DE1912299A1

DE1912299A1 - Verfahren zur Herstellung von Faeden und Garnen

Info

Publication number: DE1912299A1
Application number: DE19691912299
Authority: DE
Inventors: Matthews Kenneth Gerald; Jones David Mervyn
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1968-03-15
Filing date: 1969-03-11
Publication date: 1969-10-09
Also published as: GB1237124A; BE729662A; NL6903962A; FR2004029A1

Description

Verfahren zur Herstellung von Fäden und Garnen

Priorität: 15» März 1968 - Großbritannien

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Filmen, Fäden_? Garnen und dgl_o aus synthetischen linearen sehmelzapinnbaren wasserabsorbierenden Polymeren mit Hilfe eines Spinn-Verstreck-Verfahrens» Sie bezieht sich insbesondere auf synthetische lineare schmelzspinnbare kristallisierbare wasserabsorbierende Polymere, wie Z₀B₀ Nylcn~66_s die bei liesem Verfahren verwendet werden»

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Unter dem Ausdruck "wasserabsorbierende Polymere" sollen Poly= mere verstanden werden, die im festen Zastand eine höhere Neigung zur Absorption von Wasser besitzen als im geschmolzenen Zustande

Mit dem Ausdruck "Spinn-Verstreck-Verfaliren" ist ein Verfahren gemeint, bei dem das Schmelzspinnen und Verstrecken des Polymers in einem Verfahren kontinuierlich ausgeführt werden, und zwar ohne dazwischenliegende Lagerung des gesponnenen Garns in Form eines Garnwickels vor dem Verstrecken,

Es wurde gefunden, daß, wenn das Spinn-verstreck-Verfahren bei Geschwindigkeiten und bei Verstreck^erhältnissen versucht wird, die gewöhnlich in der technischen Praxis verwendet werden, keine ausreichende Zeit vorhanden ist, daß das gesponnene Garn zwischen dem Punkt, bei dem s:.ch die gesponnenen Polymerfäden verfestigen, und dem Punkt_£ bei dem sie verstreckt werden, ein Feuchtigkeitsgleichgewicht erreichen,. Ein solches Verstrecken wird gewöhnlich dadurch ausgeführt _B daß die Fäden um aufeinanderfolgende, sich drehende Rollen geführt werden ρ wobei die Rolle oder die Rollen stromabwärts des Verfahrens sieh mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit drehen als die erste RoIIe₀ Wegen der genannten Schwierig*, keit verläuft das Verstrecken bei dem kontinuierlichen Spinn-Verstreck-Verfahren nicht aufriedenstellsnd, da eine über-

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mäßige Zahl von Rißen in den Fäden auftreten₀ Weiterhin zeigt das resultierende verstreckte Garn im Vergleich zu einem ähnlichen Garn, welches durch das üblichere Herstellungsverfahren hergestellt worden ist, bei dem ein Spinnen, Aufspulen und ein späteres Verstrecken des Garns vorgenommen wird, schlechte physikalische Eigenschaften.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich insbesondere mit der Herstellung von Industriegarnen, wie Z₀B₀ Reifenkorkgarnen, aber die damit verknüpften allgemeinen Probleme und deren Löst-ngen gelten für viele Garatypen«. Solche industrielle Garne sollen gewöhnlich eine hohe Reißfestigkeit aufweisen, und um eine solche Festigkeit zu erreichen, muß das gesponnene Garn auf ein hohes Verstreckverhältnis verstreckt werden, doh< unter sehr strengen Bedingungen; dies verschlimmert natürlich noch die oben erwähnten Schwierigkeiten und macht das Spinn-Verstreck-Verfahren besonders mühsam _o

Die Festigkeiten von verstreckten Garnen, die verschiedene Dehnfähigkeiten besitzen, können in zweckmäßiger Weise durch den Parameter TE' verglichen werden, worin T die Reißfestigkeit^ ausgedrückt als Reißspannung, in Gramm, dividiert durch den ursprünglichen verstreckten Denierwert bedeutet und E die Dehnfähigkeit ist, welche als die Heißlänge minus die ursprüngliche Länge, multipliziert mit 100 und dividiert durch

