CS251258B1

CS251258B1 - A method for heating a bundle of polyester fibers in a non-homogeneous neck extension

Info

Publication number: CS251258B1
Application number: CS839239A
Authority: CS
Inventors: Jiri Blazek; Jiri Vanicek; Vaclav Prchlik; Zdenek Hynek; Bohumil Konopik
Original assignee: Jiri Blazek; Jiri Vanicek; Vaclav Prchlik; Zdenek Hynek; Bohumil Konopik
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1983-12-09
Publication date: 1987-06-11
Also published as: CS923983A1

Abstract

Zlepšení ohřevu a homogenizace vlhkosti svazku vláken při jejich nehomogenním krčkovém dloužení. Na soustavu galet podávači galetové jednotky se rozstřikuje kapalina, která ohřívá svazek vláken na opásaných galetách za současného růstu napětí. Teplota kapaliny a její množství přiváděné k jednotlivým galetám soustavy se řídí tak, aby ke krčkovému dloužení došlo právě na poslední galetě podávači soustavy galet. Tímto postupem se spojují výhody ohřevu vláken v kapalinové lázní s ohřevem svazku vláken na vyhřívaných galetách. Pro polyesterová vlákna lze s výhodou použít roztok pgvrchově aktivních látek o teplotě 40 až 90 °C a napětí na soustavě galet roste od 0,01 mN/dtex do 4,0 až 8,5 mN/dtex.Improving the heating and homogenization of the moisture content of the fiber bundle during their inhomogeneous neck drawing. A liquid is sprayed onto the system of galettes of the galette feeding unit, which heats the fiber bundle on the belted galettes while simultaneously increasing the tension. The temperature of the liquid and its amount supplied to the individual galettes of the system are controlled so that neck drawing occurs on the last galette of the galette feeding system. This procedure combines the advantages of heating the fibers in a liquid bath with heating the fiber bundle on heated galettes. For polyester fibers, a solution of surfactants with a temperature of 40 to 90 °C can be used advantageously and the tension on the galette system increases from 0.01 mN/dtex to 4.0 to 8.5 mN/dtex.

Description

Vynález se týká způsobu ohřevu svazku polyesterových vláken při krčkovém dloužení na linkách pro dloužení a konečnou úpravu, především stříže a kabelu.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method of heating a polyester fiber bundle in a neck drawing process on lines for drawing and finishing, in particular staple and cable.

V současné době jsou známy dva základní systémy ohřevu vlákna při krčkovém nehomogenním dloužení. Oba systémy se snaží dosáhnout toho, aby místo, kde se tvoří krček při deformaci bylo pro celý svazek lokalizováno do jednoho místa.At present, two basic systems for heating the fiber during neck inhomogeneous stretching are known. Both systems aim to ensure that the location where the neck is formed during deformation is located in one location for the entire beam.

Při nehomogenním krčkovém dloužení se uvolňuje teplo. Pokud se každé elementární vlákno dlouži v jiném místě deformační zóny, může docházet k lokálnímu přehřátí a tvorbě defektů a nedloužených úseků.Inhomogeneous neck stretching produces heat. If each elementary fiber elongates at a different location in the deformation zone, local overheating may occur, creating defects and undrawn sections.

Tyto defekty potom způsobují potíže při textilním zpracování. Při prvním způsobu je svazek vláken na dráze mezi dvěma soustavami galet ohříván průchodem kapalinovou lázní nebo parním ohřevem. Ohřev je možné provádět také kontaktně na žehličkách.These defects then cause difficulties in textile processing. In the first method, the fiber bundle on the path between the two galet assemblies is heated by passing through a liquid bath or by steam heating. Heating can also be done by contact on irons.

Krček se vytvoří v místě, kde při nastaveném mechanickém deformačním poměru je dosaženo teploty, při které je mechanický dloužící poměr roven přirozenému dloužícímu poměru vláken.The neck is formed at a point where, at a set mechanical strain ratio, a temperature is reached at which the mechanical draw ratio is equal to the natural draw ratio of the fibers.

K tomuto systému dloužení patří i způsob podle J. P. 24414/78, kde se kabel dlouží mezi galetovými jednotkami a ohřev se provádí nástřikem vody na zadní stranu podávačích válců, to je za podávači galetovou jednotku.This drawing system also includes the method of J. P. 24414/78, wherein the cable is drawn between the galet units and the heating is carried out by spraying water on the back of the feed rollers, i.e. behind the galet unit.

