DD208635A1 - Verfahren zur herstellung von polyesterfeinseide - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Polyesterfeinseide, das auf dem Gebiet der Chemiefaserherstellung angewendet wird. Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der Fadenqualitaet sowie in der Erhoehung d. Prozessoekonomie. Die erfindungsgemaesse Loesung sieht ein Verfahren z. Herstellung v. Polyesterfeinseide durch Schnellspinnen und durch einen zweistufigen Falschdrahtprozess vor, welches dadurch charakterisiert ist, dass der mit einer Doppelbrechung von 40 bis 80 mal 10 hoch -3 ersponnene Faden in der ersten Stufe spannungslos und in der zweiten Stufe unter einer Spannung von 2 bis 3,45 cN/tex gezwirnt wird.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von Polyesterfeinseide

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyesterfeinseide, das auf dem Gebiet der Chemiefaserherstellung, insbesondere der Produktion von Polyesterfeinseide, angewendet wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Polyesterfäden mit mehr als 1000 Drehungen pro Meter dienen zur Herstellung von Kreppgeweben·

Pakschwer beschreibt in "Eigenschaften und Besonderheiten der Bearbeitung von Chemiefasern", Verlag Chemie, Moskau,

1975, Seite 292 bis 296, daß gegenwärtig das Zwirnen von Polyesterfäden mittels einer Spindel realisiert wird, die mit einem in einem Ring rotierenden Läufer zusammenwirkt· Petuchow weist in "Polyesterfasern", Verlag Chemie, Moskau,

1976, Seite 182 bis 215, darauf hin, daß für den Zwirnprozeß ein Polyesterfaden verwendet wird, der durch den mit Geschwindigkeiten zwischen 800 und 1500 m/min ablaufenden klassischen Spinnprozeß sowie durch anschließendes Hecken auf ReekzwirD-maschinen auf das 3 bis 4 fache seiner Länge erhalten wurde·

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Ein grundlegender Mangel dieses Verfahrens sind die niedrigen Spinn- und Zwirngeschwindigkeiten sowie die große Anzahl technologischer Übergänge.

Nach Pakschwer "Eigenschaften und Besonderheiten der Bearbeitung von Chemiefasern", Verlag Chemie, Moskau, 1975, Seite 292 bis 315, ist auch ein als PaIschdrahtverfahren bezeichnetes Texturierverfahren bekannt, mittels dessen den P0I7-esterfäden bauschige Eigenschaften, auch als Textureigenschäften bezeichnet, verliehen werden·

Das Wesen des Falschdrahtprozesses besteht darin, daß der Faden, durch Erteilen von Falschdrall beispielsweise mittels Friktion, gezwirnt und danach riickgedreht wird. Die einzelnen Filamente weisen nach dem Falschdrahtprozeß die Form von Spiralfedern auf, wodurch den Fäden Bauschigkeit, Fälligkeit und Dehnbarkeit verliehen wird.

Nach der ÜS-PS 3 771 307, der DE-PS 2 241 718 und den Darlegungen von Petuchow in "Polyesterfasern", Verlag Chemie, Moskau, 1976, Kapitel 7, Seite 182 bis 215, werden für den Texturierprozeß Fäden verwendet, die nach dem klassischen Verfahren durch Schnellspinnen bei einer Geschwindigkeit von gleich oder kleiner 4000 m/min erhalten wurden. Es sind ebenfalls Verfahren zur Herstellung von Polyesterfäden mit wechselnder Drehrichtung nach dem FaIschdrahtverfahren bekannt.

