DE1435357C3 - Process for drawing and crimping synthetic polymer threads - Google Patents
Process for drawing and crimping synthetic polymer threadsInfo
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Description
2020th
Synthetische Polymerfäden werden normalerweise durch Schmelzspinnen des Polymers hergestellt. Da diese Fäden eine unzureichende Festigkeit aufweisen, werden sie üblicherweise verstreckt, d. h. auf das Mehrfache ihrer ursprünglichen Länge ausgezogen, indem sie durch zwei ■ Rollengruppen geführt werden, von denen sich die zweite mit einer größeren Umfangsgeschwindigkeit dreht als die erste. Da nun solche Fäden vollkommen gerade sind und nur wenig Ähnlichkeit mit natürlichen Fasern, die gewellt und geringelt sind, aufweisen, ist es üblich, solche Fäden nach dem Verstrecken zu kräuseln. Ein Kräuselungsverfahren besteht darin, die Fäden im erhitzten Zustand durch die Kämmzone kämmender Zahnräder hindurchzuführen.Synthetic polymer filaments are usually made by melt spinning the polymer. There these threads have insufficient strength, they are usually drawn, i. H. many times over extended to their original length by passing them through two groups of rollers, from where the second rotates at a greater peripheral speed than the first. There now such threads are perfectly straight and have little resemblance to natural fibers that are wavy and curled, have, it is common to crimp such threads after drawing. There is a curling process in guiding the threads in the heated state through the combing zone of meshing gears.
Es ist nun aber auch bekannt, das Verstrecken und Kräuseln gleichzeitig durchzuführen. So ist aus der US-Patentschrift 30 24 517 ein Verfahren zum Verstrecken und Kräuseln von synthetischen Polymerfäden bekannt, bei welchem die Fäden zwischen Zuführrollen und einem kämmenden Zahnradpaar erhitzt und verstreckt und durch das Zahnradpaar gleichzeitig gekräuselt und anschließend aufgespult werden. Bei diesem Verfahren werden die Fäden mehrere Male durch die Kämmzone des Zahnradpaars geleitet. Ein ähnliches Verfahren ist aus der schweizerischen Patentschrift 3 15 283 bekannt, bei dem die Zahnräder gleichzeitig erhitzt werden, die Fäden aber nur einmal durch die Kämmzone geleitet werden.However, it is now also known to carry out the drawing and crimping at the same time. So is from the US Pat. No. 3,024,517 discloses a process for drawing and crimping synthetic polymer threads known, in which the threads are heated between feed rollers and a pair of meshing gears and stretched and at the same time crimped by the pair of gears and then wound up. In this process, the threads are passed through the meshing zone of the gear pair several times. A A similar method is known from Swiss patent specification 3 15 283, in which the gears are heated at the same time, but the threads are passed through the combing zone only once.
Es hat sich nun gezeigt, daß die Kräuselung bei diesem Verfahren nicht so stark ist, wie es für ein gutes Handelsprodukt gewünscht wird. Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in der US-Patentschrift 30 24 517 beschriebenen Art so weiterzubilden, daß es Fäden mit einer stärkeren Kräuselung liefert.It has now been found that the curl in this process is not as severe as it is for one good commercial product is desired. The invention has the object of providing a method in the US Patent 30 24 517 described type so that it threads with a stronger Ripple supplies.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der in der US-Patentschrift ßo 30 24 517 beschriebenen Art die nur einmal durch die Kämmzone des Zahnradpaars geführten Fäden nach dem Kräuseln und vor dem Aufspulen über Streckwalzen geleitet werden, wobei deren Umfangsgeschwindigkeit größer als die Fadengeschwindigkeit beim Durchlauf durch die Zahnräder ist und das Verhältnis von Umfangsgeschwindigkeit der Streckrollen zur Liefergeschwindigkeit der Zuführrollen demThe object is achieved according to the invention in that in a method of the US patent ßo 30 24 517 the type described after the threads passed through the meshing zone of the gear pair only once the crimping and before the winding are passed over stretching rollers, with their peripheral speed is greater than the thread speed when passing through the gears and the ratio of the peripheral speed of the stretching rollers to the delivery speed of the feed rollers
Verstreckverhältnis entspricht.Draw ratio corresponds.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich leicht mit einer bekannten aus Zuführrollen, geheiztem Streckstift und Verstreckrollen bestehenden Streckwerk ausführen, wobei lediglich zwischen dem geheizten Streckstift und den Streckrollen ein kämmendes Zahnradpaar eingeschaltet wird, das sich mit größerer Umfangsgeschwindigkeit als die Zuführrollen aber mit kleinerer Umfangsgeschwindigkeit als die Streckrollen dreht.The method according to the invention can be easily carried out with a known from feed rollers, heated stretching pin and stretching rollers run existing stretching system, with only between the heated stretching pin and the stretching rollers a meshing pair of gears is switched on, which rotate with greater peripheral speed than the feed rollers but rotates at a lower peripheral speed than the stretch rollers.
