1 GRAFE COLOR BATCH GmbH Blankenhain Entwicklung einer Methode zur Bemusterung und Rezeptierung von Masterbatches bei der Herstellung von spinngefärbten Synthesefasern Abschlußbericht über die 2. Phase eines Entwicklungsprojektes gefördert unter dem AZ: 17259 von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt von Dipl.-Ing. Clemens Grafe, Dr. Carlos Caro, Dipl.-Ing.(FH) Jutta Hase & Dipl.-Ing.(FH) Manuela Steffens Blankenhain, 7. Juli 2003
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GRAFE COLOR BATCH GmbH Blankenhain
Entwicklung einer Methode zur Bemusterung und Rezeptierung von Masterbatches bei der
Herstellung von spinngefärbten Synthesefasern
Abschlußbericht über die 2. Phase eines Entwicklungsprojektes gefördert unter dem AZ: 17259 von der
Deutschen Bundesstiftung Umwelt
von
Dipl.-Ing. Clemens Grafe, Dr. Carlos Caro, Dipl.-Ing.(FH) Jutta Hase & Dipl.-Ing.(FH) Manuela Steffens
Blankenhain, 7. Juli 2003
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10/97 Projektkennblatt der Deutschen Bundesstiftung Umwelt
Az 17259 Referat 22/2 Fördersumme 614.559,00 DM Antragstitel Entwicklung einer Methode zur Bemusterung und Rezeptierung von
Masterbatches bei der Herstellung von spinngefärbten Synthesefasern
Es konnte auch beobachtet werden, dass die Art und Weise wie das Endprodukt für eine farbmetrische
Untersuchung vorliegt, eine erhebliche Rolle spielt: die gleiche Pigmentart und –menge in der Mischung
zeigt, visuell und farbmetrisch, Unterschiede, wenn das Kundenmuster aus einem spritzgegossenen
Körper oder aus Fasern (Bündel, Strümpfe, Textilmuster) besteht.
Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation
Bemusterungsaufträge als Vorstoß zu den üblichen Verkaufs- und Marketingaktivitäten der Fa. GRAFE
laufen bereits. Die von GRAFE ausgewählte Strategie bez. der Herstellung von Masterbatches nach
Kundenvorlagen, auch in Kleinmengenbereich, wurde sehr positiv aufgenommen. Die
Vertriebsniederlassung von GRAFE im Nachbarland Polen z.B. erfreut sich der Aufmerksamkeit der
dortigen Textil- und Teppichindustrie. Auch zeigt verstärkt die Automobilindustrie Interesse am Einsatz
von spinngefärbten Fasern im Bereich Sitzverkleidungen und Bodenbelag. Die Verbreitung der im Projekt gewonnenen Erkenntnisse erfolgte bereits durch einen Fachartikel verfasst unter Führung der FSU Jena, Institut für Technische Chemie und Umweltchemie (D. Kralisch, G. Kreisel,
Vergleichende Sachbilanz im Textilbereich - Spinnfärbung versus Flottenfärbung, Melliand Textilberichte
3, 2003, 191-196). Auch wird im Rahmen einer DBU- Tagung im Oktober 2003 ein Vortrag zum Projektthema stattfinden. Des weiteren sind in der Fachpresse Mitteilungen über die Aktivitäten der Fa. GRAFE zur Spinnfaserfärbung geplant.
Fazit
Die Fa. GRAFE sieht sich durch die Förderung der DBU gerüstet und in der Lage, Kunden aus der
Textil-, Teppich- und Automobilindustrie zu bemustern, d.h. ein Masterbatch zur Verfügung zu stellen,
das das Ziel verfolgt, den ursprünglichen Kundenvorlagen und -wünschen farbmetrisch zu entsprechen.
Soweit bekannt, existieren diesbezüglich bisher keine verfügbaren und einsetzbaren Systeme, die als
Ausgangspunkt die vom Kunden zur Verfügung gestellten Farbvorlagen nehmen. Üblicherweise wird nur
die Farbvorlage durch einen beim Anbieter bereits vorhandenen Katalogpool von erhältlichen
Masterbatches ersetzt. Der Kunde muss eine ähnliche Farbe auswählen. Für spinngefärbte Fasern dient
die Kundenvorlage als Farbbasis für das später herzustellende Masterbatch.
Für diese Masterbatches gelten die gleichen Qualitätsmaßstäbe wie im Spritzgussbereich. Die
gerätetechnische Ausstattung, die erworben wurde, umfasst sowohl die Phasen der Herstellung,
Produktion, Charakterisierung als auch die der Bemusterung.
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http://www.dbu.de
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I. Inhaltsverzeichnis
I. INHALTSVERZEICHNIS .................................................................................................................... 4
II. ABBILDUNGSVERZEICHNIS ............................................................................................................ 6
III. TABELLENVERZEICHNIS ................................................................................................................. 8
IV. VERZEICHNIS VON BEGRIFFEN, ABKÜRZUNGEN UND DEFINITIONEN ......................... 10
V. ZUSAMMENFASSUNG DER BISHERIGEN ERGEBNISSE ........................................................ 11
VI. EINLEITUNG ....................................................................................................................................... 13
3.1. POLYPROPYLENFASERN MIT MB GE 886/10, VI 805/10, RT 801/9, RT 801/10 ................................. 26 3.2. POLYAMIDFASERN MIT MB GE 886/39, VI 805/39, RT 801/39 .......................................................... 27 3.3. POLYESTERFASERN MIT MB GE 886/65, VI 805/65, RT 801/65 ......................................................... 28
4.3.1. Fasern aus PP ............................................................................................................................... 36 4.3.1.1. Fasern aus PP-Natur ............................................................................................................................ 36 4.3.1.2. Fasern aus PP und MB GE886/10 ....................................................................................................... 38 4.3.1.3. Fasern aus PP und MB VI805/10 ........................................................................................................ 39
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4.3.1.4. Fasern aus PP und MB RT801/10 ....................................................................................................... 41 4.3.1.5. Vergleich POY- Fasern mit texturierten Fasern aus PP ohne und mit Masterbatches ......................... 43 4.3.1.6. Spektrenvergleich der im TITK und bei Grafe hergestellten spinngefärbten PP-Fasern ..................... 45
4.3.2. Fasern aus PA ............................................................................................................................... 48 4.3.2.1. Fasern aus PA natur ............................................................................................................................. 48 4.3.2.2. Fasern aus PA und MB GE886/39....................................................................................................... 50 4.3.2.3. Fasern aus PA und MB VI805/39 ........................................................................................................ 52 4.3.2.4. Fasern aus PA und MB RT801/39 ....................................................................................................... 54 4.3.2.5. Vergleich POY- Fasern mit texturierten Fasern aus PA ohne und mit Masterbatches ........................ 55 4.3.2.6. Spektrenvergleich der im TITK und bei Grafe hergestellten spinngefärbten PA-Fasern ..................... 57
4.3.3. Fasern aus PET ............................................................................................................................. 60 4.3.3.1. Fasern aus PET natur ........................................................................................................................... 60 4.3.3.2. Fasern aus PET mit MB GE886/65 ..................................................................................................... 62 4.3.3.3. Fasern aus PET mit MB VI805/65 ...................................................................................................... 63 4.3.3.4. Fasern aus PET mit MB RT801/65 ..................................................................................................... 65
6. BEWERTUNG DER VORHABENSERGEBNISSE ......................................................................... 86
7. DARLEGUNG DER MAßNAHMEN ZUR VERBREITUNG DER ERGEBNISSE ..................... 87
VIII. FAZIT .................................................................................................................................................... 88
IX. LITERATURVERZEICHNIS ............................................................................................................. 89
IV. Verzeichnis von Begriffen, Abkürzungen und Definitionen
1. Begriffe: BCF Bulked Continuous Filament (starke endlose Fasern = Teppichfasern CF Continuous Filament (endlose Fasern = feine Titer) POY Partially Oriented Yarn (teilorientiertes Garn) FOY Fully Oriented Yarn ((fast) fertig (spinn-) verstrecktes Garn) CSB Chemischer Sauerstoffbedarf AOX Adsorbierbare Organische Halogenide 2. Polymere: PP Polypropylen PA 6 Polyamid 6 (Perlontype) PA 66 Polyamid 66 (Nylontype) PET Polyethylenterephthalat PBT Polybutylenterephthalat 3. Physikalische Parameter: T °C Temperatur TS °C Schmelztemperatur ρ g/cm
3 Dichte
p bar, mbar Druck η LV= Lösungsviskosität [η] IV= Intrinsic- (Grenz) viskosität 4. Textilphysikalische Parameter: Titer tex, dtex Feinheit der Faser (Faden) 1 tex = 10dtex = 1g/1000m Titer dpf Feinheit der einzelnen Faser (dtex per filament) N Reißkraft σ cN/tex feinheitsbezogene Reißkraft 4. Mathematische Begriffe: Ø Durchschnitt s Standardabweichung V Variationskoeffizient 5. Namen: GCB Grafe Color Batch GmbH TITK Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff- Forschung e.V. In Rudolstadt FSU Friedrich Schiller Universität Jena
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V. Zusammenfassung der bisherigen Ergebnisse
Die Herstellung von spinngefärbten Synthesefasern erfolgte mit den Polymeren Polypropylen, Polyamid 6 und Polyethylenterephthalat (Polyester) auf der von der GRAFE COLOR BATCH GmbH im Rahmen dieses Projektes gekauften Maschine. Zunächst wurden Fasern aus den genannten Polymeren mit den Masterbatches, die die besten Ergebnisse in Projektphase 1 erzielt haben, hergestellt und bewertet. Die umfangreichen Erkenntnisse und Ergebnisse aus der Projektphase 1 wurden bestätigt. Neben dem TITK Rudolstadt war die Friedrich-Schiller-Universität Jena durch das Institut für Technische Chemie und Umweltchemie an dem Vorhaben beteiligt. Es wurde eine umfangreiche Studie durchgeführt mit dem Ziel, eine vergleichende Sachbilanz im Textilbereich zwischen der Spinnfaserfärbung und der Flottenfärbung aufzustellen. Diese Bilanz bestätigt mit Zahlen an tatsächlichen Beispielen die umwelt-ökonomischen Vorteile einer Spinnfaserfärbung gegenüber der Flottenfärbung. Mehr Informationen zu dieser Thematik sind in der bereits erschienenen Veröffentlichung sowie in dem beigelegten Originalbericht zu entnehmen. Es wurden Eichreihen mit unterschiedlichen Pigmenten erstellt. Anschließend wurden Fasern aus Compounds mit verschiedenen Konzentrationsstufen versponnen. Diese Fasern wurden auf Wickelkärtchen gewickelt und farbmetrisch (L-a-b-Werte) charakterisiert.
