DE1785412C3

DE1785412C3 - Verfahren zur Herstellung eines gekräuselten Polyamidgarns

Info

Publication number: DE1785412C3
Application number: DE19681785412
Authority: DE
Inventors: Takeshichiro Neyagawa Naito; Hiroshi Suita Nakano; Yasunori Ibaragi Suma
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1967-09-21
Filing date: 1968-09-20
Publication date: 1976-01-02
Also published as: DE1785412A1; DE1785412B2; GB1233940A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gekräuselten Polyamidgarns.

Es ist bekannt, daß man einen Film, der durch Vermisehen von Polyamiden mit einer mit Polyamid unverträglichen hochmolekularen organischen Verbindung oder einer anorganischen Substanz hergestellt und schmelzstranggepreßt wurde, leicht fibrillieren kann, wenn man ihn in der Wärme auf das Vierfache der ursprünglichen Länge oder darüber streckt.

Ein Verfahren zum Herstellen eines gekräuselten Fadens durch einseitiges Wärmebehandeln eines gestreckten Polyamidfadens unter Dehnung auf 10% oder weniger und anschließendes Entspannen dieses Fadens in der Wärme ist in der britischen Patentschrift 8 90 110 sowie den USA.-Patentschriften 29 74 391, 32 26 792,33 64 540 und 33 64 541 beschrieben.

Ferner ist ein Verfahren zum einseitigen Wärtnebehandeln eines Polyamidfadens während des Streckens in der USA.-Patentschrift 31 12 551 beschrieben.

Wendet man diese Verfahren jedoch bei einem hauptsächlich aus Polyamid bestehenden Film an, so erhält man lediglich eine äußerst grobe Kräuselung oder es entstehen Schwierigkeiten beim Fibrillieren. Daher erhält man auf diese V/eise kein gut fibrilliertes Garn mit feinen Kräuselungen.

Dies ist auf folgende Tatsachen zurückzuführen: Um ein gut fibrilliertes Garn aus einem in Band- oder Schlauchform stranggepreßten TiIm zu erzielen, ist eine Längsstreckung auf wenigstens das 3,0fache, vorzugsweise das 3,5fache, oder darüber erforderlich. Obwohl dieses Strecken in der Wärme leicht möglich ist, entwickelt sich in dem Film kaum eine latente Schrumpffähigkeit in der Wärme. Daher entwickeln sich nach dem einseitigen Wärmebehandeln und dem Entspannen in der Wärme kaum Kräuselungen.

Streckt man dagegen in der Kälte, so entwickelt sich eine starke latente Wärmeschrumpfbarkeit in dem Film, wodurch das Auftreten von Kräuselungen beim Entspannen begünstigt wird. Ein derart starkes Kaltstrecken auf das 3,0fache oder darüber ohne Bildung von Brüchen in dem Film ist jedoch schwierig. Falls man aber den Film auf weniger als das 3,0fache streckt, kann man ihn nur schwierig fibrillieren, wenn man nicht eine spezielle Fibrilliervorrichtung verwendet, die mehr schneidet als fibrilliert, oder man muß den Mischungsanteil von anderen hochmolekularer, Verbindungen oder anorganischen Substanzen mit dem Polyamid auf über 10% erhöhen, um eine gute Fibrillierbarkeit des Films zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Polyamid-Garnen mit feiner Kräuselung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man einen Polyamid-Film zunächst einer Heißverstreckung um das 2,0- bis 3,5fache seiner Lange und dann einer Kaltverstreckung um das 1,2- bis 2.0fache seiner Länge unterwirft, hierauf den Film unter Beibehaltung der Zugspannung bei einer Temperatur von mindestens !70⁰C einseitig wärmebehandelt und anschließend fibrilliert und dann in der Wärme entspannt.

Zweckmäßigerweise führt man die Heißverstreckung in Wasser oder Wasserdampf von mindestens 90⁰C, in Luft von mindestens 120°C, oder auf einer auf mindestens 120^cC erhitzten Walze oder Platte aus.

Die Kaltverstreckung führt man zweckmäßigerweise in Wasser oder Wasserdampf von höchstens 6O⁰C. in Luft von höchstens 100°C oder auf einer Walze oder Platte von höchstens 100° C aus.

