DE2152766A1 - Verfahren zum Verstrecken eines Fa denkabels aus einem synthetischen Polymer - Google Patents

Verfahren zum Verstrecken eines Fa denkabels aus einem synthetischen Polymer

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    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
    • D02J1/224—Selection or control of the temperature during stretching

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Description

IMPERIAL CHEMICAL IJiDUSTRIBS LIMITED, London, (xrossbritannien
Verfahren zum Verstrecken eines Fadenkabels aus einem synthetischen Polymer
Prioritätem 22. Oktober 1970 und ZZ9 Oktober 1970* Gteoasbritannien
Die Erfindung bezieht sich auf das Verstrecken von synthetischen thermoplastischen Fäden und insbesondere auf ein Verfahren «um Verstrecken von synthetischen Fadenkabel^
Vm bei der Herstellung von Stapelfasern aus synthetischen thermoplastisohen Polymeren vernünftig hohe Produktivitäten zn erzielen, wird eine grosse Anzahl, gewöhnlich einige hundert, Fäden durch Schmelzextrusion des geschmolzenen Polymers durch eine MehrlochspinndUeenplatte hergestellt und ausserdem werden die Fadengruppen von mehreren Spinndüeenplatten in ein Kabel
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vereinigt j, welohes dann einer Vers tr eckrmg unterworfen um den Fäden des Kabels die gewünschten physikalischen Eigenschaften au erteilen. Da viele tausend laden? die unter leicht unterschiedliche-a Bedingungen hergestellt worden sind? -vereinigt werden,, war ea "bisher unmöglich., "verstreckte Kabel mit einer aehr hohen Gleichförmigkeit herzustellen. Deshalb musste entweder hinsichtlich der Gleichförmigkeit der physikalischen Eigenschaften der verstreckten Fäden oder hinsichtlich der Auswahl der Verarbeitungsbedingungen, wie z.B« der Verstreck-Verhältnisse;, Kompromisse geschlossen werden,,
Gemäss der Erfindung wird nunmehr ein Verstreckverfahren vorgeschlagen? durch welches eine viel gleichförmigere Versbreckung der Kabel und andere Vorteile erzielt werdeno
Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zum gleichförmigen Verstrecken eines Fadenkabels aus einem synthetischen linearen thermoplastischen Polymer mit einer übergangstemperatür zweiter Ordnung (Tg), wie in der Folge definiert5 von mindestens 250Cr welches dadurch ausgeführt wird* dass man ein Kabel zumindest teilweise rund um die Aussenf lachen mehrerer hintereinanderliegender Zufuhrrollen und mehrerer hintereinanderliegender Verstreckrollen führt, wobei sich die letzteren mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit drehen, wobei das Varfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kabel während der Berührung mit mindestens einigen der ZufUhrrollen mit Wasser
ο behandelt wird, das eine Temperatur im Bereich.von Tg + 10 C aufweist, wobei das Verstrecken weitgehend bei dieser Temperatur zu Ende geführt wird, "bevor das Kabel die letzte Zuführroll© verlässt3
Die Übergangstemperatur zweiter- Ordnung (Tg) ist die Temperatur
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unterhalb das Schmelzpunkts, hei der ein Übergang von glasartigen zu gummiartigen Eigenschaften der polymeren Substanz oder -umgekehrt eintritt» Die Übergangstemperatur stellt eine Diskontinuität in verschiedenen thermischen und mechanischen Eigenschaften der Polymere dar0 Für die Zwecke dieser Beschreibung wird Tg gemessen bei einer Frequenz von 0*002 Hertz durch das dynamische mechanische Verluetverfahren^ das von Thompson und Woods in "Transactions of the faraday Society„ 1956, %29 1383" beschrieben ist, wobei ein Polymer im amorphen unverstreckten Zustand verwendet wird. Wie von Thompson uad Woods gezeigt wird, betragt Tg für Polyäthylenterephthalat 700C, Alternative Verfahren zum Messen von Tg* die einfacher zu realisieren eein können und die sehr ähnliche Werte ergeben» sind die Differentialabtastkalorimetrie (DSG) und die thermische Differentialanalyee. Bei diesen Verfahren wird die I»age einer thermischen Diskontinuität, die mit Tg in Zusammenhang steht» beim Aufheizen einer Probe des Polymere beobachtet. Verfahren zur Messung der Übergangstemperatur aweiter Ordnung durch diese thermischen Differentialaethoden sind in "Thermoanalytieal methods of Investigation" von P.Po (fern, herausgegeben durch die Academic Press Inc. fiev fork, 1965»
Das erfindungegemasse Verfahren verläuft überraschenderweise am besten innerhalb eines engen Temperaturbereiche, wie tr oben angegeben wurde, Für Polyester, wie ZoB» Polyäthylenterephthalat, und Mischpolyester^, die einen überwiegenden Anteil an Äthy lent er ephthalat gruppen und nur einen kleineren Anteil anderer Dieäure-oder Ulykolgruppen oder sehr kleine Anteile an Vernetzunge- oder Verzweigungsgruppen enthalten? wie ZoBc solche, die sich να» Pentaerythrit ableiten und einen Tg in der Nähe desjenigen von Polyäthylenterephthalat aufweisen wird zs bevorzugt;, ein Wasser mit einer Temperatur von 60 bis 800C
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auf ein Kabel auf zubringen,,
Wasser mit erhöhter Temperatur kann beim erfindungsgemässen Verfahren auf alle oder auf nur einige der Zuftihrrollen aufgebracht werden. Wenn es jedoch nur auf einige der Rollen aufgebracht wird, dann sollten diejenigen Rollen, auf die es aufgebracht wird, hintereinander liegen. Vorzugsweise sollte sich darunter auch die letzte Rolle befinden« Auf jeden Fall sollte Wasser auf eine ausreichende Anzahl von Rollen aufgebracht werden, um sicherzusteilen, dass das Verstrecken weitgehend zu Ende ist, bevor das Kabel die Unterstützung durch die Zuführrollen verlässt» Wenn das erhitzte Wasser auf ein unverstrecktes oder teilweise verstrecktes Kabel ohne Unterstützung durch beispielsweise Zuführrollen aufgebracht wird, dann entsteht eine sehr ungleichmässige Verstreckung, wobei gleichzeitig nur eine niedrigere Verstreckgeschwindigkeit möglich ist« Wenn ausserdem das Verstrecken nicht weitgehend bei einer gleichförmigen Temperatur au Ende geführt wird, dann wird eine ungleichmässige Verstreckung erhaltene Das Wasser wird vorzugsweise mit Hilfe von Spraydüsen aufgebracht, da hierdurch die nötige vollständige Durchnässung und Sättigung eines Kabels und aller Fäden des Kabels leichter erzielt werden kann* Es können auch Bäder verwendet werden, in welche die Oberfläche einer ein Kabel tragenden Rolle eintaucht. Hierdurch wird aber eine weniger wirksame vollständige Durchnässung und Sättigung eines Kabels erzielt. Eine bevorzugte Alternative zu Wasser ist eine verdünnte Lösung oder Dispersion eines oberflächenaktiven Mittelsr Schmiermittels oder anderen Behandlungsmaterials? welches nach der anschliessenden Trocknung des Kabels einen Rückstand des Materials auf d&i Fäden des KabelB zurücklässt s um die nachfolgende Behandlung des Kabels oder der daraus geschnittenen Stapelfasern zu erleichtern-,
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Bs kenn ein© Reihe von Zufuhr- oder Verstreokrollen in linie angeordnet seino Bs wird jedoch "bevorzugt-, und zwar insbesondere aus Raumgründen, dass sie versetzt Bind* wobei das Kabel sinusförmig über und dann unter aufeinanderfolgenden Rollen verläuft» Im letzteren Pail kann es vorteilhaft sein, das erhitzte Wasser oder die Behandlungslösung auf ein mit den Zuführrollen in Berührung stehendes Kabel durch eine Kombination aus einem Bad und Spraydüsen aufzubringen,, Es ist überflüssig darauf hinzuweisenP dass es nützlich ist, das Behandlungswasser oder die Behandlungslösung zurückzuführen, um eine Verschwendung von Wärme und Behandlungsmaterial zu vermeiden.
In der beigefügten Zeichnung ist eine Gruppe aus sieben Zufuhr· rollen sowie eine geeignete Anordnung von Spraydüsen für erhitztes Wasser gezeigt« Gemäss dieser Zeichnung sind Zuführrollen 1 versetzt angeordnet und ausserdem sind acht Spraydüsen 2 in der Nähe der Rollen vorgesehen, welche einen Spray aus Wasser oder einer wässrigen Behandlungsflüssigkeit über einen Teil einer jeden Rollenoberfläche abgeben* damit das darüberlaufende Kabel 3 sorgfältig gesättigt wirdo Die Rollen werden von einer gemeinsamen Einrichtung (nicht gezeigt) angetrieben und drehen sioh in der angegebenen Richtung»
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird es bevorzugt, die Verstreokung des Kabels so zu kontrollieren, dass sie auf der letzten Zuführrolle weitgehend zu Ende ist«, Wenn so verfahren wird, dann kann das maximal mögliche Verstreckverhältnis und damit auch die höchste Reissfestigkeit in den Pro-· dukten erzielt werden« Es wird angenommens, dass dies seinen Grund darin hat, dass hierdurch die Weglänge im Zuführrollensystem des verstreckten Materials gering gehalten wird. Die Kontrolle der Verstreckung in dieser Weis© kann auf verschiedenen Wegen erzielt werden, welche alle das eine Merkmal gemeinsam
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haben, die Zuführspann-ung des den Zuführrollen zugeführten Kabels gering zu halten» Wenn beispielsweise eine mit einer elastischen Oberfläche versehene Quetschrolle an einem Punkt gegen das Kabel gedrückt wird, wo es die erste Zuführrolle berührt, dann werden Zuführspannungsveränderungen daran gehindert, in das Zuführrollensystem einzudringen 7 wodurch die gewünschte Verstreckkontrolle erzielt wird,. Wenn in ähnlicher Weise die erete Zuführrolle oder die ersten beiden Zuführrollen mit einer etwae höheren Umfangsgeschwindigkeit als die nachfolgenden Zuführrollen laufen gelassen werden, dann wird eine niedrige ψ Spannung im Zuführrollensystem gleichzeitig mit der gewünschten Kontrolle der Verstreckung erzielte Derartige Änderungen der Umfangsgeschwindigkeit einer Zuführrolle können leicht erzielt werden, beispielsweise dadurch, dass man eine Hülse aufsetzt, um den Durchmesser etwas zu erhöhen, wobei die Drehgeschwindig«· keit konstant gehalten wirdo