Entsprechend den US-PS 3 977 173 und 3 978 647 erreicht man das durch Erwärmen des zuvor gereckten Fadens über die Erweichungstemperatur hinaus, bei einer Temperatur von größer als 240 ⁰C, im Bereich zwischen 258 und 262 ⁰C, danach unterwirft man den erweichten Faden dem Falschdrahtprozeß. Bei Einwirkung der hohen Temperatur werden die Fäden miteinander verklebt oder legiert, wobei die gebildete Drehung fixiert wird. Ein analoges Verfahren zur Herstellung von Fäden mit wechselnder Drehung durch Erweichung der Filamente und deren nachfolgende Verklebung zur Fixierung der Drehung wurde in der JP~PS

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54-42 662 vorgeschlagen. In der JP-PS 53-30 818 wird zur Herstellung gedrehter Bereiche unterschiedlicher Kompaktheit vorgeschlagen, die Erweichung der Fäden bei wechselnder Zuführungsgeschwindigkeit im thermoplastischen Bereich vorzunehmen. Zur Erreichung des Erweichungszustandes wird in der GB-PS 2 010 938 vorgeschlagen, mehr als 20 % thermoplastische Filamente zu verwenden, sie im erweichten Zustand dem Falschdrahtprozeß zu unterziehen sowie sie anschließend thermisch zu bearbeiten und in Luftdiisen zu führen. Der erhaltene Faden weist Abschnitte mit S- und Z-Drehung, aber auch dre« hungslose Abschnitte, auf, die aus ungeordneten Filamenten bestehen.

Die der vorzuschlagenden .Erfindung analogen Lösungen weisen eine Eeihe wesentlicher Mängel auf:

Es ist erstens notwendig, orientiert zu recken, um Fäden zu erhalten, die für den nachfolgenden Zwirnprozeß geeignet sind, was die Anwendung teurer Reckzwirnmaschinen oder einer Speziaireckzone an Texturiermaschinen voraussetzt. Um einen Zwirneffekt zu erreichen, ist es zweitens notwendig, den gereckten Faden einer Erwärmungstemperatur von etwa 240 ⁰O₁ die höher ist als die Erweichungstemperatur, auszusetzen. Die Praxis zeigt, daß sich der Zwirnprozeß bei Temperaturen von 240 OC und höher durch das sprunghafte Ansteigen der Fadenbrüche, bedingt durch das Ankleben der Filamente an der Oberfläche des Heizelementes, was zum Bruch einzelner Filamente führt, als technologisch nicht beherrschbar erweist. Drittens ist es nicht nur infolge der hohen Fadenbruchzahl unmöglich, Vollspulen zu erhalten, sondern auch wegen der hohen Steifheit des Fadens, die durch die zusammengeschmolzenen Filamente bedingt ist. Die hohe Steifheit des Fadens führt dazu, daß schon bei einem geringen Bewicklungsumfang der Faden von der Spule abrutscht und bricht.

·. 4 m.

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Die PR-PS 2 431 556 ist der Prototyp der vorzuschlagenden Er«- findung.

Gemäß diesem Patent beinhaltet der Prozeß zur Herstellung von Polyesterfäden mit wechselnder Drehrichtung die Erspinnung des Fadens bei Geschwindigkeiten von 1200 bis 3500 m/min, die orientierte Reckung bei einem Reckverhältnis von 1 : 1,1 bis 1 j 2j85 und einer Temperatur von 200 bis 240 °C sowie den sich daran anschließenden Prozeß der zweistufigen Zwirnung des an einem Heizelement thermoplastisch gemachten Fadens durch Erteilen von Falschdrall unter einer Fadenspannung von gleich oder kleiner 2 cN/tex in der ersten Stufe und gleich oder größer 4,4 cN/tex in der zweiten Stufe. Der Prototyp weist folgende Mangel auf:

Die Anwendung einer orientierten Reckung setzt den Einsatz teurer Reckzwirnmaschinen oder solcher Maschinen voraus, bei denen die Reckung gleichzeitig mit der Texturierung erfolgt· Dem Zwirnprozeß ist ein gereckter Faden vorzulegen· Wie die durchgeführten Versuche zeigten, gelingt es bei Einsatz eines mit einem Reckverhältnis von gleich oder größer 1 $2,0 gereckten Badens und seiner Zwirnung unter beliebigen unter 240 ⁰O liegenden Temperaturen nicht, einen Faden herzustellen, der Abschnitte wechselnder Drehung aufweist· In diesem Fall erhält man einen Faden mit ungeordneten Filamenten, die schwache Textureigenschaften, wie eine Dehnung von 2 % und eine Kräuselbeständigkeit von 30,4 % aufweist· Die Eigenschaften des in einem Verhältnis von gleich oder kleiner .1:2 gereckten Fadens sowie die technologischen Zwirnparameter führen zu einem steifen, nicht qualitätsgerechten Faden, zu geringen Spulengewichten, zum Auftreten nicht gezwirnter Fadenabschaitte und zu in ihren Abmessungen sehr ungleichmäßig gezwirnten Fadenabsctaitten, so daß für die Abschnitte mit S-Drehung die Besiehung