Von den PP-Wickelkärtchen wurden alle Eichreihen bereits gemessen und als Teil der Datenbank der Rezeptiersoftware eingepflegt. Das heißt, GRAFE ist bereits in der Lage, ein Farbmasterbatch für Fasern auf PP-Basis anhand eines Kundenmusters und in dem vom Kunden gewünschten Farbton, zu rezeptieren, zu produzieren und zu liefern. Die PA- und PET-Wickelkärtchen sind aus Zeitgründen noch nicht alle farbmetrisch gemessen. Dies wird aktuell durchgeführt, wobei der Schwerpunkt zur Zeit bei PET- Fasern liegt, da bereits eine direkte Kundenanfrage für ein PET-Masterbatch für Sitzbezüge aus der Automobilindustrie vorliegt. Dazu soll die Problematik des Verspinnens von PET-Fasern in Abhängigkeit der klimatischen Bedingungen und Trocknungsgrade der Compounds erwähnt werden. Diese Nachteile müssen dadurch ausgeglichen werden, dass der Trocknungsprozess des Granulats vor dem Verspinnen optimiert werden muss. Dies wird eine der zentralen Aufgabe von GRAFE für die kommenden Monate nach Ablauf der Projektförderung sein. Alle gemessenen Parameter der Eichreihen dienen dem Aufbau einer Datenbank für den Einsatz in einer Software zur Erstellung von Farbrezepturen. Anhand der Rezepturen werden Masterbatches möglichst genau nach Kundenwünschen produziert. Dennoch ist das Zusammenspiel zwischen Eichreihen und Rezeptiersoftware, wie bei jeder Neuentwicklung, an einigen Stellen verbesserungsfähig. So zeigen die
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Kurvenabstufungen aus den Eichreihen in Abhängigkeit der Konzentration bei allen drei Polymerarten und einzig bei fast allen verwendeten gelben Pigmenten Überschneidungen im oberen Kurvenverlauf. Der richtige Kurvenverlauf sollte wie bei jeder Abstufung, allmählich ab- oder zunehmen, Überschneidungen sollte es nicht geben. Dieses Verhalten ist Gegenstand aktueller Beratungen. Die Nutzbarkeit und die Synchronisation von verschiedenen Charakterisierungsmethoden zur Dispergiergüte der Pigmente in der Kunststoffmatrix wurden im Versuch erprobt und sind Gegenstand kontinuierlicher Verbesserungen. Die Ermittlung von Druckfilterwerten und die Herstellung von Flachfolien mit Kontrolle bei laufender Kamera und Auswertung am Bildschirm spielen eine große Rolle bei der Beurteilung der Dispergiergüte der Masterbatches. An ausgewählten Masterbatches aus Phase 1 des Projektes wurden Druckfiltertest-Versuche durchgeführt. Da sich interessante Aspekte ergaben, werden alle Masterbatches aus den Polymeren PP, PA und PET mit den Pigmenten Bayferrox 110M, Bayplast Gelb 5 GN01 und Cinquasia Magenta RT-235-D der Projektphase 1 im Rahmen einer Diplomarbeit an der Fachhochschule Jena Bereich Werkstoffwissenschaft durchgeführt. Diese Arbeit wird in einigen Wochen abgeschlossen und präsentiert. Dank der finanziellen Unterstützung des Projektes durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (AZ. 17259) konnte somit die zweite Phase des Projektes ebenfalls erfolgreich abgeschlossen werden.
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VI. Einleitung
In der Textilindustrie erfolgt bis heute die Färbung von synthetischen Fasern, Garnen und textilen Flächengebilden nach dem nasschemischen Verfahren. Nachteil dieses Verfahrens für die Umwelt ist der extrem hohe Verbrauch an Energie und Wasser. Hauptsächlich wird nach dem Ausziehverfahren gearbeitet. Bei diesem Verfahren ziehen die Farbmittel langsam auf das Textilgut auf, so dass das Färbebad mit der Zeit auslaugt. Auf das Färbebad folgen mehrere Wasch- und Nachbehandlungsbäder. [ATV89] Der Gesamtwasserbedarf beträgt somit teilweise bis zu 350 Liter pro Kilogramm einzufärbender Synthesefaser. [SCH94] Dabei entstehen allein in Deutschland schätzungsweise 50 bis 75 Mio. m3 Abwasser pro Jahr. [Hoe98] Damit ist die textilverarbeitende Industrie abwassermengenmäßig der bedeutendste Indirekteinleiter in Deutschland – sowohl die Abwassermengen als auch die Stofffrachten betreffend. Je nach Farbstoff und Färbeverfahren können bis zu 45% der eingesetzten Farbstoffe in das Abwasser gelangen. [ATV89] Die Konzentrationen können zwischen 30 bis 1000 mg/l liegen, im vermischten Abwasser aus weiteren Veredlungsstufen zwischen 10 bis 100 mg/l. Das Färbereiabwasser hat in der Regel eine höhere Temperatur als das häusliche Abwasser. Es ist darüber hinaus mit einer Vielzahl umweltschädigender Stoffe wie Komplexbildner, Schwermetalle, Tenside, chlorierte Kohlenwasserstoffe sowie entweder mit einem Lauge- oder Säureüberschuss belastet. CSB-Werte bis zu 3000 mg O2/l sowie AOX- Werte und Schwermetallgehalte >1 mg/l sind keine Seltenheit. Durch die teilweise sehr starke Färbung können neben den hohen Entsorgungskosten (die Abwasserkosten betragen durchschnittlich 10% der Betriebskosten von Textilfärbereien) erhebliche technische Schwierigkeiten bei der Entsorgung auftreten. [Hoe98, Egb83, Sch94] Dem entgegen stehen die jahrzehntelangen Erfahrungen bei der industriellen, nasschemischen Textilfärbung. Für die Entwicklung von Farben, Rezepturen und Verfahrensparametern existieren ausgereifte Labortechniken. Die Herstellung von Probefärbungen erfolgt in speziellen, entsprechend klein dimensionierten Laboranlagen in sehr kurzer Zeit. So ist es dem Farbstoffentwickler und dem Anwender mit verhältnismäßig geringem Aufwand möglich, spezielle Farbeinstellungen vorzunehmen. Das Verfahren zur Herstellung von spinngefärbten Synthesefasern bietet dagegen eine hervorragende umweltverträgliche Alternative zur Ausziehfärbung. [Got98] Beim Schmelzspinnverfahren werden die faserbildenden Polymere schon vor dem eigentlichen Spinnprozess eingefärbt. Dazu werden die Polymere zusammen mit einem Farb-Masterbatch im Extruder zur Spinnlösung aufgeschmolzen, es entstehen gefärbte Filamente. Durch das direkte Einbringen der Farbstoffe in die Polymere während des Spinnprozesses entfallen bei der Spinnfärbung der wässrige Färbeprozess, die nachfolgenden Spülprozesse und die dadurch verursachten Umweltbelastungen durch Färbereiabwässer. Lösungsmittel werden nicht verwendet.
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Dieses Verfahren weist somit aus ökologischer Sicht große Vorteile gegenüber dem nasschemischen Verfahren auf. [Got98] Darüber hinaus lassen sich besonders hohe Farbechtheiten erzielen, da die Pigmente direkt in die Polymere eingearbeitet werden. Gleichzeitig kommt es zu einer vollständigen Ausnutzung der Farbmittel. Nachteile des Verfahrens liegen noch in der unflexiblen Bemusterung von Farb-Masterbatches für die Chemiefaserhersteller. Bisher erfolgt die Entwicklung von Farbstoffrezepturen (Masterbatches) in großtechnischen Spinnanlagen. Dies ist mit hohem Materialverbrauch und langen Maschinenstandzeiten durch aufwendige Reinigungsarbeiten verbunden. Nach Farbwechseln fallen große Übergangspartien an, die in der Regel verworfen werden müssen. Spezielle Farben entstehen durch Mischen verschiedener Pigmente. Wurde nach einer Testreihe der gewünschte Farbton nicht erreicht, muss der Versuch mit einem angepassten Masterbatch wiederholt werden. Durch derartige Iteration entsteht, wie schon beschrieben, ein hoher Verbrauch an Ressourcen mit stark eingeschränkter Flexibilität. Mit dem heutigen Stand der Technik sind diese Übergangspartien teilweise so groß, dass sich das Spinnfärben erst bei großen Partien wirtschaftlich rechnet. Da die textilveredelnde Industrie in Deutschland vorrangig mittelständisch strukturiert ist, ergibt sich jedoch die Forderung nach hoher Flexibilität bezüglich der einzufärbenden Fasern und herzustellenden Farbtöne und damit nach einer wesentlich kostengünstigeren Musterherstellung gegenüber der Bemusterung auf Produktionsanlagen. Dies setzt wiederum eine entwickelte Infrastruktur auch im Bereich der flexiblen und schnellen Bereitstellung von Farbkonzentraten (Masterbatches) für die Spinnfärbung voraus, die in der notwendigen Weise in Deutschland gegenwärtig nicht vorhanden ist. Wenn es gelingt, den Anteil spinngefärbter Textilien von gegenwärtig ca. 15% (in den USA sind es heute bereits 35%) auf 30% zu erhöhen, würden sich der Abwasseranfall durchschnittlich um mehr als 7,5 Mio. m3/Jahr und die Abwasserbehandlungskosten um schätzungsweise mehr als 75 Mio. DM/Jahr senken lassen. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von Methoden zur Herstellung von Masterbatches, die für spinngefärbte PET-, PP-, PA 6/66-Fasern in jeder gewünschten Farbe und für jede Anwendung eingesetzt werden können. Die Masterbatches sollen nach dem von der Firma Grafe Color Batch GmbH entwickelten Multi-Flow-Dispersionsverfahren hergestellt werden.[Gra92]
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Dieser Bericht beinhaltet die Aktivitäten aus der Phase 2. Der Abschlussbericht zu den Arbeiten der Phase 1 liegt bereits vor. Folgende Ziele waren für die Phase 2 geplant:
Unter Berücksichtigung der aus der Phase 1 gewonnenen Erkenntnisse soll ein Spinnfaserstand mit einer optimalen Schneckenkonfiguration im Extruder aufgebaut werden. Ziel ist, mit der gleichen Schneckengeometrie ohne nennenswerte Qualitätsverluste Fasern mit unterschiedlichem Scher- und Schmelzverhalten zu verspinnen.
