DE1660653A1 - Spinn- und Verstreckverfahren - Google Patents

Description

HS ftn?Shria: Hamburg 50, Könlsetr. Telefon: 39 5314

DR. E. WIEGAND ■ „ ^0OO HAMBURG 1,

MÖNCHEN Ί 660653 BALLtNOAMMa*

DIPL-ING. W. NIEMANN TELEFON: 330475

HAMBURG PATENTANWÄLTE ^s

W. 13177/67 12/BÖ.

Toy ο Boon Kabushiki Kaisha Tokyo (Japan)

Spinn- und Verstreckverfahren·

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen brauchbarer synthetischer Fasern mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Dehnung und Dimensionsstabilität, und zwar zum Herstellen solcher Fasern mittels einer kontinuierlichen Arbeitsweise ohne Anwendung eines gewöhnlichen unab hängigen Verstreckvorganges. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Direktspinn- und Verstreckverfahren für brauchbare synthetische Fasern, mittels welchem es möglich ist, synthetische Fadenbündel durch einen kontinuierlichen Arbeitsvorgang und durch eine kontinuierliche Arbeitsweise zu erhalten.

TJnverstreckte Fäden sind allgemein kurz nach dem Schmelzspinnen eines synthetischen Polymerisata in ihrer physikalischen Struktur allgemein unstabil. Aus diesem

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Grunde bestehen Arbeitsweisen, die bisher verwendet wurden, um brauchbare synthetische Fasern zu erhalten, darin, unverstreckte Fäden, die durch Schmelzspinnen eines synthetischen Polymerisats erhalten wurden, auf eine Spule zu wickeln und die unverstreckte Fadenpackung mittels eines unabhängigen Veistreckvorganges zu"verstrecken, während sie aufgelockert wird.

Viele Versuche 3ind in den letzten Jahren gemacht worden, um brauchbare synthetische Fasern direkt zu erhalten, ohne zwei solche Arbeitsvorgänge durchzuführen, jedoch ist keine praktische Arbeitsweise bisher entwickelt worden.

Beispielsweise ist in den bekanntgernachten Japanischen Patentanmeldungen 12o8/53 und 272i/6o ein Verfahren beschrieben, das aus einer Kombination eines Spinnvorganges und eines Verstreckvorganges besteht. Bei diesem Verfahren werden Fäden, die sich in dem Zustand befinden, in welchem sich beim Ausstoßen befanden, in ein Flüssigkeitsbad eingeführt und auf eine Temperatur unter der Glaaphasenübergangstemperatur abgekühlt, wodurch die ausgestoßenen Fäden in dem sogenannten unverstreckten Zustand fixiert werden. Hiernach werden die Fäden verstreckt. Dieses Verfahren ist jedoch in wirtschaftlicher Hinsicht nicht zu bevorzugen, weil es die Verwendung eines Flüssigkeitabades erfordert und der Arbeitsvorgang der Handhabung der Fäden und die zu verwendende Vorrichtung kompliziert werden. Ein anderer Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß das Ver-

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strecken nicht glatt bzw. gleichmäßig erfolgt.

Weiterhin ist In den USA-Patentschriften 2 604 667 und 2 604 689 ein Direktspinn- und Verstreckverfahren für brauchbare synthetische Pasern beschrieben, bei welchem die gerade altsgestoßenen Fäden mit hoher Geschwindigkeit von über 2000 Lleter je Minute und vorzugsweise über 4000 Lleter je Minute aufgewickelt werden. Zu diesem Zeitpunkt werden die ausgestoßenen Fädet, durch Ziehen dünn und die Moleküle werden durch die Spannung orientiert, die sich aus pneumatischem Widerstand ergibt, wodurch Produktgarne mit verhältnismäßig geringer .Dehnung durch ein kontinuierliches Verfahren erhalten werden. Da jedoch die oben genannten Aufwiekelgeschwindigkeiten die Grenzgeschwindigkeit einer gewöhnlichen Ringzwirnwickeleinrichtung beträchtlich übersteigen, müßten die gestreckten Fäden auf eine Trommel aufgewickelt oder von einem Ejektor aufgenommen werden, und es ist unmöglich, gleichzeitig die Zwirnung zu erteilen, die für die Jndverweiidung der Garne erforderlich ist. Außerdem besteht ein Kachteil darin, daß solche Garne, die durch das Hoehgeschwinaigkeitsspinnen erhalten werden, sich von Garnen unterscheiden, die mittels der Arbeitsweise erhalten werden, bei welcher gewöhnliche unabhängige Spinn- und Verstreckvorgänge angewendet werden, und sie zeigen eine beträchtlich größere Schrumpfung, wenn sie in kochendes V, asser eingetaucht «erden.

