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DE3508955C2 - Process for high-speed spinning and drawing of synthetic yarns - Google Patents

Process for high-speed spinning and drawing of synthetic yarns

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Publication number
DE3508955C2
DE3508955C2 DE3508955A DE3508955A DE3508955C2 DE 3508955 C2 DE3508955 C2 DE 3508955C2 DE 3508955 A DE3508955 A DE 3508955A DE 3508955 A DE3508955 A DE 3508955A DE 3508955 C2 DE3508955 C2 DE 3508955C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thread
godets
spinning
yarns
godet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3508955A
Other languages
German (de)
Other versions
DE3508955A1 (en
Inventor
Günter Dipl.-Ing. 6057 Dietzenbach Koschinek
Dietmar Dipl.-Phys. 6450 Hanau Wandel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Davy McKee AG
Original Assignee
Davy McKee AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Davy McKee AG filed Critical Davy McKee AG
Priority to DE3508955A priority Critical patent/DE3508955C2/en
Priority to CH4972/85A priority patent/CH670107A5/de
Priority to IT19213/86A priority patent/IT1189060B/en
Priority to NL8600652A priority patent/NL8600652A/en
Publication of DE3508955A1 publication Critical patent/DE3508955A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE3508955C2 publication Critical patent/DE3508955C2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/12Stretch-spinning methods
    • D01D5/16Stretch-spinning methods using rollers, or like mechanical devices, e.g. snubbing pins

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung hochorientierter und kristallisierter glatter Garne aus Polyester, Polyamiden oder Polypropylen in einem Einstufenprozeß durch direktes Verstrecken, Thermofixieren und Relaxieren nach dem Spinnen und vor dem Aufspulen der Garne mit einer Geschwindigkeit von mindestens 4500 m/min, wobei die Galetten und Fadenumlenkelemente des Spinnabzugs- (S1) und Verstrecksystems (S2) achsparallel zueinander angeordnet und in der Tiefe nicht zueinander versetzt sind und von den Garnen mäanderförmig umschlungen werden, und der Fadenversatz von System S1 bis System S2 maximal 0,15° beträgt, und wobei die Geschwindigkeitsverhältnisse der Systeme S1 und S2 so hoch gewählt werden, daß eine Orientierungsverstreckung stattfindet, und wobei mindestens eine Heizeinrichtung in bzw. zwischen dem System S1 und dem Aufspulaggregat enthalten ist, deren Maße so gewählt wurden, daß die Fadenverweilzeit mindestens 4 msec beträgt, und die eine Temperatur von mindestens 130°C aufweist, und wobei die hergestellten Garne ein Anforderungsprofil aufweisen, welches sie universell in den Glattgarnverarbeitungsprozessen verwendbar macht.Method for producing highly oriented and crystallized smooth yarns made of polyester, polyamides or polypropylene in a one-step process by direct drawing, heat-setting and relaxation after spinning and before winding the yarns at a speed of at least 4500 m/min, wherein the godets and thread deflection elements of the spinning take-off (S1) and drawing system (S2) are arranged axially parallel to one another and are not offset from one another in depth and are wrapped around by the yarns in a meandering manner, and the thread offset from system S1 to system S2 is a maximum of 0.15°, and wherein the speed ratios of the systems S1 and S2 are selected to be high enough that orientation drawing takes place, and wherein at least one heating device is included in or between the system S1 and the winding unit, the dimensions of which have been selected such that the thread dwell time is at least 4 msec and which has a temperature of at least 130°C, and wherein the produced Yarns have a requirement profile which makes them universally usable in smooth yarn processing.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung hochorientierter und kristallisierter glatter Garne aus Polyester, Polyamiden oder Polypropylen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1, vgl. DE-OS 31 46 054.The invention relates to a process for producing highly oriented and crystallized smooth yarns made of polyester, polyamides or polypropylene according to the preamble of claim 1, cf. DE-OS 31 46 054.

Die Anwendung eines Einstufenprozesses mit hoher Aufspulgeschwindigkeit, die im Bereich größer/gleich 4500 m/min liegt, bedeutet ein Schnellspinnen der Fäden entsprechend einer hohen Spinnabzugsgeschwindigkeit des Spinnabzugssystems S 1.The use of a single-stage process with a high winding speed in the range of greater than or equal to 4500 m/min means rapid spinning of the threads corresponding to a high spinning take-off speed of the spinning take-off system S 1.

Das Vorgarn vor Eintritt in dieses Spinnabzugssystem S 1 ist im Einstufenprozeß nicht direkt zugängig, muß aber aufgrund der Geschwindigkeitsbedingung als vororientiertes Garn (POY) angesehen werden.The roving before entering this spinning take-off system S 1 is not directly accessible in the single-stage process, but must be considered as pre-oriented yarn (POY) due to the speed condition.

Das direkte Verstrecken dieses Vorgarns wird bewirkt durch Anwendung eines Geschwindigkeitsverhältnisses zwischen den zwei Galettensystemen des Spinnabzugssystems S 1 und des Verstrecksystems S 2, in denen jeweils ein Haftpunkt der Garne zur Fixierung der Verstreckung liegt. Das Geschwindigkeitsverhältnis wird so hoch gewählt, dass eine Fadenspannung in dem Feld zwischen S 1 und S 2 erreicht wird, die der Streckspannung entspricht und die deutlich höher als die Fadenspannung des Vorgarns vor Eintritt in das System S 1 ist.The direct drawing of this roving is achieved by applying a speed ratio between the two godet systems of the spinning take-off system S 1 and the drawing system S 2, in each of which there is an adhesion point of the yarns to fix the drawing. The speed ratio is selected to be high enough to achieve a thread tension in the field between S 1 and S 2 that corresponds to the drawing tension and is significantly higher than the thread tension of the roving before entering the system S 1.

Das direkte Thermofixieren wird erreicht durch Anwendung von Heizeinrichtungen, wobei das nach dem Verstrecken hochorientiert und kristallisiert vorliegende Garn Temperaturen ausgesetzt wird, die im wesentlichen zu einer Strukturstabilisierung des Garns nach dem Aufspulen führen und eine Verstärkung des aufgespulten Garns innerhalb der Grenze von kleiner/gleich 1 % bewirken.Direct heat-setting is achieved by using heating devices, whereby the yarn, which is highly oriented and crystallized after drawing, is exposed to temperatures which essentially lead to a structural stabilization of the yarn after winding and cause a reinforcement of the wound yarn within the limit of less than or equal to 1%.

Relaxieren bedeutet die Anwendung eines Geschwindigkeitsverhältnisses der Geschwindigkeiten des Aufspulaggregats in bezug auf das System S 2 von kleiner/gleich 1,0, wobei die Streckspannung auf ein niedriges Niveau direkt vor dem Aufspulaggregat abgebaut wird, so dass bei Anwendung von Entangeleinrichtungen an dieser Stelle genügend hohe Knotenzahlen in Garn erzielt werden bzw. dass ein optimaler Spulenaufbau beim Aufspulen erreicht wird.Relaxation means the application of a speed ratio of the speeds of the winding unit in relation to the system S 2 of less than or equal to 1.0, whereby the stretching tension is reduced to a low level directly in front of the winding unit, so that when detangling devices are used at this point, sufficiently high knot numbers are achieved in the yarn or that an optimal bobbin structure is achieved during winding.

Die Anwendung achsparallel zueinander angeordneter und in der Tiefe nicht zueinander versetzter Galetten- und Fadenumlenkelemente als Spinnabzugs- (S 1) und Verstrecksystem (S 2) schließt die Mehrfachumschlingung dieser Systeme durch die Garne aus.The use of godet and thread deflection elements arranged axially parallel to one another and not offset in depth as spinning take-off (S 1) and drawing system (S 2) excludes multiple wrapping of these systems by the yarns.

Das nach dem Einstufenprozeß hergestellte hochorientierte und kristallisierte glatte Garn muß im wesentlichen die gleichen Anforderungen erfüllen wie Glattgarn, welches nach konventionellen Zweistufenprozessen hergestellt wurde.The highly oriented and crystallized smooth yarn produced by the one-stage process must essentially meet the same requirements as smooth yarn produced by conventional two-stage processes.

