DE1660363C3 - Verfahren zum gleichmäßigen Verstrecken von endlosen, unverstreckten Fäden aus thermoplastischen, synthetischen, organischen Polymeren mit hoher Geschwindigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichmäßigen Verstrecken von endlosen, unverstreckten Fäden aus thermoplastischen, synthetischen, organischen Polymeren mit hoher Geschwindigkeit, bei dem die Fäden zwischen einer Zuführeinrichtung und einer Abzugseinrichtung zum Erhitzen auf die Verstreckungstemperavur mit einer heißen Flüssigkeit in Berührung gebracht und durch Führen um einen Streckstift verstrickt werden.

Ein derartiges Verfahren ist in der US-PS 30 91805 beschrieben. Dort werden die Fäden einem teilweise in die Flüssigkeit eintauchenden Streckstift so zugeführt (Fig.2„ daß die Fäden zuerst die heiße Flüssigkeit und unmittelbar darauf den Streckstift berühren. Dies hat zur Folge, daß eine genügende Vorerwärmung der Fäden, bevor diese den Streckstift berühren, nicht erfolgen kann, da die eigentliche Vorerwärmungsdistanz nur von der Oberfläche der Flüssigkeit bis zum ersten Beruhrungspunkt der Fäden mit dem Streckstift reicht. Eine gleichmäßige Verstreckung wird dadurch außerordentlich erschwert. So wird in dieser US-PS in Spalte 4 darauf hingewiesen, daß der Zulaufwinkel und der Ablaufwinkel der Fäden zum bzw. vom Streckstift außerordentlich kritisch ist. Außerdem muß ein ziemlich enger Bereich für den Umlaufwinkel um den Streckstift eingehalten werden. Es wird von erheblichen Schwierigkeiten berichtet, wenn diese kritischen Parameter nicht eingehalten so werden.

In der US-PS 30 02 804 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verstrecken von schmelzgesponnenen synthetischen linearen Polymerfäden beschrieben, wobei die Fäden nach dem Spinnen und Abkühlen durch SS einen seitlich auftreffenden Luftstrom berührungsfrei durch eine heiße Flüssigkeit geleitet und im wesentlichen dort gestreckt werden. Nach dem Austritt aus der Flüssigkeit werden die Fäden zwar an einem bzw. mehreren Stiften entlanggeführt. Der Stift bzw. die Stifte dienen jedoch in erster Linie dazu, die Flüssigkeit von den Fäden zu trennen, so daß die Verstrekkung der Fäden im wesentlichen in der heißen Flüssigkeit stattfindet. Das gleichzeitige Erwärmen und Verstrecken der Fäden hat jedoch Unregelmäßigkeiten der Fädenverstreckung zur Folge, was zu einer Streifenbildung in einem aus solchen Fäden hergestellten Textilprodukt führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dessen Hilfe gleichmäßig verstreckte Fäden herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art die Fäden berühnmgsfrei ohne Verstreckung durch die heiße Flüssigkeit geführt und unmittelbar darauf verstreckt werden, indem sie über den bzw. weitere Strt-ckstifte geleitet werden, die dicht an der Flüssigkeit angeordnet sind, ohne jedoch diese zu berühren.

Jede Flüssigkeit, die die zu verstreckenden Fäden nicht angreift, kann verwendet werden, um diese vor dem Verstrecken auf den Streckstiften zu erhitzen, 'md Wasser ist im allgemeinen die brauchbarste Flüssigkeit. Die Flüssigkeit kann aus einem Reservoir zugegeben werden, das auf der gewünschten Temperatur gehalten wird und in das die Flüssigkeit nach dem Durchgang durch die Verstreckvorrichtung zurückgeleitet wird.

Schmiermittel oder andere Stoffe können auf die Fäden aufgebracht werden, einfach durch Lösen oder Dispergieren derartiger Mittel in der Erwärmungsflüssigkeit.

Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit verläuft in bekannter Weise zweckmäßig im Gegenstrom zu der Laufrichtung der Fäden.

