GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft Verbesserungen bezüglich einer
Nylon-Stapelfaser und insbesondere ihre Herstellung und
speziell das Strecken und Tempern filamentärer Kabel sowie
die resultierenden getemperten Produkte, einschließlich der
ungekräuselten Stapelfaser, die aus den getemperten
filamentären Endlos-Kabeln geschnitten wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Nylon wird seit etwa 50 Jahren kommerziell hergestellt und
verwendet. Die ersten Nylonfasern bestanden aus Nylon 66,
Poly(hexamethylenadipamid), und die Nylon-66-Faser wird in
den USA noch als Haupt-Nylonfaser hergestellt und
verwendet. Große Mengen weiterer Nylonfasern, insbesondere die
Nylon-6-Faser aus Caprolactam, werden ebenfalls hergestellt
und insbesondere in einigen anderen Ländern verwendet.
Nylonfaser wird in textilen Stoffen und zu weiteren Zwecken
verwendet. Textile Stoffe kommen im wesentlichen in zwei
Faser-Hauptkategorien vor, nämlich als Endlos-Filamentgarne
und Stapelfaser, d.h. geschnittene Faser. Große Mengen von
Nylonfilamenten werden ohne zu schneiden in kleinen Bündeln
von Filamenten verwendet, d.h. als Endlos-Filamentgarn,
z.B. bei Strumpfwaren, Unterwäsche und vielen seidenartigen
Stoffen, die auf Endlos-Filamentgarnen basieren. Die
Erfindung betrifft nicht diese Endlos-Filamentgarne, sondern die
Nylon-Stapelfaser und ihre Kabelvorstufe, die mit einer
sehr unterschiedlichen Apparatur hergestellt wird und
vollkommen unterschiedliche Überlegungen bezüglich der
Handhabung aufgrund der großen Anzahl von Filamenten, die
gehandhabt werden, erfordert. Die Nylon-Stapelfaser ist
hergestellt worden, indem ein Nylonpolymer zu Filamenten
gesponnen wurde, sehr große Mengen dieser Filamente zu
einem Kabel vereinigt wurden, das üblicherweise viele
Tausende von Filamenten enthält und im allgemeinen im
Gesamtdenier in der Größenordnung von mehreren
Hunderttausend liegt, und indem das Endlos-Kabel anschließend
einem Streckvorgang zwischen einer Serie von Speisewalzen
und einer Serie von Abzugswalzen (die bei höherer
Geschwindigkeit betrieben werden) unterzogen wird, um die
Orientierung der Filamente zu erhöhen, oft in Verbindung
mit einem Tempervorgang, um die Kristallinität zu erhöhen,
insbesondere wenn kein dehnbares Nylon gewünscht wird, und
indem sich manchmal ein Kräuseln der Filamente anschließt,
bevor das Kabel zu einer Stapelfaser, z.B. in einer
Stapelschneidemaschine, geformt wird. Einer der Vorteile
der Stapelfasern besteht darin, daß sie sich leicht
vermischen, insbesondere mit Naturfasern wie Baumwolle (oft
als kurzer Stapel bezeichnet) und/oder mit weiteren
synthetischen Fasern, so daß die Vorteile, die sich aus dem
Vermischen ergeben, erzielt wurden. Dieses Vermischen kann
vor der Stapelschneidemaschine erfolgen oder je nach
Zweckmäßigkeit der Verfahrens in einer anderen Stufe.
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Eine besonders wünschenswerte Form der Nylon-Stapelfaser
wird bereits seit vielen Jahren zum Vermischen mit
Baumwolle verwendet, insbesondere um die Haltbarkeit und
Wirtschaftlichkeit der Stoffe, die aus diesen Mischungen
von Baumwolle mit Nylon hergestellt wurden, zu verbessern,
da Nylon-Stapelfasern eine hohe Reißfestigkeit unter
Belastung aufweisen, wie bei Hebeler in den
U.S.-Patentschriften Nr. 3 044 250, 3 188 790, 3 321 448 und 3 459 845
beschrieben. Wie von Hebeler erklärt, wird die
Reißfestigkeit unter Belastung zweckmäßigerweise als Reißfestigkeit
bei 7 % Dehnung (T&sub7;) gemessen, und die T&sub7; war lange als
Standardmaß akzeptiert und wird leicht auf einer
Instron-Maschine abgelesen. Wenn nicht anders angegeben, werden
alle Messungen hier an einer einzelnen Stapelfaser
durchgeführt, wobei beim Abklemmen der kurzen Faser die
entsprechende Sorgfalt walten gelassen wurde und ein
Durchschnitt durch Messungen an wenigstens 10 Fasern erstellt
wurde. In den meisten Beispielen wurde hier der
Durchschnitt aus 3 Serien von Messungen (jede für 10 Fasern)
gebildet, um die Daten zu liefern, die festgehalten wurden.
