DE1660481A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Relaxieren von hochpolymeren Mono- oder Multifilamentenim Anschluss an den Streckprozess und eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Relaxieren von hochpolymeren Mono- oder Multifilamentenim Anschluss an den Streckprozess und eine Vorrichtung zur Durchfuehrung des VerfahrensInfo
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Description
Maschinenfabrik Rieter AG«, Winterthur/ Schweiz
Verfahren und Vorrichtung zum Relaxieren von hochpolymeren Mono- oder Multifilamenten im Anschluß an den Streckprozeß
und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens«
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
zum Relaxieren.von hochpolymeren Mono- oder Multifilamenten im Anschluß an das Verstrecken der-selben auf mehrfache Länge
und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
jis sind schon Verfahren zum Relaxieren von endlosen hochpolymeren
Fäden bekannt geworden, bei denen der Faden nach der Streckzone von der Streckwalze in mehrere Windungen auf
eine kleinere Umlenkwalze gelegt wurde, um dann zur Relaxierung in mehreren Windungen auf eine separate, feststehende
oder umlaufende, durch den laufenden Faden mitgenommene kleine Heizwalze und von dieser auf die Streck- oder Umlenkrolle
überzugehen. Von dort gelangt der Faden zu einer Aufwindsteile« Dabei wurde der Faden auf dem Wege zur Heizwalze gekreuzt
geführt, um die Kontaktlänge mit der Heizwalze mög«
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Lsts zu verlängern. Dieses Vorgehen hat mehrere Nachteile.
Einmal erzeugt bei feststehender Heizwalze der grosse Umschlingungswinkel bei gekreuztem Fadenlauf sehr hohe Reibungskräfte,
die zufolge der hohen erzeugten Fadenspannung nicht nur die Relaxierung sondern auch das Aufwinden stark
beeinträchtigen. Lässt man aber zum Herabsetzen der Spannungen, wie auch vorgeschlagen, die-Heizwalze rotieren, so
ergibt sieh der Nachteil, die Heiztemperatur auf dieser umlaufenden
Rolle einhalten zu müssen, was bekanntlich sehr schwierig ist.' Dieses bekannte Verfahren hat den weiteren
erhebliehen Nachteil, dass der Faden auf dem Weg bis zur
wiederholten, an sieh sehr kurzen Berührung mit der Heizwalze
sich.unerwünscht stark abkühlt, so dass die eigentlich
für die Umkristallisation zur Verfügung stehende Temperatureinwirkzeit zufolge des kurzen Weges auf der Heizwalze
ausserordentlich kurz ist.
Es sind auch schon Vorschläge, zum Relaxieren von hochpolymeren
Multifilamentfäden gemacht worden, bei denen der Faden mehrfach über eine geheizte Galette und über eine dieser
zugeordneten kleinen Umlenkrolle gelegt wurde, wobei zwischen Umlenkrolle und Galette noch ein doppelseitig wirkender,
leicht konvexer Kontakt-Heizkörper montiert war, auf
dem sich der Faden auf seinem Weg von der Galette zur Umlenkrölle
und umgekehrt legte. Dabei müsste die drehende,
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im Durchmesser relativ grosse Galette beheizt werden, um
eine wiederholte, stärkere, unerwünschte Abkühlung des Fadens während seines Verbleibens auf dieser zu verhindern.
Diese Art der Relaxierung hat den weiteren Nachteil, dass der Urns chlxngungs winkel auf der Galette zufolge der geometrischen
Verhältnisse beträchtlich über :.l80° ist, so dass beim notwendigen, durch die Relaxierung bedingten Schlupf
auf der Galette relativ grosse Fadenspannungen, die den Relaxierkräften aber entgegenwirken, entstehen, die insofern
nachteilig sind, als sie die mit der Relaxierung einhergenende Molekülumordnung beeinträchtigen. Ferner stellt die
erforderliche scharfe Einhaltung der Temperatur einer geheizten drehenden Galette, wie schon erwähnt, ein schwer
zu bewältigendes Problem dar. Im weiteren bestand bei dieser Ausführung der Nachteil, dass bei unbemerktem Wickeln
der Galette ein Klemmen zwischen der Galette und dem anliegenden Heizkörper durch das sich aufstauende Material verursacht
wurde- Auch die Anwendung von Stufengaletten konnte diese Nachteile nur teilweise beseitigen.
