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Verfahren und Vorrichtung zur Verstreckung und thermischen
Stabilisierung von synthetischen Fäden
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstreckung und thermischen Stabilisierung von synthetischen Fäden unter schraublinienförmiger Führung um einen beheizten Körper, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, synthetische Fäden zur Orientierung und der damit verbundenen Erzielung der erforder- lichen Festigkeits-und Dehnungseigenschaften zu verstrecken. Während man insbesondere bei Polyamiden anfangs eine sogenannte Kaltverstreckung, z. B. an einem feststehenden Achatstab oder ähnlichen Einrichtungen, vorgenommen hat, ist man später dazu übergegangen, die Verstreckung in zwei Stufen und bei erhöhter Temperatur durchzuführen.
So hat man beispielsweise einen Polyamidfaden an zwei Stiften od. dgl. verstreckt, und zwar in der Art, dass an einem ersten, auf etwa 750 C erhitzten Stift eine Verstreckung um das Dreifache, an einem zweiten, auf 1900 C erhitzten Steckelement eine Verstreckung
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peraturen erst später entwickelt wurde mit dem Ziel, Fäden mit besseren oder anderen Eigenschaften her- zustellen, ist eine Kaltverstreckung bei Fäden aus Polyäthylenterephthalat wegen der besonderen physikalischen Eigenschaften dieser Polymeren nicht möglich. Hier muss eine Verstreckung im Bereich des Umwandlungspunktes zweiter Ordnung vorgenommen werden. Man hat auch hier Zweistufenstreckverfahren entwickelt, wobei die Verstreckung in den beiden Stufen bei verschiedenen Temperaturen erfolgt. Die Fäden werden dabei z.
B. über zwei auf verschiedene Temperaturen erhitzte Stäbe bzw. über einen Stab und eine gekrümmte Platte geführt, wobei zwischen den beiden Streckelementen rotierende Walzen oder Galetten umschlungen werden, durch welche eine Regulierung der jeweils gewünschten Streckspannung erreicht wird.
Bei allen diesen bekannten Verfahren wird die Verstreckung und thermische Stabilisierung der Fäden an wenigstens zwei verschiedenen Organen, Stiften, Walzen, Platten od. dgl. vorgenommen. Wenn auch der Abstand zwischen diesen Organen möglichst gering gehalten wird, so lässt sich eine gewisse Abkühlung des Fadens nicht vermeiden. Da eine thermische Stabilisierung. jedoch nur dann wirksam sein kann, wenn der Faden eine bestimmte-jeweils vom Fadenmaterial abhängige - Zeit mit dem auf höhere Temperaturen beheizten Fixierorgan in Berührung bleibt, muss dieses dem Faden eine entsprechend grosse Berührungfläche bieten.
Die Erfindung besteht darin, dass der mit einer eine Verstreckung bewirkenden Spannung über die Oberfläche des Heizkörpers gezogene Faden während der Berührung mit dem Heizkörper zuerst auf Verstrecktemperatur und dann auf die höhere Fixiertemperatur gebracht wird.
Für die erfindungsgemässe Verstreckung und thermische Fixierung von Fäden aus Polyäthylenterephthalat wählt man vom Auflauf- bis zum Ablaufende eine Temperatursteigerung von 70 auf 2000 C. Bei andern synthetischen Fäden, z. B. Polyamiden, Polyacrylnitril, Polyolefinen usw., werden die für diese Materialien bekannten Temperaturbereiche eingestellt. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist darin zu sehen, dass der Faden sich seinen Weg entsprechend dem Grad seiner Plastifizierung, der Rei-
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bung der beheizten Hache und der Spannung selbst sucht. Hiedurch lassen sich optimale physikalische und textile Ergebnisse erzielen.
Weiterhin ist es als sehr vorteilhaft anzusehen, dass die Einrichtungen zur
Durchführung des Verfahrens sich ohne Schwierigkeiten an den bekannten Verstreckungsvomchtungen an- bringen lassen, da sie nur einen geringen Platzbedarf haben. Zur Durchführung des erfindungsgemässen Ver- fahrens kann eine Vorrichtung dienen, die derart ausgebildet ist, dass in dem als Drehkörper ausgebildeten Fadeniiberlaufkörper, dessen Achse mit der allgemeinen Fadenlaufrichtung einen spitzen Winkel bildet, und welcher am Fadenüberlaufen4e einen Wulst trägt, am Fadenablaufende eine Beheizungseinrichtung zur direkten Beheizung eingebettet ist, wobei der Fadenuberlaufkörper vom Ende der Heizvorrichtung an bis zum
Fadenauflaufende hin hohl ist, und die Wandstärke zum Fadenauflaufende hin kontinuierlich abnimmt.