Erfindungsgemäß läßt sich ein hauptsächlich aus Polyamid bestehender Film gut fibrillierbar und wärmeschrumpfbar machen, wenn man ihn in der Wärme auf das 2,0- bis 3,5fache streckt, dann in der Kälte auf das l,2fache bis 2,0fache streckt. Auf diese Weise kann man bei der Erfindung ein Gesamtstreckverhältnis von 3,5 oder mehr erzielen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein einseitiges Wärmebehandeln des gestreckten Films unmittelbar nach dem Kaltstrecken unter Beibehaltung der auf Grund der obigen Streckvorgänge erzielten Spannung erforderlich. Wenn man dagegen diese Spannung aufhebt und den kaltgestreckten Film beispielsweise auf eine Spindel wickelt und von da in die Vorrichtung zum einseitigen Wärmebehandeln einführt, muß man den Film erneut auf 10% oder mehr seiner Länge strecken.

Die wichtigsten Bedingungen bei der Erfindung sind also das Strecken und das einseitige Wärmebehandeln, wodurch sowohl gute Fibrillierbarkeit als auch eine große latente Wärmeschrumpfbarkeit des Polyamidfilms erzielt werden.

Der bei der Erfindung verwendete Polyamid-Film besteht entweder zu 100% aus Polyamid oder aus einer Substanz, die höchstens 30 Gewichtsprozent einer mit dem Polyamid unverträglichen hochmolekularen organischen Verbindung oder einer anorganischen Substanz im Gemisch mit wenigstens 70 Gewichtsprozent Polyamid enthält. Als hochmolekulare organische Verbindung werden im Rahmen der Erfindung beispielsweise Polypropylen, Polyäthylen, Polystyrol, Polyäthylenterephthalat u. dgl. verwendet. Als anorganische Substanzen eignen sich beispielsweise ein Metall oder eine sich nicht zersetzende Metallverbindung, die beim Schmelzpunkt des Polyamids sich qualitativ nicht verändert und weich gemacht wird, wie Titandioxid, Calciumchlorid u. dgl., wobei der Teilchendurchmesser etwa 0,01 bis 3 Mikron betragen soll.

Zum einseitigen Wärmebehandeln verwendet man eine geheizte Walze, wie sie in der GB-PS 8 90 110 beschrieben ist.

Um jedoch eine sichere und einheitliche einseitige Wärmebehandlung des 10 bis 15 Mikron starken und mehrere Millimeter bis mehrere 10 Zentimeter breiten Films zu erreichen, muß man die erhitzte Metallrolle an ^_2n Film anpressen. Hierzu verwendet man eine Preßwalze aus einem erhitzten Metall oder einem keramischen Material mit einer Gegenwalze aus einem nicht erhitzten elastischen Material, wie Kautschuk, Papier oder einem wärmebeständigen Harz. Beide Walzen werden durch ein statisches Gewicht oder eine Feder aneinandergepreßt und vorzugsweise mit gleicher Geschwindigkeit wie der durch die Walzen hindurchlaufende Film in Umdrehung versetzt. Die metallische oder keramische Walze wird von innen her erhitzt, z. B. mit einer elektrischen Heizvorrichtung, oder durch Innenbeheizung _mit einem auf hohe Temperatur gebrachten Heizmedium, wie Wasserdampf, einer Flüssigkeit oder einem Gas, oder es erfolgt eine Beheizung von außen durch andere Hochtemperaturquellen.

Die Preßwalze für die einseitige Wärmebehandlung weist eine glatte Oberfläche oder viele axial angeordnete Rinnen von 5 bis 20 Mikron Tiefe und 10 bis 50 Mikron Abstand auf oder ist mit vielen, willkürlich in einem Abstand von 10 bis 15 Mikron angeordneten Erhebungen mit einer Höhe von 5 bis 20 Mikron versehen. Die Anwendung einer derartigen, mit Rillen oder Erhebungen versehenen Walze führt zu einer verbesserten Wärmebehandlung des einseitig behandelten Films und bewirkt gleichzeitig einen geringeren Krümmungsradius des einseitig gekrümmten Films. Die aus Kautschuk, Harz oder Papier bestehende Gegenwalze kann gegebenenfalls von innen oder außen gekühlt werden.

Die Oberflächentemperatur der erhitzten Walze beträgt 170°C oder darüber, vorzugsweise 180 bis 22O⁰C; die Temperatur kann je nach der Stärke des Films, dem Durchmesser und dem Druck der erhitzten Preßwalze sowie der Filmgeschwindigkeit gewählt werden. Falls die Filmgeschwindigkeit 100 m pro Minute übersteigt, kann man eine über dem Schmelzpunkt des Films liegende Temperatur anwenden.

