DE2016860A1

DE2016860A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von kontinuierlichen Fäden aus künstlichen Polymeren

Info

Publication number: DE2016860A1
Application number: DE19702016860
Authority: DE
Inventors: Shunsuke Kyoto; Nakanishi Tom Bhime; Fukada (Japan). P
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1970-04-01
Filing date: 1970-04-09
Publication date: 1971-10-28
Also published as: CA944913A; AU1363070A; GB1285381A; AU448842B2; US3707593A; FR2045331A5

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von kontinuierlichen Fäden aus künstlichen Polymeren Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Polymerkunstfäden zur Verwendung in ungewebten Erzeugnissen.
Die Verwendung ungewebter Erzeugnisse nimmt eine rasche Ausdehnung. Die in letster Zeit fur ungewebte Erzeugnisse vorgeschlagenen Anwendungen verlangen, daß die nicht gewebten Erzeugnis-Be beträchtlich gleichförmiger in ihren Eigenschaften sind, als dies bisher notwendig war, was besonders für die Dicke und Maßhaltigkeit gilt. Ferner ist zu erwarten, daß die Vorschriften für nicht gewebte Erzeugnisse in der unmittelbaren Zukunft noch schärfer gefaßt werden. Eine der Schwierigkeiten bei der Herstellung ungewebter Erzeugnisse besteht darin, daß bei der Verspinnung von künstlichen Polymeren zu Fäden als einheitlicher Teil des Fertigungsverfahrens von ungewebten Erzeugnissen es bisher schwierig, wenn nicht unmöglich ist, Fäden von der erforderlichen hochgradigen Orientierung zu erhalten, um für den Gebrauch in ungewebten Erzeugnissen befriedigende physikalische Eigenschaften zu haben.
Zur Verbesserung der Orientierung der in ungewebten Erzeugnissen verwendeten Fäden sind verschiedene Methoden vorgeschlagen worden. Ein solches Verfahren besteht darin, daß man die Fäden, so wie sie gesponnen wurden, auf einer schnell rotierenden Wal ze aufnimmt, um eine hochgradige Orientierung in den Fäden zu erzielen, Die Spinngeschwindigkeit wurde durch die Umfangsgeschwindigkeitder Aufnahmewalze bestimmt. Dieses Verfahren hat gewisse eindeutige Nachteile. Es war zwar möglich, die Umfangsgeschwindigkeit der Walze grdßer als mehrere Tausend Meter Je Minute zu machen, ein Gerät mit einer so hohen Tourenzahl ist aber sehr groß und gefährlich zu bedienen. Außerdem wickeln sich die Fäden beim Bruch um die Walze und müssen entfernt werden, woduroh die Arbeitsleistung des Verfahrens vermindert wird. Infolgedessen wird die gewerblich benutzte Vorrichtung dieser Art bei höchstens etwa 2.500 m/min betrieben. Diese Geschwindigkeit ist Jedoch nicht ausreichend, um in den Fäden eine hochgradige Orientierung zu erzielten, denn es ist notwendig, daß die Abnahmegesohwindigkeit mindestens mehrere Tausend Meter/min beträgt, um einen befriedigenden Orientierungegrad Du erreichen. Ferner sind die Fadenbündel nach Kontakt mit der hochtourigen Aufnahmewalse schwierig in Einzelfäden zu zerlegen. Demgemäß war es schwierig, wenn nicht unmöglich, unter Verwendung von nach diesem Verfahren hergestellten Fäden einen homogenen Bogen zu erhalten.
Ein weiteres Verfahren ist in den Japanischen Patentveröffentlichungen ir. 499/1962, 11 293/1963 und 6.312/196 beschrieben.
Bei diesen Verfah ren werden die Fäden durch Ausnutzung der Reibungakraft eines Stramungsmittels auf die Fäden überführt.
Unter Anwendung dieses Verfahrens ist es möglich, die Aufnahmegeschwindigkeiten der Fäden relativ hoch zu halten. Bei der Regelung der Fadengeschwindigkeit haben sich jedoch gewisse Schwierigkeiten ergeben. Wenn außerdem der Druck der Fäden erhdht wird, um deren Orientierung zu steigern, ergeben sich Probleme beim Aufnehmen der Fäden wegen ihres unruhigen Flatterns.
Daraus haben sich auch Schwierigkeiten für das Auffangen und Sammeln der Fäden zwecks Bildung eines homogenen nicht gewebten Bogens ergeben. Ferner liegt bei diesem Verfahren die industrielle Grenze für die Aufnahmegeschwindigkeit bei 4.000 bis 5.000 m/min, und es ist außerdem nicht möglich gewesen, Padenbündel von relativ hoher Deniersahl zu fertigen.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gatellt, die vorerwähnten Schwierigkeiten der vorbekannten Geräte und Methoden insbesondere für die Fertigung von Kunstsfasern mit einem hohen Orientierungsgrad zweckes Verwendung in nicht gewebten Erzeugnissen zu überwinden, um in wirksamer Weise homogene ungewebte Erzeugnisse aus kontinuierlichen Fäden großer Denierzahl zu erhalten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden BeBchreibung anhand der Zeichnung.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren gelöst, bei dem geschmol-zene, versponnene Fäden in einer geschloseenen Druckkammer mit einem unter Druck stehenden Strömungsmittel in Berührung gebracht werden, das gleiohzeitig die Fäden kühlt und sie auf einen hoch orientierten Zustand ziehen läßt.
In der Zeichnung sind verschiedene voriilhåfte Ausführungsfor men der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt, teilweise geschnitten, einen üblichen Fadenejektor bekannter Art, Fig. 2 zeigt schematisch ebenfalls teilweise geschnitten, das Ejektorgerät nach der Erfindung, Fig. 3 ist ein Iängsschnitt einer ersten Ausführungsform des Gerätes nach Erfindung, Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des Gerätes und des Verfahrens nach der Erfindung zur Herstellung von nicht gewebten Stoffen, Fig. 5 ist ein Iängsschnitt einer anderen Ausführungsform des Gerätes nach der Erfindung, Fig. 6 erläutert graphisch die Beziehung der Ausstoßmenge in g/min eines synthetischen linearen Polyamids Je Spinndüsenloch und den Abstand zwischen der Spinndüse und der Austrittsdüse, Fig. 7 ist ein Quersohnitt einer weiteren Ausführungsform des Gerätes nach der Erfindung, Fig. 8 ist ein Iängsschnitt noch einer anderen Ausführungsform des Gerätes nach der Erfindung, Fig. 9 zeigt im Grundriß verschiedene Ausführungsformen der Spinndüsenplatte und der Austrittsdüsenplatte des in Fig. 8 dargestellten Gerätes, Fig. 10 und 11 sind Teillängsschnitte noch anderer AusfUhrungsformen des Gerätes nach der Erfindung, Fig. 12 erläutert die Herstellung eines nicht gewebten Bogens unter Verwendung mehrerer der in Fig. 10 geseigten Geräte, Fig. 13 ist ein Teillägsschnitt noch einer weiteren Ausführungsiorm des Gerätes nach der Erfindung.
Gegenstand der Erfindung ist ein Gerät und ein Verfahren zur Herstellung kontinuierlicher Kunstpolymerfäden für die Verwendung bei der Herstellung nicht gewebter Erzeugnisse. Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht aus einem länglichen geschlosenen Zylinder, der am oberen Ende eine Spinndüseneinrichtung, an seinem unteren Ende eine Austrittsdüse und ferner Einrichtungen zur Einführung eines Druckströmungsmittels in das Innere des Zylinders besitzt, um so innerhalb des Zylinders eine Druckkammer zu bilden. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird das geschmolzene Polymer durch den Spinndüsenaufbau zu Fäden versponnen. Diese werden dann durch das komprimierte Strömungsmittel in der Kammer gekühlt und verfestigt. Die gekühlsten festen Fäden treten dann durch die Austrittsdüse zusammen mit einem Teil des komprimierten Strömungsmittels aus, so daß die Fäden derart gezogen werden, daß ihre physikalischen Eigenschaften verbessert werden. Nach der Erfindung ist die Orientierung der Fasern beträchtlich höher als sie bei Anwendung der üblichen Art des Ausstoßprozesses ersielt werden kann.
Infolgedessen sind die verschiedenen Fasereigenschaften gleichfalls beträchtlich verbessert.
