DE1902213A1

DE1902213A1 - Verfahren zur Herstellung von Polyamid-Kraeuselfaeden

Info

Publication number: DE1902213A1
Application number: DE19691902213
Authority: DE
Inventors: Horst Behrenbruch; Dr Hans Berg
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1969-01-17
Filing date: 1969-01-17
Publication date: 1970-08-06
Also published as: BE744608A; LU60185A1; CH497551A; GB1268302A; NL7000151A; FR2028558A1

Description

FARBWERKE HOECHST AG. vormals Meister lucius & Brüning Aktenzeichen: - Fw 5918

Datum: 10. Januar 1969
Dr.v.F./Mu

"Verfahren zur Herstellung von Polyamid-Kräuselfäden"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fäden aus synthetischen linearen Polymeren, bei dem das Verspinnen, das Kräuseln und das Verstrecken in einem Arbeitsgange erfolgt.

Es ist bekannt, gekräuselte Fäden beispielsweise aus Polypropylen dadurch herzustellen, daß man die Fäden nach dem Schmelz-Spinnen über eine auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes des Polymeren geheizte Oberfläche, z.B. über einen geheizten Stab führt, auf der sie exzentrisch oder ungleichmäßig auf 90 - 160⁰C erwärmt werden. Anschließend werden sie bei tieferer Temperatur verstreckt; die so hervorgerufene latente Kräuselung wird bei Temperaturen oberhalb der Glastemperatur, aber unterhalb der Erweichungstemperatur entwickelt (GB 1 016 100).

Es ist ferner bekannt, dreidimensional gekräuselte Fäden, z.B. aus Polyäthylenterephthalat, durch asymmetrisches Abschrecken der gesponnenen Fäden mit Hilfe eines' luftstromes von Raumtemperatur herzustellen. Die resultierenden Fäden weisen unterschiedliche Werte der Doppelbrechung entlang ihres Querschnittes auf. Beim Verstrecken dieser Fäden entsteht eine dreidimensionale Kräuselung, welche durch eine Wärmebehandlung verstärkt werden kann (US 3-050 821).

Außerdem ist es bekannt, die sclM@ls.gesponnenen Fäden möglichst nahe unterhalb der Düse asymmetrisch durch einen Flüssigkeitßfilm abzuschrecken, der so dünn sein s^ll, daß die Fäden nur zur Hälfte von ihm erfaßt werden (GB 809 273). Dieser Film be-

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findet sich auf der Oberfläche eines perforierten Hohlkörpers, der mit einer kalten Flüssigkeit, z.B. mit Wasser,gefüllt ist₅ die die Perforation durchdringt und den Flüssigkeitsfilm ständig erneut. Auch die au erhaltene latente Kräuselung der Fäden kann durch Erhitzen unter Schrumpfen verstärkt werden.

Es ist weiterhin bekannt, di@ latente Kräuselung eines unverstreckten Fadens durch einseitiges Abschrecken des Fadens mittels eines Kühlkörpers hervorzurufen (BE 708 919) und anschließend in einem getrennten Arbeitsgang die Verstreckung vorzunehmen. Auch bei diesem Verfahren kann die Kräuselung durch nachträgliche Wärmeeinwirkung verstärkt werden. Zudem ist es bekannt, noch plastische Fäden über gekühlte Stäbe zu ziehen, d.h. die Fäden bei einer Eigentemperatur oberhalb des Erv/eichungspunktes an gekrümmten, gekühlten Flächen vorbeilaufen zu lassen (GB 796 876).

Andererseits ist es Mcannt, die ersponnenen Fäden unter Ausnutzung ihrer Eigenwärme unter der Düse auf heißen Galetten zu verstrecken, um. beim Verstrecken möglichst kein Temperaturgefälle über dem Fadenquerschnitt au haben.

Diese zitierten Verfahren v/eisen den Nachteil auf, daß das Verspinnen, das Kräuseln und das Verstrecken nicht in einem einzigen Arbeitsgang vorgenommen ΐ/erden kann, v/ie es dagegen die im folgenden beschriebene Erfindung in einfacher Art und Weise ermöglicht„

Es wurde gefunden_s daß sich gekräuselte Fäden aus synthetischere₉ linearen Polyamiden durch Schmelzspinnen/ alaseitigea Abkühlen der gesponnenen Fäden und Verstrecken in einem Arboltsgang herstellen lassen_s wenn man Spinnfäden aus Polyamiden nach des Aus= tritt aus der Bus© «mittelbar nach d@a AMriiai©n bis sum Er=- starrüagsptiKist dur-eh Fiteoa \m qIüq auf Qin® Temperatur awl sehen O⁰C "oai 8O⁰C₅ vorsv.ßmmis® auf 9 im) Temperatur unmittelbar

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halb des Taupunktes, gekühlte Galette einseitig abschreckt und von dieser Galette mit einer dem gewünschten Streckverhältnis entsprechenden Geschwindigkeit abzieht, wobei der Streckpunkt des Fadens innerhalb der oder bis zu 10 cm hinter der Kühlzone liegt.

