EP0961844A1 - Drawing device and method for producing drawn synthetic filaments - Google Patents

Drawing device and method for producing drawn synthetic filaments

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EP0961844A1
EP0961844A1 EP98904144A EP98904144A EP0961844A1 EP 0961844 A1 EP0961844 A1 EP 0961844A1 EP 98904144 A EP98904144 A EP 98904144A EP 98904144 A EP98904144 A EP 98904144A EP 0961844 A1 EP0961844 A1 EP 0961844A1
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EP
European Patent Office
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filaments
air
plastic
countercurrent
temperature
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Ceased
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EP98904144A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jean Baravian
Georges Riboulet
Helmut Leiner
Robert Groten
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Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Carl Freudenberg KG
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Publication date
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    • D04H3/16Non-woven fabrics formed wholly or mainly of yarns or like filamentary material of substantial length characterised by the method of strengthening or consolidating with bonds between thermoplastic filaments produced in association with filament formation, e.g. immediately following extrusion

Definitions

  • the invention relates to a drawing device comprising a spinning device and a pneumatic device for generating a pulling force on the plastic filaments, and a method for producing drawn plastic filaments, according to which melt-spun filaments with a single titer of greater than 1 dTex are cooled behind a spinning device at least to solidification temperature and be stretched by means of a pneumatic take-off device for the production of plastic threads, staple fibers or nonwovens.
  • the production of plastic filaments by melt spinning essentially consists of three process steps. First the polymer is melted by means of an extruder, then the filaments are spun by means of a spinneret provided with capillary bores or several spinnerets. Finally, the spun filaments are stretched to reduce the cross section. The reduction in the cross section of the spun filament is an essential requirement for many technical and textile applications.
  • the drawing which is a decisive process step for the further possible uses of these filaments, can be integrated directly, continuously and / or automatically into the spinning process or as an independent process step in the production process.
  • the filaments are stretched by means of a draw-off device, mechanically by means of godets, or pneumatically, by means of a nozzle.
  • US 2 604667 teaches the production of oriented threads without a special stretching device for post-stretching by using a take-off speed of at least 4700 m / min. This high speed is necessary to achieve high strength. If the speed falls below, the filaments produced have a high elongation. To achieve this pull-off speed, you can driven rollers or an air nozzle can be used. US 2 604667 primarily deals with the production of yarns, but also mentions the production of staple fibers when using an air nozzle as a take-off device.
  • DE-OS 29 25 006 deals with the effect of stretching on strength on the one hand and with elongation and de-shrinking on the other. It is stated that the filaments are given greater strength by stretching, while reducing elongation and shrinkage. The higher take-off speeds of 4100 to 6000 m / min compared to DE-OS 21 17 659 are achieved by using slightly red-hot heating elements in direct contact with the filaments.
  • plastic fibers from polymers in particular polyamide, polyester or polypropylene by melt spinning
  • a system with at least one spinneret, one blow shaft, one heating shaft, one preparation device, godet and one coil device is known from DE 40 21 545, the Blower devices generating countercurrent, e.g. Has blow nozzles.
  • Fully stretched plastic threads or fibers can be produced with this system, the individual fibers or filaments having an individual titer less than 1, dTex.
  • fully stretched plastic threads are produced without post-treatment, which can be processed into a particularly fine and supple product. It has not been established whether the system has sufficient stretching properties for higher titer ranges.
  • the object of the invention is to provide a device and to provide a method which is suitable for the production of stretched plastic filaments with a titer greater than 1 dTex and which produces filaments with higher strength and reduced elongation. Presentation of the invention
  • the stretching device has a heating device which is arranged between the spinning device and the take-off device and has a flow of heating medium which is conducted in countercurrent to the plastic fiber.
  • Endless filaments made of thermoplastic e.g. polyester, polyamide, polypropylene, polyethylene etc.
  • thermoplastic e.g. polyester, polyamide, polypropylene, polyethylene etc.
  • the mechanical properties of the filaments produced by melt spinning improve significantly, particularly with the same titer, the tensile strength, the elongation, the modulus of elasticity and the thermal shrinkage.
  • the heating device can be operated with hot air supplied in countercurrent or another hot, preferably neutral gas, but also with gas mixtures mixed with additives.
  • the air is heated to a temperature above the solidification temperature of the filaments.
  • the mode of operation of the heating device is based on the fact that an area for "holding” or “braking” the heated filament bundle is created between the spinning device and the take-off device by the countercurrent heating means. This makes it possible to apply a further stretching force by means of the take-off device arranged downstream of the region, and an additional stretching takes place.
  • the stretching is defined by the difference in the rate of entry of the filaments into the heating device and the rate of entry of the filaments in the take-off device.
  • the pneumatic extraction device which works on the principle of air friction, can also be combined with a heating device that works in countercurrent.
  • the filaments obtained in this way experience an increase in strength and a reduction in elongation at the same take-off speed.
  • a major advantage is, however, that the rate of withdrawal can be drastically reduced to produce filaments with certain properties.
  • Spunbond may be provided. These means cause the plastic filaments conveyed via the pneumatic take-off device to be deposited into a flat structure, namely a spunbonded fabric, no further mechanical conveying means being necessary for the plastic filaments.
  • the drawing device can also be supplemented by means of producing staple fibers, the synthetic filaments being cut into short fibers. These fibers are particularly suitable for the production of nonwovens.
  • melt-spun filaments are cooled behind a spinning device at least to the solidification temperature and stretched by means of a pneumatic take-off device, with a subsequent heating in a heating device for the purpose of stretching, the filaments in the heating device being changed from a gaseous to a temperature above the solidification point of heated medium can be blown in countercurrent, plastic filaments can be produced that have a higher strength with less elongation.
  • These filaments require no further post-stretching and enable the process to be carried out at lower take-off speeds than before.
  • the process is preferably carried out in such a way that post-stretching takes place between the heating device and the take-off device in a stretching ratio of 1.1 to 1.5.
  • the filaments are blown in countercurrent at a temperature of 200 ° C. to 350 ° C., preferably 225 ° C. to 300 ° C. in the case of PET or PA 66.
  • the air volume can be varied from 5 m 3 / h to 25 m 3 / h.
  • the filaments are passed through the counterflow at a take-off speed of 2000 m / min to 4700 m / min. Nevertheless, the improvement of the properties also occurs at higher speeds.
  • the properties of the plastic to be produced can be influenced. So it is possible to adjust the amount of air and the temperature of the countercurrent air so that a thread elongation of less than 60% is achieved, or to adjust the rate at which the filaments are drawn off, the amount of air and the temperature of the countercurrent air so that a relative increase in tensile strength at the same rate of withdrawal of the post-drawn filament of at least 20% compared to a single-drawn filament, preferably having a tensile strength of the filaments of at least 32 cN / Tex, particularly preferably 34 to 45 cN / Tex, or adjusting the air volume and the temperature of the countercurrent air so that a hot air shrinkage of at most 6% (at 180 ° C, 15 min) is achieved.
  • the filaments are highly stretched, it is possible to re-stretch the filaments following the countercurrent treatment or in a separate treatment step.
  • the plastic filaments can be placed on a support to produce a nonwoven or cut to produce staple fibers, the cut filaments being able to be filled for processing in further processes.
  • the use of the plastic filaments for producing a nonwoven is particularly advantageous, the filaments having a tensile strength of at least 32 cN / Tex and an elongation of less than 60%.
  • the plastic filaments can be deposited as continuous filaments; to produce a nonwoven, the plastic filaments can be deposited as staple fibers.
  • the use of the plastic filaments for the production of yarns is also advantageous, the filaments having a tensile strength of at least 32 cN / Tex and an elongation of less than 60%.
  • the yarns can be made from endless plastic filaments or spun from staple fibers.
  • a drawing device for producing drawn plastic filaments is shown schematically. It shows the: Fig. 1 shows the essential components of the system, Fig. 2 shows a course of the speed of a filament bundle according to the invention compared to conventional systems and Fig. 3 shows the characteristics of various mechanical properties.
  • the drawing device shown in FIG. 1 for the production of drawn plastic fibers comprises a spinning device 1, which is supplied with melted plastic in a known manner.
  • a number of filaments 2, which together form a bundle of filaments 3, emerges via spinnerets arranged in the spinning device 1 and corresponds to the number of openings in the spinnerets.
  • Usually 16, 32 or 64 filaments are combined into a filament bundle.
  • the filaments 2 are cooled below the solidification temperature, and an additional cooling device 4 can be provided. Crystalline and amorphous zones form in the individual filament.
  • the cooled filaments 2 are now fed to a heating device 5 and bundled there so that the heating device 5 runs in parallel.
