DE1785172A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kraeuseln von Faeden - Google Patents

Description

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Beschreibung zu der Patentanmeldung der Firma

ASAHI KASEI KOGYO KABUSHIKI KAISHA 25t 1-chomo, Dojima-hamadori, Kita-ku Osaka, Japan

betreffend Verfahren und Vorrichtung zum Kräuseln von Fäden

Priorität vom 23. Aug. 1967, Nr. 053756/67, Japan

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, um kontinuierlich gekräuselte Fädon dadurch herzustellen, dass man den ungostreckten, thermoplastischen, synthetischen Faden aus einem kräuselbaron Material streckt. Das Kräuseln wird durch eine Wärmebehandlung nach dem Strecken, Entspannen des Fadens unmittelbar nach dorn Strecken hervorgerufen. Dann wird der Faden einer Wärmebehandlung ausgesetzt und kontinuierlich auf eine Spule aufgewickelt oder als Garnkörper aufgenommen·

Der hier verwendete Ausdruck "Faden" besieht sich hauptsächlich auf monofile und multifile Fäden, Fadenbündel,

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Garne, Fäden, Pasern und dergl.

Es gibt mehrere Verfahren, mit denen thermoplastische, synthetische Fäden durch eine Wärmestreckbehandlung oder durch eine Wärmebehandlung nach dem Strecken des Fadens gekräuselt werden können. In der Regel wurden zusammengesetzte Fäden verwendet, die aus mehreren Komponenten bestehen, oder es wurde die natürliche Kräuselung bei einer aus einer einzigen Komponente bestehenden Faser eines Materials wie Polyamid, Polyester oder Polypropylen ausgenützt.

Bei einem.Mehrkomponentenfaden werden Polymere mit unterschiedlichen Viskositäten oder Polymere mit unterschiedlicher Zusammensetzung aneinandergeheftet, oder sie werden als Kern und Mantel zu einem Faden verarbeitet, sodass den Fäden eine naturgegebene Kräuselung wegen ihrer ,thermischen Zusammenziehungsfähigkeit oder ihrer elastischen Rückstellfähigkeit verliehen wird.

Einige der oben erwähnten Fäden befinden sich im Handel. Ein nicht-gestreckter zusammengesetzter Faden des oben beschriebenen Typs wird erhalten, wenn man gesondert voneinander ein Mischpolymer» welches 50 # Polyhexamethylenadipamid und 50 %> Polyhexamethylensebacamid sowie Polyhexoadipomid schmilzt und diese beiden Polymere aneinanderheftet, wenn sie aus einem Spinnkopf ausgepresst und danach der Faden auf eine

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Spule aufgewickelt wird. Wan kann ouch Poly- e-coprolacteme_s deren relative Viskosität 2,3 bzw. 3,2 betragt, in der gleichen Weise, wie dies oben beschrieben ist, extrudieren, worauf der fertige Fadan auf eine Spule aufgewickelt wird.

Natürlich kräuselbare Fäden, die aus eineν einzigen Komponente bestehen, erhalten ihre Kräuselung unter besonderen Produktionsbedingungen. In diesem Pail ist es notwendig, das Polymer zu begrenzen und auch die entsprechende Spinntemperatur zu regulieren, ferner die Form des Spinnkopfes, die Kühlbedingungen und die Geschwindigkeit des Spinnens oder die Bedingungen des Streckens zu steuern. Es ist elso eine sehr komplizierte Kombination von verschiedenartigen Bedingungen notwendig, sodass bei diesem Verfahren Produktionsschwierigkeiten und wirtschaftliche Nachteile bei der Herstellung von g.i.eichmässig gekräuselten Fäden in Kauf genommen werden müssen, sodaes Fäden mit hoher Qualität bisher nicht ouf dem Karkt aufgetaucht sind. Die nicht-gestreckten Fäden von natürlich kräuselbaren Fäden der oben beschriebenen Art werden beispielsweise erhalten, indem man Polyäthylenterephthalat durch einen Spinnkopf mit einer Reihe von 120 Löchern auspresst, deren Durchmesser 0,5 mm ist, wobei die Temperatur 3$B°0 beträgt und die Fäden mit einer Geschwindigkeit von .1000 η pro Min. auf eine Spule eufgev/iekelt werden.

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Unter den bekennten Methoden zur Herstellung von kräuselbaren Fäden durch Strecken und eine Wärmebehandlung oder durch Entspannen nach dem Strecken hat ein Verfahren grössere Verbreitung gefunden, bei dem unter besonderen Spinnbedingungen die nicht-gestreckten Fäden erhalten wurden, die dann in üblicher V/eise mit einer mit Führern versehenen Streck- und Zwirnmaschine gestreckt wurden, in der die Fäden auf Aufnahmespulen gewickelt wurden, die sich auf Spindeln drehten, worauf die so gestreckten Fäden euf Haspeln abgewickelt wurden. Danach wurden die Fäden einer Wärmebehandlung und Thermofixierung unterworfen und schliesslich die behandelten Fäden euf Spulen aufgewickelt oder zu Garnkörpern verarbeitet.

Nach einem solchen Verfahren wurde der gestreckte Faden, der in einer Streck- und Zwirnmaschine behandelt wurde, auf die Spule in gestrecktem und gespanntem Zustand aufgewickelt. Dabei ist der Druck, der gegen den'Faden cn der Aussenseite der Spule wirkt, ein anderer 8ls der, der on der Innenseite der Spule auftritt. Da auf diese Weise der innere Bereich der Spule einen anderen Krauselungsgrad hnt als der im ausseren Bereich der Spule aufgewickelte Faden, erhielt man häufig eine ungleichmässlge Kräuselung, wenn der Fadqn an- ' schliessend abgewickelt und einer Wärmebehandlung und thermischen Stabilisierung bzw. Fixierung unterworfen wurde. Insbesondere wenn der Faden zum Strecken euf der Spule län-

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gere Zelt verblieben ist, oder wenn bei Mehrkomponentenfäden die Kräuselung hauptsächlich infolge der unterschiedlichen elastischen Rückstellkraft bewirkt wurde, trat die ungleichmassige Kräuselung besonders häufig zu Tage.

