DE2254998A1 - Verfahren zur herstellung von kord aus chemiefasern - Google Patents
Verfahren zur herstellung von kord aus chemiefasernInfo
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Description
Bag. 854
B a r m a β
Barmer Maschinenfabrik Aktiengesellschaft
Wuppertal
Verfahren zur Herstellung von Kord aus Chemiefasern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von
Kord aus Chemiefasern, bei dem im Schmelzspinnverfahren ersponnene
Endlosfasern durch-Fachen und Zwirnen zu Kordfäden verarbeitet
und die Kordfäden zu Kordlagen aus im wesentlichen planparallelen Kordfäden mit oder ohne Verweben zusammengelegt und weiter verarbeitet werden.
Kordgarne werden als Grundmaterialien in Treibriemen, Transportbändern,
Gurten und insbesondere Reifen verwandt. Die Herstellung von Korägarnen aus Chemiefasern kann nach verschiedenen Methoden
durchgeführt werden, wobei die Arbeitsgänge: Spinnen der Chemiefasern, Verstrecken, Fachen, Zwirnen, Gewebeherstellung, Nachverstreckung,
Fixierung und Gummifreundlichmachen variiert und den
speziellen Eigenschaften und Erfordernissen der synthetischen Rohstoffe bzw. Rohgarne angepaßt werden können. Bei der Herstellung
von Kordfäden aus Polyamiden oder Polyestern ist es beispielsweise bekannt, (Fourne, Synthetische Fasern 1964,
S. 88.1 f) ein Mültifiigarn im Schmelzspinnverfahren zu erspinnen und auf eine Spinnspule aufzuspulen..Zur Verstreckung
wird die Spinnspule einer Streckzwirnmaschine vorgelegt, so daß der Fadensträng in diesem Verfahrenssehritt seine Endverstreckung
(z.B. 1:5,6 bis 1:6,4) und einen geringen Zwirn oder Schutzdrall von üblicherweise ?0 bis I80 Drehungen je laufenden Meter Garnlänge
erhält. Es ist bekannt, den Fadenstrang in einem konti-
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nuierlichen Verfahren zu erspinnen, ihn auf einer Streckspulmaschine
zu .verstrecken und dann ungedreht aufzuspulen.
Ferner ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Streckprozeß für die ersponnenen Fäden unterteilt ist. Hierbei werden die
frisch gesponnenen Fäden in einer ersten Streckzone im Verhältnis von ca. 1:3 vorgestreckt und aufgespult. Die Spinnspule
mit den Zwischenprodukt wird dann Überkopf abgezogen und der Fadenstrang auf einer schweren Heißstreckzwirnmaschine in
einer zweiten Streckzone mittels Heizstift und Heizplatte im Verhältnis von ca. 1: 5,5 endverstreckt, fixiert und mittels
einer Ringzwirnspindel aufgewickelt (Textil-Praxis 1958, Seite l?06).
Bei allen Kordherstellungsverfahren folgen als weitere Verfahrensschritte:
Das Vorzwirnen, Fa'chen und Auszwirnen der raultifilen
Fäden zu Kordzwirnen (Fourne: Synthetische Fasern 1964,
S. 883 bis 887).
Die gefachten und ausgezwirnten Kordfäden v/erden im folgenden
Arbeitsgang zu einer Lage planparalleler Fäden zusammengeführt, wobei sie zur gegenseitigen Bindung durch Schußfäden geringer
Festigkeit in regelmäßigen Abständen verwebt werden können. Von besonderer Bedeutung für die weitere Verwendung ist es, die
Kordfäden vor der Vulkanisation einer weiteren Heißverstreckungs-
und Heißfixierungsbehandlung zu unterwerfen (Textil Praxiel97O,
S. ?7O/?7M).
Mit dieser Nachverstreckung wird der sogenannte Dipping-Prozeß verbunden, bei dem die Kordfadenoberfläche durch eine Iraprägnierbehandlung
gegenüber Gummi'haftfähiger gemacht wird, bevor
sie beispielsweise im Kalander mit der Kautschukmischung belegt wird. Die Nachverstreckung beträgt ungefähr lOJi und die
anschließende Schrumpfung bei der Heißfixierung ungefähr 1 bis
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— ~Z. —
Zweck der Nachverstreckung ist es, das Dehnungsverhalten des
Kordes auf das Dehnungsverhalten der Kautschukmischung abzustimmen
und die Schrumpfneigung bzw. das Hitzewachstum des
Kordes zu vermindern (Gumiri, Asbest, Kunststoffe ?4 (1971),.