Bin Hauptzweck der Erfindung besteht darin, ein

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Direktspinn- und Verstreckverfahren für synthetische Fasern zu schaffen, mittels welchem es durch kontinuierliche ununterbrochene Arbeitsweise ohne einen dazwischenliegenden Aufwickelvorgang möglich ist, brauchbare synthetische Fasern mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Dehnung und Dimensionsstabilität in gebündelter Form zu erzeugen, die für die üidverwendungen der Garne erwünscht ist.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, ein direktes Spinn- und Verstreckverfahren für synthetische Fasern zu schaffen, mittels welchem es möglich ist, die genannten brauchbaren synthetischen Fäden durch eine kontinuierliche Arbeitsweise in gedrehtem bzw. gezwirntem Zustand zu erzeugen·

£in anderer Zweck der Erfindung besteht darin, ein direktes 3pinn- und Verstreckverfahren für synthetische Fasern zu schaffen, mittelB welchem es möglich ist, bei kontinuierlicher Arbeitswelse die genannten brauchbaren synthetischen Fäden als gekräuselte, gebündelte Garne zu erzeugen«

Andere Zwecke und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor·

Die Erfindung betrifft ein direktes Spinn- und Verstreckverfahren für brauchbare synthetische Fasern,das das Schmelzspinnen eines schmelzbaren faserbildenden thermoplastischen Polymerisate, danach das Verstrecken der sich

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daraus ergebenden Fäden ohne Aufwickeln zu einer Packung bzw. zu einem Wickel und das Aufwickeln der verstreckten Fäden zu einem Wickel umfaßt. Gemäß der Erfindung ist ein solches Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der gerade ausgestoßenen unverstreckten Fäden im Bereich von 150 bis 350 Meter je Minute und die l'empratur der Fäden zwischen der Glasiibergangstemperatur des thermoplatisehen Polymerisats und einer Temperatur gehalten wird, die um 70° C höher als die GIa silber gang stemperatur beim Beginn des Verstrecken ist, und daß die Fäden mit einem Verstreckverhältnis von 3»0 bis 5»5 verstreckt werden.

Als faserbildendes thermoplastisches Polymerisat, das beim Verfahren gemäß der Erfindung geschmolzen werden kann, können irgendwelche Polymerisate verwendet werden, die beim Schmelzspinnen synthetische Fasern ergeben. Beispielsweise können synthetische Superpolyamide ,wie Polyhexamethylenadipinsäureamid (Nylon 66) und Polycaprolactam (Nylon 6), lineare Polyester mit hohem Polymerisationsgrad wie Polyäthylenteiqphthalat und Mischpolyester, die vorherrschend aus Äthylenterephthalateinheiten bestehen und eine Mischpolymerisatkomponente wie Iaophthalat und Hexahydroterephthalat enthalten, und Polyolefine, beispielsweise Biypropylen und Polyäthylen. Es iet selbstverständlich möglich, diesen theriuoplati sehen Polymerisaten ein Additiv beizugeben, beispielsweise ein Antioxyöierunge-

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mittel, ein UltraviolettstraMenstabilisierun^smittel, ein Schmiermittel, ein Antifärbungsmittel, ein Pigment und ein Mattierungsmittel.

Gemäß der Erfindung wird die Verwendung synthetischer öuperpolyamide wie Polyeaprolactam, und linearer Polyester mit hohem Polymerisationügrad, wie Polyäthylenterephthalat besonders bevorzugt.

Diese thermoplastischen Polymerisate werden einer bekannten 3pinnvorz*ichtung zugeführt» beispielsweise einer solchen, wie sie in den USA-Patentschriften 2 474 885» 2 571 975, 2 771 634 und 2 871 511 beschrieben sind, werden geschmolzen und durch eine geeignete Spinndüse hindurch ausgestoßen. Die Ausstoßtemperatur und andere Bedingungen für eine Polymerisatschmelze können diejenigen sein, wie sie gewöhnlich beim Schmelzspinnen von thermo— plastiscnen Polymerisaten verwendet werden, und es ist keine besondere Begrenzung vorhanden. Die Ausstoßtemperatur, die verwendet werden soll, beträgt für Polyäthylenterephthalat 290 + 10°C, für Superpolyamide 270 * 10⁰C and für Polypropylen etwa 290⁰C. Die Ausstoßgeschwindigkeit kann in Abhängigkeit von der Spinngeschwindigkeit von Paa en und dem Deniergrad der Fäden wahlweise bestimmt werden.

