DE975721C

DE975721C - Method and device for increasing the strength of threads or fibers made of polyamides or polyurethanes

Info

Publication number: DE975721C
Application number: DET4459D
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Kuemmel
Original assignee: Thueringische Zellwolle A G; Zellwolle und Kunstseide Ring GmbH
Current assignee: Thueringische Zellwolle A G; Zellwolle und Kunstseide Ring GmbH
Priority date: 1943-07-17
Filing date: 1943-07-17
Publication date: 1962-08-09

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung der Festigkeit von Fäden oder Fasern aus Polyamiden oder Polyurethanen Gegenstand der Erfindung ist eine Verbesserung der textilen Eigenschaften und eine Verringerung der Dehnung gesponnener Fäden aus Polyamiden oder Polyurethanen während des Verstreckvorganges. Bekanntlich werden die Fäden aus Polyamiden und Polyurethanen nach dem Verspinnen einer Verstreckung zum Zwecke der Orientierung unterworfen, eine Maßnahme, die in der Praxis sowohl an dem beim Verspinnen anfallenden, durch die Lochzahl der Düsen bestimmten mehrfädigen Fadenbündel, als auch an dem wesentlich stärkeren Gebilde, welches durch ein Zusammenfachen mehrerer hundert Fadenbündel entsteht, durchgeführt wird. Im wesentlichen wird der Verstreckungsvorgang so durchgeführt, daß das Fadenbündel in ein Dreiwalzenwerk eingezogen und durch ein weiteres Dreiwalzenwerk mit entsprechend höherer Geschwindigkeit, z. B. der 43fachen, abgezogen wird.Method and device for increasing the strength of threads or Fibers made from polyamides or polyurethanes The invention relates to an improvement the textile properties and a reduction in the elongation of spun threads Polyamides or polyurethanes during the stretching process. Be known the threads made of polyamides and polyurethanes after spinning a drawing for the sake of orientation subject to a measure that in practice both on the multi-thread that occurs during spinning and is determined by the number of holes in the nozzles Bundles of thread, as well as on the much stronger structure, which is created by fusing several hundred thread bundles is produced. Essentially, the Stretching process carried out so that the thread bundle in a three-roll mill pulled in and through another three-roller mill at a correspondingly higher speed, z. B. 43 times, is deducted.

Das so verstreckte Fadenbündel wird dann zwecks Gewinnung von Fasern auf Stapellänge geschnitten. In diesem Zustand ist die Faser jedoch nicht ausgeschrumpft und läuft beim Kochen, Kräuseln usw. stark ein unter Erhöhung des Titers und der Dehnung. Man führt deshalb bei der Herstellung von Fäden häufig ein Ausschrumpfen auf. fester Unterlage durch, z. B. auf Spulen unter Auskochen, Erhitzen in heißer Luft von etwa ' 13o° C oder überhitztem Wasserdampf. Bei Stapelfasern ist dagegen ein Ausschrumpfen auf fester Unterlage unmöglich. Sie können zwar ebenfalls durch Dämpfen oder Erhitzen oder Auskochen ausgeschrumpft werden, wobei man jedoch den Nachteil der Erhöhung des Titers und der Dehnung sowie der Längenverkürzung in Kauf zu nehmen gezwungen ist.The so drawn bundle of threads is then used for the purpose of obtaining fibers cut to the length of the pile. In this state, however, the fiber has not shrunk and on boiling, curling, etc., shrinks strongly with an increase in the titer and the stretch. One therefore often leads to a shrinkage in the production of threads on. solid base through, e.g. B. on bobbins while boiling, heating in hotter Air at around 130 ° C or superheated steam. In the case of staple fibers, however, is it is impossible to shrink it out on a solid base. You can go through as well Steaming or heating or boiling can be shrunk, but the Disadvantage of the increase in the titer and the elongation as well as the shortening of length in purchase is forced to take.

