DE2204397A1 - Melt spinning and drawing - spun thread is pre-drawn at speed with a subsequently final drawn continuous process - Google Patents
Melt spinning and drawing - spun thread is pre-drawn at speed with a subsequently final drawn continuous processInfo
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Abstract
Description
Schmelzspinn- und Streckverfahren Die Erfindung betrifft ein Schmelzspinn- und Streckverfahren zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischen Massen, wie z.B. Polyestern, bei denen die thermoplastischen Massen vorzugsweise mittels Extruder erschmolzen und durch Düsen extrudiert, die so erzeugten fadenartigen Stränge vorverzogen, gegebenenfalls einer weiteren Nachbehandlung unterworfen und sodann aufgespult oder mittels sonstiger Einrichtungen abgelegt werden, wobei die Abzugsgeschwindigkeit des Fadenmaterials nach seinem Vorverzug mehr als 3000 msmin beträgt. Melt spinning and drawing processes The invention relates to a melt spinning and stretching processes for the production of threads from thermoplastic compositions, such as e.g. polyesters, in which the thermoplastic masses are preferably extruded by means of an extruder melted and extruded through nozzles, the thread-like strands produced in this way are pre-drawn, if necessary subjected to further treatment and then wound up or be deposited by means of other devices, the withdrawal speed of the thread material after its pre-draft is more than 3000 msmin.
Bekannt ist die Herstellung von Fäden aus thermoplastischen Massen, wie z.B. Polyester, Polyamide u.a. nach dem Schmelzspinnverfahren. Hierbei wird die fadenbildende Masse durch eine Düse extrudiert, bis zur Erstarrung abgekühlt und durch Galetten, Aufwinde- oder sonstige Einrichtungen mit einer Abzugsgeschwindigkeit, die über der Spritzgeschwindigkeit liegt, abgezogen und dabei bis unter den Erstarrungspunkt abgekühlt.The production of threads from thermoplastic masses is known, such as polyester, polyamides and others using the melt spinning process. Here is the thread-forming mass is extruded through a nozzle, cooled until it solidifies and by godets, winders or other devices with a take-off speed, which is above the injection speed, withdrawn and thereby to below the solidification point cooled down.
Heute sind die Abzugsgeschwindigkeiten von 500 bis 1500 m/min üblich. Das Verhältnis von Abzugsgeschwindigkeit zu Spritzgeschwindigkeit wird als Spinnverzug oder auch Vorverzug definiert. Im Anschluß an den Spinnprozeß werden die Fäden einer Verstreckung unterworfen, wobei die Fäden z.B. um das Vierfache gelängt und dadurch orientierte molekulare Gefüge in den Fäden hergestellt werden. Erst diese Orientierung bewirkt die besonderen Festigkeits- und sonstigen Eigenschaften.Today, take-off speeds of 500 to 1500 m / min are common. The ratio of take-off speed to injection speed is called the spinning draft or pre-delay defined. Following the spinning process, the threads are one Subjected to stretching, the threads being lengthened, for example, four times and thereby oriented molecular structure can be produced in the threads. First this orientation causes the special strength and other properties.
Der Streckprozeß zerfällt im Normalfall in zwei Phasen. Beispielsweise findet bei Polyester die 1. Phase bei Temperaturen von ca. 80°C unter Ausbildung eines deutlichen Streckpunktes (neck) statt, während die 2. Phase bei höheren Temperaturen ohne Ausbildung eines ausgeprägten Streckpunktes der weiteren Verstreckung und gegebenenfalls der Fixierung dient.The stretching process is normally divided into two phases. For example in polyester the 1st phase takes place at temperatures of approx. 80 ° C with formation a clear stretching point (neck) takes place during the 2nd phase at higher temperatures without the formation of a pronounced draw point for further drawing and, if necessary is used for fixation.
Dem Bestreben, die Abzugsgeschwindigkeit über 1500 m/min zu erhöhen, stehen Schwierigkeiten beim nachfolgenden Verstreckt entgegen.The endeavor to increase the take-off speed above 1500 m / min, there are difficulties in the subsequent stretching.
Bekannt ist zwar, mit Abzugsgeschwindigkeiten zu spinnen, wo eine so hohe Orientierung des frischgesponnenen Fadens eintritt, daß sich eine weitere Verstreckung erübrigt.It is known to spin at take-off speeds where one The orientation of the freshly spun thread is so high that another No need for stretching.