Hebelers Verfahren umfaßte das Strecken der Nylonfasern auf
das maximal zulässige Streckverhältnis und das Unterziehen
von diesen einer Hitzebehandlung unter Streckspannung für
wenigstens 1 Sekunde bei der maximalen durchführbaren
10 Arbeitstemperatur (das Zugverhältnis ist das Verhältnis der
höheren Geschwindigkeit der Abzugswalzen zu der niedrigeren
Geschwindigkeit der Speisewalzen). Von den vier
Hebeler-Patenten beanspruchte das letzte, d.h. 3 459 845, das
Verfahren zum Strecken und Hitzebehandeln der Filamente unter
Zugspannung bei 165 bis 200 ºC für eine Zeitdauer, die eine
Grad-Sekunden-Exposition von 1000 bis 6000 lieferte, wobei
die Filamente unter trockenen Bedingungen gestreckt und bei
im wesentlichen dem maximalen durchführbaren
Streckverhältnis im Bereich von etwa 3 bis 5, das ohne
übermäßiges Reißen der Filamente angewendet werden kann,
hitzebehandelt wurden, durch Einführen der gestreckten
Filamente in die Stapelschneidemaschine ohne Kräuselung und
Schneiden der ungekräuselten Filamente zu einer
Stapelfaser. Aus Zweckmäßigkeit beziehe ich mich auf diese
Hitzebehandlung unter Anwendung der herkömmlichen
Bezeichnung "Tempern". Hebeler zeigte in seiner Tabelle 1 die
verschiedenen Betriebsbedingungen, die er verwendete, und
in seiner Tabelle 2 die Eigenschaften der Filamente, die
unter seinen verschiedenen Bedingungen erzeugt wurden,
gemessen wie von Hebeler angegeben (obwohl sich Hebeler auf
"Garn" bezieht, ist es klar, daß sich Hebeler nicht auf
ersponnene Garne bezog, sondern auf Endlos-Filamente aus
seinen Kabeln) und in seiner Tabelle 3 die Lea-Produktwerte
für aus Nylon, Baumwolle oder anderen Fasern ersponnene
Garne. Seitdem sind weitere Verfeinerungen und
Verbesserungen vorgenommen worden, so daß die käuflich erhältliche
ungekräuselte Nylon-Stapelfaser die folgenden typischen
Eigenschaften der Reißfestigkeit (hier im nachstehend "T")
60,52mN/dtex (6,8 g pro Denier (gpd)), Reißdehnung (hier
nachstehend "EB") 47 % und T&sub7; 21,36-22,25 mN/dtex (2,4-2,5
gpd) aufwies. Diese Produkte sind durch ein Verfahren, wie
5im wesentlichen von Hebeler beschrieben, bei einer
Geschwindigkeit von 100,58 m/min (110 ypm (yards pro Minute))
hergestellt worden, wobei dies die optimale praktikable
Geschwindigkeit der Abzugswalzen darstellt, die das
gestreckte Kabel bei dem Verfahren von Hebeler befördern
(Bezugnahmen auf Geschwindigkeiten bei Textilverfahren
erfolgten, wenn nicht anders angegeben, im allgemeinen auf
die Geschwindigkeit, mit der das Endprodukt erzeugt wird,
wobei hier, wenn nicht gekennzeichnet, sämtliche
Geschwindigkeiten in m/min angegeben sind), und sind erläutert in
der Figur 1 von Hebeler (und ferner schematisch in Figur 1
hier gezeigt, wie nachstehend ausführlicher beschrieben).
Es ist seit langem wünschenswert, diese Geschwindigkeit
ohne deutlichen Nachteil für die Eigenschaften, die
gewünscht werden, zu vergrößern, doch dies war im Einklang
mit dem bestehenden Verfahren nicht möglich. Tatsächlich
beginnen die Filamente bei höheren Geschwindigkeiten zu
reißen, und die Zahl der Risse wird übermäßig, wenn die
Geschwindigkeit deutlich mit etwa 118,87 m/min (130 ypm)
bis zu dem Ausmaß erhöht wird, bei dem das Verfahren als
Ganzes unbetreibbar wird.