Es wurde nun gefunden, daß man insbesondere bei Stapelfasern eine wesentliche Steigerung der Festigkeit, eine Verhinderung der Kontraktion und eine wesentliche Herabsetzung der Dehnung bei einer gleichzeitigen Verfeinerung des Titers dadurch erzielen kann, daß das Fadenbündel nach dem Hauptverstrecken im gleichen Arbeitsgang bei erhöhter Temperatur, die bei Polyamiden oder Polyurethanen im wesentlichen über go° C bis unterhalb des Schmelzpunktes des betreffenden Ausgangsmaterials liegen kann, unter Beibehaltung der beim Verstrecken erforderlichen Spannung erhitzt wird.It has now been found that, especially in the case of staple fibers, a substantial increase in strength, a prevention of contraction and a substantial reduction in elongation with a simultaneous refinement of the titre can thereby achieve that the thread bundle after the main drawing in the same Operation at elevated temperature, which is essentially the case with polyamides or polyurethanes above go ° C to below the melting point of the starting material in question can be heated while maintaining the tension required during stretching.

Die Hitzebehandlung -erfolgt also innerhalb des Elastizitätsbereiches, d. h. zwischen dem Endpunkt des bleibenden Verstreckungsverhältnisses und dem Zerreißpunkt.The heat treatment - takes place within the elasticity range, d. H. between the end point of the permanent draw ratio and the break point.

Es ist bereits bekannt, Fäden aus Polyamiden nach der Hauptverstreckung aufzuspulen und nach erfolgter Entspannung einer Nachverstreckung zu unterziehen, indem die Fäden von neuem gespannt und dabei einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden. Demgegenüber bietet die Erfindung nicht nur den Vorteil der kontinuierlichen und dabei wirtschaftlichen Arbeitsweise, sondern sie führt auch zu einem feineren Titer. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei dem bekannten Verfahren der Faden nach der Hauptverstreckung in der Länge schrumpft und daher die Fähigkeit verliert, anschließend bei der Nachverstreckung im Querschnitt zu schrumpfen. Im Gegensatz hierzu tritt bei dem Verfahren nach der Erfindung folgender Vorgang auf: Unmittelbar im Anschluß an die Hauptverstreckung hat der noch unter Spannung stehende Faden das Bestreben, wieder zu schrumpfen. Wenn man ihm nun diese Möglichkeit dadurch nimmt, daß man ihn weiter unter Spannung hält, wie es erfindungsgemäß geschieht, ihm aber durch die Nachverstreckung die Möglichkeit gibt, im Querschnitt zu schrumpfen, dann erfährt der Faden eine wesentliche Verringerung seines Titers, eine Erhöhung der Festigkeit und Herabsetzung der Dehnung. Entspannt man den Faden aber im unmittelbaren Anschluß an die Hauptverstreckung, bevor man die Nachverstreckung anschließt, dann verliert der Faden die Fähigkeit, bei einer späteren Nachverstreckung noch wesentlich im Durchmesser zu schrumpfen.It is already known that threads made of polyamides after the main drawing to be reeled up and, after relaxation, to be subjected to post-stretching, by tensioning the threads again and exposing them to an increased temperature will. In contrast, the invention not only offers the advantage of continuous and doing economic work, but it also leads to a finer one Titer. The reason for this is that in the known method, the thread after the main stretching shrinks in length and therefore loses the ability to then to shrink in cross-section during post-stretching. In contrast to this end, the following process occurs in the method according to the invention: Immediately after the main drawing, the thread is still under tension the desire to shrink again. If you now give him this possibility assumes that it is kept under tension, as is done according to the invention, but gives it the opportunity to shrink in cross-section through post-stretching, then the thread experiences a substantial decrease in its titer, an increase the strength and reduction of elongation. But if you relax the thread immediately Connection to the main stretching before the subsequent stretching is followed by If the thread loses its ability to be stretched at a later date, it will still be significantly reduced to shrink in diameter.