Ferner wurde eine Flaumbildung und Schlaufenbildung (lokkerer Lauf) bei den Fäden bemerkt« wenn sie von dem Läufer ' gestreckt wurden, über dem der Faden auf die Spule aufgewickelt wird, sodaas man letztlich eine schlechtere Fadenqualität erhielt·

Da ferner mehrere gesonderte Stufen notwendig sind, bis der Faden auf den Konus oder den Garnkörper aufgewickelt wird* waren längere Arbeitszeiten und mehr Bedienungepersonal erforderlich. Ausserdem wurden durch das Auf- und Abwickeln mechanische Kräfte auf die Fäden «um Einwirken gebrecht, wodurch die Qualität der Fäden verschlechtert wurde« ,

Um nun die oben erwähnten Rechteile zu beseitigen, ist es notwendig, eine Reihe von Stufen des Streckens, Kräuseina, Erhitzeno, Fixierens und Aufwickeine der Fäden in einen einzigen Verfahren mit mechanischen Einrichtungen durchzufahren,

jedoch die obigen Bearbeitungsetufen kontinuierlich vorneheea »u können, «ussen dl· folgenden VorauβSetzungen er- füllt sein:

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(1) Die Streckgeschwindigkeit darf nicht kleiner sein als sie bei einer üblichen Streck- und Drehmaschine angewendet wird. Obwohl diese Voraussetzung nicht unbedingt notwendig ist, ist sie doch aus wirtschaftlichen Überlegungen erwünscht.

(2) Der gestreckte Faden muss der sich anschliessenden Kräuselungsstufe, der noch weitere Bearbeitungsstufen folgen, · ohne Spannung zugeführt werden. Auf diese Weise wird die Kräuselungsfähigkeit erhöht, und es wird gleichzeitig eine ungleichmäesige Kräuselung des Fadens vermieden.

(3) Das Kräuseln und die Thermofixierung muss auf den Faden in entspanntem Zustand ausgeübt werden, sodsss der Faden frei schrumpfen kann. Aus diesem Grund wird es vorgezogen, dass der aus der Streckstufe austretende Faden sofort entspannt und der Wärmebehandlung und Thermofixierung in entspanntem Zustand unterworfen wird. Die Kräuselungsstufe kenn in Abhängigkeit von dem Fadenmaterial variiert werden. Bei bestimmten Fäden wird eine hohe Kräuselungsqualität dadurch erzielt, dass man die Fäden unmittelbar nach der Streckstufe einfach entspannt, während es im Falle von anderen Fäden ungenügend wäre, die Fäden nach dem Strecken zu entspannen, sods se man noch zusätzlich die Fäden erhitzen muss, un eine Kräuselung zu erhalten» In dem ersteren Fell wird jedoch die Kräueelungswirkung beschleunigt, wenn eine Wärmebehandlung durchgeführt wird. Da die Thermofixierung notwendig ist» aus« die Vorrichtung zum Kräuseln des Fadens mit einer Ent-

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Spannungseinrichtung, einer Vorrichtung für die Wärmebehandlung und einer Vorrichtung für die Thermofixierung versehen sein.

Es iet vorzuziehen, eine Vorrichtung für die Wärmebehandlung und Thermofixierung zu verwenden, mit der (jede Art von trockenem Erhitzen und Dampferhitzen durchgeführt werden kann,

Für die Psdenaufnähme ist es für das anschliesäende Stricken oder Wirken bequem, wenn die gekräuselten Fäden auf einen Konus bzw» eine Spule aufgewickelt werden« Da sich die Streckgeschwindigkeit von der Aufwickelgeschwindigkeit des Fadens unterscheidet, weil die Fäden gekräuselt werden, ist es vorzuziehen* dass die Aufnahmegeschwindigkeit in geeigneter Veise so eingestellt wird, dass sie mit der Streckgeschwindigkeit in Sinklang steht» Wenn jedoch bei der praktischen Durchführung der Streckbereich des Fadens mit dem Aufnahmebereich gekuppelt wird, um dos Verfahren kontinuierlich durchzuführen, kenn die Aufnahmegeschwindigkeit vegen der Verzögerung der Fadenzufubr odor dee Fadenschlupfs nicht genau konstant gehalten werden. Deshalb muss man eine Vorretseinrichtung für den gekräuselten Faden vorsehen.

Um das mit den oben geschilderten verschiedenen Anforderungen zusammenhängende Problem befriedigend zu lösen, wurden langwierige Forschungen durchgeführt.

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Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum kontinuierlichen Strekken, Kräuseln und Aufwickeln eines Fadens ist charakterisiert durch die Kombination einer Streckeinrichtung, einer Ausstosseinrlchtung in Form eines Rohrs vom Durchmesser 0,3 bis 0,8 cm und einer Länge von 10 bis 200 cm, gemessen von dem Punkt, an dem der Faden mit dem Behondlungsflud zusammentrifft, eine drehbare Trommel mit einem Durchmesser von mehr 8Is 5° ^C!&» die von einer porösen Schicht der Maschenweite von 0,57 bis 0,095 (32 ~ 150 Mesh) umgeben ist und aus einem syntheti~ sehen Harz besteht, dessen Schmelzpunkt höher ist, als der des zu behandelnden Fadens und wobei die Oberfläche der porösen Platte 8US synthetischem Harz besteht oder poliert ist, eine Einrichtung für die Wärmebehandlung und Thermofixierung und eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufwickeln des behandelten Jeden» auf eine Spule oder als Garnkörper, wobei man sioh der Reibungskraft bedient, die zwischen der Oberfläche der . Antriebetrommel und dem Faden auftritt.