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Somit besteht eine Hauptaufgabe der Erfindung darin, die
Geschwindigkeit des Verfahrens ohne deutlichen Verlust
hinsichtlich der Eigenschaften des resultierenden Produkts
zu erhöhen. Dies war seit langem wünschenswert.
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Es wäre auch vorteilhaft, die wünschenswerten Eigenschaften
verbessern zu können, z.B. T&sub7;, da dies zu einer größeren
Flexibilität führen würde, z.B. beim Mischen, um
beispielsweise in der Lage zu sein, daß Garne mit der entsprechenden
Festigkeit (für die Mischungen) hergestellt werden, während
die Menge an Nylon verringert wird. Im Hinblick darauf
sollte erläutert werden, daß es sich seit der Zeit von
Hebelers ursprünglichen Beschreibungen als möglich erwiesen
hat, die Eigenschaften von Baumwollfasern zu verbessern und
auszuwählen, z.B. um bei sorgfältiger Auswahl eine T&sub7; für
Baumwolle von bis zu 22,25 mN/dtex (2,5 gpd) oder sogar
größer zu erhalten.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung von Nylon-Stapelfasern bereitgestellt, die
unter Belastung eine hohe Reißfestigkeit aufweisen, das die
folgenden Stufen einschließt: Schmelzverspinnen des
Nylonpolymeren zu Filamenten, Formen eines Kabels aus einer
Vielzahl der resultierenden Filamente, Unterziehen des
Kabels einem Strecken und Tempern und Umwandeln des Kabels
zu einer Stapelfaser, die zur Bildung eines gesponnenen
Garns geeignet ist, wenn gewünscht, vermischt mit weiteren
Stapelfasern, bei dem das Strecken und Tempern des Kabels
im kontinuierlichen Betrieb durchgeführt wird, der im
wesentlichen besteht aus einem ersten Strecken des Kabels
zwischen einer Serie von Speisewalzen, die mit geringeren
Geschwindigkeiten angetrieben werden, und einer Serie von
Abzugswalzen, die mit höheren Geschwindigkeiten angetrieben
werden, gefolgt von einem Tempern des resultierenden
gestreckten Kabels durch Erhitzen auf eine Temperatur von
etwa 145 ºC bis etwa 200 ºC und einem Abkühlen auf weniger
als etwa 80 ºC, während das gestreckte Kabel sowohl während
der genannten Heiz- als auch Kühlstufe unter kontrollierter
Spannung verbleibt, wobei das Kabel während dieser
Temperstufe durch eine weitere Serie von Spannwalzen weiterbewegt
wird. Diese Spannwalzen werden hier manchmal als
Temperwalzen bezeichnet, da ihre Geschwindigkeit die Spannung
während der Temperstufe steuert. Diese (Temper)Spannwalzen
werden mit einer Geschwindigkeit, die wenigstens so hoch
ist wie diejenige der Abzugswalzen, und insbesondere etwas
schneller als die Abzugswalzen angetrieben. Das Verhältnis
der Geschwindigkeit der Temperwalzen zu der Geschwindigkeit
der Abzugswalzen wird hier als Temperverhältnis bezeichnet,
und es wird in Prozent ausgedrückt, d.h. AR%.
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Durch Anwendung des neuen erfindungsgemäßen Verfahrens ist
es möglich geworden, die Geschwindigkeit wesentlich, ohne
erkennbaren Verlust der wünschenswerten Eigenschaften, zu
erhöhen. Es hat sich als möglich erwiesen, eine
Nylon-Stapelfaser zu erhalten, die eine verbesserte Kombination
von wünschenswerten Eigenschaften aufweist, wie sie bisher
nicht praktikabel gewesen ist. Somit wird eine Nylon-
Stapelfaser mit T von etwa 60,52 mN/dtex (6,8 gpd) oder
mehr und mit T&sub7; von wenigstens etwa 24,47 mN/dtex (2,75),
vorzugsweise etwa 24,47 (2,75) bis etwa 28,48 (3,2) und im
allgemeinen von der Größenordnung von etwa 26,7 mN/dtex
(3 gpd) bereitgestellt, wenn durchwegs während eines langen
Zeitraums gemessen wurde. Diese sind deutlich höher als es
bisher praktikabel war.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Figur 1 ist ein schematisches Kastendiagramm, das die
Abfolge der Vorgänge des Verfahrens zeigt, die bei dem
existierenden kommerziellen Verfahren, d.h. wie im
wesentlichen von Hebeler beschrieben, angewendet wurden.