Das Fibrillieren des Films kann leicht durch Anwendung einer beliebigen Fibrillier-Vorrichtung, wie einer Feile, einem mit Granat-Draht umwickelten Zylinder, einem mit Drahtgewebe umwickelten Zylinder oder einer Vorrichtung vom Typ eines Gewindeschneidbohrers bestehen. Das Entspannen in der Wärme zum Entwickeln von Kräuselungen kann durch Erhitzen des fibrillierten Garns mit heißem Wasser oder Wasserdampf auf etwa 100° C oder mit heißer Luft von 15O⁰C oder mehr ausgeführt werden.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen und der Beispiele weiter erläutert. In den Zeichnungen bedeutet

F i g. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßeri Verfahrens,

F i g. 2 eine Fibrillier-Vorrichtung vom Typ eines Gewindeschneidbohrers. Diese Vorrichtung besteht aus einer mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden 6c Walze 31, welche Nuten 32 und Schneidkanten 33 auf dem Umfang parallel zur Axialrichtung aufweist. Die Nuten 32 können spiralförmig angeordnet sein. Die Walze 31 ist dabei so angeordnet, daß sie einen bestimmten Winkel zur Transportrichtung des Films einnimmt und ihre Umfangsgeschwindigkeit gleich oder höher als die Oberflächengeschwindigkeit des Films ist, so daß der Film durch die Schneidkanten 33 geschnit

ten wird.

Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Beispiele erläutert, in denen sich alle Teilangaben, falls nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht beziehen.

Beispiel 1

93 Teile Polyamidschnitzel und 7 Teile Polyäthylen von großer Dichte werden miteinander vermischt, durch einen Trichter 1 gemäß F i g. 1 in eine Strangpresse 2 eingeführt, dort geschmolzen, in Form eines Films durch eine Form 3 stranggepreßt und durch ein mit Wasser gefülltes Abschreckbad 4 bei normaler Temperatur geleitet.

Dann wird der Film in einer ersten Streckvorrichtung 5,6 und 7 in Wärme gestreckt. Die Walzen 5 und 7 bei der ersten Streckvorrichtung laufen mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten, wobei das Streckverhältnis 2,0 beträgt. Die Temperatur des hei-8en Wassers in dem Wasserbad 6 beträgt 98° C. Der bei dieser Verfahrensstufe erhaltene Film besitzt eine Stärke von 40 Mikron und eine Breite von 10 mm.

Der Film wird dann durch eine Trockenkammer 8 geleitet und auf einer Kühlwalze 9 abgeschreckt. Der abgeschreckte Film wird in einer zweiten Streckvorrichtung 10, 11 kaltgesi reckt. Die Walzen 10 und 11 laufen mit unterschiedlicher Umfangsgeschwindigkeit, wobei das Streckverhältnis 2,0 beträgt. Die in dieser zweiten Streckzone ausgeübte Zugspannung beträgt etwa 300 g.

Das einseitige Wärmebehandeln des so erhaltenen Films erfolgt durch die Klemmwalzen 12, 13. Die Klemmwalze 12 besteht aus Metall und weist einen Durchmesser von 50 mm und eine Breite von 60 mm auf; die Oberflächentemperatur dieser Walze wird mit einer eingebauten elektrischen Heizung auf 200°C gehalten. Die Klemmwalze 13 besteht aus wärmebeständigem Kautschuk und weist einen Durchmesser von 50 mm und eine Breite von 60 mm auf. Die Klemmwalzen 12, <3 werden mit einem Druck von 6 kg aneinandergepreßt. Die Klemmwalzen 12, 13 bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 30 m/min in Laufrichtung des Films; die Umfangsgeschwindigkeit dieser Walzen ist identisch mit der Umfangsgeschwindigkeit der Walze 11 und der Klenimwalzen 14, 16. Im Teil 27 der Vorrichtung wird eine Zugspannung von 300 g auf den Film ausgeübt.

Die Zugspannung des Films im Teil 28 unmittelbar nach den Klemmwalzen 12,13 beträgt etwa 50 g.

Eine Streifenschneidmaschine 15 dient zum Schneiden des hindurchgehenden Films auf eine gewünschte Breite.

Als Fibrilliervorrichtung 17 wird eine Vorrichtung vom Typ eines Gewindeschneidbohrers mit einem Durchmesser von 50 mm verwendet. Durch Einstellen der Umfangsgeschwindigkeit der Klemmwalze 18 wird in dieser Fibrillierzone eine Zugspannung von etwa 150 g auf den Film ausgeüot. Die Fibriiliervorrichiung 17 wird so eingestellt, daß das Verhältnis der Filmgeschwindigkeit zur Umfangsgeschwindigkeit der Fibrilliervorrichtung 1 bis 4 und der Neigungswinkel des Films 6O⁰C beträgt. Dabei wird im Teil 29 das gewünschte fibrillierte Garn erhalten.