Ein derartiger konventioneller Prozeß beinhaltet das Spinnen der Fäden mit anschließendem Aufspulen, eineSuch a conventional process involves spinning the threads and then winding them, a

Konditionierungsphase dieses Spinngarns und die Vorlage der Spinnspulen zu einer Streckzwirnmaschine, in der das fertige Glattgarn durch Verstrecken und eventuelles Thermofixieren erzeugt wird und auf Kopshülsen aufgespult wird. Dieses Kopsgarn wird in den Weiterverarbeitungsprozessen wie Wirken, Stricken und Weben eingesetzt, wobei diese sowie der Gebrauch der Fertigware bestimmte textilmechanische und thermische Eigenschaften und Stabilitäten des Garns erfordern.Conditioning phase of this spinning yarn and the presentation of the spinning bobbins to a draw-twisting machine, in which the finished flat yarn is produced by drawing and possibly thermosetting and wound onto bobbins. This bobbin yarn is used in further processing such as knitting, knitting and weaving, whereby these and the use of the finished product require certain textile-mechanical and thermal properties and stability of the yarn.

Einstufige Verfahren zum Schnellspinnstrecken synthetischer Garne sind bereits aus der Literatur bekannt.Single-step processes for high-speed spinning and drawing of synthetic yarns are already known from the literature.

So werden Schnellspinnverfahren beschrieben, die bereits beim Spinnen ein Verstrecken bewirken und durch Anwendung von Fadenspannungen, die der Streckspannung entsprechen. Diese Verfahren werden s. z.B. DE-OS 24 47 766, durch nur zwei teilumschlungene Galetten realisiert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Garne in ihrem thermischen Verhalten unzureichend stabilisiert sind. Bei Weiterverarbeitungsprozessen unter Spannung und Temperatur werden erhebliche Störungen festgestellt. Weiterhin weisen derartige Garne eine unzureichende mechanische Stabilität gegen zyklische Be- und Entlastungen auf. Derartige Beanspruchungen treten in den Weiterverarbeitungsprozessen auf. Besonders negativ schneiden derartige Garne dabei bei Anwendung als Schußmaterial im Webprozeß ab. Neben Störungen bei der Gewebeherstellung, die zu Qualitätsabstufungen führen, zeigt aber auch die Webware selbst Störstellen, bedingt durch irreversible Überdehnungen der Garne.For example, high-speed spinning processes are described which cause stretching during spinning and by applying thread tensions that correspond to the stretching tension. These processes are implemented using only two partially wrapped godets (see, for example, DE-OS 24 47 766). However, it has been shown that these yarns are insufficiently stabilized in their thermal behavior. Significant disturbances are found in further processing under tension and temperature. Furthermore, such yarns have insufficient mechanical stability against cyclical loading and unloading. Such stresses occur in the further processing processes. Such yarns perform particularly poorly when used as weft material in the weaving process. In addition to disturbances in fabric production, which lead to quality gradations, the woven fabric itself also shows disturbances caused by irreversible overstretching of the yarns.

Diese mechanische Instabilität wurde auch bei Nylongarnen beobachtet, die nach dem konventionellen Spinnstreckverfahren mit Mehrfachumschlingung hergestellt wurden. Bei diesem Prozeß ließ sich das Verstreckverhältnis nicht genügend hoch einstellen, um einen ausreichend hohen Modul im Garn einzustellen. Vielmehr war die Höhe des Verstreckverhältnisses durch das Auftreten von Streckfehlern, insbesondere Fadenabrissen und Flusen im Garn, beschränkt.This mechanical instability was also observed in nylon yarns produced using the conventional spin-draw process with multiple wraps. In this process, the draw ratio could not be set high enough to achieve a sufficiently high modulus in the yarn. Rather, the level of the draw ratio was limited by the occurrence of draw defects, in particular thread breaks and fluff in the yarn.

Das Spinnstreckverfahren gemäß US-Patent 42 37 187 wendet zwei teilumschlungene Garne an, wobei das Garn bereits im Spinn-Abkühlbereich verstreckt werden soll. Die Geschwindigkeitsdifferenz der Galetten wird auf 0,5 - 2% Voreilung beschränkt. Eine Orientierungsverstreckung wird zwischen den Galetten nicht durchgeführt. Gemäß Patentanspruch erfährt das derart hergestellte Garn noch eine Restverstreckung in einem separaten Prozeß von mindestens 1,3, um auf eine genügend niedrige Reißdehnung von 45% zu gelangen. Das nach dem Patent hergestellte Spinngarn ist durch Reißdehnungen von 45 - 70% gekennzeichnet, die für eine direkte Weiterverarbeitung für manche Zwecke, z.B. als Kopsersatzmaterial zu hoch sind.The spinning-stretching process according to US patent 42 37 187 uses two partially wrapped yarns, whereby the yarn is already stretched in the spinning-cooling area. The speed difference of the godets is limited to 0.5 - 2% overfeed. Orientation stretching is not carried out between the godets. According to the patent claim, the yarn produced in this way undergoes a residual stretching in a separate process of at least 1.3 in order to achieve a sufficiently low elongation at break of 45%. The spun yarn produced according to the patent is characterized by elongations at break of 45 - 70%, which are too high for direct further processing for some purposes, e.g. as a cop replacement material.

In der deutschen Auslegeschrift 22 04 535 wird ein herkömmliches Schnellspinnstreckverfahren zwischen Galetten mit Beilaufrollen beschrieben. Zur Fixierung von Streck- und Fixierspannungen werden vier Umschlingungen der Fäden um die Galettensysteme angegeben. Aufgrund dieser Mehrfachumschlingung sind die Galettensysteme notwendigerweise zueinander versetzt und nicht achsparallel angeordnet.The German specification 22 04 535 describes a conventional high-speed spinning stretching process between godets with auxiliary rollers. To fix the stretching and fixing tensions, the threads are wrapped around the godet systems four times. Due to this multiple wrapping, the godet systems are necessarily offset from one another and not arranged parallel to the axis.

In der deutschen Offenlegungsschrift 31 46 054 wird in Zusammenhang mit einem Spinnstreckverfahren der Nachteil von Beilaufrollen zur Fadenverlegung eingehend abgehandelt. Die Lösung des Verfahrens führte, bezogen auf das Einlaufgalettenwerk, zu einer teilumschlungenen Galette. In bezug auf das Abzugsgalettensystem wird eine Mehrfachumschlingung mit 2 - 5 Fadenumschlingungen angewendet. Die Galettensysteme sind dann notwendigerweise zueinander versetzt und nicht achsparallel zueinander angeordnet. Die Anwendung maximal einer Teilumschlingung im Einlaufgalettensystem beschränkt die Fadenspannungsverhältnisse und damit das maximal anzuwendende Verstreckverhältnis, um ein Durchrutschen des Streckpunktes in diesem System zu vermeiden. Weiterhin erfordert dieses System eine exakte Konstanthaltung der Oberflächenbeschaffenheit der Galette und eine Abstimmung auf die Verhältnisse von Streck- zu Spinnspannung. Beispielsweise wird die Anwendung einer für die Fadengleichmäßigkeit so wichtigen Präparierung im Blasschachtbereich ausgeschlossen. Zur Aufrechterhaltung hoher Spannungsverhältnisse muß eine verchromte Galettenoberfläche angewendet werden, die aber wegen ihrer Neigung zur Abrasion für einen produktionssicheren Lauf auszuschließen ist. Üblicherweise werden aus diesem Grunde plasmabeschichtete Galetten verwendet, die dann zwangsläufig einen niedrigeren Reibungskoeffizienten besitzen und die anzuwendenden Spannungsverhältnisse beschränken.In the German patent application 31 46 054, the disadvantage of auxiliary rollers for thread laying is discussed in detail in connection with a spinning-stretching process. The solution to the process led to a partially wrapped godet in relation to the inlet godet system. In relation to the take-off godet system, multiple wrapping with 2 - 5 thread wraps is used. The godet systems are then necessarily offset from one another and not arranged parallel to one another. The use of a maximum of one partial wrap in the inlet godet system limits the thread tension ratios and thus the maximum stretch ratio that can be used in order to avoid the stretching point slipping in this system. Furthermore, this system requires that the surface quality of the godet be kept exactly constant and that it be coordinated with the ratios of stretching and spinning tension. For example, the use of a preparation in the blow shaft area, which is so important for thread uniformity, is excluded. In order to maintain high tension conditions, a chrome-plated godet surface must be used, but this is not suitable for reliable production due to its tendency to abrasion. For this reason, plasma-coated godets are usually used, which then inevitably have a lower coefficient of friction and limit the tension conditions that can be used.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung hochorientierter und kristallisierter glatter Garne aus Polyester, Polyamiden oder Propylen in einem Einstufenprozeß anzugeben, wobei die Garne ein Anforderungsprofil aufweisen sollen, welches sie universell in den Glattgarnweiterverarbeitungsprozessen verwendbar macht, und wobei das Herstellungsverfahren eine besonders schonende Behandlung des Garns ermöglicht, was sich positiv auf die Ausbeute an vollen Spulen und die Fadenreinheit auswirkt.The invention is therefore based on the object of specifying an economical method for producing highly oriented and crystallized smooth yarns made of polyester, polyamides or propylene in a one-step process, whereby the yarns should have a requirement profile which makes them universally usable in the smooth yarn processing processes, and whereby the production method enables a particularly gentle treatment of the yarn, which has a positive effect on the yield of full bobbins and the thread purity.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1.The solution of the stated problem is achieved in the method described at the outset by the characterizing measures of claim 1.

