WO1996023091A1 - Verfahren zur herstellung eines schussgarns aus polyester für reifenkordgewebe - Google Patents

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Klaus Fischer
Paul Schaffner
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Definitions

  • the invention relates to a process for the continuous production of a multifilament, stretchable weft yarn from polyester POY filaments for tire cord fabric, and to a weft yarn produced by the process.
  • a polyester POY (partially oriented yarn) is a yarn made from 2800 to approx. 4200 m / min by melt spinning polyester.
  • the object of the invention is to provide a technically simple and economical method for producing a high-stretch polyester weft yarn for tire cord fabric.
  • Another task is to provide a weft yarn with a high elongation, which is retained even after extreme thermal stress. At the same time, the yarn should have very low thermal shrinkage and the longest possible run length per unit weight.
  • polyester POY filament with an initial titer of dtex 170-260 is swirled with a compressed gas and immediately thereafter shrunk with an advance of 40-80% at 230-240 ° C.
  • the threads must lie as flat as possible in the cord fabric, so that there are no undesired elevations at the crossover points warp / weft which are coated unevenly during the dip treatment. With a titer below 170 dtex, the tensile strength is too low and the reversibility limit is inadequate.
  • the heat shrinkage is expediently carried out at 220-235, in particular at 230-235 ° C., for a period of at least 0.2 seconds, preferably in a convection heater.
  • This has the advantage that a reversibility limit of greater than 3 cN / tex results and a sufficient roughness or sliding resistance is guaranteed.
  • high-tensile weft yarns made from shrunk polyester POY tend to elongate in the event of a subsequent thermal load, such as those that are subjected to cord fabric during impregnation. This elongation can lead to uneven cord fabrics, which can be difficult for further processing.
  • the weft yarn according to the invention simultaneously satisfies the following conditions: the surface of the weft yarn is rough and slip-resistant, the tensile strength> 7 cN / tex, elongation 170-270%, and the thermal shrinkage (at 160 ° C.) in the range + 2% - minus 2%.
  • the number of knots is more than 25 knots / m. At less than 25 knots / m, the fibril bandage is not sufficiently compact, which can result in drainage problems and dip deposits.
  • the weft yarn After a heat-free heat treatment at 235 ° C. for 2 minutes, the weft yarn has a residual elongation of at least 110% and a thread elongation of less than 5%.
  • Example 1 shows the properties of the yarn according to the invention after shrinking without and with 5% post-stretching.
  • Examples 2-4 relate to the production conditions according to the invention without post-stretching.
  • Polyester-POY master thread dtex 190f36
  • Polyester-POY master thread dtex 260f48 intermingling pressure: 2bar
  • the weft yarn according to the invention has, in addition to the one-step process, with swirling, shrinking and post-stretching being carried out continuously in one process step, in particular a strong reduction in the elongation tendency after additional heat treatment at 235 ° C., which makes it outstandingly suitable of a weft yarn for use in tire construction. It is surprising that the roughness or the pushing strength can be achieved without twisting or coating. After the twisting incident, the disadvantageous elongation can be significantly reduced by additional hot stretching.

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Abstract

In einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines multifilen dehnbaren Schussgarns aus Polyester-POY-Filamenten für Reifenkordgewebe wird das Polyester-POY-Filament mit einem Ausgangstiter von 170-260 dtex verwirbelt und unmittelbar danach bei 230-240 DEG C mit einer Voreilung von 40-80 % geschrumpft. Das erhaltene Schussgarn weist eine rauhe und schiebefeste Oberfläche auf, eine Festigkeit von > 7cN/tex, eine Dehnung von >/= 180 % und einen Thermoschrumpf (bei 160 DEG C) von +2 % - minus 2 %.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Schussgarns aus Polyester für Reifenkordgewebe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines multifilen, dehnbaren Schussgarns aus Polyester-POY-Filamenten für Reifenkordgewebe, sowie ein nach dem Verfahren hergestelltes Schussgarn.
Unter einem Polyester-POY (partially oriented yarn) ist ein von 2800 bis ca. 4200 m/min durch Schmelzspinnen von Polyester hergestelltes Garn zu verstehen.
