DE1435357C3

DE1435357C3 - Verfahren zum Verstrecken und Kräuseln von synthetischen Polymerfäden

Info

Publication number: DE1435357C3
Application number: DE1435357A
Authority: DE
Inventors: John Llewellyn Pontypool Monmouthshire Burgess
Original assignee: BRITISH NYLON SPINNERS Ltd PONTYPOOL MONMOUTHSHIRE GB
Current assignee: BRITISH NYLON SPINNERS Ltd PONTYPOOL MONMOUTHSHIRE GB
Priority date: 1963-02-02
Filing date: 1964-01-30
Publication date: 1981-07-02
Also published as: LU45328A1; NL6400825A; US3293843A; ES295682A1; DE1435357B2; GB984922A; NL144676B; CH430033A; DE1435357A1

Description

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Synthetische Polymerfäden werden normalerweise durch Schmelzspinnen des Polymers hergestellt. Da diese Fäden eine unzureichende Festigkeit aufweisen, werden sie üblicherweise verstreckt, d. h. auf das Mehrfache ihrer ursprünglichen Länge ausgezogen, indem sie durch zwei ■ Rollengruppen geführt werden, von denen sich die zweite mit einer größeren Umfangsgeschwindigkeit dreht als die erste. Da nun solche Fäden vollkommen gerade sind und nur wenig Ähnlichkeit mit natürlichen Fasern, die gewellt und geringelt sind, aufweisen, ist es üblich, solche Fäden nach dem Verstrecken zu kräuseln. Ein Kräuselungsverfahren besteht darin, die Fäden im erhitzten Zustand durch die Kämmzone kämmender Zahnräder hindurchzuführen.

Es ist nun aber auch bekannt, das Verstrecken und Kräuseln gleichzeitig durchzuführen. So ist aus der US-Patentschrift 30 24 517 ein Verfahren zum Verstrecken und Kräuseln von synthetischen Polymerfäden bekannt, bei welchem die Fäden zwischen Zuführrollen und einem kämmenden Zahnradpaar erhitzt und verstreckt und durch das Zahnradpaar gleichzeitig gekräuselt und anschließend aufgespult werden. Bei diesem Verfahren werden die Fäden mehrere Male durch die Kämmzone des Zahnradpaars geleitet. Ein ähnliches Verfahren ist aus der schweizerischen Patentschrift 3 15 283 bekannt, bei dem die Zahnräder gleichzeitig erhitzt werden, die Fäden aber nur einmal durch die Kämmzone geleitet werden.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Kräuselung bei diesem Verfahren nicht so stark ist, wie es für ein gutes Handelsprodukt gewünscht wird. Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der in der US-Patentschrift 30 24 517 beschriebenen Art so weiterzubilden, daß es Fäden mit einer stärkeren Kräuselung liefert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der in der US-Patentschrift ßo 30 24 517 beschriebenen Art die nur einmal durch die Kämmzone des Zahnradpaars geführten Fäden nach dem Kräuseln und vor dem Aufspulen über Streckwalzen geleitet werden, wobei deren Umfangsgeschwindigkeit größer als die Fadengeschwindigkeit beim Durchlauf durch die Zahnräder ist und das Verhältnis von Umfangsgeschwindigkeit der Streckrollen zur Liefergeschwindigkeit der Zuführrollen dem

Verstreckverhältnis entspricht.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich leicht mit einer bekannten aus Zuführrollen, geheiztem Streckstift und Verstreckrollen bestehenden Streckwerk ausführen, wobei lediglich zwischen dem geheizten Streckstift und den Streckrollen ein kämmendes Zahnradpaar eingeschaltet wird, das sich mit größerer Umfangsgeschwindigkeit als die Zuführrollen aber mit kleinerer Umfangsgeschwindigkeit als die Streckrollen dreht.

Die Zuführrollen und Streckrollen können jeweils aus einer Hauptrolle und einer zugehörigen Separatorrolle oder aus einem Paar Quetschrollen bestehen.