Bei dem Verfahren der Erfindung dient die Kraft eines aus der geschlossenen Eammer austretenden Strahles für den Vorschub der Fäden. Die auf den Faden in der Kammer wirkenden Kräfte sind konstant und können durch verschiedene äußere Kräfte nicht beeinflußt werden. Außerdem ist es bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung möglich, eine stärkere Kraft auf die zu behandelnden Fäden auszuüben, als dies bisher unter Anwendung vorbekannter Verfahren und Geräte möglich war. Bei Benutzung des Verfahrens der Erfindung ist es möglich, Bündel aus Fäden relativ großer Denierzahl zu erhalten, die stark orientiert sind. Außerdem kann das Verfahren nach der Erfindung erfolgreich angewandt werden, um Bündel von hochorientierten Fäden kleiner Denierzahl zu gew-innen, und im Vergleich mit den üblichen Ejektorverfahren wird weniger als die halbe Menge komprimiertes Strömungsmittel benötigt.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Austrittsdüse mindestens 20 mm lang, um den günstigsten Anstieg im Orientierungsgrad der Fäden zu erzielen. Außerdem steht die Austraggeschwindigkeit des geschmolzenen Polymers in Beziehung zu dem Abstand zwischen der Spinndüse und der Austrittsdüse, damit die Fäden in geeigneter Weise gekühlt werden und ihre Schmelsung verhindert wird, bevor sie in die Austrittsdüse eintreten. Das geeignete Verhältnis von Austraggeschwindigkeit und Abständen zwischen Spinndüse und Austrittadüse kann nach den folgenden Formeln ermittelt werden.
1,5 L + 0,05 # M ç 5,5 L + 2,25 (1) L # 0,30 (11) Hierin ist X der Abstand zwischen einer SpinndUse und der Austrittsdüse in Metern und M die Austragsgeschwindigkeit des linearen Kunstpolymers Je Spinndüse in g/min. Die vorstehenden Formeln sind besonders anwendbar bei der Herstellung ungewebter Erzeugnisse aus linearen Kunstpolymeren der Polyesterreihe.
Ein weite## Gesichtspunkt muß sorgfältig beachtet werden, um die günstigsten Ergebnisse bei dem Verfahren der Erfindung zu erhalten. Es handelt sich um die Lage der Öffnungen, durch welche das komprimierte Strömungsmittel in die Kammer eingeführt wird. Diese Öffnungen sollen mindestens auf der Hälfte des Abstandes von der Spinndüse zur Austrittsdüse liegen, um die prozentuale Dehnung der Fäden zu reduzieren. Am vorteilhaftesten liegen die Austrittsöffnungen an einer Stelle im unteren Teil der Kammer, die sich in unmittelbarer Nachbarschaft der Austrittsdüse befindet. Wenn man die fertigen Fäden in einem mehr getrennten Zustand für die Verwendung bei der Herstellung ungewebter Erzeugnisse haben will, wird das Gerät nach der Erfindung vorzugsweise mit mehreren Austrittsöffnungen im unteren Teil der Kammer ausgebildet. Die Fäden aus der Spinndüse werden dann in die getrennten Austrittsdüsen eingeführt, und das Erzeugnis wird in einem stärket verteilten Zustand ausgetragen.
Unter einem nicht gewebten Bogen ist im Sinne der Erfindung dne Struktur zu verstehen,die aus kontinuierlichen Fäden gefertigt aus einem lineares faserbildenden Kunstpolymer besteht . Die Fäden, welche den ungewebten gen bilden, sind mehr oder weniger willkürlich gelagert, wobei ein größerer Teil der Einselfäden in dem Bogen voneinander getrennt ist. Die ungewebten Bogen dieser Art haben ähnlichen Aufbau wie in der Japanischen Patentveröffentliohung Nr. 4.993/162 definiert ist. Die gemäß der erfindung gefertigten ungewebten Bögen werden weiterverarbeitet, indem man sie auf ihren Schmelzpunkt erhitzt oder mit einem geeigneten Klebemittel behandelt. Ein gemäß der Erfindung gefertigter ungewebter Bogen ist brauchbar für die Herstellung von Kleidung, Polstermaterial, Teppiche, Vorhänge, Innendekorationen und verschiedene andere Verwendungszwecke.
Zunächst seien die Eigenheiten des Gerätes nach der Erfindung mit dem üblichen vorbekannten Ejektorgerät verglichen. Fig. B zeigt das Prinzip der vorbekannten Ejektoren. Fig. 2 zeigt dagegen den Grundgedanken von Ejektoren nach der Erfindung.
Nach Fig. 1 wird ein linearer Kunstpolymerfaden 10 aus einer Spinndüse 12 ausgepreßt, gekühlt und verfestigt, bis er einen Ejektor 14 erreicht. Er wird dann durch einen Luftdruckstrom 16, der in den Ejektor 14 eingeblasen ist und aus dessen unterem Ende austritt, gezogen. Am oberen EJektorende tritt, wie die pfeile 18 andeuten, unverdichtete Luft ein. Dieser Luftstrom reduziert die Energie des Druckluftstromes 16. Um den Orientierungsgrad der Fäden 10 zu steigern, muß die Energie des Druckluftstromes 16 erhöht werden, um den Energieverlust auszugleichen. Das kritische Gleichgewicht der Abmessungen des unteren offenen Endes des Ejektors 14 kann durch die erhöhte Menge komprimierter Luft gestört werden und eine Erscheinung eintreten lassen, aufgrund der der Druckluftstrom 16 aus der Öffnung am oberen Ende heranabläst und die Ausriohtung der PMsn zerstört. Infol£dessen besteht bei dem vorbekannten Verfahren eine obere Grenze für den Orientierungsgrad der Fäden, der erreicht werden kann, und es gibt auch eine obere Grenze der Denierzahl der Fäden, die behandelt werden. Da daß Ubliche Ejektionsverfahren diese strukturellen Mängel zeigt, wenn die Fadengröße 6 den überschreitet, wird es schwierig, stark ortentierte Fäden zu erhalten.
Mit dem in Fig. 2 gezeigten Gerät nach der Erfindung und gemäß dem Verfahren der Erfindung werden Fäden 20 aus einer Spinndüse 22 unmittelbar in eine abgedichtete Druckkammer gesponnen und im Inneren der Kammer 24 mit einem Druckmittel 26 gekühlt.
Aus der Kammer 24 werden die Fäden 20 zusammen mit dem Druckmittel 26 durch die Düse 28 am unteren Ende der Druckkammer 24 ausgestoßen. Bei Verwendung des Gerätes nach der Erfindung treten daher die vorbekannten Schwierigkeiten nicht auf. Außerdem können auch Fäden von hoher Lenierzahl mit diesem Gerät orientiert werden.
Fig. 3 zeigt in einem Längsschnitt eine Ausführungsform der Erfindung. Das untere Ende der Spinndüseneinheit 30 und das obere Ende des Zylinders 32 sind in gasdichter Fassung miteinander verbunden. An der unteren Stirnfläche der Spinndüse 30 ist eine Spinnlochplatte 34 montiert, die mehrere Spinatohrungen 36 enthält. Am Umfang des unteren Endes des Zylinders 32 befindet sich eine ringförmige Druckluftverteilungskammer 38.
Diese steht mit dem Inneren des Zylinders 32 durch kleine Löcher 40 am unteren Ende des Zylinders 32 in Verbindung. An seinem unteren Ende besitzt der Zylinder 32 eine Austrittsplatte 42, die gasdicht eingepaßt ist. In der Mitte der Austrittsdüsenplatte 42 ist eine Düsenöffnung 44 vorgesehen. Diese verbindet das Zylinderinnere mit der Außenatmosphäre. Druckluft zuleitungsrohre 46 sind an die Druckluftverteilungskammer angeschlossen. Die Druckluft tritt in den Zylinder 32 durch die kleinen Löcher 40 aus der Druckluftverteilungskammer 38 ein, um dea Druck in der Klammer 48 aufzubauen. Aus dieser wird die Druckluft durch die Düsenöffnung 44 in solcher Weise nach aussen gestoßen, daß der Druck in der Kammer konstant ist. Bei dem Gerät nach Fig. 3 wird eine faserUldende Flüssigkeit 50 durch die Spinnbohrungen 36 ausgepreßt, um Fäden 52 zu bilden.
Die ausgepreßten Fäden gehen durch die Druckkammer 48, wo sie durch das Druokmittel abgekühlt und verfestigt und zusammen mit einem Teil des Druckuittele durch die DUse 42 nach außen gestoßen werden. Während dieses Zeitraumes werden die Fäden 52 orientiert. Nachdem sie aus der Druckkammer ausgestoßen sind, werden sie aufgefangen und unter Bildung eines nicht gewebten Gegenstandes zusammengefaßt.