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die ursprüngliche länge, definiert ietc Bei Reifenkord garnen besitzt die restliche Dehnfähigkeit E des vorstreckten Garns beispielsweise ein Minimum von ungefähr 12$; dieser Wert verändert sich mit dem Herstellungsverfahren nur gering. Bs ist erwünscht» daß dieser Wert rund 157& betragen soll, um das Garn mit einem Kleinen "Kachgeben" auszustatten. Daher ist die Garnqualität umso besser, je höher der Wert für TE'

Das oben erwähnte Fehlen von Zeil;, damit das Garn beim Spinn Verstreek-Verfahren der oben erwähnten Polymeren ein Feuchtigkeitsgleichgewicht erreicht, scheint ein Garn mit Eigenschaften zur Folge au haben, das sich über seinen Durchmesser ändert· Diese Ungleichförmigkeit ist vermutlich die Ursache für das schlechte Verstrecken« Dieser Effekt kann dadurch beseitigt werden, daß man die ursprüngliche praktische Gleichförmigkeit des gesponnenen Garns bewahrt, indem man verhindert, daß Wasser in das Garn eintritt oder indem man zumindest stark seine Eintrittsgeschwindigkeit beschrankt«, Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß "**»*> eine Spinnappret ttr verwendet, die einen sehr niedrigen Wassergehalt^; besitat. Beim normalen Verfahren wird eine öl-in-Wasser^ Emulsion, die ungefähr 80-90?£ Wasser enthält, vor dem Verstrecken auf das gesponnene Garn aufgebracht _c Es wurde ge"» funden, daß eine Appretur, die beispielsweise 5$ Wasser ent-

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hält, stark verbesserte Hesultate gegenüber denjenigen ergibt, die mit einer normalen wäßrigen Appretur erbalten werden, wobei der TE' -Wert des vorstreckten Garns, ungefähr 30 beträgt. Dieser Wert ist nahezu der gleiche wie er erhalten wird, wenn man das normale Spinn-iagervmgs-Verstreck-Verfahren verwendet, und er ist beträchtlich höhör als derjenige, der bei einem Spinn-Verstireek-Verfahren erhalten wird, wenn herkömmliche Appreturen mit einem Gehalt von 80-90$ Wasser verwendet werden,,

Die Appretur mit niedrigem Wassergehalt kann als Hauptbestand > teile jegliche geeigneten öligen. Materialien mit einer niedrigen Flüchtigkeit enthalten, wie z.B. Kohlenwasserstofföle, Pflanzenöle, relativ inerte, ölige, chemische Substanzen, wie ZoBo Butylstearat, und dgl,, Nötigenfalls können Mittel, die die Viskosität herabsetzen, und andere Hilfsmittel der ge-, nannten Appretur zugesetzt werden».

Es wurde nunmehr gefunden» daß die Verwendung einer Appretur, die einen niedrigen Wassergehalt aufweist, in Kombination mit einem Mehrstufenyerstreckyerfahren bei einem Spinn«· Verstreck-Prozeß eine äußerst unerwartete Erhöhung des

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TE' -Werts des hergestellten Garns gegenüber dem Wert ergibt, der mit einer Appretur niedrigen Wassergehalts und mit einem Einstufenverstreokverfahren oder mit einer gewöhnlichen

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ORfGiNAL IWSPEGTED

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Appretur hohen Wassergehalt© und nit einem Mehrstufenverstreckverfahren erhältlich ist, wobei der Wert auf ungefähr 33-35 gebracht wird»

Die erste Verstreokstufe ist bei Verwendung eines Zweistufenverstreckverfahrens in einem Spinn-Verstreck-Verfahren und bei Verwendung einer Appretur mit einem hohen Wassergehalt kritisch, und man war lange Zeit der Ansicht, daß dieses Verhältnis nicht unter einen gewissen Wert fallen soll, da sonst beim Verstrecken Schwierigkeiten entstehen oder ein schlechte.¹:-, verstrecktes Garn entsteht (siehe beispielsweise die britische Patentschrift 889 144). Ee ißt deshalb im Hinblick auf diese Lehrt umso überraschender, daß durch die Verwendung einer Appretur mit einem niedrigen Wassergehalt, d_eh„ ungefähr 5#» nicht nur das Spinn-Verstreck-Verfahren mit einem ersten Verstreckverhältnis in dem normalerweise als unverwendbar angesehenen Bereich ausgeführt werden kann, sondern daß auch dabei ein besseres Garn erhalten wird ο