':· ■ ■ ι . ■ .

Die beigefügten Zeichnungen zeigen schematisch die Erfindung*

?ig. 1 erläutert schematisch eine bevorzugte AusführungeforJi dee erfindungsgemäßsen Verfahrens; .■

Fig. 2 1st ein vergröseerter Querschnitt entlang der erfindungegemäesen Ausstosseinrichtung !wischen den Bezugateichöu 9 bis 14 der Fig. 1<

Fig. 5 ist eine Aufsicht euf die Fäden 23_t die auf der porösen Platte 14 behandelt werden.

Bei dem in Form eines Garnkörpers vorliegenden ungestreckten Faden 1 handelt es sich um thermoplastische synthetische Fäden, die durch Strecken oder durch eine Wärmebehandlung nach dem Strecken gekräuselt werden können sowie um zusammengesetzte Fäden, natürlich gekräuselte bzw. kräuselbsre Fäden der oben beschriebenen Art. Dor Faden, wurde aus dem Spinnkopf einer Spinnmaschine ausgepresst und auf eine Spule unter Bildung eines Garnkörpers aufgewickelt. Der Faden 1 wird von der Vorratsspule unter den Führer 2 und »wischen zwei Führungewalzen 3 und eine Förderwaise 4- in Eiohtung auf die Streckzone geführt.

Die Streckzone kann ähnlich wie die einer üblichen Streck* und Zwirnmaschine sein, die in geeigneter Weise mit Antriebswaisen 5 und einer 'frennwalze 6, einer Zugv/elze 7* Heizplatte 8, Zugwalze 9 und Trennwalze 10 versahen ist. Beispielsweise kann es sich bei der Anordnung um die Kombination einer Zug-Berührungs- und Zug-Trennwalze handeln od-är um die Kombination einer Zug-Berührungewalze mit einer heissen Platte und •iner Zug-Trennwalze, oder um did Kombination von Walzen«, dia zwischen einer heissen Platte angeordnet sind. Bei der Anordnung kann es sich ferner um eine einfache Vorrichtung handeln, bei der da« kalte Strecken des Fadens zwischen zwei Walzen

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vorgenommen wird. Die Anordnung der Streckzone wird in geeigneter Weise so auegewählt, dass die Kräuselung des Fadens in Abhängigkeit von dem zu verarbeitenden Fadenmaterial in der wirksamsten Weise durchgeführt werden kann.

Die gestreckten Fäden 21 werden aus der Zugwalze 9 herausgeführt, die sich am Ausgangsende der Streckzone befindet; und sie gelangen dann durch die Auastosseinrichtung 11 und das Rohr 12 und werden von dort zusammen mit weiterem Flud, das der Ausstosseinrichtung 11 zugeführt wurde, auf eine poröse Platte 14 geblasen, welche die drehbare Trommel 13 umgibt. Das der Ausstosseinrichtung 11 zugeführte Flud kann, Druckluft, erhitzte Luft oder Wasserdampf sein. Das Auagengsende der Ausstossvorrichtung 11 ist mit dem einen Ende des Rohrs 12 verbunden. Die Ausstoeseinrichtung 11 dient dazu, den Faden einzusaugen und ihn gleichzeitig wieder auszuatossen und den gestreckten Faden zu entspannen. Es ist nicht .· notwendig, dees dabei der Faden eine Drehung macht, bzw. verzwirnt wird. Es kann Jedoch auch eine Vorrichtung verwendet werden, mit der der Faden verdreht bzw. verzwirnt wird. Das Ausgangsende des Rohrs 12 muss sich in einem Abstand vom 10 bis 200 cm von dem Punkt befinden, an dem der Faden mit dem Flud in der Ausstosseinrichtung 11 in Berührung kommt. Wenn die oben erwähnte Entfernung kurzer als 10 cm ist, erfolgt eine turbulente Strömung, di& dem Faden eine unrege1-mäsaige Verdrehung verleihen kann, wodurch die Kräuselung

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dad

gestört werden kann. Wenn andererseits der Abstand grosser als 200 cm ist, ist z\iev die Strömung des Fluds nicht gestört, aber das Volumen des aufzuwendenden Fluds, das notwendig ist, um den Faden in die Ausstoßeinrichtung 11 au saugen, nimmt zu und verringert somit die Wirtschaftlichkeit.

Der Innendurchmesser des Rohrs 12 wird vorzugsweise so ausgewählt, dass er einen vorbestimmten kreisförmigen Querschnitt ergibt, und dass das Rohr im wesentlichen glatt ist. Der Innendurchmesser des Rohrs 12 muss im Bereich von 0,3 bis 0,8 cm liegen. Wenn der Innendurchmesser des Rohrs 12 kleiner als 0,3 cm ist, wird die Reibung zwischen dem Flud und der inneren Fläche des Rohrs 12 zu gross, sodass es unmöglich iet, den Faden in die Ausstosseinrichtung 11 einzusaugen und daraus mit hoher Geschwindigkeit abzugeben. Wenn andererseits der Innendurchmesser des Rohrs 12 grosser als 0,8 cm ist, neigt der euf die drehbare Trommel 13 geblasene Faden d8BU, dass er heften bleibt und Klumpen oder Knäuel bildet, wodurch es unmöglich ist, den Faden v/eiteren Bearbeitungsstufen zuzuführen. Der Abstand zwischen dem vorderen Ende des Rohrs 12 und der porösen Platte 14 am Umfang der drehbaren Trommel 13 ißt vorzugsweise so kurz wie möglich» damit keine Bearbeitungsschwierigkeiten auftreten« Die Ausstosseinrichtung 11 und das Rohr 12 können aus einem einsigen Teil bestehen odor voneinander getrennt soin. !ferner kann en de« Umfang des Rohrs 12 oine Heizeinrichtung angeordnet

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sein, damit die Temperetür des Fadens in geeigneter Weise eingehalten werden- kenn, oder um damit eine Wärmebehandlung des Fadens durchzuführen.