Vorzugsweise beträgt der Umschlingungswinkel um jede Galette mindestens 90° und maximal 270°. Die Anzahl M bzw. N der Galetten bzw. Umlenkelemente für jedes der Systeme S 1 und S 2 wird bevorzugt so gewählt, dass deren Gesamtumschlingungswinkel und die Gesamtzahl der Galetten und Umlenkelemente M + N kleiner/gleich 10 beträgt, wobeiPreferably, the wrap angle around each godet is at least 90° and a maximum of 270°. The number M or N of godets or deflection elements for each of the systems S 1 and S 2 is preferably selected so that their total wrap angle and the total number of godets and deflection elements M + N is less than or equal to 10, where

F[tief]VS = Verhältnis der Fadenspannungen im Verstreckfeld F[tief]V (cN) zu derjenigen im Spinnabzugsfeld F[tief]S (cN) vor Einlauf in das System S 1,F[deep]VS = ratio of the thread tensions in the drawing field F[deep]V (cN) to that in the spinning take-off field F[deep]S (cN) before entering the system S 1,

F[tief]VA = Verhältnis der Fadenspannungen im Verstreckfeld F[tief]V (cN) zu derjenigen nach dem System S 2 und vor dem Aufspulaggregat F[tief]A (cN),F[deep]VA = ratio of the yarn tensions in the drafting field F[deep]V (cN) to that after the system S 2 and before the winding unit F[deep]A (cN),

In = natürlicher Logarithmus zur Basis c.In = natural logarithm to base c.

Vorzugsweise betragen die Geschwindigkeitsverhältnisse:Preferably the speed ratios are:

Zwischen den Galetten des Systems S 1: R 1 = 1,0 bis 1,06Between the godets of system S 1: R 1 = 1.0 to 1.06

(R 1 = 1, wenn S 1 nur aus(R 1 = 1, if S 1 only consists of

einer Galette besteht)a galette)

Zwischen der Einlaufgalette von S 2Between the inlet godet of S 2

und der Auslaufgalette von S 1: R 2 = 1,06 bis 2,0and the outlet godet of S 1: R 2 = 1.06 to 2.0

Zwischen den Galetten des Systems S 2: R 3 = 1,06 bis 0,92Between the godets of system S 2: R 3 = 1.06 to 0.92

(R 3 = 1, wenn S 2 nur aus(R 3 = 1, if S 2 only consists of

einer Galette besteht)a galette)

Das Gesamtstreckverhältnis, welches sich aus den Teilgeschwindigkeitsverhältnissen ergibt, R = R 1 x R 2 x R 3 x R 4, liegt bevorzugt zwischen R = 1,06 bis 1,84.The total stretch ratio, which results from the partial speed ratios, R = R 1 x R 2 x R 3 x R 4, is preferably between R = 1.06 to 1.84.

Vorzugsweise liegt der Koschrumpf des aufgespulten Garns um mindestens 1,5 % absolut niedriger als derjenige eines Garns ohne Temperaturanwendung und es ist der Modul des Garns im unteren Bereich des Spannungsdehnungsdiagramms mit demjenigen konventionell hergestellten Kopsgarns vergleichbar.Preferably, the bobbin shrinkage of the wound yarn is at least 1.5% lower in absolute terms than that of a yarn without temperature application and the modulus of the yarn in the lower region of the stress-strain diagram is comparable to that of conventionally produced bobbin yarn.

Ein bedeutender Vorteil der Erfindung liegt in der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Herkömmliche Spinnstreckmaschinen für Spinnstreckprozesse können nur eine beschränkte Anzahl von Fäden in einer Streckeinheit verarbeiten. Notwendige Verweilzeiten auf beheizten Galetten und die Fixierung der Streckspannung erfordern eine Mehrfachumschlingung der Galetten. Dadurch ist ein Fadenversatz von ca. 1 - 2° absolut notwendig zur Einhaltung von Mindestabständen zwischen den verschiedenen Fadenlagen. Als Fadenversatz kleines Alpha wird die Ablenkung des Fadens nach Ablauf von der Galette gemäß Fig. 1 bezeichnet.A significant advantage of the invention is the cost-effectiveness of the process. Conventional spin-stretching machines for spin-stretching processes can only process a limited number of threads in one stretching unit. The necessary dwell times on heated godets and the fixing of the stretching tension require multiple wrapping around the godets. As a result, a thread offset of approx. 1 - 2° is absolutely necessary to maintain minimum distances between the various thread layers. The deflection of the thread after it has run off the godet as shown in Fig. 1 is referred to as the small alpha thread offset.

Die herkömmlichen Spinnstreckmaschinen beschränken deshalb die Fadenanzahl pro Streckeinheit auf 4 - 8 Fäden, je nach Titer. Bei Verwendung wirtschaftlicher Spinnsysteme mit 8 - 16 Fäden pro Position waren somit 2 Streckeinheiten pro Position notwendig. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Fadenanzahl pro Streckeinheit nicht mehr eingeschränkt. In der erfindungsgemäßen Streckeinheit können folglich mindestens doppelt so viele Fäden oder es können sogar Fäden von mehreren Spinneinheiten in einer Streckeinheit verarbeitet werden.Conventional spinning and stretching machines therefore limit the number of threads per stretching unit to 4 - 8 threads, depending on the titre. When using economical spinning systems with 8 - 16 threads per position, 2 stretching units per position were therefore necessary. According to the method according to the invention, the number of threads per stretching unit is no longer limited. In the stretching unit according to the invention, at least twice as many threads or even threads from several spinning units can be processed in one stretching unit.

Das herkömmliche Spinnstreckprinzip der Mehrfachumschlingung begründet sich auf zwei Forderungen:The conventional spinning-stretching principle of multiple wrapping is based on two requirements:

Zum ersten ist es die Einstellung der notwendigen Fadenverweilzeit auf beheizten Galetten,Firstly, it is the setting of the necessary yarn dwell time on heated godets,

zum anderen sind es die zum Aufbau der Streckspannung und zum Abbau dieser Spannung auf das Niveau der Aufspulspannung notwendigen Reibungsrückhaltekräfte durch Anwendung entsprechender Umschlingungswinkel um die Galetten.on the other hand, there are the frictional retention forces necessary to build up the stretching tension and to reduce this tension to the level of the winding tension by applying appropriate wrap angles around the godets.

Einen Zusammenhang zwischen Spannungsverhältnissen, dem Reibungskoeffizienten eines umschlungenen zylinderförmigen Stiftes und dem Umschlingungswinkel für den Fall der gleitenden Reibung liefert die Seilreibungsgleichung (Melliand Textilberichte 42/4 (1961) 374 - 379:A relationship between stress ratios, the friction coefficient of a wrapped cylindrical pin and the wrap angle for the case of sliding friction is provided by the rope friction equation (Melliand Textilberichte 42/4 (1961) 374 - 379:

S 2/ S 1 = exp (µ x kleines Gamma), wobeiS 2/ S 1 = exp (µ x small gamma), where

S 1 = Fadenspannung vor dem Reibstift,S 1 = thread tension in front of the friction pin,

S 2 = Fadenspannung nach dem Reibstift,S 2 = Thread tension after the friction pin,

µ = Reibungskoeffizient des Reibstiftes,µ = friction coefficient of the friction pin,

kleines Gamma = Fadenumschlingungswinkel um den Reibstift.small gamma = thread wrap angle around the friction pin.