Zur besseren Verdeutlichung sei erwähnt, daß z. B. ein Fadenbündel eines Polyamids, das ein Lactam-Kondensationsprodukt der s-Aminocapronsäure ist, nach dem etwa 4,3fachen Verstrecken sich nach Entspannung um mindestens ioo/o kontrahiert und beim Ausschrumpfen durch Kochen um weitere 8°/o, so daß eine Gesamtverkürzung von 18'% eintritt, wobei die vorhandene elastische Dehnung mit einbezogen ist. Wird nun ein gleiches Fadenbündel in derselben Weise, und zwar entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren, so verstreckt, daß dieses unter Beibehaltung der Verstreckspannung vor dem Auslaufen der Verstreckvorrichtung an einer gebogenen Metallplatte mit einer Temperatur von z. B. 13o° C über eine Strecke von etwa io cm berührend schleift, so beträgt die Kontraktion nach Aufhebung der Spannung nur 3'% im Vergleich zu 10,5"/o ohne diese Hitzebehandlung, wobei gleichzeitig ein Ausschrumpfen weitgehendst erfolgt.For better illustration it should be mentioned that, for. B. a bundle of threads a polyamide, which is a lactam condensation product of s-aminocaproic acid, after being stretched about 4.3 times, it contracts by at least 100% after relaxation and when shrinking by boiling a further 8%, so that a total shortening of 18% occurs, with the existing elastic elongation being included. Will now an identical thread bundle in the same way, in accordance with the invention Process, stretched so that this is done while maintaining the stretching tension the expiry of the stretching device on a bent metal plate with a Temperature of e.g. B. grinds 130 ° C over a distance of about 10 cm, so the contraction after releasing the tension is only 3% compared to 10.5% without this heat treatment, whereby at the same time a shrinking takes place as far as possible.

Der wesentliche Unterschied des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt außerdem nicht allein in der Formfestmachung und Verfeinerung des Titers, sondern in einer erheblichen Steigerung der Reißfestigkeit. Die textiltechnischen Daten betragen im ersten Falle, wo nicht nach dem beanspruchten Verfahren gearbeitet wurde: Faserfeinheit - Durchschnitt, Nm 176o Faserfeinheit der gerissenen Faser, trocken, Nm ................. 1770 Titer, den ...................... 5,10 Bruchlast, trocken, g ...... . .. .. . 28,43 Reißlänge, trocken, km .......... 48,3 Bruchdehnung, trocken, % ...... 46 Spezifische Festigkeit, trocken, kg/mm2 ...................... 54,1 Spezifische Zerreißspannung, trocken, kg/mm2 .............. 62,8 Nach Anwendung des erfindungsgemäßen Ver- fahrens ergeben sich folgende Daten: Faserfeinheit -Durchschnitt, Nm 233o Faserfeinheit der gerissenen Faser, trocken, Nm ................. 234o Titer, den ...................... 3,63 Bruchlast, trocken, g ............ 26,61 Reißlänge, trocken, km .......... 62,3 Bruchdehnung, trocken, % ...... 24 Spezifische Festigkeit, trocken, kg/mm2 ...................... 69,9 Spezifische Zerreißspannung, trocken, kg/mm2 .............. 75,3 Bei Erhitzung endloser Fäden oder Fadenbündel nach Beendigung des Verstreckvorganges im gleichen Arbeitsgang unter Beibehaltung der zur Verstreckung erforderlichen Spannung auf höhere Temperaturen, unter Umständen bis unterhalb des Erweichungspunktes, erfolgt also eine weitere Verfeinerung des Titers der behandelten Fäden. Damit verbunden ist, wie sich aus den obigen Zahlen ergibt, eine Erhöhung der Festigkeit um etwa 30'/o und eine Erniedrigung der Bruchdehnung auf die Hälfte des ohne Heißbehandlung erzielten Wertes.The essential difference of the method according to the invention is not only in the fixation of shape and refinement of the titer, but in a considerable increase in the tensile strength. In the first case, where the claimed method was not used, the textile-technical data are: Fiber count - average, Nm 176o Fiber fineness of the broken fiber, dry, Nm ................. 1770 Titer, the ...................... 5.10 Breaking load, dry, g ....... .. ... 28.43 Tear length, dry, km .......... 48.3 Elongation at break, dry,% ...... 46 Specific strength, dry, kg / mm2 ...................... 54.1 Specific tensile stress, dry, kg / mm2 .............. 62.8 After using the inventive method driving results in the following data: Fiber fineness average, Nm 233o Fiber fineness of the broken fiber, dry, Nm ................. 234o Titer the ...................... 3.63 Breaking load, dry, g ............ 26.61 Tear length, dry, km .......... 62.3 Elongation at break, dry,% ...... 24 Specific strength, dry, kg / mm2 ...................... 69.9 Specific tensile stress, dry, kg / mm2 .............. 75.3 When endless threads or thread bundles are heated after the drawing process has ended in the same operation while maintaining the tension required for drawing at higher temperatures, possibly below the softening point, the titre of the treated threads is further refined. Associated with this, as can be seen from the above figures, is an increase in strength of about 30% and a reduction in elongation at break to half the value achieved without heat treatment.