Wie bereits erwähnt, ist die drehbare Trommel 13 von einer porösen Platte mit Öffnungen von 0,57 bis 0,095 mm (32 150 Mesh) umgeben. Sie besteht aus einem synthetischen Harz, dessen Schmelzpunkt höher ist eis der des zu behandelnden Fadens« Die poröse Platte kann auch aus einem anderen Material bestehen und mit einem synthetischen Harz überzogen sein. Schlieselioh kann die Oberfläche der porösen Platte poliert sein. Die Trommel 13 kann von einer Antriebseinrichtung 15 mit jeder gewünschten Geschwindigkeit angetrieben werden. Die Drehgeschwindigkeit der Trommel 13 wird in Übereinstimmung mit der Streckgeschwindigkeit und der Dauer der Wärmebehandlung ausgewählt·

Wenn die Haschenweite der porösen Platte 14 grosser als 0,57 mm (32 Mesh) ist, neigt der Faden dazu, auf die Innenseite der porösen Platte 14 zu wandern, v/odurch Flaum entsteht und sich Schlaufen bilden bsw. ein lockerer Lauf erzielt wird. Wenn andererseits die Maschenweite der porösen Platte 14 kleiner als 0,095 mm (150 Mesh) ist, wird das Flud von der Oberfläche der porösen Platte 14 reflektiert, was zu einer turbulenten Weiterführung des Fadens und zu einer Kluiupenbildung des Fadens führt.

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Bei der vorliegenden j£rfindung v/erden die von der Ausstosseinriehtung ausgestossenen gestreckten Fäden, wie oben erwähnt, auf die poröse Platte (Siebtrommel) in Zick-Zack-Form abgelegt und dann der Behandlungszone zur Entspannung, zum Hervorrufen der Kräuselung und zur Fixierung der Kräuselung ohne Schwierigkeiten wie Schlingenbildung, Blockieren oder Klumpenbildung zugeführt. Fig. 3 ist eins vergrösserte Aufsicht des Fadens, der auf der porösen Platte behandelt werden soll.

Wenn für das Material der porösen Platte ein anderes auegewählt wurde, als es oben beschrieben wurde, lässt sich ein Flaum und eine Schlaufenbildung nicht vermeiden, sodase die Qualität des gekräuselten Fadens verringert wird.

Der Durchmesser der Trommel 13 soll mehr als 50 cm betragen· Dies ist nicht nur für die Entspsnnungastufe und die Wärnebehandlung notwendig, sondern auch dafür, dass die Aufnahmegeschwindigkeit des Fadens im Aufnahmebereich in geeigneter Weise reguliert werden kenn*

Der auf die poröse Platte 14 der Trommel 13 geblasene, streckte Faden wird erwärmt. Nachdem sich die Kräuselung in genügender Weise ausgebildet hat, verlässt der Faden dl· ; TronuBol 13._f nachdem er einen halben Umfang auf der Tromael zurückgelegt hat und läuft durch den Führer 17 und wird d*xut auf eine Spule oder zu einem Garnkörper 19 im Aufnahmebereich aufgewickelt.

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Um die Wärmebehandlung des Fsdens vornehmen zu können, sind Heizeinrichtungen 16 entlang eines Teils des Umfongs der Trommel 13 in geeignetem Abstend angebracht. Durch die Anordnung der Heizeinrichtung 16 ist es möglich, den gestreckten Feden in lockerem Zustand für die notwendige und genügende Zeit wirksam zu behandeln, indem die Drehgeschwindigkeit der drehbaren Trommel 15 so eingestellt wird, dass man einen gekräuselten Faden mit hoher Quelität erhält. Es ist erwünscht, dass der aus der Ausstos3einrichtung ausgestossene gestreckte Faden auf der Siebtrommel, deren Oberfläche sich mit etwa 1/5 bis 1/30-stel der Geschwindigkeit der Streckgeschwindigkeit bewegt, wenigstens eine Sekunde lang behandelt wird. Wie oben erwähnt, kann die Uärmebehandlungaeinrichtung 16 zum trockenen Erhitzen als auch zum Erhitzen mit Dampf geeignet sein.

In der Aufnahmezone sind Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen, mit denen der fertige Faden auf eine Spule oder als Garnkörper aufgewickelt wird, indem man die Reibung ausnützt, die zwischen der Antriebstrommel,18 und dem suf die Spule oder dan Garnkörper 19 aufgewickelten Faden besteht. Als Aufnehmevorrichtung kann beispielsweise eine Spulmaschine mit einer Schlitztrommel oder eine sich hin und hep bewe gende Einrichtung verwendet v/erden.

Wenn die Aufnahmeeinrichtung mit hoher Geschwindigkeit an-

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getrieben uird, kann ein Schlupf dec Fadens 20 auftreten. Die Geschwindigkeitsänderung: des Fadens infolge dieses Schlupfs wird von dem Faden auf der Trommel 13 absorbiert, sodass die erfindunss^einässe Vorrichtung lange Zeit kontinuierlich betrieben werden kann.

Da die erfindungsgemässe Streckzone nicht mit einem Läufer " und einer Aufnähmeeinrichtung versehen ist, wodurch dio mit einem Läufer und einer Aufnahmeeinrichtung verbundenen Schwierigkeiten vermieden werden können, ist es möglich, die erfindungsgemässe Vorrichtung mit einer ziemlich hohen Geschwindigkeit im Vergleich zu einer üblichen Streck- und Zwirnmaschine zu betreiben. Ferner kann die Ausstosseiurichtung 11 so betrieben werden, dass der Poden in die Ausstosseinrichtung eingesaugt und von ihr mit einer Geschwindigkeit abgegeben wird, die normalerweise höher als 1000 m/Hin, ist.