Die Zuführrollen und Streckrollen können jeweils aus einer Hauptrolle und einer zugehörigen Separatorrolle oder aus einem Paar Quetschrollen bestehen.The feed rollers and stretch rollers can each consist of a main roller and an associated separator roller or consist of a pair of pinch rollers.
Es ist erwünscht, daß die Zahnräder auf eine gleichmäßige Temperatur gehalten werden, so daß sie durch die Berührung mit den heißen Fäden nicht allmählich aufgeheizt werden und dadurch im Verlauf des Verfahrens zu unterschiedlichen Kräuselungsbedingungen Anlaß geben. Das kann durch einen Luftstrom erreicht werden, der nach oben in die Kämmzone oder nur gegen eines der Zahnräder gerichtet wird. Die Neigung zur Erwärmung ist bei rostfreiem Stahl geringer als bei Messing, wenn auch aus Messing bestehende Zahnräder für besondere Kräusclqualität bevorzugt werden. Die Frequenz der Kräuselung kann dadurch beeinflußt werden, daß die Anzahl der Zähne pro Bogenstrecke auf den Zahnrädern verändert wird. Die Amplitude kann dadurch geändert werden, daß die Kämmtiefe der Zähne verändert wird.It is desirable that the gears be kept at a uniform temperature so that they through the contact with the hot threads will not be gradually heated and thereby in the course of the procedure give rise to different crimping conditions. This can be achieved by a stream of air which is directed upwards into the meshing zone or only against one of the gears. The inclination for heating is less with stainless steel than with brass, even if gears made of brass are preferred for special crimp quality. The frequency of the crimp can thereby be influenced be that the number of teeth per arc section is changed on the gears. The amplitude can be changed by changing the meshing depth of the teeth.
In gewissen Fällen ist es auch zweckmäßig, die Fäden selbst beim Austreten aus der Kämmzone der Zahnräder zu kühlen, wodurch zur Fixierung der Kräuselung beigetragen wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein Luftstrom auf die gerade aus der Kämmzone herauskommenden Fäden gerichtet wird, der gleichzeitig auch auf eines oder beide der Zahnräder auftreffen kann, um diese zu kühlen.In certain cases it is also useful to use the threads to cool even when exiting the meshing zone of the gears, thereby fixing the crimp is contributed. This can be achieved by allowing air to flow straight out of the Coming out thread is directed, which is also directed to one or both of the gears can hit to cool them.