Nr. 5, S. 4'8O bis 484 und S. 49?)· ·
Die Nachverstreckung und Keißfixierung erfolgt in Nachverstr'eckungsmaschinen,
denen die· Kordfaden einzeln zugeführt werden oder in Gewebeverstreckanlagen, denen das Kordgewebe
zugeführt wird.
Zweck der Erfindung ist es, das Verfahren zur Herstellung von Kordgarnen vom Erspinnen der nultifilen Chemiefasern bis
zum Nachverstrecken der Kordzwirno oder der Kordgewebe unter
Erhaltung und Verbesserung der Eigenschaften des Fertigproduktes zu vereinfachen. '"-"■".
Hierbei stellt sich insbesondere die Aufgabe, die nach den bekannten Verfahren zumindest zweimal durchgeführten Streckprozesse
auf einen einzigen Streckprozeß zu reduzieren. Erfindungsgemäß wird hierzu ein Verfahren vorgeschlagen, bei
dem die multifilen Fadenstränge unmittelbar hinter der Spinndüse einem Vorverzug mit einer Abzugsgeschvrindigkeit von mehr
als 3-ÖÖO m/min, unterworfen und gekühlt und ohne weitere.Verstreck ung gefacht und zu einen Kordzwirn verzwirnt und erst
dann einer Restverstreckung von weniger als ?,4:1 unterworfen werden.
Sofern bei diesem Verfahren die planparalleleh Körälageri zu
Geweben verarbeitet werden, wird vorgeschlagen, daß der Webvorgang
vor Einbringung der Restverstreckung erfolgt*
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Kordgarn
aus Chemiefasern, seine weitere vorteilhafte Ausgestaltung und seine Vorteile werden anhand der Zeichnung verdeutlicht.
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Es zeigen:
Fig* la Die Herstellung von Spinnspulen nach einem kon'*
ventionellen Verfahren;
Ib Die Verstreckung und Aufwicklung der Rohßarne
nach einem konventionellen Verfahren;
Den ersten Verfahrensschritt nach detil erfindungs^
gemäßen Verfahren;
Das Vorzwirnen und gleichzeitige Fächert nach dem Doppe!drahtzwirnverfahren;
Das Auszwirnen nach dem Doppeldrahtzwirnverfahren;
Die Herstellung eines ReifenkordgewebesJ
Eine Gewebe-Verstreckungs- und Fixierattlage in
schematischer Darstellung; und
Den Imprägnierteil einer GewebeverstreckungS"
anlage;
Ein Diagramm über die Abhängigkeit des V#rstreekverhältnisses
von der Abzugsgeschwindißkeit.
Nach dem bekannten diskontinuierlichen Herstellungsverfahren eines Kordrohgarnes, beispielsweise eines Polyestörkördfädens
840 den. aus l40 Einzelfäden gemäß Fig. la und Ib wird die
Schmelze aus einer Spinndüse mit 140 Bohrungen mittels Extruder und Spinnpumpe 1 ausgepreßt, und in einer Bettetzun^seinrichtung
3 als zusammengefaßter Faserstrang mit Spinnpräparaten benetzt, über die Qaletten 4 und 5 abgezogen und auf die Spinnspule
7 mittels eines Changierfadenführers ß mit einer Geschwindigkeit
von z.B. 800 m/min, mit einer konstanten Läuflänge aufgespult.
