DE2200064A1

DE2200064A1 - Spinnstrecktexturierverfahren zur herstellung texturierter faeden

Info

Publication number: DE2200064A1
Application number: DE19722200064
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl-Ing Dr Bauer; Dimiter Dr Bayew; Dieter Dr Herion; Wolfgang Dr Martin
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1972-01-03
Filing date: 1972-01-03
Publication date: 1973-07-26
Also published as: NL180028C; NL7300089A; NL180028B; GB1409631A; JPS4877148A; IT972877B; JPS5817292B2; BE793642A; DE2200064B2; FR2167595B1; CH546284A; FR2167595A1

Description

220006A

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

Unser Zeichens O.Z. 27 699 Spr/wa

67OO Ludwigshafen, 3O.12.1971 Spinnstrecktexturierverfahren zur Herstellung texturierter Fäden

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spinnstrecktexturierverfahren mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit zur Herstellung texturierter Fäden in einem Arbeitsgang.

Neben der üblichen Verfahrensweise zur Herstellung texturierter Fäden in drei diskreten Verarbeitungsstufen, nämlich dem Spinnen, Streckzwirnen oder Streckspulen und Texturieren, haben bereits kombinierte Prozesse, wie das Spinnstreckspulen oder das Strecktexturieren, Eingang in die Praxis gefunden. Diese kombinierten Prozesse haben aber den Nachteil, daß zwischen der Verfahrensstufe des Spinnens und derjenigen des Texturierens immer ein Spulprozeß liegt. Dieser Spulprozeß hat einen nachteiligen Einfluß auf die Gleichmäßigkeit der Garnqualität. Durch die Changierbewegung des Fadens beim Aufspulen treten an den Umkehrpunkten des Changierfadenführers Vororientierungsunterschiede im Garn auf; auch ist der Präparationsauftrag durch die Changierbewegung des Fadens durch Abschleudereffekte sowie durch Diffusionseffekte in· der Spule nicht exakt konstant zu halten. Die Vororientierungsunterschiede im Garn führen bei hohen Qualitätsanforderungen zu unterschiedlicher Anfärbung und zu reduzierter Reißfestigkeit des texturierten Garnes. Unterschiedliche Präparationsaufträge ergeben Schwierigkeiten beim Texturieren, etwa nach dem Falschdraht- oder Stauchkammerverfahren und ganz besonders bei der Friktionskräuselung.

Die Arbeitsweise über einen Spulvorgang zwischen dem Spinnen und Texturieren hat auch noch andere Schwierigkeiten zur·Folge, wie z. B. Lagerungsprobleme; auch kann die mechanische Beschädigung der Spulen beim Transport von einem Verfahrensschritt zum nächsten nicht ausgeschlossen werden. Und schließlich läßt die Wirtschaftlichkeit der in diskreten Teilstufen durchgeführten Prozesse zu wünschen übrig.

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Es hat daher nicht an Anstrengungen gefehlt, Verfahren zu erarbeiten, bei denen die obengenannten Prozesse vollkontinuierlich in einem Arbeitsgang durchgeführt werden.

Ein solches Spinnstrecktexturierverfahren ist z. B. in der DOS 1 902 213 beschrieben. Hiernach wird auf einer Spinnmaschine der eben erstarrte Faden über eine Kühlgalette geführt, anschließend verstreckt und in einem nachgeschalteten Prozeß die Kräuselung verstärkt und fixiert. Abgesehen von dem nachgeschalteten Fixierprozeß hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die Kühlgalette z. B. entsprechend dem Fadentiter, der Abzugsgeschwindigkeit, der Auspreßgeschwindigkeit oder der Umgebungstemperatur jeweils auf einen verfahrensgemäßen Abstand von der Spinndüse eingestellt werden muß. Es bedarf daher bei Titerumstellungen oder der Änderung der Spinndüsenlochdurchmesser usw. immer wieder neuer Einstellarbeiten. Da die Kühlgalette auf eine Temperatur unmittelbar oberhalb des Taupunktes eingestellt werden muß, müssen die Bedingungen des Kleinklimas in der Galettennähe sehr genau eingehalten werden. Auch die Fixierung der Lage des Streckpunktes auf der kalten Galette ist problematisch, was zu erhöhter Garnungleichmäßigkeit und zu Kapillarrissen führt. Schließlich resultiert allgemein aus dieser Verfahrensweise der Erzeugung eines mehr oder weniger latenten Crimps, wie auch bei den Bikomponentengarnen, eine relativ schwache Kräuselung mit relativ niedrigem Sekantenmodul der Kraft-Dehnungskurve im Entkräuselungsbereich.