Gemäß der Erfindung wird somit ein Spinki-Verstreck-Verfahren,. wie oben definiert, vorgeschlagen» bei welchem Fäden, Garne und dgl· aus einem synthetischen linearen achmelzspinnbaren waeserabsorbierenden Polymer schmelzgeepoxmen werden, wobei •ine Appretur mit einem Gehalt an IQ^ oder weniger Wasser auf diese Päden oder Game nach ihrer Verfestigung während

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s. 7,-

des Schmelzspinnens aufgebracht wird und wobei die genannten Fäden oder Garne unmittelbar anschließend und kontinuierlich zu einer Verstreckeinrichtung geführt werden, die mindestens zwei Verstreckstufen umfaßt, und wobei das Verstreckverhältnis der ersten Verstreckstufe zwischen 1,15 und 3,0 liegt„

Zwar kann die gemäß der Erfindung verwendete Appretur bis zu 10% Wasser enthalten, aber der Wassergehalt der genannten Appretur liegt vorzugsweise' zwischen 3K2 und 6Y2%<, Es ist natürlich ratsam, daß die Appretur so wehig wie möglich andere Mittel enthalt, die Strukturänderungen im Garn initiieren oder katalysleren können«

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläuterte

Beispiel 1

Ein 840 den-Garn mit 140 Fäden wurde aus Nylon-66-Polymer wie folgt hergestellt. Das Garn wurde mit 305 m/min 3chmelzgeeponnen. Das frisch gesponnene Garn wurde kontinuierlich ohne daß zwischendurch ein Wickel hergestellt wurde, zu einer ersten Rolle geführt, die sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 305 m/min drehte„ Zwischen dem Punkt, an dem sich die gesponnenen Fäden verfestigen, und dem Ort der ersten Rolle wurde das Garn über eine herkömmliche

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Appreturaufbringrolle geführt, wo eine herkömmliche Appretur_f. die annähernd 90% Wasser enthielt» auf das Garn in einer'solchen Menge aufgebracht wurde» daß auf dem Garn annähernd 0,6% extrahierbares Öl vorlagen.

Nachdem das Garn eeohsmal um die erste Rolle geführt worden warc wurde es sechsmal um eine erste Verstreckrolle geführt, die sich mit einer solchen Geschwindigkeit dreht, daß ein Verstreckverhältnis von ungefähr 2 erhalten wurde, und die in einem annähernden Abstand von 25 »4 cm von der ersten Holle angeordnet war* Nach dem Verlassen der ersten Verstreckrolle lief das Garn einmal um einen Bremsstift mit 50»8 mm Durchmesser, der auf 140⁰C erhitzt war, und dann sechsmal um eine svelte Verstreckrolle ο Von hier aus verlief es zu einem GarnwiökelmeohanlßmuQo Die Geschwindigkeit der zweiten Verstreck™ rolle wurde allmählich erhöht, um das Gesamtverstreckverhaltnie zu steigern. Das maximal erreichbare Gesamtverstreokverhfiltnie war ungefähr 4,8, wobei in der Nähe dieses Wertes be»

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reite sehr viele Garnriase auftraten* Der TE^f -Wert des auf diese Weis» erhaltenen Garne war 21.