Wenn die Temperatur des Wassers oder der Lösung, das b&wo die auf das Kabel aufgebracht wird, von den oben angegebenen Werten abweicht, dann treten in dem Pail, dass die Temperatur unterhalb des angegebenen Minimums liegt; unverstreckte Abschnitte auf (wie es beispielsweise bei 600C für Polyäthylenterephthalat der Pail ist), wogegen für den Pail, dass die Temperaturen über dem oberen Grenzwert liegen, die Päden in unerwünschter Weise zusammenpappen oder anderweitige unerwünschte Effekte erleiden3
Bei einem erfindungsgemässen Verfahren wird es bevorzugt 3 nach den Zuführrollen eine Einrichtung zur Wärmebehandlung fies ver* streckten Kabels vorzusehen, und zwar mit einer Temperatur die zumindest gleich der Verstreckungstemperatur istg währenddessen das Kabel auf eine im wesentlichen konstante länge gehalten wird, da hierdurch die Schrumpfung von Stapelfasern, die aus einem solchen Kabel geschnitten werden» auf einen Wert verringert
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werden kann, der in den nachfolgenden Textilverarbeitungen Tand in aus. solchen Fasern hergestellten Gegenständen erwünsoht iet„ Das verstreckte Kabel kann auf verschiedenen Wegen und durch verschiedene Vorrichtungen erhitzt werden, wie ZoB«. durch Wasserräder, Dampfkammern oder Mikrowellenheizer* Hierbei vird es jedoch bevorzugt, dass alle Fäden rasch erhitzt werden« Aus diesem Grund sind Heissluftkammern, die durch stehende Strahlungsheiser erhitzt werden, keine bevorzugte Brhitzungseinrichtungo Die Erhitzung des verstreckten Kabels wird unter Spannung ausgeführt, währenddessen das Kabel auf eine im wesentlichen konstante Länge gehalten wird* Das Erhitzen kann in äusserst gUnstiger Weise dadurch ausgeführt werden* dass man die Er» hitzungseinrichtung zwischen den Zuführrollen- und Verstreckrollengruppen anordnet« Während das Kabel beim Durchlauf durch die Erhitzungseinrichtung auf die Verstreckspannung gehalten wird, kann eine kleine zusätzliche Verstreokung an dieser Stelle des Verfahrens eintreten, aber der Betrag einer solchen V er-Streckung ist nur klein und gewöhnlich macht er weniger ale 10 % der gesamten Verstrecku&g aiiSo Bin® Alternative zur Einführung einer Erhitzungseiarichtung awisohen des» Ziaführ- und Verstreckrollen ist die Erhitzung der letzteren, welche dann die Wärmebehandlung übernehmen,,
Gegebenenfalls kann das Erhitzen des veratreckten Kabels nicht nur duroh eine einzige Erhitztmgseinriohtung sondern duroh *we± aufeinanderfolgende Erhitzungseinrichtungen bewirkt werden* So kann beispielsweise ein Strom von Niederdruckdampf auf das verstreckte Kabel angewendet werden^ kurz nachdem dieses die letzte Zuführrolle verlässt und bevor es eine Erhitaungeeinrichtungg wie ZoBo einen Dampfkästen? betritto
Das erfxndungsgemässe Verfahren ergibt Kabeln die wesentlich gleichförmiger verstreokt sind: als es bisher möglich war, Dies
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äussert sioh im weitgehenden Fehlen von unverstreckten oder unvollständig verstreckten Abschnitten in den Fäden,, Dies ist auch so, wenn die einzelnen Fäden im unverstreckten Kabel sich hinsichtlich der Doppelbrechung merklich unterscheiden., Diese Eigenschaft, gleiohmässig vorstreckte Kabel aus einem unter-, schiedliche Eigenschaften aufweisendem Ausgangsmaterial zu erzeugen, führt beim erfindungsgemässen Verfahren zu einer Reihe von Vorteilen, wie z*Bo die Möglichkeit der Anwendung höherer Verstreckverhältnisse mit einer daraus resultierenden Verbesserung der physikalischen Eigenschaften, ohne dass gerissene Fäden auftreten, und eine Verbesserung des Bereichs der Verstreckverhältnisse ρ die angewendet werden können, ohne dass unverstreckte Abschnitte oder gerissene Fäden auftreten« Diese Verbesserungen führen ihrerseits zu einer höheren Produktivität und damit auch zu wirtschaftlichen Vorteilen Die Produktivität wird beim erf indungsgemässen Verfahren ebenfalls stark erhöht, da viel höhere Verstreckgeschwindigkeiten in der Grössenordnung von 200 m/min oder mehr angewendet werden können, ohne dass Schwierigkeiten beim Verstrecken oder Verluste der gewünschten Gleichförmigkeit bei der Verstreckung oder in den Eigenschaften der verstreckten Kabel in Erscheinung treten»
Durch das erfinduagsgemässe Verfahren können auch Kabel aus zusammengesetzten fäden gleichförmig und wirksam vorstreckt werden. Sogar gemischte Kabel, welche unverstreckte Fäden mit stark verschiedener Doppelbrechung, intrineischer Viskosität oder Fadentiter enthalten, bei denen bisher die Kabelkomponenten gesondert vorstreckt werden mussten,, können durch das erfindungsgemässe Verfahren gleichförmig und ohne Auftreten gerissener Fäden verstreckt werden.
Beim erfindungsgemässen Verfahren können einige zusätzliche Verbesserungen der physikalischen Eigenschaften, insbesondere
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der Stabilität des Anfangemoduls der Faden nach der ansehliessenden Erhitzung, erzielt werden, trenn man das vorstreckte, wärmebehandelte Kabel einer weiteren W^mebehandlung bei einer erhöhten Temperatur unterwirft, und zwar vorzugsweise bei einer Temperatur die höher liegt als diejenige der vorhergehenden Wärmebehandlung. Eine solche weitere Wärmebehandlung kann einfach dadurch erzielt werden, dass man ein oder mehrere der Verstreckrollen erhitzt oder dass man eine dritte Gruppe von Hollen und eine Erhitzungseinrichtung zwischen diesen Hollen und den Verstreokrollen verwendet. Im letzteren lall kann eine kleine zusätzliche Sehnung auf das veratreokte wärmebehandelte Kabel ausgeübt werden, indem man für einen G-esehwindigkeitsuntersohied zwischen Aen Veretreckrollen und den nachfolgenden Rollen sorgte
Me folgenden Beispiele erläutern die Erfindung und ihre Anwendung. In diesen Beispielen wird die Anwesenheit oder Abwegen*· heit von unverstreckten Abschnitten in den Fäden eines verstreckten Kabels auf die folgende Weise gemessen«, Sine 30 cm lange Probe des Kabels wird durch Zusammenlegen oder Unterteilung auf eine Sicke von 10 Fäden hergestellt, worauf eine Prob« im Querschnitt aus der Mitte derart herausgeschnitten wird, dass die Fasern 3 mm lang sind· Sie kurzen Pasern werden dann mit einem geeigneten Farbstoff, wie ζ,Βο Dispersol-Fast-Scarlet-B (Colour Index 11110) gefärbt, und die gefärbten Fasern werden durch Saugen über einer Filterpapieroberfläche verteilt. Unverstreckte Segmente, die als dunklere Flecke erscheinen, werden gezählt und als Anzahl je 10 Fäden im 3 mm-Quersehnitt ausgedrückt ο $urch dieses Verfahren können sehr kleine Mengen von unverstreokten Fasersegmenten entdeckt werden« In all diesen Beispielen wurde eine Gruppe aus sieben Zufuhrrollen und sieben Verstreokrollen verwendet, um das Verfahren auszuführen, wobei .
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erhitzte Wasserdüsen, wie in der Zeichnung geseigt, und eine elastische Druckrolle, welche auf das Kabel auf der ersten Zuführrolle wirkte, verwendet wurden«
Beispiele 1 - 4
Subkabel aus 1000 Polyäthylenterepbthalatfäden mit insgesamt 3825 Decitex und einer mittleren Doppelbrechung von 7 χ 10 ' werden durch Sehmelzeactrusion eines Polymers mit einer intrinsischen Viskosität (gemessen "bei 200C in einer Lösung in o-Chlorophenöl) von 0,675 hergestellt „ Ein Kabel aus 65 Subkabeln wird in einem Sinusweg rund um einen Teil der Aussenf lache einer jeden von sieben versetzten Zuführrollen geführto Die !eile des Kabels, die mit einer jeden Rolle in Kontakt kommen, werden sorgfältig durch kontinuierliche heisse Waßsersprays gesättigt^ die 0,1 Gewo-96 dispergiertes Schmiermittel enthalten und durch Umpumpen durch eine Erhitzungseinrichtung auf eine konstante Temperatur von 65°0 gehalten werden. Die Menge des aufgebrachten Wassers ist derart, dass die gesamte Länge des über und zwischen den Zuführrollen laufenden Kabels wirksam gesättigt wird« Beim Verlassen der letzten Zuführrolle verläuft das verstreokte Kabel durch einen 1,5 m langen Dampf kasten, der mit Niederdruckdampf von 1000C gespeist wird, au einer Reihe von sieben unerhitzten Veretreckrollen, die ebenfalls versetzt angeordnet sindo Die Anwendung von Wärme auf das Kabel, das sich auf den Zuführrollen befindet, in dieser Weise ermöglicht die Anwendung einer grossest Reihe von Verstreckverhältnissen, wobei die in der folgenden Tabelle !zusammengefassten Resultate erhalten werden,.
Beispo Veretreckver-
hältnis		 Reissfestigkeit
(tf/Decitex)		 Reissdehnung .
