EP0466868B1 - Verfahren zum schnellspinnen von monofilamenten und damit hergestellte monofilamente - Google Patents

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EP0466868B1
EP0466868B1 EP91903030A EP91903030A EP0466868B1 EP 0466868 B1 EP0466868 B1 EP 0466868B1 EP 91903030 A EP91903030 A EP 91903030A EP 91903030 A EP91903030 A EP 91903030A EP 0466868 B1 EP0466868 B1 EP 0466868B1
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monofilaments
friction element
friction
monofilament
dtex
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Klaus Fischer
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Rhone Poulenc Viscosuisse SA
Societe de la Viscose Suisse SA
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    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12—Stretch-spinning methods
    • D01D5/16—Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
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    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/298—Physical dimension

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of polyester monofilaments with a titer of 1 to 30 dtex and the monofilaments produced thereafter.
  • Fine monofilaments up to about 33 dtex are spun at spinning speeds of less than 1000 m / min, cooled with blown air, wound up and drawn separately in a second operation at about 750 m / min.
  • EP-A-0176937 describes a method for producing a smooth multifilament yarn, the filament bundle being combined into a thread, then wetted with liquid by means of a water nozzle and then stretched over a brake pin.
  • the multifilament plain yarn obtained in this way is intended as a roving for texturing or for the production of stretch yarn.
  • GB-A-712 799 describes a method and an apparatus for drawing polyamide yarns.
  • a further cylinder pair or pin pair is provided between a drafting system consisting of a delivery godet and a take-off godet, which is able to stabilize the thread tension during the stretching process via a spring system.
  • a drafting system consisting of a delivery godet and a take-off godet
  • Such a system is unsuitable for the rapid spinning of polyester monofilaments, if only because of its complex composition.
  • the object of the invention is to provide a process for the production of fine monofilaments which achieves and / or improves the properties of known monofilaments without a separate stretching process at high winding speeds.
  • Another object is to vary the method in such a way that desired properties of the monofilaments can be achieved by the setting parameters of the device.
  • the winding speed is 3000 to 6000 m / min., Preferably 4000 to 5000 m / min.
  • thermoplastics such as all kinds of polyesters, polyamides, especially those known as nylon 66 or nylon 6, and polyacrylic, polyvinylidene fluoride, made of polyethylene or polypropylene.
  • the device for carrying out the method essentially consists of a friction element which is arranged between the spinneret and the device for the preparation application.
  • the friction element is preferably fork-shaped formed, rotatable and movable in its distance from the spinneret.
  • the two opposite friction surfaces, an upper friction surface and a lower friction surface are arranged axially parallel.
  • a friction element which has been set and fixed once at a distance from the spinneret can be rotated about its axis continuously or in fixed steps in such a way that a desired tension can be provided on the thread lying between the friction surfaces.
  • the step-by-step adjustment has the advantage that the desired positions can be precisely re-adjusted at any time and a constant, reproducible thread tension is guaranteed.
  • the friction element can consist of several pins, which have a cylindrical but also oval surface. However, other bodies with curved surfaces can also be used.
  • a distance of the friction elements from the spinneret that is 20 to 280 cm, depending on the desired final titer of the monofilament.
  • the twist angle ⁇ between the thread path and the common axis of the friction element surfaces should be 0 to 40 degrees and the wrap angle of the friction element / monofilament should be 50 ° to 150 °.
  • the invention is to be illustrated schematically on the basis of a drawing.
  • FIG. 1 schematically describes a spinneret.
  • a friction element 3 is arranged between the spinneret 1 and a winder 7.
  • the height of the friction element 3, as indicated by arrows, is adjustable.
  • the friction element 3 consists of a friction surface 4 and a friction surface 5, which are arranged about an axis 8.
  • the friction element 3 is rotatable so that a monofilament 2 or a family of monofilaments which is passed between the friction surface 4 and the friction surface 5 and which is represented by the monofilaments 2 and 2 ′ delimiting the thread family can be subjected to a frictional force.
  • a device 6 for applying a spin finish is provided between the friction element 3 and the winder 7.
  • Fig. 2 the rotatability of the friction element is indicated by arrows.
  • Fig. 2a the monofilament 2 passes between the friction surface 4 and the friction surface 5.
  • FIG. 3 the height adjustment of the friction element 3 as a whole unit and that of the friction surface 5 compared to 4 is indicated by the double arrows.