Die Anwendung dieser Formel auf die Umschlingungswinkel um Galetten beim Spinnstreckvorgang ergibt für technisch übliche Reibungskoeffizienten im Bereich µ = 0,23 - 0,54 für ein Spannungsverhältnis von 1,4 einen Umschlingungswinkel zwischen 36 - 84° und für ein Spannungsverhältnis von größer/gleich 3,0 einen Winkel von mindestens 117 - 274°. Dieses sind die Garnwinkel für das Auftreten von Gleitreibung auf den Galetten. In der Praxis tritt auf den Galetten jedoch eine Kombination von Gleit- und Haftreibung auf, wenn, wie im erfindungsgemäßen Verfahren, die Streckspannungen in den Galettensystemen fixiert werden sollen. Insbesondere müssen Einflüsse und Schwankungen des Reibelementes und der Garneigenschaften und -parameter auf den Reibungskoeffizienten µ berücksichtigt werden, so dass sich dieser im allgemeinen nicht als eine Konstante, sondern als eine komplexe Größe verschiedener Einflußfaktoren erweist. In herkömmlichen Spinnstreckprozessen werden diese Unsicherheiten durch Anwendung der Mehrfachumschlingung berücksichtigt.Applying this formula to the wrap angle around godets during the spin-stretching process results in a wrap angle between 36 - 84° for a tension ratio of 1.4 for technically usual friction coefficients in the range µ = 0.23 - 0.54 and an angle of at least 117 - 274° for a tension ratio of greater than or equal to 3.0. These are the yarn angles for the occurrence of sliding friction on the godets. In practice, however, a combination of sliding and static friction occurs on the godets if, as in the process according to the invention, the stretching stresses in the godet systems are to be fixed. In particular, influences and fluctuations of the friction element and the yarn properties and parameters on the friction coefficient µ must be taken into account, so that this generally turns out to be not a constant, but a complex quantity of various influencing factors. In conventional spin-stretching processes, these uncertainties are taken into account by using multiple wraps.

Es ist überraschend, dass beim erfindungsgemäßen Verfahren die Anzahl der Galetten wesentlich niedriger sein kann, als es der Umrechnung der Umschlingungswinkel herkömmlicher Systeme entspricht. Das erfindungsgemäße Verfahren wendet somit Streckeinheiten mit Galettenzahlen an, die z.B. etwa denjenigen herkömmlicher Einheiten entsprechen, mit dem Vorteil der Verarbeitung von mindestens der doppelten Anzahl von Fäden pro Einheit.It is surprising that in the method according to the invention the number of godets can be significantly lower than the conversion of the wrap angles of conventional systems. The method according to the invention therefore uses drawing units with godet numbers that correspond approximately to those of conventional units, with the advantage of processing at least twice the number of threads per unit.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Einhaltung eines Fadenversatzes von System S 1 bis System S 2 von kleiner/gleich 0,15°. Überraschenderweise werden dadurch die Laufsicherheit des Garns beim Herstellungsprozeß und die Garnreinheit wesentlich verbessert. Durch das Fehlen der Reibungskraftkomponente senkrecht zur Fadenlaufrichtung im Vergleich zum Prozeß mit Fadenversatz wird offenbar die Empfindlichkeit der Fadenjustierung erheblich abgebaut und eine zur Fadenschädigung führende Schmirgelwirkung erheblich vermindert.A further advantage of the invention results from maintaining a thread offset of less than or equal to 0.15° from system S 1 to system S 2. Surprisingly, this significantly improves the running reliability of the yarn during the manufacturing process and the yarn purity. Due to the absence of the friction force component perpendicular to the thread running direction in comparison to the process with thread offset, the sensitivity of the thread adjustment is clearly significantly reduced and an abrasive effect leading to thread damage is significantly reduced.

Es treten um mindestens 4% (rel.) weniger Fadenabrisse auf, bezogen auf ein gleiches Verstreckverhältnis.There are at least 4% (rel.) fewer thread breaks, based on the same stretch ratio.

Weiterhin ist die Reinheit des Garns erheblich besser. Die Anzahl der Kapillarflusen pro Fadenlänge wird fast halbiert. Diese Wirkungen erhöhen den Wirkungsgrad der Weiterverarbeitungsprozesse erheblich, was bei empfindlichen Prozessen überhaupt erst die Voraussetzung für die Anwendung derartiger Garne darstellt. Die absolute Anzahl von Störungen wird somit weniger durch die Streckeinheit bestimmt, sondern im wesentlichen durch die Qualität des Polymer-Rohstoffes begrenzt.Furthermore, the purity of the yarn is considerably better. The number of capillary lint per thread length is almost halved. These effects significantly increase the efficiency of the further processing, which is the prerequisite for the use of such yarns in sensitive processes. The absolute number of faults is therefore determined less by the stretching unit, but essentially limited by the quality of the polymer raw material.

Das erfindungsgemäße Spinnstreckverfahren mit hohen Aufspulgeschwindigkeiten lässt sich vorteilhafterweise mit geringeren Anforderungen an die Heizeinrichtungen betreiben. Spielt bei Mehrfachumschlingungssystemen die Gleichmäßigkeit der Temperatur über die gesamte Galettenbreite eine zentrale Rolle zur Gewährleistung konstanter Fadeneigenschaften, was die bisherigen Galettenheizsysteme aufwendig, störanfällig und kostenintensiv macht, so können beim erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich einfachere induktiv beheizte Galetten, gasbeheizte Kammern oder Kontaktplatten eingesetzt werden. Auch sind wesentlich geringere Verweilzeiten als bei beheizten Galettensystemen mit Mehrfachumschlingung notwendig.The spinning-stretching process according to the invention with high winding speeds can advantageously be operated with lower demands on the heating devices. While in multiple wrap systems the uniformity of the temperature across the entire godet width plays a central role in ensuring constant thread properties, which makes the previous godet heating systems complex, prone to failure and costly, the process according to the invention can use much simpler inductively heated godets, gas-heated chambers or contact plates. Much shorter dwell times are also necessary than with heated godet systems with multiple wrap.

Grundsätzlich ist der Kochschrumpf der erfindungsgemäß hergestellten Garne niedriger als derjenige eines konventionellen Kopsgarns. Durch Erhöhung der Temperatur der Heizeinrichtung ist eine weitere Reduzierung des Kochschrumpfs um einige Prozent möglich (Fig. 5). Die Verkürzung des aufgespulten Fadens wird gleichzeitig auf maximal 1 % beschränkt, wodurch ein hervorragender Spulenaufbau sichergestellt ist. Die erfindungsgemäß hergestellten Garne erweisen sich als stabiler hinsichtlich thermischer Nachbehandlungsprozesse als herkömmliche.Basically, the boiling shrinkage of the yarns produced according to the invention is lower than that of a conventional bobbin yarn. By increasing the temperature of the heating device, a further reduction of the boiling shrinkage by a few percent is possible (Fig. 5). At the same time, the shortening of the wound thread is limited to a maximum of 1%, which ensures an excellent bobbin structure. The yarns produced according to the invention prove to be more stable with regard to thermal post-treatment processes than conventional ones.

Meßtechnisch lässt sich die Stabilität der Garne z.B. durch einen hohen Modul bei 10% Dehnung, eine gering bleibende Dehnung nach Belastung und einen geringen Heißluftschrumpf unter Belastung kennzeichnen. Das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt diese Anforderungen an das Garn und liefert ein exzellentes Verarbeitungsverhalten. Verstreckbedingte Fehler sind stark reduziert, und die Endqualität der Garne ist so ausgezeichnet, dass sie universell für sämtliche Glattgarnweiterverarbeitungsprozesse eingesetzt werden können.The stability of the yarns can be characterized by measurement, for example, a high modulus at 10% elongation, a low elongation after loading and a low hot air shrinkage under loading. The method according to the invention takes these requirements for the yarn into account and delivers excellent processing behavior. Errors caused by stretching are greatly reduced and the end quality of the yarns is so excellent that they can be used universally for all smooth yarn processing processes.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnungen erörtert:In the following, the method according to the invention is discussed with reference to the drawings:

Fig. 1 beschreibt den Fadenversatz kleines Alpha bei Umschlingung von zwei Galetten durch den Faden.Fig. 1 describes the thread offset small alpha when the thread wraps around two godets.