Gemäß Fig. Ib wird die Spinnspule 7 einer schweren Heißstreckzwirnmaschine
vorgelegt. Diese besteht insbesondere aus der
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Fig. | Ic |
Fig. | ?a |
Fig. | ?b |
Fig. | 3 |
Fig. | 4a |
Pig. | 4b |
Fig. | 5 |
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Fadenbremse 8, der beheizten Galette 9 mit Temperaturen von
z.B. 70 bis 900C, die der Faden mehrfach umschlingt, einer
weiteren Heizplatte 10 sowie der Streckgalette 11 und der
Ringzwirnspindel 13. Der Faden wird mit einem Gesamtstreckverhältnis
von mehr als 5»^:1 verstreckt. Dabei bildet sich
in bekannter Weise der·Streckpunkt oder Neckpunkt 1? aus, der sich in der Nähe der beheizten Galette 9 stabilisiert.
Wegen weiterer Einzelheiten und Modifikationen dieser Verfahrensschritte wird auf den Stand der Technik verwiesen.
An die Herstellung und Verstreckung der Kordgarne schließt
sich die Herstellung der Kordzwirne· an, die beispielsweise in zwei Stufen erfolgt. In der ersten Stufe (Fig. Pa.) wird
das Kordgarn auf einer Kordzwirnfachmaschine mittels Doppeldraht-Zwirnspindeln 17 gezwirnt und zwei oder drei.vorgezwirnte
Kordgarne unter Einhaltung konstanter Fadenlängen und -spannungen mittels Fadenüberwachungseinrichtung und
Meterzähler l8 auf die Scheibenspule 19 aufgespult; In der zweiten Stufe (Fig. ?b) werden der gezwirnte und gefachte
Kordzwirn beispielsweise ebenfalls mittels einer Doppeldraht-Zwirnspindel
?0 ausgezwirnt, und auf einer zylindrischen Kreuzspule ?1 aufgespult. (Weitere Einzelheiten und Modifikationen
vgl. z.B. Knur, Textil-Praxis 1970, S. ?70 ff.). Die Anzahl der Zwirndrehungen sowohl'im Vorzwirn als auch
im Auszwirn hängt vom technischen Einsatzzweck des Kordes und von der daraus herzuleitenden Qualitätsanforderung ab.
In der schematischen Darstellung nach Fig. 3» ist die Herstellung
eines Kordgewebes gezeigt. -Der Kordzwirn wird von im Ablaufgatter, ?? aufgesteckten Vorlagespulen ?3 unter
gleichbleibender Spannung als Kettfadenschar abgezogen
und im Webstuhl Pk durch Schußfäden geringer Festigkeit,
beispielsweise dünne Baumwollgarne, zur gegenseitigen Bindung in regelmäßigen Abständen miteinander zum Kordgewebe
verwebt. Das Kordgewebe wird dann auf dem Warenwickelbock zu dem Gewebewickel ?5 aufgebäumt. ■ . ...
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In Pig. 1Ja und Fig. ^b ist eine Kordgewebeverstreckungs- und
Imprägnieranlage schematisch dargestellt mit Gewebewickel ?5,
Einlauf speicher ?6, erstem Streckwerk ?7, Ileizkammer ?8 und zweitem Streckwerk ?9, sodann einer zweiten Ileizkammer 30.
dem Streckwerk 31» Auslaufspeicher 3? und den nachverstreckten
Kordgewebewickeln 33· Möglicherweise schließt sich an die thermische Gewebebehandlung kontinuierlich der Imprägnierprozeß
an.
Die Imprägnieranlage nach Fig. kb besteht aus dem nachverstreckten
Kordgewebewickel 33, dem Einlaufspeicher 3IJ, dem
Imprägniertrog 35, wo die Gewebebahn mit geeigneten Dip- -Hitteln wie beispielsweise Latex-Tauchlösungen oder Resorcin-
-Forraaldehyd-Harzen in Gegenwart feinteiliger Kieselsäure
imprägniert werden, dem Zugwerk 36, dem Trockner 37» dem
Zugwerk 38, dem Auslaufspeicher 39 und der Aufwicklung 40
(weitere Einzelheiten und Modifizierungen der Nachverstreck-
und Imprägnieranlage sowie des zugehörigen Verfahrens: vgl. Krückeis: "Imprägnier-, Heißverstreck- und Heißfixieranlagen
für Rayon-Polyamid und Polyester-Reifenkord" in Gummi, Asbest, Kunststoffe 1971, Seite 480 ff.).