Ein anderes Verfahren (GB-Patent Nr. 1 170 7^9) zum Spinntexturieren von synthetischen Garnen in einem Arbeitsgang benutzt eine unter der Spinndüse eingebaute Blasluftdüse zum Verstrecken des Garnbündels. Dieser Prozeß ergibt keine gleichmäßige und vollständige Verstreckung, wie dies schon aus den angegebenen hohen Bruchdehnungen von minimal 6l % hervorgeht und ist demgemäß zur Herstellung texturierter Garne mit hohen Qualitätsansprüchen nicht geeignet.

Ein weiteres Verfahren zum Spinnstrecktexturieren (FP 1 535 468) sieht in der Texturierstufe ein Stauchkräuselkammer- bzw. eine

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Falschdraht-Texturierung vor und ist daher auf unwirtschaftlich niedrige Arbeitsgeschwindigkeiten begrenzt.

Schließlich ist auch ein Luftblasverfahren beschrieben, das eine Spinnstrecktexturierung erlaubt. (FP Nr. 1 555 112). Hiernach wird Celluloseacetat- bzw. Nylongarn texturiert. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht aber darin, daß zwei getrennte Düsensysteme eingesetzt werden müssen und die Geschwindigkeit des Prozesses infolge der Düsenform auf Geschwindigkeiten der Größenordnung von 500 m/min begrenzt ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Schaffung eines Spinnstrecktexturierverfahrens mit gegenüber den bekannten Verfahren wesentlich erhöhter Arbeitsgeschwindigkeit. Gleichzeitig sollten die Nachteile der bisherigen Verfahren ausgeschaltet werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch

a) Schmelzspinnen von Fäden aus synthetischen linearen Hochpolymeren, vorzugsweise aus Poly-£-Caprolaetam bei Schmelzetemperaturen zwischen 260 und 295⁰C₅ vorzugsweise bei 275 - 285⁰C, und einem Spinnverzugsverhältnis zwischen 1 s 10 und 1 s 6O, vorzugsweise zwischen 1 s 20 und 1 s 40,

b) Verstrecken der ausgesponnenen Fäden auf mindestens 2 Förderorganen, wobei das Eingangsorgan eine Oberflächentemperatur zwischen 50 und 120 C und das Ausgangsorgan eine Oberflächentemperatur zwischen 80 und 350 C, vorzugsweise zwischen l40 und I80 C, aufweist, bei' einem Streckverhältnis, daß nach der Verstreckungsstufe der verstreckte Faden eine Restbruchdehnung zwischen 10 und 50 %, vorzugsweise zwischen 20 und 35 %i aufweist,

c) Texturieren der Fäden mit einer Geschwindigkeit zwischen 800 und 3000 m/min, vorzugsweise mit 1600 - 2000 rn/tnin, wobei die Voreilung in die Texturierstufe 10 - 50 %, vorzugsweise 25 - 35 %> beträgt und die Fadentemperatur vor dem Texturieren zwischen 50 und l80°Cj, vorzugsweise zwischen 100 und 13O⁰C, liegt.

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Von Vorteil für das erfindungsgemäße Verfahren ist die Verwendung von einem Pöly-i-Caprolactam mit einer relativen Viskosität (1 g Poly-^-Caprolactam in 100 ml Lösung mit 96,0 $iger Schwefelsäure, gemessen bei 25⁰C) zwischen 2,3 - 3,5, vorzugsweise zwischen 2,4 und 3,2.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens kennzeichnen sich dadurch, daß texturierte Fäden mit einem Gesamtendtiter von 100 bis 36OO dtex, vorzugsweise mit 8OO bis I6OO dtex versponnen werden, wobei der Einzeltiter 3 bis 30 dtex beträgt,

daß der Einzelkapillarenquerschnitt der Fäden eine polyobale, vorzugsweise eine trilobale Form hat,

sowie daß das unverstreckte Garn einen Kochschrumpf zwischen -10 und +10 %, vorzugsweise zwischen -5 und +-5 % aufweist.