  • the heating device 5 has a heating shaft 6, at the lower end 7 of which hot air 8 is fed in relation to the spinning device and at the upper end 9 of which the air emerges again. In the heating shaft 6, the air 8 is consequently guided in countercurrent to the filament bundle 3.
  • the take-off device 10 is arranged, with which a pulling force is exerted on the filament bundle 3. This takes place pneumatically via a Venturi nozzle 11, to which air 12 under high pressure is supplied, so that the narrowest cross section the speed of sound is reached in the further course the speed of sound is exceeded.
  • the filament bundle 3 emerging from the take-off device 10 can be processed in a known manner to a plastic thread, cut to produce staple fibers or used to produce a spunbonded nonwoven. The latter is described, for example, in FR 7420 254.
  • FIG. 2 shows an overview of the speed profile of the spun filaments for various systems or processes.
  • a take-off speed of 6000 m / min the filaments experience a shock-like cooling due to the very high speed gradients in the longitudinal and transverse directions, see curve A.
  • the speed gradient of the spinning path is greater than 2x10 4 1 / s, and the cooling rate is of the order of 26000 ° C / s.
  • Table 1 shows various test results with and without a heater for different mass throughputs of polyethylene terephthalate (PET) with a melting point of 256 ° C and a viscosity of 190 Pa s at 290 ° C.
  • PET polyethylene terephthalate
  • a drawing device consisting of spinning device 1 and take-off device 10 was used for the production of filaments.
  • the second experimental arrangement V differs from the first in that a heating device 5 was provided between the spinning device 1 and the take-off speed 10, in which the filaments were heated with air which was conducted in countercurrent and heated to a temperature above the solidification temperature. It is possible that the filaments 3 are heated above their solidification temperature, but that the melting temperature is nevertheless not reached.
  • the force-strain curve is from the experiments T1, V1, V1.1, V1.2; T2, V2 resulting filaments compiled.
  • the improved filaments can take significantly more load here without experiencing excessive stretching. This behavior is still largely the case even with filaments produced with reduced take-off speed in accordance with V1.2 or V2.
  • the filaments emerging from the approximately 300 ° C. hot spinning device were cooled by air flow at room temperature, the filaments in the heating device were heated with a volume flow of air heated to 270-300 ° C.
  • the temperature of the gaseous fluid 8 for polyolefins must be adjusted according to the respective melting temperature.
  • the mass flow rate of gaseous fluid 8 depends, among other things, on the amount of filaments to be drawn, the polymer or polymers used, the degree of drawing and the pre-drawing between the spinning device 1 and the heating device 5.
  • the filaments are particularly suitable for the production of nonwovens, the material being thermoplastic, in particular PET, but also polyester (PES), polyamide (PA), polyamide 6.6 (PA 6.6), polypropylene (PP) or
  • Polybutylene terephthalate come into question.
  • the filaments can also be made from several different materials using known spinning techniques.

Abstract

The invention relates to a drawing device and a method for the production of drawn synthetic filaments (2, 3), comprising a spinning device (1) and pulling-off device (10) with pneumatic means for producing a traction force on the synthetic filaments (2, 3), wherein a heating device (5) with a heating-medium flow (8) guided in counterflow to the synthetic filaments (2, 3) is placed between the spinning device (1) and the pulling-off device (10).

Description

Beschreibung description
Verstreckvorrichtung und Verfahren zur Herstellung verstreckter Kunststoff ilamenteStretching device and method for producing stretched plastic filaments
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft eine Verstreckvorrichtung, umfassend eine Spinnvorrichtung und eine pneumatische Mittel zur Erzeugung einer Zugkraft an den Kunststoffilamenten umfassende Abzugsvorrichtung, und ein Verfahren zur Herstellung verstreckter Kunststoff ilamente, wonach schmelzgesponnene Filamente mit einmem Einzeltiter von größer 1 dTex hinter einer Spinnvorrichtung zumindest auf Erstarrungstemperatur abgekühlt und mittels eines pneumatischen Abzugsvorrichtung verstreckt werden, für die Herstellung von Kunststoffäden, Stapelfasern oder Vliesen.The invention relates to a drawing device comprising a spinning device and a pneumatic device for generating a pulling force on the plastic filaments, and a method for producing drawn plastic filaments, according to which melt-spun filaments with a single titer of greater than 1 dTex are cooled behind a spinning device at least to solidification temperature and be stretched by means of a pneumatic take-off device for the production of plastic threads, staple fibers or nonwovens.
Stand der TechnikState of the art
Die Herstellung von Kunststoffilamenten durch Schmelzspinnen besteht im wesentlichen aus drei Verfahrensschritten. Zunächst wird das Polymer mittels eines Extruders zum Schmelzen gebracht, anschließend erfolgt das Spinnen der Filamente mittels einer mit Kapillarbohrungen versehenen Spinndüse oder mehreren Spinndüsen. Schließlich erfolgt eine Verstreckung der ersponnenen Filamente, um eine Verringerung des Querschnitts zu erreichen. Die Verringerung des Querschnitts des ersponnenen Filaments ist für viele technische und textile Anwendungen eine wesentliche Voraussetzung. Die Verstreckung, die ein entscheidender Verfahrensschritt für die weiteren Einsatzmöglichkeiten dieser Filamente darstellt, kann unmittelbar, kontinuierlich und/oder automatisch, in den Spinnprozeß eingebunden werden oder als eigenständiger Verfahrensschritt in dem Herstellungsablauf erfolgen.The production of plastic filaments by melt spinning essentially consists of three process steps. First the polymer is melted by means of an extruder, then the filaments are spun by means of a spinneret provided with capillary bores or several spinnerets. Finally, the spun filaments are stretched to reduce the cross section. The reduction in the cross section of the spun filament is an essential requirement for many technical and textile applications. The drawing, which is a decisive process step for the further possible uses of these filaments, can be integrated directly, continuously and / or automatically into the spinning process or as an independent process step in the production process.
Die Verstreckung der Filamente erfolgt mittels einer Abzugsvorrichtung auf mechanischem Wege über Galetten oder auf pneumatischem Wege über eine Düse.The filaments are stretched by means of a draw-off device, mechanically by means of godets, or pneumatically, by means of a nozzle.
Unabhängig von der Art der integrierten Abzugsvorrichtung, pneumatisch oder mechanisch, haben die bei hoher Spinngeschwindigkeit, d.h. größer als 3500 m/min auf einer einstufigen Anlage ersponnenen Filamente deutlich schlechtere mechanische Eigenschaften, beispielsweise Festigkeit und Elastizitätsmodul, als die der mit geringerer Spinngeschwindigkeit, d.h. kleiner als 3500 m/min ersponnenen Filamente, die in einem zusätzlichen Verfahrensschritt eine Nachverstreckung erfahren haben.Regardless of the type of integrated take-off device, pneumatic or mechanical, they have at high spinning speed, i.e. greater than 3500 m / min on a single-stage filament spun filaments significantly worse mechanical properties, such as strength and elastic modulus, than those with a lower spinning speed, i.e. filaments spun less than 3500 m / min, which have undergone post-drawing in an additional process step.
Zwar begünstigt im einstufigen Verfahren eine hohe Spinngeschwindigkeit die Ausbildung verbesserter mechanischer Eigenschaften gegenüber einer niedrigerer Spinngeschwindigkeit, gleichzeitig werden aber auch im Filament selbst Strukturunterschiede zwischen der Oberfläche und dem Inneren des Filaments erzeugt, die für eine Verringerung der Festigkeit bzw. des Elastizitätsmoduls der Filamente gegenüber einem nachverstreckten Filament verantwortlich sind.Although in the one-stage process a high spinning speed favors the development of improved mechanical properties compared to a lower spinning speed, structural differences between the surface and the inside of the filament are also produced in the filament itself, which reduce the strength or the elastic modulus of the filaments compared to one post-drawn filament are responsible.
Die US 2 604667 lehrt die Herstellung orientierter Fäden ohne spezielle Verstreckvorrichtung zum Nachverstrecken durch Verwendung einer Abzugsgeschwindigkeit von mindestens 4700 m/min. Diese hohe Geschwindigkeit ist erforderlich, um zu hoher Festigkeit zu kommen. Wird die Geschwindigkeit unterschritten, haben die erzeugten Filamente eine hohe Dehnung. Um diese Abzugsgeschwindigkeit zu erreichen, können angetriebene Walzen oder eine Luftdüse verwendet werden. Die US 2 604667 behandelt in erster Linie die Herstellung von Garnen, erwähnt wird aber auch die Herstellung von Stapelfasern bei Verwendung einer Luftdüse als Abzugsvorrichtung.US 2 604667 teaches the production of oriented threads without a special stretching device for post-stretching by using a take-off speed of at least 4700 m / min. This high speed is necessary to achieve high strength. If the speed falls below, the filaments produced have a high elongation. To achieve this pull-off speed, you can driven rollers or an air nozzle can be used. US 2 604667 primarily deals with the production of yarns, but also mentions the production of staple fibers when using an air nozzle as a take-off device.