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Figur 2 ist ein schematisches Kastendiagramm der Abfolge
von Verfahrensstufen gemäß einem bevorzugten Verfahren der
vorliegenden Erfindung.
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Figur 3 ist eine Seitenansicht im Aufriß einer Serie von
Kühlwalzen, die bei einem Verfahren, wie in Figur 2
beschrieben und erläutert, verwendet werden können.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die in den Figuren 1 und 2 erläuterten Verfahren werden
hier nachstehend ausführlicher beschrieben, aus diesen
Figuren geht jedoch hervor, daß meine erfindungsgemäße
Anordnung der Abzugswalzen vor der Heizung in Figur 2
anstatt nach der Heizung in Figur 1, wie bei Hebeler
gezeigt, ein wichtiger Unterschied ist. Somit behielt
Hebeler seine Streckspannung während seiner
Temperheizbehandlung bei, indem nur zwei Serien von angetriebenen
Walzen verwendet wurden und indem seine Abzugswalzen nach
seiner Temperapparatur, d.h. der Heizung, angeordnet
wurden. Im Gegensatz dazu stellt das erfindungsgemäße
Verfahren eine klare Trennung zwischen Streckstufe und
anschließender Temperstufe bereit, die nicht
notwendigerweise unter Anwendung derselben Geschwindigkeiten
durchgeführt zu werden brauchen, so daß ich die Spannung während
meiner Temperstufe unabhängig von der Spannung während
meiner Streckstufe steuern kann. Darüber hinaus werden bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren meine getemperten Filamente
gründlich gekühlt, während die Temperspannung beibehalten
wird.
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Das existierende kommerzielle Verfahren wird nun
ausführlicher mit Bezug auf das schematische Kastendiagramm, das
in Figur 1 erläutert ist, beschrieben. Die Ähnlichkeit der
Hebeler-Patente, z.B. 3 004 250, zu Figur 1 wird bemerkt.
Wie in Figur 1 für den vorliegenden Fall erläutert, wird
ein Kabel 10 mit schwerem Denier aus ungestreckten
Nylonfilamenten aus einem Vorrat, im allgemeinen mit 11
gekennzeichnet, so angeordnet, daß die Filamente als
flaches Band von Filamenten in die Spannmaschine eintreten.
Die Spannmaschine umfaßt zuerst eine Mehrfach-Serie von
Speisewalzen 12 (im allgemeinen entsprechend der Serie von
Speisewalzen 3 von Hebeler, erläutert in Figur 1 der
Kabelzugmaschine von Hebeler), die Kabel 10 aus Vorrat 11
ziehen. Die Filamente werden zwischen der Mehrfach-Serie
von Speisewalzen 12 und einer Mehrfach-Serie von
Abzugswalzen 13 gestreckt (im allgemeinen entsprechend der
Mehrfach-Serie von Abzugswalzen, erläutert von Hebeler
unter 7 in Figur 1 der Kabelzugmaschine von Hebeler). Die
Abzugswalzen werden mit höherer Geschwindigkeit angetrieben
als die Speisewalzen, wobei das Verhältnis solcher
Geschwindigkeiten das Streckverhältnis wiedergibt. Das Kabel
tritt als flaches Band aus der Serie von Abzugswalzen als
gestrecktes Kabel aus und wandert weiter zur Ablage, im
allgemeinen als 17 gekennzeichnet, wobei es sich versteht,
daß das gestreckte Kabel, wenn gewünscht, auf herkömmliche
Weise weiterverarbeitet werden kann, z.B. wie in der
unterschiedlichen Technik, einschließlich der von Hebeler,
beschrieben. Zwischen der Serie der Speisewalzen 12 und der
Serie der Abzugswalzen 13 durchlaufen die Filamente eine
Heizung 14, nachdem sie über die Zugstifte 15 gelaufen sind
(auch in Figur 1 von Hebeler als heiße Platte 6 bzw. als
drei feste rostfreie Zugstifte 5 aus Stahl erläutert). Wie
in der Technik beschrieben, besteht die Hauptabsicht bei
Verwendung von Zugstiften, die manchmal als Haltestifte
bezeichnet werden, darin, den Streckpunkt zu lokalisieren
(ich glaube, daß etwa 80 bis 90 % der Streckung tatsächlich
an den Zugstiften stattgefunden haben könnte, daß jedoch
eine gewisse Streckung (d.h. eine Zunahme der Orientierung)
wahrscheinlich jedesmal auftrat, wenn die Nylonfilamente
einer Zunahme der Geschwindigkeit unterzogen wurden). Bei
kommerziellem Betrieb war Heizung 14 tatsächlich eine heiße
Platte, gefolgt von einem Ofen, wie von Hebeler als
bevorzugt angegeben. Bei kommerziellem Betrieb wurden die
Abzugswalzen 13 mit kaltem Wasser auf herkömmliche Weise
abgekühlt, um die Kühlung der Filamente nach Verlassen der
Heizvorrichtung 14 zu steuern.
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Der Betrieb des Streckverfahrens gemäß der bisherigen
Technik, wie in Figur 1 erläutert (und auch bei Hebeler) und
beschrieben, sollte im Gegensatz stehen zu dem
erfindungsgemäßen kontinuierlichen Streck- und Temperverfahren, wie
unter Bezugnahme auf meine bevorzugte Ausführungsform in
Figur 2 erläutert und beschrieben.
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Wie in Figur 2 erläutert, wird ein ungestrecktes Kabel 10
mit schwerem Denier von einer Mehrfach-Serie von
Speisewalzen 12 aus einem Vorrat 11, z.B. mehr oder weniger auch
erläutert in Figur 1, gezogen. Jedoch verläuft mein Kabel,
nachdem es die Serie von Speisewalzen 12 verlassen hat,
direkt weiter zu einer Mehrfach-Serie von Abzugswalzen 13,
die mit höherer Geschwindigkeit angetrieben werden. Nach
der Serie von Abzugswalzen 13 verläuft mein Kabel (nicht
gestreckt) zu einer Heizung, die allgemein mit 14
bezeichnet ist. Das erhitzte gestreckte Kabel, das aus Heizung 14
austritt, verläuft zuerst zu einer Serie von Kühlwalzen 21
(ebenfalls in Figur 3 gezeigt) und dann zu einer Serie von
Spannwalzen 22, so daß sich ein gekühltes gestrecktes Kabel
ergibt, das zu Ablage 17 weiterläuft. Wie in Figur 3
gezeigt, durchläuft das heiße gestreckte Kabel nacheinander
eine Serie von Kühlwalzen, die jeweils mit 31, 32, 33, 34,
35 und 36 bezeichnet sind und in einer solchen Anordnung
gezeigt werden, daß die Filamente einen maximalen
peripheren Kontakt mit jeder einzelnen Kühlwalze erreichen, und
es verläßt nach dem Passieren der Führungswalze 37 die
Serie von Kühlwalzen 21 dann als abgekühltes gestrecktes
Kabel. Es sei angemerkt, daß mein gekühltes gestrecktes
Kabel noch unter einer kontrollierten Spannung steht, wenn
es die Serie von Kühlwalzen 21 in Richtung der Serie von
Spannungswalzen 22 durchläuft.
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Somit besteht ein wichtiger Unterschied darin, daß das
erfindungsgemäße Verfahren zuerst eine Kaltstreckstufe und
dann eine deutlich gesteuerte Temperstufe umfaßt, anstatt
die Filamente einer Hitzebehandlung (Tempern) unter
Streckspannung zu unterziehen. Wie in Figur 2 gezeigt, liegen bei
dem erf indungsgemäßen Verfahren somit meine Abzugswalzen 13
vor Heizung 14, wohingegen Hebelers Abzugswalzen 7 das
Kabel in Richtung der Heizung 6 zogen. Ebenso zeige ich in
Figur 2 drei Serien von angetriebenen Walzen 12, 13 und 22
(wohingegen die Kühlwalzen 21, wenn gewünscht,
garngetrieben sein können), so daß die Geschwindigkeiten und
Spannungen in meinen zwei Zonen (Streckung und Tempern)
getrennt gesteuert und eingestellt werden können,
wohingegen Hebeler die Filamente der Hitzebehandlung unter der
Streckspannung unterzog. Ein weiterer wichtiger Unterschied
besteht darin, daß meine getemperten Filamente gekühlt
werden, während sie noch unter kontrollierter Spannung
stehen, wohingegen Hebeler die Steuerung der Spannung
während der Abkühlung nicht lehrte.
