CZ20056A3

CZ20056A3 - Způsob předení multifilní niti, vláknitá příze, polyesterová vláknitá příze a kord zahrnující polyesterovou vláknitou přízi

Info

Publication number: CZ20056A3
Application number: CZ20056A
Authority: CZ
Inventors: Hendrik Middeljans; Eric Heuveling; Bastiaan Krins; Johannes Frederik Boer
Original assignee: Diolen Industrial Fibers B.V.
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-05-18
Also published as: ZA200500069B; RU2318930C2; EP1521869A1; US20050147814A1; CA2491647A1; KR20050099493A; JP2005535793A; US20100175361A1; BR0312457A; US8182915B2; MXPA05000325A; CA2491647C; AU2003249886A1; PT1521869E; EP1521869B1; SI1521869T1; BR0312457B1; UA77098C2; ES2373379T3; KR101143536B1

Description

Předkládaný vynález se týká způsobu předení multifilní niti z termoplastického materiálu, který zahrnuje kroky, ve kterých se roztavený materiál extruduje skrz množství tryskových otvorů zvlákňovací trysky na vláknitý svazek s množstvím vláken a po ztuhnutí se navíjí jako nit, a ve kterých se vláknitý svazek ochlazuje za zvlákňovací tryskou.

Předkládaný vynález se rovněž týká polyesterové vláknité příze a kordu, který obsahuje takovou polyesterovou ₁₅ vláknitou přízi.

Dosavadní stav techniky

Způsob výše uvedeného typu je známý z EP-A-1 079 008. Přitom se při předení čerstvě extrudovaná vlákna podporují v pohybu dopředu prostřednictvím proudu vzduchu. Přitom rovněž dochází v podstatě k ochlazování prostřednictvím rovnoběžně s nitěmi proudícím proudem chladicího prostředku. S takovýmto typem ochlazování se zpravidla dosahují dobré výsledky, zejména při vysokých rychlostech odtahování.

Dvoustupňový způsob ochlazování pro předení multifilní niti z termoplastického materiálu je popsán v JP 11061550. V prvním stupni ochlazování se vlákna jednostranně nebo v kruhu ofukují a v druhém stupni se v horní části chladicího dílu vhání tlakový vzduch, takže vzniká proudění ve směru postupu, rovnoběžné s vlákny. Tím mají vlákna získat pokud možno jednotné fyzikální vlastnosti.

Chování termoplastického polymeru při ochlazování je veskrze komplikované a závislé na celé řadě parametrů. Zejména dochází během ochlazování k vytváření rozdílů v chování dvoj lomu na průřezu vlákna, protože vnější vrstva vlákna se ochlazuje rychleji než vnitřní vrstva či jádro vlákna. Navíc se tímto způsob vytvářejí také rozdíly v krystalizací mezi vlákny. Ochlazování určuje rovněž ve značné míře krystalizací polymeru ve vláknu, což může být patrné při pozdějším použití vlákna, například při protahování (dloužení) . Pro řadu aplikací je žádoucí pokud možno rychle po extruzi dosáhnout vysokého stupně ochlazení, aby se podpořila rychlá krystalizace.

Způsoby chlazení podle dosavadního stavu techniky tyto požadavky často nesplňují nebo je splňují nedostatečně.

Cílem předkládaného vynálezu je tudíž navrhnout k použití způsob, který zajistí účinné chlazení extrudovaných vláken a tím dosáhne dobré krystalizace vláken, zejména také při relativně nízkých rychlostech navíjení.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je podle předkládaného vynálezu dosaženo tím, že podstata způsobu, definovaného v úvodní části patentového nároku 1, spočívá v tom, že ochlazování se provádí ve dvou stupních, přičemž v první chladicí zóně se vláknitý svazek obtéká plynným chladicím médiem tak, že toto plynné chladicí médium proudí příčně vzhledem k vláknitému svazku, přičemž zase prakticky zcela opouští vláknitý svazek na straně protilehlé vzhledem k náběžné straně, a v druhé ·· ·· ·· 999« • · · · · 9 · • · · 9 9999

999 99 9999 chladicí zóně, za první chladicí zónou, se vláknitý svazek dále ochlazuje v podstatě prostřednictvím přirozeného nasávání plynného chladicího média nacházejícího se v okolí vláknitého svazku.