Verfahren zur Herstellung von Schussgarnen für Reifen¬ kordgewebe , die eine rauhe, schiebefeste Oberfläche aufweisen und den hohen thermischen und mechanischen Belastungen bei der Reifenherstellung genügen, sind bekannt. Neben den Verfahren zur Erzeugung von beschich- teten Schussfäden sind auch Verfahren zur Herstellung von unbeschichteten Polyester-Schussfäden bekannt. Bei den bekannten Verfahren wird die Schiebefestigkeit entweder durch Umwinden mit Naturfasern oder durch Verzwirnen eines Fadens aus Polyester-POY und anschliessender Hitze- behandlung (EP-A-0 223 301) erzielt. Ein Umwindegarn führt auf Luftdüsenmachinen zu einem nicht akzeptablen Faserflug. Ein gezwirntes dehnbares Schussgarn wird in wenigsten zwei Produktionsstufen technisch aufwendig hergestellt, ein zusätzliches Verwirbeln würde dem aufwendigen Verfahren einen weiteren Schritt hinzufügen. Die Möglichkeit eines im Aufwickelbereich durchgeführten Verwirbelns wird im Stand der Technik zwar genannt, jedoch ein Verfahren zum technischen Handeln ist nicht angegeben. Die Kombination Verwirbeln/Zwirnen an sich ist sinnlos, da ein schlechteres Verfahren zum Erzielen eines Fadenschlusses mit einem besseren kombiniert und somit der erste Verfahrenschritt überflüssig wird. Eine Umkehr der Schritte, d.h. Zwirnen/Verwirbeln ist nicht sinnvoll, da ein gezwirntes und damit weitgehend geschlossenes Fadenbündel nur ungenügend verwirbelt werden kann.
Erfolgt die Verwirbelung allein, so findet sie üblicher¬ weise vor dem Aufspulen, d. h. nach Abschluss aller anderen Verfahrensschritte statt. Im vorliegenden Fall, dem Verwirbeln von geschrumpften POY, führt dieser Prozess zu einem inhomogenen Garn mit vielen abstehenden Fila entbögen, die einen einwandfreien Spulenablauf behindern.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein technisch einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung eines hoch- dehnbaren Polyester Schussgarnes für Reifenkordgewebe zur Verfügung zu stellen.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Schussgarn mit einer hohen Dehnung zur Verfügung zu stellen, die auch nach einer extremen thermischen Belastung erhalten bleibt. Gleichzeitig soll das Garn einen sehr geringen Thermo- schrumpf und eine möglichst grosse Lauflänge pro Gewichtseinheit aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemass dadurch gelöst, dass das Polyester-POY-Filament mit einem Ausgangstiter von dtex 170-260 mit einem Druckgas verwirbelt und unmittelbar danach mit einer Voreilung von 40-80 % bei 230-240°C geschrumpft wird.
Der Titerbereich von 170-260 dtex, insbesondere 170-210 dtex, bevorzugt 170-190 dtex, hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, da Titer über 260 dtex aus webtech¬ nischen Gründen für Reifenkord schlecht geeignet sind und bei 80 % Dehnung eine zu hohen Kraft erfordern. Im Kord¬ gewebe müssen die Fäden möglichst flach liegen, damit an den Kreuzungspunkten Kette/Schuss keine unerwünschten Erhebungen auftreten, die bei der Dipbehandlung ungleichmässig beschichtet werden. Bei einem Titer unter 170 dtex ist die Reisskraft zu niedrig und die Reversibi¬ litätsgrenze unzureichend. Es hat sich weiter als zweckmässig erwiesen, eine Temperaturbehandlung unmittelbar nach dem Verwirbeln vorzunehmen, wobei bei Temperaturen unter 230°C eine unzureichende Schrumpfaus- lösung und über 240°C bereits eine Schädigung des Polymers eintritt. Gleichzeitig ist eine Voreilung von 40-80 %, insbesondere von 50- 70 % zweckmässig.
Es ist auch zweckmässig die Verwirbelung in einer Verwir¬ belungsduse, insbesondere in einer geschlossenen Verwir¬ belungsduse bei 0,5-3, insbesondere bei 1-2 bar vorzunehmen. In einer offenen Verwirbelungsduse ist bei den geringen Fadenspannungen (lediglich die AblaufSpan¬ nung) und dem anliegenden Druck eine sichere Verwirbelung nicht immer gewährleistet, da die Filamente aus der Düse geblasen werden können. Bei einem Druck unter 0,5 bar wird ein ungenügender Fadenschluss erzielt. Bei einem Druck über 3 bar wird der Fadenschluss nicht verbessert, es treten zum Teil aber bereits Schädigungen der Filamente auf.