Fig. 2 zeigt eine Spinnstreckanlage in vereinfachter Form, deren Ausführung dem Beispiel 2 entspricht.Fig. 2 shows a spinning-stretching system in simplified form, the design of which corresponds to Example 2.

Das aufgeschmolzene Polymer wird mit einer definiert vorgegebenen Fördermenge durch Spinndüsenplatten (1) gepresst, die die gewünschte Anzahl von Kapillarbohrungen enthalten. Bis zu 16 derartiger Düsenplatten werden in einer Spinnposition zusammengefasst. Mehrere Spinnpositionen können direkt nebeneinander angeordnet werden.The melted polymer is pressed at a defined flow rate through spinneret plates (1) that contain the desired number of capillary holes. Up to 16 such nozzle plates are combined in one spinning position. Several spinning positions can be arranged directly next to each other.

Die aus den Düsenplatten austretenden Fäden werden in einem Blasschacht (2) abgekühlt. Nach Verfestigung der Fäden werden sie über einer Präparierungseinrichtung (3) und Fadenleitorgane geführt, bevor sie in die eigentliche Streckeinheit geleitet werden. Die Streckeinheit besteht aus dem Spinnabzugs- (S 1) und Verstrecksystem (S 2) sowie einem oder mehreren Aufspulaggregaten (4) zur Aufspulung der Fäden. Zwischen den Systemen S 1 und S 2 bzw. zwischen dem System S 2 und dem Aufspulaggregat ist fakultativ je eine Heizeinrichtung H vorgesehen (Beispiel Nr. 7, 10, 11 und 16).The threads emerging from the nozzle plates are cooled in a blowing shaft (2). After the threads have solidified, they are guided over a preparation device (3) and thread guides before they are led into the actual drawing unit. The drawing unit consists of the spinning take-off (S 1) and drawing system (S 2) as well as one or more winding units (4) for winding the threads. A heating device H is optionally provided between the systems S 1 and S 2 or between the system S 2 and the winding unit (example no. 7, 10, 11 and 16).

Das System S 1 besteht im Falle des Beispiels Nr. 2 aus zwei angetriebenen unbeheizten Galetten, das System S 2 aus drei beheizten angetriebenen Galetten, die mit höherer Geschwindigkeit entsprechend dem Verstreckverhältnis laufen. An den angezeigten Stellen werden die prozeßrelevanten Fadenspannungen mit Hilfe eines elektronischen Fadenspannungsmessers gemessen.In the case of example no. 2, system S 1 consists of two driven unheated godets, while system S 2 consists of three heated driven godets that run at a higher speed in accordance with the stretch ratio. The process-relevant thread tensions are measured at the indicated points using an electronic thread tension meter.

Fig. 3 stellt Kraft-Dehnungsdiagramme für ein konventionell im Zweistufenverfahren hergestelltes Kopsgarn und ein nach dem Schnellspinnverfahren ohne Galettenverstreckung hergestelltes POY dar. Anhand der Figur wird die Modul-Kenngröße, Bezugskraft bei 10% Dehnung (T 10) definiert.Fig. 3 shows force-strain diagrams for a cop yarn produced conventionally in a two-stage process and a POY produced by the high-speed spinning process without godet stretching. The modulus parameter, reference force at 10% elongation (T 10), is defined on the basis of the figure.

Fig. 4 zeigt den Einfluß der Variation des Verstreckverhältnisses auf das Kraftdehnungsverhalten. Bei einem Verstreckverhältnis von 1,30 wird eine kopsähnliche Dehnung von ca. 40% erreicht. Der Modul ist mit T 10 = 19 cN/tex jedoch niedrig, so dass dieses Garn bevorzugt zur Herstellung von Wirkartikeln des Bekleidungssektors zum Einsatz gelangt. Durch Erhöhung des Verstreckverhältnisses kann ein gewünschter höherer Wert des T 10 erreicht werden.Fig. 4 shows the influence of the variation of the stretch ratio on the force-elongation behavior. At a stretch ratio of 1.30, a cop-like stretch of about 40% is achieved. However, the modulus is low at T 10 = 19 cN/tex, so that this yarn is preferably used for the manufacture of knitted articles in the clothing sector. By increasing the stretch ratio, a desired higher value of T 10 can be achieved.

Fig. 5 stellt den Einfluß der Variation der Temperatur des Systems S 2 gemäß Beispiel 2 auf die Schrumpfeigenschaften (Kochschrumpf, Heißluftschrumpf) des Garns dar. Bei Temperaturen größer/gleich 130°C tritt eine merkliche Erniedrigung dieser Werte ein, wobei gleichzeitig die Fadenverkürzung nach dem Aufspulen so weit reduziert wird, dass stabile Spulen mit gutem Spulenaufbau hergestellt werden können.Fig. 5 shows the influence of the variation of the temperature of the system S 2 according to Example 2 on the shrinkage properties (boiling shrinkage, hot air shrinkage) of the yarn. At temperatures greater than or equal to 130°C, a noticeable reduction in these values occurs, while at the same time the thread shortening after winding is reduced to such an extent that stable bobbins with good bobbin structure can be produced.

Die zur Beschreibung der Erfindung und in den Beispielen angegebenen Fadenkenngrößen wurden nach folgenden Meßmethoden ermittelt:The thread characteristics given for the description of the invention and in the examples were determined using the following measuring methods:

TiterTiter

Messgerät: Garnweife, Vorspannung = 0,1 g/dtexMeasuring device: Yarn weight, pre-tension = 0.1 g/dtex

Stranggewicht G(g)Strand weight G(g)

Stranglänge L = 50 mStrand length L = 50 m

Titer (dtex) = G x 10 000/LTitre (dtex) = G x 10 000/L

Reißfestigkeit, Reißdehnung, T 10Tear strength, elongation at break, T 10

Messgerät: TEXTECHNO Statimat II von Firma SteinMeasuring device: TEXTECHNO Statimat II from Stein

Einspannlänge = 500 mmClamping length = 500 mm

Vorspannung = 0,1 g/dtexPre-tension = 0.1 g/dtex

mittlere Reißdauer = 20 +/- 2 secaverage tear time = 20 +/- 2 sec

Bruchlast und Bezugskraft werden durch den Titer dividiert und als Reißfestigkeit und T 10-Wert gemäß Fig. 3 angegeben.Breaking load and reference force are divided by the titre and given as tear strength and T 10 value according to Fig. 3.

UsterUster

Messgerät: Gleichmäßigkeitsprüfer, Modell C, von Firma Zellweger AG, Uster/SchweizMeasuring device: Uniformity tester, model C, from Zellweger AG, Uster/Switzerland

Materialgeschwindigkeit = 100 m/minMaterial speed = 100 m/min

Meßbereich = 12,5%Measuring range = 12.5%

Empfindlichkeit = half inert bzw. normalSensitivity = half inert or normal

Diagrammvorschub = 5 cm/minDiagram feed = 5 cm/min

KochschrumpfCooking shrinkage

Messung am Strang des Gesamttiters 2500 dtex,Measurement on the strand of total titre 2500 dtex,

Ausgangslänge unter Belastung von 500 g/2500 dtex = L[tief]VInitial length under load of 500 g/2500 dtex = L[deep]V

Verweilzeit in kochendem Wasser = 10 min,Residence time in boiling water = 10 min,

und anschließend 2 Stunden Konditionieren (ohne Belastung),and then 2 hours of conditioning (without load),

Stranglänge unter obiger Belastung nach thermischer Behandlung = L[tief]NStrand length under above load after thermal treatment = L[deep]N

Kochschrumpf (%) = Cooking shrinkage (%) =

HeißluftschrumpfHot air shrink

Messung am Strang des Gesamttiters 2500 dtex,Measurement on the strand of total titre 2500 dtex,

Ausgangslänge unter Belastung von 500 g/2500 dtex = L[tief]VInitial length under load of 500 g/2500 dtex = L[deep]V

Trockenschrankbehandlung bei einer Temperatur von 160 +/- 1°C und einer Verweilzeit von 20 min und anschließendes Konditionieren von 30 min (ohne Belastung),Drying cabinet treatment at a temperature of 160 +/- 1°C and a dwell time of 20 min and subsequent conditioning for 30 min (without load),

Stranglänge unter obiger Belastung nach thermischer Behandlung = L[tief]NStrand length under above load after thermal treatment = L[deep]N

Heißluftschrumpf (%) = Hot air shrinkage (%) =

Heißluftschrumpf unter BelastungHot air shrinkage under load

Messung wie bei Heißluftschrumpf, jedoch Trockenschrankbehandlung unter einer Belastung von 0,2 g/dtex.Measurement as for hot air shrinkage, but oven treatment under a load of 0.2 g/dtex.

