DE1469097C - Verfahren zur Wärmebehandlung von Poly vmylalkoholfaden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Polyvinylalkoholfäden, wobei ihr als Hauptaufgabe das Erzielen einer bequemen, einfach zu handhabenden, wirksamen und gleichmäßigen Wärmebehandlung der Fäden und das Verhindern ihrer Verfärbung bei der Wärmebehandlung zugrunde liegt. .

Es sind zwei Verfahren zur Wärmebehandlung von Fäden üblich, von denen das eine hauptsächlich in einem Flüssigkeitsteilchen enthaltenden gasförmigen Medium und das andere hauptsächlich in einem flüssigen Medium durchgeführt wird. Bei einem in gasförmigem Medium durchgeführten Verfahren wird die für die Wärmebehandlung erforderliche Zeit, da die Wärmeleitfähigkeit des gasförmigen Mediums im allgemeinen gering ist, so lang, daß es schwierig wird, die Behandlung wirkungsvoll durchzuführen, d. h., der Wärmebehandlungsofen erhält bei zunehmender Wärmebehandlungsgeschwindigkeit beträchtlich große Abmessungen, so daß es schwierig wird, die Temperatur im Innererr-des Ofens gleichmäßig zu halten, wobei im allgemeinen als gasförmiges Medium die billige Luft verwendet wird. Jedoch nehmen die Fäden in diesem Fall bekanntlich eine andere Farbe an. Beim Verfahren zur Wärmebehandlung in einem flüssigen Medium werden im allgemeinen wäßrige Salzlösungen und organische Flüssigkeiten verwendet. Zu der ersteren Gruppe gehört das aus der französischen Patentschrift 1 155 960 bekannte Verfahren, bei dem aus einem Kopolymerisat von Vinylidenchlorid und Vinylchlorid im Schmelzverfahren gesponnene Fäden mit Wasser abgekühlt und in einer wäßrigen MgCl₂-Lösung auf 140 bis 15O⁰C erhitzt werden. Auch ist aus der französischen Patentschrift 1 132 961 ein Verfahren zur Verbesserung der Ausdehnungsstabilität von Reifencord bekannt, wobei Fäden aus Nylon oder anderen Thermoplasten bei Raumtemperatur in eine wäßrige Lösung eines Haftmittels eingetaucht und nach dem T/rocknen bei 132° C um etwa 6°/o gestreckt werden. Wenn jedoch eine wäßrige Salzlösung verwendet wird, liegt der Siedepunkt der Lösung im allgemeinen zwischen 100 und HO⁰C, wobei die Behandlung bei einer über dem Siedepunkt liegenden Temperatur Druck erfordert, wodurch die Wärmebehandlung schwierig wird.

Wenn als Beheizungsmittel organische Flüssigkeiten verwendet werden — im allgemeinen werden öle und andere organische Flüssigkeiten mit hohem Siedepunkt verwendet —, wird die für die Wärmebehandlung erforderliche Zeit abgekürzt, wobei die Verfärbung abnimmt. Da jedoch diese Medien im allgemeinen eine hohe Viskosität aufweisen, nimmt die Menge des an den Fäden haftenden Materials zu, wodurch eine Wiedergewinnung dieser Flüssigkeiten in zufriedenstellendem Umfang erschwert ist und der Verdampfungsverlust des flüssigen Beheizungsmittels proportional mit der Steigerung der Wärmebehandlungstemperatur zunimmt, wobei die Verschlechterung des Beheizungsmittels bei seiner kontinuierlichen Verwendung über eine längere Zeitspanne beachtlich wird. Insbesondere bei einem Hochleistungsverfahren erreicht das Clewicht des anhaftenden Beheizungsmittels das Mehrfache des Gewichts der Fäden, so daß der Verlust an Beheizungsmittel beträchtlich ansteigt. Dies sind die Gründe, weshalb die vorstehend erörterten Verfahren industriell kaum praktisch angewendet werden können. Zu erwähnen ist noch die britische Patentschrift 737 222, aus der es bekannt ist, auf Polyacrylnitrilfäden ein Aviviermittel aufzubringen und die Fäden anschließend in einer Dampfkammer zu verstrecken.

