DE1928243B2 - Verfahren zur Herstellung von dreidimensional gekräuselten Fäden oder Fadenbündeln - Google Patents

Description

beheizten Metalloberfläche, in heißer Luft, durch Infrarot-Beheizung oder in einem hochfrequenten elektromagnetischem Wechselfeld. Die Trocknung erfolgt bevorzugt in einem Temperaturbereich, dessen untere Grenze 20 C unterhalb des Umwandlungspunktes 2. Ordnung und dessen obere Grenze mindestens 35 C unterhalb des Schmelzpunktes der Fäden liegt, insbesondere zwischen 90 und 160 C. Ganz analog wird die Abkühlung entweder auf dem dritten oder vierten Streckwerk vorgenommen, wenn von deren Walzen durch eine durch das Walzeninnere fließende Kühlflüssigkeit ausreichend Wärme abgeführt werden kann, oder aber man kühlt zwischen dem dritten und vierten Streckwerk auf einer Metalloberfläche oder in einem strömenden Medium, das in der Lage ist, dem Kabel eine ausreichende Wärmemenge zu entziehen.

Unter bestimmten Voraussetzungen läßt sich das Verfahren auch mit nur drei Streckwerken durchführen. Zunächst bringt man die Avivage vor dem Streckvorgang auf das unverstreckte Faserkabel und quetscht gut ab. Anschließend wird das Kabel zwischen dem ersten und zweiten Walzenaggregat verstreckt. Das letzte wird durch eine Heizflüssigkeit oder überhitzten Wasserdampf auf einer genügend hohen Temperatur gehalten, damit das Kabel vollständig getrocknet dieses Streckwerk verläßt. Das dritte Streckwerk kann durch eine umlaufende Flüssigkeit gekühlt werden, und zwar so stark, daß das Kabel beim Ablaufen unter 50 C abgekühlt ist.

Es ist zweckmäßig, das Kabel in diesem Falle zwischen dem zweiten und dritten Streckwerk auf einer gekühlten Metalloberfläche oder einfach in Luft ausreichend vorzukühlen.

Es ist ein wesentlicher Bestandteil des Verfahrens, das vollständig getrocknete Kabel auf Temperaturen unter 50 C abzukühlen, bevor man die Zugbelastung abbaut, d. h. bevor das Kabel die Möglichkeit erhält gegebenenfalls zu schrumpfen.

Das vollständig getrocknete und ausreichend gekühlte Kabel weist nach dem Entspannen eine leichte, sehr weitbogige Kräuselung auf, und die einzelnen Fäden haften nicht mehr aneinander. Es wird nunmehr zur Auslösung der Kräuselung einer Wärmebehandlung bei 60 bis 230 C, vorzugsweise 90 bis 130 C, in einem gasförmigen oder flüssigem Heizmedium zugeführt. Dabei soll das Kabel möglichst spannungslos vorliegen, weil auch durch die geringste Zugbeanspruchung in Richtung der Fadenachse — beispielsweise unter dem Gewicht von 1 m Faden — die Qualität der sich ausbildenden Kräuselung merklich verschlechtert wird. Unter »Qualität der Kräuselung« wird in diesem Zusammenhang die Anzahl der Bögen/ cm Fadenlänge, die Kräuselbeständigkeit und das Erholungsvermögen der vorübergehend gestauchten Fasern verstanden. So zeigte es sich, daß bei einer Auslösung der Kräuselung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Förderaggregaten infolge der durch das Eigengewicht des Kabels bewirkten Zugspannung die Ausbildung der bestmöglichen Kräuselung verhindert wird, uach dann, wenn das zweite Aggregat sich so langsam dreht, daß das Kabel leicht durchhängt. Diese Zugspannung wird an jeder Stelle des Kabels zwischen den beiden Förderaggregaten in gleichem Maße wirksam. Demgegenüber läßt sich eine wesentlich geringere Spannung sehr einfach an einem freihängendem Kabel verwirklichen, das nur der Einwirkung der Schwerkraft unterworfen ist. Am unteren Ende des Kabels ist die Spannung gleich Null. An einem kontinuierlich laufenden Kabel kommt man diesem Grenzwert sehr nahe, wenn man es beispielsweise vertikal von einem Förderaggregat ablaufen läßt auf ein darunter befindliches horizontales Förderband, welches das Kabel weitertransportiert. Unmittelbar bevor das Kabel auf das Förderband aufläuft, steht es unter der geringsten Zugbeanspruchung. Wenn man es hier mit Wasserdampf oder heißer Luft anbläst, erhält man eine Faser, deren Kräuselung derjenigen

ίο aller anderen kontinuierlich hergestellten Fasern qualitativ überlegen ist.