Für die Herstellung von Spinnvliesen aus ersponnenen, endlosen Filamenten ist es bekannt, eine Verstreckung der aus der Spinndüse ausgetretenen Filamente mittels einer im Überschallbereich betriebenen pneumatischen Düse einer Abzugsvorrichtung vorzunehmen. Jeweils mehrere erstarrte Filamente werden mittels der Düse einer Ablagevorrichtung für die Herstellung des Spinnvlieses zugeführt. Die durch Luftreibung auf die Filamente ausgeübte Kraft ermöglicht die Einstellung der Abzugsgeschwindigkeit und damit die Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften der Filamente. Hierbei hat sich gezeigt, daß der Beeinflussung der Eigenschaften der Filamente Grenzen gesetzt sind. Trotz Erhöhung der Abzugsgeschwindigkeit, was durch die Erhöhung des Drucks der der Düse zugeführten Luft geschieht, kann die Festigkeit kaum weiter gesteigert und die Dehnung kaum weiter verringert werden.For the production of spunbonded webs from spun, endless filaments, it is known to draw the filaments emerging from the spinneret using a pneumatic nozzle operated in the supersonic range of a take-off device. Several solidified filaments are fed to a depositing device for producing the spunbonded fabric by means of the nozzle. The force exerted on the filaments by air friction enables the withdrawal speed to be adjusted and thus the mechanical properties of the filaments to be influenced. It has been shown that there are limits to influencing the properties of the filaments. In spite of increasing the take-off speed, which is done by increasing the pressure of the air supplied to the nozzle, the strength can hardly be increased further and the elongation can hardly be reduced further.
Aus der DE-OS 2 117 659 ist ein Verfahren zum Herstellen von Fäden und Fasern durch Schmelzspinnen von Kapillaren aus synthetischen, linearen Polymeren bekannt, das mit Abzugsgeschwindigkeiten bis 3500 m/min arbeitet. Die Abzugsgeschwindigkeit ist durch die Geschwindigkeit eines Galettenpaares vorgegeben. Zur Beeinflussung der Dehnung ist zwischen einer Spinndüse und den Abzugsgaletten ein Heizorgan angeordnet, in welchem ein aus 50 Filamenten bestehender Kunststoffaden auf Temperaturen oberhalb des Erstarrungspunktes und unterhalb der Schmelztemperatur erwärmt wird, wodurch ein Streckverhältnis bis zu 1 :2 erreicht wird. Weiterhin wird die Herstellung von Spinnvliesen aus Filamenten mit feinem Einzeltiter und speziell angepaßter Festigkeit und Dehnung erwähnt, ohne dies jedoch näher auszuführen. In der DE-OS 29 25 006 wird auf die Auswirkung der Verstreckung auf die Festigkeit einerseits und auf die Dehnung und de Schrumpf andererseits eingegangen. Es wird ausgeführt, daß die Filamente durch die Verstreckung eine höhere Festigkeit erhalten, während die Dehnung und die Schrumpfung vermindert werden. Die gegenüber der DE-OS 21 17 659 höheren Abzugsgeschwindigkeiten von 4100 bis 6000 m/min werden durch die Verwendung leicht rotglühende Heizorgane in direktem Kontakt mit den Filamenten erreicht.From DE-OS 2 117 659 a method for producing threads and fibers by melt spinning capillaries from synthetic, linear polymers is known, which works at take-off speeds of up to 3500 m / min. The withdrawal speed is determined by the speed of a pair of godets. To influence the elongation, a heating element is arranged between a spinneret and the take-off godets, in which a plastic filament consisting of 50 filaments is heated to temperatures above the solidification point and below the melting temperature, whereby a stretching ratio of up to 1: 2 is achieved. Furthermore, the production of spunbonded nonwovens from filaments with fine individual titer and specially adapted strength and elongation is mentioned, but without elaborating on this. DE-OS 29 25 006 deals with the effect of stretching on strength on the one hand and with elongation and de-shrinking on the other. It is stated that the filaments are given greater strength by stretching, while reducing elongation and shrinkage. The higher take-off speeds of 4100 to 6000 m / min compared to DE-OS 21 17 659 are achieved by using slightly red-hot heating elements in direct contact with the filaments.
Zur Herstellung von Kunststoffasem aus Polymeren, insbesondere Polyamid, Polyester oder Polypropylen im Wege des Schmelzspinnens, ist aus der DE 40 21 545 eine Anlage mit zumindest einer Spinndüse, einem Blasschacht, einem Heizschacht, einer Präparationseinrichtung, Galetten- und einer Spuleneinrichtung bekannt, wobei der Heizschacht Gegenstrom erzeugende Blaseinrichtungen, z.B. Blasdüsen aufweist. Mit dieser Anlage können vollverstreckte Kunststoffäden oder -fasern hergestellt werden, wobei die einzelnen Fasern oder Filamente einen Einzeltiter kleiner 1 , dTex aufweisen. Auf dieser Anlage und nach diesem Verfahren werden vollverstreckte Kunststoffäden ohne Nachbehandlung erzeugt, die sich zu einer besonders feinen und anschmiegsamen Ware verarbeiten lassen. Ob die Anlage für höhere Titerbereiche ausreichende Verstreckungseigenschaften aufweist, ist nicht ausgeführt.For the production of plastic fibers from polymers, in particular polyamide, polyester or polypropylene by melt spinning, a system with at least one spinneret, one blow shaft, one heating shaft, one preparation device, godet and one coil device is known from DE 40 21 545, the Blower devices generating countercurrent, e.g. Has blow nozzles. Fully stretched plastic threads or fibers can be produced with this system, the individual fibers or filaments having an individual titer less than 1, dTex. On this system and according to this process, fully stretched plastic threads are produced without post-treatment, which can be processed into a particularly fine and supple product. It has not been established whether the system has sufficient stretching properties for higher titer ranges.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zu schaffen und ein Verfahren bereitzustellen, welche bzw. welches sich zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamenten mit einem Titer größer 1 dTex eignet und Filamente mit höherer Festigkeit und eine verringerter Dehnung hervorbringt. Darstellung der ErfindungThe object of the invention is to provide a device and to provide a method which is suitable for the production of stretched plastic filaments with a titer greater than 1 dTex and which produces filaments with higher strength and reduced elongation. Presentation of the invention
Erfindungsgemäß weist die Verstreckvorrichtung eine zwischen der Spinnvorrichtung und der Abzugsvorrichtung angeordnete Heizvorrichtung mit einem im Gegenstrom zur Kunststoffaser geführten Heizmittelstrom auf.According to the invention, the stretching device has a heating device which is arranged between the spinning device and the take-off device and has a flow of heating medium which is conducted in countercurrent to the plastic fiber.
Auf dieser Anlage lassen sich endlose Filamente aus thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise Polyester, Polyamid, Polypropylen, Polyethylen usw., durch Einfach- oder Mehrfachspinnen (zweischichtig, segmentiert, koaxial, usw.) für technische oder textile Anwendungen herstellen. Die mechanischen Eigenschaften der durch Schmelzspinnen hergestellten Filamente verbessern sich maßgeblich, insbesondere bei gleichem Titer die Reißfestigkeit, die Dehnung, der Elastizitätsmodul und der thermische Schrumpf.Endless filaments made of thermoplastic, e.g. polyester, polyamide, polypropylene, polyethylene etc., can be produced on this system by single or multiple spinning (two-layer, segmented, coaxial, etc.) for technical or textile applications. The mechanical properties of the filaments produced by melt spinning improve significantly, particularly with the same titer, the tensile strength, the elongation, the modulus of elasticity and the thermal shrinkage.
Die Heizvorrichtung kann mit im Gegenstrom zugeführter heißer Luft oder einem anderen heißen, vorzugsweise neutralem Gas, aber auch mit Additiven versetzten Gasgemischen, betrieben werden. Die Luft ist auf eine Temperatur erhitzt, die oberhalb der Erstarrungstemperatur der Filamente liegt.The heating device can be operated with hot air supplied in countercurrent or another hot, preferably neutral gas, but also with gas mixtures mixed with additives. The air is heated to a temperature above the solidification temperature of the filaments.
