DE1660363A1 - Verfahren zum Verstrecken von Faeden und Garnen - Google Patents

Description

BBSC HREIBUUG zur Patentanmeldung der

Firma IMPERIAL CHEMICAL IFJ)USTRIES LIMITED, London / Großbr_o

betreffend

"Verfahren zum Verstrecken von Pad en und Garnen"ο

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren aum gleichförmigen Verstrecken fadenförmiger Garne aus thermoplastischen, synthetischen, organischen Polymeren» ·

Es sind bereits verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zum Orientieren synthetischer» thermoplastischer Garne vorgeschlagen worden_s wobei einige besonders zur Verwendung bei Garnen besonderer Polymere bestimmt und andere von allgemeinerer Brauchbarkeit sind· Bisher beschriebene Vorrichtungen schlies-.. sen das Verstrecken mittels erhitzter Ziehstoffe, beheizten Zuführwalzen, teilweise oder vollständig in Flüssigkeit eingetauchten Ausrichtzapfen und Flüssigkeit« oder Dampfbäder ein* Viel© dieser Vorriehtungsarten besitzen Sesol&änlsmigenp beispielsweise eine begrenzt© VerstreckgesclKfiiiiigkQit earn? aiöht vollständig gleichförmige Produkte₀

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Es ist festgestellt worden, daß ein gleiehmässiges Verstrecken mit holier Geschwindigkeit mit Hilfe einer Kombination eines Stromes heisser Flüssigkeit und einem oder mehreren Ziehstiften durchgeführt werden kenn₀

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum gleichmässigen Verstrecken von aus endlosen !Fäden bestehenden Garnen mit hoher Geschwindigkeit, bei weichen das Garn awisehen einer Zuführeinrichtung und einer Äbzugseinriehtung zwecks Erhitzung auf die Verstreckungstemperatur mit einer heissen Flüssigkeit in Berührung gebracht und verstreckt wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Garn unmittelbar im Anschluß an die Berührung mit der heissen Flüssigkeit und vor der Abzugsvorrichtung durch eine eine Bremswirkung ausübende Anordnung von mehreren Ziehstiften» die eine scharfe Richtungsänderung des Garns ergeben, hindurchgeführt wird.

Jede Flüssigkeit, die das zu verstreckende Garn nicht angreift, kann verwendet werden, um das Garn vor dem Verstrecken auf den Ausrichtmitteln (snubbing) zu erhitzen und Wasser ist im allgemeinen die brauchbarste Flüssigkeit» Die Flüssigkeit kann aus einem Reservoir augegeben werden, der auf der gewünschten Temperatur gehalten wird und wohin die ■ Flüssigkeit nach dem Durchgang durch die Verstreckvorrichtung stirückgeleitet wird»

Andererseits kann die Flüssigkeit--kontinuierlich durch die Verstreckvorrichtung bei der gewünschten ^temperatur geleitet werden, wobei sie entweder nach dem Durchgang verworfen oder unter weiterem Erhitzen - um die Sempsratur im wesentlichen konstant zu halten - aurüekgeleitet wird»

Schmiermittel oder andere Substanzen können auf das Garn anga-

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wendet werden, einfach durch Lösen oder Dispergieren derartiger Stoffe in der Erwiirmungsflüssigkeit·

Die Mittel zum Lenken der Flüssigkeit auf das Garn werden beispielsweise ein Strahl oder ein Kanal sein* womit die Sichtung der herauskommenden Flüssigkeit gesteuert werden kann. Die Richtung der heraustretenden Flüssigkeit kann im Gegenstrom oder Gleichstrom zu der Richtung des Garnverlaufs verlaufen«

Die Ziehstifte können zweekraässigerweise die Form eines oder mehrerer Metall- oder Keramiksapf en, vorzugsweise zylindrischer Fora, haben, obwohl andere Formen verwendet werden können, die nahe, jedoch nicht in direkter Berührung mit dem Strom der erhitzenden Flüssigkeit angeordnet sind* Auf diese Weise findet im wesentlichen kein Wärsneverlust des Games statt» bevor es die Ziehstifte erreicht, worauf die Spannung in dem Garn erhöht wird, bis das Verstrecken stattfindet. Der Ziehstift oder die Zapfen ist oder sind so angeordnet, daß sie beim Betrieb die plötzliche Änderung der Laufrichtung des Garnes bewirkenj um die anhaftende Flüssigkeit abzuschleudern; die Anordnung ist jedoch so_? daß die Temperatur des Garns nicht sehr weit unter die gewünschte Verstrecktemperatur fällt, bis das Verstrecken la wesentlichen beendet ist»

