CH631494A5

CH631494A5 - Streckspinnverfahren fuer die herstellung von polyamid-endlosgarn.

Info

Publication number: CH631494A5
Application number: CH883078A
Authority: CH
Inventors: Paul Li Carr
Original assignee: Ici Ltd
Priority date: 1977-08-19
Filing date: 1978-08-21
Publication date: 1982-08-13
Also published as: CA1106563A; AU516465B2; IT7826842A0; DE2836513A1; GB2003085B; GB2003085A; NZ188184A; NL178703B; ZA784659B; IT1098252B; ES472704A1; AU3905578A; FR2400575A1; NL7808488A; DE2836513C2; US4338276A; JPS5459423A; JPS583048B2; FR2400575B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Streckspinnverfahren für die Herstellung von Polyamid-Endlosgarn, insbesondere auf ein einstufiges Hochgeschwindigkeits-Streckspinn-verfahren für die Herstellung von Garnen mit Eigenschaften, die mit denjenigen vergleichbar sind, die bisher nur mit Garnen erreichbar waren, die nach einstufigen Spinnverfahren mittlerer Geschwindigkeit oder nach zweistufigen Spinnverfahren mit Spinnen und anschliessender Verstreckung hergestellt wurden.

In der GB-PS 1 487 843 wurde beispielsweise vorgeschlagen, Polyester-Multifilamentgarne vorteilhaft nach Verfahren herzustellen, wobei frisch extrudierte Filamente unter bestimmten, definierten Bedingungen nacheinander durch Ver-festigungs- und Konditionierungszonen geleitet und dann mit einer Geschwindigkeit von 1000-6000 m/min aufgewickelt werden. Es wurde auch vorgeschlagen, Polyamid-Multifilament-garne nach derartigen Verfahren herzustellen. Bei der Ausführung dieser Verfahren hat es sich jedoch gezeigt, dass die Eigenschaften des Garns, insbesondere die mechanischen Eigenschaften, bei Übersteigen einer Aufwickelgeschwindigkeit von 5500 m/min abzufallen beginnen. Insbesondere nimmt die Anzahl Brüche von Einzelfilamenten bis zum schlussendlichen Zerreissen des ganzen Garnes zu, und diese Einschränkung hat sich bei der Herstellung von Endlosgarnen von niedrigem Titer, wo Brüche von Einzelfilamenten eher auftreten, als besonders ernsthaft erwiesen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, das die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist und es nicht nur ermöglicht, bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von 6000 m/min brauchbare und erwünschte Garneigenschaften zu erzielen, sondern die Aufwickelgeschwindigkeit noch weiter zu erhöhen und dabei ohne nennenswerte Verminderung der Garneigenschaften die Spinnproduktivität zu erhöhen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das im Patentanspruch 1 definiert ist.

Das erfindungsgemässe Verfahren ist besonders vorteilhaft für die Herstellung von Endlosgarnen mit hohem Titer.

Vorzugsweise wird das erste Fluid auf eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des Polyamids, der im Bereich von 5 260-270 °C liegt, und 350 °C gebracht, wie in Beispiel 1 beschrieben, und das zweite Fluid auf eine Temperatur von 100-150 °C erhitzt. Vorteilhaft sind die Zonen der beiden Behandlungen mit Fluiden unterschiedlicher Temperatur durch einen Abstand, der 100-150 cm beträgt, voneinander 10 getrennt.

Das bevorzugte Fluid ist Luft, obwohl auch Stickstoff und Wasserdampf erwähnt werden können. Die Aufwickelgeschwindigkeiten des Garns liegen vorzugsweise oberhalb von 6000 m/min. Aufwickelgeschwindigkeiten oberhalb 8000 m/min 15 werden als industriell schwierig durchführbar erachtet und daher nicht bevorzugt.

Die Zone des ersten erhitzten Fluids, vorzugsweise Luft, durch welche das Garn geleitet wird, kann zweckmässig eine elektrisch beheizte, vertikal angeordnete, zylindrische 20 Metallumhüllung von genügend lichter Weite, um die Hindurchleitung des laufenden Garns zu ermöglichen, sein, wovon das eine Ende mit dem Austrittsende der Spinndüse dichtend verbunden ist. Die Länge dieser Umhüllung ist nicht kritisch und kann bis zu 100 cm betrgen, obwohl kürzere Umhüllungen 25 bevorzugt werden. Die Zone des zweiten erhitzten Fluids, vorzugsweise Luft, durch welche das Garn hindurchgeleitet wird, kann zweckmässig die Form eines elektrisch beheizten, länglichen Rohrs von kreisrundem Querschnitt aufweisen, das zwischen der Umhüllung der ersten Zone und dem Mittel zum Auf-30 wickeln des Garns vertikal angeordnet ist. Die lichte Weite dieses Rohrs soll das Hindurchleiten des laufenden Garns ermöglichen, und die Länge des Rohrs kann im Bereich von 30 cm bis zu 3 m betragen und beträgt vorzugsweise etwa 1 m. Die Luft in diesem Rohr kann stationär sein, jedoch kann im Hinblick auf 35 die durch das hindurchlaufende Garn erzeugte Turbulenz bewusst Heissluft in das Rohr eingeleitet werden, üblicherweise an einer Stelle in der Umgebung des unteren Austrittsendes des Rohrs.