Die Wirkungsweise der Heizvorrichtung beruht darauf, daß zwischen der Spinnvorrichtung und der Abzugsvorrichtung durch das im Gegenstrom geführte Heizmittel ein Bereich zum "Festhalten" bzw. "Bremsen" des erhitzten Filamentbündels geschaffen wird. Dadurch ist das Angreifen einer weiteren Verstreckkraft mittels durch die dem Bereich nachgeschaltete Abzugsvorrichtung möglich und es erfolgt eine zusätzliche Verstreckung. Die Verstreckung ist durch den Unterschied der Eintrittsgeschwindigkeit der Filamente in die Heizvorrichtung und die Eintrittsgeschwindigkeit der Filamente in die Abzugsvorrichtung definiert. Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich die pneumatische Abzugsvorrichtung, welche nach dem Prinzip der Luftreibung arbeitet, auch mit einer Heizvorrichtung kombiniert werden kann, die im Gegenstrom arbeitet. Die so erhaltenen Filamente erfahren bei gleicher Abzugsgeschwindigkeit eine Steigerung der Festigkeit und eine Verringerung der Dehnung. Ein wesentlicher Vorteil liegt aber auch darin, daß zur Erzeugung von Filamenten mit bestimmten Eigenschaften die Abzugsgeschwindigkeit drastisch verringert werden kann.The mode of operation of the heating device is based on the fact that an area for "holding" or "braking" the heated filament bundle is created between the spinning device and the take-off device by the countercurrent heating means. This makes it possible to apply a further stretching force by means of the take-off device arranged downstream of the region, and an additional stretching takes place. The stretching is defined by the difference in the rate of entry of the filaments into the heating device and the rate of entry of the filaments in the take-off device. Surprisingly, it was found that the pneumatic extraction device, which works on the principle of air friction, can also be combined with a heating device that works in countercurrent. The filaments obtained in this way experience an increase in strength and a reduction in elongation at the same take-off speed. A major advantage is, however, that the rate of withdrawal can be drastically reduced to produce filaments with certain properties.
In einer vorteilhaften Weiterbildung können Mittel zur Herstellung einesIn an advantageous development, means for producing a
Spinnvlieses vorgesehen sein. Diese Mittel bewirken eine Ablage der über die pneumatische Abzugsvorrichtung geförderten Kunststoffilamente zu einem flächigen Gebilde, eben einem Spinnvlies, wobei für die Kunststoffilamente keine weiteren mechanischen Fördermittel notwendig sind.Spunbond may be provided. These means cause the plastic filaments conveyed via the pneumatic take-off device to be deposited into a flat structure, namely a spunbonded fabric, no further mechanical conveying means being necessary for the plastic filaments.
Die Verstreckvorrichtung kann auch durch Mittel durch Erzeugung von Stapelfasern ergänzt werden, wobei die Kunstsotfffilamente in kurze Fasern geschnitten werden. Diese Fasern eigenen sich insbesondere für die Herstellung von Faservliesen.The drawing device can also be supplemented by means of producing staple fibers, the synthetic filaments being cut into short fibers. These fibers are particularly suitable for the production of nonwovens.
Mit einem Verfahren zur Herstellung von verstreckten Kunststofffilamenten, wonach schmelzgesponnene Filamente hinter einer Spinnvorrichtung zumindest auf Erstarrungstemperatur abgekühlt und mittels einer pneumatischen Abzugsvorrichtung verstreckt werden, mit einer anschließenden Erwärmung in einer Heizvorrichtung zum Zwecke des Verstreckens, wobei die Filamente in der Heizvorrichtung von einem gasförmigen, auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes erhitzten Mediums im Gegenstrom angeblasen werden, können Kunststofffilamente erzeugt werden, die eine höhere Festigkeit bei geringerer Dehnung aufweisen. Diese Filamente benötigen keine weitere Nachverstreckung und ermöglichen die Verfahrensführung bei geringeren Abzugsgeschwindigkeiten als bisher.With a process for the production of stretched plastic filaments, according to which melt-spun filaments are cooled behind a spinning device at least to the solidification temperature and stretched by means of a pneumatic take-off device, with a subsequent heating in a heating device for the purpose of stretching, the filaments in the heating device being changed from a gaseous to a temperature above the solidification point of heated medium can be blown in countercurrent, plastic filaments can be produced that have a higher strength with less elongation. These filaments require no further post-stretching and enable the process to be carried out at lower take-off speeds than before.
Vorzugsweise wird das Verfahren derart geführt, daß zwischen der Heizvorrichtung und der Abzugsvorrichtung eine Nachverstreckung in einem Streckverhältnis von 1 ,1 bis 1 ,5 erfolgt.The process is preferably carried out in such a way that post-stretching takes place between the heating device and the take-off device in a stretching ratio of 1.1 to 1.5.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Filamente bei einer Temperatur von 200°C bis 350°C, im Fall von PET oder PA 66 vorzugsweise 225°C bis 300°C, im Gegenstrom angeblasen werden. Die Luftmenge kann von 5 m3 /h bis 25 m3 /h variiert werden.It is furthermore advantageous if the filaments are blown in countercurrent at a temperature of 200 ° C. to 350 ° C., preferably 225 ° C. to 300 ° C. in the case of PET or PA 66. The air volume can be varied from 5 m 3 / h to 25 m 3 / h.
Um eine deutliche Verbesserung der Festigkeit und der Dehnung zu erreichen ist es ausreichend, wenn die Filamente mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 2000 m/min bis 4700 m/min durch den Gegenstrom geführt werden. Gleichwohl tritt die Verbesserung der Eigenschaften auch bei höheren Geschwindigkeiten ein.To achieve a significant improvement in strength and elongation, it is sufficient if the filaments are passed through the counterflow at a take-off speed of 2000 m / min to 4700 m / min. Nevertheless, the improvement of the properties also occurs at higher speeds.
Mit dem Verfahren können die Eigenschaften der herzustellenden Kunsstoff ilamente beeinflußt werden. So ist es möglich, die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so einzustellen, daß eine Fadendehnung kleiner 60%, erzielt wird, oder die Abzugsgeschwindigkeit der Filamente, die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so einzustellen, daß bei gleicher Abzugsgeschwindigkeit eine relative Erhöhung der Zugfestigkeit des nachverstreckten Filaments von mindestens 20% gegenüber einem einfach verstreckten Filament erzielt wird, wobei vorzugsweise eine Zugfestigkeit der Filamente von mindestens 32 cN/Tex, besonders vorzugsweise 34 bis 45 cN/Tex erzielt wird, oder die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so einzustellen, daß ein Heißluftschrumpf von höchstens 6% (bei 180°C, 15 min) erzielt wird. Das gilt insbesondere, wenn als Material PES verwendet wird. Weiterhin ist es vorteilhaft, die Abzugsgeschwindigkeit der Filamente, die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so einzustellen, daß der Übergang des Bereichs elastischer Verformung in den Bereich plastischer Verformung erst unter einer um mindestens 20% höheren Kraft erfolgt.With the method, the properties of the plastic to be produced can be influenced. So it is possible to adjust the amount of air and the temperature of the countercurrent air so that a thread elongation of less than 60% is achieved, or to adjust the rate at which the filaments are drawn off, the amount of air and the temperature of the countercurrent air so that a relative increase in tensile strength at the same rate of withdrawal of the post-drawn filament of at least 20% compared to a single-drawn filament, preferably having a tensile strength of the filaments of at least 32 cN / Tex, particularly preferably 34 to 45 cN / Tex, or adjusting the air volume and the temperature of the countercurrent air so that a hot air shrinkage of at most 6% (at 180 ° C, 15 min) is achieved. This applies in particular if PES is used as the material. It is also advantageous to adjust the withdrawal speed of the filaments, the amount of air and the temperature of the countercurrent air so that the transition from the area of elastic deformation to the area of plastic deformation takes place under a force which is at least 20% higher.
Obwohl die Filamente hochverstreckt sind, ist es möglich, die Filamente im Anschluß an die Gegenstrombehandlung kontinuierlich oder in einer getrennten Behandlungsstufe nochmals nachzuverstrecken.Although the filaments are highly stretched, it is possible to re-stretch the filaments following the countercurrent treatment or in a separate treatment step.