Von Wichtigkeit ist bei der erfindungsgemäßen Verstreckung der Fäden in zwei Stufen, daß die Verstreckung zu einem Anteil von 2/3 bis 3/4 des Gesamtstreckverhaltnisses in der ersten Stufe erfolgt.

Die Hochgeschwindigkeitstexturierung der Fäden erfolgt durch Verwirbelung und Stau, wobei als Texturiermittel vorzugsweise erhitzte Luft Verwendung findet.

Grundsätzlich ergibt sich durch die Kombination der drei Verfahrensschritte Spinnen, Strecken und Texturieren in einem Arbeitsgang eine deutliche Verbesserung der Qualität der texturierten Fäden im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit durch Anfärbung sowie die Gleichmäßigkeit des Elastizitätsmoduls bzw. der Reißfestigkeit und Bruchdehnung der Fäden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der sonst durch die Texturierung übliche Festigkeitsabfall in den Fäden erheblich verringert.

Störfaktoren durch Beschädigungen der Spulen durch unkontrollierbare Lagerungseinflüsse und insbesondere durch die Unregelmäßigkeit des Spulprozesses selbst - wie Vororientierungsunter-

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schiede und Schwankungen des Wasser- und Präparationsgehaltes - wie sie bei den konventionellen diskreten Prozessen auftreten, sind ausgeschaltet. Damit wird auch die durch das Verfahren bedingte Anzahl der Garnabrisse praktisch auf Null reduziert.

Die Einhaltung der Spinntemperaturen innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen ist daher wichtig, weil bei niedrigeren Temperaturen infolge der dann erhöhten Schmelzeviskositäten und Drucke Undichtigkeiten an den Spinndüsen auftreten können und bei höheren Temperaturen sich an den Düsenlochrändern vercracktes Polymeres ablagern und zu Spinnstörungen führen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist so ausgelegt, daß der Temperaturgradient über die Einzelkapillarquerschnitte des Fadenbündels bei Verlassen des ersten Förderorgans der Verstreckungsstufe so niedrig wie möglich ist. Unter Temperaturgradient ist in diesem Zusammenhang die Maßzahl für die Temperaturdifferenz zwischen Fadenkapillarenmitte und -oberfläche zu verstehen. Dieses Ziel wird einmal dadurch erreicht, daß das Fadenbündel so warm, daß gerade keine oberflächlichen Verklebungen mehr auftreten, dem Fadenführer vor der ersten Präparationswalze zugeführt wird. Zum anderen sind die Förderungsorgane in der Streckstufe als beheizte Duos ausgelegt; hierdurch wird auch ein Temperaturgradient, wie er sonst zwischen beheizter -Galette und unbeheizter Beilaufrolle auftritt, ausgeschaltet.

Die Figur zeigt ein Fadeniaufschema für das erfindungsgemäße Verfahren:

Ein aus der Spinndüse 1 austretendes Fadenbündel 2 wird an einer Abschneidevorrichtung ~5, einem Fadenführer 4, Präparationswalzen 5j 6 und 7 und einem Fadenführer 8 vorbeigeführt und gelangt dann auf ein erstes Galettenduo 9> 10. Um dieses Duo wird das Garn in mehreren Umschlingungen gelegt und dann weitergeleitet zu einem zweiten Duo 11, 12 bzw. zu einem dritten Duo l~5, 14; diese Duos werden ebenfalls mehrfach umschlungen. Anschließend gelangt der Faden in eine Texturiereinrichtung 15; danach wird das texturlerte Garn lose in Wellenform auf einer rotierenden