40 Beispiel 1

Durch eine Spinndüse mit 20 Öffnungen von 228 um lichter Weise wurde aus Polyhexamethylenadipamid bei einer Extru-sionstemperatur von 285 °C ein Multifilament mit einem Gesamttiter von 78 dtex aus 20 Einzelfilamenten einer rei. Vis-45 kosität von 40,5 gesponnen. Unterhalb des Austrittsendes der Spinndüse und mit diesem dicht verbunden war eine zylindrische metallische, elektrisch beheizte Umhüllung mit einer lichten Weite von 10 cm und einer Länge von 30 cm vertikal angeordnet. Die mittels Thermoelementen in einem Abstand so von 2 cm zur Innenwandung der Umhüllung gemessene durchschnittliche Temperatur der Luft in der Umhüllung betrug 310 °C. Unterhalb dieser Umhüllung und etwa 1,9 m unterhalb des Austrittsendes der Spinndüse war ein elektrisch beheiztes längliches Metallrohr von kreisrundem Querschnitt mit einer 55 lichten Weite von 5 cm und einer Länge von 1 m für stationäre Luft vertikal angeordnet. Die durchschnittliche, mittels Thermoelementen gemessene Temperatur der Wandung dieses Rohrs betrug 110 °C. Um die hindurchgeleiteten Einzelfila-mente des Multifilamentgarns zusammenzuhalten und das 60 Garn abzuflachen, und um das Einschleppen von kalter Luft auf ein Minimum herabzusetzen, war am Garn-Eintrittsende dieses Rohrs ein Paar zylindrischer Garnführer angeordnet. Garn-Spannungsführer als solche waren nicht vorhanden. Das hindurchgeleitete Garn wurde nach Auftragen einer Gleitmittel-65 Präparation mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten im Bereich von 4000-7000 m/min aufgewickelt, und danach wurde die Eigenschaft der mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aufgewickelten Garne bestimmt, um die Auswirkung des erfin-

3

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dunsgemässen Verfahrens bei Erhöhung der Aufwickelgeschwindigkeit auf mehr als 5500 m/min zu ermitteln, wobei festgestellt wurde, dass bei Erhöhung der Geschwindigkeit auf 6000 m/min und darüber keine nennenswerte Verminderung der Garneigenschaften eintritt. Bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von 7000 m/min waren die Garneigenschaften, insbesondere in bezug auf den Modul, beachtlich verbessert. Im allgemeinen kann der Modul des Garns als Hinweis auf die zu erwartende Waschbeständigkeit von Färbungen auf diesem Garn betrachtet werden. Im vorliegenden Fall war die Waschbeständigkeit von Färbungen auf Garnen, die mit Geschwindigkeiten von 6000 m/min und darüber aufgewickelt worden waren, annehmbar, während diejenigen von Garnen, die mit einer Geschwindigkeit von 5000 m/min und darunter aufgewik-kelt worden waren, nicht angenommen werden konnten.

Die Ausführungsformen mit einer Aufwickelgeschwindigkeit von 6000 bzw. 7000 m/min verliefen ebenso reibungslos und mit nicht mehr zerrissenen Einzelfilamenten als diejenigen der in der nachstehenden Tabelle aufgeführten niedrigeren Aufwickelgeschwindigkeiten. Die jeweiligen Aufwickelgeschwindigkeiten und die dabei erhaltenen Garneigenschaften sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.

Die in den nachfolgenden Tabellen angeführten 5% Modul-Werte entsprechen den Werten bei 5%iger Dehnung des Garns.

temperatur von 286 °C ein Multifilamentgarn mit einem Gesamttiter von 130 dtex aus 13 Einzelfilamenten gesponnen. Die frischgesponnenen Filamente wurden unter Verwendung einer Querstrom-Abschreckeinrichtung von 60 cm Länge und 511 cm lichter Weite mittels 2,55 m3/min eines Luftstroms von Zimmertemperatur gekühlt, dann durch ein gleiches zylindrisches Metallrohr geleitet, wie in Beispiel 1 beschrieben, das mit Wasserdampf gefüllt war, und dann mit einer Geschwindigkeit von 1180 m/min aufgewickelt.

io Das erhaltene Garn wurde in einer zweiten separaten Stufe mittels einer Verstreckungsrollengeschwindigkeit von 1230 m/min auf das 2,93fache seiner ursprünglichen Länge zu einem Garn mit einem Gesamttiter von 44 dtex kalt verstreckt. Das erhaltene Garn zeigte eine Reissfestigkeit von 4,2 g/dtex bei 15 einer Bruchdehnung von 41%.