Der durch die Ausstosseinrichtung 11 geführte Fsden, der in dem Rohr 12 einer Wärmebehandlung ausgesetzt wird und sich dabei kräuselt, ist in Abhängigkeit von der Art des Fadens ein deutlich zusammengezogener Faden 22, im Vergleich zu dem Faden, der von der Zugwaize 9 herausgezogen wird. Deshalb* erfolgt die Aufnahme bei einer weit niedrigeren Geschwindigkeit als der Streckgeschv/indigkeit. Der so zusammengezogene Faden 22 wird zu einem nahezu vollständig gekräuselten Faden 25* wie bei Fig. 3 dargestellt, wenn der in Ziek-Zack-Form ge-

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legte Faden auf der porösen Fläche 1* der Trommel 13 an der V/ärmeeinrichtun-K 16 vorbeibewegt wird.

Der oben erwähnte gekräuselte Faden 23 v/i rd durch den Führer

17 als Faden 24 weitergeführt und in die Aufnahmeeinrichtung

18 und 19 aufgenommen. Die Aufnahmegeschwindigkeit gemäsa vorliegender Erfindung kann etwa 700 m/Min, betragen. Da de'r gekräuselte Faden in einer Stufe bei einer höheren Geschwindigkeit als 500 m/flin. erfindungsgemäss erhalten wird, und der gekräuselte Faden mit einer Geschwindigkeit von 300 m/Hin, aufgenommen wird, wird eine hohe Dualität des gekräuselten Fadens erreicht, und das Verfahren lässt sich insgesamt sehr wirtschaftlich durchführen.

Vom wirtschaftlichen Standpunkt ist es ausserordentlich wichtig, eine Vorrichtung wie die der vorliegenden Erfindung zur Verfügung zu haben, wenn man berücksichtigt;, dass damit gleichmässig gekräuselte Fäden mit einer so hohen Geschwindigkeit erzeugt werden können, v/i β dies bisher nicht möglich war.

De der Faden unmittelbar nach dem Strecken erfindungageoäaa entspannt wird, kann man dem natürlich sich kräuselnden Faden eine gleichmässige Kräuselung verleihen,obwohl einem derartigen Faden bisher nachgesagt wurde, dass seine Kräuselung instabil ist. Man kann aber auch einen Mehrkomponentenfaden.... verarbeiten, bei dem die unterschiedlichen Rückstellkraft«

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der Materialien zum Kräuseln ausgenützt werden, aus denen der Faden hergestellt wurde.

Da euBserdem bei der Streckeinrichtung gemäs3 der vorliegenden Erfindung keine Aufnahmeeinrichtung benötigt wird und die Ausstosseinrichtung klein gehalten werden kann, lassen sich leicht mehrere Fäden, Malifile, mit einer Zug-' walne so behandeln, dass die Fäden gleichzeitig gestreckt werden, sodass die Wirtschaftlichkoit nocn weiter erhöht wird,

Die prozentuale Kräuselungsdehnung und die prozentuale Kräuselungsrückstellung, womit die iräusalungseigenaehaften des erfindungsgeraäss gekräuseltan Fadens dargestellt werden, lassen sich wie folgt definieren:

Kräuselungsdehnung (#) « L - 3o

_{χ 1Q0} ,*■%

Kräuselungsrüokstellung (#) · ~ χ 100 (#)

wobei So «· Länge des gekräuselten Fadens, wenn eine Anfangslast von 1 mg/d aufgebracht wird,

L * Länge des gekräuselten Fadens, uonn auf ihn eine Last von 100 mg/d einwirkt,

8 » Länga dee gekräuselten Fadens, wenn die Anfangslast von 1 Mg/d wiederum aufgebracht wird, nechdem die Last von dem gekräuselten Faden entfernt wird unc man ihn 1 Min. zur Erholung stehen lMßßt, ist.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand von mehreren Beispielen näher erläutert:

Beispiel 1

Propylen wurde in η-Hexan unter Verwendung von Titantrichlorid und Diäthylaluminiumchlorid als Katalysator und einer kleinen Menge Wasserstoff zun Steuern des Molekular-' gewichts polymerisiert. Das so erhaltene Polymer wurde aufgearbeitet. Die verminderte Viskosität (n_flD/_c) unter Verwendung einer Lösung von O₁Lg Polymer in 100 ml Tetralin bei 135°O war 2,0. Das suf diese Woise erhaltene pulverförmige Polypropylen hatte einen Extrakt von 2,1 % mit n-Pepton. Zu diesem Polymer wurden 0,1 g 2,6-Di-t-butyl-t.-cresol als Stabilisierungsmittel gegeben. Die Mischung wurde in einer Strangpresse geknetet, wobei man ein PoIymarpuiver mit einer reduzierten Viskosität von 1,8 erhielt.

Das teilchanförraige Polymer wurde bei 270°0 durch eine Spinndüse mit 24 Löchern ausgepresst, deren Durchmesser 0,4-5 am war. Die Spinndüse war an einer üblichen Schmelzspinnmaschine mit einer Zahnradpumpe eingesetzt. Die ausgepressten Päden wurden an der Luft auf 20⁰O gekühlt und auf eine Spule mit einer Geschwindigkeit von 1000 m/Min, aufgewickelt. Diese nlcht-geatreckten Fäden wurden 4 Tsga lang in einem Raum bei 20⁰O aufbewahrt.

Die ao hergestellten, nicht-gestreckten fäden wurden In der

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/9

•rfindungegemässen Vorrichtung weiter behandelt, deren Bestandteile wie folgt eingestellt waren:

Streckzone: Antriebevalze 5 und Zu^walze 9 hatten einen
Durchmesser von 10 cm und eine befmiohtete Oberfläche. Die Heizplatte 8 wurde entfernt.