Die Hauptfunktion_der Ziehstifte gemäß der Erfindung ist es, die Spannung in dem Garn au steigern, das schon auf die gewünschte Verstrecktemperatur mittels des Flüssigkeitsstrahles gebracht worden ist, bis zu der, wo das Verstrecken -vonstatten geht» Die Ziehstifts· können erwärmt sein; dies ist jedoch nicht notwendig, da das Einstellen der Temperatur des Flüssigkeit sstromes und seine Btellung in bezug auf die Ziehstifte

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era gewährleisten, daß das Garn über die letzteren mit der gewünschten Verslrecktemperatur läuft.

Die Funktion des Flüssigkeitestromes ist es, das Garn auf die gewünschte Verstrecktemperatur zu erwärmen, die ausgewählt ist, um dem besonderen synthetischen zu verstreckenden Polymergarn zu entsprechen« Die Spannung in dem Garn, das durch den Flüssigkeitsstrom läuft, wird niedriger gehalten als diejenige, bei der das Verstrecken unter den angewendeten Temperaturbedingungen beginnto So werden die Verarbeitungsbedingungen so gewählt, daß im wesentlichen kein Verstrecken stattfindet_t bis das Garn die Ziehstifte erreichte Eine derartige Steuerung der Verarbeitungsbedingungen ergibt die Herstellung eines sehr gleichmässig -/erstreckten Garnes und eine derartige Steuerung wird durch eine Verstreckvorrichtung gemäß der Erfindung erleichtert, wobei das Erhitzen des Garnes im wesentlichen in Abwesenheit eines Spannung erzeugenden Einflusses stattfindet.

Es ist nur notwendig, die Länge des in den Flüssigkeitsstrom eingetauchten Garnes zn beschränken, so daß die Garnspannung nicht auf die Verstreckspannung bei der angewendeten Temperatur durch den Flüssigkeitswiderstand auf das mit hoher Geschwindigkeit laufende Garn erhöht wird.

Die Gleichmässigkeit des gestreckten Garnes kann in verßchieäener Weise eingeschätzt werden; für Polyäthylenterephthalatgarn wurden "Farbfleck'¹- oder "Streifentests" für diesen Zweck angewendet. Bei den "Farbflecktests" wird eine gleichmässige Schicht des verstreckten Garnes auf ein paralleles Rohr mit Hilfe einer Drehbank aufgewickelt. Die Spule und das Garn werden in eine kalte Acetonlösung des Lösungsmittel-Farbstoffs

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Waxoline Red OS (Colour Index Kr₀ 26105) eingetaucht, ein Farbstoff, der verstrecktes Garn nicht einfärbt, jedoch unverstrecktes Garn rot färbt. Nach Spülen in Aceton wird das Rohr geprüft und die "Farbflecken", d.ho die Länge des nicht verstreckten Garnes gezählt„ Das Ergebnis wird als die Anzahl von Farbflecken pro 7315,2 m Faserlänge ausgedrückt«

Um die Streifigkeit von gestrecktem Garn einzuschätzen, wird ein 8-End Satintextilstoff gewoben und mit einem entsprechenden Farbstoff für das besondere, au schätzende, synthetische Polymergarn gefärbt, beispielsweise mit Dispersol Echt Scharlach B (Colour Index Nr, 11 110) für Polyethylenterephthalat unter Verwendung von 2 g Farbstoff bezogen auf das Gewicht des Textilstoffsο Der gefärbte Textilstoff wird optisch unter natürlichem und ultraviolettem Licht auf Streifigkeit geprüft, d„hp unebenes Färben der Ketten- und Schußfäden, die in dem Textilstoff deutlich sichtbar sind als Ketten- und Schußstreifen„

Die Mittel zum Lenken der Flüssigkeit und die Ziehstifte werden üblicherweise in einer Einheit angeordnet. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung, die eine derartige Einheit enthält, ist als Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen erläutert, worin

Figo 1 diagrammartig einen Schnitt eines Seitenaufrisses einer Verscreckvorrichtung zusammen mit Beispielen für die Garnzuführung, Abziehung und Aufnahme und