Zwischen der Innenwandfläche des Zylinders 32 und den gesponnenen Fadenbündel 52 ist ein abstand von mindestens 10 mm ausreichend. Dieser Abstand kann Jedoch beträchtlich größer sein und beispielsweise 100 mm betragen. Der Abstand zwischen der unteren offenen Stirnflache der Spinndüsenplatte 34 und der Oberseite der Düse 42 wird so gewählt, daß eine ausreichende Länge für das Fad-enbündel 52 zur genügenden Verfestigung vorhanden ist, so daß die Einschußfäden beim Durchgang durch das Düsenloch 44 nicht miteinander verkleben. Wenn diese länge zu kurz ist, wird das Fadenbündel zusammenbacken und aus der Öffnung 44 als Schmelzkörper ausgestoßen werden. In diesem Fall ist der Orientierungsgrad der Fäden erheblich gemindert. Infolgedessen ist ee notwendig, den Mindeetabetana zwischen der Spinndüse 36 und der Austrittsöffnung 44 unter Berücksichtigung des Schmelzpunktes der faserbildenden Flüssigkeit,der Austragsgeschwindigkeit sowie der Temperatur und des Druckes der Druckluft zu wählen. Dies ist besonders wichtig, wenn Polymere mit relativ niedrigen Schmelzpunkten, wie POlyEthylen und Poly.
propylen, verwendet werden. längere Abstände und eine niedrigere Temperatur der Druckluft werden bei diesen Materialien erforderlich. Bei Polyäthylenterephtbalaten mit relativ hohen Schmelzpunkten kann andererseits das Verfahren nach der Ertindung ohne Schwierigkeit durchgeführt werden, selbst wenn der Abstand zwischen den Düsen kleiner als 500 in ist und die Druckluft Zimmertemperatur hat. Wenn die Austragsgeschwindigkeit gesteigert wird, so wird die Kühlung der Fäden 52 geringer. In diesem Fall soll der Abstand zwischen den DUsen vergrößert werden. Auch in Fällen, wo die Konvektion des Druckmittels, s. B. der Druckluft, innerhalb der Kammer zu klein ist, weil beispielsweise die Druckluft durch die Spinndüsenplatte 34 überhitzt wird, kann die Kühlung der Fäden 52 nicht ausreichend sein. In solchen Pällen'kann die Wand der Druck einer 48 allmählich abgekühlt werden, oder es kann ein oil der Druckluft durch ein nicht dargestelltes anderes Rohr in den oberen Teil der Kammer 48 eingeführt werden.
Im allgemeinen verändert sich der Orientierungsgrad der Fäden 52 beim Ausstoß aus der Düse 42 in Abhängigkeit von dem Druck des der Druckkammer zugeführten Druckmittels. Höhere Drücke führen su stärker orientierten Fäden. Es hat sich Jedoch geseigt, daß bei Erhöhung des Druckes des Druckmittels innerhalb eines gewissen Bereiches entsprechende Steigerungen in der Orientierung der Fäden erreicht werden. Wenn Jedoch der Druck einen bestimmten Wert übersteigt, zeigt sich die Neigung, daß die Drucksteigerung zu keinem entsprechenden Anstieg in der Orientierung führt. Wenn eine solche Neigung festgestellt wird, können bestimmte Maßnahmen ergriffen werden. Hiersu wird später auf Fig. 5 Bezug genommen.
Gemäß der Lehre der Erfindung werden das Gerät und das Veriahren zweckmäßig sur Fertigung von ungewebten Fadenprodukten verwendet. Ein Verfahren zur Herstellung eines ungewebten Bogens unter Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist schematisoh in Fig. 4 erläutert. Ein Kunststoffpolymer 54 wird einem Trichter 56 in Form von Schnitzeln zugebracht. Die Schnitzel vom Trichter 56 werden allmählich in einen Erhitzer 58 durch eine Schnecke 60 eingespeist, wo die Schnitzel geschmolzen werden. Das geschmolzene Polymer wird einer Spinneinriohtung über eine Meßpumpe zugeleitet und durch mehrerere Spinndüsen 44 in Form kontinuierlicher Fäden ausgepreßt. Diese Fäden 66 treten mit einem Druckmittel in der Druckkammer 68 innerhalb des Zylinders 70 in Kontakt und werden gekühlt, bis die Fäden 66 nicht mehr aneinander kleben. Die Fäden 66 werden dann aus der Druckkammer zusammen mit dem Druckmittel durch eine Düse 72 ausgestoßen. Die ausgestoßenen Fäden 74 sind stark orientiert. Sie fallen auf einen wandernden Drahtsiebförderer 76 und werden in willkürlicher Weise darauf unter Bildung eines ungewebten Bogens angeordnet. Die Fadenschicht 78 ist auf beiden Selten begrenzt und unterliegt einer Wärmebehandlung und gewissen Nachbehandlungen, um die Abmessungen des Bogens festzulegen, Es ist wichtig, daß die ausgestoßenen Fäden bei niedrigen TemperaturennEcht schrumpfen und hoch orientiert sind, Es versteht sich, daß Fadenbruch während der Bildung eines ungewebten Bogens unzweckmäßig ist, da hierdurch die Produktionsleietung herabgesetzt wird.
Die Wärmeschrumpfeigenschaften der Fäden ergeben sich durch Eintauchen der Fäden in siedendes Wasser. Wenn sie hierbei ohne Spannung 15 MInuten In siedendes Wasser eingetaucht werden und die Schrumpfung nicht mehr als 15% beträgt, ergeben sich kaum irgendwelche Schwierigkeiten bk der Verarbeitung solcher Fäden Als Kriterium zur Beurteilung der Qualflät einer hchen Orientierung ist as zweckmäßig, die Fadendehnung beim Bruch zu bestimmen, Wenn die Bruchdehnung normalerweise nicht mehr als 100% beträgt, ist der Faden zur Verwendung im ungewebten Bogen eines Gewichtes von nicht weniger als 50 g/m2 geeignet Eine zusätzliche Ausführungsform der Erfindung, die besonders vorteilhaft rist, wenn ein hoher Orientierungsgrad der Fäden verlangt wird, ist in Fig. 5 erläutert. Die entsprechenden Teile des Gerätes der Fig. 5 haben gleiche Besugszahlen wie ähnliebe felle des Gerätes nach Fig. 3, infolgedessen ist eine nähere Erläuterung der gemeinsamen Bauelemente nicht erforderlioh. Der Hauptunterschied swischen den Geräten nach Fig. 5 und Fig. 3 besteht darin, daß bei dem Gerät nach Fig. 5 die Länge der Düse 80 beträchtlich größer ist als das entsprechende Teil der Fig. 3. Wenn w@n die Länge des Durchflußweges der Düse 80 ge@@ß Fig. 2 auf windestens 20 w@ bringt, so ist es gegenüber dem Fall, wo diese Länge kür@er ist, möglich, die Strahlgeschwindigkeit der Fäden von der Düse auf 1.000 bis 2.000 m/min zu beschleunigen.
Natürlich tritt zusammen mit der Erböhung der Spinngeschwindigkeit auch eine Steigerung des Durchsatzes auf. Außerdem ergibt sich ein verbesserter Zug der Fäden, so daß die Denierzahl und die Endeigenschaften des Bogens gleichförmiger gemacht werden.
Ferner vermindert sich bei der Benutzung des Gerätes nach Fig. 5 der Bedarf an Druckmittel.
Der Durchmesser der Düse 80 soll unter Berücksichtigung des Materials der Fäden, des gewüaschten Orientierungsgrades und der Denierzahl der Fäden gewähit werden. Normalerweise ist ein Durchmesser im Bereich von 1 bis 5 wm vom Gesichtspunkt der Fertigung, der Kosten und der Betriebsfähigkeit vorteilhaft.
Wenn ist Düsendurchmesser 4 mm beträgt, eoll die Zahl der Bchrungen in der Spinnplstte 34 auf 24 gehalten werden, und die Gesamtgeschwindigkeit dieses Austrages etwa 50 g/min betragen, De die Menge des verbrauchten Druckmittels im Verhältnis zur Querschnittsfläche der Düse 80 und der Fadenanzahl schwankt, ist es unwirtschaftlich, der Düse 80 einen größeren Durchmesser zu geben. Wenn jedoch eine Düse von besonders kleinem Durchmesser im Verhältnis zu der Fadenzahl verwendet wird, liegen die Fäden scharf der Innenfläche der Düse an, was zu gewissen Schwierigkeiten, s. B, einem erheblichen Energieverlust und physikalischer Schädigung durch die Fäden führt.
Es ist auch möglich, den Durchmesser in Strahlrichtung unterschiedlich zu gestalten, beispielsweise kann eine divergierende Düse benutzt werden, aber ihre Konstruktion ist schwierig.
Beispielsweise kann eine divergierende Diese einen Erweiterungs winkel von5 oder 10° verglichen mit einer geradlinigen Düse derselben Länge des Durchflußweges, wie in Fig. 5 gzeigt, haben.
Die Ausstoßgeschwindigkeit sinkt dann um etwa 500 bis 1.000 m/min. Vorzugsweise hat der Eintritt der zweiten Düse 80 einen schwachen Leitradius r, um zu verhindern, daß die Fäden an der Kante um den Düseneingang auftreffen.
Im allgemeinen gilt, daß die Ausstoßgeschwindigkeit um so größer ist, je größer die Länge des Durchflußweges der Düse 80 ist.