. 25 in

»» 5 —

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ist, während diese Beziehung für die Abschnitte mit Z-Drehung den Wert 21,2 aufweist, wobei l_m% und 1^_1n der maximalen und minimalen Länge der gezwirnten Abschnitte entsprechen·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Herstellung von Polyester fäden mit abwechselnder Zwirnung unter Beseitigung der Mängel des Prototyps, in der Erhöhung der Prozeßökonomie und in der Verbesserung der Fadenqualität, wie der Gleichmäßigkeit und dem Fehlen nichtgezwirnter Abschnitte.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Erfindungsgemäß wird das Ziel auf folgende Weise erreicht. Den Pofcyesterfaden mit einer Doppelbrechung von 40 bis 80 · 10"*3 erhält man durch Schnellspinnen mit Abzugsgeschwindigkeiten von mehr als 3500 m/min und zwirnt ihn anschließend unter Umgehung der Beckstufe durch Erteilen von Falschdrall in der ersten Stufe ohne Spannung und in der zweiten Stufe unte: einer Spannung von 2 bis 3,45 cN/tex. Die Auswahl des Bereiches der erfindungsgemäßen Parameter beruht auf den nachfolgend dargelegten Ursachen.

Der Faden mit einer Doppelbrechung von kleiner als 40 · 10"*^ ist völlig amorph und wird während seiner OJhermopla st if i zierung einer Desorientierung und isotropen Kristallisation unterzogen, wobei er brüchig wird und bei der Bearbeitung reißt. Bei dem eine Doppelbrechung von größer als 80 · 1Q~3 aufweisenden Faden erhöht sich infolge der Kristallisation die Steifheit, die die erfindungsgemäße Durchführung des Zwirnprozesses verhindert.

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Bei einer Spannung von mehr als 3»45 cN/teac ist der Zwirnprozeß wegen der Fadenbrüche von Filamenten oder von allen Fäden technologisch nicht mehr beherrschbar.

Bei einer Spannung von weniger als 2 cN/tex verschlechtert sich gravierend die Fadenführung durch den Drallgeber oder die Spindel, wodurch sich der Zwirnprozeß nicht realisieren,läßt·

In der Fig. 1 sind die einzelnen Etappen des Zwirnprozesses dargestellt«

Einzelheit A zeigt das Anfangsstadium der Zwirnung, Einzelheit B das Winden des Fadens um den Stift, Einzelheit C die Bildung der S- und Z-Drehungen.

Entsprechend der erfindungsgemaßen Lösung läuft der Zwirnprozeß folgendermaßen ab·

Den sehne!!gesponnenen Polyesterfaden versetzt man mittels eines Heizelementes in den plastischen Zustand und zwirnt ihn durch das vom Drallgeber 1 auf den Faden übertragene Drehmoment· Dabei erhält der Faden eine Z-Drehung, die allmählich von den Liefergaletten 2 zum Drallgeber 1 hin zunimmt·

Die Größe der kritischen oder maximalen Drehung, die auf den Faden aufzubringen ist, wird bestimmt und begrenzt durch die zwischen dem Faden und der Oberfläche des Drallgebers wirkende Reibung«. Bei Erreichen der kritischen Drehung werden die auf dem Abschnitt Lj der Einzelheit A der Fig. 1 in spiralförmigen Linien angeordneten Filamente irreversibel deformiert und kristallisiert, was zu einer Zunahme ,der Steif- , heit führt.