Das erfindungsgemasse Verfahren zum Relaxieren von Fäden
aus einem hoehpolymeren EinzeIfilament oder von aus mehreren
solchen zusammengesetzten Filamenten im Anschluss an das Strecken derselben auf mehrfache Länge in einer Streckzone
besteht darin, dass der Faden in mehreren Windungen um
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zwei Umlenkrollen mit dazwischenliegenden, den Faden berührenden,
schwach konvexen Heizflächen gelegt wird und
dabei, ausgehend vcn· einer kleinen Anfangsfadenspannung, nach Jeder Windung die Spannung um einen solchen Betrag
herabgesetzt wird, dass die durch die Relaxierkrafte erzeugte
Spannung im Faden nicht überschritten wird und der Faden die Relaxierzone mit einer gegenüber der Anfangsspannung
nur unwesentlich erhöhten Spannung verlässt, worauf der Faden" mit dieser reduzierten Spannung aufgewunden wird. Ein
weiteres Merkmal besteht· darin, dass die Herabsetzung der Fadenspannung nach jeder Windung durch Kontakt mit einer
Umlenkrolle erzeugt wird, deren Umfangsgeschwindigkeit die Fadengeschwindigkeit an dieser Stelle übersteigt. Die erfindungsgemässe
Vorrichtung besteht darin, dass diese Umlenkrolle zugleich als angetriebene Rolle für eine Relaxierzone
dient, die aus einer zweiten, mit Abstand zur genannten Rolle angeordneten frei laufenden Rolle und dazwischenliegenden,
den Faden berührenden, schwach konvexen Kontaktflächen besteht.
Der Faden kann auf diese Weise ohne Bedenken sovielmal
um die Umlenkrollen und die dazwischenliegenden Heizflächen
gelegt werden, bis die für eine genügende Relaxierung notwendige Heizzeit gewährleistet ist, ohne die Fadenspannung
ungebührlich ansteigen zu lassen. Mit dieser Arbeitsweise
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sind folgende Vorteile verbunden:
Die schwach gekrümmten, konvexen Heizflächen ergeben kleine
Reibungskräfte an' den umlaufenden Fäden, was die Relaxierung
sehr erleichtert. Die Umschlingungswinke1 um die Umlenkrollen
sind alle kleiner als l8o°, was ebenfalls zur . Reibungsherabsetzung beiträgt, da ohne einen Schlupf auf
diesen Walzen nicht relaxiert werden kann. Die Fadenablaufspannung
wird ferner erheblich herabgesetzt durch die Tatsache, dass die erste Umlenkrolle mit der Abzugsgeschwindigkeit
der Streckzone umläuft und somit de r Faden nach jedem Passieren der Heizflächen wieder angetrieben wird. Hier
entsteht, im Gegensatz zu früher, keine der Relaxation entgegenstehende Bremsung des Fadens, sondern ein die Fadenspannung
herabsetzender Antrieb. Das Arbeiten mit dergestalt reduzierter Fadenspannung hat weitere direkte Konsequenzen.
Einmal kann mit etwas grösserer Anfangsspannung ■ in die Relaxierzone eingezogen werden, ohne die Endspannung
stark nach oben zu beeinflussen. Dies ist insofern von Bedeutung, als eine zu starke Herabsetzung der Einzugsfadenspannung
ein Wickeln der beteiligten Walzen .und unruhigen Fadenlauf zur Folge haben kann. Ferner erreicht man einen
Fadenablauf mit kleinerer Endspannung, was das direkte Aufwickeln mit erwünschter geringer Fadenspannung ermöglicht.
Die beschriebene Arbeitsweise erlaubt ein mehrfaches Passie-
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ren der Reibung erzeugenden Heizflächen und damit eine längere
Verweilzeit in der Heizzone, was wiederum die Herabsetzung der Heiztemperatur ermöglicht. Dies ist von Bedeutung,
weil gewisse Oe!bestandteile der auf den Faden aufgebrachten
Präparation nicht mehr verdampfen können. Auch der Gesamtwirkungsgrad der Heizung wird erheblich verbessert.
Die Erfindung sei nachstehend an "einem illustrierten
Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 die allgemeine Anordnung des Fadenlaufs und des Heizkörpers in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Variante des Fadenlaufs,
Fig. 3 den Spannungsverlauf über der Länge der Relaxierzone
aufgetragen.