2 diagrammartig oinen ebenen Schnitt einer Verstreckvorrichtung

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zeigt,

Bei der Vorrichtung gemäß Figo 1 und 2 wird die Flüssigkeit, mit der benötigten Temperatur von einer Stelle (nicht dargestellt) durch einen Einlaß 1 zu den Steuerungsmittel!! 2 geführt, die die Form eines abgestumpften Kanals haben, in einen Behälter 3 eingeführt,» Die Flüssigkeit fließt von dem engeren Ende des Kanals quer zur Laufrichtung des eintretenden Garnes 5 s gerade bevor das Garn über den ersten einer Reihe von drei Ziehstiften 6 läuft, wodurch die Spannung erhöht wird und das Verstrecken stattfindet_o Die Ziehstifte sind auf einem träger 7 montiert, der an einem Deckel 8 des Behälters 3 angebracht ist, wobei das Ganze abnehmbar ist, um das Aufziehen des Garnes zu erleichtern. Die verwendete Flüssigkeit wird durch einen Auslaß 9 abgezogen, um sie zu verwerfen oder zu einem teaperaturgesteuerten Reservoir (nicht dargestellt) zu leiten.

Das gesponnene Garn wird der Verstreckvorriehtung von eines Wickelkörper 10 über eine Zuführwalzen/Leitwalzenkombination 11 zugeführt, gegebenenfalls mittels einer Spannungssteuerungsvorrichtung 12. Das gestreckte Garn verläßt die Verstreekyorrichtung über eine Ziehwalzen/Leitwalzenkombination 13 und wird auf einen Wickelkörper 14 aufgewunden»

In einer arfindungsgemässen Vorrichtung hängt die Menge der mitgerissenen Flüssigkeit, falls welche mitgerissen wird, in dem gezogenen Gara, das die Verstreckvorrichtung verläßt von der Zahl der Ziehstifte, der Führungen in der Vorrichtung und der Schärfe der Richtungsänderung bei jedem ab» Ia der praktischen Durchführung der Erfindung ist es nicht notwendig oder tatsächlich möglich, zu gewährleisten, daß alle mitgerissene

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PXüssigkoit von dem vorstreckten Garn in der Verstreckungsvor— richtung entfernt wird. Es ißt oft zweckmässig, einen wesentlichen Teil der mitgerissenen. Flüssigkeit in der Verstreckvorrichtung su entfernen und dann den Rest beispielsweise durch Erhitzen der Ziehwalae au entfernen, was ein Verdampfen der Flüssigkeit "bewirkte Das Erhitzen der Ziehwalze dient einer ■zweiten Funktion, d.h« der Wärmebehandlung des verstreckten CiPmes "bei einer geeteuerten Spannung, um die physikalischen Eigenschaften, insbesondere das Sehrumpf en des Games, zu modifizieren.

Durch diese Erfindung kann gleichraässig verstrecktes Garn bei hoher Geschwindigkeit erhalten werden«, Das Erhitzen des zu vorstreckenden Garnes durch Flüssigkeitsmittel, was bei der Erfindung der Fall ist, ermöglicht höhere Verstreckgeschwindigkeiten zv. erzielen wegen der verbesserten Gleichmässigkeit und der Aufheir.geschwindigkeit des-Garnes und wegen der wesentlichen Abwesenheit Jeglicher Ziehstiftoberflächen in Berührung mit dem Garn in diesem Zustand» Dementsprechend wird eine genaue Teaiperattirregelung durch die Verwendung einer grossen ^lüssigksitsmengo in einem temperaturgesteuerten Reservoir erleichtert. Überraschenderweise ist festgestellt worden, daß fadenförmige Garne aus Polyäthylenterephthalat, die üblicherweiee bei erhöhten Temperaturen zwischen ungefähr 70 und 100 C gestreckt werden, d.h. einer Temperatur bei oder über der Übergangstemperatür zweiter Ordnung·gleichförmig gestreckt werden können mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung bei Temperaturen, die der Raumtemperatur nahekommen, d_ch. einer Temperatur stark unter der Übergangstemperatur zweiter Ordnung, ohne eine offensichtliche Zerstörung der Gleichmässigkeit. Wenn stattdessen derartige Polyäthylenterephthalatgarne

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mit Hilfβ einer nicht erwärmten Ziehstiftoberflache alleine gezogen werden, so wird sehr unebenes Garn erhalten und es sind nur sehr niedrige Ziehgeschwindigkeiten möglich ohne Garnbrüche„

Nach vorliegender Erfindung sind Polyäthylenterephthalatgarne mit Geschwindigkeiten bis zu 2194,6 m pro Minute verstreckt worden, was die Grenze der erhältlichen Aufwickeleinheiteinrichtungen war, ohne das Erscheinen von Ungleichmässigkeit, wie man es durch den Farbflecktest schätzen kann₀ Bei Verwendung eines bekannten Verstreckverfahrens zu Vergleichszwecken, wobei das Garn zwischen einer erhitzten Zuführwalze (90⁰C) und einer kalten 2iehwalze mit einer erhitzten Platte (140 bis 160 C) zwischen diesen Walzen verstreckt wird, ist es nicht möglich, über eine Verstreckgeschwindigkeit von ungefähr 1524 m pro Minute hinauszugehen, ohne daß Farbflecken in dem Garn auftreten..