Dünn« Ströme dsr Polymerisatschmelze werden durch Atmosphärenluft abgekühlt und zu Paden uegewandelt, und die Fäden werden bei einer Geschwindigkeit von 150 bis

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Meter je ilintite zum Zeitpunkt des Beginnes des Streckens gestreckt. .ijie gerade ausgeatoßenen Fäden werden leicht durch Hindurchführen zwischen angetriebenen walzen ausgetragen. Ea itit von gröliter Bedeutung» daß die Geschwindigkeit der gerade auagestoßenen Fäden auf 150 bis 350 riet er Je Minute und vorzugsweise auf I70 bis 250 Meter je Uinute beim Beginn des Verstreckens eingestellt ist. Wenn die Geschwindigkeit höher als U5Q Meter je Minute una insbesondere höher als 350 Meter je Minute iat» wird der Vorgang des Verstreckens der ausgesogenen Fäden unstabil und Garne mit *jaten physikalischen Eigenschaften können nicht erhalten werden. Yteiterhin wird die Geschwindigkeit des Aufwickeins der endgültigen bzw. fertigen Garne beträchtlich groß und es ist schwierig» in einem einzigen Arbeitsvorgang gebündelte endgültige Garne au erhalten.

Die Bedingungen für das Abkühlen der ausgestoßenen dünnen Ströme können gewählt werden· Beispielsweise kann das Abkühlen in ittmoephärenluft bei Raumtemperatur oder in einem erhitzten oder gekühlten Luftstrom erfolgen* Bs wird gemäß der Erfindung vorgezogen» den Abstrad zwischen cer Spinndüse ü der Uteile des Beginns des Yerstreekens in dem Bereic: von 30 ca bis 2 m einzustellen,

Gemäß der Erfindung wird die £t»etperatu.r der ausgestoßenen Fäden bei Begins des Yerstreekeus zwischen der Crlasphasenübergangstemperatur des thermoplastischen Polymerisats und einer Ϊ seperator gehalt en* die um 70⁰C

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über eier Glasphasenübergangsteinperatur liegt. Das Aufrechterhalten der Temperatur der gerade ausgestoßenen Fäden beim Beginn dea Streckens wird bequem dadurch erhalten, daü die ausgestoßenen Fäden durch eine geeignete Erhitzungseinrichtung geführt werden, die auf eine Temperatur innerhalb dea oben genannten Temperaturbereichs erhitzt ist. aenn das Ziehen der ausgestoßenen Fäden mittels sich drehender falzen erfolgt, wird es vorgezogen, daß die Walzen auf eine Temperatur in dem vorgenannten Temperaturbereich erhitzt sind. Die Glasphasenübergangstemperatur für jedes der vorgenannten Polymerisate ist wie folgt: Polycaprolactam (Nylon 6) 30° C

Polyhexamethylenadipinamid

(Nylon 66) 35 C

Polyäthylenterephthalat 70° C Beispielsweise ist es bei Verwendung von Nylon 6 und Nylon 66 zu bevorzugen, daß die gerade ausgestoßenen Fäden beim Beginn dea Streckens auf eine Temperatur im Bereich von 30 bis 100° C gehalten werden und daß im Fall von Polyäthylenterephthalat die Temperatur der ausgestoßenen Fäden beim Beginn des Streckens auf eine Temperatur im Bereich von 70 bis 140° C eingestellt wird. Wenn die Temperatur der ausgestoßenen Fäden beim Beginn des Streckens außerhalb des gemäß der Erfindung definierten Bereichs liegt, werden die Fäden gebrochen oder die erhaltenen Fasern haben lediglich eine geringe Orientierung. Jedoch ist es, wenn die Temperatur der ausgestoßenen Fäden beim Beginn

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des Streckens auf einer Temperatur in dem oben genannten Bereich gehalten wird, möglich, ein glattes Strecken mit einem Streckverhältnis von 3|O bis 5»5 durchzuführen und in hohem Ausmaß orientierte verstreckte Fäden mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften zu erhalten. Das Strecken wird leicht dadurch ausgeführt, daß die Fäden zwischen zwei sich mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten drehenden falzen hindurchgeführt werden.

Es ist noch nicht vollständig verstanden, warum Fäden mit ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften dadurch erhalten werden können, daß die Temperatur der gerade ausgestoßenen Fäden beim Beginn des Streckens innerhalb des oben genannten Bereichs gehalten wird. Jedoch ist in Übereinstimmung mit durchgeführten Untersuchungen die Struktur der gerade ausgestoßenen Fäden beträchtlich unstabil, wobei jedoch in dem genannten Temperaturbereich die Verformung der gerade ausgestoßenen Fäden verhältnismäßig leicht und die Zeit für die Entspannung der Orientierung verhältnismäßig kurz ist. Als Ergebnis wurde vermutet, daß in großem Ausmaß orientierte verstreckte Fäden erhalten werden können, wenn der genannte Temperaturbereich angewendet wird.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden die so verstreckten Fäden in eine bekannte Ringzwirneinrichtung eingeführt und als gezwirnte Garne auf einer Spule aufgewickelt. i)& die Geschwindigkeit der gerade ausgestoßenen Fäden beim Beginn dea Streckens auf 150 bis 500 Meter je