Aufbau und die Inbetriebnahme der Peripheriegeräte, um die hergestellten Farbmasterbatches, und die daraus gefärbten Spinnfasern so optimal und exakt wie möglich zu charakterisieren.
Aufbau und Inbetriebnahme des Spinnfaserstandes mit Texturiereinrichtung zur Herstellung von Spinnfasern aus PP, PA und PET
Inbetriebnahme der Anlage zur Bestimmung von Druckfilterwerten, um die Dispergierfähigkeiten der Pigmente im Polymer quantitativ und qualitativ zu erfassen,
Inbetriebnahme der Anlage zur Herstellung von Flachfolien aus Farbmasterbatches unter Detektion von Fehlstellen und Agglomeraten in der Folie durch ein Kamerasystem,
Inbetriebnahme der Extruderanlage für die Extrusion und Herstellung von Farbmasterbatchgranulaten nach dem GRAFE eigenen Multi-Flow-Dispersionsverfahren,
Einsatz eines Mikroskops mit Bildverarbeitungssoftware zur mikroskopischen Beurteilung und Fehlersuche der dispergierten Pigmente in den Farbmaster-batches
Inbetriebnahme eines Mikrotomschnittgerätes zum Schneiden von kleinsten Granulatpartikeln aus den Farbmasterbatches
Inbetriebnahme der Zugprüfmaschine zur Bestimmung textilphysikalischer Kennwerte von Fasern und Folien
Inbetriebnahme des Abbrennofens zur Reinigung der Filterkassetten der Druckfilterwertapparatur und der Spinndüsen des Spinnfaserstandes.
Vergleich der im TITK während der Phase 1 hergestellten Fasern mit den auf dem eigenen Faserspinnstand hergestellten Fasern,
Vervollständigung der im TITK begonnenen Eichreihen durch Messung der farbmetrischen Parameter und Einbau dieser Daten in die Rezeptiersoftware.
Erstellung einer vergleichenden Energie- und Sachbilanz zwischen Spinnfaserfärbung und Flottenfärbung, um die Vorteile einer Spinnfaserfärbung bei der Einsparung von Umweltressourcen zu quantifizieren.
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VII. Auswertung der Spinnversuche mit Spinboy und Friktionstexturierung „Polytex“
1. Beschreibung der Anlagen
Die Spinnmaschine „Spinboy “der belgischen Firma Busschaert Engineering ist eine Laboranlage zur Herstellung von farbigen textilen Filamenten aus schmelzbaren Polymeren wie Polypropylen, Polyamid6, Polyamid 66 und Polyester durch Zusatz von Masterbatches. Je nach Versuchsschema lassen sich BCF-, CF- oder POY-Fasern erspinnen. Die Hauptgruppen der Maschine sind:
Mess- und Steuerteil
Hopper
Extruder mit Mess- und Spinnkopf
Anblasschacht,
Präpariervorrichtung,
5 Galetten mit Verlegerollen, (2 Galetten sind beheizbar)
Texturierkammer (Stauchkammer) mit anschließender Kühlwalze
2 Wickler
Injektorpistole
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Abbildung 1: Fließschema der Spinnanlage
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Die Friktionstexturiermaschine „Polytex “ ist eine Laboranlage zur Texturierung von farbigen textilen POY-Filamenten aus Polypropylen, Polyamid und Polyester. Die Hauptgruppen der Maschine sind:
4 Galetten mit Verlegerollen, (2 Galetten sind beheizbar)
Friktionseinrichtung mit hochtourigen Rollen
Fixierkammer
Wickler
Injektorpistole
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Abbildung 2: Fließschema der Friktionsanlage
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2. Ermittlung der optimalen Parameter für Spinnboy und
Friktionstexturierung
2.1. Spinnboy
2.1.1. Polypropylen
2.1.1.1. BCF-/CF-Filamente
Extruder Galetten
Temp. [°C]
Geschwin- digkeit [m/min]
Temperatur [°C]
Zone 1 185 Galette 1 390 kalt
Zone 2 195 Galette 2 400 80
Zone 3 205 Galette 3 1250 100
Zone 4 220 Galette 4 1020 kalt
Zone 5 220 Blasluft 4,8 20
Spinnkopf hinten 220 Spinnpumpe 15 - 25
Spinnkopf vorne 220 Präp.pumpe 1,7
Düsenplatte 220 Texturierung 120
Wickler 1 1120
Tabelle 1: BCF-/CF-Filamente - PP
2.1.1.2. POY-Filamente
Extruder Galetten
Temp. [°C]
Geschwin- digkeit [m/min]
Temperatur [°C]
Zone 1 185 Galette 1 2007 kalt
Zone 2 195
Zone 3 205
Zone 4 220 Galette 5 2010 kalt
Zone 5 220 Blasluft 4,8 20
Spinnkopf hinten 220 Spinnpumpe 15 - 25
Spinnkopf vorne 220 Präp.pumpe 4,8
Düsenplatte 220
Wickler 2 1994
Tabelle 2: POY-Filamente - PP
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2.1.2. Polyamid
Granulatvorbereitung : 6 Stunden bei 80°C im Trockenlufttrockner Masterbatch : 6 Stunden bei 80°C und 0,8 mbar abs. im Vakuumtrockenschrank 2.1.2.1. BCF-/CF-Filamente
Extruder Galetten
Temp. [°C]
Geschwin- digkeit [m/min]
Temperatur [°C]
Zone 1 240 Galette 1 372 kalt
Zone 2 250 Galette 2 412 10
Zone 3 255 Galette 3 1204 110
Zone 4 260 Galette 4 1100 kalt
Zone 5 260 Blasluft 5 - 7 18
Spinnkopf hinten 265 Spinnpumpe 15 - 25
Spinnkopf vorne 265 Präp.pumpe 2,5 – 3,5
Düsenplatte 265 Texturierung 150
Wickler 1 1100
Tabelle 3: BCF-/CF-Filamente - PA
2.1.2.2. POY-Filamente
Extruder Galetten
Temp. [°C]
Geschwin- digkeit [m/min]
Temperatur [°C]
Zone 1 240 Galette 1 2018 kalt
Zone 2 250
Zone 3 255
Zone 4 260 Galette 5 2110 kalt
Zone 5 260 Blasluft 5 - 7 18
Spinnkopf hinten 265 Spinnpumpe 8 - 15
Spinnkopf vorne 265 Präp.pumpe 2
Düsenplatte 265
Wickler 2 2074
Tabelle 4: POY-Filamente - PA
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2.1.3. Polyester
Granulatvorbereitung: 6 Stunden bei 180°C im Trockenlufttrockner Masterbatch: 6 Stunden bei 80 °C und 0,8 mbar abs. im Vakuumtrockenschrank POY-Filamente
Die oben angegebenen Einstellungen sind Orientierungswerte und gelten vorwiegend für den Titerbereich um 500 dtex. Grundsätzlich gilt, je feiner der Titer ist, um so schneller muss die Texturierung eingestellt werden. Dementsprechend müssen auch die Geschwindigkeiten von Galetten und Wickler verändert werden.
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2.3. Ergebnisse
2.3.1. Polypropylenfasern
PP
Typ Düsen Gesamttiter Einzelfasertiter
dtex dpf
BCF 2x40 trilobal 1207 15,1
BCF 2x40 trilobal 1304 16,3
CF 2x24 rund 885 18,4
CF 2x24 rund 750 15,6
POY glatt 2x40 rund 386 4,8
POY glatt 2x40 rund 262 3,3
POY texturiert " 279 3,5
" " 277 3,5
" " 300 3,8
Tabelle 9: Ergebnisse - Polypropylenfasern
2.3.2. Polyamidfasern
PA
Typ Düsen Gesamttiter Einzelfasertiter
dtex dpf
BCF 2x40 trilobal 1532 19,2
BCF 2x40 trilobal 1489 18,6
BCF 2x40 trilobal 1475 18,4
BCF 2x40 trilobal 1431 17,9
BCF 2x40 trilobal 1405 12,6
POY texturiert " 423 5,3
" " 344 4,3
" " 352 4,4
Tabelle 10: Ergebnisse - Polyamidfasern
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2.3.3. Polyesterfasern
PET
Typ Düsen Gesamttiter Einzelfasertiter
dtex dpf
POY glatt 2x24 rund 353 7,4
POY texturiert " 174 3,6
" " 175 3,6
" " 185 3,9
" " 192 4,1
POY glatt 2x24 rund 485 10,1
POY texturiert " 214 4,5
" " 255 5,3
POY glatt 2x24 rund 591 12,3
POY texturiert " 245 5,1
Tabelle 11: Ergebnisse - Polyesterfasern
Zusammenfassung: Mit beiden Maschinen ist es möglich, wie die durchgeführten Versuche zeigen, aus den Polymeren Polypropylen, Polyamid und Polyester Filamente in unterschiedlichen Faserstärken und -arten und zu erspinnen. In den nachfolgenden Versuchen sollen durch Zugabe von Masterbatches spinngefärbte Fasern hergestellt werden.