Garne aus Polyäthylenterephthalat, 24 Fäden von 5 Denier pro Faden werden mit einem Verstreckverhältnis von 3,22 : 1 in einer Vorrichtung gemäß Fig« 1 und 2 verstreckt unter Verwendung von Wasser bei 80⁰G als Erhitzungsflüssigkeit und einer Verstreckgeschwindigkeit von 914,4 m pro Minute zu einem 40 Denier verstreckten Garn, das sehr gleichmässig im Hinblick auf die Denier-Unterschiede auf der Länge ist.

Ein besonderer Vorteil der Hochvers'Greckgeschwindigkeit mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ist es, daß das Verstrecken mit dem Schmelzspinnen in einer Stufe kombiniert werden kann und nicht wie das übliche Zweistufenverfahren auf getrennten Vorrichtungen, wo dem Verstrecken das Schmelzspinnen als ge-

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tremxtes Verfahren folgt, notwendig ist durch die niedrigere (als die Schmelzapijonaufxfickelgeschwindigkeit) Verstreckgeschwindigkeit, die mit vielen anderen Formen der Verstreckvorrichtung "benötigt wird«.

Jedes Fadengam, das aus einem thermoplastischen, kalt verstreckbaren, synthetischen Polymer besteht, kann mittels der erf indungsgemässen Vorrichtung verstreckt werden,, Beispielsweise sind Polyäthylenterephthalat-, Nylon-66- und Polypropylengarne mit dieser Vorrichtung verstreckt worden.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung und die Art und Weise, in der sie durchgeführt wird.

Beispiele 1 bis 5

Fadenförmiges Garn aus 24 Fäden Polyäthylenterephthalat mit einem Gesamtdenier von 160 und einem mittleren Brechungsindex von 8,3 x 10 ' wird mit einem Verstreckverhältnis von 3»22 ί 1 unter Verwendung einer Vorrichtung, ähnlich der von Fig. 1 und 2, verstreckt, die ,-jedoch nur einen einzigen keramischen Ziehstift von 4,762 mm Durchmesser als Ausrichtmittel enthält. Die Brwärmungsflüssigkeit ist Wasser, das 1 Gew<»-?& eines Schmiermittels/antistatischen Mittels dispergiert enthält und bei 90⁰G gehalten, gleichläufig auf das Garn gerichtet ist und eine eingetauchte Crarnlänge von 5,08 cm ergibt« Der Berührungswinkel des Garnes mit dem Ziehstift beträgt 90°0_e Das mit ver-' schiedenen Geschwindigkeiten gestreckte Garn unter Verwendung einer kühlen (30⁰G, Beispiel 1) oder erhitzten (16O°G, Beispiele 2 und 3) Ziehwalze zeigt keine Farbflecken und hat die folgenden Eigenschaften:

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- to -

Be:Lsp_o 2iohge- ":Ug- Spannung Iruch- .-.-ehieuVdprrcs?. in

schwin- tralaen g/Dsnier üchrasng £>iolö:idGia ν

cligkeit ϊ'βηρ. ?;> fa

m/Min* o_Q

1	793	30	4,2	2?S3	21,4
2	793	160	5,1	T9O	4,9
5	1615	160	4,8	15,9

Der nach Beispiel 2 und 3 hergestellte gewebte Textilstoff zeigt keine Streifigkeito

Es ist beachtenswert j daß - wenn Beispiel 2 wiederholt wird ~ ■unter Verwendung eines auf 11,4 cm eingetauchten Garnes und einer Verstreckgeschwindigkeit von 1067 m pro Kinute ungleiches Verstrecken erzielt wird mit dem Auftreten von Irar-bflecken, da eine gewisse Verstreckung in dem Flüssigkeitsstrom aufgrund des erhöhten Viasserwiderstandes stattfindet.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wird das in Beispiel 1 Ms 3 verwendete Polyestergarn sehr zufriedenstellend in der gleichen Vorrichtung bei einem Verstreckverhältnis von 3,22 : 1 verstreckt, um farbfleckfreies Garn unter Verwendung einer vexiainderten keitsteiaperatur von 56 G, einer Verstreckgesshwindigkeia von 609,6 m pro Minute und einer kalten (20°C) Zielirolle erhielt. Das verstreckte Garn hat folgende Eigexischaftens