Wenn der Durchflußweg außergewöhnlich lang ist, so wird die Einleitung des Spinnvorganges etwas schwierig. Selbst wenn aber der Du@chflußweg etwas lang ist, so ist die Einleitung des Spinnvorganges nicht unmöglich. Wenn beispielsweise der Durchmesser der D@senöffnung 80 4 mm die Länge des Durchflußweges 1.000 mm betragen, kann die Verspinnung dadurch eingeleitet werden, daß @an die Polymeren von der Außensetie der Düsenöffnung 80 ansaugt. Hinsichtlich des Orientierungsgrades der Fäden, der Betriebsfähigkeit und der Leichtigkeit der Herstellung ist ein Durchgangsweg von etwa 50 bis 300 mm besonders vorteilhaft.
Nach Zufuhr des Druckmittels neigt häufig die Spinndüsenplatte zu einer Unterkühlung', was zu einem Fadenbruch führt. Diese Erscheinung wird beobachtet, wenn die Temperatur des Druckmittels niedrig oder der Druck hoch ist. Diese Erscheinung kann dadurch verhindert werden, daß man die Temperatur der Spinndüseneinheit 30 auf einer um 10 bis 400 höheren Temperatur als die gewünschte Temperatur der Spinndüse hält. Wenn beispielsweise Polyäthylenterephthalat verwendet wird, so hält man normalerweise die Temperatur der Spinndüseneinheit 30 auf 280 bis 290°C. Wenn die vorgenannte Erscheinung auftritt, ist es zweckmäßig, die Temperatur auf 300 bis 32000 zu halten, weil hierdurch ein stabiler Spinnungszustand erreicht wird. Zusätzliche Methoden zur Verhinderung der vorgenannten Erscheinung bestehen in anderen Mitteln, z. B. darin, daß man den Zylinder 32 warmhält und heiße Luft oder Wasserdampf als Druckmittel verwendet.
Ausführungsformen, die zur Verhinderung der Verschmelzung der Fäden mitei@@nder oder zur Erhöhung der Durchsatzleistung besonder wirksam sind, werden in Fig. 5 und 7 erläutert. Entsprechende I*lle des Gerätes nach Fig. 7 haben dieselben Bezugszahlen wie entsprechend. Teile des Geräten nach Fig. 3.
Infolgedessen ist ein nähere Erläuterung der gemeinsamen Bauelemente nicht erforderlich. Ein Unterscheidungsmerkmal des Gerätes der Fig. 7 gegenüber denjenigen der Fig. 3 oder Fig.
5 besteht darin, daß bei dein Gerät nach Fig. 7 die obere Fläche der Düsenöffnung 84 aus nachstehend dargelegten Gründen trichterförmig gestaltet ist.
In Fig, 5 und 7 ist die Lage der Löcher 40 bzw. 86 für das Druckmittel mit einem Abstand ii zwischen der unteren Lochfläche der Spinndüsenplatte 34 und der oberen freiliegenden Fläche der Düse 80 bzw. 84 dargestellt. Zwischen der unteren Stirnfläche der Düse 80 bzw. 84 und den Löchern 40 bzw. 86 beträgt der Abstand L1, und die Löcher 40 bzw. 86 liegen in einem Abstand L2 von der Oberseite der Düsen@ffnung 80 bzw. 84. In Fig 7 sind die Löcher 86 in zwei Reihen angeordnet, deren Mittellinie als die Stelle angenommen ist, w@ die Löcher liegen.
Wenn das geschmolzene Kunstpolymer aus der Spinndüsenplatte 36 in zu großer Menge ausgetragen wird schmelzen die Fäden bisweilen zusammen, wenn sie zusammen mit Druckluft aus der Düsenöffnung 84 außgestoßen werden. Wenn and-ererseits die Austragsmenge des geschmolzenen Kunstpolymers aus den Spinnlöchern konstant und der Abstand L zwischen den Spinnlöchern und der Austrittsdüse klein ist, können die aus der Düse 82 bzw. 88 ausgestoßenen Fäden zussmmenschmelzen.
Wenn diese E\@@ @lnung auftritt, wählt man worzugsweise befrie digende Bedingungen für die @@@ Gieichungen I und II. Wenn Bedingungen gewählt werden, die in Fig. 6 den schrägen Linien entsprechen und beispielsweise das Material aus Polyäthylenterephthalat besteht, ist es möglich, einen ungewebten Bogen herzustellen, der aus Fäden von ausgezeichneter Zähigkeit von mindestens 3,0 g/d mit einer Dehnung von nicht mehr als 70% und einer Schrumpfung in siedendem Wasser von nicht mehr als 5% besteht. Ein stabilerer Zustand läßt sich natürlich mit Fäden von kleinerer Denierzahl von etwa 1 den und auch mit Fäden von größerer Denierzahl, beispielsweise 10 den, erzielen.
Ferner liefern die vorstehenden Gleichungen I und II sehr vorteilhafte Bedingungen für die Bildung von linearen künstlichen Polymerfäden, insbesondere Polyäthylenterephthalatfäden, die stark otientiert und kristallisiert sind, weil die Fäden in der Nähe der Austrittsdüse vollständig verfestigt werden und die verfestigten Fäden mit dem Druckmittel ausgestoßen werden.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 7 ist dia trichterförmige Oberfläche der Oberseite der Düsenplatte 88 besonders wirksam, wenn Fadenbruch eintritt, und zwar insofern, daß die abgesohnittenen inden leicht durch die Düsenöffnung 84 gehen und nach außen ausgetragen werden. Außerdem ist die trichterförmige Oberfläche sekt vorteilhaft zur Einleitung der Fadenenden im Augenblick des Betriebsbeginnes. Falls der Winkel # des Trichters 180° überschreitet, neigt der Fluß des Druckmittels im Inneren des Zylinders zum Abreißen.
Wenn man die Dehnung der Fäden besonders reduzieren will, sind die Druokmittellöcher so zu verlegen, daß sie der folgenden Gleichung entsprechen: L1>L = 1/2 (L1 + L2) (III) 2 Hierin bedeutet L den Abstand zwischen der unteren Stirnfläche der Spinndüsenplatte und der oberen offenen Seite der Austrittsdüse. Der Abstand zwischen der unteren Stirnfläche der Spinndüsenplatte und den Löchern ist und der Abstand zwischen den Löchern und der oberen offenen Seite der Austrittsdüse ist B2.
Wenn man die Lage der Löcher in dieser Weise bestimmt, ist es leichter, einen Ziehpunkt in einer bestimmten Lage zu fixieren.
Außerdem neigt der Ziehpunkt dazu, sich in die Nähe der Austrittsdüse zu verlagern. Deshalb wird die prozentuale Dehnung der aus der Düse ausgestoßenen Fäden kleiner.
Eine Ausführungsform, die besonders vorteilhaft zur Unterstützung der Lockerung der Fäden beim Ausstoßen aus der Austrittsdüse zwecks Bildung eines ungewebten Bogens ist, zeigen Fig. 8 und 9.
Die in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von den vorstehend erläuterten Geräten insofern, als in der Düsenplatte 94 zwei Düsen 80 und 92 vorgesehen sind. Die Spinnlöoher sind @benf@ll@ in zwei Gruppen unterteilt, wie deutlicher aus Fig. 9a und Fig. 9a' @ deutlicher ersichtlich ist. Fig. 9s ist eine Draufsicht auf die Düsenplatte 94 und zeigt zwei DUsenöffnungen 90 und 92 links und rechts liegend. Fig. 9a' ist eine Draufsicht auf die Spinndüsenplatte und zeigt die Spinnlöcher aufgeteilt in eine rechte Gruppe 96 und eine linke Gruppe 98.
Wenn man erreichen will, daß die aus der Düsenplatte 94 ausgestoßenen Fäden offener oder lockerer sind, so ist es zweckmäßig, solche Ausführungsformen der beiden Düsenplatten teu verwenden, wie sie in Fig. 9, 9b' und 9c und 9c' gezeigt sind. Fig. 9b und 9c sind Draufsichten auf die AustrLtsdüsenplatte mit 3 bzw. 6 Löchern. Fig. 9b' und 90t sind Draufsichten auf die Spinndüsenplatte, die diesen Austrittsdüsenplatten zugeordnet sind. Zur besseren auflösung der Fäden ist es zweckmäßig, die Zahl der Düsenöffnungen zu steigern. Wenn dies geschieht, ist jedoch die Anlaufzeit sur Durchführung der Fäden durch die Austrittsdüsenlöcher erheblich länger. Es ist also unzweckmäßig, die Lochansahl beliebig zu steigern. Wenn man aber eine Austrittsdüsenplatte mit trichterförmigen Einlaufteilen der Löcher ähnlich Fig. 7 verwendet, lassen sich die Nachteile hinsichtlich der Anlaufzeit beheben. Bei Verwendung derselben Anzahl von Spinndüsenlöchern haben die aus einem Gerät nach Fig. 2 erhaltenen Fäden einen größeren Anteil an gekräuselten Fasern als die Fäden, die man bei Verwendung des in Fig. 8 gezeigten Gerätes mit mehreren Austrittslöchern 90 und 92 erhält. Dies ist dem Winkel zuzuschreiben, mit dem die aus den Spinnlöchern ausgepreßten Fäden aufgenommen werden. Es ist möglich, einen ungeman webten Bogen herzustellen, indem/aus den vorerwähnten Neigungen jedes der betreffenden vorstehend beschriebenen Geräte Nutzen zieht. Wenn die Zahl der lustrittsdüsen erhöht wird, neigt der Orientierungsgrad der erhaltenen Fäden zu einer gewissen Steigerung. Dies ist der Lage zuzuschreiben, mit der die Fäden mit dem Druckmittel in der Druckkammer in Kontakt treten.