Es ist erwünscht, daß die Zahnräder auf eine gleichmäßige Temperatur gehalten werden, so daß sie durch die Berührung mit den heißen Fäden nicht allmählich aufgeheizt werden und dadurch im Verlauf des Verfahrens zu unterschiedlichen Kräuselungsbedingungen Anlaß geben. Das kann durch einen Luftstrom erreicht werden, der nach oben in die Kämmzone oder nur gegen eines der Zahnräder gerichtet wird. Die Neigung zur Erwärmung ist bei rostfreiem Stahl geringer als bei Messing, wenn auch aus Messing bestehende Zahnräder für besondere Kräusclqualität bevorzugt werden. Die Frequenz der Kräuselung kann dadurch beeinflußt werden, daß die Anzahl der Zähne pro Bogenstrecke auf den Zahnrädern verändert wird. Die Amplitude kann dadurch geändert werden, daß die Kämmtiefe der Zähne verändert wird.

In gewissen Fällen ist es auch zweckmäßig, die Fäden selbst beim Austreten aus der Kämmzone der Zahnräder zu kühlen, wodurch zur Fixierung der Kräuselung beigetragen wird. Dies kann dadurch erreicht werden, daß ein Luftstrom auf die gerade aus der Kämmzone herauskommenden Fäden gerichtet wird, der gleichzeitig auch auf eines oder beide der Zahnräder auftreffen kann, um diese zu kühlen.

Als Zahnräder werden vorzugsweise Getriebezahnräder verwendet. Zahnräder mit einem Durchmesser von etwa 7,5 cm und mit etwa 3 bis 8 Zähnen pro cm eignen sich, mehrfädige Nylongarne mit höheren und mittleren Titern zu kräuseln. Es ist sehr vorteilhaft, Evolventenzähne für die Zahnräder zu verwenden, weil es bei dieser Form möglich ist, ein Zahnrad durch das andere mit glatter Übertragung der Drehbewegung anzutreiben. Dadurch werden die mechanischen Probleme sehr vereinfacht, weil der Antrieb nur über ein Zahnrad zu erfolgen braucht und es nicht erforderlich ist, die Drehzahlen der beiden Zahnräder aufeinander abzustimmen. Beispielsweise wurden die Evolventenzähne mit einer Höhe von 1,4 mm erfolgreich bei Kämmtiefen von 0,89 mm, 1,02 mm und 1,15 mm verwendet.

Die Zähne können rund um den Umfang des Zahnrads eine regelmäßige Größe und einen regelmäßigen Abstand aufweisen. Zur Erzielung spezieller Effekte kann jedoch auch der Abstand und die Höhe der Zähne unregelmäßig gemacht werden.

Eine gewisse Phasenverschiebung in der Kräuselung kann dadurch erreicht werden, daß die Zähne eine Schraubenverzahnung und nicht eine Stirnverzahnung aufweisen. Vorzugsweise sind jedoch bei jeder Zahnform die Oberkanten abgerundet.

Das Garn kann direkt in die Kämmzone der beiden Zahnräder geführt werden, oder es kann auch zunächst über einen Teil eines Umf angs eines Zahnrads geführt werden, ehe es in die Kämmzone läuft.

Die Temperatur des Garns beim Kräuseln ist einigermaßen kritisch. Um wirksam zu sein, muß die Tempe-

ratur bei den meisten synthetischen Polymeren wenigstens 100⁰C betragen. Bei Garnen aus Polyhexamethylenadipamid scheint eine Temperatur von 140⁰C die Mindesttemperatur zu sein. Demgemäß wird das Kräuseln von Polyhexamethylenadipamid mit Fadentemperaturen von 140 bis 160⁰C ausgeführt. Selbstverständlich ist die Temperatur der Erhitzungseinrichtung normalerweise etwas höher als die gewünschte Garntemperatur beim Kräuseln.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Unverstreckte Fäden in Form eines Garns Y₁ werden überkopf einer Vorratsspule 1 mittels Quetschrollen 5, 7 abgezogen, wobei sie durch eine Garnführung 3 hindurchlaufen. Das Garn wird dann in der Spanne zwischen den Quetschrollen 5, 7 und einer Streckrolle 9 mit zugehöriger Separatorrolle 11 verstreckt. In dieser Spanne ist ein Streckstift 13 angeordnet, der über Drähte 15 elektrisch beheizt wird und um den das Garn zweimal herumläuft. Zwischen dem Streck-, stift 13 und der Streckrolle 9 läuft das Garn durch die .-' Kämmzone zweier Zahnräder 17, 19. Für eines oder für beide der Zahnräder ist eine nicht dargestellte Antriebseinrichtung vorgesehen, die für eine Drehzahl der beiden Zahnräder sorgt, daß die Garngeschwindigkeit durch die Zahnräder kleiner ist als die Umfangsgeschwindigkeit der Streckrolle. Nach der Streckrolle 9 und der Separatorrolle 11 verläuft das nunmehr verstreckte und gekräuselte Garn Y₂ zur Spule 21 einer Ringspindelaufspulvorrichtung, wobei durch die Drehung der Spindel und dem Umlauf eines Läufers 23 um einen Ring 25 dem Garn unterhalb einer Ballonführung 27 eine gewisse Zwirnung erteilt wird.