U předkládaného vynálezu se tudíž jedná o dvoustupňové chlazení. V prvním stupni (či fázi) se vláknitý svazek obtéká prostřednictvím plynného chladicího média. Přitom je především rozhodující, aby chladicí médium vláknitý svazek zase prakticky zcela opouštělo na straně protilehlé vzhledem k náběžné hraně. Chladicí médium pokud možno také nemá být v tomto stupni chlazení strháváno vláknitým svazkem. Pro provádění tohoto prvního chladicího stupně je představitelné, že plynné chladicí médium proudí příčně vzhledem ke směru pohybu vláknitého svazku, takže vytváří tak zvané příčné ofukování. Toto ofukování může být přitom účinně vytvářeno tím, že plynné chladicí médium se po obtečení vláknitého svazku odsává prostřednictvím odsávacího zařízení. Tím se na jednu stranu dosahuje dobrého směrování chladicího proudu a na druhou stranu je zajištěno, že chladicí médium vláknitý svazek také zase kvantitativně opouští. Přitom může být celkové uspořádání provedeno například tak, že vláknitý svazek se vede skrz mezi ofukovacím zařízením a odsávacím zařízením. Další možnost spočívá v tom, že se vláknitý tok rozdělí a například do středu mezi dva vláknité toky se vede ofukování, jako například prostřednictvím děrované trubky, která prochází na určité dráze rovnoběžně s a mezi vláknitými toky. Potom je možné plynné chladicí médium vyfukovat ze středu vláknitého svazku přes vláknitý svazek ven. Rovněž zde je třeba přitom dbát na to, aby chladicí médium vláknitý svazek prakticky zcela zase opouštělo. Samozřejmě by byly • · · ·

rovněž myslitelné obrácené směry ofukování a odsávání, přičemž ve středu vláknitého toku procházející trubka by sloužila jako odsávání a ofukování by se potom provádělo z vnějšku dovnitř.

Pro způsob podle předkládaného vynálezu je výhodné, když rychlost toku obtékání plynného chladicího média je mezi 0,1 a 1 m/s. Při těchto rychlostech dochází k rovnoměrnému ochlazování navíc bez rozvíření a vytváření rozdílů mezi vnějším pláštěm a jádrem při krystalizací.

Prokázalo se přitom jako zcela postačující, když první chladicí zóna má délku mezi 0,2 a 1,2 m.

Obtékání na této délce a za výše popisovaných podmínek poskytuje požadovanou úroveň ochlazení v první zóně ₁₅ respektive stupni.

Druhý stupeň ochlazování se provádí prostřednictvím tak zvaného přirozeného sání (chlazení příze přirozeným sáním). Přitom strhává vláknitý svazek plynné médium nacházející se v jeho okolí, jako je například okolní vzduch,

0 _a přitom se dále ochlazuje. V tomto případě dochází k proudění plynného chladicího média, které probíhá v podstatě rovnoběžně ke směru procházení vláknitého svazku. Přitom je důležité, aby plynné chladicí médium přicházelo k vláknitému svazku nejméně ze dvou stran.

Jednotka přirozeného sání může být vytvořena prostřednictvím dvou děrovaných a rovnoběžně s vláknitým svazkem procházejících desek, tak zvaných dvoustranných desek. Délka je nejméně 10 cm a může být zvětšena směrem nahoru až na několik metrů. Zcela možné jsou pro tuto dráhu přirozeného sání délky od 30 cm do 150 cm.

Ve způsobu podle předkládaného vynálezu je výhodné, když druhý chladicí stupeň se provádí prostřednictvím vedení vláken mezi děrovanými materiály, jako jsou například děrované desky, tak, že plynné chladicí médium může při přirozeném sání přicházet na vlákna ze dvou stran.

Přitom se prokázalo jako výhodné, když v této druhé chladicí zóně se vláknitý svazek vede skrz děrovanou trubku. Takováto trubky přirozeného sání jsou odborníkům v oboru známé. Tyto trubky umožňují strhávání plynného chladicího média prostřednictvím vláknitého svazku takovým způsobem, který v podstatě vylučuje rozvíření.

Je možné chladicí médium, které je nasáváno prostřednictvím vláknitého svazku, temperovat, například prostřednictvím použití tepelných výměníků. Toto provedení umožňuje zpracování nezávislé na okolní teplotě, což působí výhodně z hlediska stability trvání způsobu, například při rozdílech den-noc popřípadě léto-zima.