1
2		 3,85 J 1
3,65 : 1		 6,3
5,0		 20
27
3 3,3 ι 1 4,3 41
4 2,9 ζ 1 4,1 54
In allen Fällen wird die gleiche Verströckgeschwindigkeit (dohv Umfangsgeschwindigkeit der Vers treckrollen) von 90 m/min ver* wendete Dass das Yerstrecken der Fäden im Kabel zu Ende ist» "bevor es die letzte Zuführrolle verlässt, kann dadurch gezeigt werden, dass dae Verstreckverfahren kurz angehalten wird und au genblicklich der Abschnitt des Kabels, der mit den Zufuhrrollen in Kontakt war, herausgeschnitten und untersucht wird.
Dabei konnten in den in den Beispielen 1 bis 4 hergestellten Kabeln keine Fadenabschnitte gefunden werden, wenn sie durch das oben beschriebene Verfahren sorgfältig untersucht wurden«
Vergleichsbeispiel A
Bin unverstrecktes Kabel, wie es in den Beispielen 1 bis 4 verwendet wurde, wird mit einer Verstreokgesehwindigkeit von 90 m/min zwischen Gruppen aus sieben Zufuhr- und sieben Verstreck«» rollen verstreckt, wobei kein erhitztes Wasser auf die Zuführ«- rollen aufgebracht wird, wobei aber zur Kontrolle der Verstreokung ein schmaler Dampfstrahl auf dae in ein Band ausgebreitete Kabel auftreffen gelassen wird, so dase ier Dampf durch das Band und zwischen den Fäden hindurchtritt» Das Kabel wird darm wie in den Beispielen 1 bis 4 in einen Dampfkasten geführt»
Ss wird eine vergleichsweise schleohte Verstreckung erhaltene Ausserdem kann nur ein enger Bereich von Verstreckverhältnissen angewendet werden, ohne dass gerissene Fäden oder übermässig grosse Mengen unverstreckter Fadenabschnitte auftreten., Auch in dem kleinen Arbeitsbereich mit den Verstreckverhältnissen von 3f5:1 bis 3,75:1 treten 5 bis 20 unverstreckte Abschnitte je 10 Fäden auf., Diese Henge von unverstreckten Abschnitten ist für viele T jxtilzwecke unannehmbar hoch=,
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Beispiele 5-6
Bin Kabel, wie es in den Beispielen 1 bis 4 verwendet wurde, wird wie in jenen Beispielen verstreckt 9 wobei jedoch !Temperaturen von 700C und 8O0C für daß erhitzte Wasser verwendet werdeno In diesen Fällen wird das maximal mögliche Verstreckverhältnis (deho dass keine gerissenen Fäden auftreten) gegenüber der Verwendung von Wasser mit 650G erhöhte In beiden Fällen beträgt die Verstreck- . geschwindigkeit 90 m/min.
Beispiel Maximales Ver~
streckverhältnis		 Reissfestigkeit
(g/Decitex)		 Keissdehnung
(#)
5 (800C)
6 (7O0C)		 4,01
3*95		 6f8
fi 7		 16
20
Beispiel 7
Sin Kabel mit der gleichen Grosse wie in den vorhergehenden Beispielen,, welches jedoch Fäden aus Äthyl enterephthalatpolymer enthält, das 0r3 Gewo«$ Pentaerythrit aufweist (welches als Vernetzungsmittel wirkt) wird, mit einem Veretrsckverhältnis von %0:1 bis 3?2i1 wi© in Beispiel 6 vorstreckt, wobei jedoeli bis.* stelle des Dampfkastens ein Bad der Schmieraitteldispersionj wie sie die Zuführrollen aufgesprüht wurde, verwendet wird« Die Temperatur dieses Bade beträgt 700C. Es können keine unveretreckten Abschnitte in den ve^streckten Materialien gefunden werden«
Beispiel 8
Kabel aus 28000 Fäden aus (a) einem Äthylentereph-fehalat/lso« phthalat-Mischpolymer mit 20 Mol-% Äthylenisophthalat (Tg 720O durch DSC) und aue (b) einem Äthylenterephthalat/aMipat-Misch«' polymer mit 20 Μο1-?έ Äthylenatlipat (Tg 560C durch DSC) werden w.i©
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in den Beispielen 1 "bis 4 verstrecktj wobei verschiedene Wasserspraytemperaturen ve:rwendet werden, um die Temperaturbereiche zu ermitteln, "bei denen ein wirksames Verstrecken durchgeführt werden kann, d,h,9 dass keine unverstreokten Abschnitte, kein Zusammenpappen, kein Reissen der Fäden oder andere unerwünschte Effekte auftreten» Die Bestimmung wurde für jedes Mischpolymer durchgeführt. Bs wurde gefunden 9 dass die "brauchbaren Wasser·* temperaturen wie folgt waren:
(a) Terephthalat/Isophthalat 60 Mb 800C
(b) Terephthalat/Adipat 30 Ms 500O
Bei diesen Temperaturen konnten Verstreckverhältnisse von 3 »3*1 4» 2:1 mit gleichen Ergebnissen erzielt werden.