Ferner besteht die Erfindung darin, dass der in an sich bekannter Weise zylindrisch ausgebildete Fa- denüDerlaufkörper einen kegelförmigen Hohlraum aufweist, dessen Spitze dicht vor dem eingebetteten Heizkörper ausläuft. Erfindungsgemäss hat der Fadenüberlaufkörper die Form eines Kegelstumpfes, dessen Durchmesser in Fadenlaufrichtung abnimmt.
Erfindungsgemäss ist es auch möglich, dass der Aussendurchmesser des kegelstumpfartig ausgebildeten Überlaufkörpers zum Auflaufwulst hin im letzten Teil in einer Hyperbelform wieder anwächst. Die Erfindung kann auch darin bestehen, dass det am Fadenauflaufende des Fadenüberlaufkörpers angebrachte Wulst als verdrehbarer, am Fadenüberlaufkörper feststellbarer Ring mit elliptischer Aussenbegrenzung ausgebildet ist. Schliesslich kann nach der Erfindung der Fadenüberlaufkörper aus Abschnitten aus verschiedenen Metallen mit zum Fadenauflaufende hin fortlaufend geringer werdender Wärmeleitfähigkeit zusammengesetzt sein.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung kann verschiedene, in den Zeichnungsfiguren 1-4 dargestellte Formen haben. In Fig. 1 ist ein zylindrischer Körper gezeigt, dessen unteres (Fadenablauf-) Ende durch eine in das zylindrische Rohr hineinragende elektrische Heizung erhitzt wird.
Die Rohrwand wird zum oberen Ende hin laufend dünner.
In der gleichen Weise wird auch bei dem in Fig. 2 dargestellten kegelförmigen Körper ein Temperaturabfall erzielt. Auch ein in Fig. 3 dargestellter Körper, der kegelförmig ausgebildet ist und zum oberen Ende hin einen hyperbolischen Ansatz hat, ist verwendbar.
Die in den Figuren gezeigten Körper stellen nur beispielsweise Ausführungsformen der erfindungsgemässen Vorrichtung dar, darüber hinaus sind auch andere rohrförmige Körper verwendbar, sofern sie die vorgenannten Bedingungen erfüllen. Die Beheizung kann ausser auf elektrischem Wege auch durch flüssige oder dampfförmige Heizmedien erfolgen. In. den letzten Fällen wird man am unteren Ende des Körpers einen von derartigen Medien durchströmten Metallblock einsetzen, der seinerseits mit einer Leitung, die das Medium heranführt, in Verbindung stehen kann.
Der rohrförmige Körper kann an seinem oberen Ende mit einem drehbaren elliptischen Kopf versehen sein, durch welchen eine Fixierung des Fadenauflaufpunktes erreicht wird.
Das Verfahren und die Wirkungsweise der Vorrichtung werden am Beispiel der Verstreckung und thermischen Fixierung des Polyäthylenterephthalats im einzelnen beschrieben. (Siehe hiezu Fig. 4).
Ein Polyäthylenterephthalat-Faden mit einem Titer von 75 den (36 Einzelfäden) wird mittels eines Klemmwalzenpaares 1 von einer Spule (nicht dargestellt) abgezogen. Er läuft über einen elliptischen Kopf 2 auf einen rohrförmigen Kegelkörper 3 auf, umschlingt ihn und wird am unteren Ende mittels eines Walzenpaares 4, welches sich viermal so schnell umdreht wie das Klemmwalzenpaar l, abgezogen.
Der Körper 3 besteht aus Eisen und hat eine verchromte Mantelfläche. Er hat eine zylindrische Axialbohrung von 45mm Druchmesser. Die Wandstärke beträgt am unteren Ende 5 mm, am oberen Ende 3 mm.
In das untere Ende der Bohrung ragt ein elektrisch beheizter Metallblock 5 hinein, der den Kegelmantel an dieser Stelle auf 2000 C erhitzt. Bis zum oberen Ende des Körpers sinkt die Temperatur der Mantelfläche kontinuierlich auf 700 C.
Der Faden hat nach erfolgter Verstreckung und thermischer Stabilisierung eine Festigkeit von 5,5 g/den, bei einer Bruchdehnung von 16% und einem Kochschrumpf von 7, 2170.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Verstreckung und thermischen Stabilisierung von synthetischen Fäden unter schraubenlinienförmiger Führung um einen beheizten Körper, dadurch gekennzeichnet, dass der mit einer eine Verstreckung bewirkenden Spannung über die Oberfläche des Heizkörpers gezogene Faden, während der Berührung mit dem Heizkörper zuerst auf Verstrecktemperatur und dann auf die höhere Fixiertemperatur gebracht wird.