Mezi zvlákňovací tryskou nebo vstřikovací deskou a začátkem první chladicí zóny se obvykle ještě nachází tak zvaná žárová trubka. V závislosti na typu vláken je tento odborníkovi v oboru běžně známý prvek dlouhý od 10 do 40 cm.

Mezi první a druhou chladicí zónou může výhodně probíhat ještě jeden krok svazkování běžně známým způsobem, například prostřednictvím vzduchových stíračů nebo břitů. Navíc může tento krok svazkování probíhat rovněž uvnitř druhé chladicí zóny.

Samozřejmě může způsob podle předkládaného vynálezu zahrnovat za chladicími zónami a před navíjením ještě protahování (dloužení) vláken běžně známým postupem. Pod

9 9 9

9

9 · 9 9 ·

9· ··· pojmem protahování je třeba zde uvažovat všechny běžné a odborníkovi v oboru obecně známé postupy pro tažení vláken. To může být prováděno například prostřednictvím galet, jednotlivě nebo po dvojicích, nebo podobně. Je třeba rovněž výslovně uvést, že protahování se vztahuje jak na poměry dloužení větší než 1 tak i na takové poměry, které jsou menší než 1. Posledně uvedené poměry jsou osobě v oboru znalé známé pod označením relaxace (či dopružení) . Poměry dloužení větší a menší než 1 se vedle sebe vyskytují uvnitř jednoho procesu.

Celkový poměr dloužení se obvykle vypočítává z poměru rychlosti dloužení, popřípadě když probíhá rovněž ještě relaxace, rychlosti navíjení na konci procesu a rychlosti zvlákňování (spřádání - předení) vláken, to jest rychlosti se kterou vláknitý svazek prochází chladicími zónami. Typickou konstelací je například rychlost zvlákňování 2760 m/min, dloužení 6000 m/min, přídavná relaxace na konci dloužení 0,5 %, to jest rychlost navíjení 5970 m/min. Výsledkem je celkový poměr dloužení 2,16.

Podle vynálezu jsou tudíž pro navíjení výhodné rychlosti nejméně 2000 m/min. V zásadě nejsou procesu v rámci technické realizovatelnosti kladeny žádné hranice, pokud se týká rychlosti. Obecně ale budou výhodné rychlosti při navíjení v rozsahu kolem 6000 m/min.

Při obvyklých celkových poměrech dloužení od 1,5 do 3,0 vycházejí rovněž oblasti pro rychlost zvlákňování od přibližně 500 do přibližně 4000 m/min, výhodně od 2000 do 3500 m/min.

• 9

9

9999

Před protahovacím (dloužícím) zařízením a za chladicími zónami se může ještě nacházet spádová šachta. Rovněž tento element je obecně známý.

Jako plynné médium se výhodně použije vzduch nebo netečný plyn, jako je dusík nebo argon.

Způsob podle předkládaného vynálezu není v principu omezen na určité druhy polymerů a je možné jej použít pro všechny typy polymerů, které jsou extrudovatelné na vlákna. Výhodné ale jako termoplastické materiály budou polymery, jako je polyester, polyamid, polyolefín nebo jejich směsi popřípadě kopolymery.

Obzvláště výhodné bude, když termoplastický materiál bude sestávat v podstatě z polyetylentereftalátu.

Způsob podle předkládaného vynálezu umožňuje výrobu vláken, která jsou obzvláště vhodná pro technická využití, přičemž zejména jsou vhodná pro použití v kordech pneumatik, navíc se předkládaný vynález rovněž dobře hodí pro výrobu technických přízí. Pro zvlákňování (či spřádání - předení) technických přízí potřebná nastavení, zejména volba trysek a rovněž délka žárové trubky, jsou odborníku v oboru obecně známá.

Předkládaný vynález se tudíž rovněž týká vláknitých přízí, zejména polyesterových vláknitých přízí, které jsou vytvořeny výše popisovaným způsobem podle vynálezu.

Zejména se předkládaný vynález týká takových polyesterových vláknitých přízí s mezí pevnosti (trhací pevnosti) T v mN/tex a tažnosti (poměrné prodloužení při přetržení) E v %, při kterých výsledek z násobku meze pevnosti T a třetí odmocniny z tažnosti E (T*E^1/3) má hodnotu ·· ···· • · · • · ··· • · · ·«« nejméně 1600 mN%^1/3/tex. Výhodně má tento výsledek hodnotu v rozsahu mezi 1600 a 1800 mN%^1/3/tex.