Vergleichsversuch b)

Nach einem einstufigen Verfahren aus dem Stand der Technik wurde Beispiel 2 mit der Ausnahme wiederholt, dass die 20 unterhalb der Spinndüse angeordnete und mit deren Austrittsende dichtend verbundene Umhüllung von 10 cm Länge entfernt wurde und nur das beheizte Metallrohr zum Einsatz gelangte. Die jeweiligen Aufwickelgeschwindigkeiten und die dabei erhaltenen Prüfresultate der Garneigenschaften sind in 25 der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.

Aufwickel

Reissfe

Bruch

5% Modul geschwindigkeit stigkeit dehnung

m/min g/dtex

%

g/dtex

4000

4,09

64

17,2

5000

4,33

61

19,1

6000

4,03

47,2

21,9

7000

4,68

44,4

24,0

30

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde mit den Ausnahmen wiederholt, dass die Länge der beheizten Umhüllung unterhalb der Spinndüse auf 10 cm vermindert und die durchschnittliche Temperatur der Luft in dieser Umhüllung auf 400 °C und die durchschnittliche Temperatur der Wandung des Metallrohrs unterhalb der Umhüllung auf 130 °C erhöht wurden. Die jeweiligen Aufwik-kelgeschwindigkeiten und die dabei erhaltenen Prüfresultate der Garneigenschaften sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.

35

Aufwickel

Reissfe

Bruch

5% Modul geschwindigkeit stigkeit dehnung

m/min g/dtex

%

g/dtex

4000

4,05

64,9

20,6

5000

3,58

74,0

16,9

5500

3,50

61,8

18,6

6000

3,52

54,0

20,4

Aufwickel

Reissfe

Bruch

" 5% Modul geschwindigkeit stigkeit dehnung

m/min g/dtex

%

g/dtex

4000

3,52

69,7

15,9

5000

3,73

75,0

14,2

5500

3,91

69,0

19,6

6000

4,11

50,9

24,8

45

50

Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass es nicht möglich ist, durch alleinige Anwendung eines beheizten Rohrs und ohne eine beheizte Umhüllung ähnliche Garneigenschaften zu erzielen, wie in Beispiel 2 angeführt.

Vergleichsversuch c)

Nach einem einstufigen Verfahren aus dem Stand der Technik wurde das in Beispiel 1 beschriebene Vorgehen mit der Ausnahme wiederholt, dass die unterhalb der Spinndüse angeordnete und mit deren Austrittsende dichtend verbundene Umhüllung durch eine Querstrom-Abschreckeinrichtung ersetzt wurde, wie im Vergleichsversuch a) beschrieben, wobei die Abschreckgeschwindigkeit 25 m/min betrug. Die jeweiligen Aufwickelgeschwindigkeiten und die dabei erhaltenen Prüfresultate der Garneigenschaften sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst.

Aus der Tabelle geht hervor, dass hinsichtlich der Reissfe-stigkeits- und Modulwerte bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von 6000 m/min eine kürzere Umhüllung und eine höhere Temperatur der Luft dieser Umhüllung in Kombination mit einer höheren Temperatur der Wandung des Metallrohrs unterhalb der Umhüllung zu bevorzugen sind.

Vergleichsversuch a)

Nach einem zweistufigen Verfahren aus dem Stand der Technik mit Spinnen und anschliessendem Verstrecken wurde aus Polyhexamethylenadipamid durch eine Spinndüse mit 13 Öffnungen einer lichten Weite von 330 (im bei einer Extrusions-

60

Aufwickel

Reissfe

Bruch

5% Modul geschwindigkeit stigkeit dehnung

m/min g/dtex

%

g/dtex

3000

2,85

89,6

13,0

3000

3,64

73,2

13,7

5000

3,72

65,6

15,8

6000

4,05

56,2

19,8

6500

Garn zerrissen

Aus der vorstehenden Tabelle geht hervor, dass es bei Ein-65 satz der Querstrom-Abschreckeinrichtung nicht möglich ist, bei den höheren Aufwickelgeschwindigkeiten des erfindungs-gemässen Verfahrens ähnliche Garneigenschaften zu erzielen, wie in Beispiel 1 angeführt.

e

Claims

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1. Streckspinnverfahren für die Herstellung von Polyamid-Endlosgarn, dadurch gekennzeichnet, dass man ein aus einem Polyamid frischgesponnenes Mono- oder Multifilamentgarn nacheinander durch ein erstes, auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polyamids erhitztes Fluid und danach durch ein zweites, auf eine Temperatur von 80 bis 250 °C erhitztes Fluid leitet, wobei die Zonen der beiden Behandlungen mit Fluiden unterschiedlicher Temperatur voneinander getrennt sind, und dass man das Garn dann mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5500 m/min aufwickelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Zonen der beiden Behandlungen mit Fluiden unterschiedlicher Temperatur 100-500 cm beträgt.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des Polyamids und 350 °C aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fluid eine Temperatur von 100-150 °C aufweist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Fluid Luft ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man das Garn mit einer Geschwindigkeit von mehr als 6000 m/m in aufwickelt.