Zähfeotigkeit-g/Denier 4_?1

Bruchdehnung ₌ 2c>,1 >.'>

Schnuiipfen in siedendem Wasser- ^>2_;1 >"

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Garn, wie in den vorhergehenden Beispielen verwendet, wird mit einem Verstreckungsverhältnis von 5»27 J 1 in der gleichen Vorrichtung vorstreckt unter Verwendung einer maximalen Verstreckgeschwindigkeit von 2194? 6 m pro Minute der Aufwiekeleinheit«, Eine Flüssigkeitstemperatur von 80 0, eine Eintauchlänge von 3,175 cn und sine heisse (150°0) Siehrolle werden verwendet und dae Garn vollständig frei, von Farbflecken unter Vorliegen folgender Eigenschaften hergestellt:

Sähfestigkeit g/Denier- 4,9

Bruchdehnung 19,5 #

Schrumpf en in. siedendem Wasser 4_f7 '

'•3

Nylon-66-Gam von 803 Denier und 34 Fäden (mittlere Doppel-■brechung 5,2 χ 10 ) wird in der Vorrichtung der vor3ierg-3hei:äen Beispiele mit 1524 m pro Minute unter "Verwendmig eines Ziehver-Mltnisses von 3_t27 s 1 und einer kalten Verstreckwalze verstreckt· Das Garn verstreckt sich zufriedenstellend in Anwesenheit eines Wassex'a fcroms ('lemperatur 76°C) au einem gieichmässigen Garn mit ähnlichen Eigenschaften, In Abwesenheit des Viasserstroms seigt das Garn merklich keine Gleichmäsaigkeit des Verstreckens, wenn es zu einem Textilstoff verarbeitet und mit Durazol blue 2R (Colour Indes 34 140) gefärbt wird.

Beispiel 7

Die Vorrichtung von Figo 1 und 2 wird verwandet mit einer Anordnung von fünf keramischen Ziehstiften von 4_S762 ram Durchmesser, um das gleiche Polyeetergarn wie in Beispiel 4 &it einer Verstreckgeschwindigkeit von 6G9_P6 m pro Minute und

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einem Verstreekrerhälinis Ύοη 3_β22 s 1 zn ^ezstz-erfws.« Eine-Plüssigkeitstemperatur %'on 82°C wir-d angebenlet Eilt einer Geissen Ziehwelze csi 140 Go Die i'Unf äisiiGtiito arlnd

aack-förmig übereinander in einem Abstsx'd. von 1 3 der mit einem 2wischexiraum von 6,5 msi ^Bgöordnei;. co ü.'-:ß Garn im Zick-Zacfc-l/oc über die Ziehstifte rait B ~/on dem ersten und fünften Siehstifi; vor·. '3'- vnd 45 ' '?--'iä '-a den drei dazwischenliegenden Ziehstiften von SO⁰C geleitet wird«

Das hergestellte (Jam hat im veisentlichen dio glöich-sn Eigen schaften wie das in Beispiel 4 hergestellte mid i?;s i£.:v'briee' frei ο

oi.'.t;;^>..s o.rüche;

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BAD ORIQINAI-

Claims (1)

1 ο Verfahren sum gleichmässigen Verstrecken von aus end-3,oaen Fäden bestehenden Garnen mit hoher Geschwindigkeit "bei welchem das Garn zwischen einer Zufuhreinrichtung und einer Abzugsoinrichtung awecks Erhitzung auf die Vsrstreckungstemperattir mit einer heissen Flüssigkeit in Berührung gebracht und verstreckt wird, dadurch gekennseiehnet, daß dass Garn unmittelbar im Anschluß an die Berührung mit der heissen Flüssigkeit und vor der Abzugsvorrichtung durch eine eine Bremswirkung ausübende Anordnung von mehreren Ziehstiften_} die eine scharfe Richtungsänderung des Garne ergeben, hindurchgeführt wird.

2c Verfahren nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet ₉ daß das Garn an der Berührungssteile mit der Flüssigkeit durch eine Rinne laufen gelassen wird, durch welche die Flüssigkeit gleich« strömend oder im Gegenstrom fließto

3o Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeit Wasser verwendet wirdo

4o Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wasser ein Gleitmittel oder eine andere Appretur gelöst oder dispergiert ist,

PATENTANWALTS

ÖftrtMO. H. FINCKE. DIPI.-ING. H. BOHS DlPL-IHG. S. STAKS!

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