DE2246604B2

DE2246604B2 - Verfahren zur Verstreckung eines Polyäthylenterephthalatfilamentkabels

Info

Publication number: DE2246604B2
Application number: DE2246604A
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Marshall; Eric Ivan Riseley
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1971-09-22
Filing date: 1972-09-22
Publication date: 1979-04-26
Also published as: AU469062B2; JPS5737685B2; ES406930A2; JPS4841029A; AU4639472A; CA971350A; IT1006560B; GB1393889A; CH552087A; US3943138A; AT334508B; DE2246604A1; ATA792572A; FR2200848A6

Description

A-B (IV)-C (Bi)-D (T) + E (IV)(Bi)

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nicht überschreitet, worin IV die intrinsische Viskosität ist, Bi die mittlere Doppelbrechung der unverstreckten Filamente multipliziert mit 10³ ist und Γ die Temperatur der Flüssigkeit in ⁰C ist und die numerischen Konstanten A, B, C, D und E die Werte 4,1 ±0,1, 0,32, 0,148, 0,0093 bzw. 0,107 besitzen.«

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verstreckung eines Polyäthylenterephthalat-Filamentkabels, wobei das Polyäthylenterephthalat eine intrinsische Viskosität von 0,3 bis 0,75 und die Filamente eine mittlere Doppelbrechung von 2 χ 10"³ bis 0 χ 10~³ aufweisen, durch Führen des Kabels um den Umfang mehrerer hintereinander angeordneter Zuführrollen und mehrerer sich mit höherer Geschwindigkeit drehender hintereinander angeordneter Verstreckroilen und Behandeln des Kabels in der Verstreckzone mit einer wäßrigen Flüssigkeit einer Temperatur von 60 bis 8O⁰C.

Aus der GB-PS 8 24 577 ist ein derartiges Verfahren bekannt, bei dem ein Filamentkabel zunächst über eine Gruppe von sich mit gleicher Umfangsgeschwindiekeit drehenden Rollen geführt, durch Aufspritzen von Wasser mit einer über der Übergangstemperatur zweiter Ordnung liegenden Temperaturen erwärmt und dann von einer Gruppe sich mit höherer Umfangsgeschwindigkeit drehenden Verstreckrollen abgeführt wird. Das Verstrecken findet dabei an der Stelle statt, wo das erwärmte Wasser auf die Filamente aufgespritzt wird, also zwischen den Zuführrollen und den Verstreckrollen. Zur besseren Durchfeuchtung des Kabels wird dieses bereits vor der Verstreckstelle durch ein Wasserbad geführt, welches eine unterhalb der Übergangstemperatur zweiter Ordnung liegende Temperatur aufweist.

Es hat sich aber gezeigt, daß bei einem Verfahren b5 dieser Art die Gleichförmigkeit der Verstreckung zwischen den einzelnen Filamenten zu wünschen übrig läßt, und zwar insbesondere, wenn niedrige Verstreckverhaltnisse angewendet werden, wie sie zur Herstellung von Filamenten hoher Schrumpfung erforderlich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, welches ein gleichförmiges Verstrecken von Polyäthylenterephthalat-Filamentkabeln auch bei Anwendung niedriger Verstreckverhältnisse ermöglicht

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß das Behandeln des Kabels mit der wäßrigen Flüssigkeit an der Berührungsstelle mit mindestens einigen der Zuführrollen erfolgt, und daß ein derartiges Verstreckverhältnis angewendet wird, daß die verstreckten Filamente eine Anfangsschrumpfung von mindestens 9% und eine negative Endschrumpfung von mindestens 4% aufweisen, wobei das Verstreckverhältnis den Wert

A-B (IV)-C (Bi)-D (T)+ E- (IV)(Bi)

nicht überschreitet, worin IV die intrinsische Viskosität ist, Bi die mittlere Doppelbrechung der unverstreckten Filamente multipliziert mit 10³ ist und Tdie Temperatur der Flüssigkeit in °C ist und die numerischen Konstanten A, B, C, D und £die Werte 4,1 ± 0,1 0,32, 0,148,0,0093 bzw. 0,107 besitzen.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Feststellung, daß es zur Erzielung eines gleichmäßig verstreckten Polyäthylenterephthalat-Filamentkabels erforderlich ist, das zugeführte Kabel bereits an der Berührungsstelie mit mindestens einigen der Zuführrollen durchzuführen und das Verstreckverhältnis mit der intrinsischen Viskosität und der mittleren Doppelbrechung in Beziehung zu setzen.

Die Anfangsschrumpfung ist definiert als die Schrumpfung in Wasser bei 70⁰C unter einer Belastung von 0,011 g/Decitex. Die Endschrumpfung ist definiert als die weitere Schrumpfung in Luft bei 180°C unter der gleichen Belastung von 0,011 g/Decitex. Die Endschrumpfung kann positiv oder negativ sein, d. h. also, es kann sich unter der beschriebenen Belastung bei 180⁰C um eine Schrumpfung oder um eine Verlängerung handeln. Verfahren zur Bestimmung der Schrumpfungen sind weiter unten beschrieben. Die intrinsische Viskosität wird in Deciliter je Gramm bei 25⁰C als Lösung in o-Chlorophenol gemessen. Die Doppelbrechung wird in der üblichen Weise unter Verwendung eines Polarisationsmikroskops oder einer ähnlichen Vorrichtung gemessen.

Polyäthylenterephthalatfilamente, wie sie normalerweise hergestellt werden, besitzen im wesentlichen eine Anfangsschrumpfung von 0 und eine positive Endschrumpfung. Kabel und Fasern mit einer hohen Anfangsschrumpfung sind zum Mischen mit natürlichen oder synthetischen Fasern erforderlich, die nur eine geringe oder gar keine Schrumpfung aufweisen, um Gemische herzustellen, welche in Garn- oder Textilstofform eine Bauschigkeit und einen sehr erwünschten weichen Griff entwickeln, wenn sie so behandelt werden, daß die schrumpfbaren Fasern zum Schrumpfen veranlaßt werden. Bisher wurden solche Fasern mit einer hohen Anfangsschrumpfung aus speziellen Mischpolymeren hergestellt oder aber dadurch, daß Polyäthylenterephthalatkabel durch Anwendung sehr niedriger Verstreckverhältnisse verstreckt wurden. Das letzte Verfahren war bisher sehr schwierig erfolgreich durchzuführen, da die Verstreckung dabei unstabil ist, der Verstreckpunkt nicht stationär ist und unvermeid-

bar beträchtliche Mengen unverstreckter oder variabel verstreckter Fäden gebildet werden, die stark die Reproduzierburkeit des Verfahrens verringern und den Wert und die Brauchbarkeit des Produkts erniedrigen. Es ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß ein gleichförmiges Verstrecken bei den niedrigen Verstreckverhältnissen durchgeführt werden kann, die zur Herstellung eines Produkts hoher Schrumpfung erforderlich sind.

Eine Bauschigkeit kann in Gemischen, welche schrumpfbare Fasern enthalten, auf zwei allgemeinen Wegen entwickelt werden, und zwar entweder durch Anwendung der Schrumpfbehandlung, gewöhnlich durch irgendeine Erhitzung, auf das gemischte Garn oder auf einem Textilstoff, der aus dem gemischten Garn hergestellt ist oder dieses enthält Für die Behandlung eines Garns zur Erzeugung einer Schrumpfung ist es nötig, das Garn in einem Zustand zu behandeln, daß die Schrumpfung stattfinden kann. Beispielsweise kann die Schrumpfung eines Garns während des Färbens ausgeführt werden, wenn das Garn auf teilweise zusammendrückbaren Trägern aufgewickelt ist, die gewöhnlich als »Federn« bezeichnet werden. Die Schrumpfung findet während der Färbung statt, und gleichzeitig wird eine gewisse Bauschung im Garn erzeugt, wobei der Betrag der Schrumpfung von dem vorliegenden Widerstand abhängt Es ist üblich, einen aus dem gefärbten gebauschten Garn hergestellten Textilstoff unter fixierten Dimensionen zu wärmebehandeln, um es zu stabilisieren. Eine solche weitere Behandlung kann auf einem Rahmen durchgeführt werden, auf welchen der Textilstoff unter einer seitlichen Spannung durch einen Ofen hindurchgeführt wird. Unter diesen Bedingungen der Wärme und der Spannung ergibt sich eine Neigung, daß ein Teil der Bauschigkeit ausgezogen oder nicht entwickelt wird, und zwar insbesondere wenn die Schrumpfkräfte, die bei den Rahmenspanntemperaturen (für Polyäthylenterephthalattextiistoffe ca. 180°C) entwickelt werden, hoch sind. Demgemäß ist es erwünscht, daß Kabel und Stapelfasern für die Herstellung von Textilstoffen auf dem obigen Weg eine negative Endschrumpfung aufweisen sollten, wie sie oben definiert wurde. Es wird deshalb bevorzugt, daß die Endschrumpfung mindestens —4% ausmacht, d. h., daß eine Dehnung von mindestens 4% bei dem Test auf die Endschrumpfung, wie sie oben definiert wurde, stattfindet.

Die erfindungsgemäßen Verstreckungsbedingungen erlauben die Bildung von hochschrumpfenden Kabeln mit einer sehr hohen Gleichförmigkeit bei hohen Verstreckgeschwindigkeiten. Die am meisten bevorzugten Bedingungen für die Verstreckung sind eine Temperatur der wäßrigen Flüssigkeit von 65 ± 2⁰C und ein maximales Verstreckverhältnis von 3,3 :1 für ein Material, welches als Garn geschrumpft werden soll, und von 2,9 :1 bis 3,0 :1 für ein Material, welches in Textilstofform geschrumpft werden soll, wobei die intrinsische Viskosität und die mittlere Doppelbrechung der unverstreckten Fäden 0,485 bzw. 4 χ 10—³ ist.

Es wird bevorzugt, daß ein Mindestverstreckverhältnis von ungefähr 2:1 bei einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, da unterhalb dieses Wertes eine erhöhte Möglichkeit einer ungleichmäßigen Verstreckung besteht.

Die wäßrige Flüssigkeit mit erhöhter Temperatur kann beim erfindungsgemäßen Verfahren auf alle oder auf nur einige der Zuführrollen aufgebracht werden. errechnet.

Wenn sie aber nur auf einige der Rollen aufgebracht wird, dann sollten die Rollen, auf die sie aufgebracht wird aufeinanderfolgende Rollen sein und die letzte Rolle umfassen. Die Flüssigkeit wird vorzugsweise mit Hilfe von Sprühdüsen aufgebracht, da durch diese Maßnahme die nötige vollständige Benetzung und Sättigung eines Kabels leicht erreicht werden kann. Die wäßrige Flüssigkeit kann Wasser alleine sein, aber gemäß einer bevorzugten Alternative wird eine verdünnte wäßrige Lösung oder Dispersion eines oberflächenaktiven Mittels, Schmiermittels oder anderen Behandlungsmaterials verwendet, welches bei der nachfolgenden Trocknung des Kabels einen Rückstand aus dem Material auf den Filamenten beläßt um die nachfolgende Verarbeitung des Kabels oder der daraus geschnittenen Stapelfasern zu erleichtern.

Beim erfindungsgemäßsn Verfahren kann eine gewisse Verbesserung der Eigenschaften des verstreckten Produkts insbesondere eine Zunahme der Anfangsschrumpfung dadurch erreicht werden, daß man eine Kabelkühleinrichtung zwischen den Zuführ- und Verstreckrollen einführt, um die verstreckten Fäden unter die Verstrecktemperatur abzukühlen, bevor sie die Verstreckiollen erreichen. Eine bevorzugte solche Kühleinrichtung ist ein Strom aus kaltem Wasser, welcher hinterhalb der Verstreckzone aber so nahe wie möglich davon aufgebracht wird, vorzugsweise nicht mehr als 20 cm im Abstand davon und vor der ersten Verstreckrolle.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Die Messungen der Anfangs- und Endschrumpfung werden in der folgenden Weise durchgeführt.

Ein 90 cm langes Stück eines Teilkabels von annähernd 1200 bis 200 Decitex wird aus dem Kabel geschnitten, und die Enden werden verknotet, so daß eine Schlinge entsteht. Das Gewicht der Schlinge wird in Form von Decitex bestimmt, und seine Länge (L]) wird unter einer Belastung von 0,11 g/Decitex gemessen. Die Belastung wird dann weggenommen, und die Schlinge wird gedoppelt und eine Belastung von 0,011 g/Decitex wird angelegt, bevor die doppelte Schlinge 10 min lang in Wasser mit 70°C eingetaucht wird, worauf die Belastung weggenommen und die Schlinge wieder aufgefaltet wird und die Länge (L2) unter der ursprünglichen Belastung von 0,11 g/Decitex gemessen wird. Die Anfangsschrumpfung wird dann aus der Beziehung:

L_x-L₂ L₁

100

errechnet.

Ein Mittelwert von fünf Messungen an fünf verschiedenen Proben wird als Anfangsschruinpfungswert genommen.

Für die Messung der Endschrumpfung wird die Schlinge wieder gedoppelt, wobei die Belastung von 0,11 g/Decitex durch eine solche von 0,011 g/Decitex ersetzt wird, bevor die gedoppelte Schlinge in einem Ofen 10 min lang auf 180⁰C erhitzt wird, worauf dann die Schlingenlänge (L3) unter der Belastung von 0,11 g/Decitex gemessen wird. Die Endschrumpfung (oder üblicher die Dehnung) wird dann aus dem folgenden Wert

L,- L,

100

Die Anwesenheit oder Abwesenheit von unverstreckten Abschnitten in den Fäden, die das Kabel bilden, wird in der folgenden Weise gemessen. Eine 30 cm lange Probe des Kabels wird dadurch hergestellt, daß es zusammengeschlagen oder unterteilt wird, so daß eine Dicke von 10⁵ Fäden erhalten w^;rd, von welchen ein Abschnitt von Fasern mit 3 mm Länge aus der Mitte des gefalteten Kabels herausgeschnitten wird. Die kurzen Fasern werden dann in einem geeigneten Farbstoff gefärbt, und die gefärbten Fasern werden durch Oberflächenabsaugung auf einem Filterpapier verteilt. Unverstreckte Abschnitte, die als dunklere Stellen auftreten, werden gezählt und als die Anzahl je 10⁵ Fäden im 3 mm Querschnitt ausgedrückt. Auf diese Weise können sehr kleine Mengen unverstreckter Faserabschnitte entdeckt werden. In allen Beispielen wurde eine Gruppe von sieben Zuführrollen und sieben Verstreckrollen verwendet, um das Verfahren mit einer heißen wäßrigen Lösung aus einem Gemisch aus Gleitmittel und antistatischem Mittti auszuführen, weiches durch eine Sprühdüse zu einer jeden Rolle zugeführt wurde. Eine elastische Quetschrolle wurde gegen die erste Zuführrolle gedrückt.

Für die Messung des Koeffizienten der Variation des Filamenttiters wird eine Probe von mindestens ungefähr 100 Fasern entnommen, und die Durchmesser einer statistischen Auswahl von 50 derselben wird in 10 Teilgruppen von 5 Fasern gemessen, wobei ieweils ein geeignetes Mikroskop verwendet wird, um ein vergrößertes Bild herzustellen. Der Durchmesserbereich, der in einer jeden Gruppe gemessen wird, wird bestimmt, und daraus wird der mittlere Bereich für die 10 Teilgruppen bestimmt. Der mittlere Durchmesser für die 50 Querschnitte wird ebenfalls errechnet, und der Koeffizient der Variation des Decitexwerts wird dann aus der folgenden Beziehung errechnet:

Koeffizient der Variation =

86 χ mittlerer Bereich
mittlerer Durchmesser

Anfangsschrumpfung %	16,7
Endschrumpfung %	-11
Reißfestigkeit g/dtex	2,8
Unverstreckte Abschnitte/
10⁵ Filamente	1
Koeffizient der Variation
des Titers %	5,7

Beispiel 2

75 Teilkabel aus jeweils 1000 Polyäthylenterephthalatfilamenten mit einem Gesamttiter von 3825 dtex, einer intrinsischen Viskositä, von 0,675 und einer mittleren Doppelbrechung von 7,0 χ 10~³ werden wie in Beispiel 1 vereinigt und verstreckt, wobei eine Temperatur des wäßrigen Mittels von 65°C, ein Verslreckverhältnis von 2,4 : 1 i-.nd eine Verstreckgeschwindigkeit von 90 m/min verwendet wird.

Das verstreckte Produkt besitzt die folgenden Eigenschaften:

Beispiel 1

65 Teilkabel von jeweils 424 Polyäthylenterephthalatfilamenten mit einem Gesamtliter von 4900 dtex, einer intrinsischen Viskosität von 0,485 und einer mittleren Doppelbrechung von 4,0 χ 10-³ werden in ein Kabel vereinigt und in einem sinusförmigen Weg rund um einen Teil des Umfangs einer jeden der Zuführrollen geführt. Die Teile der Kabel, die mit einer jeden Rolle in Berührung sind, werden sorgfältig durch kontinuierliches Aufsprühen von erhitztem Wasser gesättigt, welches 0,1 Gew.-% eines darin dispergierten Gleitmittels enthält und durch Umpumpen durch eine Heizeinrichtung auf eine konstante Temperatur von 70° C gehalten wird. Von der letzten Zuführrclle läuft das Kabel zu einer Gruppe von Verstreckrollen, die sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 90 m/min drehen, so daß ein Verstreckverhältnis von 2,8:1 angewendet wird.

Das verstreckte Produkt besitzt die folgenden Eigenschaften:

Anfangsschrumpfung % 33,0

Endschrumpfung % - 23,8

Reißfestigkeit g/dtex 3,7

Unverstreckte Abschnitte

10⁵ Filamente 0

Koeffizient der Variation

des Titers % 7,2

Beispiel 3

Ein Kabel aus 310 Teilkabeln mit jeweils 504 Polyäthylenterephthalatfilamenten und einem Gesamttiter von 4880 dtex und einer Doppelbrechung von 2,3 · 10~³ welches aus einem Polymer einer intrinsischen Viskosität von 0.485 hergestellt worden war, das mit einem Gemisch aus weißen und schwarzen Pigmenten grau gefärbt worden war, wird unter einem Verstreckverhältnis von 2,9 : 1 verstreckt, und mit einer wäßrigen Lösung, die 3,5 Gew.-°/o eines Textilgleitmittels enthält und eine Temperatur von 75 ± 2⁰C aufweist, besprüht. Die Verstreckgeschwindigkeit beträgt 90 m/min. Dadurch wird das Kabel auf den Zuführrollen und auch eine gewisse Strecke stromabwärts mit der erhitzten Gleitmittellösung gesättigt. 10 Tonnen verstrecktes Produkt werden ohne Unterbrechung des Verstreckungsverfahrens hergestellt. Das verstreckte Produkt besitzt dabei die folgenden Eigenschaften:

Anfangsschrumpfung %	12,2
Endschrumpfung %	-8,0
Reißfestigkeit g/dtex	2,7
Unverstreckte Abschnitte
10⁵ Filamente	3
Koeffizient der Variation
des Titers %	7,1

B e i s ρ i e 1 4

Ein Kabel aus 65 Teilkabeln mit jeweils 504 Polyäthylenterephthalatfilamenten und einem Gesamttiter von 4880 dtex, einer intrinsischen Viskosität von 0,475 und einer mittleren Doppelbrechung von 4,0 χ 10"³ wird wie in Beispiel 1 unter Verwendung einer Temperatur der wäßrigen Flüssigkeit von 65°C und eines Verstreckverhältnisses von 2,9 :1 sowie einer Verstreckgeschwindigkeit von 90 m/min verstreckt.

Eine Menge des gleichen Kabels wird ebenfalls in der gleichen Weise verstreckt, außer daß das verstreckte Kabel abgekühlt wird, bevor es die Verstreckrollen erreicht, indem Ströme aus kaltem Wasser auf das Isabel stromabwärts der Verstreckzone über einer Länge von 130 cm aufgebracht werden.

Die Vergleichseigenschaften der verstreckten Produkte mit und ohne Kühlung nach der Verstreckung sind wie folgt:

22 46	604	Mit
	Ohne	Kühlung
	Kühlung	13,3
Anfangsschrumpfung, %	12,2	-6,8
Endschrumpfung, %	-7,0	2,85
Reißfestigkeit, g/dtex	2,8	2
Unverstreckte Abschnitte/	2
10⁵ Filamente		6,3
Koeffizient der Variation	6,2
des Titers, %

Claims

Patentanspruch:

»Verfahren zur Verstreckung eines Polyäthylenterephthalat- Filamentkabels, wobei das Polyäthylenterephthalat eine intrinsische Viskosität von 03 bis 0,75 und die Filamente eine mittlere Doppelbrechung von 2 χ ΙΟ-³ bis 9 χ 10~³ aufweisen, durch Führen des Kabels um den Umfang mehrerer hintereinander angeordneter Zuführrollen und mehrerer sich mit höherer Geschwindigkeit drehender hintereinander angeordneter Verstreckrollen und Behandeln des Kabels in der Verstreckzone mit einer wäßrigen Flüssigkeit einer Temperatur von 60 bis 80"C, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandein des Kabels mit der wäßrigen Flüssigkeit an der Berührungsstelle mit mindestens einigen der Zuführrollen erfolgt, und daß ein derartiges Verstreckverhältnis angewendet wird, daß die verstreckten Filamente eine Anfangs-Schrumpfung von mindestens 9% und eine negative Endschrumpfung von mindestens 4% aufweisen, wobei das Verstreckverhältnis den Wert