Als weiterer Verfahrensschritt können die Kunststoffilamente zur Erzeugung eines Vlieses auf einem Träger abgelegt werden oder zur Herstellung von Stapelfasern geschnitten werden, wobei die geschnittenen Filamente zur Verarbeitung in weiteren Verfahren abgefüllt werden können.As a further process step, the plastic filaments can be placed on a support to produce a nonwoven or cut to produce staple fibers, the cut filaments being able to be filled for processing in further processes.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Kunsstoffilamente zur Herstellung eines Vlieses, wobei die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens 32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen. Zur Herstellung eines Spinnvlieses können die Kunststoffilamente als Endlosfäden abgelegt werden, zur Herstellung eines Faservlieses können die Kunststoffilamente als Stapelfasern abgelegt werden.The use of the plastic filaments for producing a nonwoven is particularly advantageous, the filaments having a tensile strength of at least 32 cN / Tex and an elongation of less than 60%. To produce a spunbonded nonwoven, the plastic filaments can be deposited as continuous filaments; to produce a nonwoven, the plastic filaments can be deposited as staple fibers.
Weiterhin vorteilhaft ist die Verwendung der Kunsstoffilamente zur Herstellung von Garnen, wobei die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens 32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen. Dabei können die Garne aus endlosen Kunststoffilamenten hergestellt sein oder aus Stapelfasern gesponnen sein.The use of the plastic filaments for the production of yarns is also advantageous, the filaments having a tensile strength of at least 32 cN / Tex and an elongation of less than 60%. The yarns can be made from endless plastic filaments or spun from staple fibers.
Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing
In der Zeichnung ist eine Verstreckungsvorrichtung zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamenten schematisch dargestellt. Es zeigt die: Fig. 1 die wesentlichen Baugruppen der Anlage, die Fig. 2 einen Verlauf der Geschwindigkeit eines Filamentbündels gemäß der Erfindung im Vergleich zu herkömmlichen Systemen und Fig. 3 die Kennlinien verschiedener mechanischer Eigenschaften.In the drawing, a drawing device for producing drawn plastic filaments is shown schematically. It shows the: Fig. 1 shows the essential components of the system, Fig. 2 shows a course of the speed of a filament bundle according to the invention compared to conventional systems and Fig. 3 shows the characteristics of various mechanical properties.
Ausführung der ErfindungImplementation of the invention
Die in Fig. 1 dargestellte Verstreckungsvorrichtung zur Herstellung von verstreckten Kunststoffasern umfaßt eine Spinnvorrichtung 1 , der in bekannter Weise geschmolzener Kunststoff zugeführt wird. Über in der Spinnvorrichtung 1 angeordnete Spinndüsen tritt eine der Anzahl der Öffnungen in den Spinndüsen entsprechende Anzahl von Filamenten 2 aus, die zusammen ein Filamentbündel 3 ergeben. Üblicherweise werden 16, 32 oder 64 Filamente zu einem Filamentbündel zusammengefaßt. Nach Austritt aus der Spinndüse werden die Filamente 2 unter die Erstarrungstemperatur abgekühlt, wobei eine zusätzliche Kühlvorrichtung 4 vorgesehen sein kann. Dabei bilden sich kristalline und amorphe Zonen im einzelnen Filament aus.The drawing device shown in FIG. 1 for the production of drawn plastic fibers comprises a spinning device 1, which is supplied with melted plastic in a known manner. A number of filaments 2, which together form a bundle of filaments 3, emerges via spinnerets arranged in the spinning device 1 and corresponds to the number of openings in the spinnerets. Usually 16, 32 or 64 filaments are combined into a filament bundle. After emerging from the spinneret, the filaments 2 are cooled below the solidification temperature, and an additional cooling device 4 can be provided. Crystalline and amorphous zones form in the individual filament.
Die abgekühlten Filamente 2 werden nun einer Heizvorrichtung 5 zugeführt und dort gebündelt, so daß ein paralleler Verlauf durch die Heizvorrichtung 5 erfolgt. Die Heizvorrichtung 5 weist einen Heizschacht 6 auf, an dessen gegenüber der Spinnvorrichtung unterem Ende 7 heiße Luft 8 zugeführt wird und an dessen oberem Ende 9 die Luft wieder austritt. In dem Heizschacht 6 wird die Luft 8 folglich im Gegenstrom zu dem Filamentbündel 3 geführt.The cooled filaments 2 are now fed to a heating device 5 and bundled there so that the heating device 5 runs in parallel. The heating device 5 has a heating shaft 6, at the lower end 7 of which hot air 8 is fed in relation to the spinning device and at the upper end 9 of which the air emerges again. In the heating shaft 6, the air 8 is consequently guided in countercurrent to the filament bundle 3.
In einer bestimmten Entfernung zu dem Heizschacht 6 ist die Abzugsvorrichtung 10 angeordnet, mit welcher auf das Filamentbündel 3 eine Zugkraft ausgeübt wird. Dies erfolgt auf pneumatischem Weg über eine Venturi-Düse 11 , der unter hohem Druck stehende Luft 12 zugeführt wird, so daß am engsten Querschnitt die Schallgeschwindigkeit erreicht wird im weiteren Verlauf die Schallgeschwindigkeit überschritten wird.At a certain distance from the heating shaft 6, the take-off device 10 is arranged, with which a pulling force is exerted on the filament bundle 3. This takes place pneumatically via a Venturi nozzle 11, to which air 12 under high pressure is supplied, so that the narrowest cross section the speed of sound is reached in the further course the speed of sound is exceeded.
Das aus der Abzugsvorrichtung 10 austretende Filamentbündel 3 kann in bekannter Weise zu einem Kunststoffäden verarbeitet werden, zur Erzeugung von Stapelfasern geschnitten werden oder zur Herstellung eines Spinnvlieses dienen. Letzteres ist beispielsweise in der FR 7420 254 beschrieben.The filament bundle 3 emerging from the take-off device 10 can be processed in a known manner to a plastic thread, cut to produce staple fibers or used to produce a spunbonded nonwoven. The latter is described, for example, in FR 7420 254.
In Fig. 2 ist eine Übersicht über den Geschwindigkeitsverlauf der ersponnenen Filamente für verschiedene Anlagen bzw. Verfahren dargestellt. Unter den üblichen Bedingungen einer direkten Erspinnung und Streckung der Filamente in einer Stufe und unter hoher Geschwindigkeit, hier einer Abzugsgeschwindigkeit von 6000 m/ min, erfahren die Filamente eine schockartige Abkühlung aufgrund der sehr hohen Geschwindigkeitsgradienten in Längs- und Querrichtung, siehe Kurve A. Entlang des Spinnweges ist der Geschwindigkeitsgradient größer als 2x104 1/s, und die Abkühlgeschwindigkeit ist in der Größenordnung von 26000°C /s. Diese extremen Bedingungen bewirken in dem Filament eine unterschiedliche, heterogene Struktur zwischen dem Mantel und dem Kern des Filaments. Gegenüber den in einem mehrstufigen Verfahren nachverstreckten Filamenten hat dies einen Abfall bestimmter mechanischer Eigenschaften zur Folge.2 shows an overview of the speed profile of the spun filaments for various systems or processes. Under the usual conditions of direct spinning and stretching of the filaments in one step and at high speed, here a take-off speed of 6000 m / min, the filaments experience a shock-like cooling due to the very high speed gradients in the longitudinal and transverse directions, see curve A. Along The speed gradient of the spinning path is greater than 2x10 4 1 / s, and the cooling rate is of the order of 26000 ° C / s. These extreme conditions create a different, heterogeneous structure in the filament between the sheath and the core of the filament. Compared to the filaments post-drawn in a multi-stage process, this results in a drop in certain mechanical properties.
Eine Verringerung der Geschwindigkeit auf 4400 m/min Abzugsgeschwindigkeit vermindert den Geschwindigkeitsgradienten und die Kühlgeschwindigkeit deutlich, wie dann aus der Kurve B abgelesen werden kann. Allerdings nimmt auch die Bruchlast ab und die Bruchdehnung zu.Reducing the speed to a take-off speed of 4400 m / min significantly reduces the speed gradient and the cooling speed, as can then be seen from curve B. However, the breaking load also decreases and the elongation at break increases.
Um trotz vorteilhafter niedriger Abzugsgeschwindigkeiten eine Erhöhung der Bruchlast und eine Verringerung der Bruchdehnung zu erhalten, werden zweistufige mechanische Verfahren verwendet, die einen ersten Bereich mit einem hohen Geschwindigkeitsgradienten und einen zweiten Bereich mit hohen Geschwindigkeitsgradienten aufweisen. Dies ist in der Kurve C dargestellt.In order to obtain an increase in the breaking load and a reduction in the elongation at break despite advantageous low take-off speeds, two-stage mechanical methods are used which have a first region with a high speed gradient and a second region have high speed gradients. This is shown in curve C.