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3. Herstellung von Filamenten mit ausgewählten
Masterbatches aus Phase 1
Für die Herstellung von spinngefärbten Fasern die Masterbatches ausgewählt, die in Phase 1 im TITK die besten Ergebnisse erzielt haben. 3.1. Polypropylenfasern mit MB GE 886/10, VI 805/10, RT 801/9, RT 801/10
Polymer
Master- batch
Typ
Gesamt- titer
Einzel- faser-
Typ
Gesamt- titer
Einzel- faser-
titer titer
dtex dpf dtex dpf
PP ohne BCF 801 10,0 CF (rund) 429 8,9
ohne BCF 968 12,1
ohne BCF 1107 13,8
GE 886/10 BCF 835 10,4 CF (rund) 421 8,8
GE 886/10 BCF 999 12,5
GE 886/10 BCF 1094 13,7
VI 805/10 BCF 785 9,8 CF (rund) 439 9,1
VI 805/10 BCF 988 12,4 CF (rund) 452 9,4
VI 805/10 BCF 1090 13,6 CF (rund) 521 10,9
VI 805/10 CF (rund) 610 12,7
RT 801/09 BCF 785 9,8 CF (rund) 403 8,4
RT 801/12 BCF 855 10,7
RT 801/12 BCF 976 12,2
RT 801/12 BCF 1118 14,0
RT 801/10 CF trilobal 476 6,0
RT 801/10 BCF 818 10,2 CF trilobal 775 9,7
RT 801/10 BCF 958 12,0 CF trilobal 905 11,3
RT 801/10 BCF 1110 13,9 CF trilobal 1034 12,9
RT 801/10 CF (rund) 389 4,9
RT 801/10 CF (rund) 540 6,8
RT 801/10 CF (rund) 790 9,9
RT 801/10 CF (rund) 1039 13,0
PP ohne POY 290 6,0 texturiert 238 5,0
ohne POY 421 8,8 texturiert 335 7,0
ohne POY 584 12,2 texturiert 440 9,2
GE 886/10 POY 279 5,8 texturiert 211 4,4
GE 886/10 POY 452 9,4 texturiert 358 7,5
GE 886/10 POY 591 12,3 texturiert 470 9,8
VI 805/10 POY 286 6,0 texturiert 230 4,8
VI 805/10 POY 452 9,4 texturiert 337 7,0
VI 805/10 POY 587 12,2 texturiert 450 9,4
VI 805/10 POY 732 15,3 texturiert 561 11,7
RT 801/10 POY 306 3,8 texturiert 242 3,0
RT 801/10 POY 402 5,0 texturiert 314 3,9
RT 801/10 POY 446 5,6 texturiert 351 4,4
RT 801/10 POY 603 7,3 texturiert 467 5,8
Tabelle 12: Polypropylenfasern mit MB GE 886/10, VI 805/10, RT 801/9, RT 801/10
27
3.2. Polyamidfasern mit MB GE 886/39, VI 805/39, RT 801/39
Polymer Master-
batch Typ
Gesamt-
titer Einzel- faser-
Typ
Gesamt- titer
Einzel- faser-
Typ
Gesamt- titer
Einzel- faser-
titer titer titer
dtex dpf dtex dpf dtex dpf
PA ohne BCF 1051 13,1 CF(trilobal) 991 12,4 CF (rund) 757 9,5
Tabelle 20: Textilphysikalische Parameter - PET - Spinnboy
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
Feinh
eit [
tex]
Einze
lfase
rfeinhe
it [d
tex]
Rei
ßkraf
t [N]
Rei
ßdehn
ung
[%]
feinhe
itsbe
z.Reißkr
aft [
cN/te
x]
ohne
GE886/65
VI805/65
RT801/65
Fasern aus Polyester und Masterbatches
Grafe
ohne
GE886/65
VI805/65
RT801/65
Abbildung 7: Fasern aus PET und Masterbatches GRAFE
4.1.3.2. Spinnmaschine TITK
MB
Feinheit
Einzelfaser-feinheit
Reißkraft
Reißdehnung
feinheitsbez. Reißkraft
tex dtex N % cN/tex
ohne 3,87 2,28 1,15 4,89 29,7
GE 886/65 3,22 1,89 1,38 16,5 42,9
VI 805/65 3,15 1,85 1,46 7,58 46,3
RT 801/65 3,33 1,96 1,47 8,57 44,1
Tabelle 21: Textilphysikalische Parameter - PET - TITK
34
05
101520253035404550
Feinh
eit [
tex]
Einze
lfase
rfeinhe
it [d
tex]
Rei
ßkra
ft [N
]
Rei
ßdehn
ung
[%]
fein
heits
bez.
Reißkr
aft [
cN/te
x]
ohne
GE886/65
VI805/65
RT801/65
Fasern aus Polyester und Masterbatches
TITKohneGE886/65
VI805/65RT801/65
Abbildung 8: Fasern aus PET und Masterbatches TITK
4.1.4. Zusammenfassung
Auf Grund der Unterschiedlichkeit der beiden Spinnmaschinen kann man die textilphysikalischen Werte nicht direkt miteinander vergleichen Auf der Spinnmaschine im TITK lassen sich nur feine Titer herstellen. Die Maschine hat nur eine Spinnstelle und eine Spinnpumpe mit einer Leistung von 1,2 ccm/U. Die Spinnmaschine „Spinboy“ dagegen hat zwei Spinnstellen und eine Spinnpumpe mit einer Leistung von 3,5 ccm/U. Dementsprechend erhält man starke Titer. Wie aus den Tabellen 15 bis 20 und den Abbildungen 3 bis 8 ersichtlich ist, lassen sich die gewünschten Titer auf beiden Maschinen sehr gut einstellen. Durch Zugabe von ausgewählten Masterbatches, die im Phase 1 als besonders geeignet bewertet wurden, ist bei den Fasern vom Spinboy keine erhebliche Verschlechterung der Fasereigenschaften zu erkennen. Sowohl Reißkraft, feinheitsbezogene Reißkraft als auch Reißdehnung weisen die gleichen Tendenzen auf.
35
4.2. Lichtechtheiten aus Phase 1
Die Lichtechtheit nach DIN EN ISO 105-B02 im Xenotest Alpha LM wurde an Fasern aus den 3 Polymeren PP, PA und PET und Masterbatches geprüft. Die Belichtung erfolgte bis Stufe 6 Blaumaßstab. Die Filamente waren auf grauen Pappkarton gewickelt. Wie aus nachfolgenden Tabellen ersichtlich ist, lagen fast alle Proben nach der Norm über 6.
Probe Lichtechtheit (Note)
PP mit MB RT 801/10 ü 6
RT 803/06 ü 6
GE 001/05 ü 6
GE 001/06 ü 6
GE 886/10 ü 6
GN 815/07 ü 6
VI 805/10 ü 6
BL 001/05 5 - 6
BL 001/06 5 - 6
WS 001/07 ü 6
WS 002/07 ü 6
Tabelle 22: Lichtechtheiten aus Phase 1 - PP
Probe Lichtechtheit (Note)
PA mit MB RT 801/69 ü 6
GE 886/69 ü 6
VI 805/69 ü 6
Tabelle 23: Lichtechtheiten aus Phase 1 - PA
Probe Lichtechtheit (Note)
PET mit MB RT 801/65 ü 6
RT 801/66 ü 6
RT 801/67 ü 6
RT 801/68 ü 6
GE 886/65 ü 6
GE 886/66 ü 6
GE 886/67 ü 6
VI 805/65 ü 6
VI 805/66 ü 6
VI 805/67 ü 6
VI 805/68 ü 6
Tabelle 24: Lichtechtheiten aus Phase 1 - PET
36
4.3. Farbmetrische Auswertung
Von allen Fasern aus den Tabellen 12 bis 15 wurden Wickelkärtchen angefertigt. Die Wickelkärtchen wurden nach dem L*a*b*-Farbsystem farbmetrisch vermessen und verglichen. Ausführliche Erläuterungen dazu sind dem Abschlussbericht Phase 1 S. 40 zu entnehmen.
4.3.1. Fasern aus PP
4.3.1.1. Fasern aus PP-Natur
Alle Messungen der Wickelkärtchen der PP-Fasern natur sind den Tabellen 25 und 26 und den Abbildungen 9 und 10 dargestellt. In Tabelle 26 ist der Einfluss des Faserquerschnitts zu erkennen. BCF-Fasern haben einen Y–förmigen Querschnitt.
Alle Messungen der Wickelkärtchen der PP-Fasern mit MB GE886/10 sind in den Tabellen 27 und 28 und den Abbildungen 11 und 12 dargestellt. Tabelle 28 zeigt den Einfluss des Faserquerschnitts.
BCF - GE 886/10
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
GE 886/10-BCF-835 83,60 -2,80 73,66 73,71 92,18 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
GE 886/10-BCF-999 0,95 -1,38 -2,22 -2,15 1,49 2,78 86,12
GE 886/10-BCF1094 -2,29 2,11 5,15 5,10 -2,23 6,02 139,81
Tabelle 27: BCF - GE 886/10
BCF-CF - GE 886/10
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
GE 886-CF-rd-421 76,62 2,51 72,73 72,77 88,02 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
GE 886/10-BCF-835 6,97 -5,32 0,93 0,94 5,32 8,82 39,98
GE 886/10-BCF-999 7,92 -6,70 -1,29 -1,21 6,71 10,45 34,55
GE 886/10-BCF1094 4,68 -3,20 6,08 6,04 3,28 8,31 55,55
Tabelle 28: BCF-CF - GE 886/10
Spektrenvergleich BCF GE886/10
0
20
40
60
80
100
400
430
460
490
520
550
580
610
640
670
700
Wellenlänge (nm)
Rem
issio
n (
%)
GE886/10-BCF-835
GE886/10-BCF-999
GE886/10-BCF1094
Abbildung 11: Spektrenvergleich BCF GE886/10
39
Farbstärkevergleich BCF GE886/10
80 90 100 110 120 130 140 150
GE886/10-BCF1094
GE886/10-BCF-999
GE886/10-BCF-835
Farbstärke (%)
Abbildung 12: Farbstärkevergleich BCF GE886/10
4.3.1.3. Fasern aus PP und MB VI 805/10
Alle Messungen der Wickelkärtchen der PP-Fasern mit MB VI 805/10 sind in den Tabellen 29 und 30 und den Abbildungen 13 und 14 dargestellt.
