CH442603A

CH442603A - Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fasern aus thermoplastisch verformbaren Kunststoffen

Info

Publication number: CH442603A
Application number: CH1407764A
Authority: CH
Inventors: Gundolf Dr Stiefenhofer
Original assignee: Lonza Ag
Priority date: 1964-10-30
Filing date: 1964-10-30
Publication date: 1968-01-31
Also published as: CH1407764A4; FR1455491A; NL6513922A; BE671652A

Description

Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fasern aas thermoplastisch verformbaren Kunststoffen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren 'zur Herstellung von gekräuselten Chemie- fasern aus thermoplastischen Kunststoffen.

Es ist bekannt, Kunstfasern mittels des sogenann ten Stauchkräuselverfahrens zu kräuseln. Bei diesem Verfahren. läuft das Faserkabel Über Liefergaletten in eine zweckmässig geheizte Stauchkammer unter Bildung eines dicht gepackten Faserpfropfens.

Das mit grosser Geschwindigkeit auf den Faserpfrop fen prallende vorgewärmte Garn, wird einer Stauchung unterworfen, wobei in der ,Stauzone die Bildung einer regelmässigen Kräuselung eintritt.

Unter Stau zone ist (die Stellte zu verstehen, wo die Kräus-elbildung am Faden einsetzt; :sie befindet sich in der Stauch kammer unmittelbar nach den Zulieferungswalzen vor denn Faserpfropfen. Der Abzug des gekräuselten Garnes aus der Stauchkammer .erfolgt meist konti nuierlich.

Aus dem amerikanischen Patent Nr. 2 575 781 und ,dem Schweizer Patent Nr. 316 685 ist es :be kannt, durch Einführung von Wasserdampf von zweckmässig 100 bis 175 C in den :in der Stauch- k ammer befindlichen. Faserpfropfen eine Fixierung der Kräuselung in der Faser zu bewirken.

Es hat sich jedoch ,gezeigt"class in vielen Fällen eine solche Fsxie- rang ungenügend ist und insbesondere beim Waschen in warmem oder heissem Wasser der Faden einen wesentlichen Teil seiner Kräuselung wieder verliert.

Das Zeü der vorliegenden Erfindung ist die Her- stellung von gekräuselten Fasern, die eine. verbesserte Waschstabilität aufweisen.

Es wurde .nun gefunden, .dass, wenn man beim Stauchkräuseln das Fadenkabel in der Gegend der Stauzone, ,d. h. zwischen der Klemmantellinie der Walzen und dem Aufprallpunkt auf dem Faser- pfropfen .in, der Stauchkammer auf Temperaturen erwärmt, bei denen das Material, aus welchem die Faser besteht,

plastisch verformt werden .kann, eine Faser mit sehr :guter Kräuselung und hcrvorragendier Stabilität erzeugt werden kann.

Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fasern aus thermo- plastisch verformbiaren Kunststoffen nach dem Stauchkräuselve;rf#ahren und :ist dadurch ,gekennzeiehr- net, ;dass ;

das .Fadenkabel während der Kräuselung zwischen dem Klemmpunkt der Förderwalzen und einer gedachten, den oberen Teil der S.tauchkammer idurchsehneideniden, für beide Förderwalzen eine ge- meinsame Tangente darstellenden Linie ,auf Tem peraturen erwärmt wird, bei welchen der thermopla stische Kunststoff permanent verformt werden kann.

,Solche Temperaturen liegen :mindestens über der EnweROhungstemperatur erster Ordnung -und höch stens unterhalb des Fliesspunktes, vorzugsweise in einem Bereich in der .Nähe des Erweichungspunktes zweiter Ordnung :des Kunststoffes. Die Erhitzung kann :direkt z.

B. mit einem heissen gasförmigen bzw. dampfförmigen .Medium oder indirekt z. B. durch Bestrahlung oder im Hochfreque.nzfeld erfolgen.