Gleichzeitig damit bildet sich ein Gleichgewicht aus zwischen dem durch den Drallgeber hervorgebrachten Drehmoment und dem von selbst reagierenden Faden, im Ergebnis dessen di® Bei« bungskraft schon nicht mehr in der Lag© ist, eine Drehung des Fadens um seine eigene Achse zu bewirken und der gezwirnte

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Abschnitt 1- unter Verlust des Kontaktes mit der Oberfläche des Stiftes über den Drallgeber gleitet. In diesem Moment verringert sich die mittlere Drehung auf dem Fadenabschnitt 1 um den Drehungsbetrag, der mit dem Abschnitt l-j, dargestellt in der Einzelheit B der Fig. 1, weiterrückte· Anschließend gerät der Fadenabschnitt mit der verringerten Anzahl von Drehungen an den Drallgeber und wird durch das Drehmoment aufgedreht und in entgegengesetzter Richtung gezwirnt. Der Fadenabschnitt I₂ erhält eine S-Drehung· Der Fadenabschnitt L-J jedoch behält infolge der großen Steifheit die frühere Z-Drehung. Gleichzeitig damit vollzieht sich bis zum Drallgeber die Vergrößerung der Anzahl von Drehungen bis zur kritischen Größe, dargestellt in der Einzelheit C der Fig. 1, und der ganze Prozeß wiederholt sich.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll an Beispielen näher erläutert'werden.

Beispiel 1

Gemäß dem in der FR-PS 2 431 556, dem Prototyp, beschriebenen Verfahren wird ein PoLyesterfaden der Nennfeinheit 5 bis 7,6 tex mit einer Zahl von 16 bis 24 Filamenten bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 1200 bis 3500 m/min ersponnen und anschließend einer orientierten Reckung bei einem Reckverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 2,85 unterzogen. Der erhaltene Faden weist eine Doppelbrechung von größer als 80 bis 160 . 10-3 auf. Die Reckung wird am eine !Temperatur von 200 bis 240 ⁰G aufweisenden Heizelement vorgenommen; nach erfolgter Reclcung wird der erwärmte Faden dem Falschdrahtprozeß unterzogen, wobei die erste Stufe unter einer Spannung von gleich oder kleiner 2 cN/tex und die zweite Stufe unter einer Spannung von gleich oder größer 4,4 cN/tex realisiert wird.

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Als Ergebnis erhält man einen Faden mit S- und Z-Drehungen mit 1000 bis 4000 Drehungen pro Meter.

Das Verhältnis , beträgt für den Abschnitt mit S-Drehung

25 und für den Abschnitt mit Z-Drehung 21,2· Die ph:ysikalisch-»iBe chanischen Parameter des Fadens sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt·

Parameter des Spinngeschwindigkeit (m/min)

^FadenS 2000 2300 2900 3200

Nennfeinheit (tex)	9,51	9,58	9,36	2,	77
Festigkeit (cN/tex)	24,7	22,9	24,0	22	,5
Dehnung (%)	45,6	45,7	45,3	42	,1

Beispiel 2

Ein -Polyesterfaden mit der Nennfeinheit 7 tex, bestehend aus 20 Filamenten, und einer Doppelbrechung von 40 · 10~*3 wird durch Schnellspinnen bei Geschwindigkeiten von mehr als 3500 m/min aus Polyethylenterephthalat mit einer Viskosität von 0,65 bei einer Temperatur von 295 ⁰G hergestellt· Danach unterzieht man den Faden unter Umgehung der Reckstufe einem zweistufigen Falschdrahtprozeß. Die erste Zwirnstufe wird spannungslos und die zweite Stufe unter einer Spannung von 3,45 cN/tex realisiert.

Man erhält einen Faden, dessen Verhältnis -r^ä* füj die Ab-

•'•min

schnitte mit S- und Z-Drehungen 1,7 beträgt.