Für Polyesterfäden mit bis zu 10 Mol% Beimischung wird diese Grenze mit über 4750 m/min angegeben (US-PS 2 604 667, Spalte 2, Zeile 20) für ein Polyamid 6 mit über 4000 m/min (Jährling, "Die Welt der Chemiefaserstoffe", Leipzig 1967, Seite 234).For polyester threads with up to 10 mol% admixture, this limit becomes indicated at over 4750 m / min (US Pat. No. 2,604,667, column 2, line 20) for a polyamide 6 with over 4000 m / min (yearling, "Die Welt der Chemiefaserstoffe", Leipzig 1967, Page 234).
Trotz der sich aus dem Fortfall des Streckprozesses ergebenden Vorteile hat sich ein derartiges Schnellspinnverfahren mit völliger oder fast völliger Vororientierung der abgezogenen Fäden nicht durchgesetzt, obwohl die technischen Voraussetzungen, die das Schnellspinnen insbesondere für die Ablage der Fasern,-sei es beim Aufwinden, sei es beim Ablegen in Kannen-mit sich bringt, seit langem gegeben sind (Fourné,"Synthetische Fasern", Seite 95).Despite the advantages resulting from the elimination of the stretching process Such a high-speed spinning process has proven itself with complete or almost complete pre-orientation of the withdrawn threads not enforced, although the technical requirements which the high-speed spinning especially for the filing of the fibers, -sei it has existed for a long time when it is winded up, be it when it is put down in cans (Fourné, "Synthetic Fibers", page 95).
Grund dafür ist, daß im Schnellspinnverfahren nur Fäden mit einem engen Spektrum an Eigenschaften zu erzeugen sind, d.h., daß die produzierten Fäden eines bestimmten Titers im wesentlichen dasselbe Verhältnis von z.B. Festigkeit, Dehnung, Schrumpfneigung, Färbbarkeit, Wärmeempfindlichkeit usw. aufweisen. Dieses eingeengte Eigenschaftsspektrum schließt ein breites Anwendungsspektrum aus und steht damit einer wirtschaftlichen Produktion entgegen. Auch haben die im Schnellspinnverfahren erzeugten Fäden einige ungünstige Eigenschaften, wie z.B. relativ hohe Kochschrumpfneigung von z.B. 60% (Ludwig, "Polyesterfasern", Seite 160).The reason for this is that in the high-speed spinning process only threads with one narrow range of properties are to be generated, i.e. that the threads produced of a certain titer essentially the same ratio of e.g. strength, Exhibit elongation, tendency to shrink, dyeability, heat sensitivity, etc. This The restricted range of properties excludes a wide range of applications and thus stands in the way of economic production. They also have the high-speed spinning process threads produced some unfavorable properties, such as a relatively high tendency to boil of e.g. 60% (Ludwig, "Polyesterfasen", page 160).
In dieser Situation lag es nahe, zumindest eine wesentliche Steigerung der Abzugsgeschwindigkeit über 1500 m/min zu versuchen. Diese Versuche sind jedoch fehlgeschlagen und es hat sich gezeigt, daß sich bei mit höherer Abzugsgeschwindigkeit abgezogenen Fäden in der nachfolgenden Verstreckungsstufe kein örtlich stabiler Streckpunkt ausbildet. Als Ursache hierfür kann einmal angesehen werden, daß sich beim kontinuierlichen Spinn- und Streckverfahren aus der sehr hohen Abzugsgeschwindigkeit von über 1500 m/min eine entsprechend hohe Streckgeschwindigkeit ergibt, die die Stabilität des Streckpunktes beeinflußt. Die Ursache für die örtliche Instabilität des Streckpunktes liegt vor allem aber in der mit der hohen Abzugsgeschwindigkeit über 1500 m/min verbundenen Erhöhung der Vororientierung, so daß die Instabilität des Streckpunktes auch beim diskontinuierlichen Spinnverfahren und anschließenden Verstrecken z.B. auf einer Streckzwirnmaschine eintritt.In this situation, it made sense to at least make a substantial increase to try the take-off speed over 1500 m / min. However, these attempts are failed and it has been shown that at a higher take-off speed withdrawn threads in the subsequent drawing stage no locally more stable Forms yield point. The cause for this can once be seen as that in the continuous spinning and drawing process from the very high take-off speed of over 1500 m / min results in a correspondingly high stretching speed that the Affects the stability of the yield point. The cause of the local instability of the draw point lies primarily in the one with the high take-off speed over 1500 m / min associated increase of the pre-orientation, so that the instability of the draw point also in the discontinuous spinning process and subsequent Drawing occurs e.g. on a draw twister.
Bei örtlich nicht stabilem Streckpunkt entstehen jedoch zumindest Tterschwankungen, häufig bleiben auch unverstreckte Stellen im Faden zurück.However, if the yield point is not locally stable, at least Fluctuations in death, often undrawn areas remain in the thread.
Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung der Vorteile des üblichen Schmelzspinnprozesses und des sich daran kontinuierlich oder diskontinuierlich anschließenden Streckverfahrens eine Erhöhung der Abzugs- und Produktionsgeschwindigkeit zu erreichen, ohne Qualitätseinbußen des Fadens in Kauf nehmen zu müssen.The object of the invention is, while maintaining the advantages of usual melt spinning process and it is continuous or discontinuous subsequent stretching process increases the take-off and production speed to achieve without having to accept loss of quality of the thread.
Es wird dazu ein Schmelzspinn- und Streckverfahren zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischen Massen vorgeschlagen, bei dem die thermoplastischen Massen vorzugsweise mittels Extruder erschmolzen und durch Düsen extrudiert, die so erzeugten fadenartigen Stränge verzogen, gekühlt, verstreckt und gegebenenfalls nach einer weiteren Nachbehandlung aufgespult oder mittels sonstiger Einrichtungen abgelegt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden nach dem Vorverzug mit einer Abzugsgeschwindigkeit von mehr als 3000 m/min abgezogen und einer Restverstreckung zwischen 1:1,8 und 1:1,3 unterworfen werden, wobei die Fäden mittels nur einer einzigen Heizeinrichtung erwärmt werden.A melt-spinning and drawing process is used for this purpose proposed by threads made of thermoplastic masses, in which the thermoplastic Masses preferably melted by means of an extruder and extruded through nozzles, the thread-like strands produced in this way are warped, cooled, drawn and optionally reeled up after further treatment or by means of other equipment are deposited, characterized in that the threads after the pre-draft with a Take-off speed of more than 3000 m / min withdrawn and a residual stretching between 1: 1.8 and 1: 1.3 are subjected, the threads by means of only a single Heating device are heated.
Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnis zunutze,daß der Streckpunkt nicht nur hinsichtlich seiner örtlichen Stabilität sondern auch hinsichtlich seiner Ausprägung von dem Grad der Vororientierung abhängt. Es wurde nun gefunden, daß bei Abzugsgeschwindigkeiten über 3000 m/min und der dadurch bedingten Vororientierung sich kein definierter Streckpunkt mehr einstellt. Der Vorteil der Erfindung liegt mithin darin, daß eine gleichmäßige Verstreckung des mit hoher Abzugsgeschwindigkeit abgezogenen Fadens stattfindet und Titerschwankungen vermieden werden. Da nach der Lehre der Erfindung in einem Geschwindigkeitsbereich gearbeitet wird, in dem sich kein definierter und daher örtlich festlegbarer Streckpunkt mehr einstellt, besteht ein besonderer Vorteil der Erfindung darin, daß Mittel zur örtlichen Festlegung des Streckpunktes, wie z.B. "Hot Pins" oder beheizte Galetten, nicht erforderlich sind, so daß ohne oder mit nur einer Heizeinrichtung gearbeitet werden kann.The invention makes use of the knowledge that the yield point not only in terms of its local stability but also in terms of it Expression depends on the degree of pre-orientation. It has now been found that at take-off speeds over 3000 m / min and the resulting pre-orientation no more defined yield point is established. The advantage of the invention is hence the fact that a uniform stretching of the high take-off speed withdrawn thread takes place and titre fluctuations are avoided. Since after the Teaching of the invention is worked in a speed range in which no defined and therefore locally definable yield point more sets, there is a particular advantage of the invention that means for local Determination of the draw point, such as "hot pins" or heated godets, not are required so that you can work with or without a heating device can.
Dabei hat es sich als günstig herausgestellt, daß der Faden während der Restverstreckung einer besonderen Atmosphäre unterworfen wird. Diese Atmosphäre kann eine Dampfatmosphäre sein.It has been found to be beneficial that the thread during the remaining stretching is subjected to a special atmosphere. That atmosphere can be a steam atmosphere.
Die Wärmebehandlung des Fadens im Streckwerk kann durch Beheizung einer Galette des Streckwerks erfolgen. Weiterhin kann die Wärmebehandlung des Fadens während der Restverstreckung durch eine geheizte Platte erfolgen.The heat treatment of the thread in the drafting system can be done by heating a godet of the drafting system. Furthermore, the heat treatment of the thread take place during the remaining stretching through a heated plate.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.The invention is described below with reference to the drawing.
Es zeigen Fig. 1 die schematische Anordnung von Einrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Schmelzspinn- und Streckverfahrens; Fig. 2 die schematische Anordnung von Einrichtungen zur Ausführung konventioneller Streckverfahren.1 shows the schematic arrangement of devices for Execution of the melt spinning and drawing process according to the invention; Fig. 2 the schematic arrangement of devices for carrying out conventional stretching processes.