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Die Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele
unter Verwendung von Nylon 66 (das bevorzugt wird)
erläutert, wobei die physikalischen Eigenschaften mit einem
Instron-Tester an einzelnen Filamenten von geschnittenem,
der Packung entnommenem Kabel nach Konditionieren der
Filamente für wenigstens 2 Stunden bei 21 ºC (70 ºF)
(Trockenbirne) und 65 % relativer Feuchtigkeit (T&sub7;-Werte
wurden bei 8,4 % Dehnung abgelesen, um den Schlupf der
Klammern zu kompensieren) gemessen werden. Einzelheiten für
das kommerzielle Produkt werden als Grundlage eines
Vergleichs und um die Verbesserung, die durch die vorliegende
Erfindung erreicht wurden, zu zeigen, angegeben.
Beispiel 1
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Für das kommerzielle Produkt (hergestellt unter Anwendung
eines Verfahrens wie in Figur 1 gezeigt) wurde Nylon-66-
Polymer (von 55 RV) mit 650 ypm versponnen und kombiniert,
um ein Kabel von hohem Denier zu bilden, auf das Appretur
aufgetragen wurde und das mit 27,06 m/min (29,6 ypm) über
Speisewalzen geführt wurde. Es wurde von den Speisewalzen
über Zugstifte zu einer heißen Platte, die auf 200 ºC
gehalten wurde, und dann durch einen Ofen, der auf 165-
175 ºC gehalten wurde, gezogen, wobei es von dem Ofen von
Abzugswalzen mit einer Kabelgeschwindigkeit (an den
Abzugswalzen)
von 100,58 m/min (110 ypm) abgezogen wurde, was ein
Streckverhältnis von 3,72 x bedeutete. Nach dem Strecken
wurde das Kabel zu Ballen verpackt.
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Das Kabel wurde für das erfindungsgemäße Verfahren auf
dieselbe Weise geformt, wie für das kommerzielle Produkt
beschrieben, und dann wurde (wie in Figur 2 gezeigt) das
Kabel durch Speisewalzen 12 mit einer Geschwindigkeit von
75,3 ypm zu den Abzugswalzen 13 geführt, wo die
Kabelgeschwindigkeit 251,46 m/min (275 ypm) betrug. Das gestreckte
Kabel wurde über heiße Platten, die auf 190 ºC gehalten
wurden, und dann durch einen Ofen, der auf 165 ºC gehalten
wurde, geführt. Nach Verlassen des Ofens wurde das Kabel
durch Gleiten über die eisgekühlten Kühlwalzen 21 abgekühlt
und dann über die Spannwalzen 22 geführt, wo die
Garngeschwindigkeit für ein Gesamtstreckverhältnis von 3,69 x
254,2 m/min (278 ypm) betrug. Das gestreckte (und
getemperte) Kabel wurde dann zu Ballen verpackt.
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Die in Tabelle 1 geschilderten physikalischen Eigenschaften
sind an Filamenten gemessen, die dem Kabel entnommen
wurden, das hergestellt wurde, wie vorstehend beschrieben.
Tabelle 1
Verfahrensbedingungen
Produkt-Eigenschaften
Verfahren
Streckverhältnis
Geschwindigkeit (ypm)
kommerziell
Erfindung
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Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren bei einem
vergleichbaren Gesamtstreckverhältnis trotz Verwendung einer
viel höheren Streckgeschwindigkeit eine Faser mit einer
merklich höheren T&sub7; erzeugen. Im Gegensatz zum
kommerziellen Verfahren konnte die Geschwindigkeit nicht vergrößert
werden, da sich die Eigenschaften zu verschlechtern
begannen und das Kabel übermäßig riß, wenn sich die
Geschwindigkeit 130 ypm näherte. 110 ypm hatten bei dem
kommerziellen Verfahren eine praktische obere Grenze für
eine gute Kontinuität dargestellt.
Beispiel 2
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Beispiel 2 zeigt einige Auswirkungen der Veränderung des
Gesamtstreckverhältnisses und der Garngeschwindigkeit bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren. Eine wichtige Überlegung,
wie in den Hebeler-Patenten angegeben, war für die mit
Baumwolle gemischten Nylongarne das Lea-Produkt. Die in
Tabelle 2 beschriebenen Lea-Produktwerte wurden an Garnen
gemessen, die 50 % Nylon und 50 % Baumwolle enthielten. Zum
Vergleich schließt die Tabelle Daten für das kommerzielle
Produkt ein.