BCF - VI 805/10
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
VI 805/10-BCF-785 53,16 43,90 -13,9 46,05 342,42 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
VI 805/10-BCF-988 0,49 -0,54 -0,39 -0,39 -0,54 0,83 95,89
VI 805/10-BCF-1090 1,66 -1,86 -0,61 -1,57 -1,16 2,57 87,02
Tabelle 29: BCF - VI 805/10
CF rund - VI 805/10
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
VI 805/10-CFrd439 44,91 47,11 -8,76 47,92 349,47 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
VI 805/10-CF-rd-452 1,84 -0,83 -0,94 -0,63 -1,08 2,23 85,40
VI 805/10-CF-rd-521 -0,68 0,54 0,40 0,46 0,49 0,96 106,00
VI 805/10-CF-rd-610 -2,46 1,41 1,52 1,14 1,74 3,22 123,88
Tabelle 30: CF rund - VI 805/10
40
Spektrenvergleich BCF VI805/10
0
20
40
60
80
100
400
430
460
490
520
550
580
610
640
670
700
Wellenlänge (nm)
Rem
issio
n (
%)
VI805/10-BCF-785
VI805/10-BCF-988
VI805/10-BCF1090
Abbildung 13: Spektrenvergleich BCF VI805/10
Farbstärkevergleich BCF VI805/10
80 85 90 95 100 105
VI805/10-BCF-1090
VI805/10-BCF-988
VI805/10-BCF-785
Farbstärke (%)
Abbildung 14: Farbstärkevergleich BCF VI805/10
41
4.3.1.4. Fasern aus PP und MB RT801/10
Alle Messungen der Wickelkärtchen der PP-Fasern mit MB RT801/10 sind in den Tabellen 31 bis 33 und den Abbildungen 15 und 16 dargestellt. Es ist eine deutliche Abhängigkeit der Farbstärke vom Titer und von Faserquerschnitt zu erkennen.
4.3.1.5. Vergleich POY- Fasern mit texturierten Fasern aus PP ohne und mit Masterbatches
In den Tabellen 34 bis 43 sind alle Messwerte der Wickelkärtchen der POY-Fasern im Vergleich zu den dazugehörigen texturierten Fasern dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass der Titer der texturierten Fasern geringer ist. Die Faser wird während der Texturierung gleichzeitig gereckt.
VI 805/10w-POY-286 45,90 47,41 -8,43 48,16 349,92 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
VI 805/10w-POY-t-230 3,92 -2,23 -3,20 -1,50 -3,60 5,53 71,38
Tabelle 40: POY - VI 805/10 - 286 dtex
POY - VI 805/10 - 452 dtex
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
VI 805/10w-POY-452 43,51 49,10 -7,60 49,69 351,20 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
VI 805/10w-POY-t-337 3,31 -1,96 -3,36 -1,28 -3,67 5,11 74,91
Tabelle 41: POY - VI 805/10 - 452 dtex
POY - VI 805/10 - 587 dtex
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
VI 805/10w-POY-587 46,94 46,23 -9,82 47,26 348,01 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
VI 805/10w-POY-t-450 2,09 -0,86 -2,03 -0,37 -2,17 3,03 83,68
Tabelle 42: POY - VI 805/10 - 587 dtex
45
POY - VI 805/10 - 732 dtex
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
VI 805/10w-POY-732 40,82 49,10 -5,97 49,46 353,07 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
VI 805/10w-POY-t-561 4,83 -1,50 -4,41 -0,74 -4,59 6,71 65,18
Tabelle 43: POY - VI 805/10 - 732 dtex
4.3.1.6. Spektrenvergleich der im TITK und bei Grafe hergestellten spinngefärbten PP-Fasern
In den Tabellen 44 bis 46 und den Abbildungen 17 bis 19 sind die Farbmesswerte der Wickelkärtchen der spinngefärbten Fasern, die Im TITK und bei Grafe hergestellt wurden, gegenübergestellt worden.
Vergleich GE886/10 TITK und Grafe
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
GE 886/10 TITK 76,99 5,60 75,20 75,41 85,74 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
GE 886-CF-rd-421G -0,37 -3,09 -2,47 -2,64 2,95 3,97 104,24
Tabelle 44: Vergleich GE 886/10 TITK und GRAFE
Spektrenvergleich zwischen Fasern TITK und Grafe mit
4.3.2.5. Vergleich POY- Fasern mit texturierten Fasern aus PA ohne und mit Masterbatches
In den Tabellen 59 bis 65 sind alle Messwerte der Wickelkärtchen der POY-Fasern im Vergleich zu den dazugehörigen texturierten Fasern dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass der Titer der texturierten Fasern geringer ist. Die Faser wird während der Texturierung gleichzeitig gereckt.
4.3.2.6. Spektrenvergleich der im TITK und bei Grafe hergestellten spinngefärbten PA-Fasern
In den Tabellen 66 bis 68 und den Abbildungen 29 bis 34 sind die Farbmesswerte der Wickelkärtchen der spinngefärbten Fasern, die Im TITK und bei Grafe hergestellt wurden, gegenübergestellt worden.
Vergleich GE 886/39 TITK / Grafe
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
GE 886/39 88,82 -7,14 44,91 45,47 99,04 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
GE 886/39-CF-r-775 -13,44 12,86 27,49 27,15 -13,56 33,19 708,77
Tabelle 66: Vergleich GE 886/39 TITK und GRAFE
Spektrenvergleich zwischen Fasern TITK und Grafe Bayplast
Alle Messungen der Wickelkärtchen der POY- Fasern aus PET natur im Vergleich zu den dazugehörigen texturierten Fasern sind in den Tabellen 69 bis 72 und den Abbildungen 35 und 36 dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass der Titer der texturierten Fasern geringer ist, da während der Texturierung ein Reckprozess stattfindet.
Farbstärkevergleich POY PET-Natur mit Texturierung
62 62,5 63 63,5 64 64,5
PET-POYt-303
PET-POYt-247
PET-POYt-174
PET-POYt-172
Farbstärke (%)
Abbildung 36: Farbstärkevergleich POY – PET-Natur mit Texturierung
62
4.3.3.2. Fasern aus PET mit MB GE886/65
Alle Messungen der Wickelkärtchen der POY- Fasern aus PET natur im Vergleich zu den dazugehörigen texturierten Fasern sind in den Tabellen 73 bis 75 und den Abbildungen 37 und 38 dargestellt.
POY - GE 886/65 - 348 dtex
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
GE 886/65-POY-348 76,33 4,73 72,54 72,70 86,27 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
GE 886/65-POY-t-176 5,97 -5,41 0,60 0,45 5,42 8,08 46,97
Tabelle 73: POY - GE 886/65 - 348 dtex
POY - GE 886/65 - 544 dtex
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
GE 886/65-POY-544 78,32 2,76 71,66 71,72 87,8 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
GE 886/65-POY-t-240 6,88 -6,64 -4,84 -4,78 6,69 10,71 38,08
Tabelle 74: POY - GE 886/65 - 544 dtex
POY - GE 886/65 - 710 dtex
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
GE 886/65-POY-710 73,52 6,58 72,35 72,65 84,81 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
GE 886/65-POY-t-338 9,05 -7,36 -0,43 -0,73 7,34 11,67 33,35
Abbildung 38: Farbstärkevergleich POY – GE886/65 mit Texturierung
4.3.3.3. Fasern aus PET mit MB VI 805/65
Alle Messungen der Wickelkärtchen der POY- Fasern aus PET natur im Vergleich zu den dazugehörigen texturierten Fasern sind in den Tabellen 76 bis 78 und den Abbildungen 39 und 40 dargestellt.
POY - VI 805/65 - 352 dtex
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
VI 805/65-POY-352 48,47 42,18 -7,06 42,77 350,5 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
VI 805/65-POY-t-174 8,44 -4,92 -2,79 -4,23 -3,76 10,16 49,85
Tabelle 76: POY - VI 805/65 - 352 dtex
POY - VI 805/65 - 549 dtex
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
VI 805/65-POY-549 46,03 43,61 -6,30 44,06 351,79 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
VI 805/65-POY-t-242 9,88 -4,18 -3,62 -3,40 -4,36 11,32 43,42
Tabelle 77: POY - VI 805/65 - 549 dtex
64
POY - VI 805/65 - 698 dtex
Lichtart : D65
Referenz : L* a* b* C* h° Farbstärke
VI 805/65-POY-698 45,26 44,26 -6,53 44,74 351,60 Bezug 100%
Probe : dL* da* db* dC* dH* dE*
VI 805/65-POY-t-314 8,49 -2,59 -2,96 -2,00 -3,38 9,36 48,38
Abbildung 40: Farbstärkevergleich POY – VI805/65 mit Texturierung
65
4.3.3.4. Fasern aus PET mit MB RT 801/65
Alle Messungen der Wickelkärtchen der POY- Fasern aus PET natur im Vergleich zu den dazugehörigen texturierten Fasern sind in den Tabellen 79 bis 83 und den Abbildungen 41 und 43 dargestellt.
Die farbmetrische Auswertung aller auf der Spinnmaschine der Firma Grafe hergestellten Faserproben bestätigt die in Phase 1 gewonnenen Erkenntnisse. Dies ist aus den Spektrenvergleichen bei allen Fasern, die auf den Spinnmaschinen im TITK und bei Grafe hergestellt wurden, ersichtlich. Sehr deutlich erkennbar ist die Abhängigkeit der Farbstärke von der Filamentstärke (Titer) und vom Faserquerschnitt. Daher ist es wichtig, die zukünftigen Bemusterungsaufträgen, diese Auskünfte vom Kunden zu erfragen.
