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Verfahren zur Herabsetzung des Schrumpfes von verstreckten Fäden, Fasern, Bändern oder Folien aus Niederdruck-Polyäthylen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herabsetzung des Schuumpfes von verstreckten Fäden, Fasern, Bändern oder Folien aus Nlederdiack-Polyäthylen.
Es ist bekannt, dass orientierte Garne, Fasern oder daraus hergestellte Artikel aus Niederdruck-Polyolefinen geometrisch und mechanisch unstabil sind, wenn sie einer Hitzebehandlung unterhalb ihres Schmelzpunktes ausgesetzt werden. Sie ziehen sich, wein sie über Raumtemperatur erwärmt werden, um einen bestimmten Betrag zusammen, ein Vorgang, der allgemein als Schrumpfen bezeichnet wird. Der Schrumpfbetrag bleibt auch im wesentlichen erhalten, wenn das Gebilde aus Niederdruck-Polyäthylen wieder Raumtemperatur angenommen hat. Gleichzeitig mit dieser geometrischen Änderung, die nicht nur bei Fäden, sondern auch bei flächenförmigen Gebilden, wie z. B.
Folien, in Länge und Breite auftritt, sind auch die mechanischen Eigenschaften, z. B. das Kraftdjhnungsverhalten, nach der Hitzeeinwirkung andere geworden. Die Reissfestigkeit und die Steigung im Anfangspunkt der Kraft-Dehnungs-Kurve (Anfangsmodul) nehmen ab und die Reissdehnung zu. Dadurch wird der spätere Gebrauchswert von Gebilden aus Niederdruck-Polyäthylen wesentlich beeinträchtigt.
Unter Niederdruck-Polyäthylen wird ein Polyäthylen verstanden, das im unverstreckten, reinen Zustand eine höhere Dichte als 0, 930 gems (vgl. Chemical Week, 4. 6. 1955, Seite 58) besitzt und bisher
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Fäden aus Niederdruck-Polyäthylen unterscheiden sich von solchen aus Hochdruck-Polyäthylen in mehreren Punkten :
1. Der Schmelzpunkt und der Erweichungspunkt ist bei Fäden aus Niederdruck-Polyäthylen um 150 C -25 C höher als bei Fäden aus Hochdruck-Polyäthylen.
2. Die Reissfestigkeit von Fäden aus Niederdruck-Polyäthylen beträgt bis zu 8 g/den, gegenüber durchschnittlich 2-3 g/den bei Fäden aus Hochdruck-Polyäthylen.
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len grösser als bei Fäden aus Hochdruck-Polyäthylen.
4. Fäden aus Niederdruck-Polyäthylen haben eine grössere Biegesteifheit als Fäden aus HochdruckPolyäthylen.
Es wurde nun gefunden, dass man an verstreckten Fäden, Fasern, Bändern oder Folien aus NiederdruckPolyäthylen das Schrumpfvermögen herabsetzen und das Kraftdehnungsverhalten stabilisieren kann, wenn man die genannten Gebilde kurzzeitig einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 135 C - 2500 C während einer Zeitdauer von 1/10 bis 10 sec aussetzt, wobei ein Schrumpfen der Gebilde in einem Bereich zwischen 0 und 200 zugelassen wird. Die genannten Temperaturen liegen oberhalb des Schmelzpunktes des Materials, aus dem die Gebilde hergestellt sind.
Dabei ergibt sich als ganz wesentlicher und unerwarteter Vorteil, dass Gebilde erhalten werden, die nicht nur ein wesentlich geringeres Schrumpfvermögen nach der Hitzeeinwirkung zeigen, sondern die auch beim Scheuern kaum noch zum Aufspleissen neigen und daher eine verbesserte Scheuerfestigkeit
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aufweisen. Unter Aufspleissen wird die Bildung von feinen aus der Oberfläche der Gebilde abstehenden
Fässrchen verstanden, die sich insbesondere beim Gleiten über rauhe Flächen oder Kanten aus den Gebil- den herausspalten. Abgesehen von dem hiemit verbundenen schlechten Aussehen wird durch die Auf- spleissneigung die ScheueMestigkeit und damit die Lebensdauer der Gebilde nicht unwesentlich herabge- setzt.
Zur Durchführung der erfindungsgemässen Wärmebehandlung können die Fäden, Fasern, Bänder oder
Folien straff ohne Schrumpfmöglichkeiten oder locker unter Zulassung eines Schrumpfes bis zu 20% in einem Rahmen eingespannt werden.