Die Streckstifte bestehen zweckmäßig aus einem oder mehreren Metall- oder Keramikstäben, vorzugsweise von zylindrischem Querschnitt, obwohl auch andere Querschnittsformen verwendet werden können, die nahe, jedoch nicht in direkter Berührung mit dem Strom der heißen Flüssigkeit angeordnet sind. Auf diese Weise findet im wesentlichen kein Wärmeverlust der Fäden statt, bsvor sie die StrecWi'te erreichen, worauf die Spannung in den Fäden erhöht wird, bis das Verstrecken stattfindet. Die Streckstifte sind so angeordnet, daß sie beim Betrieb die plötzliche Änderung der Laufrichtung der Fäden bewirken, um die anhaftende Flüssigkeit abzuschleudern. Die Anordnung ist jedoch so, daß die Temperatur der Fäden nicht sehr weit unter die gewünschte Verstrecktemperatur fällt, bis das Verstrecken im wesentlichen beendet ist.

Die Hauptfunktion der Streckstifte besteht darin, die Spannung in den Fäden, die schon auf die gewünschte Verstrecktemperatur mittels des Flüssigkeitsstrahls gebracht worden sind, bis zu der Spannung zu steigern, bei der das Verstrecken erfolgt. Die Streckstifte können darüber hinaus auch noch erwärmt sein, was jedoch nicht notwendig ist, da das Einstellen der Temperatur des FlUssigkeitsstroms und seine Anordnung in bezug auf die Streckstifte sicherstellen, daß die Fäden mit der gewünschten Verstrecktemperatur über die Streckstifte laufen.

Die Funktion des Flüssigkeitsstroms besteht darin, die Fäden auf die gewünschte Verstrecktemperatur zu erwärmen, die entsprechend den zu verstreckenden synthetischen Polymerfäden eingestellt ist. Die Spannung der Fäden wird beim Durchlaufen der Flüssigkeit niedriger gehalten als diejenige, bei der das Verstrecken unter den angewendeten Temperaturbedingungen beginnt. So werden die Verarbeitungsbedingungen so eingestellt, daß im wesentlichen kein Verstrecken stattfindet, bis die Fäden die Streckstifte erreicht haben. Eine derartige Steuerung der Verarbeitungsbedingungen ergibt sehr gleichmäßig verstreckte Fäden.

Die Mittel zum Leiten des heißen Flüssigkeits-

stromes und die Streckstifte werden üblicherweise in einer Einheit angeordnet. Eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung, die eine derartige Einheit enthält und in der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, ist als Beispiel in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 diagrammartig einen Schnitt eines Seitenaufrisses einer Verstreckvorrichtung zusammen mit Beispielen für die Fadenzuführung, Abziehung und Aufnahme und

F Ig₁ 2 diagrammartig einen ebenen Schnitt einer Verstreckvorrichtung.

Bei der Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 wird die Flüssigkeit mit der benötigten Temperatur durch einen Einlaß 1 zu einem Behälter 2 zugeführt, der eine Auslaßöffnung 4 zu einem Gefäß 3 aufweist. Die Fäden 5 laufen durch den Behälter 2 und die AuslaßöfTnung 4 und gelangen dann zu drei Streckstiften 6. Die Streckstifte sind auf einem Träger 7 befestigt, der an einem Deckel 8 des Gefäßes 3 angebracht ist, wobei die gesamte Einheit abnehmbar ist, um das Aufsehen der Fäden zu erleichtern. Die verwendete Flüssigkeit wird durch einen Auslaß 9 abgezogen.

Die gesponnenen Fäden werden der Verstreckvorrichtung von einer Spule 10 über eine Zuführwalzen/ as Leitwalzenkombination 11 zugeführt, gegebenenfalls mittels einer Spannungssteuerungsvorrichtung 12. Die gestreckten Fäden weiden von der Verstreckvorrichtung über eine Streckwalzen/Leitwalzenkombination 13 auf eine Spule 14 wieder aufgewickelt.