Zur kontinuierlichen Weiterverarbeitung wird das gekräuselte Kabel auf dem horizontal laufenden Transportband weiter gefördert. Im allgemeinen ist eine Thermofixierung der Kräuselung in heißer Luft oder" Wasserdampf erwünscht. Man kann sie in bekannter Weise fortlaufend durchführen, ebenso das Schneiden und Verpacken der fertigen Faser.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders gut geeignet für Fäden, Fasern oder Kabel aus linearen hochmolekularen Polyestern. Bevorzugt wird es auf lineare, hochmolekulare Polyester angewendet, deren Säurekomponente zu mindestens 90 Molprozent aus Terephthalsäureeinheiten und deren Diolkomponente zu mindestens 90 Molprozent aus Äthylenglykoleinheiten besteht.

Selbstverständlich können auch Fäden, Fasern bzw. Kabel aus Copolyestern oder Polyesteramiden eingesetzt werden.

Das Interesse an einem wirtschaftlichen Verfahren zur Herstellung von spiralig gekräuselten Fasern oder Fäden hat bedeutend zugenommen, nachdem deren wertvolle Eigenschaften allgemein bekanntgeworden sind.

Die Eigenschaften der nach dem beschriebenen Verfahren hergestellten Faser eröffnen neue Einsatzgebiete. In allen Fällen, wo eine Faser mit gutem Bauschvolumen bei gutem Erholungsvermögen nach Belastung verlangt wird, kann sie mit Vorteil eingesetzt werden.

Beispiel 1

Ein Fadenkabel aus 10000 Einzelfäden, die beim Schmelzspinnen unmittelbar unter der Spinndüse auf einer Metalloberfläche einseitig abgekühlt wurden und daher ein Orientierungsgefälle besitzen, wird mit einer Geschwindigkeit von 23 m/min durch ein Avivagebad aus einer wäßerigen Lösung eines Allylphenyl-Polyglykoläthers sowie aliphatischer Polyglykoläther und von Fettsäureestern zweiwertiger Alkohole gefahren, abgequetscht und in gewohnter Weise in Dampf zwischen zwei Streckwerken (Siebenwalzen-Streckwerk) im Verhältnis 1:2 verstreckt. Die Herstellung der Spinnfäden ist in der belgischen Patentschrift 708 919 beschrieben. Das verstreckte Kabel wird über zwei weitere Streckwerke geleitet, wobei sich das dritte l,04mal so schnell dreht wie das zweite und das vierte 1,04mal so schnell wie das dritte. Zwischen dem zweiten und dritten Septett befindet sich ein 4 m langer und 50 cm breiter Metallkörper, dessen Oberfläche auf 140 C beheizt wird. Die Walzen des dritten und vierten Septetts werden von Kühlwasser durchflossen, wobei das Kabel auf der Walzenoberfläche auf etwa 30 C abgekühlt wird. Von der letzten Walze des vierten Septetts läßt man das Kabel in freiem Fall 1 m senkrecht nach unten auf ein Transportband laufen und bläst unmittelbar über dem Transportband überhitzten Wasserdampf von etwa 110 C von beiden Seiten durch das Kabel. Hierbei springt die Kräuselung ein, was zu

einer starken Verminderung der Kabelgeschwindigkeit führt. Bei einer Walzenumlaufgeschwindigkeit von 50 m/min auf dem vierten Septett wird die Geschwindigkeit des Förderbandes auf IO m/min eingestellt. Das Kabel gelangt auf dem Förderband in einen beheizten Kanal, in dem es durch heiße Luft während einer Verweilzeit von 60 sek auf 150 C Kabeltemperatur aufgeheizt wird. Nach dem Verlassen des Fixierkanals kann das Kabel abkühlen und wird dann wie üblich geschnitten.

An dieser Faser wurden folgende Werte gemessen:

Reißfestigkeit = 3,1 p/dtex,

Reißdehnung = 25%,

Kräuselbeständigkeit = 75,5%,

Kräuselung = 4 bis 5 Bogen/cm.