Das Verfahren gemäss der Erfindung gestattet eine weitgehend. permanente Kräuselung der meisten Fasern aus thermoplastischen Kunststoffen, wie z. B.

Acetatfasern, .Polyvinylehloridfasem, Polyacrylnitril- fasern, Polyesterfasern, Polyamidfasern, Polycarbo- nratfasern, Fasern aus regenerierter Cellulose, wobei die verschiedenen Arbeitsbedingungen dem jeweiligen Fasermaterial :angepasst werden müssen.

In solchen Fällen, wo die Bearbeitungstemperatur besonders weg;.. :der zu hoch liegenden Ercveichungs- punkte erster und zweiter Ordnung, wie dies z. B.

für Polyacrylnitril der Fall ist, oder wenn es aus anderen Gründen erwünscht ist, bei relativ tieferen. Temperaturen zu kräuseln, .ist .es zweckmässig, die Kräuselung in; Anwesenheit eines weichmachenden Mediums, z.

B. unter einer auf das Polymer weich machend wirkenden Atmosphäre, durchzuführen. Es ist dabei jedoch zu beachten, idass nach (der Ver formung das weichmachende Medium. ,im wesentli chen wieder ganz .aus der Faser zu entfernen, ist, wenn man eine temperatur- und waschstabile Kräuselung erzielen will.

Wenngleich sich die meisten organischen Quell- mittel für die zu bearbeitenden Kunststoffe, wie Aceton, Dimethylformamid usw., sich in ihrer Dampf form für die Verformung eignen, so ist doch die Schwierigkeit, sie nach erfolgter Verformung aus der Faser wieder zu entfernen, sehr (gross. Es hat sich gezeigt,

@dass heisser Wasserdampf das beste Mittel ist, das bei hoher Temperatur Idas Polymer der Faser emveicht und beim Abkühlen ohne weiteres aus- kondensiert, so :

dass nach .gelindem Trocknen eine praktisch wasserfreie Faser vorliegt, deren KräuGe- lung erstaunlich stabil ist.

Das Fadenkabel kann gegebenenfalls in vorer- h.itztem Zustand in die Stauchkaminer geleitet wer aen. Dies kann von Vorteil sei., weil man dann nicht genötigt ist, :die .gesamte @erford-rliche Wärme menge in der relativ klainün Stauzone bei der hohen Durchsatzgzschwindigkeit einleiten zu müssen.

Für diesen Fall darf aber die Vorwärmtemperatur nicht so hoch gewählt werden, kass eine mechanische Ver- änderunig der einzelnen Faser, wie z. B. ein Platt drücken oder Dehnen im Färderwerk"eintritt.

Ausserdem kann das Fadenkabel vorgängig der gegebenenfalls vorzunehmc-inden Vorwärmung oder anstelle dieser durch ein gegebenenfalls @erwärmtes Bad, welches da,s gewählte flüssige Erweichungsmittel enthält, geleitet werden, wodurch den einzelnen Fäden. mindestens ein Teil des für die,

Verarbeitung not wendigen Erweichungsgraden gegeben wird.

Zur besseren Verständlichkeit wird das erfin- dungSg:.mässe Verfahren anhand eines (eine Poly- acrylnitrifaser betreffenden Beispiels unter Hinweis auf die Fig. 1, 2 und 3 erläutert.

Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung einer beispielsweisen, zur Durchführung des Verfahrens gge eeigneten Vorrichtung.

Fig. 2 stellt einen vergrösserten Ausschnitt der Fig. 1, und zwar tdes oberen, unmittelbar an die Zulieferungswalzen igrenzenide@n Stauchkammerteils, der als Stauzone bezeichnet werden kann, dar.

Fig. 3 ist die ,Schnittzeichnung (entlang d @er Achse A-B in Fig. 2.

Als weichmachendes Medium wird Wasser bzw. Wasserdampf varwen:det.

Das .glatte Polyacrylnitril-Faidenkabel 1 kann ,zweckmässig in ein Heisswasserbad 2 von etwa 70 bis 100 C geleitet und über die Rollen 3' und 3" zwischen die Presswalzen 4' und 4" geführt werden, wo das überschüssige Wasser entfernt wird.