Bei der beschriebenen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hängt die Menge an von den die Verstreckvorrichtung verlassenden Fäden mitgerissener Flüssigkeit von der Anzahl der Streckstifte, der Führungen in der Vorrichtung und der Schärfe der Richtungsänderung an jedem Streckstift ab. In der praktischen Durchführung des Verfahrens ist es nicht notwendig oder sogar nicht möglich, sicherzustellen, daß die gesamte mitgerissene Flüssigkeit von den verstreckten Fäden in der Verstreckvorrichtung entfernt wird. Es ist oft zweckmäßig, einen wesentlichen Teil der mitgerissenen Flüssigkeit in der Verstreckvorrichtung zu entfernen und dann den Rest beispielsweise durch Erhitzen der Streckwalze zu verdampfen. Das Erhitzen der StreckwaJze hat weiterhin zur Folge, daß eine Wärmebehandlung der verstreckten Fäden unter einer gesteuerten Spannung stattfindet, wodurch die physikalischen Eigenschaften, insbesondere das Schrumpfen der Fäden, modifiziert werden.

Fäden aus Polyäthylenterephthalat, und zwar 24 Fäden von 5 Denier je Faden, werden mit einem Verstreckverhältnis von 3,22: 1 in einer Vorrichtung gemäß F i g. 1 und 2 unter Verwendung von Wasser bei 8O⁰C als Erhitzungsflüssigkeit und einer Verstreckgeschwindigkeit von 914 m pro Minute zu einem verstreckten Fadenprodukt von 40 Denier verstreckt, das sehr gleichmäßig im Hinblick auf die Denier-Unterschiede auf der Länge ist.

Ein besonderer Vorteil der Hochverstreckgeschwindigkeit beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es, daß das Verstrecken mit dem Schmelzspinnen in einer Stufe kombiniert werden kann.

Sämtliche Fäden, die aus einem thermoplastischen, kalt verstreckbaren, synthetischen Polymer bestehen, können durch das erfindungsgemäße Verfahren verstreckt werden, beispielsweise Polyäthylenterephthalat-, Nylon-66- und Polypropylenfäden.

Beispiele 1 bis 3

Ein Fadenbündel aus 24 Polyäthylenterephthalatfäden mit einem Gesamttiter von 160 Denier und einem mittleren Brechungsindex von 8,3 · 10~³ wird mit einem Verstreckverhältnis von 3,22:1 unter Verwendung einer Vorrichtung, ähnlich der der F i g. 1 und 2 dargestellten, verstreckt, die jedoch nur einen einzigen keramischen Streckstift von 4,76 mm Durchmesser als Ausrichtmittel enthält. Die Erwärmungsflüssigkeit ist Wasser, das 1 Gewichtsprozent eines Schmiermittels/antistatischen Mittels dispergiert enthält und bei 90⁰C gehalten, gleichläufig auf dar Garn gerichtet ist und eine eingetauchte Garnlänge von 5 cm ergibt. Der Berührungswinkel des Garnes mit den· Streckstift beträgt 90°. Die mit verschiedenen Geschwindigkeiten gestreckten Fäden unter Verwendung einer kühlen (30°C, Beispiel I) oder erhitzten (160°C, Beispiele 2 und 3) Streckwalze zeigen keine Farbflecken und haben die folgenden Eigenschaften:

Beispiel Ziehgeschwin- Zugwalzen- Festigkeit Bruchdehnung Schrumpfen in

digkeit Temperatur siedendem Wasser

m/min "C g/Denier % %

1	793	30	4,2	21,3	21,4
2	793	160	5,1	21,0	4,9
3	1615	160	4,8	15,9	4,6

Ein mit den Fäden nach Beispiel 2 und 3 hergestellter gewebter Textilstoff zeigt keine Streifigkeit.

Es ist beachtenswert, daß, wenn Beispiel 2 unter Verwendung von auf 11,4 cm Länge eingetauchte Fäden und einer Verstreckgeschwindigkeit von 1067m pro Minute wiederholt wird, eine ungleiche Verstreckung stattfindet, da jine gewisse Verstreckung in dem Flüssigkeitsstrom auf Grund des erhöhten Wasserwiderstandes erfolgt.