Als dem erfindungsgemäßen Verfahren zugängliche Polymere werden Polyamide, wie z.B. Nylon 6, Nylon 66 sowie die anderen üblichen, faserbildenden Polyamide und Copolyamide verwendet.

Diese Polyamide werden nach dem Schmelzspinnverfahren zu Fäden versponnen und diese, nach dem Abkühlen bis zum Erstarrungspunkt über eine beweglich angeordnete, auf Temperaturen zwisphen O⁰C und 80⁰C gekühlte Galette, die auch durch eine übliche Anordnung mehrerer parallel laufender gekühlter Walzen, wie z.B. durch ein Walzenduo, ersetzt werden kann, geführt, wobei sie die Galette bzw. die gekühlten Walzen einfach umschlingen.

Die Lage des Erstarrungspunktes wird wie folgt bestimmt. Man führt die aus der Spinndüse austretenden Fäden zunächst in nicht zu geringem Abstand von der Spinndüse über die gekühlte Galette, die als Einlaufgalette für die Verstreckzone dient, und von dieser auf die mit einer dem Verstreckverhältnis entsprechenden höheren Geschwindigkeit laufende(n) Abzugsgalette(n) und mißt in bekannter Weis® die erforderliche Streckkraft. Nun nähert man die beweglich angeordnete Galette langsam der Spinndüse und beobachtet die Änderung der Streckkraft. Von einer bestimmten Entfernung der Galette zur "Spinndüse an fällt die Streckkraft stark ab, d.h. der Faden ist zwischen diesem Punkt, dem Erstarrungspunkt, und der Düse noch plastisch, der Faden beginnt zu fließen, ohne daß bei einar Dehnung in diesem Zustand noch eine Orientierung in ihm erfolgt. Die Lage dieses Erstarrungspunktes, d.h. die Entfernung von der Düse, ist von vielen Parametern abhängig, z.B. von der Spinntemperatur, von der Schmelzviskosität des Polymeren, •worn Fadentiter, von der Auspreßgeschwindigkeit, von der Abzugspeschwind:gkeit Tand von der Umgebungstemperatur. Der Erstarrungs-

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punkt liegt jedoch bei demselben Ausgangsmaterial stets bei der_T selben Fadentemperatur, auch wenn der Abstand von der Düse schwanken kann.

Bei den üblichen Spinnabzugsgeschwindigkeiten kann auf einer Fadenlaufstrecke bis zu 1 m_s vorzugs^tfeise 50 cm, nach dem Erstarrungspunkt durch Abschrecken und gleichzeitiges Verstrecken ein gekräuselter Faden erhalten werden., Bei noch größeren Fadenlaufstrecken erhält man zwischen Fadenäußerem und Fadeninnerem Temperaturdifferenzen, die für eine Kräuselung nicht mehr ausreichen. Andererseits ist die Ausbildung der Kräuselung von der Temperaturdifferenz zwischen der Fadenoberfläche und der Oberfläche der Kühlstrecke abhängige

Die Länge der Kühlstrecke kann je nach Oberflächengüte des Kühlkörpers zwischen 15 cm und 200 cm, vorzugsweise zwischen 30 cm und 50 cm variieren. Als Kühlstrecke wird die Galette selbst verwendet.

Die sich an die Abschreckung unmittelbar anschließende 7erstreckung muß so erfolgen, daß der Streckpunkt nicht mehr als 10 cm nach dem Ende der Kühlstrecke liegt, zweckmäßig liegt der SiZBdspunkt jedoch in der Kühlzone, Diese Forderung wird durch unmittelbares Abziehen der Fäden von der gekühlten Galette als Einlauf galette mit einer dem gewünschten Verstreckverhältnis entsprechenden Geschwindigkeit erfüllte

Das beschriebene Verfahren weist gegenüber den bekannten Verfahren den wesentlichen Vorteil auf«, daB durch das Abschrecken der Fäden an der gekühlten Einlaufgalette und gleichzeitiges Verstrecken gekräuselte Fäden erhalten werden, so daß also Spinnen, Verstrecken und Kräuseln in einem Arbeitsgang erfolgen. Dies ist besonders für das Erspinnen von groben Titern von größer technischer Bedeutung.

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Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß ein geeignetes, lineares Polyamid auf einer der bekannten Schmelzspinnanlagen bei Abzugsgeschwindigkeiten von 300 bis 1 000 m/min, vorzugsweise von 300 bis 600 m/min versponnen wird. Den Abstand zwischen der gekühlten Galette und der Düse bestimmt man vorteilhaft experimentell. Er liegt im allgemeinen zwischen 50 cm und 2 m, bevorzugt zwischen 50 cm und 1,50 m.

Der noch heiße, aber an seiner Oberfläche nicht mehr plastische Faden läuft auf die Galette, deren Temperatur zwischen O⁰C und 80⁰C, bevorzugt unmittelbar oberhalb des Taupunktes, liegt und deren Oberfläche vorteilhaft hochglanzverchromt' ist. Die Länge der Strecke, auf der der abzuschreckende Faden an der gekühlten Galette insgesamt anliegt, soll mindestens 15 cm betragen; die obere Grenze ist dadurch festgelegt, daß der Temperaturgradient über den Fadenquerschnitt nicht gegen Null gehen darf.