Als Zahnräder werden vorzugsweise Getriebezahnräder verwendet. Zahnräder mit einem Durchmesser von etwa 7,5 cm und mit etwa 3 bis 8 Zähnen pro cm eignen sich, mehrfädige Nylongarne mit höheren und mittleren Titern zu kräuseln. Es ist sehr vorteilhaft, Evolventenzähne für die Zahnräder zu verwenden, weil es bei dieser Form möglich ist, ein Zahnrad durch das andere mit glatter Übertragung der Drehbewegung anzutreiben. Dadurch werden die mechanischen Probleme sehr vereinfacht, weil der Antrieb nur über ein Zahnrad zu erfolgen braucht und es nicht erforderlich ist, die Drehzahlen der beiden Zahnräder aufeinander abzustimmen. Beispielsweise wurden die Evolventenzähne mit einer Höhe von 1,4 mm erfolgreich bei Kämmtiefen von 0,89 mm, 1,02 mm und 1,15 mm verwendet.Transmission gears are preferably used as gears. Gears with a diameter from about 7.5 cm and with about 3 to 8 teeth per cm are suitable, multi-ply nylon yarns with higher and medium titers to ripple. It is very beneficial to use involute teeth for the gears, because with this shape it is possible to pass one gear through the other with smooth transmission of the rotary motion to drive. This greatly simplifies the mechanical problems because the drive only has one Gear needs to be done and it is not necessary to match the speeds of the two gears to vote. For example, the involute teeth with a height of 1.4 mm have been successful at Combing depths of 0.89 mm, 1.02 mm and 1.15 mm are used.
Die Zähne können rund um den Umfang des Zahnrads eine regelmäßige Größe und einen regelmäßigen Abstand aufweisen. Zur Erzielung spezieller Effekte kann jedoch auch der Abstand und die Höhe der Zähne unregelmäßig gemacht werden.The teeth can be a regular size and a regular around the circumference of the gear Have distance. However, the distance and the height of the teeth can also be used to achieve special effects made irregular.
Eine gewisse Phasenverschiebung in der Kräuselung kann dadurch erreicht werden, daß die Zähne eine Schraubenverzahnung und nicht eine Stirnverzahnung aufweisen. Vorzugsweise sind jedoch bei jeder Zahnform die Oberkanten abgerundet.Some phase shift in the crimp can be achieved by having the teeth a Have helical teeth and not face teeth. However, they are preferred for each tooth shape the upper edges rounded.
Das Garn kann direkt in die Kämmzone der beiden Zahnräder geführt werden, oder es kann auch zunächst über einen Teil eines Umf angs eines Zahnrads geführt werden, ehe es in die Kämmzone läuft.The yarn can be fed directly into the combing zone of the two gears, or it can also be done first be guided over part of a circumference of a gear before it runs into the meshing zone.
Die Temperatur des Garns beim Kräuseln ist einigermaßen kritisch. Um wirksam zu sein, muß die Tempe-The temperature of the yarn when crimping is somewhat critical. To be effective, the temperature must
ratur bei den meisten synthetischen Polymeren wenigstens 1000C betragen. Bei Garnen aus Polyhexamethylenadipamid scheint eine Temperatur von 1400C die Mindesttemperatur zu sein. Demgemäß wird das Kräuseln von Polyhexamethylenadipamid mit Fadentemperaturen von 140 bis 1600C ausgeführt. Selbstverständlich ist die Temperatur der Erhitzungseinrichtung normalerweise etwas höher als die gewünschte Garntemperatur beim Kräuseln.temperature be at least 100 0 C in most synthetic polymers. In the case of yarns made from polyhexamethylene adipamide, a temperature of 140 ° C. appears to be the minimum temperature. Accordingly, the crimping is carried out with polyhexamethylene adipamide filament temperatures of 140 to 160 0 C. Of course, the temperature of the heating device is normally somewhat higher than the desired yarn temperature for crimping.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert.The method according to the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing.