Bleibende Dehnung bei 2,0 g/dtexPermanent elongation at 2.0 g/dtex

Messgerät: TEXTURMAT der Firma Stein,Measuring device: TEXTURMAT from Stein,

Messung am Strang des Gesamttiters 2500 dtex,Measurement on the strand of total titre 2500 dtex,

Messung der Ausgangslänge bei Belastung von 2,5 g/2500 dtex (L[tief]V) Belastung des Strangs mit einem Belastungsgewicht entsprechend 2,0 g/dtex während einer Zeit von 10 secMeasurement of the initial length under load of 2.5 g/2500 dtex (L[deep]V) Loading of the strand with a load weight corresponding to 2.0 g/dtex for a time of 10 sec

Messung der Stranglänge nach der Behandlung mit einer Belastung von 2,5 g/2500 dtex (L[tief]N)Measurement of strand length after treatment with a load of 2.5 g/2500 dtex (L[deep]N)

Bleibende Dehnung (%) = Permanent elongation (%) =

Beispiel 1example 1

Unter dieser Bezeichnung sind in der Tabelle die Eigenschaften eines konventionell nach dem Zweistufenverfahren hergestellten Nylon-6-Kopsgarns als Vergleichsbeispiel dargestellt.Under this designation, the properties of a nylon 6 cops yarn produced conventionally using the two-stage process are shown in the table as a comparative example.

Beispiel 2Example 2

Nylon-6-Polymer der rel. Viskosität n[tief]rel = 2,40 wurde bei 270°C in einem Extruder aufgeschmolzen und in einer Menge von 38,9 g/min pro Düsenplatte mit 24 Löchern versponnen, wobei jedes Loch einen Durchmesser von 0,25 mm hatte.Nylon-6 polymer with a relative viscosity of n[low]rel = 2.40 was melted at 270°C in an extruder and spun at a rate of 38.9 g/min per die plate with 24 holes, each hole having a diameter of 0.25 mm.

In dem anschließenden Blasschacht wurden die Schmelzfäden mittels querströmender Luft der Geschwindigkeit 0,5 m/sec abgekühlt. In einem Abstand von 1500 mm zur Düsenplatte wurden die abgekühlten Fäden mit Hilfe von Präparationsdüsen mit einer Öl/Wasser-Emulsion beaufschlagt, und zwar mit einer derartigen Menge, dass der Ölgehalt des aufgespulten Fadens 0,6% betrug.In the subsequent blowing shaft, the melt threads were cooled by means of cross-flowing air at a speed of 0.5 m/sec. At a distance of 1500 mm from the nozzle plate, the cooled threads were treated with an oil/water emulsion using preparation nozzles, in such a quantity that the oil content of the wound thread was 0.6%.

Die Streckeinheit entsprach mit 5 Galetten derjenigen der Fig. 2, wobei alle Galetten mittels Motoren angetrieben waren und 2 Galetten mit gleicher Geschwindigkeit das Spinnabzugssystem S 1 und 3 Galetten das Verstrecksystem S 2 bildeten. Die Geschwindigkeit von S 1 wurde konstant auf 4282 m/min eingestellt. Die Geschwindigkeit von S 2 betrug 5566 m/min, entsprechend einem Verstreckverhältnis von 1 : 1,30. Die Aufspulgeschwindigkeit betrug 5065 m/min, entsprechend einer Relaxation von 1 : 0,91. Zur Aufheizung der Fäden wurde das Galettensystem S 2 auf eine Temperatur von 180°C aufgeheizt. Außerdem wurden die Fäden direkt vor dem Aufspulen durch Luftverwirbelungsdüsen geführt, mittels denen eine Verknotung von 20 Knoten/m im Garn eingestellt wurde.The drawing unit with 5 godets corresponded to that of Fig. 2, whereby all godets were driven by motors and 2 godets with the same speed formed the spinning take-off system S 1 and 3 godets formed the drawing system S 2. The speed of S 1 was set at a constant 4282 m/min. The speed of S 2 was 5566 m/min, corresponding to a drawing ratio of 1:1.30. The winding speed was 5065 m/min, corresponding to a relaxation of 1:0.91. To heat the threads, the godet system S 2 was heated to a temperature of 180°C. In addition, the threads were passed through air turbulence nozzles directly before winding, by means of which a knotting of 20 knots/m was set in the yarn.

Die gemessenen Fadenspannungen und textil-physikalischen Eigenschaften der Fäden sind der Tabelle zu entnehmen. Die Laufeigenschaften und Fadenreinheit waren hervorragend. Der T 10-Wert ist im Vergleich zu demjenigen des Kopsgarns des Beispiels 1 etwas niedriger. Das Schrumpfverhalten der Fäden ist jedoch günstiger als das des Kopsgarns. Diese Fäden werden bevorzugt in der Kettwirkerei eingesetzt.The measured thread tensions and textile-physical properties of the threads can be found in the table. The running properties and thread purity were excellent. The T 10 value is slightly lower than that of the cop yarn in example 1. However, the shrinkage behavior of the threads is more favorable than that of the cop yarn. These threads are preferably used in warp knitting.

Fig. 5 zeigt bei variierter Temperatur des Systems S 2 die zugehörigen Schrumpfwerte an. Bei Temperaturen größer/gleich 130°C erhält man hervorragend niedrige Schrumpfwerte und einen stabilen Spulenaufbau ohne merkliche Fadenverkürzung auf der Spule.Fig. 5 shows the corresponding shrinkage values for varying the temperature of system S 2. At temperatures greater than or equal to 130°C, extremely low shrinkage values and a stable bobbin structure without noticeable thread shortening on the bobbin are achieved.

Beispiel 3 - 6Example 3 - 6

Wie Beispiel 2, jedoch wurden die Geschwindigkeiten von S 2 und des Wicklers schrittweise erhöht zur Erhöhung des Verstreckverhältnisses R 2. Damit einhergehend stieg die Fadenspannung im Verstreckfeld F[tief]V stark an. Da zur Erzielung eines guten Spulenaufbaues die Spannung F[tief]A nicht gleichzeitig erhöht werden konnte, wurden entsprechend vergrößerte Systeme S 1 und S 2 verwendet. Die zugehörigen Umschlingungswinkel sind der Tabelle zu entnehmen. Die Verstreckung wurde in jedem Fall in den Systemen S 1 und S 2 fixiert.As in example 2, but the speeds of S 2 and the winder were increased step by step to increase the stretch ratio R 2. This resulted in a sharp increase in the thread tension in the stretching field F[deep]V. Since the tension F[deep]A could not be increased at the same time to achieve a good package build, correspondingly enlarged systems S 1 and S 2 were used. The corresponding wrap angles can be found in the table. In each case, the stretching was fixed in the systems S 1 and S 2.

Bei guten Laufeigenschaften ließen sich hohe T 10-Werte, die diejenigen des Kopsgarns überstiegen, erreichen. Diese Garne erwiesen sich als äußerst stabil und werden bevorzugt für Webware hoher Anforderung, z.B. Sportartikel, verwendet.With good running properties, high T 10 values that exceeded those of the cop yarn could be achieved. These yarns proved to be extremely stable and are preferred for woven goods with high requirements, e.g. sporting goods.

Beispiel 7Example 7

Wie Beispiel 4, jedoch wurde anstelle der Galettenbeheizung von S 2 eine Heizplatte von 400 mm Länge zwischen System S 1 und S 2 angewendet, wie sie in Fig. 2 skizziert wurde.As example 4, but instead of the godet heating of S 2, a heating plate of 400 mm length was used between system S 1 and S 2, as sketched in Fig. 2.

Beispiel 8 - 9Example 8 - 9

Beispiel 8 wie Beispiel 3, jedoch wurde die Wicklergeschwindigkeit erniedrigt zur Einstellung einer niedrigeren Relaxation von 1 : 0,86, d. h. R 4 = 0,86.Example 8 as Example 3, but the winder speed was reduced to set a lower relaxation of 1 : 0.86, i.e. R 4 = 0.86.