Für .diesen Fall -el:angt das Kabel anschliessend über die Führung 5' und 5" ,in einen zum Beispiel mit Dampf lauf 60 bis 80 C erhitzten Vorerwärmer 6 und wind mittels der entsprechend erwärmten Zulieferunwgs- walzen 7' und 7" mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 150 m/min,

vorzugsweise 40 bis 70 m/min, in die auf 90 bis l20 C geheizte Stauchkam:mer 10 eingeleitet. Die,Stauchk.amimer besteht aus den Seiten wänden 10' und 10", welche oben (durch die nahe an die Förderwalzen 7' .und 7" kommenden Zungen 14' und 14" enden;

hinten ist die Stauchkammer durch die Platte 15 und vorne durch die schräg stehende Platte 16 ab.geschlosssn. Am .unteren Teil der Platte 16 ist eine Verschlussplatte 17 angeordnet, welche es gestattet, -den Auswurfschlitz am :unteren Ende der .Stauehkammer mehr oder weniger zu öff nen.

Durch die Veränderung des Querschnitts der Auswurföffnunig kann die ,Stauchkamm@erfüllung re guliert werden. Die Kräuselung wird @durch die Stau- chung in der (Stauzone 9 5dbildet,

welche durch den. Aufpralldes mit hoher Geschwindigkeit eingeführten Fadenkabels auf den Stauchpfropfen 11 bewirkt wird, und das gekräuselte Fadenkabel 13 durch die Aus trittsöffnung 12 aus der Stauchkammer entnommen.

Erfindungsigemäss wird dabei ein Dampfstrahl durch dye öffnung 8 in die Gegend :der Stauion 9 auf das Fadenlabel :geleitet. Die Temperatur .des Dampfes weist mindestens die Siedetemperatur des Wassers, vorzugsweise aber 110 bis 130 C, auf.

Beispiel 1 Ein Polyacrylnitrilspinnkabel aus 6000 Fäden mit einem Gesamttimer von 30 000 den wird, wie in Fiig. 1 gezeigt, mit einer Geschwindigkeit von 70 m/min in die ;auf 110 C ,geheizt- Stauchkammer 10 geführt. Das .Heisswasserbad 2 weist .d1e Kochtemperatur auf.

Durch die öffnung 8 ;erfolgt die Einleitung des Wasserdampfes unter einem Druck von 2,5 Atm. Die Kräuselungszahl beträgt nach der Fa-Ch,e:m-Fa- Methode (Februar 1954), publiziert in Reyon, Zell- wol:le, Heft 5J1954, ,Seiten 297/98, 124.

Nach dem nachstehend beschriebenen Heisswass rtest weist die Faser noch eine Kräuselungszahl von 143 jauf, die Kräuselung ist zu 83 % erhalten geblieben. Nach 20 fache- W-derholung :des H3:sswassertestzs ist die Kräuselung immer noch zu 75 % erhalten.

Heisswassertest Ein gekräuseltes .Spinnkabel wird in Stücken zu 100 mm zerschnitten und 5 Minuten lang ins Wasser .gelegt, dessen Temperatur dicht unter dem Koch punkt liggt. Danach wird .die Faser .aus dem Wasser genommen und unter einem Warmluftstrom getrock net.

Die Beurteilung erfolgt danach visuell.

Die Einstufung erfolgt in Prozenten, wobei der Wert 100 der Kräuselung der Ausgangsfaser und der Wert 0 einer :glatten Faser entspricht. Obwohl das Verfiahr,-n unter Zuhilfenahme einer vertikal nach unten gerichteten Stauchkräuselvornich- tung beschrieben Ist,

kann man es tauch mittels anders angeordneten Stauchkräuselmaschinen, z. B. mit senkrecht nach oben angeordneter Stauchkammer, durchführen. Beispiel 2 Es sollgezeigt werden, dass für die Kräuselungs- stabilität beim Hemsswassertest deine !Stelle der Dampf- einführung von kritischer Bedeutung ist.