Durch die Verwendung einer Heizvorrichtung mit durch im Gegenstrom geführter, erhitzter Luft angeblasenen Filamenten zwischen der Spinndüse und der Abzugsvorrichtung wird bei einer Abzugsfeschwindigkeit von 4400 m/min der in der Kurve D dargestellte Verlauf erreicht. Über eine Länge L der Heizvorrichtung 5 findet eine Nachverstreckung der über den Erstarrungspunkt erhitzen Filamente statt.By using a heating device with filaments blown by countercurrent, heated air between the spinneret and the take-off device, the course shown in curve D is achieved at a take-off speed of 4400 m / min. The filaments heated above the solidification point are stretched over a length L of the heating device 5.
In der Tabelle 1 sind verschiedene Versuchsergebnisse mit und ohne Heizvorrichtung für unterschiedliche Massendurchsätze von Polyethylenterephthalat (PET) mit einem Schmelzpunkt von 256°C und einer Viskosität von 190 Pa s bei 290°C gegenübergestellt.Table 1 shows various test results with and without a heater for different mass throughputs of polyethylene terephthalate (PET) with a melting point of 256 ° C and a viscosity of 190 Pa s at 290 ° C.
In einer ersten Versuchsanordnung T wurde eine aus Spinnvorrichtung 1 und Abzugsvorrichtung 10 bestehende Verstreckvorrichtung zur Herstellung von Filamenten verwendet.In a first test arrangement T, a drawing device consisting of spinning device 1 and take-off device 10 was used for the production of filaments.
Die zweite Versuchsanordnung V unterscheidet sich von der ersten dadurch, daß zwischen der Spinnvorrichtung 1 und der Abzugsgeschwindigkeit 10 eine Heizvorrichtung 5 vorgesehen wurd, in welcher die Filamente mit im Gegenstrom geführter, auf eine Temperatur oberhalb der Erstarrungstemperatur erhitzter Luft erwärmt wurden. Es ist möglich, daß dabei die Filamente 3 über ihre Erstarrungstemperatur erhitzt werden, daß aber gleichwohl die Schmelztemperatur nicht erreicht wird.The second experimental arrangement V differs from the first in that a heating device 5 was provided between the spinning device 1 and the take-off speed 10, in which the filaments were heated with air which was conducted in countercurrent and heated to a temperature above the solidification temperature. It is possible that the filaments 3 are heated above their solidification temperature, but that the melting temperature is nevertheless not reached.
Die Versuche wurden für beide Versuchsanordnungen zum einen mit einem Massendurchsatz von 1 g/min je Kapillaröffnung der Spinndüse (T1 , V1.1 , V1.2) und zum anderen mit einem Massendurchsatz von 0,62 g/min je Kapillaröffnung der Spinndüse (T2, V2) durchgeführt. Bei dem Vergleich der wesentlichen Eigenschaften des in der ersten Versuchsreihe hergestellten Filaments ist zunächst festzustellen, daß die Abzugsgeschwindigkeit des Filaments in den Versuchen V1.1 und V1.2 gegenüber T1 deutlich zurückgegangen ist. Dies läßt sich dadurch erklären, daß die Reibungskräfte in der Heizvorrichtung durch die Druckerhöhung in der Abzugsvorrichtung nicht vollständig ausgeglichen wurden. Ein direkter Vergleich der mechanischen Eigenschaften zweier mit derselben Abzugsgeschwindigkeit gemäß den beiden Versuchsanordnungen T, V hergestellten Filamente ist hier daher nicht möglich.The tests were carried out for both test arrangements on the one hand with a mass throughput of 1 g / min per capillary opening of the spinneret (T1, V1.1, V1.2) and on the other hand with a mass throughput of 0.62 g / min per capillary opening of the spinneret (T2 , V2). When comparing the essential properties of the filament produced in the first test series, it should first be noted that the pull-off speed of the filament in tests V1.1 and V1.2 has decreased significantly compared to T1. This can be explained by the fact that the frictional forces in the heating device were not completely compensated for by the pressure increase in the extraction device. A direct comparison of the mechanical properties of two filaments produced with the same take-off speed according to the two test arrangements T, V is therefore not possible here.
Man erkennt aber, daß trotz einer von 4770 m/min auf 3330 m/min verringerter Abzugsgeschwindigkeit die Festigkeit von 30,3 cN/Tex auf 39,7 cN/Tex gesteigert und die Dehnung von 72,6% auf 57,1 % verringert wurde (T1 und V1.2). Damit ist es möglich, zur Erzeugung von Filamenten hoher Festigkeit in einem Bereich mittlerer Abzugsgeschwindigkeit zu arbeiten. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit in der Versuchsanordnung mit Heizvorrichtung auf 4000 m/min führt zu einer nochmaligen Verbesserung der Festigkeit von 39,7 cN/dTex auf 42,5 cN/Tex und eine Verringerung der Dehnung von 57,1 % auf 43,7% (V1.2 gegenüber V1.1 ).It can be seen, however, that despite a reduced take-off speed from 4770 m / min to 3330 m / min, the strength increased from 30.3 cN / Tex to 39.7 cN / Tex and the elongation decreased from 72.6% to 57.1% was (T1 and V1.2). It is thus possible to work in an area of medium take-off speed in order to produce high-strength filaments. Increasing the speed in the test arrangement with a heating device to 4000 m / min leads to a further improvement in the strength from 39.7 cN / dTex to 42.5 cN / Tex and a reduction in the elongation from 57.1% to 43.7% (V1.2 compared to V1.1).
In der zweiten Versuchsreihe V2, T2, wurde ein Massendurchsatz Polymer /Loch von 0,62 g/min eingestellt. Auch im feineren Titerbereich verringerte sich die Abzugsgeschwindigkeit. Die Festigkeit verbesserte sich in beträchtlichem Maße von 27,7 cN/Tex auf 36,6 cN/Tex und die Dehnung wurde ebenfalls von 82,6% auf 47,6% deutlich reduziert Tabelle 1In the second test series V2, T2, a mass throughput of polymer / hole of 0.62 g / min was set. The withdrawal speed also decreased in the finer titer range. The strength improved considerably from 27.7 cN / Tex to 36.6 cN / Tex and the elongation was also significantly reduced from 82.6% to 47.6% Table 1
In Fig. 3 ist der Kraft-Dehnungsverlauf der Aus den Versuchen T1 , V1 , V1.1 , V1.2; T2, V2 hervorgegangenen Filamente zusammengestellt. Man erkennt den außerordentlich großen Einfluß der Heizvorrichtung sowohl auf die Festigkeit als auch auf die Dehnung. Insbesondere von Bedeutung ist die wesentliche Verbesserung der Dehnung im Bereich von Kräften höher als 10 cN/Tex. Die verbesserten Filamente können hier deutlich mehr Last aufnehmen, ohne eine übermäßige Dehnung zu erfahren. Dieses Verhalten ist selbst bei mit verringerter Abzugsgeschwindigkeit hergestellten Filamenten gemäß V1.2 bzw. V2 noch in wesentlichem Maße gegeben. Die Abkühlung der aus der etwa 300°C heißen Spinnvorrichtung austretenden Filamente erfolgte durch Queranströmung mit Luft bei Raumtemperatur, die Erhitzung der Filamente in der Heizvorrichtung erfolgte mit einem Volumenstrom auf 270 - 300°C erhitzer Luft zwischen 10 und 15 m3/h. Es versteht sich von selbst, daß die Temperatur des gasförmigen Fluids 8 für Polyolefine entsprechend der jeweiligen Schmelztemperatur angepaßt werden muß. Der Massendurchsatz an gasförmigem Fluid 8 richtet sich unter anderem nach der Menge der zu verstreckenden Filamente, dem verwendeten Polymer oder Polymeren, dem Verstreckungsgrad und der Vorverstreckung zwischen der Spinnvorrichtung 1 und der Heizvorrichtung 5.In Fig. 3, the force-strain curve is from the experiments T1, V1, V1.1, V1.2; T2, V2 resulting filaments compiled. One can see the extraordinarily large influence of the heating device on both the strength and the elongation. Of particular importance is the significant improvement in elongation in the range of forces higher than 10 cN / Tex. The improved filaments can take significantly more load here without experiencing excessive stretching. This behavior is still largely the case even with filaments produced with reduced take-off speed in accordance with V1.2 or V2. The filaments emerging from the approximately 300 ° C. hot spinning device were cooled by air flow at room temperature, the filaments in the heating device were heated with a volume flow of air heated to 270-300 ° C. between 10 and 15 m 3 / h. It goes without saying that the temperature of the gaseous fluid 8 for polyolefins must be adjusted according to the respective melting temperature. The mass flow rate of gaseous fluid 8 depends, among other things, on the amount of filaments to be drawn, the polymer or polymers used, the degree of drawing and the pre-drawing between the spinning device 1 and the heating device 5.