Měření meze pevnosti T a rovněž tažnosti E pro určení parametru t*E^1/3 se provádí podle normy ASTM 885 a je odborníkům v oboru obecně běžně známé.

V jednom výhodném provedení se předkládaný vynález týká polyesterové vláknitých přízí, u kterých součet jejich poměrného prodloužení (tažnosti) v % po přiložení specifické síly EAST (prodloužení při specifickém tahu) 410 mN/text a jejich sražení v horkém vzduchu při 180 °C (HAS) v %, nebo také součet EAST + HAS, má hodnotu menší než 11 %, výhodně menší než 10,5 %.

Měření hodnoty EAST probíhá podle normy ASTM 885 a určení hodnoty HAS probíhá rovněž podle normy ASTM 885 s tím pravidlem, že se provádí měření při 180 °C, při 5 mN/tex a přes 2 minuty.

Nakonec se předkládaný vynález týká kordů, zejména pneumatikových kordů, které obsahují polyesterovou vláknitou přízi, přičemž kord má retenční (zádržnou) schopnost (sílu) Rt v %, a přičemž podstata těchto kordů spočívá v tom, že činitel jakosti Q_f, který je výsledkem násobku T*E^1/3polyesterové vláknité příze a Rt kordu, je větší než 1350 mN%^4/3/tex.

Pod pojmem retenční schopnost se rozumí podíl meze pevnosti kordu po ponoření a meze pevnosti nití.

Činitel jakosti je obzvláště výhodně větší než 1375 mN%^4/3/tex a výhodně má hodnotu až 1800 mN%^4/3/tex.

·· ···· • · · • · · · · • · · · • · · ·· ···

Předkládaný vynález bude v následujícím popisu blíže vysvětlen prostřednictvím příkladů, aniž by ale byl omezen na tyto příklady.

Příklady provedení vynálezu

Granulát polyetylentereftalátu s relativní viskozitou 2,04 (měřeno na roztoku 1 g polymeru ve 125 g směsi z 2,4,6-trichlorfenolu a fenolu (TCF/F, 7:10 m/m) při 25 °C ve viskozimetru Ubbelohde (DIN 51562) byl zvlákňován a ochlazován za podmínek uvedených v Tabulce 1. Rychlost protahování (dloužení) obnášela 6000 m/min. Byla nastavena přídavná relaxace 0,5 %, rychlost navíjení tedy byla 5970 m/min.

Tabulka 1

titr příze [dtex]	1 440
titr jednotlivých vláken [dtex]	4,35
zvlákňovací tryska	331 děr s každými 800 /zrn průměru
délka žárové trubky [mm]	150
teplota v žárové trubce [°C]	200
délka první chladicí zóny [mm]	700
ofukovací objem [m³/h	400
délka druhé chladicí zóny [mm], dvoustranná deska	700
teplota chladicího vzduchu [°C]	50
svazkování	vzduchový stírač

• Φ φ··· φ φ φφφφ • · • ·

Vlastnosti příze byly určeny ve třech testech a jsou uvedeny v Tabulce 2.

Tabulka 2

	Příklad 003	Příklad 004	Příklad 005
rychlost zvlákňování [m/min]	2 791	2 759	2 727
mez pevnosti T [mN/tex]	688	703	712
tažnost E [%]	13,9	13,7	12,9
pevnost při prodloužení 5 % TASE 5 [mN/tex]	388	341	348
T*E^1/3 [mN%^1/3/tex]	1 654	1 682	1 670

Nakonec byly určeny vlastnosti kordu po ponoření. Tyto vlastnosti jsou uvedeny v Tabulce 3.

Činitel jakosti Q_f je výsledkem násobku t*E^1/3 a retence.

