndüse/Walze beeinflusst, während die Orientierung keine eindeutige Tendenz erkennen lässt. Die Versuchsergebnisse sind tabellarisch dargestellt. Aus der Tabelle 1 ist zu entnehmen, dass mit zunehmendem Abstand der KS zunächst leicht, bei erreichen eines Grenzwertes, im beschriebenen Fall ca. 55-60 cm, plötzlich sehr stark absinkt.Instead of the crystallinity, the boiling shrinkage (KS) is given. The boiling shrinkage was determined by measuring the length before and after heat treatment in water. CKS measurement: individual thread 50 cm long (unshrunk); at 98 ° C ± 1 ° C in water for 2.5 minutes; Average of 3 measurements]. With approximately the same orientation of the yarns, the value of the shrinkage can be viewed as a measure of the crystallinity, verified by measuring the density of the threads. With the help of these measurement results, the optimal distance between spinneret and roller was determined for the respective spinning titer and its desired properties. The spinning result can be influenced by the distance between the spinneret / roller, the peripheral speed of the roller and the contact length of the thread / roller (corresponds to the cooling time). With a constant peripheral speed of the roller and a constant contact length of the thread on its surface, the cooking shrinkage is mainly influenced by the distance between the spinneret and the roller, while the orientation shows no clear tendency. The test results are shown in a table. It can be seen from Table 1 that, as the distance between the KS increases, it initially drops slightly, when a limit value is reached, in the described case about 55-60 cm, suddenly drops very sharply.
Tabelle 1Table 1
Umfangsgeschw. der Walze 2000 m/min Kontaktlänge Faden/Walze 16 cm = Kontaktzeit 4.8 ms Spinntiter 67 f 12 dtex Spulgeschwindigkeit 5000 m/min - 8 -Circumferential speed the roller 2000 m / min contact length thread / roller 16 cm = contact time 4.8 ms spinning titer 67 f 12 dtex winding speed 5000 m / min - 8th -
Durch den variablen Umschlingungswinkel des Fadens am Walzenumfang lässt sich die Kontakt- und damit die Kühlzeit variieren. Durch diese Kenngrösse wird ebenfalls im wesentlichen der KS der gesponnenen Garne beeinflusst. Bei einer Verkürzung der Kühlzeit, d.h. der Kontakt länge, zeigen sich gemäss Tabelle 2 tendenzmässig die gleichen Abhängigkeiten vom Abstand Spinndüse/Walze, nur auf tieferem Niveau.The contact and thus the cooling time can be varied through the variable wrap angle of the thread on the roller circumference. This parameter also essentially influences the KS of the spun yarns. If the cooling time is shortened, i.e. the contact length, the same dependencies on the distance between the spinneret and roller tend to be shown in Table 2, only at a lower level.
Tabelle 2Table 2
Umfangsgeschw. der Walze 2000 m/m i n Kontaktlänge Faden/Walze 1 2 cm = Kont a kt ze i t 3 . 6 ms Spinntiter 67 f 1 2 dtex Spulgeschwindigkeit 5000 m/m i nCircumferential speed the roller 2000 m / min contact length thread / roller 1 2 cm = contact time 3. 6 ms spinning titer 67 f 1 2 dtex winding speed 5000 m / min
Anders als bei den schon genannten Einstellgrössen der Kühlwalze, bei deren Änderung die Orientierung nicht in eindeutiger Weise in eine bestimmte Richtung beeinflusst werden konnte, lässt sich über die Walzengeschwindigkeit die Orientierung des gesponnenen Fadens in gewissen Grenzen einstellen. Wie Tabelle 3 zeigt, vergrössert sich gleichzeitig mit zunehmender Geschwindigkeit der Kochschrumpf, unterhalb 2000 m/min stark, oberhalb nur noch Leicht, bei gegenläufiger Tendenz der Orientierung (Doppelbrechung).In contrast to the previously mentioned setting parameters of the cooling roll, when changing the orientation could not be clearly influenced in a certain direction, the orientation of the spun thread can be set within certain limits via the roll speed. As Table 3 shows, the cooking shrinkage increases at the same time as the speed increases, strongly below 2000 m / min, and only above Slight, with opposite tendency of orientation (birefringence).