Der Faden weist folgende physikalisch-mechanische -Parameter

Festigkeit (cN/tex) 28,1

Dehnung (%) 51,6

Zwirnung (Drehungen/m) IO5O bis 1250«

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Beispiel 3

Ein Faden der Nennfeinheit 7 tex wird unter analogen Bedingungen, wie im Beispiel 2 dargelegt, erhalten, jedoch wird die zweite Zwirnstufe unter einer Spannung von 2 cN/tex realisiert, ι

Man erhält einen Faden, dessen Verhältnis für die Ab-

"Snin

schnitte mit Z-Drehung 3,1 und für die Abschnitte mit S-Drehung 3|2 beträgtο

Der Faden weist folgende physikalisch-mechanischen Parameter

Festigkeit (cN/tex) 26,5

Dehnung (%) 65,6 '

Zwirnung (Drehungen/m) 1719 bis 2037·

Beispiel 4

Einen Polyesterfaden der Nennfeinheit 7 tex mit einer Doppelbrechung von 60 · 10~3 wird unter analogen Bedingungen,wie im Beispiel 2 dargelegt, hergestellt, jedoch wird die zweite Zwirnstufe unter einer Spannung von 2,6 cN/tex realisiert· Man erhält einen Faden, dessen Verhältnis ^max für die Abschnit-

min

te mit Z-Drehung 3,1 und für die Abschnitte mit S-Drehung 3,2 beträgt.

Der Faden weist folgende physikalisch-mechanischen Parameter

Festigkeit (cN/tex) 25,8 , .- --

De-hnung (%) 52,4

Zwirnung (Drehungen/m) 1419 bis 1433·

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Beispiel 5

Ein Polyesterfaden von 7 tex mit einer Doppelbrechung von 80 · 10*3 wird unter analogen Bedingungen, wie im Beispiel 2 dargelegt, hergestellt und dem Falschdrahtprozeß unterworfen · ^

Man erhält einen Faden, dessen Verhältnis für die Ab-

min

schnitte mit Z-Drehung 6,0 und für die Abschnitte mit S-Drehung 4,2 beträgt. Der Faden weist folgende physikalisch-mechanischen Parameter aufs Festigkeit (cN/tex) 26,3 Dehnung (%) 48,4 Zwirnung (Drehungen/m) 1883 bis 1984

Das Verfahren zur Herstellung von Polyesterfäden mit wechselnder Drehung entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung weist folgende Vorteile gegenüber dem Prototyp aufs Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, unter Einsatz eines Polyesterfadens, der durch Schnellspinnen mit einer Doppelbrechung von 40 bis 80 · 10*"3 hergestellt wurde, die Reckstufe zu umgehen, die auf teuren Reckzwirnmaschinen sowie auf Maschinen, die die Reckung mit der Texturierung vereinigen, realisiert wird. Der daraus abgeleitete ökonomische Effekt beträgt ungefähr 150 Rbl/t Seide·

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet eine Qualitätsverbesserung des Fadens in folgender Hinsicht: Die Längengleichmäßigkeit der Drehungsabschnitte mit S- und Z-Drehung, die charakterisiert wird durch das Verhältnis

., liegt in einem Bereich von 1,7 bis 6,0, während dieses min

Verhältnis beim Prototyp zwischen 21,2 und 25 liegt« Das optimale Niveau der Fadeasteifheit liegt bei der erfindungsgemäßen Lösung in einem Bereich von 5*2 bis 14,6, wodurch es

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möglich ist, Vollspulen zu erhalten, während es beim Prototyp zwischen 18,9 und 82,6 liegt·

Infolge der geringeren Spannungen beim Zwirnprozeß verringert sich die Zahl der Fadenbriiche·

Claims (1)

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   Erfindungsanaprucli

   1. Verfahren zur Herstellung von Polyeaterfeinseide durch Schnellspinnen und zweistufiges Zwirnen nach, dem Falschdrghtprinzipj gekennzeichnet dadurch, daß der mit einer Doppelbrechung von 40 bis 80 · 10""^ ersponnene Faden in der ersten Stufe spannungslos und in der zweiten Stufe unter einer Spannung von 2 bis 3,45 cN/tex gezwirnt wird,

   Hierzu 1 Selta Zeichnungen