φφφ

φφφφ φφφφ · φ φ ♦ . · φφφ φφφ • φ φ · •Φ φφφφ

Tabulka 3

	Příklad 003	Příklad 004	Příklad 005
mez pevnosti T [mN/tex]	589	595	604
pevnost při prodloužení 5 % TASE 5 [mN/tex]	227	223	222
T*E^1/3 [mN%^1/3/tex]	1 654	1 682	1 670
retenční schopnost Rt [%]	85,6	84,6	84,8
činitel jakosti [mN%^4/3/tex]	1 416	1 424	1 417
prodloužení při specifické síle 410 nM/tex EAST [%]	5,9	5,8	5,7
Sražení v horkém vzduchu (HAS) [%]	4,2	4,5	4,3
EAST + HAS [%]	10,1	10,3	10

Zastupuje :

· · · · ·

9

PATENTOVÉ

Claims

NÁROKY

9 9 · <

9 9 «

99 9··

1. Způsob předení multifilní niti z termoplastického materiálu, který zahrnuje kroky, ve kterých se roztavený materiál extruduje skrz množství tryskových otvorů zvlákňovací trysky na vláknitý svazek s množstvím vláken a po ztuhnutí se navíjí jako nit, a ve kterých se vláknitý svazek ochlazuje za zvlákňovací tryskou ve dvou stupních, přičemž se v první chladicí zóně vláknitý svazek obtéká plynným chladicím médiem tak, že toto plynné chladicí médium proudí příčně vzhledem k vláknitému svazku, vyznačující se tím, že chladicí médium zase prakticky zcela opouští vláknitý svazek na straně protilehlé vzhledem k náběžné straně, a v druhé chladicí zóně, za první chladicí zónou, se vláknitý svazek dále ochlazuje v podstatě prostřednictvím přirozeného nasávání plynného chladicího média nacházejícího se v okolí vláknitého svazku.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se po obtečení vláknitého svazku odsává prostřednictvím odsávacího zařízení.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že rychlost obtékání plynného chladicího média je mezi 0,1 a 1 m/ s.

25 4. Způsob vyznačuj ící podle se tím, j ednoho že první nebo více z chladicí zóna nároků má délku 1 až 3, mezi 0,2 a 1,2 m. 5. Způsob podle j ednoho nebo více z nároků 1 až 4,

vyznačující se tím, že druhý chladicí stupeň se provádí prostřednictvím vedení vláken mezi děrovanými materiály, jako ·· »««» ·« ·· • · · · • · · • · · · · • · · • ·· ···· • · · • ♦ · ·· • · · • · · • · ·«· jsou například děrované desky, tak, že plynné chladicí médium může při přirozeném sání přicházet na vlákna ze dvou stran.
6. Způsob podle jednoho nebo více z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že druhý chladicí stupeň se provádí prostřednictvím vedení vláknitého svazku skrz děrovanou trubku.
7. Způsob podle jednoho nebo více z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že po ochlazení a před navíjením se provádí protahování vláken běžně známým postupem.
8. Způsob podle jednoho nebo více z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že navíjení se provádí při rychlostech nejméně 2000 m/min.

15 9. Způsob podle j ednoho nebo více z nároků 1 až 8, vyznačuj ící se tím, že plynným < chladicím médiem je vzduch nebo netečný plyn. 10. Způsob podle j ednoho nebo více z nároků 1 až 9,

vyznačující se tím, že termoplastický materiál se vybere ze 20 skupiny zahrnující polyester, polyamid, polyolefín nebo směsi těchto polymerů.
11. Způsob podle jednoho nebo více z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že termoplastický materiál v podstatě sestává z polyetylentereftalátu.
12. Vláknitá příze, zejména polyesterová vláknitá říze, vytvořená způsobem definovaným podle jednoho nebo více z předcházejících nároků 1 až 11.
13. Polyesterová vláknitá příze s mezí pevnosti T v mN/tex 3 0 a s tažnosti E v %, vyznačující se tím, že výsledek násobku ·· ··*· • · · • · ··· meze pevnosti T a třetí odmocniny z tažnosti E, to jest T*E^1/3, má hodnotu nejméně 1600 mN%^1/3/tex.
14. Polyesterová vláknitá příze podle nároku 12 nebo 13, vyznačující se tím, že součet jejího prodloužení v % po přiložení specifické síly EAST (prodloužení při specifickém tahu) o hodnotě 410 mN/tex a jejího sražení v horkém vzduchu HAS při teplotě 180 °C v %, tedy součet EAST + HAS, má hodnotu menší než 11 %, výhodně menší než 10,5 %.
15. Kord zahrnující polyesterovou vláknitou přízi definovanou podle jednoho nebo více z nároků 12 až 14, přičemž tento kord má po ponoření retenční schopnost Rt v %, vyznačující se tím, že činitel kvality Q_f, který je výsledkem násobku T*E^1/3 polyesterové vláknité příze a Rt kordu, má hodnotu větší než 1350 mN%^4/3/tex.