Nach dem erfindungsgenäßen Verfahren, das sich im Schema aus
den Fig. Ic, ?a, ?b, 3 sowie *la, 1Ib ergibt, werden zur Kordherstellung
geeignete multifile Chemiefasern wie insbesondere Polyamid 6.6 und Polyester-Garne von üblicher Kapillarzahl und
üblichem Titer in einem ersten - in Fig. Ic dargestellten Verfahrensschritt
ereponnen. Hierzu werden die Garne ? hinter dem Spinnaggregat 1 nach Abkühlung und geeigneter Präparation
mit einer Geschwindigkeit von mehr als 3000 m/min, durch die Galette 15 abgezogen und zu einer Spule 16 aufgewickelt. Die
Galette 15 kann auch fehlen, so daß der Fadenstrang durch die Spule 16 unmittelbar abgezogen wird.
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Für Polyester-Garne dürfen die Abzugsgeschwindigkeiten nicht" unter 30Ö0 m/min, ließen. Denn es wurde gefunden, daß Polyestergarn,
das mit mehr als 3000 m/min, abgezogen wurde*-beim
Verstrecken keine Fließzone mit einem ausgeprägten Streck- . punkt ausbildet. Dadurch kann die Verstreckung des Polyester·*
kprdes ohne Streckstift oder sonstige Mittel erfolgen, die bei normal gesponnenen Polyester-Garn sonst zur örtlichen
Festlegung des Streckpunktes erforderlich sind (US-Patent ? 533 013)» die aber beim Verstrecken von Kordlagen bzw.
Kordgewebebahnen technisch schwierig anzubringen wären.
Für Polyamid 6.6.-Garne, die ein bevorzugtes Ausgahgsmäterial
für Reifenkord darstellen, werden vorzugsweise Abzugsge·^
schwindigkeiten von mehr als 3500 m/min, in der Spinnstufe nach Fig. ic eingehalten, da Abzugsgeschwindigkeiten zwischen
ca, ?000 m/min, und 3500 m/min, beim Spinn- und"Spulprözeß
Schwierigkeiten bereiten.
Die auf diese Weise ersponnenen Garne werden sodann *-. wie zu
den Figuren Pa* ?b beschrieben - vorgezwirnt, gefacht und
endverzwirnt. Hierbei werden die Zwirnspindelgeschwindigkeifc
und die Fadengeschwindigkeit so aufeinander abgestimmt, daß
das vorgezwirnte Garn bzw. der endverzwirnte Kordfaden die
vorgegebene Anzahl von Zwirndrehungen pro Meter .Fadenlänge (T/m)
dann aufweist, wenn sie verstreckt sind. Dies bedeutet* daß
ein Kordgarn, das eine Vorzwirnung von 600 T/m aufweisen
soll und das nach dem Zwirnvorgang noch mit einem .Verstreckverhältnis
von 1,6:1 verstreckt und anschließend bei einem zugelassenen Schrumpf von 3% fixiert wird, bei der Vorverzwirnung
nach Fig. ?a einen Zwirn von 6OO χ (1,6 - 0,0.3) 600
χ 1,57 =-980 T/m erhält. Entsprechendes gilt für die Endverzwirnung der gefachten und nach Fig. ?b äusgezwirnten
Kordfäden. Zu hohe Zwirnung kann durch Erhöhung der Äbzugsgeschwindigkeit
in der Spinnzone (Fig. Ic) und die dadurch bewirkte Senkung des Verstreckverhältnisse's vermieden werden.
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Die endverzwirnten Kordfäden werden - vorzugsweise noch vor
Einbringung der Verstreckung - zu Scharen planparalleler
Fäden zusammengelegt und gegebenenfalls - wie zu Fig. 3
beschrieben - zu einem Kordgewebe verwebt.
Die Verstreckung dieses Gewebes erfolgt auf einer Gewcbeverstreckmaschine
nach Pig. 1Ia in der Verstreckstufe ?8. Es sei erwähnt, daß die Verstreckung auch auf einem Scharstreckwerk
oder durch Einzelverstreckung der Kordfaden erfolgen kann. Das Verstreckverhältnis beträgt weniger als
?ik:l. Im einzelnen ist das zu wählende Verstreckverhältnis
vor allem abhängig von den gewählten Abzugsgeschwindigkeiten in der Spinnstufe (Fig. Ic) und von der Streckteraperatur.