Die Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Das Ausgangsgarn war ein unverstrecktes Polyhexamethylenadipamidgarn aus 68 Fäden und mit einem Titer von 3600 den. Die Fäden besaßen einen dreilappigen Querschnitt. Es wurde eine ähnliche Vor-) richtung benutzt, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist. Der Streckstift wurde auf 160⁰C erwärmt. Die Zahnräder besaßen einen Teilkreisdurchmesser von 73,6 mm und 150 Evolventenzähne, d. h. rund 6 Zähne je cm. Es wurde nur ein Zahnrad angetrieben. Dieses trieb das andere. Die Zahnhöhe betrug 1,4 mm und die Kämmtiefe betrug 1,15 mm. Die Stärke der Zähne am Teilkreis war 0,76 mm und der Winkel zwischen den Seiten benachbarter Zähne betrug 40°. Die Zahnräder besaßen eine axiale Stärke von 19 mm.

Die Kräuselung zwischen den einzelnen Fäden des verstreckten Garns, das einen Titer von 1040 den hatte, wurde dadurch außer Phase gebracht, daß eine geringe Falschzwirnkräuselung der Zahnradkräuselung überlagert wurde, indem das Garn über einen Flansch geleitet wurde, der stirnseitig an der Streckrolle angebracht war, wie es in der britischen Patentschrift 8 90 053 beschrieben ist.

Die übrigen Verfahrensbedingungen waren wie folgt:

Lieferrollenumfangsgeschwindigkeit.. 120 m/min

Drehzahl der Zahnräder 1080 U/min

Streckrollenumfangsgeschwindigkeit 420 m/min Verstreckverhältnis 3,5

Das gekräuselte verstreckte Garn, das eine Strang-

65 länge von 41 cm hatte, wurde verdreifacht (drei gleiche Garne wurden zusammengeführt) und zu einem Schlingenflorteppich verarbeitet. Der Teppich wurde dann im Stück gefärbt, wobei die latente Kräuselung des Garns entwickelt wurde. Der Teppich besaß einen ausgezeichneten Griff und eine ausgezeichnete Dekkung.

Beispiel 2

Es wurde die gleiche Vorrichtung wie in Beispiel 1 verwendet, nur daß die Zahnräder 8 Evolventenzähne pro cm aufwiesen.

Das Garn war ein mehrfädiges Garn aus Polyhexamethylenadipamid. Die Fäden besaßen einen dreilappigen Querschnitt. Im gestreckten Zustand betrug der Titer 400 den.

Die Verfahrensbedingungen waren mit Ausnahme der folgenden die gleichen wie in Beispiel 1.

Lieferrollenumfangsgeschwindigkeit. 152,5 m/min

Drehzahl der Zahnräder 1700 U/min

Streckrollenumfangsgeschwindigkeit 610 m/min Verstreckverhältnis 4,0 -

Das gekräuselte verstreckte Garn, das eine Stranglänge von 41 cm hatte, wurde zu einem Stoff verstrickt. Die latente Kräuselung des Garns wurde beim Färben im Stück entwickelt. Der Stoff hatte ein klares Maschenbildj.Elastizität und flauschigen Griff.

Beispiel 3

In diesem Fall war das Garn ein mehrfädiges PoIyäthylenterephthalatgarn, dessen Titer im verstreckten Zustand 400 den betrug. Es bestand aus 72 Fäden mit kreisförmigem Querschnitt.