Um Textilstoffe und ähnliches Gut wärmezubehandeln, hat man sie auch schon durch ein auf erhöhter Temperatur gehaltenes Bad von geschmolzenem Metall geführt, wobei das durch das geschmolzene Metall erhitzte Gut durch eine Behandlungsflüssigkeit geführt wird, welche auf der Oberfläche des geschmolzenen Metalls schwimmt. Dies ist aus.der österreichischen Patentschrift 185 342 bekannt.

Um die den bekannten. Verfahren anhaftenden Schwierigkeiten auszuschalten, wurde nun ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Polyvinylalkoholfäden entwickelt, das erfindungsgemäß darin besteht, daß auf die Oberfläche der Fäden ein Polyalkylenglykol oder ein Siliconöl mit einer Temperatur von 235 bis 240⁰C aufgebracht wird, wonach die Fäden unter Anwendung von Wärme gestreckt, geschrumpft und bzw. oder bei gleichbleibender Länge in einem erwärmten gasförmigen Medium einer Wärmebehandlung unterworfen werden. Bei diesem Verfahren werden die Fäden vor dem Aufbringen der Flüssigkeit Vorzugs¹ weise auf 50 bis 200⁰C vorgewärmt.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung ist die für die Wärmebehandlung erforderliche Zeit kürzer, als sie für die übliche Behandlung in einem gasförmigen Medium notwendig ist, der Verfärbungsgrad ist im allgemeinen herabgesetzt und der Verlust des Mediums im Vergleich zu dem in einem flüssigen Medium üblichen Verlust verringert, so daß Hqchleistungswärmebehandlungen leicht möglich gemacht werden können. In diesem Falle wird der Wirkungsgrad durch das erwähnte Vorerwärmen der Fäden auf 50 bis 200⁰C noch weiter verbessert.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung werden nachstehend Beispiele aufgeführt. Der durch übliches Naßspinnen und Trocknen erhaltene PoIyvinylalkohol-Preß- oder Ziehstrang (600 Fasern, 4000 Denier) wird, wie in der Tabelle gezeigt, unter verschiedenen Bedingungen einer steten Wärmebehandlung unterworfen, worauf seine Eigenschaften gemessen werden. Wenn das Vorwärmen in einer Heiztrommel erfolgt, wird Polyäthylenglykol in einem Kochbecher erwärmt; der untere Abschnitt einer sich frei drehenden kleinen Walze wird in die Flüssigkeit eingetaucht, ihr oberer Abschnitt wird mit dem Preßoder Ziehstrang in Berührung gebracht, wobei die Walze durch die Fortbewegung der Fasern gedreht wird und die Flüssigkeit sich auf der Oberfläche der Walze ausbreitet und an den Fasern haftenbleibt. Dabei stellt sich heraus, daß das Gewicht des anhaftenden Mediums etwa die Hälfte des Gewichts der Fasern beträgt. Bei den Versuchen ist eine Luftbad-Wärmebehandlungsapparatur üblicher Bauart verwendet worden.

Die nachstehend wiedergegebenen Versuchsergebnisse zeigen, daß beim Strecken nur in einem Luftbad ohne Polyäthylenglykolauftrag 10 Sekunden Streckzeit unzureichend sind, so daß die Faser nicht völlig gestreckt wird, 30 Sekunden Streckzeit jedoch einen ziemlich hohen Streckungsgrad erbringen, während 1 Minute Streckzeit die maximale Faserstreckung ergibt und die darüber hinausgehende Streckzeit außer der stärkeren Verfärbung keinen Gewinn in der Streckung bringt. Andererseits zeigen diese Versuchsergebnisse auch, daß beim Strecken der Fasern in einem Luftbad nach dem Anbringen von auf 240"C erwärmtem Polyäthylen-

glykol auf der Oberfläche der Fasern nur 10 Sekunden Streckzeit fast die gleiche Streckung ergeben wie eine Streckzeit von 30 Sekunden ohne Polyäthylenglykolauftrag, so daß die Streckzeit auf etwa ein Drittel der früheren Streckzeit verkürzt werden kann, wobei durch die Wärmebehandlung eine geringere Verfärbung verursacht wird und recht gute Ergebnisse erzielt werden können.