Die Wärmeschrumpfung wird zweckmässig bei 220-235, insbe¬ sondere bei 230-235 °C während einer Dauer von mindestens 0,2 Sekunden, bevorzugt in einem Konvektionsheizer durchgeführt. Das hat den Vorteil, dass eine Reversibili¬ tätsgrenze grösser 3 cN/tex resultiert und eine genügende Rauhigkeit bzw. Schiebefestigkeit gewährleistet wird. Die Erfahrung hat gezeigt, dass hochdehnbare Schussgarne aus geschrumpftem Polyester POY bei einer nachfolgenden thermischen Belastung, wie sie Kordgewebe beim Imprägnie¬ ren unterworfen werden, zu einer Längung neigen. Diese Längung kann zu ungleichmässigen Kordgeweben führen, was bei der Weiterverarbeitung Schwierigkeiten bereiten kann. In solchen Fällen ist es zweckmässig, den Schussfaden bei der Herstellung in einem weiteren, insbesondere integrierten Verfahrensschritt direkt in Anschluss an das Schrumpfen bei einer Temperatur von 100-200°C, insbesondere 110 - 170°C um 1-5% nachzuverstrecken und anschliessend aufzuspulen.
Das erfindungsgemässe Schussgarn genügt gleichzeitig folgenden Bedingungen: die Oberfläche des Schussgarns ist rauh und schiebefest, die Reissfestigkeit > 7cN/tex, Dehnung 170-270 %, und der Thermoschrumpf (bei 160°C) in Bereich + 2 % - minus 2 %.
Es ist zweckmässig wenn die Knotenzahl mehr als 25 Knoten /m beträgt. Bei weniger als 25 Knoten /m ist der Fibril- lenverband nicht ausreichend kompakt, wodurch AblaufPro¬ bleme und Dipdepots entstehen können.
Nach einer fadenzugkraftfreien Wärmebehandlung bei 235°C, während 2 Minuten, weist das Schussgarn eine Restdehnung von wenigstens 110 % und eine Fadenlängung von weniger als 5 % auf.
Die Erfindung soll an Beispielen näher beschrieben werden. Beispiel 1
Ausgehend von einem bei 3100 m/min schmelzgesponnen Poly¬ ester-POY dtex 170f72 wird zwischen einem Gatter und einem ersten Lieferwerk mit 2 bar in einer geschlossenen Verwirbelungsduse (2x1.2 mm) verwirbelt und unmittelbar danach bei einer Voreilung von 60 % bei 230° C geschrumpft und anschliessend bei Raumtemperatur bzw 160°C nachverstreckt.
In Beispiel 1 sind die Eigenschaften des erfindungsgemäs- sen Garns nach dem Schrumpfen ohne und mit 5% Nachverstrecken angegeben. Die Beispiele 2-4 betreffen die erfindungsgemässen Herstellungsbedingungen ohne Nachverstrecken.
Vorlagegarn: dtex 170 f72 Verwirbelung: 2 bar Voreilung: 60 %
Variante ohne Setzone mit Setzone kalt mit Setzone 160°C Nachverstreck. 5% 5%
Titer dtex 266 253 259
RK cN 181 183 189
Ft cN/tex 6.8 7.2 7.3
Dt % 242.6 229 232.8
TS 160 % -1.7 .35 1.8
TS 190 % -2.7 -.7 1.5 Nach thermischer Prüf behandlung 235 °C, 2 min
Variante ohne Setzone mit Setzone kalt mit Setzone 160°C Verzug 5% 5%
RK cN 209 215 207
Ft cN/tex 7.9 8.5 8.0
Dt % 156.5 157 149.7
Längung % -4.7 -2.75 -.45
Beispiel 2
Polyester-POY Vorlagegarn: dtex 190f36
Verwirbelungsdruck: 1bar
Voreilung % 20 40 60 80 100
Titer dtex 239 10 280.80 321.60 359.90 399.40
RK cN 270, 66 273.22 296.52 321.03 343.88
Ft cN/tex 11 , 32 9.73 9.22 8.92 8.61
Dt 145, 60 186.50 231.00 261.20 292.30
TS 160 % 0.20 -1.20 -1.80 -1.60 0, 00
TS 190 % -0.70 -2.70 -3.40 -3.60 -1 , 30
Ti er zunähme % 20.30 41.25 61.8 81.03 101.90 Revers . Grenze cN/tex 5.1 4.4 4.0 3.7 3.72 nach 2 min bei 240 C
Titer dtex 239.10 280.80 359.90 399.40
RK cN 267.55 273.22 309.87 330.30 res. RK % 98.85 100.00 96.52 96.05
Ft cN/tex 11.19 9.73 8.61 8.27 Dt % 108.90 128.50 169.20 197.40
Längenänderung % -0.20 -3.80 -4.80 -3.20