Es wurde eine ähnliche Vorrichtung wie in Beispiel 1 verwendet, nur daß 8 Evolventenzähne pro cm auf den Zahnrädern vorlagen.

Die Verfahrensbedingungen waren ebenfalls ähnlich, nur daß der Streckstift eine Temperatur von 110⁰C aufwies und daß die folgenden Bedingungen eingehalten wurden:

Lieferrollenumfangsgeschwindigkeit... 87 m/min

Drehzahl der Zahnräder 840 U/min

Streckrollenumfangsgeschwindigkeit .. 305 m/min Verstreckverhältnis 3,5

Das Garn eignete sich für die Herstellung gewirkter Oberbekleidung ausgezeichnet.

Beispiel 4

Als Garn wurde ein solches aus Polyhexamethylenadipamid mit 68 Fäden, die dreilappigen Querschnitt aufwiesen, und mit einem Titer von 3600 den im unverstreckten Zustand verwendet. Das Garn wurde dadurch erwärmt, daß es um einen Streckstift laufen gelassen wurde, der auf 140°C erhitzt war. Es wurden Messingzahnräder mit 38 Stirnzähnen und mit einer Zahnhäufigkeit von 2,8 Zähnen je cm verwendet. Sie wurden unabhängig voneinander angetrieben und durch einen nach oben in den Spalt gerichteten Luftstrom abgekühlt. Die Zahnrad- und die Rollengeschwindigkeit sowie die Garngeschwindigkeit und Spannungen an den verschiedenen Stellen längs des Fadenlaufs waren wie folgt:

5 6

Lieferrollenumfangsgeschwindigkeit.. 50,5 m/min Titer des verstreckten Garns 997 den

Zahnradumfangsgeschwindigkeit .... 120 m/min Reißfestigkeit des verstreckten Garns 3,65 g/den

Verstreckwalzenumfangs- Dehnbarkeit des verstreckten Garns 43,1%

geschwindigkeit 190 m/min Kräuselungsbeständigkeit des

Garngeschwindigkeit zwischen 5 verstreckten Garns 72,3 %

Streckstift und Zahnrädern 168 m/min

Garngeschwindigkeit zwischen In den obigen Beispielen wurde die Stranglänge durch

Strcckrolle und Aufwicklung 169 m/min das übliche Verfahren gemessen, bei dem ein Strang

Garnspannung zwischen eines Garns dadurch hergestellt wird, daß 45 Win-

Streckstift und Zahnrädern 870 g io düngen auf eine Wickeltrommel mit einem Durch-

Garnspannung zwischen messer von 137 cm unter einer Spannung aufgewickelt

Zahnrädern und Streckrolle 440 g werden, die gerade ausreicht, die Kräuselung des Garns

Das so verstreckte und gekräuselte Garn hatte die auszuziehen. Der Strang wird dann in Wasser von folgenden Eigenschaften, die es zur Verwendung in ⁶⁰°^C gehängt ^{und die} Stranglänge unter einer Span-Teppichen geeignet machten: ^{15 nun}8 von 16 g wird gemessen.

Die Kräuselungshäufigkeit wird als Mittelwert von

Stranglänge 42,5 cm 10 Zählungen der Anzahl von Kräuselungen pro

Kräuselungshäufigkeit 2,6 Krause- Längeneinheit unter einer Spannung von 1 mg/den

lungen/cm ermittelt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Verstrecken und Kräuseln von synthetischen Polymerfäden, bei welchem die Fäden zwischen Zuführrollen und einem kämmenden Zahnradpaar erhitzt und verstreckt und durch das Zahnradpaar gleichzeitig gekräuselt und anschließend aufgespult werden, dadurch gekennzeichnet, daß die nur einmal durch die Kämmzone des Zahnradpaars geführten Fäden nach dem Kräuseln und vor dem Aufspulen über Streckrollen geleitet werden, wobei deren Umfangsgeschwindigkeit größer als die Fadengeschwindigkeit beim Durchlauf durch die Zahnräder ist und das Verhältnis von Umfangsgeschwindigkeit der Streckrollen zur Liefergeschwindigkeit der Zuführrollen dem Verstreckverhältnis entspricht.