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e und vorzugsweise auf 200 bis 250 Ileter je liinute begrenzt itit, iut es möglich, die endgültige Aufv/ickelgeschwindigkeit unter 2000 Heter je LIinute einzustellen. Demgemäß können durch eine kontinuierliche Arbeitsweise Garne in der Form gezwirnter Garne erzeugt werden, die für Endverwendungen erwünscht sind·

Gemäß einer anderen Ausführun^sfογκ der Erfindung werden die gerade ^a^-Jgestoßenen Fäden mit einem Streckverhältnis von 3fO bis 5»5 verstreckt» wobei die Temperatur der Fäden beim Beginn des otreckenc zwischen der Glasphasen· Ubergangstenperatar des thermoplastischen Polymerisats und einer Temperatur gehalten wird, die um 70° C höher als die Glasphaaenübergangstemperatur liegt, und wobei den gerade ausgestoßenen Fäden eine Zwirnung von 6 bis 24 und vorzugsweise 10 bis 18 Drehungen je 2_f54 cm erteilt wird. Demgemäß werden mittels eines kontinuierlichen ununterbrochenen Verfahren-s gekräuselte gestreckte Garne hergestellt. Um das Strecken und Drehen der auagestoßenen Fäden gleichzeitig auszuführen, ist eine bekannte Palschdralleinrichtung zwischen zwei Streckwalzen angeordnet und die ausgestoßenen Fäden werden zwischen ihnen hindurchgeführt. Selbstverständlich ist es möglich, die Zwirnungen zu fixieren und den Fäden eine stabile gezwirnte Struktur zu geben, indem eine Wärmefixiereinriehtung zwischen Zuführwalzen und einer Falschdrall !zurichtung vorgesehen wird. Das Fixieren der Zwirnung wird iorch Erhitzen erhal-

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ten, und zwar vorzugsweise durch Erhitzen auf eine Temperatur im Bereich von 30° C unter dem iirweichungspunkt bis 30° C über dem Erweichungspunkt. Insbesondere sollte die viärmefixierung fair Folycaprolactam (Nylon 6) bei 210 bis 240° C, für JPolyhexafflethylenadipinamid (Nylon 66) bei bis 190° C und für Polyäthylenterephthalat bei 220 bia 240° C erfolgen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Pig. 1 !at eine grundsätzliche Ansicht sum schematischen Erläutern einer Ausführungsform des direkten Spinn— und dtreckverfahrens gemäß der Erfindung.

Fig. 2 i»3t eine grundsätzliche .ansicht zum schematischen iirläiitem einer anderen Ausführun^sform dea direkten Spinn— und otreckverfahrens ge- mäü der Erfindung für die Herstellung gekräuselter Garne.

Pig. 3 und 4 sind Diagramme, in denen das !Taaiperaturverhältnis der ausgestoßenen Fäden beim Beginn des Streckens, das Streckverhältnis und die Doppelbrechung der erhaltenen gestreckten Garne dargestellt sind.

In Fig. 1 sind eit dem Bezugszeichen 1 eine Spinndüse, mit 2 eine chroeplattierte V.alze, die elektrisch erhitzt werden kann, alt 3 «ine gewöhnliche Streckwalze und mit 4

eine öpule einer Ringzwirnmaschine bezeichnet. Die Geschwindigkeit der ausgestoßenen Fäden wird mittels der Walze 2 in dem Bereich von 150 bis 500 Meter je Minute gesteuert, wobei gleichzeitig die Temperatur der Fäden innerhalb des oben gemannten Bereichs eingestellt wird. Die Fäaen werden auf das Mehrfache ihrer ursprünglichen Längegestreckt, und zwar zufolge des Unterschieds der Umfangsgeschwindigkeit der ,. alze 2 zu der der ¥. alze 3» wonach die Fäden auf die Spule 4 der Ringzwirnmaschine aufgewickelt werden.