Unverstreckte Fäden in Form eines Garns Y1 werden überkopf einer Vorratsspule 1 mittels Quetschrollen 5, 7 abgezogen, wobei sie durch eine Garnführung 3 hindurchlaufen. Das Garn wird dann in der Spanne zwischen den Quetschrollen 5, 7 und einer Streckrolle 9 mit zugehöriger Separatorrolle 11 verstreckt. In dieser Spanne ist ein Streckstift 13 angeordnet, der über Drähte 15 elektrisch beheizt wird und um den das Garn zweimal herumläuft. Zwischen dem Streck-, stift 13 und der Streckrolle 9 läuft das Garn durch die .-' Kämmzone zweier Zahnräder 17, 19. Für eines oder für beide der Zahnräder ist eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung vorgesehen, die für eine Drehzahl der beiden Zahnräder sorgt, daß die Garngeschwindigkeit durch die Zahnräder kleiner ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Streckrolle. Nach der Streckrolle 9 und der Separatorrolle 11 verläuft das nunmehr verstreckte und gekräuselte Garn Y2 zur Spule 21 einer Ringspindelaufspulvorrichtung, wobei durch die Drehung der Spindel und dem Umlauf eines Läufers 23 um einen Ring 25 dem Garn unterhalb einer Ballonführung 27 eine gewisse Zwirnung erteilt wird.Undrawn threads in the form of a yarn Y 1 are drawn off overhead of a supply spool 1 by means of nip rollers 5, 7, whereby they run through a yarn guide 3. The yarn is then drawn in the span between the squeezing rollers 5, 7 and a drawing roller 9 with an associated separator roller 11. In this span a stretching pin 13 is arranged, which is electrically heated via wires 15 and around which the yarn runs twice. Between the stretching pin 13 and the stretching roller 9, the yarn runs through the. ' the yarn speed through the gears is less than the peripheral speed of the draw roller. After the stretch roller 9 and the separator roller 11, the now drawn and crimped yarn Y 2 runs to the bobbin 21 of a ring spindle winder, whereby the rotation of the spindle and the rotation of a rotor 23 around a ring 25 give the yarn below a balloon guide 27 a certain twist .
Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert.The invention will now be explained in more detail by the following examples.
Das Ausgangsgarn war ein unverstrecktes Polyhexamethylenadipamidgarn aus 68 Fäden und mit einem Titer von 3600 den. Die Fäden besaßen einen dreilappigen Querschnitt. Es wurde eine ähnliche Vor-) richtung benutzt, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist. Der Streckstift wurde auf 1600C erwärmt. Die Zahnräder besaßen einen Teilkreisdurchmesser von 73,6 mm und 150 Evolventenzähne, d. h. rund 6 Zähne je cm. Es wurde nur ein Zahnrad angetrieben. Dieses trieb das andere. Die Zahnhöhe betrug 1,4 mm und die Kämmtiefe betrug 1,15 mm. Die Stärke der Zähne am Teilkreis war 0,76 mm und der Winkel zwischen den Seiten benachbarter Zähne betrug 40°. Die Zahnräder besaßen eine axiale Stärke von 19 mm.The starting yarn was an undrawn polyhexamethylene adipamide yarn composed of 68 threads and with a titer of 3600 den. The threads had a three-lobed cross-section. A device similar to that shown in the drawing was used. The draw pin was heated to 160 0 C. The gears had a pitch circle diameter of 73.6 mm and 150 involute teeth, ie around 6 teeth per cm. Only one gear was driven. This drove the other. The tooth height was 1.4 mm and the combing depth was 1.15 mm. The thickness of the teeth at the pitch circle was 0.76 mm and the angle between the sides of adjacent teeth was 40 °. The gears had an axial thickness of 19 mm.
Die Kräuselung zwischen den einzelnen Fäden des verstreckten Garns, das einen Titer von 1040 den hatte, wurde dadurch außer Phase gebracht, daß eine geringe Falschzwirnkräuselung der Zahnradkräuselung überlagert wurde, indem das Garn über einen Flansch geleitet wurde, der stirnseitig an der Streckrolle angebracht war, wie es in der britischen Patentschrift 8 90 053 beschrieben ist.The crimp between the individual threads of the drawn yarn, which had a titer of 1040 denier, was brought out of phase by a slight false twist crimp superimposed on the gear crimp was done by guiding the yarn over a flange attached to the front of the draw roller as described in British Patent 890 053.
