Verfahren zur Herstellung von Textilfäden aus synthetischen linearen Polyamiden durch Verstrecken Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Ver fahren zur Herstellung von Textilfäden aus syntheti schen linearen Polyamiden. Es dient dazu, das Streckverhältnis zu erhöhen und Fäden mit einem hohen Orientierungsgrad herzustellen, wodurch die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Fäden verbessert werden.
Das Verfahren besteht darin, dass man für die Textilindustrie noch un brauchbare Fäden verstreckt und dabei den Streckpunkt mit Hilfe einer geheizten rotierenden Rolle fixiert. Beispielsweise kann zwischen dem Lie ferzylinder und dem Streckzylinder eines normalen Streckwerkes für synthetische Fäden eine auf 40 bis 100 C geheizte Trägerrolle angebracht werden, um die der zu verstreckende Faden ein oder mehrere Male herumgeschlungen wird, wodurch die Beweg lichkeit der Fadenmoleküle beim Verstrecken erhöht wird.
Ein synthetischer Faden, bestehend aus Poly- caprolactam, kann in der Textilindustrie nur ver wendet werden, nachdem er um ein Mehrfaches seiner ursprünglichen Länge verstreckt worden ist. Beim Verstrecken ist es aber von grösster Wichtig keit, ein möglichst grosses Streckverhältnis zu er reichen, um die Eigenschaften des verstreckten Fa dens zu verbessern.
Bisher wird im allgemeinen der Faden über zwei Rollen, nämlich von der Liefer walze zur Streckwalze geleitet, wobei die beiden Walzen mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten laufen, um bei Zimmertemperatur die nötige Ver- streckung zu erreichen. Bei diesen Verfahren erfolgt die Verstreckung nicht über den gesamten Bereich zwischen der Lieferwalze und der Streckwalze, son dern wird auf eine eng begrenzte Zone beschränkt, welche Streckpunkt genannt wird.
Bei der bisher üblichen Verstreckung liegt der Streckpunkt norma lerweise auf dem Lieferzylinder. Bei einem bevorzugten Durchführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens wird im Streck feld zwischen Lieferwalze und Streckwalze eine ge- heizte Rolle angebracht. Der zu verstreckende Fa den wird zuerst um die Lieferwalze geschlungen, dann ein oder mehrere Male um die geheizte Rolle im Streckfeld, wobei ein höheres Streckverhält nis erreicht wird, da Kontaktzeit und Kontakttempe ratur durch Rotieren der geheizten Rolle annähernd so festgelegt werden, dass sich der Streckpunkt auf ihr befindet.
Die Tatsache, dass die Verstreckung von synthe tischen Fasern, das heisst die Beweglichkeit der Mo leküle durch Erhitzen erhöht wird, ist allgemein be kannt. Bei dem obengenannten Beispiel wurde ge funden, dass ein hohes Streckverhältnis erreicht wird, wenn bei Temperaturen von 40-100 C an einer geheizten Rolle zwischen Lieferwalze und Streckwalze verstreckt wird. Die Anzahl der Faden umschlingungen und die Drehzahl der Rolle selbst können je nach der gewünschten Kontaktzeit beliebig gewählt werden. Bei dieser Arbeitsweise wäre es an und für sich möglich, bei höherer Temperatur als 100 C zu verstrecken. Dabei treten aber Verschlech terungen der Fadenqualität auf.
Es ist auch zu be achten, dass, wenn die Drehzahl der geheizten Rolle zu gross ist, bei mehrfachem Umschlingen der Rolle durch den Faden der Streckpunkt sich nicht immer auf der Rolle befindet, sondern eher auf der Liefer walze wie bei den bisher üblichen Verfahren. In diesem Falle wäre der auf die geheizte Rolle ge langende Faden aber schon verstreckt, so dass die Erleichterung der Molekülbewegung durch Hitze keine Verbesserung brächte, wie dies der Fall ist, wenn der Faden beim Auflaufen auf die geheizte Rolle noch nicht verstreckt ist.