An Stelle einer Führung von nicht gequollenen Fäden über eine erhitzte Metallplatte kann man z. B. auch das Fadenbündel vor der Wärmebehandlung nach dem Hauptverstrecken mit quellenden Mitteln, wie hydroxylhaltigen Verbindungen, z. B. Wasser, Alkoholen, Lösungsmitteln usw., behandeln, wobei es für das erfindungsgemäße Verfahren ohne nachteiligen Einfluß ist, wenn das Fadenbündel mit diesen quellenden Mitteln bereits vor dem Verstrecken behandelt wurde. Auch das Formfestmachen durch Hitze kann in verschiedener Weise erfolgen, z. B. durch Hindurchführen des Fadenbündels unter Spannung nach dem Hauptverstrecken durch ein geheiztes Rohr, durch Umschlingung um einen geheizten Metallzylinder, durch Hindurchführen durch eine Kammer mit überhitztem Dampf oder überhitzter Luft usw.Instead of guiding unswollen threads over a heated one Metal plate you can z. B. also the thread bundle before the heat treatment after the main stretching with swelling agents such as hydroxyl-containing compounds, z. B. water, alcohols, solvents, etc., treat it for the inventive Method without any adverse effect is when the thread bundle with these swelling Medium has already been treated before stretching. Also through the form fixing Heat can be done in a number of ways, e.g. B. by passing the thread bundle under tension after the main stretching through a heated pipe, by wrapping around a heated metal cylinder, by passing it through a chamber with overheated Steam or superheated air, etc.

Zur besseren Erläuterung der in der Beschreibung beispielsweise erwähnten Vorrichtung dienen die Zeichnung und die folgenden Ausführungen. Die weiter angeführten Möglichkeiten, wie Erhitzen beim Hindurchführen durch ein geheiztes Rohr oder eine Kammer, das Umschlingen eines geheizten Metallzylinders, sind so einfach, daß sich zeichnerische Unterlagen hierfür erübrigen.For a better explanation of the examples mentioned in the description The drawing and the following explanations are used for the device. The ones listed further Possibilities such as heating when passing through a heated pipe or a Chamber, the wrapping of a heated metal cylinder, are so simple that they can be drawing documents are not required for this.