Die übrigen Verfahrensbedingungen waren wie folgt:The other process conditions were as follows:
Lieferrollenumfangsgeschwindigkeit.. 120 m/minDelivery roller peripheral speed .. 120 m / min
Drehzahl der Zahnräder 1080 U/minSpeed of the gears 1080 rpm
Streckrollenumfangsgeschwindigkeit 420 m/min Verstreckverhältnis 3,5Circumferential stretching roller speed 420 m / min, stretching ratio 3.5
Das gekräuselte verstreckte Garn, das eine Strang-The crimped drawn yarn that is a strand
65 länge von 41 cm hatte, wurde verdreifacht (drei gleiche Garne wurden zusammengeführt) und zu einem Schlingenflorteppich verarbeitet. Der Teppich wurde dann im Stück gefärbt, wobei die latente Kräuselung des Garns entwickelt wurde. Der Teppich besaß einen ausgezeichneten Griff und eine ausgezeichnete Dekkung. 65 had a length of 41 cm, was tripled (three identical yarns were brought together) and made into a loop pile carpet. The carpet was then dyed in the piece, developing the latent crimp of the yarn. The carpet had excellent feel and coverage.
Es wurde die gleiche Vorrichtung wie in Beispiel 1 verwendet, nur daß die Zahnräder 8 Evolventenzähne pro cm aufwiesen.The same device as in Example 1 was used, except that the gears had 8 involute teeth per cm.
Das Garn war ein mehrfädiges Garn aus Polyhexamethylenadipamid. Die Fäden besaßen einen dreilappigen Querschnitt. Im gestreckten Zustand betrug der Titer 400 den.The yarn was a multifilament yarn made from polyhexamethylene adipamide. The threads had a three-lobed one Cross-section. In the stretched state, the titer was 400 den.
Die Verfahrensbedingungen waren mit Ausnahme der folgenden die gleichen wie in Beispiel 1.The process conditions were the same as in Example 1 except for the following.
Lieferrollenumfangsgeschwindigkeit. 152,5 m/minDelivery roller peripheral speed. 152.5 m / min
Drehzahl der Zahnräder 1700 U/minSpeed of the gears 1700 rpm
Streckrollenumfangsgeschwindigkeit 610 m/min Verstreckverhältnis 4,0 -Draw roller peripheral speed 610 m / min Draw ratio 4.0 -
Das gekräuselte verstreckte Garn, das eine Stranglänge von 41 cm hatte, wurde zu einem Stoff verstrickt. Die latente Kräuselung des Garns wurde beim Färben im Stück entwickelt. Der Stoff hatte ein klares Maschenbildj.Elastizität und flauschigen Griff.The crimped drawn yarn, which had a strand length of 41 cm, was knitted into a fabric. The latent crimp of the yarn was developed in the piece during dyeing. The material was clear Mesh structure, elasticity and a fluffy feel.
In diesem Fall war das Garn ein mehrfädiges PoIyäthylenterephthalatgarn, dessen Titer im verstreckten Zustand 400 den betrug. Es bestand aus 72 Fäden mit kreisförmigem Querschnitt.In this case the yarn was a multifilament polyethyleneterephthalate yarn, whose linear density in the drawn state was 400 den. It consisted of 72 threads with circular cross-section.
Es wurde eine ähnliche Vorrichtung wie in Beispiel 1 verwendet, nur daß 8 Evolventenzähne pro cm auf den Zahnrädern vorlagen.A similar device was used as in Example 1, except that there were 8 involute teeth per cm on the Gears templates.
Die Verfahrensbedingungen waren ebenfalls ähnlich, nur daß der Streckstift eine Temperatur von 1100C aufwies und daß die folgenden Bedingungen eingehalten wurden:The process conditions were also similar, only that the drawing pin had a temperature of 110 ° C. and that the following conditions were met:
Lieferrollenumfangsgeschwindigkeit... 87 m/minDelivery roller peripheral speed ... 87 m / min
Drehzahl der Zahnräder 840 U/minSpeed of the gears 840 rpm
Streckrollenumfangsgeschwindigkeit .. 305 m/min Verstreckverhältnis 3,5Circumferential stretching roller speed .. 305 m / min stretching ratio 3.5
Das Garn eignete sich für die Herstellung gewirkter Oberbekleidung ausgezeichnet.The yarn was ideal for making knitted outerwear.