Die Filamente eignen sich aufgrund ihrer verbesserten mechanischen Eigenschaften besonders für die Herstellung von Vliesen, wobei als Material thermoplastische Kunststoffe, insbesondere PET, aber auch Polyester (PES), Polyamid (PA), Polyamid 6.6 (PA 6.6), Polypropylen (PP) oderDue to their improved mechanical properties, the filaments are particularly suitable for the production of nonwovens, the material being thermoplastic, in particular PET, but also polyester (PES), polyamide (PA), polyamide 6.6 (PA 6.6), polypropylene (PP) or
Polybutylenterephthalat (PBT) in Frage kommen. Die Filamente können auch aus mehreren verschiedenen Materialien hergestellt sein, wobei bekannte Spinntechniken verwendet werden. Polybutylene terephthalate (PBT) come into question. The filaments can also be made from several different materials using known spinning techniques.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verstreckvorrichtung zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamenten (2, 3), umfassend eine Spinnvorrichtung (1 ), und eine pneumatische Mittel (11 ) zur Erzeugung einer Zugkraft an den Kunststoffilamenten (2, 3) umfassende Abzugsvorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spinnvorrichtung (1 ) und der Abzugsvorrichtung (10) eine Heizvorrichtung (5) mit einem im Gegenstrom zu den Kunststoffilamenten (2, 3) geführten Heizmittelstrom (8) angeordnet ist.1. stretching device for the production of stretched plastic filaments (2, 3), comprising a spinning device (1), and a pneumatic means (11) for generating a tensile force on the plastic filaments (2, 3) comprising withdrawal device (10), characterized in that between the spinning device (1) and the take-off device (10) there is a heating device (5) with a flow of heating medium (8) which is conducted in counterflow to the plastic filaments (2, 3).
2. Verstreckvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Herstellung eines Spinnvlieses vorgesehen sind.2. Stretching device according to claim 1, characterized in that means are provided for producing a spunbonded nonwoven.
3. Verstreckvorrichtung Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung von Stapelfasern, beispielsweise für die3. stretching device system according to claim 1, characterized in that means for producing staple fibers, for example for the
Herstellung von Faservliesen vorgesehen sind.Manufacture of non-woven fabrics are provided.
4. Verfahren zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamente (2, 3), wonach schmelzgesponnene Filamente (2, 3)mit einem Einzeltiter von größer 1 dTex hinter einer Spinnvorrichtung (1 ) zumindest auf4. Process for the production of stretched plastic filaments (2, 3), according to which melt-spun filaments (2, 3) with a single titer of greater than 1 dTex at least behind a spinning device (1)
Erstarrungstemperatur abgekühlt und mittels eines pneumatischen Abzugsvorrichtung (10) verstreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente anschließend zum Zwecke des Verstreckens in einer Heizvorrichtung (5) erwärmt werden, wobei die Filamente in der Heizvorrichtung (5) von einem gasförmigen, auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes erhitzten Fluids (8) im Gegenstrom angeblasen werden.The solidification temperature is cooled and drawn by means of a pneumatic draw-off device (10), characterized in that the filaments are then heated in a heating device (5) for the purpose of drawing, the filaments in the heating device (5) being changed from a gaseous to a temperature above of the solidification point heated fluid (8) are blown in countercurrent.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Heizvorrichtung (5) und der Abzugsvorrichtung (10) eine5. The method according to claim 4, characterized in that between the heating device (5) and the extraction device (10)
Nachverstreckung in einem Streckverhältnis von 1 ,1 bis 1 ,5 erfolgt. Post-stretching takes place in a stretch ratio of 1.1 to 1.5.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente (2, 3) bei einer Temperatur von 200°C bis 350°C, vorzugsweise 225°C bis 300°C, im Gegenstrom angeblasen werden.6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the filaments (2, 3) at a temperature of 200 ° C to 350 ° C, preferably 225 ° C to 300 ° C, are blown in countercurrent.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente mit einer Luftmenge von 5 m3 /h bis 25 m3/h im Gegenstrom angeblasen werden.7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the filaments are blown in counterflow with an amount of air from 5 m 3 / h to 25 m 3 / h.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 2000 m/min bis 4700 m/min durch den Gegenstrom geführt werden.8. The method according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the filaments are passed through the countercurrent at a take-off speed of 2000 m / min to 4700 m / min.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt werden, daß eine Fadendehnung kleiner 60%, erzielt wird.9. The method according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the amount of air and the temperature of the countercurrent air are adjusted so that a thread elongation less than 60% is achieved.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit der Filamente, die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt werden, daß bei gleicher10. The method according to any one of claims 4 to 9, characterized in that the withdrawal speed of the filaments, the amount of air and the temperature of the countercurrent air are adjusted so that at the same
Abzugsgeschwindigkeit eine relative Erhöhung der Zugfestigkeit des nachverstreckten Filaments von mindestens 20% gegenüber einem einfach verstreckten Filament erzielt wird, wobei vorzugsweise eine Zugfestigkeit der Filamente von mindestens 32 cN/Tex, besonders vorzugsweise 40 bis 50 cN/Tex erzielt wird.Take-off speed a relative increase in the tensile strength of the post-drawn filament of at least 20% is achieved compared to a single-drawn filament, preferably a tensile strength of the filaments of at least 32 cN / Tex, particularly preferably 40 to 50 cN / Tex.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit der Filamente, die Luftmenge und Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt sind, daß der Übergang des Bereichs elastischer Verformung in den Bereich plastischer Verformung erst unter einer um mindestens 20% erhöhten Kraft erfolgt. 11. The method according to any one of claims 4 to 10, characterized in that the withdrawal speed of the filaments, the amount of air and temperature of the countercurrent air are set so that the transition from the area of elastic deformation to the area of plastic deformation only increased by at least 20% Force occurs.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt12. The method according to any one of claims 4 to 11, characterized in that the amount of air and the temperature of the countercurrent air are set
5 werden, daß ein Heißluftschrumpf von höchstens 6% (bei 180°C, 15 min) erzielt wird.5 that a hot air shrinkage of at most 6% (at 180 ° C, 15 min) is achieved.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente im Anschluß an die Gegenstrombehandlung13. The method according to any one of claims 4 to 12, characterized in that the filaments following the countercurrent treatment
10 kontinuierlich oder in einer getrennten Behandlungsstufe nachverstreckt werden.10 can be post-stretched continuously or in a separate treatment stage.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente (2, 3) zur Erzeugung eines Vlieses auf einem14. The method according to any one of claims 4 to 13, characterized in that the plastic filaments (2, 3) for producing a fleece on a
15 Träger abgelegt werden.15 carriers are stored.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente (2, 3) zur Herstellung von Stapelfasern geschnitten werden.15. The method according to any one of claims 4 to 13, characterized in that the plastic filaments (2, 3) are cut to produce staple fibers.
2020th
16. Vlies, aufweisend unter Verwendung einer Verstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15 hergestellte verstreckte Kunststoffilamente, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens16. Nonwoven comprising drawn plastic filaments produced using a drawing device according to one of claims 1 to 3 or by a method according to one of claims 4 to 15, characterized in that the filaments have a tensile strength of at least
25 32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen.25 32 cN / Tex and an elongation less than 60%.
17. Vlies nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente als Endlosfäden abgelegt sind.17. Nonwoven according to claim 16, characterized in that the plastic filaments are deposited as continuous filaments.
30 18. Vlies nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente als Stapelfasern vorliegen. 30 18. Nonwoven according to claim 16, characterized in that the plastic filaments are present as staple fibers.
19. Garn, aufweisend unter Verwendung einer Verstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15 hergestellte verstreckte Kunststoffilamente, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens19. Yarn comprising drawn plastic filaments produced using a drawing device according to one of claims 1 to 3 or by a method according to one of claims 4 to 15, characterized in that the filaments have a tensile strength of at least
32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen.32 cN / Tex and an elongation less than 60%.
20. Garn nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente Endlosfäden sind.20. Yarn according to claim 19, characterized in that the plastic filaments are filaments.
21. Garn nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente als Stapelfasern vorliegen. 21. Yarn according to claim 19, characterized in that the plastic filaments are present as staple fibers.