Nach Fig. 2 wird der Faden dem Streckwerk durch den Lieferzylinder 11 zugeführt und durch die Streckgalette 15 in dem gewünschten Streckverhältnis abgezogen. In dem Verfahren nach Fig. 2a wird der Faden dabei über den beheizten Streckstift 12 und den auf höhere Temperaturen beheizten Stift 14 gezogen. Der Streckpunkt 13 bildet sich auf dem Streckstift 12 aus.According to Fig. 2, the thread is the drafting system through the delivery cylinder 11 fed and through the stretching godet 15 in the desired stretching ratio deducted. In the method according to FIG. 2a, the thread is heated over the Draw pin 12 and the pin 14 heated to higher temperatures. The stretch point 13 is formed on the stretching pin 12.
In Fig. 2b wird der Faden über die beheizte Galette 18 und die Heizplatte 19 geführt. Dabei bildet sich der Streckpunkt auf Galette 18 aus. Hinter den Streckgaletten 15 wird der Faden z.B. über einen Fadenführer 16 und eine entsprechende - hier nicht dargestellte Changiereinrichtung -einer Aufwickelspule 17 bzw. einer Ringzwirnspindel zugeführt.In Fig. 2b the thread is over the heated godet 18 and the heating plate 19 led. The stretching point is thereby formed on godet 18. Behind the stretching godets 15 the thread is e.g. via a thread guide 16 and a corresponding one - not here Traversing device shown -a take-up reel 17 or an annular twisting spindle fed.
In einem erfindungsgemäßen Verfahren wurde auf einer Vorrichtung nach Fig. 1 ein multifiler Polyesterfaden mit dem Endtiter 150/34 Denier produziert. Dabei betrug die Spritzgeschwindigkeit der Düse 29 m/min. und die Abzugsgeschwindigkeit 3400 m/min bei einem Vorverzug von 1:115. Dabei war die Abzugsgalette 4 in Fig. 1 beheizt. Es wurde eine Galette mit einem Durchmesser von 150 mm, einer Länge von 150 mm und 4 Umschlingungen verwandt. Die Temperatur betrug 1450 . Die Streckgalette sowie die Aufwickelspule hatten eine Umfangsgeschwindigkeit von 5950 m/min. Das Streckverhältnis betrug 1:1,75. Der erzeugte Faden hatte eine Bruchfestigkeit von 4,9 g/den und eine Bruchdehnung von 25%.In a method according to the invention, on a device was after Fig. 1 produces a multifilament polyester thread with the final denier 150/34 denier. The injection speed of the nozzle was 29 m / min. and the withdrawal speed 3400 m / min with a pre-draft of 1: 115. The take-off godet 4 in Fig. 1 heated. It was a godet with a diameter of 150 mm, a length of 150 mm and 4 wraps related. The temperature was 1450. The stretch godet and the take-up reel had a peripheral speed of 5950 m / min. That Draw ratio was 1: 1.75. The thread produced had a breaking strength of 4.9 g / den and an elongation at break of 25%.
Durch Modifikation der Nachverstreckungsbedingungen konnten die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften der erzeugten Fäden in weiten Grenzen beeinflußt werden.By modifying the post-stretching conditions, the strength and elongation properties of the threads produced can be influenced within wide limits.
Es ist vorgesehen, die Fäden im Bereich der Streckzone in einem Nachbehandlungsraum 20 mit Einlaß 21 und Auslaß 22 einer besonderen Atmosphäre, z.B. Dampfatmosphäre zu unterwerfen.It is provided that the threads in the area of the drawing zone in a post-treatment room 20 with inlet 21 and outlet 22 of a special atmosphere, e.g., steam atmosphere to subjugate.
Es entspricht dem Stande der Technik, daß vor, während oder nach der Verstreckung weitere Fadenbehandlungen wie Färben, Fixieren auf Niedrigschrumpfung, Querschnittsverformung, Texturieren, Entwicklung der Kräuselung der Mehrkomponenten u.ä. erfolgen kann.It corresponds to the state of the art that before, during or after Stretching further thread treatments such as dyeing, fixing on low shrinkage, Cross-sectional deformation, texturing, development of the ripple of the multicomponent etc. can be done.
Die in der Streckzone vorhandene Heizeinrichtung kann auch - anstelle der beheizten Liefergalette 4 - als Kontaktheizplatte, Heizstift, Heizkasten o.ä. ausgeführt sein.The heating device present in the stretching zone can also - instead of the heated delivery godet 4 - as a contact heating plate, heating pen, heating box or similar. be executed.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |