DE2416927B2

DE2416927B2 - Verfahren zum verstrecken und waermebehandeln eines polyesterfadens

Info

Publication number: DE2416927B2
Application number: DE19742416927
Authority: DE
Inventors: Isao; Asada Yoshiharu; Matsuyama Ehime; Kumakawa Shiro Iwakuni Yamaguchi; Kobayashi (Japan)
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1973-04-07
Filing date: 1974-04-08
Publication date: 1976-08-19
Also published as: SU685163A3; JPS49132317A; DE2416927A1; IT1009652B; FR2224567A1; FR2224567B1; JPS528416B2; GB1465748A

Description

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_νύπ 0,55 bis 0.75 Der ^vcrstreckiePoivcsicrfaden hat konischen Abschnitt als Schrumpfungsbereich zu vorzugsweise eine Doppelbrechung von nicht mehr als verwenden.

6^-t0 , _n Es ist wesentlich fur das erfindungsgemäße Vcrfah-

Der Urnwandlungspunk bzw. Übergangspunk; ren, daß die Schrumpfung des Garns auf dem

^_eiter Ordnung ist im vorliegenden Zusammenhang 5 Schrumpfungsbereich der letzten Zugwalze auf I bis

ein Wert der entsprechend dem Verfahren der USA.- 10% eingestellt wird. Wenn die Schrumpfung des

Patentschnft 25 >6 925 gemessen w;rd _{Fadens unter djesem} ^^ _H , _{jsl der Effekt 2ur}

Die Querschnittsform eines Emzelfadens des ver- Verbesserung der Dimensionsstabilität, Zähigkeit und wendeten Polyesterfadens ist erfindungsgemäß nicht Dehnung des Fadens gering. Andererseits ist es außerpur ein Kreis, sondern es kommen auch nicht kreis- io ordentlich schwierig, eine Schrumpfung oberhalb des förmige Querschnitte wie ein Dreieck, ein Viereck angegebenen Bereichs zu bewirken
oder em Kreuz in Betracht. Ferner kann -in hohler Es ist weiterhin wesentlich für das erfindungsgemäße Faden verwendet werden. Der Gesamtmer des Fadens Verfahren, daß die Oberflächentemperatur der letzten bzw. Garns ist beliebig, jedoch ist im allgemeinen ein geheizttn Zugwalze kontinuierlich oder stufenweise Wert von 20 bis 2000den nach dein Verstrecken vor- i₅ von der Garneingangsseite zur Garnausgangsseite !uziehen. Ferner kann der Faden ein Zusatzmitte!, zunimmt. Ein Beispiel für die Oberflächentemperatur wie etwa ein Entglanzungsmittel, ein Pigment od. dgl. der letzten geheizten Zugwalze 3 ist in Fig. 3 gezeigt, enthalten. ... Im Falle eines Multifils aus Polyethylenterephthalat

Fig. 1 und 2 zeigen ein Beispiel einer Vorrichtung beträgt die Temperatur T₁ der letzten geheizten Zug-

jur Durchfuhrung des erfindungsgemaßen Verfahrens, a» walze an der Garneingangsseite vorzugsweise 80 bis

fei der nur eine geheizte Zugwalze vorgesehen ist. 200 C, und die Temperatur T₂ der Walze an der

Mit Y ist der unverstreckte Faden bezeichnet, mit 1 Garnausgangsseite liegt günstigerweise 5 bis 100 C

eine Spaltwalze, mit 2 eine geheizte Zuführwalze, über der Temperatur T₁. Eine besonders geeignete

mit 2' eine dieser zugeordnete Trennwaize, mit 3 eine Temperatur T, liegt um 15 bis 50 C über der Tempe-

geheizte Zugwalze. mit 3' eine dieser zugeordnete as ratur T₁ und im Bereich von 100 bis 220 C, vorzut-s-

Trennwal/e, mit 4 eine nicht geheizte Aufnahmewalze, weise 100 bis 210 C.

mit 4 eine dieser zugeordnete Trennwalze und mit 5 Die Verweilzeit des Garns auf der letzten gehci/ien

eine Wicklung. Zugwalze beträgt 0,005 bis 2 see, vorzuesweise 0.3 bis

Das unverstreckte Garn Y wird zunächst vorge- 1 see. Anschließend an die erststufige Schrumpfungsspannt, indem es auf das 1,00- bis I.Olfache, Vorzugs- 30 Wärmebehandlung auf der letzten geheizten Zugwalze3 weise auf das 1,001-bis l,008fache der Ausgangslänge läßt man den Faden zwischen der letzten geheizten zwischen der Spaitwalze 1 und der geheizter Zuführ- Zugwalze 3 und der Aufnahmewalze 4, die sich mit walze 2 gestreckt und dann um diese und die Trenn- langsamerer Umfangsgeschwindigkeit dreht als der walze 2' über mehrere Umläufe herumgeführt wird. Schrumpfungsbereich der Zugwalze 3, um weitere Die Oberflächentemperatur der geheizten Zuführwalze2 35 1 bis 10%, vorzugsweise 5 bis 10% schrumpfen,
wird im wesentlichen auf einer vorbestimmten Tempe- Wenn in dieser zweistufigen Schrumpfungsbehandratur im Bereich von —10 bis - 30 C unter bzw. über lung ein hoher Schrumpfungsgrad vorgesehen ist, verdem zweiten Umwandlungspunkt (Tg) des Polyester ringen sich die Spannung des Garns, und es ist daher gehalten, wodurch der Faden auf diese Temperatur vorzuziehen, die Garnausgangsseite der letzten geerwärmt wird. Sodann wird der erwärmte Faden zwi- ,0 heizten Zugwalze mit matter Oberfläche auszusehen der geheizten Zuführwalze 2 und der geheizten führen.

Zugwalze 3 in einem vorbestimmten Verhältnis ver- Die Aufnahmewalze 4 kann eine nicht-geheizte Walstreckt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ze oder eine gekühlte Walze sein. Durch die Aufnahdas Verstreckverhältnis vorzugsweise auf 3,5 bis 7,5 mewalze 4 wird der Faden, der einem zweistufigen eingestellt. Wenn zwei geheizte Zugwalzen verwendet »a Schrumpfungsprozeß unterworfen worden ist, auf eine werden und das Garn in zwei Stufen verstreckt wird, Temperatur nahe der Raumtemperatur abgekühlt. Die ist es vorzuziehen, das Verstreckverhältnis in der ersten geeignete Aufnahmegi-fch-v'ndigkeit beträgt 200 bis Stufe auf 2,5 bis 5,0 einzustellen und in der zweiten 1200 rn,min.

Stufe derart zu wählen, daß das Gesamtverstreckver- Die obigen Ausführungen unter Bezugnahme auf

hältnis 3,5 bis 7,5 beträgt. 50 die beigefügten Fig. 1 und 2 gehen von einer Aus-

Die letzte geheizte Zugwalze umfaßt einen Schrump- führungsform der Erfindung aus, bei der nur eine fungsbereich auf der Garnausgangsseite, so daß nach geheizte Zugwalze vorgesehen ist. Erfindungsgemäß dem V erstrecken um ein vorbestimmtes Verhältnis der kann jedoch das Verstrecken auch in mehreren Stufen Faden um 1 bis 10%, vorzugsweise 5 bis 9% mit Hilfe von zwei oder mehr geheizten Zugwalzen schrumpfen kann. In Fig. 1 und 2 wiro der Schrump- 55 durchgeführt werden. In diesem Falle ist jeweils die fungsbereich gebildet durch einen Walzenabschnitt 3a Oberflächentemperatur jeder geheizten Zugwalze hökleineren Durchmessers, der auf der Garnausgangs- her als diejenige der vorhergehenden Walze. Mit andeseite der letzten geheizten Zugwalze 3 vorgesehen ist. ren Worten, die Oberflächentemperatur der ersten Wenn die letzte geheizte Zugwalze eine stufenförmige geheizten Zugwalze ist höher als diejenige der geheizten Walze mit einem Abschnitt größeren Durchmessers 60 Zufuhrwalze, und die letzte geheizte Zugwalze. die und einem Abschnitt 3ö kleineren Durchmessers ist, einen Temperaturgradienten aufweist, hat die höchste schrumpft das Garn auf dem Abschnitt 3a kleineren Oberflächentemperatur, die über derjenigen der unDurchmessers auf Grund der Differenz der Umfangs- mittelbar vorangehenden Zugwalze liegt. Wenn zwei geschwindigkeit zwischen dem Abschnitt 3a und dem oder mehr geheizte Zugwalzen verwendet werden, Abschnitt größeren Durchmessers. An Stelle einer 65 sind alle Zugwalzen — ausgenommen die letzte — als derartigen stufenförmigen Walze als letzte Zugwalze übliche Walzen mit gleichförmigem Durchmesser ausist es möglich, die letzte Zugwalze derart zu gestalten, gebildet. Beim Verstrecken des Garns in einem Mehrdaß die Garnausgangsseite konisch verläuft und diesen stufenverfahren unter Verwendung von zwei oder mehr

IU

Zugwalzen beträgt die Zahl der geheizten Zugwalzen vorzugsweise 2.

Da die Oberflächentemperatur der letzten Zugwalze nicht konstant ist, ändert sich mit der Verschiebung der Auftreffstelle des Garns auf die letzte Zugwalze S auch die Wärmebehandlung des Garns auf dieser letzten Zugwalze, so daß ein Endprodukt nicht gleichmäßiger Qualität entsteht. Es ist daher notwendig, den Punkt des Auflaufens des Garns aulf die letzte Zugwalze festzulegen. Um dies zu bewirken, wird Vorzugsweise eine Nut wenigstens auf der Garnausgangsseite der Trennwalze vorgesehen, die der letzten Zugwalze zugeordnet ist. so daß die Bahn des Fadens in Richtung auf die letzte Zugwalze festgelegt wird. Wenn nur eine geheizte Zugwalze verwendet wird, wie es in Fig. I und 2 gezeigt ist, wird die Bahn des Fadens, der auf die Zugwalze 3 aufläuft, durch eine Nut G vorgesehen, die wenigstens auf der Garnausgangsseite der Trennwalze 2' angeordnet ist.

Der erfindungsgemäß verstreckte Faden hat eine sehr geringe Schrumpfung in siedendem Wasser und in trockener Hitze bei 150 C. Üblicherweise beträgt die Schrumpfung des entstehenden Fadens in siedendem Wasser nicht mehr als 5%, in einigen Fällen sogar nicht mehr als 1 %, und die Schrumpfung in trockener Luft bei 150 C beträgt üblicherweise 1,5%. Weiterhin wird die Festigkeit und Bruchdehnung des entstehenden Fadens erhöht und folglich auch die Zähigkeit. Üblicherweise hat das Garn eine Zugfestigkeit von wenigstens 6,0 g/d und eine Bruchdehnung von wenigstens 15%.

Polyestergarne, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden sind, sind geeignet zur Verwendung in Bereichen, bei denen genaue Dimensionsstabilität erforderlich ist, beispielsweise für Fischnetze, Verstärkungsmaterialien für Kautschukartikel und Yachtsegel. Weiterhin können sie in Kombination mit stark schrumpfenden Garnen zur Herstellung von dickgriffigen, gewebten Stoffen verwendet werden.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren im einzelnen.

Beispiel 1

Ein unverstreckter Faden aus Polyäthylenterephthalat mit einer Grundviskosität (η) von 0,72 und einer Doppelbrechung (Δη) von 4,5 · 10 ³ wurde verstreckt und der zweistufigen Schrumpfungsbehandlung unter Verwendung der Wärmebehandlungsvorrichtung gemäß Fig. 1, die nur eine geheizte Zugwalze aufweist, ausgesetzt. Es herrschten folgende Bedingungen:

Vorspannung 1,0045 X

Oberflächentemperatur der

Zufuhrwalze 78'C

Anzahl der Umschlingungen des Garns auf der Zuführwalze 6mal Zngverhältnis 5,0 X

Oberflächentemperatur des Garneingangsbereichs der Zugwalze . 180 C Oberflächentemperatur des Garn-

ausgangsbereichs der Zugwalze. 220"C Anzahl der Umschlingungen des

Garns auf der Zugwalze 6mal Schrumpfung des Garns auf der

Zugwalze 7%

Schrumpfung des Garns zwischen

der Zagwalze und der Auf-

nahtncwalze 5 %

OberflacTientemperatur der Raumtempe-

Aufnahmewalze ratur (25 C)

Oberflächengeschwindigkeit der
Aufnahmewalze 600 m/min

Das Verstrecken und die Schrumpfungsbehandlung unter den obigen Bedingungen werden mit Experiment Nr. 1-1 bezeichnet. Dieses Experiment wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt.

Zum Vergleich wurde das Experiment 1-1 wiederholt, ausgenommen daß die Zugwalze durch eine übliche, geheizte Zugwalze gleichmäßigen Durchmessers ersetzt wurde, die keinen Bereich verringerten Durchmessers enthielt. Dieses Experiment wird mit Experiment 1-2 bezeichnet. Da bei diesem Experiment keine Schrumpfung des Garns auf der Zugwalze eintritt, liegt es außerhalb des Bereichs der Erfindung. Weiterhin wurde das Experiment I-! wiederholt mit der Ausnahme, daß die Oberflächengeschwindig-

ao keit der Zugwalze gleich der Oberflächengeschwindigkeit der Aufnahmewalze 4 gewählt wurde. Dieses Experiment wird mit Experiment 1-3 bezeichnet. Da keine Schrumpfung zwischen der Zugwalze und der Aufnahmewalze eintreten kann, liegt das Experiment ebenfalls außerhalb des Erfindungsbereichs.

Die Eigenschaften der Polyestergarne, die durch die genannten Experimente erzeugt wurden, sind in Tabelle I gezeigt.

Tabelle I

Experiment Nr. 1	1-1	7	1-2	1-3
Schrumpfung auf der
Zugwalze (%)	5	0	7
35 Schrumpfung zwischen
den Walzen (%)	»50/48	5	0
Garnprodukte	6,2
Denier Ά	29	250/48	250/48
Zugfestigkeit (g/den)		6,3	6,5
4° Bruchdehnung (%)	0,8	18	20
Schrumpfung in sieden
dem Wasser (%)	1,5	6	4
Schrumpfung in trocke
ner Hitze bei 150 C (%)	12,5	9,2

45 Zu Vergleichszwecken wurde Experiment 1-1 wiederholt mit der Ausnahme, daß die Oberflächentemperatur der geheizten Zugwalze nicht einen Temperaturgradienten aufwies, sondern auf gleichförmiger Temperatur gehalten wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle II gezeigt. Wie aus Tabelle Il hervorgeht, waren die Zugbedingungen derjenigen des Experiments 1-1 stark unterlegen.

Tabelle II

Temperatur Verstreckvorgang der Zugwalze

220 C Das Garn wurde zerstört, und die

Durchführung des Ziehvorgangs war außerordentlich schlecht.

180 C (meh- Die Spannung des Garns zwischen den rere Um- Walzen war gering, und häufig traten schlingungen} Verschlingungen auf den Walzen auf. 180 C(kmine Es zeigte sich praktisch keine VerAnzahl von besserung der Schrumpfung in sjeden-Umschlin- dem Wasser und der Zugfestigkeit und gungen) Dehnung des Garns.

684]

** I VJ

Wenn bei Experiment 1-1 die getrennte, der geheizten Zufuhrwalze zugeordnete Walze gegen eine übliche Walze ohne Nut ausgetauscht wurde, pendelte das Garn auf der Zufuhrwalze und der Zugwalze stark hin und her, und es traten Ungleichmäßigkeiten in den physikalischen Eigenschaften und der Färbung des Garns an vielen Punkten auf.

bei spiel

Experiment 1-1 wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das ungezogene Garn eine Grundviskosität von [η] = 0,6 aufwies. Eine übliche geheizte Zugwalze mit einem gleichmäßigen Durchmesser und einer Oberflächentemperatur von 85°C wurde zwischen der geheizten Zufuhrwalze und der geheizten letzten Zugwalze angeordnet und der Verstreckvorgang wurde in zwei Stufen durchgeführt. Die Oberflächentemperatur der Zufuhrwalze wurde auf 83⁰C eingestellt. Die Schrumpfung zwischen der letzten Zugwalze und der

Aufnahmewalze betrug 4%. Die Aufnahmewalze wurde mit Wasser zwangsgekühlt, so daß die Oberflächentemperatur auf 20°C eingestellt werden konnte; die Oberflächengeschwindigkeit der Aufnahmewalze wurde auf 765 m/min geändert. Das gesamte Verstreckverhältnis betrug bei diesem Beispiel 5,2 X. Die Anzahl der Umschlingungen des Fadens auf der Zugwalze der ersten Stufe betrug 5. Das Verstreckverhältnis auf der Zugwalze der ersten Stufe betrug 3,25 X, und d_as Verstreckverhältnis auf der letzten Zugwalze, d. h. der abgestuften Walze betrug 1,6 X. Das hergestellte Polyestergarn hatte folgende Eigenschaften:

Denier (den) 250/48

Zugfestigkeit (g/den) 7,2

Bruchdehnung(%) 18

Schrumpfung in siedendem

Wasser (%) 0,5

Schrumpfung in trockener Hitze bei

15O⁰C 0,9

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

*09 534/3!

Claims

Λ.·ΐ\ der deutschen Offeniesünesschriff 2J 06 02?

."atentansprüche: ist darüberhinaus grundsätzlich das Verstrecken voi

Polyesterfäden in einem ein- oder zweistufigen Ver

I. Verfahren zum Verstrecken und Wärmebe- streckungsverfahren bekannt.

handeln eines Polyestenadens, bei dem ein nicht- 5 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, da; verstrecktes Multifil eines linearen Polyesters mit Verfahren der eingangs genannten Art durch ein* einem zweiten Obergangspunkt Tg einer beheizten kontinuierliche Behandlung in mehreren Stufen se Zufuhrwalze mit Tg —10 C bis Tg ■ 30 C Ober- auszubilden, daß der behandelte Faden eine sehi fiächentemperatur zugeführt, durch wenigstens eine geringe thermische Schrumpfung, eine verbessert* beheizte Zugwalze in einem vorbestimmten Ver- io Zugfestigkeit und eine geringe Bruchdehnung zeigen streckverhältnis abgezogen, im Schrumpfzustand Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge

warm behandelt und danach aufgewickelt wird, löst, daß jede Zugwalze außer der letzten Zugwalzt dadurch gekennzeichnet, daß jede eine höhere Oberflächentemperatur als die vorher-Zugwalze außer der letzten Zugwalze eine höhere gehende beheizte Walze aufweist, daß die Oberflächen-Oberflächentemperatur als die vorhergehende be- 15 temperatur der letzten Zugwalze kontinuierlich bzw heizte Walze aufweist, daß die Oberflächentempe- stufenweise von der Fadentingangsseite zur Fadenratur der letzten Zugwalze kontinuierlich bzw. ausgangsseite zunimmt, wobei die maximale Oberstufenweise von der Fadeneingangsseite zur Faden- fiächentemperatur an der Fadenausgangsseite dei ausgangsseite zunimmt, wobei die maximale Ober- letzten Zugwalz.? höher als die Oberflächentemperatui fiächentemperatur an de: Fadenausgangsseite der 20 der vorhergehenden beheizten Walze ist und daß dei letzten Zugwalze höher als die Oberflächentempe- Faden um I bis IO°„ auf der letzten Zugwalze und um ratur der vorhergehenden beheizten Walze ist und weitere 1 bis I0°„ zwischen der letzten Zugwalze und daß der Faden um 1 bis I0°_u auf der letzten Zug- einer unbeheizten Aufnahmewalze geschrumpft wird, walze und um weitere I bis 10°,, zwischen der letz- Zur Durchführung dieses Verfahrens ist eine Vor-

ten Zugwalze und einer unbeheizten Aufnahme- »5 richtung vorgesehen mit einer beheizten Zufuhrwalze walze geschrumpft wird. zum Zuführen des Fadens, mit einer der Zufuhrwalze
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- zugeordneten Trennwalze, mit Gruppen von wenigstens zeichnet, daß die Oberflächentemperatur T₁ an der einer beheizten Zugwalze und dieser zugeordneten Fadeneingangsseite der letzten beheizten Zugwalze Trennwalzen und mit einer Aufwickelvorrichtung für 80 bis 200 C beträgt, und daß die Oberflächen- 30 den behandelten Faden, wobei die letzte beheizte temperatur T₂ an der Fadenausgangsseite der letz- Zugwalze an ihrer Fadenausgangsseite einen Schrumpfen beheizten Zugwalze um 5 bis 100 C über der fungsbereich zum Schrumpfen des Fadens auf der Oberf'ächentemperatur 7", und im Bereich von beheizten Zugwalze aufweist und der Walzenbereich 100 bis 220 C liegt. im Schrumpfungsbereich des Fadens mit geringerem
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 35 Durchmesser bemessen oder konisch ausgebildet ist, zeichnet, daß die Aufnahmewalze (4) zwangsgekühlt wie es aus der deutschen Offenlegungsschrift 14 35 467 wird. und der DL-Patentschrift 77 562 bekannt ist. Die Vorrichtung weist eine Heizeinrichtung für die letzte beheizte Zugwalze auf, so daß die Oberflächentempe-

40 ratur von der Fadeneingangsseite zur Fadenausgangsseite progressiv zunimmt. Der letzten beheizten Zugwalze ist eine Trennwalze mit einer Nut zur Führung des Garns wenigstens in der letzten Umschlingung zugeordnet. Die unbeheizte Aufnahmewalze weist eine 45 geringere Umfangsgeschwindigkeit als der dem Schrumpfungsbereich zugeordnete Walzenbereich der

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstrek- letzten beheizten Zugwalze auf. De«- Walzenbereich der ken und Wärmebehandeln eines Polyesterfadens, bei letzten beheizten Zugwalze, der dem Schrumpfungsdem ein nichtverstrecktes Multifil eines linearen bereich zugeordnet ist, ist mit einer matten Oberfläche Polyesters mit einem zweiten Übergangspunkt Tg 50 versehen. ·

einer beheizten Zufuhrwalze mit Tg -10 C bis Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbei-

Tg -30 C Oberflachentemperatur zugeführt, durch spiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die wenigstens eine beheizte Zugwalze in einem vorbe- Zeichnung näher erläutert.

stimmten Verstreckverhältnis abgezogen, im Schrumpf- Fig. 1 und 2 sind schematische Vorder- und Seiten-

zustand warm behandelt und danach aufgewickelt 55 ansichten einer Ausführungsform einer Verstreck- und ^w ο . . Wärmebehandlungsvorrichtung zur Durchführung des

Bei einem derartigen aus der deutschen Offen- erfindungsgemäßen Verfahrens.

legungsschnft 14 94 754 bekannten Verfahren dient Fig. 3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der

die Wärmebehandlung des Polyesterfadens nach dem Oberflächentemperatur der letzten geheizten Zugwalze, verstrecken zur Verbesserung der Formstabilität des 60 Der Polyesterfaden, auf den die vorliegende Erfin-Uarns in Warme Üblicherweise erfolgen derartige dung anwendbar ist, ist ein Multifil aus Polyäthylen-Wärmebehandlungen auch mittels einer heißen Platte terephthalat. Es kommt jedoch auch ein Multifil aus oder einer mn Schlitzen versehenen Heizung, die einem Mischpolyester in Betracht, in dem Äthylenzwischen einer Zufuhrwalze und einer Zugwalze ange- terephthalateinheiten mit einem Anteil von wenigstens ordnet sind und über die der verstreckte Faden geführt 65 80 Molprozent, vorzugsweise wenigstens 95 Molprowird. Nach diesem bekannten Verfahren hergestellte zent der wiederkehrenden Einheiten vorgesehen sind. Polyesterfaden weisen jedoch keine ausreichende Vorzugsweise haben diese Polyester eine Grundvisko-Dtmensionsstabilitat auf. _silät gemessen in einer >Chlorphenollösung bei 30³C,