68
4.4. Druckfiltertestversuche
Wie schon im Abschlußbericht der Phase 1 beschrieben wurde, ist eine der wichtigsten Methoden zur Beurteilung der Dispergierqualität der Pigmente in Masterbatches der Druckfiltertest. Nach umfangreichen Recherchen und Versuchen bei potentiellen Anbietern wurde von der Firma Grafe das Filtertest System TYP FT – E20T – MP - IS von der Firma Dr. Collin GmbH, Ebersberg im Rahmen dieses Projektes gekauft. Das Druckfiltertestgerät besteht aus: Einschneckenlaborextruder mit Einfülltrichter, Schmelzepumpe Druckfühler Kassettenwechselsystem mit verschiedenen Testsieben Mit diesem Gerät können alle Polymere in Mischung mit Farbkonzentraten (Masterbatches), die beim Schmelzspinnen Verwendung finden, getestet werden. Darüber hinaus können auch weitere Polymere getestet werden. Funktionsprinzip: 200 g einer Polymermischung mit 5 g Pigmentanteil werden in den Trichter eingefüllt und durch die Extruderschnecke zur Dosierpumpe gefördert. Auf der Lochplatte hinter der Dosierpumpe befindet sich das Prüfsieb. Zwischen Pumpenausgang und Prüfsieb ist ein Druckfühler mit integriertem Thermoelement installiert. Das Thermoelement erlaubt das einfache Einstellen und Überwachen der Massetemperatur. Die Polymermischung wird über das Testsieb gefahren. Aus der Differenz zwischen Anfangs-Druck und End-Druck und der eingesetzten Pigmentmenge wird der Druckfilterwert in bar/g berechnet. Je mehr sich der Druckfilterwert Null nähert, je besser ist die Dispergiergüte. Die beschriebene Methode ist ein Entwurf des zukünftigen Europäischen Standard (EN…). An ausgewählten Masterbatches aus Phase 1 des Projektes wurden erste Druckfiltertest-Versuche nach oben beschriebener Methode durchgeführt. Da sich wie aus den Tabellen 84 bis 86 und Abbildungen 42 bis 45 ersichtlich ist, interessante Aspekte ergaben, müssen sich umfangreiche Versuche anschließen. Deshalb werden alle Masterbatches aus den Polymeren Polypropylen, Polyamid und Polyester mit dem Pigmenten Bayferrox 110M, Bayplast Gelb 5 GN01 und Cinquasia Magenta RT-235-D der Projektphase 1 im Rahmen einer Diplomarbeit getestet. In Auswertung dieser Arbeit wird die bisherige Rezeptur aus Phase 1 für Masterbatches für Spinnfasern noch einmal überarbeitet werden müssen.
69
Ansatz für alle Filtertestversuche mit Masterbatches aus Phase 1 200 g Mischung: 33,3 g MB + 166,7 g Polymer 100 g Polymer zum Spülen PP Granulat : ohne Trocknung MB : ohne Trocknung PA Granulat : mindestens 5 Stunden bei 80°C im Trockenlufttrockner getrocknet MB : 8 Stunden im Vakuumtrockenschrank bei 80°C und 0,8 bar absolut getrocknet PET Granulat : mindestens 10 Stunden bei 180°C im Trockenlufttrockner getrocknet MB : 8 Stunden im Vakuumtrockenschrank bei 130°C und 0,8 bar absolut getrocknet
70
4.4.1. Druckfiltertestversuche mit PP-Masterbatches
MB FDW
bar/g
GE 886/ 0 23,7
GE 886/10 4,86
GE 886/12 7,26
*VI 805/ 0 21,83
*VI 805/10 8,84
*VI 805/12 11,68
RT 801/ 0 0,64
RT 801/10 0,16
RT 801/12 0,18
Tabelle 84: Druckfiltertestversuche mit PP-Masterbatches
* Druckfilterwert mit 25µm-Sieb
0
5
10
15
20
25
Fil
terw
ert
[b
ar/
g]
ohne 10% 20%GE886
RT801
VI 805
Dispergiermittel
Einfluss der Konzentration des Dispergiermittels auf den
Filterwert mit 14 und 25 µm Filter
Polypropylen
GE886RT801VI 805
Abbildung 44: Einfluß der Konzentration des Dispergiermittels - PP
71
4.4.2. Druckfiltertestversuche mit PA-Masterbatches
MB FDW
bar/g
GE 886/30 1,12
GE 886/39 1,51
GE 886/42 0,52
VI 805/30 2,79
VI 805/39 3,18
VI 805/42 0,80
RT 801/30 13,16
RT 801/39 16,55
RT 801/42 10,70
Tabelle 85: Druckfiltertestversuche mit PA-Masterbatches
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Filte
rwert
[b
ar/
g]
ohne 1% 5%
GE886
VI 805
RT801
Dispergiermittel
Einfluss der Konzentration des Dispergiermittels auf den
Filterwert
mit 14 µm Filter
Polyamid
GE886
VI 805
RT801
Abbildung 45: Einfluß der Konzentration des Dispergiermittels - PA
72
4.4.3. Druckfiltertestversuche mit PET-Masterbatches
MB FDW
bar/g
GE 886/60 4,92
GE 886/65 7,70
GE 886/68 1,42
VI 805/60 21,14
VI 805/65 30,10
VI 805/68 2,64
RT 801/60 4,35
RT 801/65 6,50
RT 801/68 3,44
Tabelle 86: Druckfiltertestversuche mit PET-Masterbatches
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
Fil
terw
ert
[b
ar/
g]
ohne 1% 5%
GE886
VI 805
RT801
Dispergiermittel
Einfluss der Konzentration des DIspergiermittels auf den
Filterwert mit 14 µm Filter
PolyesterGE886
VI 805
RT801
Abbildung 46: Einfluß der Konzentration des Dispergiermittels - PET
73
5. Eichreihen
Neben der Erprobung der beiden Maschinen mit den Polymeren und Masterbatches aus der Projektphase 1 war es Hauptaufgabe der Projektphase 2 mit dem Aufbau einer eigenen Datenbank für die Bemusterung und Rezeptierung für spinngefärbte Fasern zu beginnen.
Dazu wurden geeignete Pigmente ausgewählt und Masterbatches mit 2% Pigmentanteil hergestellt. Da bei Schwarz die Farbabstufungen feiner gewählt wurden, wurde zusätzlich ein Masterbatch mit 0,1% Pigmentanteil hergestellt. Zur besseren Verteilung der Pigmentanteile im Polymer wurde anschließend Compounds hergestellt. Diese wurden auf der Spinnmaschine verarbeitet.
Folgende Pigmente wurden zunächst ausgewählt:
Pigment Polymer
PP PA PET
Kronos 1077 x x
Kronos 1074 x
Hombitan LC-S x x x
Tioxide A-HR x
Irgacolor Gelb 2GTF x x x
Sicotan Gelb K2001FG x x x
Bayplast Gelb 5GN01 x x x
Heliogen Grün K9360 x x x
Pigmentgrün 4030 x x x
PV-Echtrosa E01 x x x
Cinquasia Magenta RT-235-D x x x
Nubiflow x x x
UL Premier DRFX x
Bayferrox 180M x x x
Bayferrox 110M x x x
Printex 90 x x x
Paliotol Gelb K1841 x
Palitol Gelb K1700 x
Irgalite Gelb WGP x
PV-Echtgelb HG x
Paliotol Gelb K0961 x
Cromophtal Gelb RLP x
Cromophtal DPP Orange TRP x
Heliogen GrünK8730 x
Cromophtal Blau A3R x
Heliogen Blau K7090 x x
Irgalith Rot 2BSP x
Sicotrans Rot K2915 x
Paliogen Rot K3580 x
Cromophtal Rot 2030 x
Tabelle 87: Eichreihen
74
Bei den Spinnversuchen mit den Polymeren Polypropylen und Polyamid wurde BCF-Fasern mit einem Gesamttiter von ca.1250 dtex und CF-Fasern mit einem Gesamttiter von ca.1200 dtex hergestellt. Die Einzelfasertiter lagen zwischen 14 bis 16 dpf. (Tabelle 1 und 2 Anhang) Von allen Fasern wurden Wickelkärtchen angefertigt. Auf jede Karte wurde BCF-Faser mit der dazugehörigen CF- Faser gewickelt. Bei den Spinnversuchen mit Polyester wurden POY- Fasern mit einem Gesamtfasertiter von ca.680 dtex hergestellt. Der Einzelfasertiter lag zwischen 13,6 bis 14,3 dpf. Anschließend wurden die POY-Fasern auf der Friktionstexturiermaschine weiter verarbeitet. Es entstanden texturierte Fasern mit einem Gesamttiter von ca. 330 dtex. Der Einzelfasertiter lag zwischen 6,6 und 7,1 dpf. (Tabelle 3 Anhang) Während Polypropylen sofort versponnen werden kann, muss bei Polyamid und Polyester ein mehr oder weniger umfangreicher Trocknungsprozess voran gehen. Die Polyamid- Compounds wurden jeweils 2,5 Stunden bei 80°C im Trockenlufttrockner getrocknet. Anschließend erfolgte die Abfüllung in 2 l-Weißblecheimer mit Deckel mit Gummidichtung und Spannring. Das erkaltet Granulat wurde dann versponnen. Die Polyester- Compounds wurden jeweils 4 Stunden bei 80-100°C kristallisiert und anschließend bei 160°C im Trockenschrank bzw. Trockenlufttrockner mindestens 8 Stunden getrocknet. Anschließend erfolgte die Abfüllung in 2 l- Weißblecheimer mit Deckel mit Gummidichtung und Spannring. Am leichtesten ließ sich das noch nicht ganz erkaltete Granulat verspinnen, da es absolut trocken war. In den Abbildungen 46 bis 52 ist der Einfluss der Pigmente in unterschiedlichen Konzentrationen bei CF- Garn aus Polypropylen dargestellt In den Abbildungen 53 bis 59 ist der Einfluss der Pigmente in unterschiedlichen Konzentrationen bei CF-Garn aus Polyamid dargestellt.