Ausstosseinrichtung: Der Eingangsdurchmesssr war 2 mm, der Ausgangsdurchmesser 3

Rohr: Der Innendurchmesser war 0,4 cas, Länge 1 m. Des Rohr bestand aus Hartglas.

Drehbare Trommel; Durchmesser »Im.

Siebtrommel: Die poröse Platte hatte öffnungen mit einem
Durchmesser von 0,177 mm (80 Mesh). Sie bestand aus rostfreiem Stahl, dessen Oberfläche mit Polypropylen übersogen war.

Aufnahmeeinrichtung: Die Spulwickelmaschine hatte eine Antriebstrommel 18, die mit dem Konus 19 kombiniert war, dessen Schrägung 3° 50' betrug.

Der so erhaltene-, nicht-gefltreckfco Polypropylenfaden ward« dadurch gestreckt, dass die Vorrichtung eingestellt und so" engeordnet wer, dass ein Streckverhältnis von 3 und eine

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SO

Streckgeschwindigkeit von 600 m/Min, bei Raumtemperatur erreicht wurde, und der Faden in die Ausstosseinrichtung eingesaugt wurde. Der Ausstosseinrichtung wurde Druckluft mit 3»0 kg/cm zugeführt. Die Umfangsgeschwindigkeit der drehbaren Trommel wer JO m/Min. Der so gestreckte Faden wurde mit Wärme behandelt und bei 120⁰O etwa 3 Sek. lang in einem Dampf raum thermofixiert, der 1 ra lang am Umfangst.eil · der Trommel angeordnet war. Denn wurde der Faden auf die Spule mit einer Geschwindigkeit von 353 m/Min, aufgewickelt.

Die Härte der Spule mit dem aufgewickelten Faden wurde mit . •inen Härteprüfer für Spulen der F8. Shimazu Seisekusho gemessen. Der Durchschnittswert der damit gemessenen Härte war 460 g, .

Der so erhaltene gekräuselte Faden hatte die folgenden physikalischen Eigenschaften:

Strecken d. Kräuselung 145 #

Rückstellung d. Kräuselung 90 %

Denier 102 d/24 Fäden Zähfestigkeit 3,8 g/d

Drehung 23 %

Andererseits wurde der oben beschriebene, nicht-gestreckte Faden sue Polypropylen in der Kälte in üblicher Weise auf einer Drehmaschine gestreckt, deren Walzen einen Durchmesser

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von IO cm hatten und deren Oberflächen befeuchtet wurden· Ea wurde ein Streckverhältnis von 3 und eine Stjceckgesohwlndigkeit von 600 m/Min, eingehalten. Die erheltenen Fäden wurden in einer Aufnehmespule auf eine Spindel aufgewickelt. Ein Teil des so gestreckten Fadens wurde von der Spule sofort wieder auf eine Haspel abgewickelt, während der restliche Teil des Fadens erst auf eine Haspel aufgewickelt wurde, nachdem der Faden auf der Spule einen Tag lang belassen v/urde. Die Fäden wurden mit. Dampf 10 Mn. lang auf 120⁰G erhitzt. Der sofort auf die Haspel aufgewickelte !faden zeigte nach dem Strecken eine beträchtlich bessere Kräuselung als der Faden, der zunächst einen Tag lang auf der Spule gelassen wurde. Die physikalischen Eigenschaften sind in der folgenden Zusammenstellung angegeben:

Strecken der Kräuselung 130 %
Rückstellung der Kräuselung 83 #

Denier 100 d/24- leaden Zähfestigkeit 3»8 g/d

Dehnung 20 #

Beispiel 2

161 g e-Oaprolactam, 12,4 g Nylon-6S-Sala und 26,6 g IJylon-6T-SaIz wurden als Pulver miteinander vermischt und dann einem Autoklaven unter Stickstoff und Druck so eingeführt, dass die Atmosphäre aus unter Druck stehendem stickstoff bestand. Dann wurde die Mischung in dem Autoklaven. 2 Stunden, lang auf

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220⁰O erhitzt. Anschliessend wurde der Druck des Autoklaven auf Atmosphärendruek verringert und die Mischung weitere Stunden lang erhitzt, während Stickstoff entnommen wurde. Denn wurde die Mischung in Form eines Bsnds aus dem Autoklaven unter dem Druck von zugeführtem Stickstoff ausgepresst. Des extrudierte Produkt wurde in einer Schneidein-, richtung zu Formkörperchen zerschnitten, die dann mit heissem Wasser extrahiert wurden, wobei man Formteilchen eines ternären Mischpolymers mit einer relativen Viskosität τ » 2,5 und einem Schmelzpunkt von 180°0 erhielt.

Andererseits wurde e-Oaprolactam in üblicher Weise polymerisiert und das Produkt mit heissem Wasser extrahiert, wodurch men Formkörperchen aus Nylon-6-Polyraer rait einer reletiven Viskosität , »2,3 erhielt.

Das gleiche Volumen der beiden so erhaltenen Polymere wurde durch eine Spinndüse mit 10 Löchern von Durchmesser 0,3 mm 'an einer üblichen Spinnmaschine bei einer Temperatur von 300⁰O ausgepresst und der Faden auf eine Spule mit einer Geschwindigkeit von 500 m/Min, aufgewicxelt. Man erhielt einen nicht-gestreckten Mehrkomponentenfaden von 175 d/10 fäden·

Der so erhaltene, nicht-gestreckte zusammengesetzte Feden wurde mit der erfindungagemässen Vorrichtung weiter behandelt, deren Bestandteile wie folgt eingestellt waren;

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JlS

Strecksone: Zugwslse 7 hatte einen Durchmesser von 8 mm und Zugwelze -9 einen Durchmesser von 10 cm; es wurde eine Trennwelze 10 verwendet.