Aufgrund des großen Spannungsverhältnisses F[tief]VA = 11,1 wurde keine konstante Verstreckung erreicht. Erst die Anwendung einer zusätzlichen Galette im System S 2 führte zu einem stabilen Streckablauf (Beispiel 9).Due to the high tension ratio F[deep]VA = 11.1, constant stretching was not achieved. Only the use of an additional godet in system S 2 led to a stable stretching process (Example 9).

Die hohe Relaxation hatte aber eine wesentliche Erniedrigung des T 10-Wertes zur Folge. Gleichzeitig längte das Garn bei der Heißluftschrumpfmessung um mehr als 2% nach, und die irreversible Dehnung erhöhte sich auf mehr als 1%. Derartige Spezifikationen werden als unzulässig für ein geeignetes Weiterverarbeitungsverhalten angesehen.However, the high relaxation resulted in a significant reduction in the T 10 value. At the same time, the yarn elongated by more than 2% during the hot air shrinkage measurement and the irreversible elongation increased to more than 1%. Such specifications are considered inadmissible for suitable further processing behavior.

Beispiel 10Example 10

Nylon-6-Polymer wie in den vorangegangenen Beispielen wurde bei einer Temperatur von 266°C in einem Extruder aufgeschmolzen und in einer Menge von 23,2 g/min pro Spinndüsenplatte mit 10 Löchern versponnen, wobei jedes Loch einen Durchmesser von 0,25 mm hatte.Nylon 6 polymer as in the previous examples was melted in an extruder at a temperature of 266°C and spun at a rate of 23.2 g/min per spinneret plate having 10 holes, each hole having a diameter of 0.25 mm.

In dem anschließenden Blasschacht wurden die Schmelzfäden mittels querströmender Luft der Geschwindigkeit 0,45 m/sec abgekühlt. In einem Abstand von 1500 mm zur Düsenplatte wurden die abgekühlten Fäden mit Hilfe von Präparationsdüsen mit einer Öl/Wasser-Emulsion, entsprechend den vorherigen Beispielen, beaufschlagt.In the subsequent blowing shaft, the melt threads were cooled by means of cross-flowing air at a speed of 0.45 m/sec. At a distance of 1500 mm from the nozzle plate, the cooled threads were exposed to an oil/water emulsion using preparation nozzles, as in the previous examples.

Die Streckeinheit entsprach mit 5 Galetten derjenigen der Fig. 2 und des Beispiels 2. Die eingestellten Parameter sind der Tabelle zu entnehmen. Zur Aufheizung der Fäden wurde anstelle des Galettensystems S 2 nach dem System S 2 eine Heizplatte von 400 mm Länge installiert. Die Laufeigenschaften dieses Garntyps waren ebenfalls ausgezeichnet positiv.The drawing unit with 5 godets corresponded to that of Fig. 2 and Example 2. The parameters set can be seen in the table. To heat the threads, a heating plate 400 mm long was installed instead of the godet system S 2 according to the system S 2. The running properties of this yarn type were also excellent.

Beispiel 11Example 11

Wie Beispiel 10, jedoch wurde die Faden-Luft-Reibung im Abkühlbereich dadurch erhöht, dass die Präparationseinrichtung in einem Abstand von 3,5 m zur Spinndüsenplatte installiert wurde. Dadurch durchliefen die Fäden den Blas- und Spinnschacht offener. Aufgrund der sich dabei einstellenden höheren Spinnspannung reduzierte sich das Spannungsverhältnis F[tief]VS auf 1,45, so dass das System S 1 um eine Galette reduziert werden konnte.As in example 10, but the thread-air friction in the cooling area was increased by installing the preparation device at a distance of 3.5 m from the spinneret plate. This meant that the threads passed through the blowing and spinning shaft more openly. Due to the higher spinning tension that was created, the tension ratio F[deep]VS was reduced to 1.45, so that the system S 1 could be reduced by one godet.

Beispiel 12 - 13Example 12 - 13

Es wurde eine herkömmliche Spinn-Streck-Anlage, entsprechend der Auslegeschrift 22 04 535, eingesetzt. Die Systeme S 1 und S 2 bestanden jeweils aus nur einer Galette mit zugehöriger, nicht angetriebener Beilaufrolle. Beide Systeme wurden von den Fäden mehrfach umschlungen, wobei S 1 fünf und S 2 sechs Fadenumschlingungen aufnahm.A conventional spinning and drawing system was used, in accordance with the specification 22 04 535. Systems S 1 and S 2 each consisted of just one godet with an associated, non-driven auxiliary roller. Both systems were wrapped several times by the threads, with S 1 wrapping five times and S 2 wrapping six times.

Bei sonst gleichen Spinnbedingungen wie in Beispiel 10 und gleichem Verstreckverhältnis wurden in den Fäden ungünstigere Werte des T 10, und/oder des Heißluftschrumpfes unter Belastung und der bleibenden Dehnung gemessen. Auch wurden fast doppelt so viele Flusen gemessen und die Anzahl der vollen Spulen warUnder otherwise identical spinning conditions as in Example 10 and the same draw ratio, less favourable values of T 10 and/or hot air shrinkage under load and permanent elongation were measured in the threads. Almost twice as much fluff was measured and the number of full bobbins was

4% niedriger. Bei Erhöhung des Verstreckverhältnisses in Beispiel 13 wurden die textil-physikalischen Eigenschaften der Fäden zwar günstiger, die Fadenreinheit verschlechterte sich aber drastisch.4% lower. When the stretch ratio was increased in Example 13, the textile-physical properties of the threads became more favorable, but the thread purity deteriorated drastically.

Beispiel 14Example 14

Unter dieser Bezeichnung sind in der Tabelle die textil-physikalischen Eigenschaften eines konventionell nach dem Zweistufenverfahren hergestellten Polyester-Kopsgarns als Vergleichsbeispiel dargestellt.Under this designation, the textile-physical properties of a polyester cops yarn produced conventionally using the two-stage process are shown in the table as a comparative example.

Beispiel 15Example 15

Polyester-Polymer der Viskosität n[tief]intr = 0,67 wurde bei einer Temperatur von 297°C in einem Extruder aufgeschmolzen und in einer Menge von 28,4 g/min pro Spinndüsenplatte mit 24 Löchern versponnen, wobei jedes Loch einen Durchmesser von 0,25 mm hatte.Polyester polymer of viscosity n[tief]intr = 0.67 was melted at a temperature of 297°C in an extruder and spun at a rate of 28.4 g/min per spinneret plate with 24 holes, each hole having a diameter of 0.25 mm.

In dem anschließenden Blasschacht wurden die Schmelzfäden mittels querströmender Luft der Geschwindigkeit 0,42 m/sec abgekühlt. In einem Abstand von 1000 mm zur Spinndüsenplatte wurden die abgekühlten Fäden mit Hilfe von Präparationsdüsen mit einer Öl/Wasser-Emulsion beaufschlagt, und zwar mit einer derartigen Menge, dass der Ölgehalt der aufgespulten Fäden 0,8% betrug.In the subsequent blowing shaft, the melt threads were cooled by means of cross-flowing air at a speed of 0.42 m/sec. At a distance of 1000 mm from the spinneret plate, the cooled threads were treated with an oil/water emulsion using preparation nozzles, in such a quantity that the oil content of the wound threads was 0.8%.

Es wurde eine herkömmliche Spinn-Streck-Anlage, entsprechend Beispiel 12, eingesetzt. Die beiden Galettensysteme wurden wie in dem Beispiel 12 von den Fäden mehrfach umschlungen. Die Einstellung des Fadenversatzes kleines Alpha = 1° zur Vermeidung einer Berührung der Fäden erwies sich als sehr schwierig und musste von Zeit zu Zeit nachgestellt werden. Der Fadenlauf über die Galetten war jedoch in keinem Fall absolut ruhig einzustellen. Vielmehr trat eine Schwankung der Fadenlagen auf den Galetten in Querrichtung auf.A conventional spinning and drawing system was used, as in example 12. The two godet systems were wrapped around several times by the threads, as in example 12. Setting the thread offset small alpha = 1° to avoid the threads touching proved to be very difficult and had to be readjusted from time to time. However, the thread path over the godets could not be set to be absolutely smooth under any circumstances. Rather, a fluctuation in the thread positions on the godets occurred in the transverse direction.