Die in Fig. 10, 11, 12 und 13 dargestellten Ausführungsformen sind besonders brauchbar zur Herstellung ungewebter Bögen gleichförmiger Dicke Dis zu einem Teil in Fig. 10 dargestellte Vorrichtung nach der Erfindung unterscheidet sich von den anderen Ausführungsformen hinsichtlich des Aufbaues der unteren Stirnfläche der Druckkammer 32. Die Unterseite der Austrittsdüsenplatte 100 hat die Form einer Kugelschale,und eine Tragplatte 102 bildet hierfür einen Drehsitz, in welchem die Kugelschale dicht auf der Stirnfläche des Zylindera 32 aufliegt.
Die Düsenplatte 100 ist in dem Gelenksitz frei beweglich, und sie trägt eine AustrittsdUse 106. An der Spitze der Austrittsdüse 106 ist ferner ein Auslaßrohr 108 angesetzt.
Ein Aufbau aus mehreren Geräten nach Fig, 10 ist in Fig. 12 dargestellt ale Auslaßrohre 108 sind mit einer gemeinsamen Stange 110 verbunden. Die Stange 110 wird hin- und hergerütgtelt, so daß die Auslaßrohre 108 nach beiden Seiten hin- und hergeschwenkt werden. Die Rüttelvorrichtung selbst ist nicht dargestellt. Die Ausstoßrichtung der Fäden aus jedem Rohr wird auch von einer Seite zur andern verschwenkt. Auf diese Weise wird auf dem Förderband 114 ein nicht gewebter Bogen 110 von gleichförmiger Dichte abgelegt. Es ist auch möglich, die Bewegung der Auslaßrohre 108 kreisförmig zu gestalten. Ferner kann man jedes der in Fig. 12 gezeigten Fadenausstoßgeräte rechtwinklig oder schräg sur Bewegung des Förderbandes 114 anordnen.
Bei dem in Fig 11 geneigten Gerät besteht die Düsenplatte 116 aus einem Stutzen, der drehbar in der Tragplatte 118 gelagert ist, die an die Unterseite des Zylinders 92 angesetzt ist. Die Düsenöffnung 120 liegt schräg zur Mittelachse der Düsenplatte 116. Bi diesem Gerät wird die Düsenplatte 116 um ihre Mittelachse gedreht, so daß die Strahlaustrittsrichtung der Fäden aus der Düse sich ebenfalls dreht. Dieses Gerät läßt sich vorteilhaft zur Herstellung eines ungewebten Bogens gleichförmiger Dicke verwenden.
In Fig, 13 ist ein Gerät dargestellt, bei dem der untere weil der Düsenplatte 122 in die Länge gezogen ist. Infolgedessen ist die länge des Durchflußweges in der Düsenöffnung 124 berträchtlich verlängert, außerdem hat die Düsenspitze Trichterform.
Am offenen Ende der trichterförmigen Spitze ist ein Schlauch 126 aufgezogen. Es ist wichtig, daß der Schlauch eine glatte Innenseite hat und sich frei biegen läßt. Vorzugweise verwendet man einen Schlauch aus Kautschuk, Kunstharz oder Metall, dessen Innenseite mit einem Harz, wie Äthylentetrafluorid überzogen ist. Man kann einen Schlauch mit einer länge bis zu etwa 2 m verwenden. Wenn der Schlauch 126 zu lang ist, besteht die Neigung, daß die Auflockerung der Fäden behindert wird.
Bei den vorstehenden Ausführungsformen sind die Fäden während des Betriebsanlaufes schwierig einzufthren,'wen-n die Länge der Durchflußöffnung besonders lang und gebogen ist. Durch die folgenden Maßnahmen wird Jedoch der Anlaufbetrieb beträchtlich erleichtert. Bei Einleitung des Spinnvorganges werden dünne Drähte vom Austrittsdüsenenede in die Druckkammer eingeführt, und die gesponnenen Fäden werden von diesen Drähten durch die Düsenöffnungen geleitet, Dann wird in der Druckkammer allmählich der Druck gesteigert. Bei einem Gerät mit einer Düsenaustrittsplatte, die sich relativ zur Tragplatte bewegt, läßt sich die Bewegung der zweiten Düse selbst unter Druck durch Verwendung eines Schmiermittels, wie Fett, auf der Gleitfläche zwischen Düsenplatte und Tragplatte erleichtern.
Kunstpolymere mit faserbildenden Eigenschaften können bei dem Verfahren der Erfindung benutzt werden. Vertreter hierfür sind z. 3. Polyester, wie Polyäthylenterephthalat, und Polycyelohexan dimethanolterephthalat, Polyamide, z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 8 und Nylon 12, und Polyolefine, wie Polypropylen und Polyäthylen.
Die Erfindung liefert bemerkenswerte Effekte für die Herstellung ungewebter Bögen, insbesondere bei Benutsung von Kunstpolymeren, die sich bisher nicht mit relativ niedrigen Abnahmegescbwindigkeiten stark orientieren liessen, wie PolyEthylenterephthalat. Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung in vorteilhaften Ausführungsformen. Alle Angaben von eilen und Prozentsätzen beziehen sich auf das Gewicht, soweit nicht anders angegeben.
Beispiel 1 Es wurde ein Gerät der in Fig. 3 dargestellten Art mit einer Spinndüsenplatte von 24 Spinndüsen von 0,25 nnn Durchmesser und einer einzigen 5 mm-Austrittsdüse verwendet. Der Abstand zwischen Spinnplatte und Austrittsdüse war auf 1.000 mm eingestellt. Fäden aus Nylon 6 einer spezifischen Viskosiät (gemessen bei 250 in 1% Schwefelsäurelösung) von 2,45 und Polyäthylenterephthalat # OCP = 0,67 wurden getrennt mit den AustragsgeschwindigkNiten und den Drücken der verwendeten Druckluft, die in Tabelle 1 angegeben sind, versponnen. Diese Ergebnisse zeigen die Denierzahl, Zähfestigkeit, Dehnung und Schrumpfung in siedendem Wasser der erhaltenene Fäden. Berner sind in der Tabelle die Ausstoßgeschwindigkeiten der Fäden zum Vergleich angegeben. Diese Werte sind aus der Denierzahl der Fäden geschätzt. Da die Messung der Fadendenierzahl normalerweise-bei 25°C und 65% relativer Luftfeucbtigkeit durchgeführt wird, würde bei Nylon 6, wenn man die Feuchtigkeitsabsorption nach dem Spinnen in Rechnung stellt, die echte Ausstoßgeschwindigkeit um 3 bis 4% hoher sein als in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Polymer Austragmenge Luftdruck Denier Ausstoßge- Zähfestig- Dehnung Schrumpfung in g/min atü (d) schwinding- keit in siedenkeit in dem Wasser m/min Nylon 6 24 0,5 2,26 4.100 3,82 79,2 -24 2,0 1,64 5,500 5,1 59,1 -48 1,0 3,7 4.900 3,60 72,5 -48 2,0 3,1 5.800 3,82 45,2 -P.Ä.T. 24 0,5 2,26 4.100 1,91 115,2 67,6 48 1,0 2,36 7.800 1,99 78,2 59,0 48 2,0 1,58 11.400 3,42 70.5 14,0 48 3,9 1,79 10.100 4,14 68,2 2,5 In einer Stellung 80 cm unterhalb or Austrittsdüsenplatte war ein Drahtsiebförderband vorgesehen, um die Fäden unter Bildung eines ungewebten Bogens aufzufangen und abzulegen. Die waren Fäden/darin unregelmäßig abgelagert. Auf denbBogen wurde dann ein Kunstharzfilm aufgebracht, um ein Gebilde für ein Kunstleder zu formen.