Bereich^ in denen das Verstreckverhältnis liegt, sind in
dem Diagramm nach Fig. 5 insbesondere für Polyester und Polyamid 6.6 dargestellt. Dabei wurde gefunden, daß andere
Spinnparameter, wie Düsendurchmesser, Spritzgeschwindigkeit in bzw. unmittelbar hinter der Düse, Einzeltiter usv/. in
den Titerbereichen, die für Kord in Betracht kommen, keinen ausgeprägten Einfluß haben und daher technisch ohne Bedeutung
sind. Es ist möglich, den dargestellten Zusammenhang zwischen
Abzugsgeschwindigkeit und Verstreckverhältnis durch Änderung der Abkühlbedingungen in der Spinnzone zu ändern und insbesondere
durch eine Wärmebehandlung des Faserstranges die Vororientierung herabzusetzen und damit die Restverstreckung zu
erhöhen.
Die Einstellung des richtigen Verstreckverhältnisses und der richtigen Strecktemperatur ist für die Qualität des Kordgarnes
von besonderer Wichtigkeit. Durch diese Verfahrensparameter werden nicht nur die Festigkeits- und Dehnungseigenschaften
des Kordes, sondern auch die insbesondere für Reifenkord sehr wichtigen Schrumpfeigenschaften (üblicherweise als
HeißluftSchrumpfung oder Kochschrumpf definiert) maßgeblich
beeinflußt. Die Verstreckung kann in einem besonderen Medium, z.B. Wasser, Dampf erfolgen.
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'■'■ " ORIGINAL .
Wie in Fig. 4a dargestellt, schließt sich an die Verstreckung
die Heißfixierung in der Heizstufe 30 an. Die Fixierung geschieht
vorzugsweise unter Einwirkung von Wärme mit oder ohne
Spannung. Die Fixierbehandlung dient vor allem der Herabsetzung
der Schrumpfneigung auf ein für den technischen Eihsatzzweck
des Kordgarnes angemessenes Maß. Jedoch lassen sich durch Wahl geeigneter Thermofixierungsbedingungen auch die Festigkeitsund Dehnungseigenschaften beeinflussen.
Für die Thermofixierung kann die Geschwindigkeit des Zugwerks
gegenüber der Geschwindigkeit des Zugwerks ?9 so eingestellt
werden, daß die Reifenkordfäden um einen vorgegebenen Betrag
schrumpfen. Dieser vorgegebene Schrumpf ist von maßgeblichem'
Einfluß auf die Schrumpfneigung des fertigen Reifenkordes,
ausgedrückt als Ileißluftschrumpf oder Kochschrumpf. Er berechnet
sich nach der Formel- ,, Tr worin V00 die Umfangsge-
V?9~V31 W
schwindigkeit des Zugwerkes ?9 und V-jj die Umfangsgeschwindigkeit
des Zugwerks 31 bedeuten. Derartige vorgegebene Schrumpfbetrage
liegen bei 0 bis 15% und darüber. Der vorgegebene
Schrumpfbetrag kann so groß sein, daß die Fadenspannung in den
Kordlagen praktisch gleich-Null ist.
Als Fixiertemperaturen sind weite Temperaturbereiche zur Erzielung
der gewünschten Kordeigenschaften in Betracht zu ziehen.
Eine Grenze ist insbesondere durch den Erweichungspunkt des Polymers gesetzt. Die Fixiertemperaturen und der vergegebene
Schrumpf in der Fixierzone 30 sind so aufeinander abzustimmen,
daß ohne nachteilige Beeinflussung der in der Verstreckzone erzielten Festigkeits- und Dehnungseigenschaften die für Kord
erwünschten Schrumpfeigenschaften erzielt werden.