Ausstossöinrichtung: Wie bei Beispiel 1

Bohr: Aus Polyäthylentetrsfluorid mit einem Innendurchmesser von 0,5 cm und einer Länge von 50 cm.

Drehbare Trommel: Durchmesser » 1,3m

Poröse Platte: Perforierte Oberfläche, deren Porosität etwa 0,14-9 mm (100 Mesh) entsprach und aus rostfreiem Stahl bestand, wurde verwendet. Die Oberfläche wurde poliert.

Aufnenmeeinrichtung: v/ie bei Beispiel 1.

Der oben erwähnte nicht-gestreckte Kehrkomponentenfaden wurde in der in geeigneter Weise eingestellten und angeordneten Vorrichtung gestreckt. Es wurde ein ot;reckve>rhältnis von 3»5* eine Streckgeschwindigkeit von 6>0C m/Min, und eine Temperatur der Zugwalze von 50°0 angewendet, wobei der Faden in die Aunstossvorrichtung eingesaugt vrurde. Heisse Pressluft unter einem Druck von 3,5 kg/cm" und bei oiner Temperatur von 100 wurde der Ausstosseinrichtung zugeführt. Die Umfangsgeschwindigkeit der Drehtrommel war 25 m/Min. Dor* gestreckte Faden wurde mit Dampf einer Warna behänd Jung unterworfen. Der Deuspf-

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raum war 1 m lang 8m Umfang der Trommel angeordnet, wobei Dampf mit 100⁰C zugeführt wurde, um die gekräuselten Fäden thermisch zu fixieren. Anschliessend wurden sie auf eine Spule nit einer Geschwindigkeit von 580 m/Hin, aufgewickelt. Der so erhaltene Faden hatte hochwertige Kräuselung.

Der gekräuselte Faden hatte die folgenden physikalischen Eigenschaften:

Strecken der Kräuselung 105 %

Rückstellung der Kräuselung 82 %

Denier 55 d/10 Fäden Zähfestigkeit 5,5 g/d

Dehnung 25 #

Danach wurden zwei weitere Gruppen von Ausstosseinrichtungen von Bohren in die erfindungsgemässe Vorrichtung eingefügt. Die drei Gruppen der Ausstosseinrichtungen und Röhren wurden parallel in solchen Abständon angeordnet, dass zwischen ^e zwei Einheiten ein Abstand won 2 cm war. Die anderen Bestandteile wurden nicht verändart* Drei der nicht-gestreckten zusammengesetzten Mehrkomponentenfäden, wie sie oben beschrieben wurden, wurden der Vorrichtung zugeführt, wobei jeder Faden in die entsprechende Ausstosseinrichtung eingesaugt wurde. Danach wurden die drei Fäden der gemeinsamen einzigen Gruppe von Zugwolae zugeführt und unter den gleichen Bedingungen, wie obon erwähnt, gestreckt und geeon- ö.Bj:1i bu£ sntspreohende Spülen aufgewickelt. BAD OBiGiNAL

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Die so erhaltenen Fäden hatten eine qualitativ hochwertige Kräuselung. Es konnte kein wesentlicher Unterschied zwischen den so erhaltenen drei Fäden festgestellt werden,

Beispiel 3

Geschmolzenes Poly-(äthylendiphenoxyäthan-4;4'-dicerboxyl8t)

mit einer reduzierten Viskosität von Q₁75 und geschmolzenes Polyethylenterephthalat mit einer Intrinsikviskosdtät von 0_t58 wurde Seite an Seite zu Fäden durch die gleiche Mündung eines Spinnkopfes ersponnen. In diesem Beispiel w.ifrd die reduzierte Viskosität, wie allgemein üblich, ensgedrückt durch die Gleichung

reduzierte Viskosität « In rel

κ —

worin _Ml die relative Viskosität der Losung isit der Konzentration C ist; 0 β 1,0 g Poly-(äthylendiphenoxyäthaa-4:4-^#-dioei?boxylat) pro 100 ml Lösung, gemessen bei 25°C. Das Lösungsmittel war eine 1,0 #»ig€» Mischung, bestehend aus Phenol und Tetrschloräthan im Gewichtsverhältnis von 1:2. Die oben ©rwähnto latrinsikviskoaität wurde durch die allgemein bekannte Formel bestimmt, wobei als Lösungsmittel eine Mischung von Phenol und Trichlorphenol im Gewichtsverhältnis von 2:1 verwendet wurde und bei 25°0 gemessen wurde*

Die Spinnmaschine wurde durch Verbinden von zwei Extrudern,

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zwei Zahnradpumpen und einem Spinnkopf für gemeinsames Spinnen gebildet. Die aus dem Lösungsmittel ersponnenen Fäden wurden gekühlt, indem Luft von der Seite her eingeblssen wurde. Als Spinnkopf diente eine Düse mit 24 Löchern von 0,3 mm Durohmesser. Die Spinntemperatur war 275°C, dia Ktihltemperatur 2O⁰O, die Geschwindigkeit der Kühlluft 0,1 m/Sek. und die Spinngesehwindigkeit 900 m/Min.

Wk Die so erhaltenen, nicht-gezogenen Fäden von 210 den/24 Fäden wurden mit der in Beispiel 1 beschriebenen erfindungsgemässen Vorrichtung kontinuierlich gestreckt und gekräuselt. Lediglich die poröse Platte und der Kräuselungsebscbnitt wurden geändert.

Die poröse Platte war aus rostfreiem Stahl und enthielt zahlreiche sehr kleine Löcher mit einem Durchmesser von 0,20 mm, wobei der Abstand zwischen ihren Mittelpunkten 0,21 mm betrug. Die Oberfläche wurde poliert.