Tabelle 3Table 3
Abstand Spinndüse/Walze: 45 cmSpinning nozzle / roller distance: 45 cm
Kontaktlänge : 12 cm = Kontaktzeit : 3 - 4.5 msContact length: 12 cm = contact time: 3 - 4.5 ms
(je nach Walzengeschwindigkeit) Spinntiter : 67 f 12 dtex(depending on the roller speed) Spinning titer: 67 f 12 dtex
Spulgeschwindigkeit : 5000 m/minWinding speed: 5000 m / min
Infolge verlangsamter Abkühlung vor der Walze muss beim Spinnen des Titers dtex 200 f 30 (nom. dtex 167 f 30) - höherer Filamenttiter und grösere Filamentanzahl - der Abstand Spinndüse/Walze auf ca. 80 cm vergrössert werden, um einen Kochschrumpf >40 % zu erhalten. Grundsätzlich bleiben die für dtex 67 f 12 gefundenen Abhängigkeiten aber erhalten, wie für das Beispiel der Walzengeschwindigkeit aus Tabelle 4 ersichtlich ist.As a result of the slow cooling in front of the roller, when spinning the dtex 200 f 30 (nom. Dtex 167 f 30) - higher filament titer and greater number of filaments - the distance between the spinneret and the roller has to be increased to approx. 80 cm in order to increase the cooking shrinkage> 40% receive. In principle, however, the dependencies found for dtex 67 f 12 are retained, as can be seen in Table 4 for the example of the roller speed.
Tabelle 4Table 4
Abstand Spinndüse/Walze 80 cm Kontaktlänge 12 cm = Kontaktzeit 3.6 ms Spinntiter 200 f 30 dtex Spulgeschwindigkeit 5000 m/minDistance spinneret / roller 80 cm contact length 12 cm = contact time 3.6 ms spinning titer 200 f 30 dtex winding speed 5000 m / min
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens wird darin gesehen, dass im Gegensatz zu den bekannten Kühlverfahren mit Wasser oder Luft, auf die Garneigenschaften gezielt Einfluss genommen werden kann. Darüber hinaus arbeitet das erfindungsgemässe Verfahren wirtschaftlieher, da weder eine Anlage für Kühlluft und deren aufwendigen Betrieb noch Vorkehrungen für auftretende Verschmutzungen durch Spritzwasser im Nassbetrieb getroffen werden müssen. A particular advantage of the method according to the invention is seen in the fact that, in contrast to the known cooling methods with water or air, the yarn properties can be influenced in a targeted manner. In addition, the method according to the invention works more economically, since neither a system for cooling air and its complex operation, nor precautions for occurring contamination by splash water have to be taken in wet operation.

Claims

Patentansprüche Claims
Verfahren zur Herstellung von hochorientierten, amorphen Polyesterf i lamentfäden durch Schmelzspinnen mit Abzugsgeschwindigkeiten >4000 m/min, dadurch gekennzeichnet, dass die schmelzgesponnenen Filamentfäden (2) mittels einer umlaufenden Kontaktfläche abgekühlt, danach spinnpräpariert und aufgespult werden.Process for the production of highly oriented, amorphous polyester filament threads by melt spinning at take-off speeds> 4000 m / min, characterized in that the melt-spun filament threads (2) are cooled by means of a peripheral contact surface, then spin-prepared and wound up.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die laufenden Filamentfäden (2) die Kontaktfläche während 1×10-3 bis 1×10-2 s berühren.2. The method according to claim 1, characterized in that the running filament threads (2) touch the contact surface for 1 × 10 -3 to 1 × 10 -2 s.
3. Polyesterfilamentfäden, hergestellt nach dem Verfahren gemäss den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Doppelbrechung von Δn >0,08 und einen Kochschrumpf >40 %, bezogen auf die Länge des ungeschrumpften Fadens.3. Polyester filament threads, produced by the method according to claims 1 and 2, characterized by a birefringence of Δn> 0.08 and a boiling shrinkage> 40%, based on the length of the unshrunk thread.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche zwischen einer Spinndüse (1) und einem Spuler (8) angeordnet ist.4. Device for performing the method according to claim 1, characterized in that the contact surface between a spinneret (1) and a winder (8) is arranged.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Kontaktfläche eine drehbare Kühlwalze (3) ist.5. The device according to claim 4, characterized in that the circumferential contact surface is a rotatable cooling roller (3).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Kontaktfläche ein Kühlband (10) ist.6. The device according to claim 4, characterized in that the circumferential contact surface is a cooling belt (10).
7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche aus einem Metall besteht. 7. Device according to claims 4 to 6, characterized in that the contact surface consists of a metal.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalloberfläche aus Kupfer oder einer Kupferlegierung besteht.8. The device according to claim 7, characterized in that the metal surface consists of copper or a copper alloy.
9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke des Metalls 2 bis 100 mm beträgt.9. Device according to claims 3 and 4, characterized in that the layer thickness of the metal is 2 to 100 mm.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwalze (3) in einem Abstand von 250 mm bis 1500 mm zur Spinndüse (1) angeordnet ist.10. Device according to claims 3 and 4, characterized in that the cooling roller (3) is arranged at a distance of 250 mm to 1500 mm to the spinneret (1).
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlwalze (3) als Hohlkörper mit Anschlüssen (11) für ein Kühlmittel versehen ist. 11. The device according to claims 3 to 6, characterized in that the cooling roller (3) is provided as a hollow body with connections (11) for a coolant.
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