Gemäß Fig. 2 erreicht ein aus der Spinndüse 1 austretendes Polymerisat die Streckwalze 3 über die erhitzte Vialze 2 und eine Falschdralleinrichtung 5t wonach es auf einer Aufwickelspule 6 gesammelt wird. Bei dieser AusfUhrungsform ist ein Unterschied in der Umfangsgeschwindigkeit der Y.alze 2 zu der der Y/alze 3 vorhanden, um das erforderliche Streckverhältnis zu ergeben, una die Walze 2 ist erhitzt, so daß die ausgestoßenen Fäden auf einer Temperatur in dem Bereich von der Glasphasenübergangstemperatur des Polymerisate bis zu einer Temperatur gehalten werden können, die um 70° C höher als die Glasphasenübergangstemperatur ist. Die Falschdralleinrichtung 5 kann eine mit Reibung arbeitende Einrichtung sein oder sie kann ein Hyperboloid mit einer Umdrehungsbahn sein, bei der ein Garn zwischen zwei sich berührenden Teilen hindurchgeführt wird. Wenn es gewünscht wird, ist ee aöglich, eine Heie-

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platte 7 zwischen der Y/alze 2 und der Falschdralleinrichtung 5 anzuordnenf um die gedrehte Struktur der Fäden zu fixieren·

Die -Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Späne aus Polyeaprolactam (Nylon 6) mit einer relativen Viskosität von 1,1, gemessen mit Bezug auf seine Schwefelsäurelösung, wurde einer Spinnmaschine zugeführt und gemäß dem in Fig. 1 erläuterten Verfahren gesponnen.

Die Späne wurden in geschmolzenem Zustand auf einer Temperatur von 275° 0 gehalten und das spinnen erfolgte unter Verwendung einer Spinndüse mit sech.3 Löchern eines Durchmessers von 0,3 eu&* Die Abgabemenge des Polymerisats an den Spinndüsenlöchern wurde auf 15,6 g je Minute gehalten.

Die temperatur der Walze 2, die 40 cm unter der Spinndüse 1 angeordnet war, wurde auf 70° 0 gehalten, und die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 2 war auf 170 Meter je Minute eingestellt. Sechs Fäden, die aus den Spinndüsenlöchern ausgestoßen wurden und in linearen Formen koagulierten, wurden durch Berührung mit der Walze 2 überführt und erreichten die Y/alze 3« Die Umfangsgeschwindigkeit der v.'alze 3 wurde auf 580 Meter je Minute gehalten und die Fäden, die nach Laufen über die V. al ze 2 in eine Streckzone

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eintraten, wurden zwischen den "Walzen 2 und 3 um das 3,41-fache gestreckt. Das Strecken wurde ohne irgendeinen Verlust, beispielsweise durch Fadenbruch oder Auftreten von Flocken, was soweit wie möglich bei der Herstellung von Fäden verhindert werden soll, gleichmäßig durchgeführt, da Begrenzungen in der Temperatur und der Geschwindigkeit der Fäden an der V.alze 2 kurz vor dem Eintritt in die otreckzone vorhanden waren· Die über die Valze , 3 gezogenen Fäden wurden auf die Spule 4 aufgewickelt, während ihnen eine Dehnung von 0,25 & erteilt wurde.

Die erhaltenen gestreckten Garne hatten eine Doppelbrechung von 46,4*10 , eine Dehnung von 46,2 fi, eine Festigkeit von 3$91 g/d und eine Schrumpfung in kochendem '.'.asser von 16,0 ^,

Beispiel 2

üpäne aus Polycaprolaetam (Nylon 6) alt einer relativen Viskosität von 1,1, gemessen mit Bezug auf seine Schwefelsäurelösung, wurden einer Spinnmaschine zugeführt und gemäß dem in Fig. 1 erläuterten Verfahren gesponnen.

Die Späne wurden in geschmolzenem Zustand auf einer Temperatur von 275° C gehalten und das Spinnen erfolgte unter Verwendung einer 3pinndQ.ee alt sechs !löchern eines Durchmessers von 0,3 nun· Die Abgabeaenge des Polymerisats an den Spinndüaenlöchern wurde auf 15»6 g Je Minute gehalten.

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Die Temperatur der V.alze 2» die 70 cm unter der jpinndüae 1 angeordnet war, wurde auf 73° C gehalten und ihre Umfan^s^eKiChwindigkeit wurde auf 170 Meter je Minute eingestellt. Sechs aus den Spinniüaenlächem ausgeatoßene und in linearen Formen koagulierte Fäden wurden durch Berührung mit der V alae 2 überführt und erreichten die V. al ze 3. Jie Umfangsgeschwindigkeit der V. al ze 3 wurde auf 580 Meter je jiinute gehalten und die nach Laufen über die Y-'alze 2 in eine Jtreckaone eintretenden Fäden wurden zwischen der walze 2 und der ..alze 3 uai das 3,41-fache gestreckt. Das strecken erfolgte gleichmäßig ohne irgendeinen Verlust, beispielsweise durch Fadenbruch öler durch Auftreten von Flocken oder Flockung, was soweit v.'ie möglich bei der Herstellung von Fäden vermieden werden sollte, da Begrenzungen hinsichtlich der Temperatur und der Geschwindigkeit der Fäden an der . alze 2 kurz -vor dem Eintritt in die Streckzone vorhanden waren. Die über die · alze 3 gezogenen Fäden wurden auf die Jpule 4 aufgewickelt·