Ein angelieferter, hochpolymerer, unverstreckter Faden 1,
bestehend aus einem Endlosfadenbündel oder einem Monofilament,
gelangt auf ein mit der Umfangsgeschwindigkeit V1 drehendes
Einzugswalzenpaar 2 und von dort über einen Streckstift 3 zur mit mehrfach grösserer Umfangsgeschwindigkeit V^
umlaufenden Streckrolle oder Galette 4, so dass der Faden
in dieser Zone, im üblichen Umfang auf mehrfache Länge verstreckt wird. Von der Galette 4 gelangt der Faden auf eine
Umlenkrolle 5 und von dort wieder auf die Galette 4. Nach mehrfachen derartigen Windungen 6 verlässt der Faden die
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mit V2 laufende Umlenkrolle 5 nach oben, um nach Berühren der
linken Seite einer leicht konvex gestalteten Kontaktheizfläche 7 zu einer konischen, frei umlaufenden, konischen Hilfsumlenkrolle
8 zu gelangen, die den Faden auf der rechten Seite einer ebenfalls konvexen Kontaktheizfläche 9 übergibt, von
der er durch die von den um die Galette 4 gelegten Windungen 6 angetriebenen Umlenkrolle 5 abgenommen und wieder nach
oben, Richtung Heizfläche 7, umgelenkt wird* Wach Anlage
von mehreren Windungen 9f über die beiden Heizflächen 7 bzw.
9, während denen der Faden genügend aufgeheizt wird, verkürzt sich der Faden in gewünschtem Maße, d«,h. er relaxiert.
Er verläßt dann die Hilfsumlenkrolle 8 am kleinen Durchmesser, um über eine Ghangierung 10 einer Aufwindvorrichtung
11 zugeführt zu werden, die aus einer Spule 12 und einer diese antreibenden Reibwalze 13 gebildet wird«, Durch
die leicht konvexe Gestaltung der Heizflächen 7 und 9 erreicht man eine geringe Steigerung der Fadenspannung des
darübergleitenden Fadens, weil so die Reibungskräfte klein gehalten werden können. Die Durchmesser der beiden Umlenkrollen
5 und 8 sind ebenfalls klein gehalten, um den zurückzulegenden Weg zwischen zwei Heizflächen auf ein Minimum zu
reduzieren, und zwar kleiner als die Distanz der Enden der zwei anliegenden Heizflächen. Die Umschlingungswinkel des
Fadens sowohl auf der Umlenkrolle 5 als auch auf der
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Hilfsumlenkrolle 8 sind dadurch kleiner als 18O , was ebenfalls
zu einer Reduktion der Reibungskräfte beiträgt, obwohl an.sich eine grössere Reibung auf der.als Antriebsrolle
für die über die Heizflächen 7 und 9 laufenden Fäden wirkenden Umlenkrolle 5 erwünscht wäre. Eine Vergrösserung
des Durchmessers dieser Rolle 5 steht aber der wichtigen Forderung möglichst kleiner Abkühlung entgegen, was deshalb
vertretbar ist, weil die an dieser Rolle erzeugte Reibung durchaus genügt,' die Fadenspannung im erwünschten Masse
herabzusetzen, wie dies aus dem Fadenspannungsverlauf Fig. 3.» auf den nachstehend näher eingetreten werden soll, ersichtlich
ist.
Mit der beschriebenen Anordnung der Galette 4, den Umlenkrollen 5 und 8 und Heizflächen 7 und 9 und mit der entsprechenden
Anbringung der Fadenwindungen 6.und 9' kann nun
die Fadenspannung während der Helaxierung in den Windungen
9f sukzessive-herabgesetzt und am Schluss beim Abzug auf
die Aufwickelvorrichtung 10 gering gehalten werden.
Das Verfahren sei nun an Hand der Ausführungsform gemäss Flg. 1 und des Diagrammes Fig. 2 mit einem Beispiel beschrieben:
Der von der Streckgalette 4 mit einer Geschwindigkeit
V2 = 1200 m/min abgegebene Multifilamentfaden FQ von ca.