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Kühltrommel l6 abgelegt. Von dort wird es über Bremsstäbe 18 und einem Umlenkfadenführer 19 von einem Abzugswerk 20 abgezogen; die Beilaufrolle 21 ermöglicht mehrere Umschlingungen. Neben den Bremsstäben 18 ist ein beweglicher Fadenwächter 17 angeordnet, der bei Abriß des Fadens die Abschneidevorrichtung 3 betätigt. Vor dem Abzugswerk 20 kann eine Düsensigniereinrichtung 22 eingebaut werden, die z. B. bei der Herstellung von Teppichgarn Anwendung findet. An dieser Stelle können auch Spulöle oder Weiterverarbeitungsavivagen aufgebracht werden. Schließlich gelangt der Faden über eine Tänzerwalze 23 eines spannungsgesteuerten Spulkopfes und eine Umlenkrolle 24 auf eine Spule 25- Eine Tastwalze 26 dient zur Grobsteuerung der Umlaufgeschwindigkeit der Spule 25·

Anhand nachfolgender Beispiele werden die Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens (Beispiel 2) im Vergleich zu einem bekannten Verfahren (Beispiel 1) verdeutlicht.

Beispiel 1

Herkömmliches Verfahren:

Unter Verwendung eines Polyamid 6-Polymeren der relativen Viskosität η = 2,78 (gemessen in 96 ^iger Schwefelsäure) mit 0,2 % TiO₂-Gehalt wurde Teppichgarn des Spinntiters 38OO dtex f 68 konventionell gesponnen. Die Spinngeschwindigkeit betrug 6OO m/min. Zur Präparierung kam eine 20 $ige wässrige Emulsion eines Polyäthylenoxydadduktes zur Anwendung, die zu einem Präparationsgehalt von 1,12 % auf dem Garn führte.

Die so hergestellte Spinnspule wurde in einem zweiten Arbeitsabschnitt konventionell strecktexturiert unter Einsatz einer für hohe Geschwindigkeiten geeigneten Texturiereinrichtung. Das Streckverhältnis betrug 1 : 3,5; Temperatur der 1. Galette = 8O⁰C; Temperatur der 2-. Galette = IO5 C; Streckgeschwindigkeit bezogen auf die Streckgalette = 800 m/min. Die Lufttemperatur in der Luftblasdüse betrug 280°C, die Luftmenge 5,1 Nm /h.

/ r\ η η

Garndaten;

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Reißfestigkeit (g/dtex.) 2,85

Variationskoeffizient der Festigkeit {%) 2.,95

Bruchdehnung {%) 43

Variationskoeffizient der Bruchdehnung (%) 4,62

Kräuselkontraktion (%) ' 12,9 Variationskoeffizient der Kräuselkontraktion {%) 3,75 Anfärbung mit stark markierendem Metal1-

komplexfarbstoff (K/S % te)²' 112

Variationskoeffizient der Anfärbung an 40

hintereinander gestrickten Schlauchstücken

nach obiger Anfärbemethode {%) 3*37

''Die Ermittlung der Kräuselkontraktion erfolgt durch Messung der Länge einer völlig durchnäßten Garnprobe unter zwei Belastungen. Die Längendifferenz, bezogen auf die zuerst gemessene gestreckte Länge der Probe, ergibt die Kräuselkontraktion (K.K.) °.

_{v v} ^Ll ^L2 . 100 %.

K.K. = ψ——

Hierzu wird das in Strangform vorliegende texturierte Garn 10 min spannungslos in Wasser von Raumtemperatur gelegt.

Nach Herausnehmen aus dem Wasser wird das Garn-Strängchen zunächst mit einem Gewicht von 0,045 ρ/dtex und danach mit 0,009 p/dtex belastet, wobei die Längen L₁ bzw= Lp gemessen wurden.

''Die Farbtiefe der Strickschläuche wurde mit dem lichtelektrischen Remissions-Photometer Elrepho der Firma Zeiss, Oberkochen, gemessen. Aus den am Gerät abgelesenen Remissionswerten R wurde mit Hilfe der Kubelka-Munk-Funktion der Wert

K/S =

2 R

berechnet, wobei der K/S-Wert einer Probe in fo, bezogen auf den K/S-Wert eines Vergleichsstandards, angegeben 1st.