Das fibrillierte Garn wird dann im nichtgespannten Zustand auf einem Förderband 19 aus Metallmaschendraht aufgehäuft und dann in eine Heizkammer übergeführt und dort 20 Sekunden lang in der Wärme

entspannt. Die Temperatur in der Heizkammer 20 wird durch Heißluft konstant auf 160⁰C gehalten.

Das wärmeentspannte, gekräuselte fibrillierte Garn wird dann in eine aus einem Förderband 21 und einem Kühlgebläse 22 bestehende Kühlvorrichtung übergeführt und dort abgeschreckt. Das abgeschreckte Garn wird dann über die Dehnwalzen 23 geleitet und durch die Trennwalze 24 in einzelne Garne getrennt und über weitere Trennwalzen 25 auf Spulen 26 aufgewickelt.

Das erfindungsgemäß hergestellte, gekräuselte fibrillierte Garn weist pro Einzelfaser etwa 30 Kräuselungen auf 25 mm auf.

Beispiel 2

Polyamidschnitzel wurden geschmolzen, als Band stranggepreßt und in Wasser von normaler Temperatur abgeschreckt. Der so erhaltene Film wurde auf das 3fache der ursprünglichen Länge in heißem Wasser von 98° C gestreckt, aufgewickelt und bei normaler Temperatur getrocknet. Auf diese Weise wurde ein Film von 20 μιη Stärke und 10 mm Breite erhalten. Dieser Film wurde dann in mehrere Stufen auf ein Streckverhältnis von 1,7 mit Hilfe von auf 100⁰C erhitzten Heißwalzen gestreckt. Dann wurde die einseitige Wärmebehandlung des Films auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 ausgeführt. Der Film wurde dann fibrilliert, wobei das Verhältnis der Filmgeschwindigkeit zur Umfangsgeschwindigkeit der Fibrilliervorrichtung 1 bis 5 und der Neigungswinkel des Films zur Fibrilliervorrichtung 30° betrug; dabei wurde die gleiche Fibrilliervorrichtung wie in Beispiel 1 angewendet und ein Zug von 200 g ausgeübt. Anschließend wurde auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 in der Wärme entspannt. Hierbei wurde Jas gewünschte gekräuselte fibrillierte Garn mit etwa 16 Kräuselungen pro 25 mm Einzelfaser erhalten.

Beispiel 3

85 Teile Polyamidschnitzel und 15 Teile Polystyrol

ίο wurden miteinander vermischt, geschmolzen, aus einer Strangpresse in Schlauchform stranggepreßt und anschließend abgeschreckt. Der erhaltene Schlauch wurde aufgeschlitzt, zu einem Film mit einer Breite von 30 mm verarbeitet und in heißem Wasser von 98°C auf das dreifache der ursprünglichen Länge gestreckt; dann wurde der Film mit einer Heizwalze von 80⁰C auf das l,30fache kaltgestreckt, anschließend unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 einseitig wärmebehandelt und dann aufgewickelt. Dieser Film wurde dann um 5% gestreckt, um eine für das Fibrillieren erforderliche Spannung von 150 g/1000 den zu erzielen. In dieser Verfahrensstufe wurde der Film in vier schmälere Filme mit einer Breite von jeweils 6 mm aufgeschlitzt. Dann wurde der Film unter Spannung über einen mit Granatdraht umwickelten Zylinder geleitet, wobei das Verhältnis der Filmgeschwindigkeit zur Umfangsgeschwindigkeit 1 bis 5 und der Neigungswinkel des Films 40°C betrug. Durch 5 Sekunden dauerndes Wärmebehandeln des erhaltenen fibrillierten Garns im entspannten Zustand bei 160⁰C wurde das gewünschte gekräuselte fibrillierte Garn erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines gekräuselten Polyamid-Garnes, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Polyamid-Film zunächst einer Heißverstreckung um das 2,0- bis 3,5fache seiner Länge und dann einer Kaltverstreckung um das 1,2-bis 2,0fache seiner Länge unterwirft, hierauf den Film unter Beibehaltung der Zugspannung bei einer Temperatur von mindestens 170° C einseitig wärmebehandelt und anschließend fibrilliert und dann in der Wärme entspannt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heißverstreckung in Wasser oder Wasserdampf von mindestens 90° C, in Luft von mindestens 120° C, oder auf einer auf mindestens 120°C erhitzten Walze oder Platte erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltverstreckung in Wasser oder Wasserdampf von höchstens 6O⁰C, in Luft von höchstens 100°C, oder auf einer Walze oder Platte von höchstens 100°C erfolgt.