Beispiel 2 Fäden aus Polyäthylenterephthalat von OCP = 0,63 wurden in einem Gerät gemäß Fig. 5 mit einer Spinndüsenplatte von 24 Spinnlöchern von 0,25 mm Durohmesser und einer Austrfltsdüse von 4 mm Durchmesser gesponnen. Der Abstand zwischen der Spinndüsenplatte und der Austrittedüse wurde auf 500 mm (L1 = 400 mm und B2 = 100 mm) eingestellt. Auf der Eintrittsseite der Austrittsdüse betrug der Leitradius 5 mm. Die Länge des Durchflußweges der Austrittsdüse wurde wie in Tabelle 2 angegeben variiert. Die Kennzeichen der aus der Düse ausgestoßenen Fäden einschließlich Zähfestigkeit, Dehnung, doppelte Befraktion und Schrumpfung in siedendem Wasser finden sich in Tabelle 2. Tabelle 2 Länge des Ausstoßge- Zähfestig- Dehnung Doppelte Schrumpfung Durchfluß- schwindig- keit in in % Refraktion in siedendem weges in mm keit in g/d wasser in % m/min 0 4.250 2,54 58,2 0,064 2,0 10 4.330 2,62 63,2 0,079 2,7 20 4.310 3,01 75,9 0,081 1,7 40 5.290 3,24 51,2 0,081 0,8 60 5.700 3,14 44,6 0,065 3,6 100 5.930 3,52 47,0 0,105 1,0 150 5.630 4,11 48,9 0,070 3,8 200 6.250 3,92 51,2 0.089 2,2 250 6.620 4,84 46,1 0,128 2,1 300 7.640 4,42 40,5 0,141 2,8 Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, daß bei einer Länge des Durchflußweges der zweiten Düse über 20 mm die Zähfestigkeit der Fäden verbessert wurde. Wenn die Länge 40 mm und die Ausstoßgeschwindigkeit 5.000 m/min überschritten, machte sich eine Verbesserung sowohl in der Zähfestigkeit wie in der Dehnung erkennbar. Wenn ferner ein ungewebter Bogen durch Auffangen und Niederlegen der aus der zweiten Düse ausgestoßenen Fäden einem Verklebungsverfahren unterzogen wurde, so hatte erhaltenen Bogen bessere Zerreißeigenschaften, wenn die Länge des Durchflußweges der Düse länger war.
Beispiel 3 Polyäthylenterephthalat von # OCP = 0,63 wurde in dem Gerät nach Fig. 5 mit einer Spinndüsenplatte mit 18 Löchern von 0,25 mm Durchmesser und einer einzigen Austrittsdüsenöffnung von 4 mm einer Durchgangslänge von 100 mm versponnen. Der Druck der Druckluft wurde auf 3 atü gehalten. Der Abstand zwischen Spinndüsenplatte und AustCittsdüse und die ausgetragene Menge aus der Spinndüse wurden gemäß Tabelle 3 variiert. Tabelle 3 Versuch MM in L in m Spinn- Ausstoß- Denier Zähfestig- Dehnung Schrumpfung Nr. g/min verhalten geschwin- eines keit in in% in siedendem digkeit in einzelnen g/d Wasser in% m/min Fadens in d 1 0,7 0,5 häufig - - - - -trat Bruch ein 2 0,9 0,25 geschmol- - - - - -zen 3 0,9 0,4 gut 5,800 1,4 3,30 45,2 2,6 4 0,9 0,5 " 6.500 1,3 3,18 43,6 2,5 5 0,9 0,7 " 3.850 2,1 3,28 77,3 3,5 6 1,5 0,5 " 5.600 2,4 3,23 49,0 2,8 7 1,5 0,7 " 5.600 2,43,92 63,7 3,1 8 1,5 1,1 " 4.500 3,0 3,42 72,5 5.1 9 2,0 0,25 geschmol- - - - - -zen 10 2,0 0,4 gut 6.000 3,0 3,20 50,3 2,2 Fortsetzung Tabelle 3 11 2,0 0.5 gut 6.000 3,0 3,18 49.6 2,0 12 2,0 0,7 " 3.700 4,9 3,86 53,3 2,0 13 2,0 1,1 " 5.150 3,5 3,84 62,1 3,3 14 2,5 2,1 " 4.250 5,3 3,19 74.2 6,8 15 3,2 0,5 " 6.000 4,8 3,40 50,5 1,4 16 3,2 0,7 " 6.250 4,6 3,75 52,7 1,8 17 3,2 1,1 " 5.300 5,4 3,78 63,5 3,3 18 3,2 2,0 " 5.150 5,6 3,51 67,5 3,5 Beispiel 4 Es wurde ein Gerät nach Fig. 5 mit 9 Spinnlöchern von 0,25 mm Durchmesser und einer Austrittsdüse von 4 mm Durchmesser verwendet. Die Länge des Durchflußweges der Austrittsdüse war auf 100 mm eingestellt, die verwendete Druckluft hatte 3 atü.
Der Abstand zwischen der Spinndüsenplatte und der Austrittsdüse und die Autragmenge Je Spinnloch wurden wie in Tabelle 4 angegeben variiert. Mit diesem Gerät wurde Polyäthylenterephthalat von t W P = 0,63 su Fäden versponnen. Die Denierzahl. Zähfestigkeit, Dehnung und Schrumpfung der so erhaltenen Fäden in siedendem Wasser wurden aufgezeichnet. Die Werte finden sich in der folgenden Tabelle.
Tabelle 3 Versuch MM in L in m Spinn- Ausstoß- Denier Zähfestig- Dehnung Schrumpfung Nr. g/min verhalten geschwin- eines keit in in % in siedendem digkeit in einzelnen g/d Wasser in % m/min Fadens in d 1 4,5 0,5 gut 6.300 6,4 3,62 43,8 1,2 2 " " 6,200 6,5 3,80 50,7 1,9 3 " 1,1 " 5.100 7,9 3,66 63,3 3,5 4 5,4 0,5 geschmol- - - - - -zen 5 " 0,7 gut 6.500 7,5 3,50 43,2 0,2 6 " 1,1 " 5.600 8,7 3,68 62,3 1,8 7 " 2,0 " 5.520 8,8 3,41 64,2 2,8 8 6,5 0,7 geschol- - - - - -zen 9 " 1,1 gut 5.700 10,3 3,45 59,0 0,3 10 " 2,0 " 5,620 10,4 3,62 57,2 1,8 11 8,0 1,1 " 6.100 11,8 3,71 53,0 0,1 12 " 2,0 " 5.800 12,4 3,52 54,1 1,4 13 8,5 1,1 geschmol- - - - - -zen Fortsetzung Tabelle 4 14 12,0 2,0 gut 6.030 17,9 3,56 50,3 0,8 15 13,5 2,0 geschmol- - - - - -zen Beispiel 5 Ein Gerät nach Fig. 7 mit 24 Spinnlöchern von 0,) mm Durchmesser und einer einzigen Austrittsöffnung von 3 mm wurde verwendet. Die Druckluft wurde auf 3 atü gehalten, während ungefähr 400 1/min Luft eingeleitet wurden. Der Abstand zwischen der Spinndüsenplatte und der zweiten DUse wurde auf 100 cm eingestellt. Der innere Neigungswinkel # der Düse betrug 90°.
Der Innendurchmesser der Druckkammer betrug 70 mm. Der Abstand zwischen der Spinndüsenplatte und den Löchern der Druckluft wurde so gewählt, daß er 4096, 60% und 80% des Abstandes zwischen Spinndüsenplatte und Austrittsdüse betrug. Die ausgetragene Menge aus Jedem Spinndüsenloch wurde auf 72 g/min eingestellt. Bei Anwendung dieses Gerätes wurde Polyäthylenterephthalat bei 280°C geschmozen und zu Fäden versponnen.
Die Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle 5.
Tabelle 5 L1 (cm) 40 60 80 Spinnbarkeit Schmelzung gut gut trat ein Dennung in % 170 91 76 Schrumpfung in siedendem Wasser in % 4,3 6,3 3,7 Beispiel 6 Beispiel 5 wurde wiederholt, jedoch wurde die Menge des aus jeder Spinndüse ausgetragenen geschmolzenen Polyäthylenterephthalats auf 30 g/min eingestellt, L wurde auf 50 cm, L1 auf 20 cm, 30 cm und 40 cm und # auf 900, 1700 und 2000 eingestellt.
Die Kennzeichen der erhaltenen Faden finden sich in der folgenden Tabelle.
Tabelle 6

L1 (cm) X 20 1 40 30

L1

e 8 90" x 0 '''' *

6 = 1700 X O O

e 2000 A 4 Z

In dieser Tabelle bedeutet #, daß die Fäden das Ziel einer geringeren Dehnung als 100% und einer Schrumpfung in siedendem Wasser von weniger als 5 erreichen. Ein X bedeutet, daß die zwei Kennzeichen schwer zu erreichen waren. Ein # bedeutet. Fälle, in denen mindestens eines der gewünschten Kennzeichen niht erhalten wurde.