Při dloužení v kapalinové lázni lze ponořením poslední galety podávači galetové jednotky dosáhnout toho, aby se svazek vláken začal dloužit již na povrchu této galety. Tím lze částečně k lokalizaci bodu dlouženl-krčku využít i gradientu napětí, který se vytváří opásáním na poslední galetě.When drawing in a liquid bath, by immersing the last galet of the feed galet unit, the fiber bundle can already be drawn on the surface of the galet. In this way, the tension gradient, which is created by the wrapping on the last galet, can be partly used to locate the draw-neck point.

Kapalinový ohřev zajistí homogenní ohřev svazku vláken a z místa tvorby krčku odvádí vznikající teplo. Druhý způsob ohřevu spočívá v tom, že galety jsou vyhřívané zevnitř na teplotu vhodnou pro dloužení. V důsledku toho roste současně teplota i napětí ve svazku vláken, takže dojde na některé z posledních galet podávači soustavy galet k tvorbě krčku a dlouženi.The liquid heating ensures a homogeneous heating of the fiber bundle and dissipates the heat generated from the neck formation. A second method of heating is that the galets are heated from the inside to a temperature suitable for drawing. As a result, both the temperature and the stress in the fiber bundle increase simultaneously, so that neck and elongation occur at some of the last galets of the galet delivery system.

U prvního systému ohřevu lze pouze s komplikacemi využít gradientu napětí k lokalizaci krčku při dloužení. Ohřevná lázeň zabírá místo, je konstrukčně a provozně složitá. U kapalinové lázně je nutné zajistit dostatečnou cirkulaci pro udržení hladiny, je zde riziko úrazu opatřením a podobně.In the first heating system, the strain gradient can be used with complications only to locate the neck during elongation. The heating bath takes up space, is structurally and operationally complex. With a liquid bath, it is necessary to ensure sufficient circulation to maintain the level, there is a risk of injury by action and the like.

Aby bylo dosaženo dostatečné teploty již na začátku lázně, je teplota lázně vyšší než teplota v místě nehomogenního krčkového dloužení. Při průchodu kabelu lázní dochází ke strhávání kapalinové lázně, a tím je zhoršena výměna tepla.In order to obtain a sufficient temperature at the beginning of the bath, the bath temperature is higher than the temperature at the inhomogeneous neck extension. The passage of the bath cable leads to entrainment of the liquid bath, and thus the heat exchange is impaired.

K nevýhodám druhého systému patří konstrukční složitost vnitřního ohřevu naháněných galet. Při nedostatečné čistotě ohřevného média dochází k zanášení vstupu, vnitřní korozi galet a podobně.The disadvantages of the second system include the structural complexity of the internal heating of the driven galets. Insufficient purity of the heating medium leads to clogging of the inlet, internal corrosion of the galets and the like.

Svazek vláken je na každé galetě ohříván jen z jedné strany. Nerovnoměrnou vlhkostí svazku se mění stupeň nabotnání vláken, a tím i teplota skelného přechodu materiálu. V důsledku toho í potřebné napětí a teplota, při které se tvoří krček.The fiber bundle is heated from only one side on each galet. Uneven humidity of the bundle changes the degree of swelling of the fibers and thus the glass transition temperature of the material. As a result, the necessary tension and temperature at which the neck is formed is obtained.

Výše uvedené nedostatky stávajících způsobů ohřevu a nehomogenního dloužení jsou odstraněny postupem podle vynálezu, jehož podstatou je postupný ohřev svazku kapalinou o teplotě 40 až 90 °C rozstřikovanou na soustavu opásaných galet při postupném zvyšování napětí vláken na galetách z 0,01 mN/dtex na dloužící napětí 4,0 až 8,5 mN/dtex, při kterém krčkové dloužení probíhá na poslední galetě soustavy.The aforementioned drawbacks of the present methods of heating and inhomogeneous drawing are eliminated by the process according to the invention, which is based on the gradual heating of the bundle with a liquid at a temperature of 40 to 90 ° C. voltage 4.0 to 8.5 mN / dtex, at which the neck stretching takes place on the last galet of the system.

Kapalinou může být voda s výhodou s obsahem 0,1 až 5 % hmot. povrchově aktivních látek, která se uvádí do turbulentních klínů mezi vstupující svazek vláken a galety.The liquid may be water preferably containing 0.1 to 5 wt. surfactants which are introduced into the turbulent wedges between the incoming fiber bundle and the galets.

Navržený způsob spojuje přednosti obou dosavadních systémů ohřevu vláken při nehomogenním krčkovém dloužení. Při rozstřikování kapaliny na galety dochází k oboustrannému ohřevu svazku vláken a ke stálému obměňování teplosměnné plochy i ohřevu vlastních galet.The proposed method combines the advantages of both prior art heating systems for inhomogeneous neck stretching. When the liquid is sprayed onto the galets, the fiber bundle is heated on both sides and the heat exchange surface and the own galettes are constantly changed.

Tento systém umožní vyřadit z linky pro dloužení a konečnou úpravu svazku vláken i počásteční homogenizační lázeň, protože ke zrovnoměrnění vlhkosti vláken dochází na podávači soustavě galet. Rozstřikovaná kapalina je vtlačována i mezi svazek vláken a opásanou galetu, v tzv. turbulentním klínu, takže kapalina je protlačována přes vrstvu vláken a zrychluje se ohřev.This system makes it possible to exclude from the fiber bundle drawing and finishing line also a partial homogenizing bath, because the fiber moisture uniformity occurs on the galet feeding system. The spray liquid is also forced between the fiber bundle and the encased galet, in a so-called turbulent wedge, so that the liquid is forced through the fiber layer and heating is accelerated.

Není nutno instalovat ohřevnou lázeň, takže vzdálenost mezi podávači a odtahovací soustavou galet může být minimální. Nastavení dloužícího bodu lze řídit deformačním poměrem, teplotou kapaliny i jejím množstvím přiváděným na jednotlivá místa soustavy galet.It is not necessary to install a heating bath so that the distance between the feeders and the draw-off system may be minimal. The setting of the attenuation point can be controlled by the deformation ratio, the temperature of the liquid and the amount of liquid supplied to the individual points of the galet system.

Navíc lze použít jako ohřevné kapaliny roztoku povrchově aktivních látek, což zvyšuje rovnoměrnost nanášení těchto látek na svazek vláken při nízkém počátečním napětí svazku. Přítomnost těchto látek zlepšuje průběh dloužení.In addition, surfactant solutions can be used as heating liquids, which increases the uniformity of deposition of the surfactants onto the fiber bundle at a low initial stress of the bundle. The presence of these substances improves the drawing process.

Při zachovní všech výhod vnitřně vyhřívaných galet je konstrukce těchto zkrápěných galet jednodušší. Provedení způsobu podle vynálezu je patrné z následujících příkladů.While retaining all the advantages of internally heated galets, the design of these sprinkled galets is simpler. An embodiment of the process according to the invention can be seen from the following examples.

Přiklad 1Example 1

Svazek polyesterových vláken o součtové jemnosti 80 ktex a jedničné jemnosti 4,4 dtex byl dloužen na dloužící lince, kde probíhalo dloužení ve dvou stupních. V prvním stupni se dloužilo nehomogenně při deformačním poměru 3,90, ve druhém stupni docházelo k homogennímu dodlužování pří deformačním poměru 1,13. Následovala fixace za napětí, obloučkování, fixace ve volném stavu, řezání a balení.A bundle of polyester fibers with an aggregate fineness of 80 ktex and a unique fineness of 4.4 dtex was drawn on a drawing line where drawing was performed in two stages. In the first stage it was drawn inhomogeneously at a deformation ratio of 3.90, in the second stage there was a homogeneous extension at a deformation ratio of 1.13. This was followed by tension fixation, curling, loose fixation, cutting and packaging.

Svazek vláken byl sdružen ze 78 elementárních nedloužených kabílků, které byly vedeny přes sdružovací zařízení a byly rozděleny do třech pruhů. Svazek nepředehřátých vláken potom vstupoval na soustavu deseti brzdicích válečků a potom na soustavu sedmi naháněných galet.The fiber bundle was assembled from 78 elementary undrawn tows, which were routed through the mating device and were divided into three lanes. The bundle of unheated fibers then entered a set of ten brake rollers and then a set of seven chased galets.

První galeta na vstupu byla opatřena odmačkávacim pogumovaným válcem. Ke všem galetám byl přiveden roztok povrchovq aktivních látek o koncentraci 0,6 % hmot. a o teplotě 65 °C v celkovém množství 0,03 m³/s.The first galette at the entrance was fitted with a rubberized rubber roller. A surfactant solution of 0.6% by weight was added to all of the galets. and at a temperature of 65 ° C in a total amount of 0,03 m ³ / s.

Na každý z deseti brzdicích válečků se přivádělo 2 % z celkového množství, na prvé tři naháněné galety po 4 í z celkového množství, na čtvrtou 8 %, na pátou 12 %, na šestou 30 % a na poslední 18 % z celkového množství. Ve vstupujícím kabelu bylo neměřitelné napětí, před poslední galetou při deformačním poměru 3,85 bylo napětí 4,5 mN/dtex, krček byl stabilizován ve dvou třetinách opásání poslední galety a napětí za touto galetou bylo 6,5 mN/dtex.Each of the ten brake rollers was supplied with 2% of the total, the first three driven galets of 4% of the total, the fourth 8%, the fifth 12%, the sixth 30% and the last 18% of the total. There was no measurable voltage in the incoming cable, before the last galette at a strain ratio of 3.85 there was a voltage of 4.5 mN / dtex, the neck was stabilized in two thirds of the wrap of the last galette and the voltage behind this galette was 6.5 mN / dtex.

Bylo získáno kvalitní dloužené vlákno bez výskytu defektů a přetrhů.A quality elongated fiber was obtained without defects and breaks.

Příklad 2Example 2

Svazek polyesterových vláken o součtové jemnosti 5 ktex a jedničné jemnosti 4,4 dtex (po dloužení) byl dloužen na poloprovozní dloužící lince ve dvou stupních. V prvém stupni se dloužilo krčkově při dloužícím poměru 3,8, ve druhém stupni byl svazek homogenně dodlužován při deformačním poměru 1,15.A bundle of polyester fibers with a total fineness of 5 ktex and a unique fineness of 4.4 dtex (after drawing) was drawn on a pilot plant drawing line in two stages. In the first stage the neck was stretched at a draw ratio of 3.8, in the second stage the beam was homogeneously drawn at a deformation ratio of 1.15.

Po dloužení byl svazek fixován za napětí při teplotě 150 °C, obloučkován a fixován ve vol ném stavu při teplotě 130 °C.After drawing, the beam was fixed under tension at 150 ° C, bent and fixed in the free state at 130 ° C.

IAND

Prvý stupeň dloužení byl prováděn jednak běžně známým postupem v horkovodní lázni s teplotou 72 °C zařazené mezi dvě galetové stolice a jednak postupem podle vynálezu tak, že na soustavu osmi brzdicích válců a sedmi galet podávači stolice byl nástřikem přiváděn vodný roztok povrchově aktivních látek o koncentraci 0,9 % hmot. s teplotou 67 °C v celkovém množství 0,002 m³/s.The first drawing step was carried out by a conventional 72 ° C hot water bath placed between two galette stools and by the process according to the invention by spraying an aqueous solution of surfactants at a concentration of 0.9 wt. with a temperature of 67 ° C in the total amount of 0.002 m ³ / s.

Na každý z osmi brzdicích válců se přivádí 2 i z celkového množství roztoku, na prvé čtyři galety septeta vždy 5 % z celkového množství roztoku, na pátou galetu 9 i, šestou 35 % a sedmou 20 % z celkového množství roztoku.On each of the eight brake cylinders 2 i of the total solution is fed, the first four galets of the septet each with 5% of the total amount of the solution, the fifth galette of 9 i, the sixth 35% and the seventh 20% of the total amount of solution.

Napětí svazku vláken před poslední galetou bylo 4,3 mN/dtex a za galetou 6,7 mN/dtex. Krček byl stabilizován v 1/2 opásání poslední sedmé galety. Oběma způsoby dloužení bylo získáno srovnatelné dloužené vlákno bez nedloužených ¹¹ vláken, fibrilárních přetrhů a jiných defektů.The fiber bundle stress before and after the last galette was 4.3 mN / dtex and 6.7 mN / dtex. The neck was stabilized in 1/2 wrap of the last seventh galet. By both stretching methods a comparable elongated fiber was obtained without undiluted ¹¹ fibers, fibrillar breaks and other defects.

Rovnoměrnost tažnosti a pevnosti jednotlivých fibril měřena na přístroji Uster byla u obou technologii vysoká a srovnatelná.The uniformity of ductility and strength of the individual fibrils measured on the Uster was high and comparable for both technologies.

Přiklad 3Example 3

Svazek polyesterových vláken o součtové jemnosti 1 ktex a jedničné jemnosti 4,4 dtex (měřeno po vydloužení) byl dloužen na laboratorní dloužící lince ve dvou stupních při konečné rychlosti 60 m/min. V prvém stupni se dloužilo nehomogenně (krčkově) při dloužicim poměru 3,7, v druhém stupni byl svazek dodlužován ve vodní lázni o teplotě 93 °C při deformačním poměru 1,2.A bundle of polyester fibers with an aggregate fineness of 1 ktex and a unique fineness of 4.4 dtex (measured after elongation) was drawn on a laboratory drawing line in two stages at a final speed of 60 m / min. In the first stage it was drawn inhomogeneously (neck) at a draw ratio of 3.7, in the second stage the beam was drawn in a water bath at 93 ° C at a strain ratio of 1.2.

Po dloužení byl svazek fixován šaržovitě na cívce 30 minut při teplotě 135 °C.After drawing, the bundle was fixed batchwise to the coil at 135 ° C for 30 minutes.

Prvý stupeň dloužení byl prováděn jednak běžně známým postupem ve vodní lázni o teplotě 69 °C tak, že poslední galeta byla do lázně ponořena a krček vytvářel cca 3 cm aa touto galetou a jednak postupem podle vynálezu, kdy mezi vlákno a poslední brzdicí galetu byla (do klínu) sprchována voda o teplotě 69 °C.The first drawing step was carried out by a conventional method in a 69 ° C water bath, so that the last galet was immersed in the bath to form a neck of about 3 cm and with this galet and by the process of the invention. water at a temperature of 69 ° C.

Množství vody bylo postupně zvětšováno z množství 3,5 1/h, kdy se krček vytvářel na vláknu až na výstupu z galety, na 35 1/h, kdy se krček vytvořil v 1/2 opásaného povrchu galety a zůstal stabilizován.The amount of water was gradually increased from 3.5 l / h, when the neck was formed on the fiber at the outlet of the galette, to 35 l / h, when the neck was formed in 1/2 of the wrapped surface of the galette and remained stabilized.

Oběma způsoby dloužení bylo získáno srovnatelné dloužené vlákno (stejná rovnoměrnost pevnosti a tažnosti) bez nedloužených vláken a jiných defektů.By both drawing methods a comparable elongated fiber (equal uniformity of strength and elongation) was obtained without undrawn fibers and other defects.

Způsob ohřevu svazku vláken podle vynálezu je aplikovatelný při homogenním dloužení a u jiných typů vláken, jako například vláken polyamidových, polypropylenových a polyakrylonitrilových. Kromě běžně užívané vody jako ohřevného média, je možné také užít jiné kapaliny, jako například glycerin, glykol, koncentrované vodné roztoky solí. Tyto kapaliny umožňují pracovat bez odpařování do kolí s vyššími teplotami média.The fiber bundle heating method of the invention is applicable to homogeneous drawing and other types of fibers, such as polyamide, polypropylene and polyacrylonitrile fibers. In addition to commonly used water as a heating medium, other liquids such as glycerin, glycol, concentrated aqueous salt solutions can also be used. These fluids allow working without evaporation into collisions with higher medium temperatures.

Claims

A method of heating a polyester fiber bundle in an inhomogeneous neck drawing at the last galet of a system, wherein the fiber bundle is guided over the galet system prior to drawing, characterized in that the fiber bundle is heated by a liquid of 40 to 90 ° C. as the fiber tension on the galets is gradually increased from 0.01 mN / dtex to a draw stress in the range of 4.0 to 8.5 mN / dtex to a draw stress in the range of 4.0 to 8.5 mN / dtex.

2. A method according to claim 1, characterized in that the heating medium is water with a content of 0.1 to 5% by weight. surfactants which are introduced into the turbulent wedges between the fiber bundle inlet and the individual galets of the system.