  • Fig. 3a the thread passes between the frosted surface 4 and the friction surface 5.
  • Figure 3b is a side view of Figure 3a.
  • Fig. 4b is a side view of Fig. 4a.
  • a group of threads emerges from the spinneret 1, consisting of the monofilaments 2, 2 'delimiting the group, which run parallel through the friction element at high speed and are stretched over the friction surface 4 and the friction surface 5 by means of the winder 7.
  • a suitable spin preparation 6 is applied on the path between the friction element 3 and the winder 7. If necessary, a godet can also be arranged between the friction element and the winder.
  • the resulting monofilament is a finished product for further processing.
  • Polyester with a V.I. of 74 dl / g and a melt temperature of approx. 287 ° C is extruded through a spinneret 1 x 6 / 0.33 / 4D and drawn off at a speed of 5000 m / min and blowing air at 0.25 - 0.4 m / s chilled.
  • the distance between the spinneret and the friction element is 30-160 cm, depending on the titer.
  • a spinning preparation is applied to the thread at a distance of h + 40 cm.
  • the adjustment of the friction element (Fig. 2) was carried out in three different stages, 0 °, 20 ° and 40 °, measured against the thread running direction. The measurement results are shown in Table 1. (Winding speed 5000 m / min)

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Abstract

In einem Verfahren zum gleichzeitigen Schnellspinnen von mehreren Monofilamenten mit einem Einzeltiter von 1 bis 30 dtex werden die Monofile mittels Blasluft gekühlt, über ein Reibelement abgezogen und direckt aufgespult. Die Vorrichtung besteht aus einem Reibelement (3) mit parallel angeordneten Reibflächen (4, 5). Das Reibelement (3) ist höhenverstellbar und zur Einstellung der Reibung zwischen dem Reibelement und einem Monofil (2) oder einer Monofilschar drehbar gestaltet. Das hergestellte Monofilament hat eine Ft von 36 - 60 cN/tex, eine Dehnung von 20 - 40 % und einen Kochschrumpf von 2 - 15 %.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyester Monofilamenten mit einem Titer von 1 bis 30 dtex und die danach hergestellten Monofilamente.
  • Das Abziehen von schmelzgesponnenen Multifilamenten über Bremsstifte, wobei durch Reibung Orientierung und Kristallisation beeinflusst werden, ist bekannt (CH-A-475 375). In der bekannten Vorrichtung ist zwischen unverstellbaren, feststehenden Bremsstiften ein nicht angetriebenes Rollenpaar zur Stabilisierung der konvergierten Multifilamente vorgesehen. Eine solche Vorrichtung ist zur Herstellung von Monofilen jedoch nicht geeignet.
  • Feine Monofilamente bis etwa 33 dtex werden mit Spinngeschwindigkeiten unter 1000 m/min gesponnen, mit Blasluft gekühlt, aufgewickelt und in einem zweiten Arbeitsgang mit etwa 750 m/min separat verstreckt.
  • Obwohl die Eigenschaften der in bekannter Weise hergestellten Monofile, insbesondere ihre Festigkeit, befriedigend ist, ist das langsame Spinnen und separate Verstrecken sehr aufwendig. Es besteht schon lange das Bedürfnis, die Herstellung der Monofile zu vereinfachen und effizienter zu gestalten.
  • Die EP-A-0176937 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines glatten Multifilamentgarns, wobei das Filamentbündel zu einem Faden zusammengefasst wird, anschliessend mittels einer Wasserdüse mit Flüssigkeit benetzt und darauf über einen Bremsstift verstreckt wird. Das auf diese Weise erhaltene multifile Glattgarn ist als Vorgarn zur Texturierung oder zur Herstellung von Streckzwirngarn vorgesehen.
  • Die GB-A-712 799 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verstrecken von Polyamidgarnen. Hierbei ist zwischen einem Streckwerk, bestehend aus einer Liefergalette und einer Abzugsgalette ein weiteres Zylinderpaar oder Stiftpaar vorgesehen, welches über ein Federsystem in der Lage ist die Fadenspannung beim Streckvorgang zu stabilisieren. Ein solches System ist schon allein wegen seiner komplexen Zusammensetzung zum Schnellspinnen von Polyester Monofilamenten ungeeignet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren, zur Herstellung von feinen Monofilamenten zur Verfügung zu stellen, das ohne separaten Streckprozess bei hohen Wickelgeschwindigkeiten die Eigenschaften von bekannten Monofilamenten erreicht und/oder verbessert.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, das Verfahren so zu varieren, dass gewünschte Eigenschaften der Monofilamente durch die Einstellparameter der Vorrichtung erzielt werden können.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss nach dem Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst.