Zum Vergleich konnte ein Verstrecken des lerephthalat/lsophthalat-Kabels unter Verwendung eines Dampfstrahls und eines Dampfbads zur Bewirkung der Verstreckung nur bei einem maximalen Veretreekverhältnis von 3»6:1 ausgeführt werden, und das Verstrecken dea Terephthalat/Adii>at-Eabels in einem erhitzten Wasserbad konnte nur bis zu Verstreckverhältnissen von 3,4:1 ausgeführt werden, auch wenn die Badtemperatur auf 6O0C angehoben wurde, ohne dass unverstreekte Abschnitte in den Kabeln auftraten*
VergleichsbeiBuiel B
Sin Polyäthylenterephthalatkabel, wie ee In den Beispielen 1 bit 4 verwendet wurde, wird zwieohen Gruppe» aue βleben Zuführrollen und sieben Verstreokrollen veretreokt, indem es duroh eiat Rtihe von Wasserspraye hindurchgeführt wird, di« mit 65°C betohickt werden, die aber zwischen den Zufuhr- und Veritreckrollen angt* ordnet sind. Auch bei einem Veritreckvtrhältni· von 3,1»1 treten im verstreckten Kabel unveretreokte Abeohnitt· in «iner nehmbaren Häufigkeit von 5 Je 10 Faden auf. Wtnn das
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Verhältnis gesteigert wird, dann nimmt die Menge der unverstreckten Abschnitte im verstreckten Kabel rasch zus und zwar auch bei der Verstreckgeschwindigkait. von 90 m/min*
Beispiele 9-11
Diese Beispiele erläutern den Nutzen der Anwendung einer Wärmebehandlung auf das verstreckte Kabel,, während es unter Spannung gehalten wird»
Ein Polyäthylenterephthalatkabel, wie es in den Beispielen 1 bis 4 verwendet wurde, wird unter Verwendung von Zuführrollensprays, die eine 0,1 S&Lge wässrige Schmiermitteldispersion mit 650C ab~ geben verstreckt und dann einer Wärmebehandlung unterworfen„ und zwar entweder in Wasser oder in einem Dampfbad, bevor es über die Verstreokrollen laufen gelassen wird* Die folgende Tabelle zeigt die Eesultate der Wärmebehandlungen*
Beisp. Wärmebehandlung Verstreck- Unverstreckte Freie
verhältnis Abschnitte je Schrumpfung 105 Fäden in siedendem Wasser
9 Wasserbad mit 650Q
10 Wasserbad mit 800G
11 Dampfbad (1000C)
3,8 J 1 0 14
3,8 •
A 		1 1 12
3,8 * 1 0 8
12-1?
Diese Beispiele erläutern den nützlichen Effekt einer zweiten Wärmebehandlung nach der Verstrebung, und zwar insbesondere hin sichtlich der Stabilisierung des Anfangemodula des verstreckten Kabele ο Der Anfangsmodul wird üblicherweise als die Belastung ausgedrückt, die erforderlich ist, um ein Kabel oder eine daraus genommene Fadenprobe um 10 Jt ihrer Anfangslänge zu dehnen«.
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Ein Polyäthylenterephthalatkabels, wie es in den Beispielen 9 "biß 11 verwendet wurde s wird wie in Beispiel 11 vsrstreckt und wärmebehandeltp wobei das Verstreckverhältnis 3y75 s1 beträgt» Bs wird dann weiter dadurch wärmebehandelt, dass es über 'Verstreckrollen geführt wird, die auf eine Oberflächentemperatur von 195°C erhitzt sindo Der Effekt dieser weiteren Wärmebehandlung geht aus der folgenden Tabelle hervor, in der die Eigenschaften eines Kabels angegeben sind, das in der gleichen Weise verstreckt und wärmebehandelt worden ist» wobei jedoch die weitere Wärmebehandlung auf den Verstreckrollen weggelassen wird»
Behandlung nach Unverstreckte Reissfestig-* Belastung der Verstreckung Abschnitte $e keit+ bei 10 #
105 Fäden g/Deeitex Dehnung4"
g/Deoitex
12 Dampfbad/heisse O 6ε6 5» 5 V ei streckrollen.
13 Dampfbad/^erstreck- 0 5t7 2,2 rollen mit Raumtemperatur
nach Entspannungswärmebehanölung bsi 115 ö
Vergjeiohsbeispiel C
Ein Kabelr wie es in den Beispielen 9 bis 13 verwendet wird durch die üblichen Dampfstrahl·- und Daapfk&eten©inrlahtun~ gen.veretreckt und darm weiter wärmebehandeltF Indem ©e über auf >95°C erhitzte Verstreckrollen laufen gelassen wix'dc. Es kann ein Verstreckverhältnis von mir 5?5si angewendet werden« Das vorstreckte und wärmebehandelte !Dabei beeitst die folgenden Eigens chaft eno
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- 1 € -
Beispo Wärmebehandlung Heisa- Belastung bei tfnvers treckte
festigkeit 10 # Dehnung Abschnitte je g/Deeitex g/Deeitex 1C£ Fäden
Verstreekt und wärraebehandelt
5,2
4,5
Beispiel 14
Sin Kabel aus 24500 ausammengesetzten Fäden, von denen jeder einen Kern aus Polyäthylenterephthal&t mit einer intrinsisehen Viskosität von 0,40 -and eine Hülle aue Polyethylenterephthalat mit einer intrinsisehen Viskosität von 0,485 aufweist, wird mit Zuführrolleneprays von 650O verstreokt» Bas Verhältnis von etir HtilXe beträgt 80s 20, Die intrineisQke Viskosität 4er wendeten Polymere wird bei 250C in einer Löeung von phenol gemessen«, Se können Veretreckverbältnisee von 3,5:1 4,4:1 angewendet werden, ohne dass unverstreekte Abschnitte oder gerissene JP&äßn auftreten»
Wenn zxm Vergleich das Verstracken in Abwesenheit der Zufuhr-» rollenspraya versucht wird, wobei stattdessen ein Wasserbad von 750O «wischen den 2u£Ukr- und Verstreckrollen verwendet wird, dann kann nur ein maximales Verstreckverhältnis von 3*6i1 angewendet werden.