Dia erhaltenen gestreckten Garne hatten eine Doppelbrechung von 45»8*1Q ^J , eine Dehnung von 42,5 Pt eine Festigkeit von 4|21 g/d und eine Schrumpfung in kochendem >', aQöer von 1419 $·

Yergleiohsbeiopiel 1

Beispiel 2 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß die Temperatur der Walze 2 auf 28° C gesenkt und die Umfangs-

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geschwindigkeit der V al ze 3 auf 595 L'eter je Ilinute eingestellt wurde, was einem Streckverhältnis von 3f5 entspricht. Die erhaltenen gestreckten Garne hatten eine Doppelbrechung von 27»1·1Ο~ , eine Festigkeit von weniger als 1g/d und eine Dehnung von mehr als 70 ^, und sie konnten für praktische Verwendung nicht angeboten werden.

Vergleieh&eiBpiel 2

cpäne aus Polycaprolactam (ITyIon 6) mit einer relativen Viskosität von 1,1, gemessen mit Bezug auf seine Schwefelsäurelösung, wurden einer cjpinnvorrichtung zugeführt und gemäß dem in Fig. 1 erläuterten Verfahren gesponnen.

Die opäne wurden in geschmolzenem Zustand auf einer Temperatur von 275° C gehalten und das opinnen erfolgte unter Verwendung einer Spinndüse mit eechs Löchern eines Durchmessers von 3,3 mm. Die Abgabemenge des Polymerisats an den dpinndüsenlöchern wurde auf 15»6 g je Minute gehalten.

Die Temperatur der Tf.alze 2 wurde auf 1O5°C gehalten und ihre Umfangsgeschwindigkeit wurde auf 310 Meter je Kinute eingestellt. Sechs aus den Spinndiisenlöchern ausgestoßene und in linearen Formen koagulierte Fäden wurden durch Berührung mit der Walze 2 überführt und erreichten die V.alze 3. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 3 wurde auf 1100 Meter je Minute gehalten und dl« nach dem Laufen

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über die «.al^e 2 in die Streckzone eintretenden Fäden warden zv.ioclien der '.. alze 2 una der '..alze 3 auf das 3t 55-fache gestreckt. Lie Fäden, die über die V.alze 3 gezogen wurden, wurden auf die jpule 4 aufgewickelt. üie erhaltenen _oeötreckten uurne hatten eine Doppelbrechung von 33»6*1O", eine Festigkeit von 1,3 g/d una eine Dehnung von mehr als 60 ^c/> und sie waren soweit nicht zufriedenstellend, als sie als brauchbare gestreckte Garne nicht verwendet werden könnt en.

i)ie vorotehenden Beipiele beziehen sich auf das spinnen von Polycaprolactam (liylon 6) mi-ctela des in Fig. erläuterten Verfahrens, wobei opinnbedingun_ö-en angev/endet wurden, die innerhalb des Rahmens und außerhalb des Rahmens der Erfindung lagen.

Kach.3teh.end werden an Hand von Fig. 3 weitere Erläuterungen gegeben. In Fig. 3 sind gleiche .Doppelbrechungskurven von gestreckten Garnen geneigt, die erhalten wurden, wenn die Umfangsgeachwindigkeit der Walze 2 auf 170 Meter je Llinute gehalten wurde, die Temperatur der /.alae 2 zwischen 20 und ItO⁰ geändert wurde und das ütreckverhältnia, mit welchem die Fäden zwischen den V.alzen 3 und 2 gestreckt wurden, geändert wurde. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß gestreckte Garne mit hoher Doppelbrechung mit kleinerem Jtreckverüältnia erhalten werden können, wenn die Temperatur der Valze 2 Innerhalb eines Bereichs eingestellt wird, der von der Glasphaaenübergangstemperatur eines Polymerisate

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bis au. einer Temperatur reicht, die um 70 C höher als die ^lrsphanenliberganrstenperatur ist, und verm, die Umfangsgeschwindigkeit der V alze 2 auf 150 bis 350 Meter je 'iinute gesteuert wird·

Meο führt zu einer großen bzw. ^u"en ^r irkurig der Vorrichtung hinsichtlich wirtschaftlicher !reduktion. Beispielsweise ist es bei praktiücher Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung mörlich, die IPihe einer opinnyorrichtung beträchtlich zu verringern. Weiterhin kann, da es möglich ist, die /lufv/ickelgescbwindigkeit auf weniger als 2000 Meter je Minute einzustellen, das Aufw-ickeln von Garnen durch eine Ringzwirnmaschine trotz einer kontinuierlichen ununterbrochenen Arbeitsweise mit Spinn- und Streckvorgang durchgeführt werden. Zu diesem Zeitpunkt sind die aufgewickelten gestreckten Garne ebenfalls gezwirnt und es ist möglich, eine Zwirnung zu erteilen, die lediglich dafür beabsichtigt ist, den Garnen eine Bündeleigenschaft zu geben, und zwar durch entsprechendes Einstellen der Drehungen der Zwirnung. Die erhaltenen Garne können in den nachfolgenden Vorgängen als Garnbündel sehr bequem gehandhabt werden.