  • Unmittelbar bedeutet, dass zwischen einer Spinndüse und einem Reibelement keine Berührung mit dem laufenden Faden stattfindet. Hier ist es erstmals überraschend gelungen, ein Monofilament mit einer sehr hohen Geschwindigkeit einstufig herzustellen.
  • Die Aufspulgeschwindigkeit liegt bei 3000 bis 6000 m/min., bevorzugt 4000 bis 5000 m/min.
  • Das Verfahren ist anwendbar auf Thermoplaste wie Polyester aller Art, Polyamide, insbesondere solche die als Nylon 66 oder Nylon 6 bekannt sind, sowie Polyacryl, Polyvinylidenfluorid, aus Polyethylen oder Polypropylen.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem Reibelement, welches zwischen der Spinndüse und der Einrichtung zum Präparationsauftrag angeordnet ist. Das Reibelement ist bevorzugt gabelförmig ausgebildet, drehbar und in seinem Abstand zur Spinndüse bewegbar angeordnet.
  • Bei einer gabelförmigen Ausbildung des Reibelementes sind die beiden gegenüberliegenden Reibflächen, eine obere Reibfläche und eine untere Reibfläche achsparallel angeordnet.
  • Ein einmal in der Entfernung zur Spinndüse eingestelltes und fixiertes Reibelement kann um seine Achse kontinuierlich oder in festen Stufen so verdreht werden, dass ein auf den zwischen den Reibflächen anliegender Faden mit einer gewünschten Spannung versehen werden kann. Die stufenweise Einstellung hat den Vorteil, dass die gewünschten Positionen jederzeit genau wiedereinstellbar sind und eine konstante, reproduzierbare Fadenspannung gewährleistet ist.
  • Das Reibelement kann aus mehreren Stiften, welche eine zylindrische aber auch ovale Oberfläche aufweisen, bestehen. Es können aber auch andere Körper mit gekrümmten Oberflächen verwendet werden.
  • Es ist zweckmässig zum Erreichen der gewünschten Fadeneigenschaften einen Abstand der Reibelemente von der Spinndüse zu wählen, der 20 bis 280 cm beträgt, abhängig vom, erwünschten Endtiter des Monofilamentes.
  • Der Verdrehwinkel α zwischen dem Fadenlauf und der geeinsamen Achse der Reibelementflächen soll 0 bis 40 Winkelgrade betragen und der Umschlingungswinkel Reibelement/Monofil 50° bis 150° betragen.
  • Das nach dem Verfahren hergestellte Monofilament soll gleichzeitig die folgenden Bedingungen erfüllen.
    • a) eine Dehnung von 20 - 45 %
    • b) eine Festigkeit von 36 - 60 cN/tex
    • c) einen Kochschrumpf von 2 - 15 %
    • d) eine Unregelmässigkeit von < 1 % Uster
    • und e) einen gleichmässigen und runden Querschnitt aufweisen.
  • Die Erfindung soll anhand einer Zeichnung schematisch dargestellt werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    Die erfindungsgemässe Anordnung der Reibelemente im Bereich eines Blasschachtes mit mehreren Monofilamenten.
    Fig. 2
    Das Reibelement in drehbarer Anordnung
    Fig. 3
    Das Reibelement mit variablem Abstand der Reibflächen
    Fig. 4
    Eine Variante des Reibelementes in einer seitlich verstellbaren Anordnung der Reibflächen
  • In Figur 1 ist mit 1 schematisch eine Spinndüse beschrieben. Zwischen der Spinndüse 1 und einem Spuler 7 ist ein Reibelement 3 angeordnet. Das Reibelement 3 ist, durch Pfeile angedeutet, in seiner Höhe verstellbar. Das Reibelement 3 besteht aus einer Reibfläche 4 und einer Reibfläche 5, welche um eine Achse 8 angeordnet sind. Das Reibelement 3 ist drehbar, so dass ein zwischen der Reibfläche 4 und der Reibfläche 5 hindurchgeführtes Monofilament 2 bzw. eine Schar von Monofilamenten, welche durch die die Fadenschar begrenzenden Monofilamente 2 und 2' dargestellt ist, mit einer Reibkraft beaufschlagt werden kann. Zwischen dem Reibelement 3 und dem Spuler 7 ist eine Vorrichtung 6 zum aufbringen einer Spinnpräparation vorgesehen.