Tabelle 2
Verfahren
Geschwindigkeit (ypm)
Streckverhältnis
Lea-Produkt
Erfindung
kommerziell
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Dieses Beispiel zeigt, daß sogar, wenn die Geschwindigkeit
meines Verfahrens auf 196,6 bis 306,5 m/min (215 bis
335 ypm) (d.h. etwa das Dreifache der Geschwindigkeit des
existierenden kommerziellen Verfahrens) angehoben wurde,
eine T&sub7; erhalten wurde, die dem kommerziellen Produkt
entsprach, indem ein Gesamtstreckverhältniss von 3,65 x
angewendet wurde. Alternativ kann die T&sub7; durch Erhöhen des
Streckverhältnisses wesentlich gesteigert werden. Dies war
für das kommerzielle Verfahren keine praktische
Möglichkeit, für das ein Streckverhältnis von 3,72 x verwendet
wurde (im Hinblick auf übermäßige Risse bei einem
Zugverhältnis von etwa 3,8 x). Eine T&sub7; von 21,36 bis
22,25 mN/dtex (2,4-2,5 g/d) stellte für das kommerzielle
Verfahren eine praktische obere Grenze dar.
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Die Daten in Tabelle 2 zeigen auch die wesentlichen
Verbesserungen im Hinblick auf das Lea-Produkt, die durch
Verwendung eines Stapels erhalten wurden, der mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, im Vergleich
zu demjenigen, das durch Verwendung eines Stapels aus dem
kommerziellen Verfahren erhalten wurde. Diese
Verbesserungen hinsichtlich der Garnfestigkeit wurden sogar
erhalten, wenn die T&sub7;-Werte mit den T&sub7;-Werten des kommerziellen
Produktes vergleichbar waren.
Beispiel 3
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Tabelle 3 zeigt die Wirkung auf die T&sub7;-Werte bei einer
Veränderung der Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der
Spannwalzen 22 (manchmal als Temperwalzen bezeichnet) und
der Abzugswalzen 13, um so die Spannung während des
Temperns zu variieren (sowohl bei der Hitzebehandlung als
auch der nachfolgenden Abkühlung bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren). Dies wird in Tabelle 3 als AR (%) ausgedrückt,
d.h. als Temper-(Geschwindigkeits)-Verhältnis in Prozent.
In diesem Beispiel wurde die Abzugswalzengeschwindigkeit
bei 251,46 m/min (275 ypm) gehalten, und das
Streckverhältnis wurde bei 3,65 x gehalten.
Tabelle 3
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Dies zeigt, daß bei der Verbesserung der T&sub7; kleine
Veränderungen im Hinblick auf das Ausmaß der Streckung während des
Temperns sehr wichtig sein können. Unter diesen Bedingungen
lieferte ein AR von etwa 101-103 % eine T&sub7; von über
24,47 mN/dtex (2,75 gpd), und ein AR von etwa 102 %
lieferte eine T&sub7; über 26,7 mN/dtex (3 gpd). Die
Kabelgeschwindigkeit in der Temperzone sollte vorzugsweise wenigstens der
Kabelgeschwindigkeit in der Streckzone entsprechen, und
eine leichte Streckung in der Temperzone ist besonders
wünschenswert, was für mich relativ überraschend ist
(Hebeler steuerte die Temperspannungen nicht getrennt,
hielt jedoch die Streckspannung während des nachfolgenden
Temperns aufrecht, indem seine Abzugswalzen nach seiner
Hitzebehandlungszone angeordnet waren).
Beispiel 4
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Ein Vergleich einiger Lea-Produktwerte für Mischgarne ist
in Tabelle 4 gezeigt, aus der ersehen werden kann, daß es
moglich ist, eine vergleichbare und sogar bessere
Festigkeit zu erhalten als die, die mit kommerziellen Garnen
erhältlich ist (bei 52,5 % Nylongehalt), indem weniger als
50 % der erfindungsgemäßen Nylon-Stapelfaser verwendet
wird. Dies ist wünschenswert und für bestimmte
Endanwendungen und Käufer wichtig, die es bevorzugen, den
Baumwollgehalt zu erhöhen (oder den Nylongehalt zu verringern).
Tabelle 4
hanelsübliches Produkt (52,5 % Nylon)
Erfindung (49,9 % Nylon)
Garnstärke
13 Einzelfasern