Beispiel 7 In diesem Beispiel wurde das in Fig. 8 gezeigte GeSt verwendet, jedoch wurde die Düsenaustrittsplatte durch eine solche mit drei getrennten DUsen gemäß Fig. 9b ersetzt. Die Anzahl der verwendeten Spinndüsen betrug 24 mit einem Durchmesser von je 0,5 mm. Der Durchmesser jeder Austrittsdüse betrug 4 mm. Der Abstand zwischen der Spinndüsenplatte und der Austrittsdsenplatte wurde auf 60 cm eingestellt. Der innere Durchmesser der Druckkammer betrug 15 cm. An einer Stelle was unterhalb der Mittelebene zwischen der Spinndüsenplatte und der Austrsddsenplatte wurde ein 5 cm breiter poröser Metallstreifen zur Einführung der Druckluft vorgesehen. Der Druck wurde auf 3 atü und die Temperatur auf 30°C gehalten. Aus den Düsen wurde geschmolsenes Polyäthylenterephthalat von 280°C in einer Mengee von 60 g/min ausgepreßt. Die aus den Austrittsdüsen austretenden Fäden bestanden aus einer Gruppe von Fäden von etwa 8 den.
Die Fäden hatten eine Zähigkeit von 3,4 g/d, ein sich änderndes Verhältnis der Zähigkeit von 16%, eine Dehnung von 87%, ein sich änderndes Verhältnis der Dehnung von 17%,und die Schrumpfung eines aus den Fäden gebildeten nicht gewebten Bogens in siedendem Wasser betrug 2 in der Längsrichtung und 3% in der Querrichtung. Es wurde ein Bogen von 50 cm Breite aufgefangen und auf einem Siebförderband abgelegt. Der schwankende Koeffizient der Dickes Abweichung des Bogens in Vorschubrichtung wurde zu 9,6% festgestellt. Das Gewicht des Bogens ergab im Mittel annähernd 100 2 Der sich ändernde Koeffizient der g/m' Dickenabweichung wurde dadurch erhalten, daß man den Bogen in Abständen von 1 cm unter Verwendung einer Dickenmessuhr mit Zeiger mit einem Kontaktteil maß, der aus einer Scheibe von 5 mm Durchmesser bestand.
Um die Vorteile der Verwendung mehrerer Austrittsdüsen zu erläutern, wurde das vorstehende Verfahren wiederholt mit der Abwandlung, daß die Austrittsdüsenplatte des vorstehen« verwendeten Gerätes durch eine Platte mit nur einer Austrittsdüse ersetzt wurde. Unter Verwendung dieses Gerätes wurde geschmolzenes Polyäthylenterephthalt versponnen und ein ungewebter Bogen aus den gesponnen Fasern hergestellt. Die in diesem Fall erhaltenen Fäden hatten im Mittel 8 den, eine Zähigkeit von 3,3 g/d, einen sich ändernden Koeffizienten der Zähigkeit von 23%, eine Dehnung von 120%, einen sich ändernden Dehnungskoeffizienten von 37%, und der in diesem Fall erhaltene Bogen zeigte eine Schrumpfung in siedendem Wasser von 5,9% in Längsrichtung und 13% in Querrichtung. Die Breite des aus den auf gefangenen und abgelegten Fäden gebildeten Bogen betrug etwa 25 cm und die Dickenabweichung des Bogens 25% durch eine sich ändernden Koeffizienten.
Beispiel 8 In diesem Beispiel wurde das in Fig. 10 gezeigte Gerät mit einer Spinndüsenplatte mit 24 Spinndüsen von 0,23 mm und einer einzigen Austrittsdüse von 3 mm verwendet. Der Durchflußweg der Austrittsdüse wurde auf 100 mm Länge eingestellt. Der Abstand zwischen der Spinndüse und der Austrittsdüse wurde auf 500 mm eingestellt. Polyäthylenterephthalat von einem # OCP = 0,60 wurde aus den Spinndüsen bei 320°C mit einer Geschwindigkeit von 24 g/min Je Spinndüse ausgetragen. Der Druck der Druckluft und der Neigungswinkel der zweiten Düse wurden entsprechend den Angaben in Tabelle 7 gewählt. Die Ergebniase hinsichtlich Denierzahl, Zähigkeit, Dehnung und trockener Warmschrumpfung finden sich in Tabelle 7. Der Neigungswinkel der Austrittsdüse ist der Winkel, der von der Mittelachse der Druckkammer und der Mittelachse der Austrittsdüse gebildet wird. Tabelle 7 Luft- Neigungs- Ausstoß- Deier Zähigkeit g/d Dehnung in% Trockene Warmshrumpdruck winkel der geschwin- Unbe- Warmbe- Unbe- Warmbe fung bei in atü Austritts- digkeit handelt handelt handelt 180°C in% düse der Fäden bei 180°C bie180°C in m/min 3,0 0° 6.640 1,36 3,17 3,34 31,4 34,5 2,5 10° 5.900 1,53 2,85 3,39 38,4 44,8 2,5 20° 5.000 1,80 2,71 2,77 47,0 48,6 3,0 30° 4.850 1,86 3,05 3,06 57,7 59,4 4,7 4,0 0° 6.380 1,41 3,81 3,67 33,9 33,6 2,1 10° 5.980 1,50 3,41 3,52 41,0 45,8 2,9 20° 5.510 1,63 3,19 3,28 42,1 48,2 2,8 30° 5.050 1,18 3,25 3,30 51,8 52,4 5,1 Unter Anwendung des üblichen Ausstoßprozesses wurden ungewebte Bögen angefertigt0 Ihre Eigenschaften finden sich in Tabelle 8. Diese Ergebnisse wurden erhalten, indem ein geschmolzenes Polymer unter denselben Bedingungen,wie sie oben angegeben wurden, und unter Verwendung einer Spinnplatte mit 24 Spinndüsen von 0,23 mm versponnen wurde. Eine Äusstoßdüse mit einem Innendurchmesser von 3 mm in einer Lage 500 mm unterhalb der Spinndüse wurde verwendet. Der Druck der in den Ejektor eingeführten Luft und der Neigungswinkel des Ejektors finden sich in der folgenden Tabelle.
Tabelle 8 Luft- Neigungs- Ausstoßge- Denier Zähigkeit in Dehnung in % Trockene Warmdruck winkel des schwindig- g/d schrumpfung in atü Ejektors keit der Unbehandelt Unbehandelt bei 180°C in % Fäden in m/min 1,0 0° 2.500 3,6 2,51 136 31 10° 2.140 4,2 2,62 118 22 20° 1.920 4,7 2,38 163 26 30° 1.760 5,1 2,31 171 30 2,0 0° 2.800 3,2 2,78 140 17 10° 2.430 3,7 2,61 132 23 20° 2.640 3,4 2,83 151 26 30° 2.370 3,8 2,80 182 25 3,0 0° 3.600 2,5 2,90 98 13 10° 3.300 2,7 3,12 107 14 20° 3.100 2,9 3,00 123 14 30° 3.330 2,7 2,98 141 18 Fortsetzung Tabelle 8 4,0 0° 4.280 2,1 3,18 63 4 10° 4.090 2,2 3,02 71 6 20° 4.090 2,2 3,07 82 7 30° 4.290 2,1 3,14 85 9 Aus dem Vergleich der Eigenschaften in den Tabellen 7 und8 ergibt sich, daß beim Ejektorverfahren die Einflüsse, die durch die Neigung des Ejektors gegenüber dem Garn auftreten, bemerkenswert groß sind, insbesondere was den Anstieg in der Wärme schrumpfung und den Abfall der Garnqualität nach der Wärmebehandlung betrifft. Bei dem Verfahren nach der Erfindung dagegen war ein Abfall der Garnqualität infolge der Oscilierung der zeiten Düse kaum feststellbar. Es war möglich, die Austrittsdüse zu rütteln, um einen ungewebten Bogen zu bilden.