  • In Fig. 2 ist die Drehbarkeit des Reibelementes durch Pfeile angedeutet. In Fig. 2a führt das Monofilament 2 zwischen der Reibfläche 4 und der Reibfläche 5 hindurch.
  • In Figur 2b sind das Reibelement 3 und die Reibflächen 4 und 5 in der Seitenansicht dargestellt.
  • In Fig. 3 ist die Höhenverstellung des Reibelementes 3 als gesamte Einheit und die der Reibfläche 5 gegenüber 4 durch die Doppelpfeile angedeutet. In Fig. 3a führt der Faden zwischen der Reifläche 4 und der Reibfläche 5 hindurch. Fig. 3b ist eine Seitenansicht von Fig. 3a.
  • In Fig. 4a sind die Reibflächen 4 und die Reibflächen 5 gegeneinander verstellbar angeordnet, wobei es zweckmässig ist, eine Reibfläche fest und die andere verschiebbar zu machen. Der Faden 2 führt zwischen den Reibflächen 4 und 5 hindurch. Fig. 4b ist eine Seitenansicht von Fig. 4a.
  • Im Betrieb tritt aus der Spinndüse 1 eine Fadenschar, bestehend aus den die Schar begrenzenden Monofilamenten 2,2', welche mit hoher Geschwindigkeit das Reibelement parallel durchlaufen und über die Reibfläche 4 und die Reibfläche 5 mittels des Spulers 7 verstreckt werden. Auf dem Weg zwischen dem Reibelement 3 und dem Spuler 7 wird eine geeignete Spinnpräparation 6 aufgebracht. Gegebenenfalls kann auch eine Galette zwischen Reibelement und Spuler angeordnet werden. Das resultierende Monofilament ist ein für die Weiterverarbeitung fertiges Produkt.
    • Ausführungsbeispiel 1
  • Polyester mit einem V.I. von 74 dl/g und einer Schmelzetemperatur von ca. 287°C, wird durch eine Spinndüse 1 x 6/0.33/4D extrudiert und mit einer Geschwindigkeit von 5000 m/min abgezogen und Blasluft mit 0,25 - 0,4 m/s gekühlt. Der Abstand Spinndüse - Reibelement beträgt je nach Titer 30 - 160 cm. Der Faden wird in einem Abstand von h + 40 cm mit einer Spinnpräparation beaufschlagt. Die Verstellung der Reibelement (Fig. 2) erfolgte in drei verschiedenen stufen, 0°,20° und 40°, gemessen gegen die Fadenlaufrichtung. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. (Wickelgeschwindigkeit 5000 m/min)
  • Darin bedeutet Stellung
    • 2 - 0°
    • 3- 20° Verdrehwinkel Reibelement/Faden
    • 4 - 40°
  • Die Umschlingungswinkel betragen (Reibelement nach Fig. 2) bei Stellung
    • 2: 70°
    • 3: 100°
    • 4: 130°
  • Umschlingungswinkel bei Reibelement nach Fig. 3 50° - 100°.
    • Ausführungsbeispiel 2
  • In Tab. 2 sind die Garnkennwerte eines Versuches mit der Wickelgeschwindigkeit 4000 m/min. zusammengefasst. Sonstige Spinnbedingungen wie Beispiel 1.