Beispiel 15
In diesem Beispiel wird ein gemischtes 5Oj 50~Ka"bel verwendet 9 welches aus (a) Polyäthylenterephthalatfäden einer intrinsiechen Viskosität von 0,(55» einer Doppelbrechung von 7,2 χ ίθ"*^ und 4,7 Deoitex ^e faden und aus (b) Polyäthylenterephthalatfäden einer intrinsisehen Viskosität von 0,47, einer Doppelbrechung von 4,0 χ 10~* und 12,5 Deoitei je !"aden besteht, wobei das gesamte Kabel 3,47 Kilotex aufweist» Das gemischte Kabel kann
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leicht und ohne das Auftreten von unverstreckten Abschnitten oder gerissenen !Fäden mit einem Veretreckverhältnis von 3 »56:1 verstreckt werden, wenn alle ZufUhrrollen mit der in den vorhergehenden Beispielen verwendeten Sehmiermitteldispersion bei 650C besprüht werden» Fäden jeder Art aus dem Kabel besitzen die folgenden Eigenschaften., Pie fäden werden durch die Verwendung verschiedener Mattiermittelmengen in den Auegangskabeln identifizierte
Kabel Decitex des Fadens Reissfestigkeit Reissdehaung
g/Deeitex f6
(a) 1,37 5,5 25
(b) 3,78 3,3 44
Bei Vervendung herkömmlicher Mittel, wie 8«Bo heieeee Wasser oder Dampfbäder, zwischen den Zuführrollen und den Verstreckrollen war es unmöglich, das obige gemischte Kabel zu verstrecken, da
fortlaufend Fadenrisse auftraten»
Beispiel 15a
Sin Kabel aus 65000 Polyäthylenterephthalatfäden, die 0,02 £ Titandiozydmattierungsmittel enthalten und eine Doppelbrechung von 7» 2 χ 10 J aufweisen, wird unter Verwendung einer Spray-* temperatur von 650O bei mehreren Verstreekgesehwindigkeiten mit einem Verstreckverhältnis von 3,83:1 verstreckt, welches sehr dicht am maximal möglichen Verstreckverhältnis liegt ο Das Verstrecken kann leicht und ohne das Auftreten von unverstreokten Abschnitten oder gerissenen Fäden bei G-eeohwindigkeiten bis zu mindestens 170 m/min durchgeführt werden, wobei die verstrickten Kabel die folgenden Eigenschaften aufweisen (nach Wärmebehandlung bei 1150C zwecks Entspannung),
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Verstreckge- Reissfestig- Reissdehnung schwindigkeit keit %
m/min g/Decitex
Belastung bei 1O # Dehnung g/Decitex
35
115
170
5,9 6,0 5,9
19,8 18,3 17,9
5,2 4,1
3*9
Wenn zum Vergleich das gleiche Kabel in der üblichen Weise mit Hilfe eines DampfStrahls -and eines Dampfkastens» der attischen den Zuftlhrrollen und den Veretreckrollen angeordnet ist» durchgeführt wurde, dann konnte das Verfahren nur hei einer Verstreekgeschwindigkeit bis zu 90 m/min ttnd hei einem maximalen Ver~ streckverhältnis von 3,75:1 ausgeführt werden, wobei ein verstrecktes Produkt mit 26 unverstreckten Abschnitten je 10^ Fäden, einer Reissfestigkeit von 5,4 g/Decitex und einer Reissdehnung von 26,1 $> erhalten wurdea
Beispiel 16
Dieses Beispiel erläutert die Kontrolle der Verstreckung am Zuführrollensystem, wobei die Kontrolle mit Hilfe einer elastin sehen Druckrolle durchgeführt wird, welche an der ersten Zuführrolle auf das Kabel wirktα
Ein Polyäthylenterephthalatkabel, wie ee in den Beispielen 1 bis 4 verwendet wurde, wird auf ein Verstreokverhältnis von 3,52?1 verstreokt, wobei Sprays auf die Zuführrollen mit einer Temperatur von 650C angewendet werden und die Stellen, bei denen das Verstrecken beginnt bzw. endet daduroh bestimmt werden, dass das Verstreckverfahren kura angehalten wird, und augenblicklich darauf der Teil des Kabels herausgeschnitten wird, der mit den Zuführrollen in Berührung iet, um ihn au prüfen. Die Resultate der Durchführung des Yerstreekverfahrens mit und ohne angelegte
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Druckrolle sind wie folgtί
Druokrolle
Kabelspannung g/Deaitex, unverstreekt
unmittelbar vor unmittelbar nach der 1 ο Zufuhrrolle der 1PZufuhrrolle
Lage der Btreokung
Beginn
Ende
0,052 0,052
0,022 0f04i
awisohen 5ound 6O Holle
«wischen 4."und 5« Rolle
auf
7οRollo
axif dea?