GEÄNDERTE ANSPRÜCHECHANGED REQUIREMENTS
[beim Internationalen Büro am 28. Ouli 1998 (28.07.98) eingegangen; ursprünglicher Anspruch 4 geändert; alle weiteren Ansprüche unverändert (4 Seiten)][Received at the International Office on July 28, 1998 (July 28, 1998); original claim 4 amended; all other claims unchanged (4 pages)]
1. Verstreckvorrichtung zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamenten (2, 3), umfassend eine Spinnvorrichtung (1 ), und eine pneumatische Mittel (11 ) zur Erzeugung einer Zugkraft an den Kunststoffilamenten (2, 3) umfassende Abzugsvorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spinnvorrichtung (1 ) und der Abzugsvorrichtung (10) eine Heizvorrichtung (5) mit einem im Gegenstrom zu den Kunststoffilamenten (2, 3) geführten Heizmittelstrom (8) angeordnet ist.1. stretching device for the production of stretched plastic filaments (2, 3), comprising a spinning device (1), and a pneumatic means (11) for generating a tensile force on the plastic filaments (2, 3) comprising withdrawal device (10), characterized in that between the spinning device (1) and the take-off device (10) there is a heating device (5) with a flow of heating medium (8) which is conducted in counterflow to the plastic filaments (2, 3).
2. Verstreckvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Herstellung eines Spinnvlieses vorgesehen sind.2. Stretching device according to claim 1, characterized in that means are provided for producing a spunbonded nonwoven.
3. Verstreckvorrichtung Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung von Stapelfasern, beispielsweise für die3. stretching device system according to claim 1, characterized in that means for producing staple fibers, for example for the
Herstellung von Faservliesen vorgesehen sind.Manufacture of non-woven fabrics are provided.
4. Verfahren zur Herstellung von verstreckten Kunststoffilamente (2, 3), wonach schmelzgesponnene Filamente (2, 3) mit einem Einzeltiter von größer 1 dTex hinter einer Spinnvorrichtung (1 ) zumindest auf4. Process for the production of stretched plastic filaments (2, 3), according to which melt-spun filaments (2, 3) with a single titer of greater than 1 dTex at least behind a spinning device (1)
Erstarrungstemperatur abgekühlt und mittels einer pneumatischen Abzugsvorrichtung (10) verstreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente nach dem Abkühlen und vor dem Eintritt in die Abzugsvorrichtung zum Zwecke des Verstreckens in einer Heizvorrichtung (5) erwärmt werden, wobei die Filamente in derThe solidification temperature is cooled and drawn by means of a pneumatic draw-off device (10), characterized in that the filaments are heated in a heating device (5) after cooling and before entering the draw-off device for the purpose of drawing, the filaments in the
Heizvorrichtung (5) von einem gasförmigen, auf eine Temperatur oberhalb des Erstarrungspunktes erhitzten Fluids (8) im Gegenstrom angeblasen werden.Heating device (5) are blown in countercurrent by a gaseous fluid (8) heated to a temperature above the solidification point.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Heizvorrichtung (5) und der Abzugsvorrichtung (10) eine Nachverstreckung in einem Streckverhältnis von 1 ,1 bis 1 ,5 erfolgt. 5. The method according to claim 4, characterized in that between the heating device (5) and the take-off device (10) is post-stretching in a stretching ratio of 1.1 to 1.5.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die6. The method according to claim 4 or 5, characterized in that the
Filamente (2, 3) bei einer Temperatur von 200°C bis 350°C, vorzugsweise 225°C bis 300°C, im Gegenstrom angeblasen werden.Filaments (2, 3) are blown in countercurrent at a temperature of 200 ° C to 350 ° C, preferably 225 ° C to 300 ° C.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, ddaaßß ddiiee FFiillaammeennttee mmiitt eeiinneerr LLuuffttmenge von 5 m3 /h bis 25 m3/h im Gegenstrom angeblasen werden.7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that ddiiee FFiillaammeennttee mmiitt eeiinneerr L air volume of 5 m 3 / h to 25 m 3 / h are blown in counterflow.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 2000 m/min bis 4700 m/min durch den Gegenstrom geführt werden.8. The method according to any one of claims 4 to 7, characterized in that the filaments are passed through the countercurrent at a take-off speed of 2000 m / min to 4700 m / min.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt werden, daß eine Fadendehnung kleiner 60%, erzielt wird.9. The method according to any one of claims 4 to 8, characterized in that the amount of air and the temperature of the countercurrent air are adjusted so that a thread elongation less than 60% is achieved.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit der Filamente, die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt werden, daß bei gleicher10. The method according to any one of claims 4 to 9, characterized in that the withdrawal speed of the filaments, the amount of air and the temperature of the countercurrent air are adjusted so that at the same
Abzugsgeschwindigkeit eine relative Erhöhung der Zugfestigkeit des nachverstreckten Filaments von mindestens 20% gegenüber einem einfach verstreckten Filament erzielt wird, wobei vorzugsweise eine Zugfestigkeit der Filamente von mindestens 32 cN/Tex, besonders vorzugsweise 40 bis 50 cN Tex erzielt wird.Take-off speed, a relative increase in the tensile strength of the post-drawn filament of at least 20% is achieved compared to a single-drawn filament, preferably a tensile strength of the filaments of at least 32 cN / Tex, particularly preferably 40 to 50 cN Tex.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit der Filamente, die Luftmenge und Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt sind, daß der Übergang des Bereichs elastischer Verformung in den Bereich plastischer Verformung erst unter einer um mindestens 20% erhöhten Kraft erfolgt. 11. The method according to any one of claims 4 to 10, characterized in that the withdrawal speed of the filaments, the amount of air and temperature of the countercurrent air are set so that the transition from the area of elastic deformation to the area of plastic deformation only increased by at least 20% Force occurs.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmenge und die Temperatur der Gegenstromluft so eingestellt werden, daß ein Heißluftschrumpf von höchstens 6% (bei 180°C, 15 min) erzielt wird.12. The method according to any one of claims 4 to 11, characterized in that the amount of air and the temperature of the countercurrent air are adjusted so that a hot air shrinkage of at most 6% (at 180 ° C, 15 min) is achieved.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente im Anschluß an die Gegenstrombehandlung kontinuierlich oder in einer getrennten Behandlungsstufe nachverstreckt werden.13. The method according to any one of claims 4 to 12, characterized in that the filaments are post-stretched after the countercurrent treatment continuously or in a separate treatment stage.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente (2, 3) zur Erzeugung eines Vlieses auf einem Träger abgelegt werden.14. The method according to any one of claims 4 to 13, characterized in that the plastic filaments (2, 3) for producing a nonwoven are placed on a carrier.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente (2, 3) zur Herstellung von Stapelfasern geschnitten werden.15. The method according to any one of claims 4 to 13, characterized in that the plastic filaments (2, 3) are cut to produce staple fibers.
16. Vlies, aufweisend unter Verwendung einer Verstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15 hergestellte verstreckte Kunststoffilamente, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens 32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen.16. Nonwoven, comprising using a drawing device according to one of claims 1 to 3 or a method according to one of claims 4 to 15, drawn plastic filaments, characterized in that the filaments have a tensile strength of at least 32 cN / Tex and an elongation less than Have 60%.
17. Vlies nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente als Endlosfäden abgelegt sind.17. Nonwoven according to claim 16, characterized in that the plastic filaments are deposited as continuous filaments.
18. Vlies nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente als Stapelfasern vorliegen. 18. Fleece according to claim 16, characterized in that the plastic filaments are present as staple fibers.
19. Garn, aufweisend unter Verwendung einer Verstreckvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 15 hergestellte verstreckte Kunststoffilamente, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente eine Zugfestigkeit von mindestens19. Yarn comprising drawn plastic filaments produced using a drawing device according to one of claims 1 to 3 or by a method according to one of claims 4 to 15, characterized in that the filaments have a tensile strength of at least
32 cN/Tex und eine Dehnung kleiner als 60% aufweisen.32 cN / Tex and an elongation less than 60%.
20. Garn nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente Endlosfäden sind.20. Yarn according to claim 19, characterized in that the plastic filaments are filaments.
21. Garn nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffilamente als Stapelfasern vorliegen. 21. Yarn according to claim 19, characterized in that the plastic filaments are present as staple fibers.
IN ARTIKEL 19 GENANNTE ERKLÄRUNGDECLARATION REFERRED TO IN ARTICLE 19
Die Änderungen in den neuen Ansprüche betreffen lediglich Anspruch 4.The changes in the new claims only concern claim 4.
Die Änderungen sind in den ursprünglichen Anmeldungsunterlagen auf Seite 9, Absatz 2 und Absatz 4 offenbart. The changes are disclosed in the original application documents on page 9, paragraph 2 and paragraph 4.
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