Gemäß Fig. 3 werden, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 2 in einem Bereich bis hinauf zu 3oo Meter je Minute geändert wird, gleiche Doppelbrechungskurren um 5 bis 20 i» nach unten verschoben. Nachstehend wird ein Beispiel für Verwendung von Polyäthylenterephthalat gegeben.

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Beispiel 5

Polyethylenterephthalat mit einer grundmolaren Viskosität ( ) von 0,65 wurde einer Jpinnvorrichtung zugeführt und nach dem in Fi£. 1 erläuterten Verfahren gesponnen. Du<3 Jpinnen erfolgte unter Verwendung einer 3pinridu.se mit sechs Löchern eines Durchmessers von 0,2 mm mit einer Abgabetemperatur .von 290° C und einer Abgabemen^e von 15»0 g je Minute.

Versuchswerte, die erhalten vmrden, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der v.alae 2 auf 170 Meter je Minute eingestellt wurde, die Temperatur der Valze 2 geändert wurde und das streckverhältnis durch änderung der Umfangsgeschwindigkeit geändert ^vurde, wurden aufgezeichnet» wobei das Jtreekverhältnis auf der Ordinate und die Temperatur der alse 2 auf der Abszisse aufgetragen vurde. Fij;. 4 zeigt Xurven durch Verbinden der Punkte gleicher Doppelbrechung. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die gleichen Vorteile wie bei Vt?rwendung von Tolycaprolactam (Nylon 6) erhalten werden, wenn die Temperatur und die Umfangsgeschwindigkeit der Walsse 2 innerhalb des durch die Erfindung gegebenen Bereichs gehalten werden. Die erhaltenen gestreckten Polyäthylenterephthalatgarne hatten eine Doppelbrechung von mehr als 127·10", eine Festigkeit von mehr ale 2,9 g/d, eine Dehnung von mehr al« 50 # und eine Schrumpfung in kochendem Wasser von 14,4 £.

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Die Erfindung ist weiterhin dafür geeignet, gekräuselte Garne durch eine kontinuierliche ununterbrochene i?adenherstellun^Barbeiteweise zu erhalten, bei welcher dem Spinnen ein otreckvorgang folgt. Die Erfindung kann bei der Herstellung gekräuselter Garne sehr vorteilhaft angewendet werden. Übliche Verfahren zur Herstellung gekräuselter Garne haben ihre Vorteile und Nachteile. Die Komplizierung von Arbeitsvorgängen und die Verringerung der Produktionswirksamkeit sind hauptsächliche Nachteile. Hinsichtlich der Verbesserung der Produktionswirksamkeit und der Vereinfachung der Arbeitsvorgänge kann die Erfindung sehr vorteilhaft bei der Herstellung gekräuselter Garne angewendet werden.

Beispiel 4

Es wurde das in Pig. 2 dargestellte Verfahren angewendet ·

Polyäthylenterephthalat mit einer grundmolaren Viskosität von 0,63 wurde bei 290° C geschmolzen und aus einer Spinndüse mit sechs Löchern eines Durchmessers von 0,3 mm in einer Menge von 15 g Je Minute gesponnen. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 2 betrug 170 Meter je Minute und ihre Temperatur I2o° C. Die Palschdralleinrichtung 5 war eine mit Reibung arbeitende Einrichtung, wie sie in Pig. 2 dargestellt ist, und sie war auf der Innenseite mit Kautschuk Überzogen. Der maximale Durchmesser betrug 4 cm, sie

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wurde Mt 2000 Umdrehungen je Minute gedreht, und die Garne ■wurden durch sie hindurchgefiihrt. In der Zeichnung ist die Richtung der Drehwelle waagerecht, so daß die Garne durch. Reibung bei Berührung mit der Kautschufcflache beim Eintritt und Austritt verdreht bzw. gezwirnt werden· Die Zwirnung trat nahe der-Walze 2 auf. Die V.'alze 3 wurde mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 850 Meter je Minute angetrieben und ihre i'emperatur entsprach der Raumtemperatur. Die Walze 5 war mit einer gewöhnlichen Aufwickeleinrichtung 6 verbunden.