Es können auch Polyäthylenfäden auf eine nicht nachgiebige Spule aufgewickelt und anschliessend ) der Hitzebehandlung unterworfen werden. Ferner können Fäden aus Niederdruck-Polyäthylen auf sogenann- te Schrumpfspulen aufgewickelt werden, die einen einstellbaren Schrumpf zulassen.
Besonders günstige Ergebnisse lassen sich mit einem kontinuierlichen Verfahren erzielen, in dem z. B. der Faden über zwei Walzenpaare geführt wird, zwischen denen sich eine Heizzone befindet. Je nach- dem das Auslaufwalzenpaar eine kleinere oder gleiche Umfangsgeschwindigkeit als das Einlaufwalzenpaar i besitzt, erfolgt die Wärmebehandlung mit oder ohne zugelassenen Schrumpf. Dabei ist es notwendig, dass die Fäden so oft um die Walzenpaare gewickelt werden, dass auf jeden Fall diese nicht über die Walzen rutschen können, weil die Fäden unter einer gewissen Spannung stehen. Die Erwärmung auf die Behand- lungstemperatur kann mit heisser Luft, heissen Flüssigkeiten, Wasserdampf, sowie andern indifferenten
Mitteln erfolgen oder durch Berührung der Gebilde mit geheizten Flächen bewirkt werden.
Je nach der ) Dicke der Gebilde und der angewandten Temperatur sind Behandlungszeiten von 1/10 bis 10 sec im all- gemeinen ausreichend, wobei bei Anwendung dicker Gebilde und niederer Temperaturen längere Behand- lungszeiten notwendig sind. Auch die anzuwendende Behandlungstemperatur ist in hohem Masse von der
Dicke der Gebilde abhängig ; dickere Gebilde erfordern im allgemeinen eine höhere Behandlungstempera- tur. Die Wärmebehandlung wird bei Temperaturen zwiscten 135 C-250 -C ausgeführt.
Wenn man in kontinuierlicher Arbeitsweise den von der Verstreckung kommenden heissen Draht unmittelbar anschlie- ssend in die Wärmebehandlungszone einlaufen lässt, sind ebenfalls kürzere Behandlungszeiten erforderlich als bei einem auf Raumtemperatur abgekühlten Draht Bei der Wahl der Verweilzeiten der Fäden, Drähte oder Bänder in der Heizzone ist darauf zu achten, dass ein Durchschmelzen und damit ein Reissen der Fä- den oder Drähte nicht eintritt.
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läuft mit einer Geschwindigkeit von 80 m/min über ein Dreiwalzensystem in eine 3 m lange Heizzone ein und wird von einem um 60/0 langsamer laufenden Dreiwalzensystem abgezogen. Die Heizzone besteht aus mehreren elektrisch aufgeheizten Metallflächen, die den Draht abwechselnd von beiden Seiten durch Berührung aufheizen.
Ihre Temperatur beträgt 1550 C. Nach Durchlaufen der Heizzcne ist der Schrumpf, den der Faden in kochendem Wasser aufweist, auf 2, 5% zurückgegangen. Ferner tritt bei einer Scheuerung mit Hilfe eines in Längsrichtung des Fadens hin-und herbewegten Stahlkeiles im Gegensatz zum unbehandelten Material kaum noch ein Aufspleissen des Fadens ein. Der Faden hat nach der Hitzebehandlung eine Reissfestigkeit von 4, 8 g/den und eine Reissdehnung von 270 ; 0.
Beispiel 2 : Ein monofiler Faden aus Niederdruck-Polyäthylen mit einer Lösungsviskositätszahl
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Hilfe von zwei Walzenpaaren in Wasser von 950 C auf 1 : 9 verstreckt. Nach dem Verlassen des zweiten Walzenpaares wird der Faden im unmittelbaren Anschluss an die Verstreckung mit einer Geschwindigkeit von 120 m/min durch ein Rohr von 5 cm 0 und 4 m Länge geführt, wobei er während der Wärmebehandlung weder verstreckt wird, noch schrumpfen kann. Durch das Rohr strömt Heissluft von 1500 C, die den Faden erwärmt. Nach dieser Wärmebehandlung besitzt der Faden eine verbesserte Scheuerfestigkeit. Im kochenden Wasser schrumpft der Faden 5%, während der unbehandelte Faden unter diesen Bedingungen lljo schrumpft.
Die Reissfestigkeit des Fadens beträgt 5, 3 g/den nach der Wärmebehandlung, die Reissdehnung 23%.