Bei der genannten Arbeitsweise wäre daher bei 40-100Q C keine Ver- streckung mehr möglich, und man müsste, um den Streckpunkt wieder auf die geheizten Rollen legen zu können, das heisst, um das gleiche Resultat zu er halten wie beim Verstrecken zwischen 40-100 C auf über 100 C erwärmen oder sogar bis in die Nähe des Erweichungspunktes, wodurch ein solches Ver fahrensbeispiel schwierig zu handhaben wäre und Fadenbeschädigungen auftreten würden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Beispiele der Erfin dung werden anhand der Zeichnung beschrieben. Der unverstreckte Faden 1 gelangt über den Faden führer 2 auf die Lieferwalze 4 und Trennwalze 3, die dreimal umschlungen werden. Von hier wird der Faden auf die geheizte Walze 5 geführt, die einmal, und hierauf die Streckwalze 7 und Trennwalze 6, die dreimal umschlungen werden, von da auf die Aufwindemaschine 8; 9 ist die Stromquelle.
Nach diesem Beispiel wirken die Trennrollen 3 und 6 als Hilfsrollen zu der Lieferwalze 4 und Streckwalze 7 und dienen dazu, die Fäden zu tren nen und so deren gegenseitige Berührung auf den Rollen 4 und 7 zu vermeiden, ohne beim Liefern des Fadens auf die Lieferwalze und Streckwalze, die mit verschiedenen Umfangsgeschwindigkeiten laufen, den Faden schlüpfen zu lassen. Anschliessend wird der Faden auf eine Aufwindeinrichtung 8 geleitet und auf die Spule aufgespult, wobei gleichzeitig eine Zwirnung erfolgt.
Die Kraft zwischen Lieferwalze und Streck walze entspricht dem gewünschten Streckverhältnis und ist vorteilhafterweise unter Vermeidung von Fi- brillen- oder Fadenbrüchen so hoch wie möglich, um das Streckverhältnis so gross als möglich wählen zu können durch Zuhilfenahme der geheizten Rolle 5. Die Rolle 5 wird angetrieben wie die Rollen 4 und 7. Um den Streckpunkt darauf zu verlegen, ist es nötig, die Umfangsgeschwindigkeit dieser geheizten Rolle kleiner zu wählen als die der Lieferwalze 4 und Streckwalze 7.
Durch angemessene Kontrolle der Umlauf geschwindigkeit der Lieferwalze wird der Streck punkt auf die geheizte Walze 5 verlegt. Solange der Streckpunkt auf der geheizten Rolle 5 liegt, wird der Faden nicht zwischen der Lieferwalze und Heizrolle verstreckt, sondern auf der Heizrolle. Die Tempera tur der geheizten Rolle und die Zeit, während der der unverstreckte Faden mit der geheizten Rolle in Kontakt ist, hangen vom Durchmesser der geheizten Rolle und von deren Drehzahl ab, doch kann man sagen, dass die Temperatur von 40-100 C und eine Kontaktzeit von 0,01-1 Sek. ungefähr die Grenzen sind, innerhalb welchen der gewünschte Effekt er reicht werden kann.
Durch Erwärmen wird die Gleitfähigkeit der Mo leküle wie vorstehend beschrieben erhöht und die innere Viskosität des Fadens erniedrigt, wodurch die Orientierung der Moleküle erleichtert wird, was wiederum erlaubt, das Streckverhältnis zu erhöhen, was bei den bisher bekannten Verfahren, bei denen keine geheizten Streckrollen verwendet werden, wie in der nachstehenden Tabelle gezeigt wird, nicht möglich ist. Soweit die angewandte Temperatur ver hältnismässig niedrig ist, kann z. B. jede beliebige Heizquelle für die beheizten Rollen verwendet wer den. So kann z. B., wie schon<B>.</B> erwähnt, elektrische Heizung zur Anwendung gelangen; ebenso kann eine Heizung durch zirkulierende Flüssigkeiten er folgen.
Im Falle des Polycaprolactams erhöht auch das im Faden vorhandene Wasser die Beweglichkeit der Moleküle und soweit niedrige Temperaturen bei kurzer Kontaktzeit zur Anwendung gelangen, zeigt sich als Vorteil, dass der Verlust an Wasser auf ein Minimum beschränkt werden kann.
Ein unverstrecktes Polycaprolactamfadenbündel von 1050 den. mit 30 Einzelfibrillen wird z. B. mit einer Geschwindigkeit von 40 m/Min. zugeliefert und im Streckfeld über eine geheizte Rolle von 1,5 cm Durchmesser, die einmal umschlungen wird, ge leitet, so dass die Kontaktzeit des Fadens auf der Rolle ungefähr 0,07 Sek. beträgt. Diese Kontaktzeit berechnet sich, indem die Berührungslänge des Fa dens durch die Fadengeschwindigkeit pro Sekunde dividiert wird. Unter diesen Bedingungen ist es mög lich, den Streckpunkt auf die geheizte Rolle zu ver legen, wenn die Rolle eine Umlaufgeschwindigkeit von 30 Touren pro Minute aufweist.
Nach diesem Beispiel ist es leicht möglich, das Fadenbündel um 400! /o, das heisst im Verhältnis 1 : 5 zu verstrecken, wenn die Oberflächentemperatur der Rolle 40 bis 100 C beträgt.
Wenn das vorerwähnte 1050-den.-Fadenbündel mit 30 Fibrillen nach bekannten Methoden ohne Streckrollen, also nur unter Verwendung einer Lie ferwalze und einer Abzugswalze bei Raumtemperatur von etwa 20 C und 6511/9 rel. Feuchtigkeit ver- streckt wird, so erreicht man bestenfalls eine Ver- streckung von 3000/0, entsprechend einem Streck verhältnis von 1 : 4.
Wird versucht, unter diesen Be dingungen das Streckverhältnis auf 1:5 zu er höhen, was bei Verwendung einer geheizten Streck rolle möglich ist, so wird das Verstrecken durch auftretende Fadenbrüche unmöglich.
Das Verstrecken wird unmöglich, wenn die Tem peratur der Heizrolle über 120 C gesteigert wird. Wird hingegen die geheizte Streckrolle bei einer Temperatur von 40-100 C gehalten, so ist es möglich, bei dieser tiefen Temperatur einen hohen Verstreckungsgrad zu erreichen, wenn der Streck punkt auf die geheizte Streckrolle verlegt wird. Be züglich der theoretischen Überlegungen über die Be grenzung der Temperatur auf 40-100 C ist zu sagen, dass nur durch Versuche die günstigsten Resultate bei 40-100 C festgestellt werden konn ten, dass die Verstreckung bei höherer Temperatur jedoch schwierig wird und zu schlechteren Resul taten führt. Eine Theorie für diese Tatsache anzu geben, ist hingegen nicht möglich.
Was die Kontaktzeit betrifft, ist zu bemerken, dass es möglich ist, wie in vorstehendem Beispiel ge zeigt, mit 0,07 oder auch mit 0,01 Sek. oder auch dem Vierzehnfachen dieser Zeit oder sogar bei einer Kontaktzeit von 1 Sek. zu verstrecken. Da aber der Durchmesser der geheizten Rolle aus prak tischen Gründen auf 1,5-10,5 cm beschränkt wer den soll, ist es wünschenswert, wenn das Optimum der Kontaktzeit 0,1 Sek. beträgt, diesen Wert nicht um mehr als das Siebenfache zu überschreiten, bei einem Optimum von 1 Sek. und mehr soll die Kon- taktzeit nicht um mehr als die Hälfte verringert werden.
Aus diesen Angaben ist ersichtlich, dass die Kontaktzeit nicht eine allzu wichtige Grösse dar stellt, so dass man allgemein sagen kann, sie solle zwischen 0,01 und 1 Sek. liegen. Der Vergleich zwi schen Fäden, die nach bisher bekannten Verfahren nicht an geheizten Streckrollen verstreckt und sol chen, die an geheizten Streckrollen verstreckt wur den, ergibt sich aus der folgenden Tabelle:
EMI0003.0007
Verfahren <SEP> Streckverhältnis <SEP> Temp. <SEP> C <SEP> Denier <SEP> Festigkeit <SEP> Dehnung <SEP> Bruchdehnung
<tb> Bisher <SEP> 1:3 <SEP> 20 <SEP> 263,2 <SEP> 4,13 <SEP> 33,4 <SEP> 56,5
<tb> 1:4 <SEP> 20 <SEP> unver- <SEP> - <SEP> - <SEP> streckbar
<tb> Mit <SEP> geheiz- <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 4 <SEP> 40 <SEP> 212,4 <SEP> 5,78 <SEP> 20,3 <SEP> 71,4
<tb> ter <SEP> Rolle <SEP> 5 <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 4 <SEP> 50 <SEP> 212,3 <SEP> 6,53 <SEP> 18,5 <SEP> 74,4
<tb> 1:4 <SEP> 80 <SEP> 214,6 <SEP> 6,04 <SEP> 19,8 <SEP> 74,2
<tb> 1:4 <SEP> 100 <SEP> 213,8 <SEP> 5,38 <SEP> 24,3 <SEP> 68,8
<tb> 1:5 <SEP> 120 <SEP> unver- <SEP> - <SEP> - <SEP> streckbar