    • Dt =
    Bruchdehnung
    Ft =
    Reissfestigkeit
    KS =
    Kochschrumpf in Wasser
    Tabelle 1 :
    Titer [dtex] h [cm] Stellung Dt [%] Ft [cN/tex] KS [%]
    2.8 30 2 41.0 38.0 3.5
    40 2 42.7 35.0 5.0
    40 3 33.0 41.0 5.0
    4.3 40 2 42.0 37.2 3.5
    60 2 39.0 39.5 4.5
    80 2 43.0 37.2 5.0
    60 3 25.0 36.5 4.0
    80 3 40.0 36.0 15.0
    6.1 40 2 24.0 37.7 2.0
    60 2 29.0 37.0 2.5
    80 2 33.0 41.8 3.0
    100 2 48.0 38.5 7.0
    80 3 25.0 46.0 3.5
    100 3 30.0 41.8 6.0
    100 4 21.0 47.5 5.5
    120 4 36.0 37.1 15
    8 60 2 30.0 41.3 2.0
    80 2 28.0 46.3 2.5
    100 2 35.0 40.7 3.5
    120 2 41.0 39.0 4.5
    80 3 35.0 41.3 4.0
    100 3 35.0 42.7 4.5
    120 3 42.0 42.7 4.5
    10 80 2 30.0 43.0 2.0
    90 2 31.0 46.0 2.0
    100 2 41.0 42.0 2.5
    120 2 45.0 40.0 3.0
    80 3 33.0 42.0 3.0
    90 3 36.0 43.0 3.0
    100 3 25.0 50.0 3.0
    120 3 26.0 46.0 5.0
    140 3 32.0 42.6 4.0
    160 3 45.0 39.0 8.0
    140 4 22.0 51.0 4.5
    160 4 32.0 40.0 7.0
    12.8 100 2 29.0 41.7 2.0
    100 3 25.0 50.0 2.5
    13.2 130 2 33.0 47.0 2.5
    140 2 30.0 47.0 2.5
    150 2 34.0 44.7 3.0
    130 3 30.0 45.0 3.5
    150 3 25.0 48.0 3.0
    Tabelle 2 :
    Titer [dtex] h [cm] Stellung Dt [%] Ft [cN/tex] KS [%]
    4 50 2 38.0 42.0 3.0
    6 70 2 37.0 43.0 2.5
    10 90 2 40.0 40.0 3.0
    90 3 32.0 47.0 3.5
    15 130 3 24.0 55.0 2.5
    140 3 33.0 45.0 2.5
    140 2 38.0 41.5 3.0
    17 150 3 33.0 46.5 3.0
    20 150 2 34.0 43.0 2.5
    165 3 30.0 47.0 4.0
    25 185 2 37.0 45.0 2.5
    210 3 34.0 50.5 3.5
    28 230 2 33.0 48.0 3.0
  • Wickelgeschwindigkeit 4000 m/min.
  • Durch die gezielt beeinflusste Reibung auf ein Monofilament während der Abkühlphase ist es ohne Zwischenschaltung weiterer Aggregate in einfacher Weise gelungen, Dehnung und Festigkeit im beanspruchten Bereich zu variieren. Mit der erfindungsgemässen Anordnung ist es erstmals gelungen, auf eine einfache Art, eine Vielzahl von gleichen Monofilamenten im Titerbereich von 1 bis 30 dtex bei Geschwindigkeiten über 3500 m/min unter Verwendung von Reibelemente einstufig, d.h. ohne zusätzlichen Streckprozess herzustellen. Die erhaltenen Monofilamente sind in bezug auf % Uster, Rundheit und ihre dynamometrischen Eigenschaften den bekannten Typen überlegen.

Claims (2)

  1. Verfahren zur einstufigen Herstellung von Polyester Monofilamenten (2,2') mit einem Titer von 2,8 bis 30 dtex, dadurch gekennzeichnet, dass die schmelzgesponnenen Monofilamente (2,2') während des Abkühlens mittels Blasluft zwischen einer Spinndüse (1) und einem gabelförmigem Reibelement (3) keine Berührung erleiden und über das Reiblement (3), das in einem Abstand von 200 bis 2800 mm zur Spinndüse (1) angeordnet ist, wobei der Umschlingungswinkel Reibelement (3) / Monofilament (2) 50°-150° beträgt, geführt, anschliessend spinnpräpariert und mit einer Geschwindigkeit von 4000 bis 6000 m/min aufgespult werden.
  2. Monofilament aus Polyester mit einem Einzeltiter von 2.8 bis 30 dtex hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Monofilament gleichzeitig,
    eine Dehnung von 20 - 45 %,
    eine Festigkeit von 36 - 60 cN/tex,
    einen kochschrumpf von 2 - 15 %,
    Uster % < 1 und einen
    gleichmässigen und runden Querschnitt aufweist.
EP91903030A 1990-02-05 1991-02-05 Verfahren zum schnellspinnen von monofilamenten und damit hergestellte monofilamente Revoked EP0466868B1 (de)

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CH35490 1990-02-05
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EP0466868A1 EP0466868A1 (de) 1992-01-22
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