Als Garn wurde ein solches aus Polyhexamethylenadipamid mit 68 Fäden, die dreilappigen Querschnitt aufwiesen, und mit einem Titer von 3600 den im unverstreckten Zustand verwendet. Das Garn wurde dadurch erwärmt, daß es um einen Streckstift laufen gelassen wurde, der auf 140°C erhitzt war. Es wurden Messingzahnräder mit 38 Stirnzähnen und mit einer Zahnhäufigkeit von 2,8 Zähnen je cm verwendet. Sie wurden unabhängig voneinander angetrieben und durch einen nach oben in den Spalt gerichteten Luftstrom abgekühlt. Die Zahnrad- und die Rollengeschwindigkeit sowie die Garngeschwindigkeit und Spannungen an den verschiedenen Stellen längs des Fadenlaufs waren wie folgt:The yarn used was made of polyhexamethylene adipamide with 68 threads, the three-lobed cross-section had, and with a titer of 3600 that used in the undrawn state. The yarn became through it heated by running it around a drawing pin heated to 140 ° C. There were Brass gears with 38 front teeth and a tooth frequency of 2.8 teeth per cm used. she were driven independently and by a stream of air directed upwards into the gap cooled down. The gear and roller speeds as well as the yarn speed and tensions at the various points along the grain were as follows:
5 65 6
Lieferrollenumfangsgeschwindigkeit.. 50,5 m/min Titer des verstreckten Garns 997 denCircumferential delivery roll speed .. 50.5 m / min linear density of the drawn 997 denier yarn
Zahnradumfangsgeschwindigkeit .... 120 m/min Reißfestigkeit des verstreckten Garns 3,65 g/denCircumferential gear speed .... 120 m / min. Tensile strength of the drawn yarn 3.65 g / den
Verstreckwalzenumfangs- Dehnbarkeit des verstreckten Garns 43,1%Draw roller circumference extensibility of drawn yarn 43.1%
geschwindigkeit 190 m/min Kräuselungsbeständigkeit desspeed 190 m / min
Garngeschwindigkeit zwischen 5 verstreckten Garns 72,3 %Yarn speed between 5 drawn yarns 72.3%
Streckstift und Zahnrädern 168 m/minStretching pin and gears 168 m / min
Garngeschwindigkeit zwischen In den obigen Beispielen wurde die Stranglänge durchYarn speed between In the above examples, the strand length was through
Strcckrolle und Aufwicklung 169 m/min das übliche Verfahren gemessen, bei dem ein StrangStretching roll and winding 169 m / min measured the usual method in which a strand
Garnspannung zwischen eines Garns dadurch hergestellt wird, daß 45 Win-Yarn tension is established between a yarn in that 45 winds
Streckstift und Zahnrädern 870 g io düngen auf eine Wickeltrommel mit einem Durch-Stretching pin and gears 870 g io fertilize on a winding drum with a through
Garnspannung zwischen messer von 137 cm unter einer Spannung aufgewickeltTwine tension wound between knives of 137 cm under tension
Zahnrädern und Streckrolle 440 g werden, die gerade ausreicht, die Kräuselung des GarnsGears and draw roller 440 g are just enough to crimp the yarn
Das so verstreckte und gekräuselte Garn hatte die auszuziehen. Der Strang wird dann in Wasser von folgenden Eigenschaften, die es zur Verwendung in 60°C gehängt und die Stranglänge unter einer Span-Teppichen geeignet machten: 15 nun8 von 16 g wird gemessen.The yarn so drawn and crimped had to take off. The strand is then suspended in water with the following properties which made it suitable for use at 60 ° C and the length of the strand under a chipboard carpet: 15 by 8 out of 16 g is measured.
Die Kräuselungshäufigkeit wird als Mittelwert vonThe crimp frequency is taken as the mean value of
Stranglänge 42,5 cm 10 Zählungen der Anzahl von Kräuselungen proStrand length 42.5 cm 10 counts of the number of crimps per
Kräuselungshäufigkeit 2,6 Krause- Längeneinheit unter einer Spannung von 1 mg/denCrimping frequency 2.6 frill-length unit under a tension of 1 mg / den
lungen/cm ermittelt.lungs / cm determined.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (1)
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