	Vorwärm-	Temperatur	Temperatur	Luftbad-Wärmebehandlung	maximale Streckung	Trocken festigkeit	Färbung
Nr.	temperatur	des Polyäthylen- glykols	0C	Zeit	'/·	g/d
	0C	0C	230	Sekunden	200	7,9	fast farblos
Λ JL			230	10	265	8,7	hellgelb
2	—	—	230	30	280	9,1	gelb
3	—	—	230	60	210	8,2	fast far' los
4	150	—	230	10	260	8,9	fast farblos
- 5		240	230	10	310	10,1	hellgelb
6	120	240	230	30	285	9,5	. fast farblos
7	150	240	230	10	265	9,0	fast farblos
8	170	240	5

Außerdem wird bei- Durchführung der gleichen Wärmebehandlung nach dem Vorwärmen der Fasern der Wirkungsgrad besser, so daß die Streckzeit auf etwa ein Sechstel der früheren Streckzeit verkürzt werden kann und eine geringere Faserverfärbung eintritt. Wenn auf der Oberfläche der Fasern kein erwärmtes Polyäthylenglykol aufgebracht wird, ist die Auswirkung des Vorwärmens nur gering.

Die Wirkungen der Erfindung sind durch die Beispiele der Tabelle erläutert. Andererseits kann natürlich, sofern die Fasern einer Wärmebehandlung in einer Flüssigkeit, wie Polyäthylenglykol, unterworfen werden, die zeitverkürzende Wirkung auch erzielt werden, jedoch steigt das Gewicht der an den Fasern haftenden Flüssigkeit proportional mit dem Ansteigen der Behandlungsgeschwindigkeit merklich an, wobei die Flüssigkeit sich insbesondere im Falle ihrer langfristigen Verwendung verschlechtert, eine hohe Viskosität bekommt und dann das Gewicht der an den Fasern haftenden Flüssigkeit ein Mehrfaches des Fasergewichts erreicht. In einem solchen Falle ist die Wiedergewinnung der Flüssigkeit nicht nur schwierig, sondern darüber hinaus noch unvorteilhaft infolge ihrer zunehmenden Verschlechterung und dem Rückgang der Flüssigkeitsmenge. Erfindungsgemäß können diese Mängel beseitigt werden, wobei erstens das Gewicht des anhaftenden Mediums etwa 10% bis etwa einem Mehrfachen dieses Prozentsatzes, bezogen auf das Fasergewicht, als ausreichend angesehen ist, wobei zweitens die Wirkung bei verkürzter Behandlungszeit und auch die Gleichmäßigkeit der Behandlung fast gleich einer im flüssigen Medium ist. Außerdem erfolgt die Wärmebehandlung nach der Erfindung in Luft, so daß sie, da der Widerstand während der Wärmebehandlung im Vergleich zu dem in einem flüssigen Medium gering ist, bei Streck- und Schrumpfbehandlungen vorteilhaft ist.

Wie aus vorstehendem ersichtlich, ist die Erfindung bei ihrer industriellen Anwendung von großem Wert und vorteilhaft. Darüber hinaus ist das Verfahren nach der Erfindung nicht nur für Polyvinylalkoholfasern, sondern auch allgemein für verschiedene Arten natürlicher und regenerierter Fasern, insbesondere auch für thermoplastische synthetische Fasern anwendbar. Die Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert.

B ei sp i el 1

Nach einem üblichen Naßspinnverfahren gewonnene Polyvinylalkoholfasern (3000 Denier, 600 Fasern) werao den mit Hilfe einer eine Temperatur von 130°C aufweisenden Walze vorgewärmt. Auf die Fasern wird dann auf 240⁰C erwärmtes Polyäthylenglykol aufgebracht. Die Fasern wurden 8 Sekunden lang in einem Luftbad von 230⁰C bis auf das 3,9fache gestreckt, 8 Sekunden lang in einem Luftbad von 235⁰C bei unveränderter Länge einer Wärmebehandlung unterworfen und dann mit Wasser stetig gewaschen und schließlich getrocknet. Man erhält prächtige weiße und schöne Fasern mit guter Wasser- und Wärmebeständigkeit, die bereits nach der Wärmebehandlung in kochendem Wasser unlöslich sind und eine Trockenfestigkeit von 9,8 g/d aufweisen.

Wenn andererseits die gleichen Fasern einem Strecken unter Anwendung von Wärme und einer Wärmebehandlung bei unveränderter Länge ohne Aufbringen von Polyäthylenglykol auf ihrer Oberfläche unterworfen werden, verlängern sich die Fasern nach dem Strecken bei 23O⁰C für die Dauer von 30 Sekunden nur 3,8fach, und nach der Wärmebehandlung ohne Veränderung ihrer Länge bei 235°C für die Dauer von 30 Sekunden lösen sie sich in kochendem Wasser, zeigen eine hellgelbe Färbung und haben eine Trockenfestigkeit von 9,4 g/d.