Beispiel 2

Ein Fadenkabel aus 50000 Einzelfäden, die nach den Angaben der belgischen Patentschrift 708 919 hergestellt wurden und ein Orientierungsgefälle besitzen, wird — wie im ersten Beispiel beschrieben — mit einer Geschwindigkeit von 23 m/min durch ein Avivagebad gefahren, abgequetscht und anschließend zwischen zwei Septetten im Wasserdampf verstreckt. Die Walzen des zweiten Septetts werden durch überhitzten Dampf auf 100 C Oberflächentemperatur beheizt, so daß das Kabel nach der Verstreckung vollständig getrocknet wird. Der Abstand zwischen dem zweiten und dritten Septett beträgt 5 m. Hier kühlt das Kabel in der Luft bei Raumtemperatur weitgehend ab. Die Walzen des dritten Septetts drehen sich mit 48 m/min l,04mal so schnell wie die des zweiten Septetts. Sie sind wassergekühlt, so daß das Kabel vollständig abgekühlt vom dritten Septett abläuft. Es wird im entspannten Zustand zur Auslösung und Fixierung der Kräuselung einer Wärmebehandlung zugeführt so, wie es im Beispiel 1 beschrieben wurde. Die Faserwerte entsprechen den im Beispiel 1 angegebenen.

Claims (1)

1 2

lose Stränge des Faserkabels zum freien Schrumpf

Patentanspruch: aufhängen kann (britische Patentschrift 809 273).

Diesen bekannten Verfahren haftet nun der Mangel

Verfahren zum Herstellen von dreidimensional an, daß Fäden oder Fasern vor der Auslösung der gekräuselten Fäden oder Fadenbündeln aus synthe- 5 Kräuselung bei tiefen Temperaturen — Polyäthylentischen Hochpolymeren, bevorzugt aus Polyestern, terephthalatfäden beispielsweise bei unter 60 C — vollin denen durch Erzeugen eines Orientierungsge- ständig getrocknet werden müssen, damit das Orienfälles über den Querschnitt eine latente Kräuselung tierungsgefälle über den Fadenquerschnitt beim Trockhervorgerufen wurde, durch Verstrecken und Trock- nungsprozeß erhalten bleibt. Trocknet man bei höheren nen der Fäden oder Fadenbündel, spannungsloses io Temperaturen, so gleichen sich die Orientierungs-Auslösen der Kräuselung bei Temperaturen zwi- unterschiede in den einzelnen Fäden aus, so daß die sehen 60 und 230 C und Fixieren im gleichen ursprünglich vorhandene latente Kräuselung nicht Temperaturbereich, dadurch gekenn- mehr entwickelt werden kann, da sie in dem unsachzeichnet, daß man die laufenden Fäden oder gemäß durchgeführten Trocknungsprozeß vernichtet Fadenbündel nach dem Verstrecken ohne Zulas- 15 wurde.

sung eines Schrumpfes zwischen 60 und 230 C Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung obiger trocknet und anschließend ohne Zulassung eines Mängel. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Schrumpfes auf eine Temperatur unter 50 C ab- Herstellen von dreidimensional gekräuselten Fäden kühlt sowie daß man das spannungslose Auslösen oder Fadenbündeln aus synthetischen Hochpolymeren, der Kräuselung im freien Fall der Fäden oder 20 bevorzugt aus Polyestern, in denen durch Erzeugen Fadenbündel auf ein horizontal bewegtes Förder- eines Orientierungsgefälles über den Querschnitt eine band unmittelbar vor dem Auftreffen auf das latente Kräuselung hervorgerufen wurde, durch VerFörderband an der Stelle geringster Zugbeanspru- strecken und Trocknen der Fäden oder Fadenbündel, chung durch Anblasen mit Wasserdampf oder spannungsloses Auslösen der Kräuselung bei Tempe-Heißluft durchführt. 25 raturen zwischen 60 und 230 "C und Fixieren im

gleichen Temperaturbereich erfindungsgemäß dadurch

gelöst, daß man die laufenden Fäden oder Fadenbündel nach dem Verstrecken ohne Zulassung eines Schrumpfes zwischen 60 und 230 C trocknet und

Es sind Verfahren bekannt, nach denen sich Poly- 30 anschließend ohne Zulassung eines Schrumpfes auf

esterfäden mit einer der natürlichen Kräuselung der eine Temperatur unter 50 C abkühlt sowie daß man

Wolle sehr nahe kommenden Spiralkräuselung her- das spannungslose Auslösen der Kräuselung im freien

stellen lassen. Das diesem Verfahren gemeinsame Prin- Fall der Fäden oder Fadenbündel auf ein horizontal

zip ist eine einseitige rasche Abkühlung der aus der bewegtes Förderband unmittelbar vor dem Auftreffen

Schmelze frisch gesponnenen, noch heißen Fäden un- 35 auf das Förderband an der Stelle geringster Zugbean-

mittelbar unter der Schmelzspinndüse. Eine solche spruchung durch Anblasen mit Wasserdampf oder

Abkühlung kann durch einseitiges Anblasen der heißen Heißluft durchführt.