Einzelheiten des Fixieryerfahrens sind an Hand des Stand.es
der Technik ohne weiteres durch Versuch zu ermitteln. (Vgl.,
z.B. Riggert: "Das kontinuierliche Thermofixieren von
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Polyester-Endlosfäden" in Chemiefasern I969, S. S16 ff.).
Auch ist es möglich, der Fixierzone 30 eine weitere für
eine spannungsfreie Wärmebehandlung geeignete Temperaturzone vor- oder nachzuschalten.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die in Fig. Ib
schematisch dargestellte Streckzwirnmaachine bzw. die stattdessen
erforderliche Streckwickelmaschine wegfallen und hierdurch eine erhebliche Steigerung der Wirtschaftlichkeit der
Kordherstellung hinsichtlich Anlage- und Betriebskosten erzielt werden kann. Ferner kann wegen des erheblich höheren
Ausstoßes der Spinnanlage nach Fig. Ic auch in dieser Verfahrensstufe
eine weitere Einsparung an Anlagekosten und Betriebskosten erzielt werden.
Wider Erwarten hat sich herausgestellt, daß das nach dem · Verfahren nach Fig. Ic ersponnene Fadenmaterial zur Verzwirnung
und zur Her-stellung der Kordgewebekette ohne vorherige
Verstreckung gut geeignet ist, und daß die Kräfte» die zur
Verstreckung der nach Fig. Ic mit Geschwindigkeiten von mehr
als 3OOO m/min., abgezogennund anschließend verzwirnten
Fäden erforderlich sind, kleiner sind als die KrSfte zur Verstreckung
von Chemiefasern aus gleichem Material nach einem üblichen Spinn- und Streckprozeß nach Fig. la und Ib. Schließlich
hat sich erwiesen, daß das mit Abzugsgeschwindigkeiten von mehr als 30OO m/min, ersponnene Fadenmaterial selbst,
wenn es sich um Polyester handelt, keine Fixierung des Streckpunktes beim Verstrecken erfordert. Diese Feststellungen
erst in ihrer Gesamtheit haben es ermöglicht, das bisher übliche Verstreckverfahren von Kord und insbesondere Reifenkord
zu verlassen und unter Änderung des gesamten bisherigen Herstellungsverfahrens
die bisher schon üblichen und bei den Reifenkordherstellern vorhandenen Gewebeverstreckanlagen
statt der bisher üblichen Streckzwirn- oder Streckspulmaschinen zur Verstreckung des Reifenkordes zu verwenden.
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Claims (1)
- Patentansprüchey Verfahren zur Herstellung von Kord aus Chemiefasern, insbesondere aus Polyamid und Polyester, bei den im Schmelzspinnverfahren ersponnene Endlosfasern durch Fachen.und Zwirnen zu Kordfäden verarbeitet und die Kordfäden zu Kordlagen aus im wesentlichen planparallelen Kordfäden mit oder ohne Verweben zusammengeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die multifilen Faserstränge unmittelbar hinter der Spinndüse einem Vorverzug mit einer Abzugsgeschwindigkeit von mehr als 3000 m/min, unterworfen und gekühlt, und ohne weitere Verstreckung gefacht und zu Kordzwirn verzwirnt und erst dann einer Restverstreckung von weniger als ?,Ί:1 unterworfen werden.?. Verfahren nach Anspruch 1, bei den die endverzwirnten Kordfäden zu Kordgeweben verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Webvorgang vor Einbringung der Restverstreckung erfolgt.3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß die Restverstreckung unter Y/iirmezufuhr erfolgt.1J. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Restverstreckung bei Temperaturen von 50 bis 130°C, vorzugsweise über 80° erfolgt.5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche zur Herstellung von Kord aus Polyamid 6.6-Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsgeschwindigkeit mehr als 35ΟΟ m/min, und die Restverstreckung weniger als 1,7:1 beträgt.6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche zur Herstellung von Kord aus Polyesterfasern,409822/045 5dadurch gekennzeichnet, daß die Restverstreckung mindestens 1,?:1 beträgt.7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kordlagen nach der Restverstreckung einer Keißfixierbehandlung unterworfen werden.8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ileißfixierbehandlunp; an die Restverstreckung kontinuierlich anschließt.4098Z2/Ü4558AD ORIGINAL
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