Erfolgt die VerStreckung nicht auf bzw. unmittelbar nach der gekühlten Galette, sondern erst in der allgemein üblichen Weise nachträglich, so erhält man keine gekräuselten Fäden mehr.

Die nach dem erfindungsgemäßen,Verfahren hergestellten Fäden können anschlagend noch einer Nachbehandlung in der Wärme unterworfen werden, um ihre Kräuselung zu verstärken und zu fixieren. Selbstverständlich können die erfindungsgemäß hergestellten Fäden mit den allgemein üblichen Präparationen versehen werden.

Die beiliegende Zeichnung soll das erfindungsgemäße Verfahren erläutern. Darin bedeuten

(1) Spinndüse

(2) Spinnfäden

(3) Fadenführer

(4) gekühlte Galette (Kühlvorrichtung ist nicht dargestellt)

(5) Präjparationsgalette

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(6) Screckgalette

(7) Aufspulung

Beispiel 1;

Nylon 6-Polymer der relativen Viskosität 2,4 (gemessen an einer 1 #igen Lösung in 95 $iger Schwefelsäure bei 20⁰C) wurde bei einer Spinntemperatur von 26O°C durch eine Düsenplatte mit 9 Bohrungen von je 250 ,u Durchmesser zu einem Fadenbündel vom | Gesamttiter 180 dtex versponnen. Die Fördermenge betrug 22 g Nylon 6/min. Das ersponnene Fadenbündel (2) wurde möglichst breit mit einmaliger Umschli'ngung um das mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 350 m/min laufende gekühlte Duo (4) gelegt, welches sich in 145 cm Entfernung von der Düse befand und welches von innen mit strömendem Wasser gekühlt wurde, so daß die hochglanzverchromte, trockene Oberfläche eine Temperatur von + 1O°C aufwies. Die an der gekühlten Galettenoberflache anliegende Fadenlänge betrug 30 cm. Zwischen der gekühlten Galette (4) und der mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 1 200 m/min laufenden Streckgalette (6) befand sich eine Präparationswalze (5). Die Aufspulgeschwindigkeit betrug 1 240 m/min.

} Die erhaltenen Fäden besaßen eine Reißfestigkeit von 3,5 g/dtex bei 45 % Dehnung. Im spannungslosen Zustand trat innerhalb von wenigen Sekunden eine spiralige Kräuselung der Fäden ein, die durch eine anschließende Heißverdampfbehandlung in einem Zeitraum von 10 Minuten bei 120° fixiert wurde.

Die Kräuselung der Fäden war durch folgende Werte gekennzeichnetί

K. IQ 1 si

Λ » ' J } I f° I

Beständigkeit- % 65?5 f°

Anzahl der Bögen/cm ι 3_S4

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Beispiel 2:

Analog wie in Beispiel 1 wurde Nylon 66 der relativen Viskosität 2,6 unter folgenden Bedingungen versponnen:

Spinntemperatur 29O⁰C

Düse 12 χ 250 ,u

Titer 180'dtex

Fördermenge 20 g/min

Abstand der gekühlten Galette zur Düse 62 cm

Temperatur der gekühlten Galette 10⁰C

Umfangsgeschwindigkeit der gekühlten Galette 320 m/min

Umfangsgeschwindigkeit der Streckgalette 1 190 m/min

Umfangsgeschwindigkeit der Aufspulung 1 200 m/min

An der gekühlten Galette anliegende Fadenlänge 30 cm

Die so erhaltenen Fäden besitzen eine Reißfestigkeit von 3,8 g/ dtex bei 30 % Reißdehnung. Die nach der Heißdampfbehandlung wie in Beispiel 1 erzielte Kräuselung ist durch folgende Werte gekennzeichnet:

K₁ : 18,8 *

K₂ : 12,6 $

Beständigkeit 69 %

Anzahl der'Bögen/cm : 4»2.

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Claims

Anlage zur Patentanmeldung Fw 5918 vom 10.1.1969 •Verfahren zur l-jerstelVuhg' von Poo/umid-Kräuselfäden"

vormals Meister Lucius StBrüning

- 8 Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen von gekräuselten Fäden aus synthetischen linearen Polyamiden durch Schmelzspinnen, einseitiges Abkühlen der erspönnenen Fäden und Verstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß Spinnfäden aus Polyamiden nach dem Austritt aus der Düse unmittelbar nach dem Abkühlen bis zum Erstarrungspunkt durch " Führen um eine auf eine Temperatur zwischen O⁰C und 80°, vorzugsweise auf eine Temperatur unmittelbar oberhalb des Taupunktes, gekühlte Galette abgeschreckt und von dieser Galette mit einer dem gewünschten Verstreckverhältnis entsprechenden Geschwindigkeit abgezogen werden, wobei der Streckpunkt des Fadens innerhalb der oder bis zu 10 cm hinter der Kühlzone liegt.

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