Beispiel 2

Beispiel t wurde wiederholt, mit dem Unterschied, daß die erst» Verstreckstufe ein.Verhältnis von I₉O? besäße In die» Sam Sail konnte ein Gesamtverstreokverliältnie von 5,4 erreicht

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werden, aber das Garn hatte nur einen I¹E «Wert von 27»

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde wiederholt, aber es wurde eine Appretur mit einem Gehalt an 5% Wasser verwende b_a Es wurde ein Gesamtvexretreokverhältnis von 5 »4 erreicht, und das Garn hatte einen TB --Wert von 30_o

Beispiel 4

Bas in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt» aber in diesem Falle wurde eine Appretur, die annähernd aus 95% eines: Mineralöls und aus 5$ Wasser bestand, vor dem Verstrecken auf das Garn aufgebracht« Weiterhin wurde das erste Verstreokverhältnis verändert, wobei jedoch, das gesamte 7eratreokverhältnis auf 5,4 gehalten wurde» Unten sind die Werte des ersten Verstreckverhältnisse a, und die annähernden

USB' j-Werte der erhaltenen Garne in jedem Falle angegebene Scstes Verstreck- TB⁷

1,03 30

1.15 33,5

1.5 35

2,0 35

2,5 35

3,0 35 .

3,5 28

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Die ersten Verstreckverhältnisse von 1/15 und 3»O werden gemäß der Erfindung als Grenzwerte angesehen«

Beispiele 5-7

Bin 840 den-Gam mit 140 Fäden urorde aus geschmolzenem
Nylon-66 gesponnen, verstreckt und in euien Reifenkord überführt, wobei die in der folgenden Tabelle angegebenen Bedingungen verwendet wurden.,

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tabelle

	8606	Bei spiel Nr₀	Verstreek- verfahren	gihalt der Appretur	Veratreck« Verhält nisse	1	G-arneigen" schäften	Dehn fähig keit	31,5	Natur - kord	herkömm lich heißver- streckter Kord
	*» - ^ i	5	E insta- fenver- streekung	5#	1	N.A	Reiß festig keit (T_r) g/a	19,0	25	R.L.* (kg)	R.Lo* (kg)
	cn _A CD	6	Zweistu- fenver- streckung	80?έ	5,0	2,0	7,4	17,0	34i,0	11,4	11,9
ι	7	Zvreistu- fenver- streokung	5?S	2,5	2,1	6,0	17,5		10,0	11,1
2,5		8,14		12,7	12,5

*■ R.L. ss Reißlast

ro ,ro co

Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, daß die überlegenen Eigenschaften des durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Garns sich j^n einer überlegenen Reißlast des heißverstreckten Kords wiederspiegelm Der Naturkord (greige cord) der Beispiele 5 und 6 zeigte in der Tat eine größere Neigung zu einer übermäßigen Auffaserung während des heißen Verstrekkenso

Die vorliegende Erfindung wurde unter besonderer Bezugnahme auf die Herstellung von Nylon-6-Reifenkordgarn beschrieben aber es ist klar_s daß die durch die Erfindung erreichten Vorteile auch bei der Herstellung von hochfesten Garnen aus ' anderen wasserabsorbierenden Polymeren,, wie auch bei Filmen, Fäden und dgl«, erzielt werden können_o

Es ist auch klar, daß die Vorteile, die unter derart strengen Bedingungen erfindungsgemäß erzielt werden, wie sie beim Verstrecken von Garn zur Herstellung von Reifenkordgarnen auftreten, in einem gewissen Ausmaß auch bei der Herstellung von Filmen, Fäden, Garnen und dgl_o auftreten^ wenn das Gesamtverstreckverhältnis geringer ist«,

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Claims

//le) Verfahren zum Schmelzspinnen von Fäden, Garnen und dgl,· aus synthetischen linearen schmelzspinnbaren wasserabsorbierenden 2?olymeren_p dadurch gekennzeichnet , daß eine Appretur, die 10% oder veniger

oder Garne Wasser enthält, auf die Fäden/nach deren Verfestigung während des Schmelzspinnens aufgebracht wird und die Fäden öder Garne unmittelbar darauffolgend und kontinuierlich zu einer Verstreckeinrichtung geführt werden? üie mindestens zwei Verstreck3tufen aufweist, wobei das Verstreckverhältnis der ersten Verstreckstufe zwischen \_s\5 und 3,0 liegtο

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Polymer ein kristallisierbares Polyamid verwendet wirdo

3* Verfahren nach Anspruch 1, d a d u rc h gekennzeichnet , daß als Polymer liylon-oö verwendet wird

PATENTAMVtXLTt

"■^FINC« DIPL.-ING.H.BOHR iPLINO B. STASGER

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