Beispiel 4

In diesem Beispiel werden die in Beispiele 1 bis 3 verwendeten Polyesterfäden sehr zufriedenstellend in der gleichen Vorrichtung bei einem Verstreckverhältnis von 3,22:1 verstreckt und ergaben rarbfleck freie Fäden unter Verwendung einer verminderten Flüssig-

f>5 keitstemperaturvon 56° C, einer Verstreckgeschwindigkeit von 609 m pro Minute und einer Streckwalze einer Temperatur von 20°C. Die verstreckten Fäden hatten folgende Eigenschaften:

Festigkeit. g/Dcnier 4.1

Bruchdehnung 28.1 V_n

Schrumpfen in siedendem Wasser ... 32.1"/,

B e i s ρ i e I 5

Fäden, wie sie in den vorhergehenden Beispielen verwendet wurden, werden mit einem Verstreckungsverhaltnis von 3.27 : 1 in der gleichen Vorrichtung verstreckt unter Verwendung einer maximalen Verstrcckgeschwindigkeit von 2194 m pro Minute der Aufvvickeleinheit. Fine Flüssigkeitstemperatur von 80 C. eine Eintauchlänge von 3.2 cm und eine heiße (150'C) Strcckrolle werden verwendet, und es wird ein Fadenprodukt erhalten, das vollständig frei von Farbflecken ist und folgende Eigenschaften besitzt:

Festigkeit, g Denier 4,9

Bruchdehnung iy.5 "■;,

Schrumpfen in siedendem Wasser . . . 4.7",,

Beispiel 6

Elin Nylon-66-Fadenbündel mit 34 Fäden (mittlere Doppelbrechung 5.2 ■ 10 ³) und einem Gcsamttiter von 803 den wird in der Vorrichtung der vorhergehenden Beispiele mit 1524 m pro Minute mit einem Streckverhältnis von 3.27 : 1 und einer kalten Ver-

15 streckwalze verstreckt. Die Fäden verstrecken sich zufriedenstellend in einem Wasserstrom (Temperatur 76 C) zu einem Produkt mit ähnlichen Eigenschaften. In Abwesenheit des Wasscrstroms zeigen die Fäden keine gleichmäßige Verstreckung, wenn sie zu einem Textilstoff verarbeitet und gefärbt werden.

Beispiel 7

Die Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 wird mit einer Anordnung von fünf keramischen Streckstiften von 4.7 nun Durchmesser, wie im Beispiel 4, zum Verstrecken der gleichen Polyesterfäden verwendet mil einer Verstreckgeschwindigkeit von 609 m pro Minute und einem Verstreckverhältnis von 3.22: 1. Die I lüssigkeitstemperatur beträgt 82 C und die dci heißen Streckwalze 140 C. Die fünf Streckstiftc sind zickzackförmig übereinander in einem Abstand vor 13 mm voneinander mit einem Zwischenraum vor 6.5 mm angeordnet, so daß das Garn im Zickzackwcj über die Streckstiftc mit Berührungswinkeln von derr ersten und fünften Streckstift von 130 und 45 um auf den drei dazwischenliegenden Streckstiften vor 90 geleitet wird.

Das hergestellte Fadenprodukt hat im wesentlichei die gleichen Eigenschaften wie das im Beispiel 4 her gestellte v.nd ist farbflcckcnfrei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum gleichmäßigen Verstrecken von endlosen, unverstreckten Fäden aus thermoplastesehen, synthetischen, organischen Polymeren mit hoher Geschwindigkeit, bei dem die Fäden zwischen einer Zuführeinrichtung und einer Abzugseinrichtung zum Erhitzen auf die Verstreckungstemperatur mit einer heißen Flüssigkeit in Beruh- m rung gebracht und durch Führen um einen Streckstift verstreckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden beriihrungsfrei ohne Verstreckung durch die heiße Flüssigkeit geführt und unmittelbar darauf verstreckt werden, indem sie über den bzw. weitere Streckstifte geleitet werden, die dicht an der Flüssigkeit angeordnet sind, ohne jedoch diese zu berühren.