Die Erfindung ist sehr vorteilhaft für die Ausdehnung der ausgestoßenen Fäden in jeder Richtung und auf jede Breite, um so breite Bögen zu bilden0 Beispiel 9 In einem Gerät nach Fig. 12 wurden sechs Einrichtungen für den Fadenausstoß in regelmäßigem Abstand in Querrichtung angeordnet. An einer Stelle 600 mm unterhalb der Ausstoßspitzen der DUsen dieser Einrichtungen wurde ein Förderbandsieb von 2,8 mm lichter Maschenweite (7 Maschen) angeordnet, das sich rechtwinklig eu den Strahleinrichtungen bewegte. Verbindungsstäbe wurden Jeweils so angebracht, daß eine Hin- und Herbewegung mit einem Verhältnis von einem Hin- und Hergang je Sekunde bei einem Winkel von + 50 zu rechten Winkeln gegen das Förderband hervorgerufen wurde. Die aus den betreffenden Düsen ausgestoßenen Fäden wurden aufgefangen und auf dem Bandsieb unter Bildung eines nicht gewebten Bogens abgelegt. In Jeder Vorrichtung befanden sich 24 Spinndüsen, und der Durchmesser der Spinndüsen betrug 0,23 mm. Der Durchmesser der Austrittsdüsen betrug 3 mm. Die Länge des Durchflußweges und der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Düse betrug 500 mm. Polyäthylen von einem # OCP von 0,69 wurde aus den Spinndüsen in einer Austragmenge von 24 g/min bei einer Temperatur von 320°C ausgetragen. Auf der Unterseite des Siebförderers befand sich ein Saugkasten mit einer offenen Oberfläche von 100 x 1.800 mm, der nicht gewebte Bogen wurde durch die Saugplatte nach unten gezogen. Die Wandergeschwindigkeit des Siebbandes wurde auf 80 cm/min eingestellt. Ein Bogen von etwa 100 g/m2 von gleichförmiger Dicke über eine Breite von etwa 170 cm wurde erhalten.
Durch Behandlung dieses Bogens mittels eines Klebstoffes wurde ein ungewebter Bogen erhalten, der aus fortlaufenden Fäden mit einer Zugfestigkeit von 3 bis 4 kg/cm2 bestand.
Beispiel 10 Ein Gerät nach Fig. 13 mit 24 Spinndüsen von einem Durchmesser von Je 0,25 mm, einer Austrittsdüse von 4 mm Durchmesser und einer Länge des Durchflußweges von 10 cm wurde verwendet. Der Durchmesser des Schlauches betrag 40 mm und seine Länge 20 cm.
Der Abstand zwischen der Spinndüse und der zweiten Düse betrug 50 cm. Unter Verwendung dieses Gerätes wurde Polyäthylenterephthalat von einem 5 oaP von 0,68 in einer Austragmenge von 24 g/min bei einer Temperatur von 32000 aus der ersten Düse versponnen. Unter Wahl des Druckes der Druckluft und des Krümmungsradius der Schläuche gemäß Tabelle 9 wurden Fäden aus der Austrittsdse ausgestoßen. Die Kennzeichen der erhaltenen Fäden einschließlich Denierzahl, Zähigkeit, Dehnung und Schrumpfung in siedendem Wasser finden sich in der folgenden Tabelle.
Tabelle 9 Luft- Krümmungs- Ausstoß- Denier Zähigkeit Dehnung Schrumpfung in druck radius geschwin- in g/d in % siedendem Wasser in atü in mm digkeit in % in m/min 2,0 7.050 1,28 4,21 40,5 1,6 " 600 4.420 2,04 3,26 57,4 5,5 " 450 4.080 2,21 1,78 50,1 4,1 " 300 3,690 2,44 2,81 78,1 10,1 3,0 6,720 1,34 3,69 43,8 1,8 " 600 4.810 1,87 3,16 61,4 6,2 " 450 4.120 2,19 3,48 62,1 5,8 " 300 3.700 2,43 3,12 70,9 9,0 4,0 6.310 1,43 3,46 44,6 2,4 " 600 4.180 2,15 3,10 66,2 4,2 " 450 3.720 2,42 3,28 70,5 8,9 " 300 3.480 2,59 2,92 72,9 14,2 Beispiel 11 Ein Gerät nach Fig. 13 mit 14 Spinndüsen eines Durchmessers von Je 0,25 mm und einer Austrittsdüse von 4 mm Durchmesserwurde verwendet. Die Länge des Durchflußweges der Austrittsdüse betrug 20 cm. Der Durchmesser des Schlauches betrug 20 mm und seine Länge 50 cm. Der Abstand zwischen den Spinndüsen und der zweiten Düse betrug 50 cm. Unter Benutzung dieses Gerätes wurde Äthylenterephthalat von einem # OCP von 0,63 mit einer Austragmenge/von 24 g/min bei einer Temperatur von 320°C unter Verwendung von Druckluft eines Druckes von 3 atü versponnen. Die Fäden wurden aus dem Schlauch ausgestoßen. Selbst wenn der Schlauch gebogen wurde, war kein wesentlicher Abfall der Ausstoßgeschwindigkeit zu bemerken. Die Ausstoßgeschwindigkeit betrag 6.000 bis 6.800 m/min. Die Zähigkeit der Fäden betrug 2,0 bis 3,7 g/d und ihre Dehnung 35 bis 55%.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, Fäden in irgendeiner Lage in jeder Richtung auszustoßen, während man noch eine hohe Ausstoßgeschwindigkeit einhält, die für eine starke Orientierung der Fäden ausreicht. DiX Erfindung ist einzigartig insofern, als sie bei Verfahren angewandt werden kann, die bisher mit dem üblichen Ejektorverfahren nicht durchführbar waren. Obgleich die Erfindung besonders brauchbar für die Formung üblicher ungewebter Bögen ist, läßt sie sich auch mit Erfolg für die unmittelbare Gestaltung von Kleidung oder teilweise Gestaltung t. B. als Taft, gebrauchen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Vorrichtung zur Herstellung von kontinuierlichen Fäden aus Kunststoffpolymer mit einer Schmelzspinndüse und einer Austrittsdüse für den versponnenen und gehärteten Faden, gekennzeichnet durch eine geschlossene längliche Kammer mit einer Strangpresseinrichtung für die heiße Schmelze am oberen Ende, mindestens einer Ausstoßdüse an ihrem unteren Ende und einer Druckmittelverteilungseinrichtung, deren Löcher mit dem Kammerinneren an einer Stelle zwischen der Strangpresseinrichtung und der Ausst oßdüse kommunizieren, wobei die Ausstoßeinrichtung die ausgepreßten Fäden des Polymers in das Kammerinnere in Abwärtsrichtung gegen die Ausstoßdüse richtet und das Druckmittel in einem solchen Volumen in das Kammerinnere eingeführt wird, daß die Fäden aus der Austrittsdüse zusammen mit Druckmittel mit ausreichender Geschwindigkeit zur Steigerung der Orientierung der erhärteten Fäden ausgestoßen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsdüse mindestens 20 mm Länge hat,

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilungslöcher für das Druckmittel sich an einer Stelle auf mindestens dem halben Abstand von der unteren Oberfläche der Strangpresseinrichtung und der Oberseite der Ausstoßdüse befinden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangpresseinrichtung mehrere Spinndüsen und die Austrittseinrichtung mehrere Austrittsdüsen aufweist, derart, daß die Fäden von vorgewähflei Spinndüsen aus vorgewählten Düsen ausgestoßen werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse relativ zu der Kammer beweglich ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittseinrichtung aus einem zylindrischen Teil besteht, das am unteren Ende der Kammer drehbar gelagert ist und darin eine Düse ausgebildet ist, deren Mittelachse zur Drehachse des zylindrischen Teils schräg verläuft, derart, daß bei Drehung des Zylinderteiles um seine Mittelachse die Ausstoßrichtung der Dffse gedreht wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittseinrichtung eine lagerplatte aufweist, die am unteren Ende der Kammer befestigt ist und eine kugelschalenförmige Sitzfläche aufweist und eine kugelschalenförmige Düsenplatte drehbar in den Kugelsitz der Iagerplatte montiert ist, die darin drehbar gelagert ist, um die Ausstoßrichtung der Düse zu drehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daB ein Schlauch am Auslaßende der Austrittsdüse befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auffangvorrichtung zur Umformung der aus der Austrittsdüee ausgestoßenen Fäden zu einem ungewebten Bogen.

10. VorrJchtung zur Herstellung von ungewebtem Material, gekennzeichnet durch mehrere Vorrichtungen nach Anspruch 1 und Auffangvorrichtungen zur Aufnahme der aus der Düse ausgestoßenen Fäden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen an Verbindungse inrichtungen angeschlossen sind, welche die Fäden aufnehmen und relativ zu den Düsen bewegtich sind.

12. Verfahren zur Herstellung von Fäden aus einem linearen Kunststoffpolymer, dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Schmelze des linearen Kunsts-toffpolymers zu Fäden strangverpreßt wird, die Fäden durch eine erste Zone vorgeschoben werden, die durch kontinuierliche Zufuhrung eines Druck mittels auf einem ersten Druck gehalten wird, die Fäden mittels des Druckiittels abgekühlt und erhärtet und darauf aus der ersten Zone mit einer für die Orintierung der Strangpreßfäden ausreichenden Geschwindigkeit in eine zweite Zone ausgestoßen werden, die einen niedrigeren Druck hat.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Strangpreßgeschwindigkeit je Baden M, in g/min und die Länge der ersten Zone L in folgendem Verhältnis gehalten werden 1,5 L + 0,05#M# 5,5L + 2,25 L# 0,30 L e e r s e i t e