Die so erhaltenen Garne wurden auf 140° C erhitzt, um gekräuselte Garne mit einer Wellenlänge von etwa 2 mm zu erhalten.

Beispiel 5

Beispiel 4 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß die Drehgeschwindigkeit der 1alschdral!einrichtung auf 3000 Umdrehungen je Minute eingestellt wurde. Es wurden spulenartig gekrctuaelte Garne mit einer Wellenlänge von etwa 0,5 nun erhalten.

Beispiel 6

Die Kräuselungen gemäß den Beiepielen 4 und 5 waren verhältnismäßig schwach, und wahrscheinlich zufolge der Tatsache, daß die Ϋ/ärmefixierung unter Spannung erfolgte.

Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde zwischen, der Walze 2 und der Falschdralleinrichtung 5 eine Wärmeflxi·-

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rungszone 7 geschaffen. Beispielsweise wurde die Temperatur der ü^es"treckten Garne auf 120 bi3 160° C erhöht, und awar mittels einer Heizplatte oder durch Bestrahlung mit heißer Luft, wonach die Garne durch die Fal3chdralleinriehtung hindurchgeführt wurden.

Sie so erhaltenen gekräuselten Garne hatten starke Kräuselungen, die denen vergleichbar sind, die durch Falschzwirnen oder bei Y/olleverarbeitung erhalten werden«

Beispiel 7

Polycaprolactam (Nylon 6) mit einer grundmolaren Viskosität von 1,1 wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 bei 270° C gesponnen, wobei die anderen Bedingungen die gleichen wie bei Beispiel 4 waren. Die erhaltenen Garne wurden gekräuselt, jedoch verschwanden die Kräuselungen, wenn die Garne bei Rauntemperatur liegen gelassen wurden. Es wird angenommen, daß dies zufolge der Strukturentspannung auftritt, die durch die Tatsache hervorgerufen wird, daß die Feuchtigkeit im Raum 70 i> relativer Feuchtigkeit entsprach und die Glasphasenübergangstemperatur dementsprechend niedriger als 25° C war· Die Kräuselungen wurden stabilisiert, wenn* sie in'der gleichen Weise wie bei Beispiel 4 wärmekristaliieiert wurden.

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Claims (10)

Patentansprüche

1. Direktes Spinn- und Streckverfahren für brauchbare Fasern, wobei ein faserbildendes thermoplastisches schmelzbares Polymerisat schmelzgesponnen wird, die ausgestoßenen Fäden ohne Aufwickeln zu einer Packung gestreckt werden und die gestreckten Fäden dann zu einer Packung aufgewickelt werden, dadurch gekennzeichnet* daß die Geschwindigkeit der ausgestoßenen ungestreckten Fäden auf einem vorbestimmten Wert von 150 bis 350 Meter je Minute gehalten wird, die Temperatur der Fäden zwischen der Grlasphasenübergangsteraperatur des thermoplastischen Polymerisats und einer Temperatur gehalten wird, die um 70° C höher als die Glasphasenübergangstemperatur beim Beginn des Streckens liegt, und daß danach die ausgestoßenen Fäden mit einem Streckverhältnis von 3t0 bis 5t5 gestreckt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Polymerisat ein synthetisches lineares Superpolyamid verwendet wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mis thermoplastisches Polymerisat PoIycaprolactam (Nylon 6) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Polymerisat Polyethylenterephthalat verwendet wird.

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5. Verfahre xiacli einem dor i.usprUclie 1 bia 4» dadurch. ^oiciinet, duL5 die Ministe 11 un_o dor Ceochvii-udigkeit der aujgeutoiionen Ritiun Ui^i uie j HnL. teilung ih.rur lenpcratur beim Beginn dca Streckens durch Führen der Fäden über eint erhitzte . ulae vorgenoniiiien wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bic ^cj, dadurch _uekennz^iohnet, da'' der /bctarid zvi clien der stelle des Be- ^innt: aeu üireckent der aUL-^e;.; toße/ien "FfIder; und dem Austritt der Jchmelzcpinnvorrichtuns im Bereich von 30 cm bic3 2 Bieter eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 biu 6, dadurch gekeimzciciii-tt, d.aL den auc^eütoi;enen JL'.den während des Streckeiis eine Zvirnung von 6 bis 24 Drehungen je 2»^rj4 cm erteilt wird.

8. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß als Zwirnung ein Falschdrall erteilt vird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden gleichzeitig mit dem Strecken falachgedrallt und värmefixiert werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden nach dem Strecken während Erteilung einer Drehung zu einer Packung aufgewickelt werden.

BAD ORIGINAL

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