Beispiel 16Example 16

Die Spinnbedingungen waren wie in Beispiel 15 eingestellt, jedoch wurde eine erfindungsgemäße Streckeinheit gemäß Beispiel 2 eingesetzt. Hierbei wurden die Galetten des Systems S 1 auf 80°C erwärmt, und es wurde nach dem System S 2 eine Heizplatte als Heizeinrichtung H installiert. Die Verstreckbedingungen entsprachen denen des Beispiels 15.The spinning conditions were set as in Example 15, but a drawing unit according to the invention was used as in Example 2. The godets of system S 1 were heated to 80°C and a heating plate was installed as heating device H after system S 2. The drawing conditions corresponded to those of Example 15.

Es wurden kopsähnliche textil-mechanische Kenndaten der Fäden erreicht. Die Schrumpfwerte waren aber deutlich niedriger. Die Laufeigenschaften und die Garnreinheit waren ebenfalls deutlich günstiger als bei Anwendung der Streckeinheit entsprechend Beispiel 15.Textile-mechanical characteristics of the threads were similar to cops. However, the shrinkage values were significantly lower. The running properties and the yarn purity were also significantly better than when using the drawing unit according to Example 15.

Beispiel 17 - 19Example 17 - 19

Polyester einer anderen Polymertype mit einer Viskosität n[tief]intr = 0,66 wurde bei einer Temperatur von 306°C in einem Extruder aufgeschmolzen und in einer Menge von 25,0 g/min pro Spinndüsenplatte mit 34 Löchern versponnen, wobei jedes Loch einen Durchmesser von 0,25 mm hatte.Polyester of another polymer type with a viscosity n[tief]intr = 0.66 was melted at a temperature of 306°C in an extruder and spun at a rate of 25.0 g/min per spinneret plate with 34 holes, each hole having a diameter of 0.25 mm.

In dem anschließenden Blasschacht wurden die Schmelzfäden mittels querströmender Luft der Geschwindigkeit 0,32 m/sec abgekühlt. In einem Abstand von 910 mm zur Düsenplatte wurden die abgekühlten Fäden mit Hilfe von Präparationsdüsen mit einer Öl/Wasser-Emulsion, entsprechend dem vorangegangenen Beispiel 16, beaufschlagt.In the subsequent blowing shaft, the melt threads were cooled by means of cross-flowing air at a speed of 0.32 m/sec. At a distance of 910 mm from the nozzle plate, the cooled threads were treated with an oil/water emulsion using preparation nozzles, as in the previous example 16.

Es wurde die Streckeinheit gemäß Beispiel 16 eingesetzt, wobei anstelle der Heizeinrichtung H die Galetten des Systems S 2 zur Fadenaufheizung verwendet wurden. Bei konstanten Verstreckbedingungen wurde dann die Temperatur des Systems S 2 variiert. Die ermittelten Schrumpfwerte der Fäden lassen eine große Abhängigkeit von der Temperatur erkennen. Während bei einer eingestellten Temperatur von 180°C ausgezeichnet geringe Schrumpfwerte erreicht wurden, lagen diese bei einer Temperatur von 100°C bereits unakzeptabel hoch.The stretching unit according to Example 16 was used, but instead of the heating device H, the godets of the system S 2 were used to heat the thread. The temperature of the system S 2 was then varied under constant stretching conditions. The shrinkage values of the threads determined show a strong dependence on the temperature. While excellently low shrinkage values were achieved at a set temperature of 180°C, these were already unacceptably high at a temperature of 100°C.

Fortsetzungcontinuation Fortsetzungcontinuation Fortsetzungcontinuation Fortsetzungcontinuation

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung hochorientierter und kristallisierter glatter Garne aus Polyester, Polyamiden oder Polypropylen in einem Einstufenprozeß durch direktes Verstrecken, Thermofixieren und Relaxieren nach dem Spinnen und vor dem Aufspulen der Garne mit einer Geschwindigkeit von mindestens 4500 m/min, wobei Galetten und Fadenumlenkelemente als Spinnabzugssystem und als Verstrecksystem angewendet werden, die jeweils mindestens eine mit einem Motor angetriebene Galette enthalten, das Geschwindigkeitsverhältnis des Verstrecksystems und des Spinnabzugssystems so hoch gewählt wird, dass eine Orientierungsverstreckung stattfindet mit einer Streckspannung, die um mindestens 40% höher ist als die Spinnspannung vor Eintritt der Fäden in das Spinnabzugssystem und wobei die das Thermofixieren bewirkende Heizeinrichtung in ihren Maßen so gewählt wird, dass die Fadenverweilzeit mindestens 4 msec und die Temperatur mindestens 130°C beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Galetten und Fadenumlenkelemente des Spinnabzugssystems und des Verstrecksystems achsparallel zueinander angeordnet und in der Tiefe nicht zueinander versetzt sind und von den Garnen mäanderförmig umschlungen werden, dass der Fadenversatz vom Spinnabzugssystem bis zum Verstrecksystem maximal 0,15° beträgt, dass die Streckspannung um mehr als den Faktor 3 höher ist als die Spannung zwischen dem Verstrecksystem und dem Aufspulaggregat und dass das Geschwindigkeitsverhältnis R 4 zwischen Aufspulaggregat und Auslaufgalette des Verstrecksystems 1,0 bis 0,9 beträgt.1. Process for producing highly oriented and crystallized smooth yarns made of polyester, polyamides or polypropylene in a one-step process by direct drawing, heat-setting and relaxation after spinning and before winding the yarns at a speed of at least 4500 m/min, wherein godets and thread deflection elements are used as the spinning take-off system and as the drawing system, each of which contains at least one godet driven by a motor, the speed ratio of the drawing system and the spinning take-off system is selected to be so high that orientation drawing takes place with a drawing tension that is at least 40% higher than the spinning tension before the threads enter the spinning take-off system and wherein the dimensions of the heating device causing the heat-setting are selected so that the thread residence time is at least 4 msec and the temperature is at least 130°C, characterized in that the godets and thread deflection elements of the spinning take-off system and the drawing system are arranged axially parallel to one another and are not offset from one another in depth and are meandered around by the yarns, that the thread offset from the spinning take-off system to the drawing system is a maximum of 0.15°, that the drawing tension is more than a factor of 3 higher than the tension between the drawing system and the winding unit and that the speed ratio R 4 between the winding unit and the outlet godet of the drawing system is 1.0 to 0.9. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungswinkel um jede Galette mindestens 90° und maximal 270° beträgt, wobei die Anzahl M bzw. N der Galetten bzw. Umlenkelemente für das Spinnabzugssystem bzw. das Verstrecksystem so gewählt wird, dass deren Gesamt-Umschlingungswinkel U als Funktion der Verhältnisse der in der Beschreibung definierten Fadenspannung F[tief]VS und F[tief]VA und die Gesamtzahl der Galetten und Umlenkelemente M + N kleiner/gleich 10 beträgt.2. Method according to claim 1, characterized in that the wrap angle around each godet is at least 90° and at most 270°, wherein the number M or N of godets or deflection elements for the spinning take-off system or the drawing system is selected such that their total wrap angle U as a function of the ratios of the thread tension F[deep]VS and F[deep]VA defined in the description and the total number of godets and deflection elements M + N is less than or equal to 10. 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeitsverhältnisse der Galetten folgenden Werten entsprechen:3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the speed ratios of the godets correspond to the following values: zwischen den Galetten des Spinnabzugssystems R 1 = 1,0 bis 1,06between the godets of the spinning take-off system R 1 = 1.0 to 1.06 Einlaufgalette des VerstrecksystemsInlet godet of the stretching system zu Auslaufgalette des Spinnabzugssystems R 2 = 1,06 bis 2,0to the outlet godet of the spinning take-off system R 2 = 1.06 to 2.0 zwischen den Galetten des Verstrecksystems: R 3 = 1,06 bis 0,92between the godets of the stretching system: R 3 = 1.06 to 0.92 und das Gesamtstreckverhältnis R = R 1 x R 2 x R 3 x R 4 zwischen 1,06 bis 1,84 liegt.and the total stretch ratio R = R 1 x R 2 x R 3 x R 4 is between 1.06 and 1.84.
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