Revers. Grenze N 1.24 1.35 1.55 1.63 Beispiel 3
Vorlagegarn: dtex 190f36 Verwirbelungsdruck: 2bar
Voreilung 20 40 60 80 100
Titer dtex 243.90 278.60 317.90 358.90 399.80
RK cN 215.61 239.87 293.10 321.93 343.43
Ft cN/tex 8.84 8.61 9.22 8.97 8.59
Dt % 124.40 172.30 225.50 259.70 288.50
TS 160 % 0.30 -1.10 -1.50 -0.20 1.40
TS 190 % -0.50 -2.70 -3.50 -2.50 -1.00
Titerzunähme % 22.70 40.14 59.90 80.50 101.10
Revers. Grenze cN/te> : 4.8 4.4 3.9 3.6 3.4
nach 2 min bei 240 C
Titer dtex 278.60 317.90 358.90 399.80
RK cN 261.88 290.56 322.65 351.42 res. RK % 109.18 99.13 100.22 102.33
Ft cN/tex 9.40 9.14 8.99 8.79
Dt % 116.50 147.20 179.40 215.40
Längenänderung % - -3.40 -4.70 -3.20 0.20
Revers. Grenze N - 1.35 1.51 1.61 1.69
Beispiel 4
Polyester-POY Vorlagegarn: dtex 260f48 Verwirbelungsdruck: 2bar
Voreilung 20 40 60 80 100
Titer dtex 333.70 377.30 426.80 478.30 532.90
RK cN 305.34 345.23 384.55 431.90 461.49
Ft cN/tex 9.15 9.15 9.01 9.03 8.66
Dt % 112.70 155.50 200.20 238.90 274.30
TS 160 % -1.50 -3.20 -4.00 -3.20 -2.20
TS 190 % -3.00 -5.60 -5.70 -5.50 -3.60
Titerzunahme % 27.40 44.00 62.90 82.60 103.30
Revers. Grenze cN/tex 4.6 4.2 3.8 3.5 3.1
Das erfindungsgemässe Schussgarn weist, neben der Einstu¬ figkeit des Verfahrens, wobei Verwirbeln, Schrumpfen und Nachverstrecken kontinuierlich in einem Verfahrensschritt durchgeführt werden, insbesondere eine starke Reduktion der Längungstendenz nach zusätzlicher Wärmebehandlung bei 235°C auf, wodurch es erst die hervorragende Eignung eines Schussgarns für den Einsatz im Reifenbau erhält. Es ist überraschend, dass die Rauhigkeit, bzw. die Schiebe¬ festigkeit ohne Zwirnen oder Beschichten erreicht werden kann. Nach dem Vorfall des Zwirnens, kann durch eine zusätzliche Heissverstreckung die nachteilige Längung wesentlich reduziert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines mul- tifilen, dehnbaren Schussgarns aus Polyester-POY- Filamenten für Reifenkordgewebe, dadurch gekennzeich- net, dass das Polyester-POY-Filament mit einem Ausgangstiter von dtex 170-260 mit einem Druckgas verwirbelt und unmittelbar danach mit einer Voreilung von 40-80 % bei 230-240°C geschrumpft wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwirbelung bei einem Druck von 0,5-3 bar in einer Verwirbelungsduse erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeschrumpfung bei einer Temperatur von
220-235 °C während mindestens 0,2 s in einem Konvek- tionsheizer durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schussgarn in einem weiteren integrierten
Verfahrensschritt kontinuierlich bei 100-220°C um 1-5 % nachverstreckt wird.
5. Schussgarn aus Polyester, hergestellt nach dem Verfah- ren gemäss den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeich¬ net, dass das Schussgarn gleichzeitig folgenden Bedingungen genügt: dass die Oberfläche des Schussgarns rauh und schiebefest ist, die Festigkeit > 7cN/tex, Dehnung von 170-270 % und einen Ther o- schrumpf(bei 160°C) von + 2 % - minus 2 % aufweist.
6. Schussgarn nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Knotenzahl von wenigsten 25 Knoten/m.
7. Schussgarn nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Restdehnung von wenigstens 110 % nach einer fadenzug- kraftfreien Wärmebehandlung bei 235°C während 2 Minu¬ ten und durch eine Fadenlängung von weniger als 5 %.
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