Zu diesem Zweck wurde sdie Stauchkammer gemäss Fig. 2 und 3 mit 2 zusätzlichen Dampfeinspritzvorrichtunggen ver sehen, die unterhalb der geldachten, den oberen Teil ;der ;Stauchtkammer,durchschneiidenden, für beide För- derwalzen eine gemeinsame Tangente darstellende Linie :

in die Kammer einmünden. An dieser Stelle hat der Faserpfropfen in der Stauchkammer bereits seine höchste Dichte. Es: wurde, wie in Beispiel 1 gezeigt, :ein ,Polyacrylnitrilspinnkaebel ,aus 8500 Fäden mit einem Gesiamtti:ter von 25 500 Aden mit einer Geschwindigkeit von 37 m/min in die Stauchkammer geleitet.

Es wurden :drei Verseuche durchgeführt, :die sich wie folgt unterscheiden,: a) Es erfolgt .keine Dampfeinspritzung in idie Stauch kammer, weder oberhalb noch unterhalb der ge dachten, oben näher definierten :Linse.

b) Die Dampfeinspritzung (Sattdampf 1 atü) erfolgt unterhalb der gedachten, oben :näher sdefinierten Linie.

c) Der Dampf (Satbdampf 1 satü) wird igemäss der Erfindung eingeleitet.

Die Ergebnisse :der drei Verssuche sind in der nachstehenden .Aufstellung gezeigt. Der Heeissrwasser- te:

sst wunde ,in Beispiel 1 definiert.
EMI0003.0092

Versuch <SEP> Bogenzahl <SEP> pro <SEP> 100 <SEP> mm <SEP> Bogenzahl <SEP> pro <SEP> 100 <SEP> mm <SEP> Stabilität
<tb> vor <SEP> Heisswassertest <SEP> nach <SEP> Heisswassertest <SEP> der <SEP> Kräuselung <SEP> in <SEP> 0/0
<tb> a <SEP> 30 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> b <SEP> 35 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> c <SEP> 45 <SEP> 35 <SEP> 78 Weder Versuch a) noch Versuchb) zeigten ir- @gerndwelahe Kräuselung nach dem Heisswassertest, wogegen idie nach c)

sdurchgeführte Kräuselung eine 78 % ige Kräuselstabilität aufweist.

Claims

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von gekräuselten Fa sern raues thermoplastisch verformbaren Kunststoffen nach Odem sStauchkräuselverfahren, dadurch :geksenn- zeichnet, dass sdas Fadenk abel während der Kräuse- lung zwischen :

dem Klemmpunkt der Förderwalzen und einer gedachten, sden oberen Teil ider Stauch kammer durchschneidenden, für beide Förderwalzen eine gemeinsame Tangente darstellenden Linie auf Temperaturen serwärmt wird, bei welchen der thermo- plastische Kunststoff permanent verformt werden kann.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren gemäss Patentanspruch,dadurch ge- kennzeichnet, dass das Fadenkabel auf eine Tempe ratur serwärmt wird, die mindestens übler dile Er- weichsungsstemperatur erster Ordnung und unterhalb der Fliesstemperatur,

vorzugsweise kn Bereich (der Erweichungstempenatur zweiter Ordnung des Kunst- stoffmaterIals, erwärmst wird. 2.

Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, idass die Kräuselung unter einer Atmo- sphäre erfolgt, idie sauf :den .Kunststoff erweichend wirkt. 3.

Verfahren gemäss Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass sdie Kräuselung unter einer wsassesr- dampfhaltigenAtmosphäre erfolgt. 4. Verfahren igemäss .Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, (dass sdie Erwärmung :de Fadentaues in :

der Stauzone mittels eines: .auf diese .Stelle :geleiteten, auf 110 -bis 130 C erhitzten Was.serdampfstriahles erfolgt.