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Beispiel 2

Erfindungsgemäßes Verfahren:

Unter denselben Spinnbedingungen mit dem gleichen Polymeren wie im Vergleichsbeispiel wurde ein Teppichgarn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren spinnstrecktexturiert. Entsprechend der wesentlich erhöhten Streck- und Texturiergeschwindigkeit mußten alle Behandlungstemperaturen erhöht werden:

Temperatur des 1. Duos = 92 C

" 2. " = 98°C

" 3- " = 185°C

ο in der Texturiereinrichtung = 590 C

Durch die Texturiereinrichtung strömende Luftmenge = 10,2 NmVh,

Streckverhältnis:

Zwischen dem 1. und 2. Duo (9, 10 bzw. 10, H) = I : 2,6, zwischen dem 2. und 3. Duo (11,12 bzw. 13, 14) = 1 : 1,33* d. h. Gesamtstreckverhältnis = 1 : 3>45.

Die Streckgeschwindigkeit, bezogen auf das letzte Duo, betrug 2050 m/min.

Garndaten:

Reißfestigkeit (g/dtex) 3,07

Variationskoeffizient der Festigkeit {%) 1,53

Bruchdehnung {%) 45,5

Variationskoeffizient der Bruchdehnung (%) 3,38

Kräuselkontraktion {%) ¹^ 12,1 Variationskoeffizient der Kräuselkontraktion Anfärbung mit stark markierendem ~\ Metallkomplexfarbstoff (K/S % te) ^ä) 118

Variationskoeffizient der Anfärbung an 40

hintereinander gestrickten Schlauchstücken

nach obiger Anfärbemethode {%) 2,63

Claims

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Patentansprüche

Kontinuierliches Spinnstrecktexturierverfahren, gekennzeichnet durch

a) Schmelzspinnen von Fäden aus synthetischen linearen Hochpolymeren, vorzugsweise aus -Poly-g-Caprolactam bei Schmelzetemperaturen zwischen 2βΟ und 295⁰C, vorzugsweise bei 275 - 285⁰C, und einem Spinnverzugsverhältnis zwischen 1 s 10 und 1 s 60, vorzugsweise zwischen 1 s 20 und 1 ; 40,

b) Verstrecken der ausgesponnenen Fäden auf mindestens 2 Förderorganen, wobei das Eingangsorgan eine Oberflächentemperatur zwischen 50 und 120⁰C und das Ausgangsorgan eine Oberflächentemperatur zwischen 80 und 350⁰C, vorzugsweise zwischen l40 und 180⁰C₅ aufweist, bei einem Streckverhältnis, daß nach der Verstreekungsstufe der verstreckte Faden eine Restbruchdehnung zwischen 10 und 50 %, vorzugsweise zwischen 20 und 35 %_f aufweist,

c) Texturieren der Fäden mit einer Geschwindigkeit zwischen und 3000 m/min, vorzugsweise mit ΙβΟΟ - 2000 m/mln, wobei die Voreilung in die Texturierstufe 10 - 50 %, vorzugsweise 25 - 35 %, beträgt und die Fadentemperatur vor dem Texturieren zwischen 50 und 180⁰C, vorzugsweise zwischen 100 und 130°C, liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwendung von einem Poly-6-Caprolactam mit einer relativen Viskosität (1 g Poly-^Caprolactam in 1OQ ml Lösung mit 96,0 #iger Schwefelsäure, gemessen bei 25⁰C) zwischen 2,3 - 3,5, vorzugsweise zwischen 2,4 und 3,2.
3· Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß texturierte Fäden mit einem Gesamtendtiter von 100 bis 36ΟΟ dtex, vorzugsweise mit 800 bis I6OO dtex versponnen werden, wobei der Einzeltiter 3 bis 30 dtex beträgt.

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4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelkapillarenquerschnitt der Fäden eine polyobale,
vorzugsweise eine trilobale Form, hat.
5· Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das unverstreckte Garn einen Kochschrumpf zwischen -10 und
+10 %, vorzugsweise zwischen -5 und +5 %, aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine
Verstreckung der Fäden in zwei Stufen, wobei die Verstreckung zu einem Anteil von 2/3 bis 3/4 des Gesamtstreckverhältnisses in der ersten Stufe erfolgt.

J. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochgeschwindigkeitstexturierung der Fäden durch Verwirbelung und Stau erfolgt und als Texturiermittel vorzugsweise erhitzte Luft Verwendung findet.

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