Fäden mit kalter Luft erfolgen, wie es in der USA.- Das neue Verfahren ist mit den gebräuchlichen EinPatentschrift 3 050 821 beschrieben ist, oder durch richtungen technisch sehr einfach durchzuführen. Die einen dünnen Flüssigkeitsfilm auf einem porösen Hohl- 40 unverstreckten Fäden — in geringer Anzahl oder als körper (britische Patentschrift 809 273) oder auch trok- starkes Faserkabel (z. B. 500000 dtex) — werden durch ken auf einem geeigneten Kühlkörper, ein Verfahren, ein Avivagebad geführt, das die üblichen Stoffe enthält, welches Gegenstand der belgischen Patentschrift die Gleit- und Haftvermögen der Fasern günstig be-708 919 ist. In allen genannten Patenten bewirkt die ein- einflussen und der elektrostatischen Aufladung entseitige Abkühlung der Spinnfäden in noch plastischem 45 gegenwirken. Anschließend werden die Fäden oder das Zustand eine abnehmende Orientierung der Makro- Kabel abgequetscht und zwischen zwei Walzenseptetmoleküle über den Fadenquerschnitt von der abge- ten verstreckt. Das verstreckte Kabel wird über zwei kühlten zur noch warmen Seite des Fadens hin. Dieses weitere Streckwerke geleitet, die in ihrer Funktions-Orientierungsgefälle bleibt über den anschließenden fähigkeit den beiden ersten Förderorganen zur Haupt-Streckprozeß erhalten und bewirkt eine mehr oder 50 verstreckung gleichen. Dabei fördert das dritte Walzenweniger latente Kräuselung, weil die beiden Seiten des aggregat mit mindestens der gleichen Geschwindigkeit Fadens ein unterschiedliches Kontraktionsvermögen wie das zweite, das vierte Aggregat mit mindestens der besitzen. Durch Erwärmen der verstreckten, getrock- gleichen Geschwindigkeit wie das dritte, so daß das neten Fäden bei gegebener Schrumpfmöglichkeit kann Kabel beim Trocknen zwischen dem zweiten und diese Kräuselung dann entwickelt werden. 55 dritten Streckwerk nicht schrumpfen kann. Eine bevor-Zur Entwicklung einer latenten Kräuselung sind zugte Form des Verfahrens besteht darin, das Kabel verschiedene Verfahren beschrieben worden. Eine sowohl beim Trocknen als auch beim Abkühlen 1 bis Möglichkeit ist das Erhitzen der verstreckten Fasern, 50%, vorzugsweise 1 bis 10%, nachzuverstrecken.
wobei es vorteilhaft sein soll, wenn man diese zuerst Der Abstand der Streckwerke voneinander richtet auf Stapel schneidet und dann erst den Erhitzungs- 60 sich nach den gegebenen Trocknungs- und Abkühprozeß vornimmt. Die Faser wird dabei in spannungs- lungsmöglichkeiten und ist so bemessen, daß das losem Zustand in heißer Luft 15 Minuten auf 140 C Kabel beim Verlassen des vierten Streckwerkes vollerhitzt (USA.-Patentschrift 3 050 821). ständig getrocknet und unter 50 C abgekühlt ist. Die Bei einem anderen Verfahren wird die Kräuselung Trocknung kann entweder auf dem zweiten Streckwerk an einem solchen Faserkabel ebenfalls nach dem Ver- 65 erfolgen, wenn dessen Walzen durch Dampf oder eine strecken ausgelöst, und zwar entweder beim Passieren Heizflüssigkeit eine ausreichende Wärmemenge zugeeiner Heizzone, die sich zwischen zwei Förderorganen führt werden kann, oder man trocknet das Kabel befindet oder in einem beheizten Ofen, in dem man zwischen zweitem und drittem Streckwerk auf einer