ΐ7
Ein Ksibel auB 65000 Polyätnylentereplitlialatfädenj, wie eö in Bei* spiel !^verwendet wurde, wird wie in jenem Beispiel yerstreekt, jedoch, mit verschiedenen Veretreckverkältnieseni lfoljei die folgenden Resultate erhalten werden«
7erstreck~ 1 Reissfestigkeit R?
g/Decitex		 » 38Ut- G rfce Ab*
i 1CK
3,85 J 1 20 0
3,65 ι 1 5,5 27 0
3,3 J •f 4f2 41 2
2,7 t 3r9 54
Bin KalJel, wie ea in Beispiel 17 verwendet wurde, wird in der üblichen Weise mit Hilfe eines Dampfstrahle und eines Dampfkastene zwischen den Zufuhr- und Yerstreckrollen veretreokto Ee kann nur ein maximaleß Verstraßkrerhältniß von 3 s 75*1 angewendet werden,
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da sonst zahlreiche Fadenrisse auftreteno Sogar bei niedrigeren Verstreckverhältnissen war daß Verstrecken nicht vollständig zufriedenstellend5 und zwar insbesondere wegen des häufigen Auftretens von unverstreckten Abschnitten«; -wie dies in der angegeben ißt«,
Verstreek-
verhältnis		 Reissfestigkeit
g/Deeitex		 Reissdehnung
$ 		Unverstreckte
Abgehnitte $e
tCP Fäden
3,75 : 1
3,3 s 1
2,7 s 1		 5,4
4,2
3,6		 26
37
70		 16
100
1000
Beispiel 18
In einer grosstechnischen Verstreckung gemäss der Erfindung werden 3150 kg verstreoktes Polyäthylenterephthalatkabel dadurch hergestellt, dass ein Kabel mit 50 Kilotex bei einem Yerstreck~ verhältnis von 4,16 : 1 über Bieben Zuführrollen und sieben Verstreokrollen verstreokt wir<l wobei die ersteren mit Spraye eines wässrigen Schmiermittels von 670C benässt werden«, Es wird ein vollständig zufriedenstellendes Verstrecken erzielte Das verstreekte Produkt besitzt im Mittel 1?3 unverstreckte Abschnitte ^e 10^ Fäden (Mittelwert aus 23 Proben) und eine mittlere Reissfestigkeit und Reissdehnung von 7.0 g/Decitex bzwo 26r5 ?°»
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Claims (1)

  1. PATMTANSPRÜQEB:
    Verfahren zum gleichförmigen Verstrecken eines Fadenkabele aus einem synthetischen linearen thermoplastischen Polymer mit einer Übergangstemperatur zweiter Ordnung (Sg) von mindestens 350G, bei welchem ein Kabel zumindest teilweise um die Auseenflächen mehrerer hintereinanderliegender Zuführrollen und meh~ rerer hintereinanderliegender Veretreokrollen geführt wird, wobei sich die letzteren mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit drehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel an der BerUhrungestelle mit mindestens einigen der Zuführrollen mit Wasser einer Temperatur im Bereich von 1Sg ± 1°°° behandelt wird* wobei das Verstrecken weitgehend bei dieser !Temperatur zu Ende gebracht wird, bevor das Kabel die letzte Zufuhrrolle verlässt,
    2o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel aue Polyesterfäden besteht oder solche enthält, die mit Wasser einer Temperatur von 60 bis 800C behandelt werden.
    3« Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» dass die Fäden aus Polyätnylenterephthalat bestehen oder solches enthalten«
    4o Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge« kennzeichnet, dass erhitztes Wasser auf alle Zuführrollen aufgebracht wird.
    5Q Verfahren naoh Anspruch, 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser mittels Spraydüsen aufgebracht wirdο
    6ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bie 5? dadurch g·- kennzeiohnet, daee die Kabelspannung im Zuführrolleneyetera durch eine eine elastische Oberfläche aufweisende Druckrolle
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    kontrolliert wirds die zumindest an der ersten Zufuhrrolle auf das Kabel wirkte
    7o Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verstreckte Kabel bei einer Temperatur wärmebehandelt wird, die zumindest gleich der Verstrecktemperatur ist, währenddessen es auf im wesentlichen konstanter Länge gehalten wird«
    80 Verfahren nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung durch eine Erhitzungeeinriehtung erfolgt s die zwischen den Zuführ- und Verstreckrollen angeordnet ist0
    9° Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet„ dass die ErMtzungeeinrichirung aus einem Dampfkasten besteht»
    1Oo Verfahren nach Anspruch 9, daduroh gekennzeichnet, dass ein Dampfstrahl, der auf das Babel auf trifft, unmittelbar vor der Dampfkammer vorhanden ist»
    11. Verfahren nach Anspruch 8» dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung dadurch erfolgt, dass zumindest einige der Verstreckrollen erhitzt wird·
    12o Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 1 's f dadurch gekennzeichnet, dass das wärmebehandelte Kabel weiter bei einer Temperatur wärmebehandelt wird, die höher liegt als die Temperatur der ersten Wärmebehandlung,
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