11501160117011801190120012101220
Tit
er
[dte
x]
0,000 0,010 0,025 0,050 0,100 0,250 0,500 1,000
WS001 (Kronos1077)
WS002 (Hombitan LC-S)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration von Titandioxid auf den Titer bei
CF-Garn aus Polypropylen
Abbildung 47: Einfluß der Konzentration von Titandioxid - PP
75
1120
1140
1160
1180
1200
1220
Tit
er
[dte
x]
0,000 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
GE001 (Irgacolor Gelb 2GTF)
GE802 (Sicotan Gelb K2001FG)
GE886 (Bayplast Gelb 5GN01)
GE002 (Paliotol Gelb K1841)
GE003 (Paliotol Gelb K1700)
GE741 (Irgalite Gelb WGP)
GE791 (PV-Echtgelb HG)
GE871 (Paliotol Gelb K0961)
GE887 (Cromophtal Gelb RLP)
Konzentration [%]
Einfluß der Konzentration der getesteten Gelbpigmente
auf den Titer bei CF-Garn aus Polypropylen
Abbildung 48: Einfluß der Konzentration von Gelbpigmenten - PP
1130
1140
1150
1160
1170
1180
1190
Tit
er
[dte
x]
0,000 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
BL001 (Nubif low )
BL807 (Cromophtal Blau A3R)
BL884 (Heliogenblau K7090)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesteten Blaupigmente auf
den Titer bei
CF-Garn aus Polypropylen
Abbildung 49: Einfluß der Konzentration von Blaupigmenten - PP
76
1150
1160
1170
1180
1190
1200
1210
Tit
er
[dte
x]
0,000 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
VI802 (PV-Echtrosa E01)
VI805 (Cinquasia Magenta RT-...
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesten Violettpigmente auf den Titer
bei CF-Garn aus Polypropylen
Abbildung 50: Einfluß der Konzentration von Violettpigmenten - PP
1120
1140
1160
1180
1200
1220
Tit
er
[dte
x]
0,000 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
GN805(Heliogen Grün K9360)
GN815(Pigmentgrün PK 4030)
GN804 (Heliogen Grün K8730)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesteten Grünpigmente
auf den Titer bei
CF-Garn aus Polypropylen
Abbildung 51: Einfluß der Konzentration von Grünpigmenten - PP
77
1080
1100
1120
1140
1160
1180
1200
1220
1240
1260
Tit
er
[%]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
RT801 (Bayferrox 110M)
RT651 (Irgalith Rot 2BSP)
RT813 (Paliogen Rot K3580)
OR871 (Cromophtal DPP
Orange TRP)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesteten Rotpigmente auf
den Titer
bei CF-Garn aus Polypropylen
Abbildung 52: Einfluß der Konzentration von Rotpigmenten - PP
1140
1160
1180
1200
1220
Tit
er
[de
tx]
0,000 0,0100 0,0500 0,2500 1,0000
SW809 (Printex 90)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration von Printex 90 auf den Titer bei
CF-Garn aus Polypropylen
Abbildung 53: Einfluß der Konzentration von Printex 90 - PP
78
Zusammenfassung
Die verwendeten Pigmente haben in geringen Konzentrationen bis 0,5% keinen Einfluss auf die Feinheit der Polypropylenfasern. Bei Konzentrationen über 0,5% kam es besonders bei den anorganischen Pigmenten zu einem leichten Anstieg des Titers. Die teilweise deutlichen Titerschwankungen lassen sich mit den nicht exakt einstellbaren Maschinenparametern erklären, so zum Beispiel lässt sich die Spinnpumpendrehzahl nur in ganzzahligen Schritten einstellen.
In den Abbildungen 54 bis 60 ist der Einfluss der Pigmente in unterschiedlichen Konzentrationen bei CF- Garn aus Polyamid dargestellt.
1080
1100
1120
1140
1160
1180
1200
1220
1240
Tit
er
[ d
tex]
0,000 0,010 0,025 0,050 0,100 0,250 0,500 1,000
WS001(Kronos 1074)
WS002(Hombitan LO-CR-M)
WS003(Tioxide A-HR)
Konzentration [ %]
Einfluß der Konzentration von Titandioxid auf den Titer bei CF-Garn aus Polyamid
WS001(Kronos 1074)
WS002(Hombitan LO-CR-M)
WS003(Tioxide A-HR)
Abbildung 54: Einfluß der Konzentration von Titandioxid - PA
79
1100
1120
1140
1160
1180
1200
1220
Tit
er
[dte
x]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
GE001(Irgacolor Gelb 2GTF)
GE802(Sicotan Gelb K2001FG)
GE886(Bayplast Gelb 5GN01)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesteten Gelbpigmente auf den Titer bei
CF-Garn aus Polyamid
GE001(Irgacolor Gelb 2GTF)
GE802(Sicotan Gelb K2001FG)
GE886(Bayplast Gelb 5GN01)
Abbildung 55: Einfluß der Konzentration von Gelbpigmenten - PA
10601080110011201140116011801200122012401260
Tit
er
[dte
x]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
GN805(Heliogrün K9360)
GN815(Pigmentgrün PK4030)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesteten Grünpigmente auf den Titer bei
CF-Garn aus Polyamid
GN805(Heliogrün K9360)
GN815(Pigmentgrün PK4030)
Abbildung 56: Einfluß der Konzentration von Grünpigmenten - PA
80
1100
1120
1140
1160
1180
1200
1220
1240
Tit
er
[dte
x]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
BL001 (Nubif low )
BL001 (UL Premier DRFX)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesteten Blaupigmente auf den Titer bei
CF-Garn aus Polyamid
BL001 (Nubif low )
BL001 (UL Premier DRFX)
Abbildung 57: Einfluß der Konzentration von Blaupigmenten - PA
1100
1120
1140
1160
1180
1200
1220
1240
1260
Tit
er
[dte
x]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
VI802(PV-Echtrosa E01)
VI805(Cinquasia Magenta RT-235-D)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesten Violettpigmente
auf den Titer bei CF-Garn aus Polyamid
VI802(PV-Echtrosa E01)
VI805(Cinquasia Magenta RT-235-D)
Abbildung 58: Einfluß der Konzentration von Violettpigmenten - PA
81
1060
1080
1100
1120
1140
1160
1180
Tit
er
[dte
x]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
RT801 (Bayferrox 110M)
Rt803 (Bayferrox 180M)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesteten Rotpigmente auf den Titer bei
CF-Garn aus Polyamid
RT801 (Bayferrox 110M)
Rt803 (Bayferrox 180M)
Abbildung 59: Einfluß der Konzentration von Rotpigmenten - PA
Einfluß der Konzentration von Printex 90 auf den Titer
bei CF-Garn aus Polyamid
SW809(Printex 90)
Abbildung 60: Einfluß der Konzentration von Printex 90 - PA
82
Zusammenfassung Aus allen Versuchen ist ersichtlich, dass die verwendeten Pigmente in geringen Konzentrationen bis 0,5% keinen Einfluss auf die Feinheit der Polyamidfasern haben. Bei Pigmentkonzentrationen über 0,5% kommt es besonders bei den anorganischen Pigmenten zu einem leichten Anstieg des Titers. Des weiteren sind Titerschwankungen mit nicht exakt einstellbaren Maschinen-parametern zu erklären, so zum Beispiel lässt sich momentan die Spinnpumpendrehzahl nur in ganzzahligen Schritten einstellen. Außerdem gab es teilweise Probleme beim Einziehen der Proben in den Extruder, deren Ursache in der elektrostatischen Aufladung des Polyamids liegen. Durch Zugabe weniger Tropfen eines Gleitmittels zum Granulat wurde ein normaler Einzug erreicht. In den Abbildungen 61 bis 67 ist der Einfluss der Pigmente in unterschiedlichen Konzentrationen bei POY- Garn aus Polyester dargestellt.
645
650
655
660
665
670
675
680
Tit
er
[dte
x]
0,000 0,010 0,025 0,050 0,100 0,250 0,500 1,000
WS001(Kronos 1074)
WS002(Hombitan LO-CR-M)
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration von Titandioxid auf den Titer bei
POY-Garn aus Polyester
WS001(Kronos 1074)
WS002(Hombitan LO-CR-M)
Abbildung 61: Einfluß der Konzentration von Titandioxid - PET
83
635
640
645
650
655
660
665
670
675
680
685
Tit
er
[dte
x]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
GE001 [Irgacolor Gelb 2GTF]
GE802 [Sicotan Gelb K2001FG]
GE886 [Bayplast Gelb 5GN01]
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesten Gelbpigmente
auf den Titer bei POY-Garn aus Polyester
GE001 [Irgacolor Gelb 2GTF]
GE802 [Sicotan Gelb K2001FG]
GE886 [Bayplast Gelb 5GN01]
Abbildung 62: Einfluß der Konzentration von Gelbpigmenten - PET
640645
650655660665
670675680
Tit
er
[dte
x]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
GN804[Heliogrün K8730]
GN815 [Pibmentgrün PK4030]
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesteten Grünpigmente auf den Titer bei
POY-Garn aus Polyester
GN804[Heliogrün K8730]
GN815 [Pibmentgrün PK4030]
Abbildung 63: Einfluß der Konzentration von Grünpigmenten - PET
84
640
645
650
655
660
665
670
675
680
Tit
er
[dte
x]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
BL001 [Nubiflow]
BL884 [Heliogen Blau 7090]
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesteten Blaupigmente auf den Titer bei
POY-Garn aus Polyester
BL001 [Nubiflow]
BL884 [Heliogen Blau 7090]
Abbildung 64: Einfluß der Konzentration von Blaupigmenten - PET
640
645
650
655
660
665
670
675
680
685
690
Tit
er
[dte
x]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
VI802 [P
V-E
chtrosa E01
VI805 [C
inquasia Magenta ...