70 den Gesamttiter, bestehend aus Polyamideinzelfäden
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(Nylon 66) von 3 den, wird nach Reduktion der Streckspannung
von S = 300 g in den Windungen 6 mit etwa ό Q = 6 g an die
der Walze 5 endgültig abgegeben« Diese Fadenspannung wird möglichst niedrig gehalten, um einen tiefen Ausgangswert zu
halten, sie darf aber ein Minimum (z,B# 6 g) nicht unterschreiten,
weil sonst die Spannung nicht mehr ausreicht, den Faden einwandfrei von der Galette 4 abzuziehen und die Gefahr
einer Wickelbildung auftreten würde* Nach Erreichen der Heizfläche
7 von ca. 150 mm Länge mit einer Fadenspannung 6 7, =
<£ 0 erfährt er hier noch mit einer Geschwindigkeit von Vp =
1200 m/min einen ersten, durch Reibung an der auf 155° aufgeheizten
Heiafläche 7 erzeugten Fadenspannungsanstieg auf ^ fo (Abszissenzone A7)β Die Fadenspannung steigt dann während
der Umlenkung auf der Rolle 8 nicht weiter an (Ag), bis er
auf die Heizfläche 9 aufläuft, die bei ebenfalls 150 mm Länge und 155° C darauf die Fadenspannung auf 6 Q (Zone Aq)
ansteigen läßt. Dann erreicht der Faden erstmals die ange-
auf triebene Umlenkrolle 5, wo die Fadenspannung^e nn abgesenkt
wird (Zone A1... ^« Von hier aus erfolgt in Zone A72 (= Heizfläche
7) ein erneuter Anstieg auf ^ "„, um nach kurzem,
, horizontalem Verlauf der Kurve in der Zone A 82 (= Umlenkrolle 8) weiter auf <& " (Zone A 92) anzusteigen. Nach
erneutem Durchlauf der den Elementen 5, 7, 8, 9, 5, 7, und 8 entsprechenden Zonen A5,, A7-, Ag,, Ag,, A7. und Ag. gelangt
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der Faden mit einer Spannung S q^ auf die Changierung 10
!und die Aufwindvorriehtung 11. Diese Spannung ist nun nur
um etwa 2 g, d.h. etwa Y3 höher als die sehr tiefe Anfangsspannung ^0- Die Gesamtrelaxation beträgt etwa 12$-. Als
Vergleich ist der Fadenspannungsverlauf in Fig. j5 gestrichelt
eingezeichnet, der zu erwarten wäre, wenn die Fadenspannung
nicht einer mehrfachen Reduktion durch Antrieb auf der Umlenkrolle 5 unterliegen würde. Die Endspannung <£ n„
würde etwa das 3-fache von^0 betragen.
In Fig. 2 ist noch eine Variante des Fadenlaufs eingezeichnet. Statt nach Ablauf von der Hilfsumlenkrolle 8' direkt
auf die Aufwindvorrichtung zu gehen, ist in Fig. 2
nochmals eine Galette 14 und eine Umlenkrolle15 nachgeschaltet.
Von dieser läuft der Faden auf eine Ringzwirnspindel 16. Diese Ringzwirnspindel benötigt eine positive Anlieferung.;
des Fadens mit einer bestimmten Geschwindigkeit Vp,
welche hiermit durch=die nachgeschaltete Galettenuralenkro3.
leneinheit 14, 15 gewährleistet ist.
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Claims (1)
1412 PaGm 66/76
Ansprüche:
1«) Verfahren zum Relaxieren von hochpolymeren mono- oder
polyfilen Fäden im Anschluß an das Verstrecken dieser Fäden
auf ihre mehrfache Lange in einer Streckzone, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden nach Durchlauf
einer spannungserhöhenden Kontaktheizfläche in der Relaxierzone
absatzweise unter der durch die Relaxierkräfte erzeugten
Spannung entspannt wird.
2«) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Faden im entspannten Zustand aus der Relaxierzone austritt«,
3«) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faden - ohne Berücksichtigung seines
Schlupfes - in seinen SpannungsaTDschnitten innerhalb der Relaxierzone mit gleichbleibender Geschwindigkeit angetrieben
wird, die höher liegt als die höchste Geschwindigkeit der Relaxierzone«
4») Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, daß der Faden in den spannungssenkenden Abschnitten
innerhalb der Relaxierzone mit stufenweise zunehmendem Schlupf angetrieben wird.
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5β) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Faden in den spannungsabnehmenden Abschnitten der Relaxierzone mit seiner Einlaufgeschwindigkeit angetrieben
wird«
6e) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Faden in seinen spannungsabnehmenden Abschnitten mit der Streek-iindgesehwindigkeit angetrieben wird.
7·) Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 6 unter Verwendung eines Streckwerkes sowie eines Relaxierwerkes, das aus zwei Umlenkrollen besteht, über
welche der Faden in mehreren Windungen schraubenförmig geführt wird sowie aus einer Heizvorrichtung für den Faden,
dadurch gekennzeichnet, daß die eine der beiden Rollen mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit angetrieben
wird, wobei der Unterschied zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten der Rollen so bemessen ist, daß der Faden im spannungsreichen
Trum noch unter der Relaxierspannung bleibt«
M/Sti,
209836/0934
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=4389979
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DE19661660481 Pending DE1660481B2 (de) | 1965-09-22 | 1966-07-09 | Vorrichtung zur Wärmebehandlung eines hochpolymeren Fadens im Anschluß an dessen StreckprozeB |
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