Mit dieser Vorrichtung wurden die nicht-gestreckten zusammengesetzten Fäden bei einem Zugverhältnis von 3iO, einer Zuggeschwindigkeit von 400 m/Hin, bei einer Temperatur der Welse 5 von 9O⁰O und der Zugwalze 9 von ITormaltemperatur gestreckt. Die Fäden wurden in die Ausstosseinrichtung eingesaugt, die mit Druckluft von 3,0 kg/cra^ beschickt wurde« Die mit der porösen Platte bedeckte Drehtrommel hatte eine

Oberflächengeschwindigkeit von 30 m/Min. Ea wurde keine Wärmebehandlung vorgenommen und die Fäden wurden mit einer Geschwindigkeit von 250 m/Min, aufgenommen.

Der so gekräuselte Faden hatte eine Kräuselungsdehnung von 150 #.

gatentaηsprücho

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Kräuseln von Fäden, dadurch gekennzeichnet, dass man den nicht-gestreckten Faden aus einem thermoplastischen synthetischen Material, der durch Strecken oder durch eine Wärmebehandlung nach dem Strecken gekräuselt v/erden kann, streckt, den gestreckten Faden entspannen lässt, den entspannten Faden erhitzt und ihn dann semmelt,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man einen nicht-gestreckten Faden aus wenigstens zwei Polymeren mit verschiedenen Viskositäten verwendet, wobei die beiden Polymere entweder Seite bei Seite oder in Form von Kern und Mantel angeordnet sind.

3* Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass men dsn nicht-gestreckten Faden um das 1- bis 10-fache seiner ursprünglichen Länge unter normaler Temperatur oder unterhalb ds3 Schmelzpunktes des Polymers streckt.

4* Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man den gestreckten Faden alt einem gasförmigen Medium in eine Eatspannungszone fördert«, die Richtung des Fadens su3 der Richtung des gaafc'.Msigeu Mediums in der Entspanmingesone ablenkt.

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5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, d <· durch gekennzeichnet} dass man die Entspannung dadurch vornimmt, dass man den gestreckten Fadei. augenblicklioh und zeitlich spannungsfrei hält.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 51 "d s d u r c h gekennzeichnet, dass aan das gasförmige Medium mit einer grösseren Geschwindigkeit einführt» als sie der eingeführte gestreckte Faden in der Entspannungenone besitzt,

7· Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass man des Kräuseln, des Fadens und des Fixieren des gekraustIr.ei. Fadens durch eine Kntspannungsbehandlung beendet, bei der .de^Vjösdeckte Faden auf ein Sieb gefördert wird, dessen Oberfläche sich mit einer langsameren Geschwindigkeit fortbewegt als die Geschwindigkeit des eingeführten gestreckten Fadens in der Entspannungszone.

8. Vorfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass man die Entspannungabohandlting des gestreckten Fadens wenigstens eine Sekunde lang vornimmt.

9* Verfahren nach Anspruch 7 oder ('■, dadurch gekennzeichnet, dans man die lintepannuiig eine Se-

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künde lang auf der porösen Sieboberflache vornimmt, deren Oberflächengeschwindigkeit l/5~tel bis 1/30-stel der Streckgesohwindigkeit dee Fadens beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass man den gekräuselten Faden mit einer grösseren Geschwindigkeit als 300 m pro Minute aufnimmt.

11. Vorrichtung zum kontinuierlichem Kräuseln von Fäden, gekenns eichnet durch eine Einrichtung zum Zuführen von ungestreckten Fäden auf Fadenwalzen, eine Einrichtung zum Strecken des nicht-gestreckten Fadens, eine Einrichtung zum Ausstossen des nicht-gestreckten Fadens mit Hilfe eines gasformigen Mediums zu einer Entspannungevorrichtung, eine Einrichtung zum Entspannen des Fadens «uf einer porösen Platte, die den gestreckten Faden fördert, während er gleichzeitig entspannt, gekräuselt und fixiert wird, eine Einrichtung zum Aufwickeln des gekräuselten Fadens und zum Entfernen. au£ der Entspannungszone.

1.2. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Strek-' ken des nicht-gestreckten Fadens aus einer Heizplatte und einer Zugwslse besteht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch

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g e k β η η ζ eichnet, dass die Einrichtung zum Strekken des nicht-gestreckten Fadens mit einem Zugstift und einer Heizplatte ausgestattet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 13» dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Einführen der gestreckten Fäden eine Ausstosseinrichtung mit einem Rohr vom Durchmesser 0,3 bis 0,8 era und einer Länge von 10 bis 200 cm von dem Punkt an gemessen enthält, an dem die Fäden mit dem gasförmigen Medium zusammentreffen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum £ntspsnnen eine drehbare Trommel mit einem Durchmesser von mehr als 50 cm und mit einer porösen Oberfläche sum Abtrennen dar gestreckten Fäden von dem gasförmigen Medium enthält·

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Oberfläche aus einem Met3llsieb der Maschenweite von 0,57 fcis O_?O95 mm be3tent.

1?. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch g s k e η η -3 9 i Q h υ θ t, dass iss I'Ietsllsieb mit einem synthetischen 51ars überzogen ist, dessen Schmelzpunkt; höher ist; als dtr los Fadone*

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18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Sieb poliert ist.

19· Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die poröse Platte aus einem Sieb aus synthetischem Harz mit einem höheren Schmelzpunkt eis dem der Fäden und einer Maschenweite von 0,57 bis 0,095 mm besteht.

20. Vorrichtung nach Anspruch 11 bis 19, dadurch gekennz eichnet, dess die Entspannungseinrichtung mit einer Einrichtung für die Wärmebehandlung des entepennten Fadens versehen ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, gekennz eichnet durch eine Einrichtung für die trockene Wärmebehandlung oder für die Wärmebehandlung mit Dampf.

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