Konzentation [%]
Einfluss der konzentration der getesten Violettpigmente auf den Titer bei
POY-Garn aus Polyester
VI802 [PV-Echtrosa E01
VI805 [Cinquasia Magenta RT-235-D]
Abbildung 65: Einfluß der Konzentration von Violettpigmenten - PET
85
630
640
650
660
670
680
690
700
Tit
er
[dte
x]
0,00 0,06 0,13 0,25 0,50 1,00 1,50
RT801 [Bayferrox 110M]
RT803 [Bayferrox 180M]
Konzentration [%]
Einfluss der Konzentration der getesten Rotpigmente auf den Titer
bei POY-Garn aus Polyester
RT801 [Bayferrox 110M]
RT803 [Bayferrox 180M]
Abbildung 66: Einfluß der Konzentration von Rotpigmenten - PET
Einfluss der Konzentration von Printex 90 auf den Titer bei
POY-Garn aus Polyester
SW809 [Printex 90]
Abbildung 67: Einfluß der Konzentration von Printex 90 - PET
86
Zusammenfassung Beim Erspinnen der Eichreihen aus Polyester traten anfangs einige Schwierigkeiten auf, die mit der Trocknung der Proben zusammenhing. Aus allen Versuchen ist ersichtlich, dass die verwendeten Pigmente in geringen Konzentrationen bis 0,5% keinen Einfluss auf die Feinheit der Polyesterfasern haben. Bei Pigmentkonzentrationen über 0,5% kommt es besonders bei den anorganischen Pigmenten zu einem leichten Anstieg des Titers.
6. Bewertung der Vorhabensergebnisse
Zum Stand der Technik soll gesagt werden, dass es bis dato kein vergleichbares System oder Modell anderer Hersteller gibt, das in der Lage ist, die Rezeptierung und Herstellung von Masterbatches, auch im Kleinmengenbereich, für Spinnfasern nach dem Farbton einer Originalkundenvorlage ermöglicht. Üblicherweise wählt der Kunde den Farbton, der seiner Originalvorlage am nächsten entspricht, aus. Dabei ist er an die Abnahme einer Mindestmenge an Masterbatch gebunden, die eine geringe Flexibilität im Verkaufsprozess erlaubt Hier sollen die Aktivitäten von GRAFE Abhilfe schaffen durch Rezeptierung nach Kundenvorlage und durch das Anbieten der Masterbatches in Kleinmengen. Gesetzliche Mindestanforderungen Die Abweichungen des Farbtons zwischen Kundenmuster und nachgestelltem Masterbatch für spinngefärbte Fasern soll gering wie möglich sein. Nicht nur die farbmetrischen Werte sind für eine Beurteilung zwischen Muster und Kundenvorlage von Bedeutung, sondern auch die visuelle Beurteilung durch das Auge, da durch die Texturierung der Fasern ein anderer Farbeindruck entsteht. Des weiteren, wie in jeder industriellen Entwicklung, stehen sich oft umwelt- und ökonomische Aspekte über neue Verfahren mit unterschiedlichen Bewertungen und Meinungen gegenüber. Das Verfahren zur Herstellung von spinngefärbten Synthesefasern bietet eine hervorragende umweltverträgliche Alternative zur Ausziehfärbung. Die folgenden Resultate wurden aus der Energie- und Sachbilanz zwischen Flotten- und Spinnfärbung entnommen. So zum Beispiel verringerte sich der kumulierte Energieaufwand (KEA) für die untersuchten Prozessketten bei Spinnfärbung statt Flottenfärbung um ca. 10 %. Die Menge an stofflichen Emissionen in der Atmosphäre und in aquatischen Medien können auch um ca. 10% bei Spinnfärbung reduziert werden. Die Emissionen an Abwärme sind sogar bei der Spinnfärbung um 40% niedriger als bei der Flottenfärbung. Das Abfallaufkommen wird um ca. 50% minimiert, wenn man Flottenfärbung durch Spinnfärbung ersetzt. Auch im Ressourcenverbrauch (Wasser 40%, Rohstoffe in Lagerstätten 15% und Chemikalieneinsatz 97%) wurden deutliche Entlastungen für die Umwelt zum Vorteil der Spinnfärbung gegenüber der Flottenfärbung ausgemacht.
87
7. Darlegung der Maßnahmen zur Verbreitung der
Ergebnisse
Folgende Maßnahmen wurden durchgeführt, um potentielle Kunden auf die neue Entwicklungsarbeiten der Fa. GRAFE bezüglich dem Angebot und der Herstellung von vorlageabhängigen Farbmasterbatches für die Spinnfaserfärbung aufmerksam zu machen: Der Projektbereich Spinnfaserfärbung wurde bereits voriges Jahr in die neue offizielle Produktbroschüre der GRAFE-Gruppe aufgenommen. Ein Belegexemplar wird diesem Abschlussbericht zur Einsicht beigelegt. Aktivitäten zur Kundeninformation, -gewinnung und -bemusterung sind durch die Teilnahme an Messen in und außerhalb Deutschlands zu verzeichnen. Folgende Messen, auf denen das Thema Spinnfaserfärbung Gegenstand von Kundenvorstellungen war, wurden 2002 und 2003 besucht:
- Automobilzulieferermesse in Leipzig Z 2003 - Plastpol in Kielce (Polen) 2003 - Fakuma 2002 und Fakuma 2003 (Friedrichshafen) - PlastIndia 2003 in Neu Delhi - Asia Plast 2002 (Singapur) - Interplastica 2002 (Moskau)
Gezielte Kundenanfragen aus den folgenden Unternehmen hat die Fa. GRAFE erhalten. Bei einigen wurden oder werden bereits Muster hergestellt bzw. wurden Muster in Form von Masterbatches eines Wettbewerbers, Faserbündeln, Garnrollen und Strickproben als Kundenvorlage zur Farbeinstellung erhalten:
- Märkische Faser, Premnitz (PET-Fasern für die Bekleidungs-, Automobilindustrie und im medizinischem Bereich
- Fa. Reinhold, Selbitz (PA-Fasern für Puppenhaaren) - Lausitzer Teppichfasern, Guben, (PA-Fasern für Teppichgarne) - Fa. Nordfaser, Neumünster (PA-Fasern für Automobilindustrie) - Fa. Stradom, Polen, (Textilindustrie für Arbeitsschutzbekleidung)
Bemusterungsaufträge als Vorstoß zu den üblichen Verkaufs- und Marketingaktivitäten der Fa. GRAFE laufen bereits. Die von GRAFE ausgewählte Strategie bez. der Herstellung von Farbmasterbatches nach Kundenvorlagen, auch in Kleinmengenbereich, wurde sehr positiv aufgenommen. Die Vertriebsniederlassung von GRAFE im Nachbarland Polen z.B. erfreut sich der Aufmerksamkeit der dortigen Textil- und Teppichindustrie. Es wurden einige Musterfarbmasterbatches für Kunden bereits hergestellt und bei GRAFE charakterisiert. Auch zeigt verstärkt die Automobilindustrie Interesse am Einsatz von spinngefärbten Fasern im Bereich Sitzverkleidungen und Bodenbelag. Die Verbreitung der im Projekt gewonnenen Erkenntnisse erfolgte bereits durch einen Fachartikel verfasst unter Führung der FSU Jena, Institut für Technische Chemie und Umweltchemie (D. Kralisch, G. Kreisel, Vergleichende Sachbilanz im
88
Textilbereich - Spinnfärbung versus Flottenfärbung, Melliand Textilberichte 3, 2003, 191-196). Auch wird im Rahmen einer DBU-Tagung im Oktober 2003 ein Vortrag zum Projektthema stattfinden. Des weiteren sind in der Fachpresse Mitteilungen über die Aktivitäten der Fa. GRAFE zur Spinnfaserfärbung geplant.
VIII. Fazit Die Fa. GRAFE sieht sich durch die Förderung der DBU gerüstet und in der Lage, Kunden aus der Textil-, Teppich- und Automobilindustrie zu bemustern, d.h. ein Farbmasterbatch zur Verfügung zu stellen, das das Ziel verfolgt, den ursprünglichen Kundenvorlagen und -wünschen farbmetrisch zu entsprechen. Soweit bekannt, existieren diesbezüglich bisher keine verfügbaren und einsetzbaren Systeme, die als Ausgangspunkt die vom Kunden zur Verfügung gestellten Farbvorlagen nehmen. Üblicherweise wird nur die Farbvorlage durch einen beim Anbieter bereits vorhandenen Katalogpool von erhältlichen Masterbatches ersetzt. Der Kunde muss eine ähnliche Farbe auswählen. Für spinngefärbte Fasern dient die Kundenvorlage als Farbbasis für das später herzustellende Mastebatch. Für diese Masterbatches gelten die gleichen Qualitätsmaßstäbe, wie für die üblichen im Spritzgussbereich. Die gerätetechnische Ausstattung, die dabei erworben wurde, umfasst sowohl die Phasen der Herstellung, Produktion, Charakterisierung als auch die der Bemusterung. Wir stellen uns folgenden Prozess vor:
Kundenanfrage mit Muster
Farbmetrische Untersuchung der Vorlage
Erstellung einer Masterbatchrezeptur mit der Rezeptiersoftware und den im Projekt begonnenen Fasereichreihen
Testung und gegebenenfalls notwendige Farbkorrektur
Herstellung des finalen Masterbatches im Technikums- bzw. Produktionsmaßstabs.
Anfertigung eines Musters für den Kunden (z.B. Strumpf mit einer Laborrundstrickmaschine)
Dazu wird GRAFE in diesem Jahr folgende Investitionen betätigen:
Geeigneter Trockner für die Trocknung von PA und PET vor dem Verspinnen
Laborrundstrickmaschine zur Herstellung von Stickmusterproben in Form von Strümpfen.
89
IX. Literaturverzeichnis
[ATV89] ATV-ARBEITSGRUPPE: Zur Farbigkeit von Abwasser der
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[Egb83] EGBERS, G: Behandlung von Textilwässern. S.365 ff, Melliand Textilberichte,
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[Got98] GOTTLÖBER, R.-P.: Reduzierung der Abwasserkosten in Färbereibetrieben
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Abschlußbericht Forschungsvorhaben DBU Nr. 09421, 1998
[Gra92] GRAFE, Clemens: Verbesserung der Dispergierbarkeit von organischen
Pigmenten in einer Polymerschmelze, 1992
[Hoe98] HOEHN, W.: Reinigungsmöglichkeiten für textile Abwässer im Überblick.