B e i s ρ i e 1 2

Mittels eines üblichen Trockenspinnverfahrens gewonnene Polyvinylalkoholfasern werden durch die eine Temperatur von 120⁰C aufweisende Walze vorgewärmt, und auf ihrer Oberfläche wird auf 235⁰C erwärmtes Silikonöl aufgebracht, worauf sie 1,5 Sekunden lang in einem Stickstoff gasbad von 230⁰C unter Anwendung von Wärme auf das 9fache gestreckt werden, dann 1,5 Sekunden lang in einem Stickstoffgasbad bei 233°C unter Anwendung von Wärme um 10% schrumpfen, worauf sie mit Wasser stetig gewaschen und schließlich getrocknet werden. Die so behandelten Fasern sind nach der Wärmebehandlung bereits beständig gegen kochendes Wasser, haben eine Trockenfestigkeit von 7,9 g/d, eine 12%ige Verlängerung und eine schöne weiße Färbung. Wenn andererseits die gleichen Fasern ohne Aufbringen von warmem Silikonöl auf ihrer Oberfläche einem Strecken und Schrumpfen unter Anwendung von Wärme in einem Stickstoffgasbad unterworfen werden, weisen sie nach dem Strecken

6g für die Dauer von 5 Sekunden bei 23O⁰C eine 8,8fache Verlängerung auf, und nach der Wärmebehandlung für die Dauer von 5 Sekunden bei 233⁰C und einem 10%igen Schrumpfen lösen sie sich in kochendem

Wasser auf und haben eine Trockenfestigkeit von 7,7 g/d und eine Dehnung von 11,5%.

Beispiel3

Die aus einer Lösung von 15⁰l<j.gem Polyvinylalkohol, dem im Verhältnis von 1,2% des Polyvinylalkohole Borsäure beigemischt ist, gesponnenen und in eine wäßrige Lösung von gesättigtem Natriumsulfat bei 30⁰C, der 3 g/l Natriumhydroxyd beigemischt ist, gespritzte Fasern werden zum Entfernen der Borsäure und des Natriumsulfats mit Wasser ausreichend gewaschen, dann getrocknet und mittels Infrarotstrahlung erwärmt, worauf auf ihre Oberfläche bis auf 235⁰C erwärmtes Polyalkylenglykol aufgebracht wird, sie dann in einem Luftbad von 23O⁰C 10 Sekunden lang auf das 3,5fache gestreckt, bei unveränderter Länge in einem Luftbad von 235⁰C 10 Sekunden lang einer Wärmebehandlung unterworfen und dann mit Wasser stetig gewaschen und schließlich getrocknet werden. Es werden schöne weiße Fasern erhalten, die gegen warmes Wasser von 120⁰C beständig sind und eine Trockenfestigkeit von 14,2 g/d aufweisen.

Wenn die gleichen Fasern ohne Aufbringen organischer Flüssigkeit auf ihrer Oberfläche unter Anwendung von Wärme in einem Luftbad gestreckt und bei unveränderter Länge einer Wärmebehandlung unterworfen werden, erbringt das Strecken für die Dauer von 30 Sekunden bei 230⁰C nur eine l,8fache Verlängerung, und es sind die bei gleichbleibender Länge Sekunden lang einer Wärmebehandlung bei 235° C unterworfenen Fasern nur gegen warmes Wasser mit einer Temperatur von unter 102⁰C beständig und weisen eine Trockenfestigkeit von 8,3 g/d sowie eine hellgelbe Färbung auf.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Wärmebehandlung von PoIyvinylalkoholfäden, dadurchgekennzeichn e t, daß auf die Oberfläche der Fäden ein Polyalkylenglykol oder ein Siliconöl mit einer Temperatur von 235 bis 240⁰C aufgebracht wird, wonach die Fäden unter Anwendung von Wärme gestreckt, geschrumpft und/oder bei gleichbleibender Länge in einem erwärmten gasförmigem Medium einer Wärmebehandlung unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-. zeichnet, daß die Fäden vor dem Aufbringen der Flüssigkeit vorzugsweise auf 50 bis 200⁰C vorgewärmt werden.