Die Scheiben i bis 6 bilden in der Abb. i das Verstreckaggregat, bei Scheibe i liegt der Fadeneingang. Das durchlaufende Fadenbündel umschlingt die Scheiben i bis 3 und q. bis 6 und läuft bei 6 aus. Die Scheiben i bis 3 laufen z. B. mit einem Einzug von 2o m in der Minute, die Scheiben q. bis 6 entsprechend dem erforderlichen Streckverhältnis mit einem Abzug von z. B. 86 m. Die Verstreckung erfolgt im wesentlichen zwischen den Scheiben 3 und q. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht nun darauf, daß zwischen die Scheiben q. und 5 die Erhitzungsvorrichtung 7 eingebaut wird, über deren poliertes Blech 9 das Fadenbündel so schleift, daß das Blech möglichst lange berührt wird.The disks i to 6 form the stretching unit in Fig. I Disc i is the thread entrance. The thread bundle running through loops around the discs i to 3 and q. to 6 and expires at 6. The slices i to 3 run z. B. with an indentation of 20 m per minute, the discs q. to 6 according to the required Draw ratio with a deduction of z. B. 86 m. The stretching takes place essentially between the disks 3 and q. The method according to the invention is now based on that between the disks q. and 5 the heating device 7 is installed over whose polished sheet 9 grinds the bundle of threads so that the sheet is as long as possible is touched.

In der Abb. 2 ist das gebogene polierte Blech 9 auf einem Gehäuse angebracht. Im unteren Teil dieses Gehäuses befindet sich die Heizflüssigkeit i o, deren Dämpfe im Dampfraum i i das Blech 9 erhitzen. Geheizt wird mit dem elektrischen Heizband 12. Gegen Wärmeverlust wird das Gehäuse mit der Isolierschicht 13 versehen. Die Kondensation der beim Kochen der Heizbadflüssigkeit io gebildeten Dämpfe erfolgt über den Kühleranschluß 14 in dem Wasserkühler B. Je nach der gewünschten Temperatur steht der Dampfraum über dem Kühlerrohr unter Vakuum oder Druck.In Fig. 2, the bent, polished sheet 9 is on a housing appropriate. The heating fluid i is located in the lower part of this housing o, whose vapors in the steam space i i heat the sheet 9. The electric heater is used for heating Heating band 12. The housing is provided with an insulating layer 13 to prevent heat loss. The condensation of the vapors formed during the boiling of the heating bath liquid takes place via the cooler connection 14 in the water cooler B. Depending on the desired temperature if the vapor space above the cooler pipe is under vacuum or pressure.

Selbstverständlich bezieht sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur auf die Behandlung von Fadenbündeln, die nach der Wärmebehandlung im Verstreckapparat in Stapelform geschnitten werden. Man kann dasselbe Verfahren auch auf solche Fadenbündel anwenden, wie sie aus denOf course, the method according to the invention is not related only on the treatment of thread bundles after the heat treatment in the drawing machine be cut in stack form. You can do the same thing on such a bundle of threads apply as they come from the

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for increasing the strength of threads or fibers made of polyamides or polyurethanes, in which the threads are connected are subjected to a main stretching in their formation, characterized in that, that this immediately after the main stretching while maintaining the tension required for this stretching, higher temperatures, under certain circumstances exposed to below the softening point, thereby reducing their Subject to diameter and possibly cut into stacks.

2. Procedure according to claim i, characterized in that the threads or thread bundles after termination the main stretching process, but before the heat treatment, the action of Swelling agents are subjected.

3. The method according to claim i, characterized in that the threads are treated before the heat treatment with swelling agents, such as hydroxyl-containing compounds such as water or alcohol, and then while maintaining the stretching tension, for example by grinding over a bent metal plate at a temperature of, for example, 130 ° C get abandoned. q .. Device for carrying out the method, characterized in that the threads or bundles of threads after the main stretching are guided over a curved, polished metal plate at higher temperatures, possibly below the softening point, while maintaining the tension required for this stretching. 5. Apparatus for practicing the method according to claim q., Characterized in that the drawn threads or thread bundles are guided around a heated metal cylinder while maintaining the tension required for this drawing. 6. Apparatus for practicing the method according to claim q., Characterized in that the drawn threads or thread bundles are passed through pipes charged with superheated steam while maintaining the tension required for this drawing. Considered publications: German Patent Specifications No. 711 132, 727 736; USA. Pat. No. 2 199 41. 1 Multi-hole nozzles arise immediately during spinning and are to be processed endlessly.