DE2702717A1 - Verfahren zum verziehen von polyamid- monofilen - Google Patents

Description

POSTFAOH 41 OS 2OOO HAMBURG 13

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The Firestone Tire .. ... „ , _lhcn

Unsere Akte: Io3o/*l69

& Rubber Company
Akron, Ohio kk^n I USA

Verfahren zum Verziehen von Polyamid-Monofilen

üie Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verziehen von Polyamid-Monofilen zur Verbesserung ihrer Biegungs- und Festigkeitseigenschaften. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Behandlungsverfahren für Polyamid-Monofile mit einem Dampfmedium, während die Monofile verzogen werden, um die Längs- und Schlingenfestigkeitseigenschaften zu verbessern. Das Verfahren ist besonders vorteilhaft zur Entwicklung derartiger Eigenschaften bei Monofilen mit relativ hohem Denier, die Deniers im Dereich von ungefähr 5oo bis ungefähr 5o ooo besitzen. Verfahrensgemäß werden verbesserte Festigkeitseigenschaften sowie Kombinationen der Festigkeitseigenschaften erhalten, sowie Verbesserungen der Widerstandsfähigkeit bei Faserungs- und Dauerstandseigenschaften, wobei alle diese Eigenschaften von besonderer Bedeutung beim Reifencordmaterial sind, wo ein besseres Biegevermögen und eine längere Lebensdauer des Reifens die Ergebniss dieser Verbesserungen darstellen.

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Das Verfahren verändert die Flächenglätte des Monofils nicht wesentlich, was bei der Verwendung von Reifen wünschenswert ist, da sich herausgestellt hat, daß Flächenunregelmäßigkeiten oder Flächenätzungen die Haftung zwischen den Monofilen und dem elastomeren Reifenmaterial verringern können.

Die Verbesserungen der Längs- und Schlingenfestigkeitseigen-Bchaften (longitudinal and loop tenacity properties) ., sowie die verbesserten Kombinationen dieeer Festigkeitseigenschaften bei Polyamid-Monofilen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden, beschreiben, daß eine anfängliche Dampfbehandlung eines im wesentlichen nicht-kristallinen Polyamid-Monofils, das nicht vorher schon zum Zweck der Orientierung verzogen worden ist und, daß das teilweise Verziehen eines Monofils während einer derartigen Dampfbehandlung einen morphologischen Zustand des teilweise verzogenen Monofils schafft, das erhöhte Festigkeitswerte und eine ausgewählte Veränderung sowohl der Längs- als auch der Schlingenfestigkeitseigenschaften bewirkt.

Die Fähigkeit, die Festigkeitseigenschaften durch die Verwendung einer Anfangsorientierung beim Verstreckungsschritt in einem Dampfmedium gemäß dem vorliegenden Verfahren selektiv zu verändern, ist im Stand der Technik bisher nicht erkannt worden. Beim üblichen Ofen-Verziehen nimmt die Schiingenfestigkeit mit steigendem Verzugsverhältnis bei niedrigen Verzugsverhältnissen zu, und danach mit steigenden Verzugsverhältnissen ab. Unter der Voraussetzung, daß das Material nicht zu stark verzogen wird, nimmt die Längsfestigkeit auch weiter bei steigenden VerzugsVerhältnissen zu. Die ausgewählte Veränderung der Festigkeiten ist bei üblichen Ofen-Verzugsverfahren nicht möglich, und die erfindungsgemäße Dampfmedium-Behandlung ist kein bloßer Ersatz des Wärmemittels, wie noch weiter unten im einzelnen genau beschrieben wird.

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• f.

Der Stand der Technik offenbart zahlreiche Verfahren zur Wärmebehandlung von Polyamid-Monofilen, um ihre Kristallinität zu erhöhen oder ihre besonderen Eigenschaften anderweitig zu verändern. Ein Verfahren zur Verbesserung der Schlingen- und Schleifenfestigkeit von Polyamid-Monofilen wird in der US-Patentschrift 3 595 952 offenbart. Gemäß diesem Patent wird ein Polyamid-Monofil, das anfänglich in üblicher Weise bis zu einem Verzugsverhältnis von mindestens 3,o und vorzugsweise bis zu mindestens 3,5 verzogen worden ist, in einer Dampfgasumgebung bei einem Geschwindigkeitsverhältnis im Bereich von o,85 bis 1,15 verzogen. Wie noch weiter unten aufgezeigt wird, ist der anfängliche oder erste Dampf-Verzugsschritt im vorliegenden Verfahren besonders wichtig, und die erfindungsgemäßen Vorteile können nicht auf andere Weise erreicht werden. Die Verwendung eines Dampfgases ist auch in den US-Patentschriften Nr. 3 67I 38I und 3 65o 88H offenbart, um Monofile vorzusehen, die stark geätzte Flächen und poröse Flächen im Gegensatz zum vorliegenden Verfahren besitzen.

Wie schon vorher angedeutet, sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbessern von sowohl der Längs- als auch der Schlingen-Festigkeite eigenschaften von Polyamid-Monofilen vor, wobei ein teilweises Vorverziehen von bisher nicht verzogenen Monofilen in einem Dampfmedium bis zu einem Verzugsverhältnis im Bereich von ungefähr 2,ο L 1 bis Ί,ο i durchgeführt wird und in einer zweiten Verstreckung bzw. einem Verzug ein Gesamtverstreckungsverhältnis von ungefähr 5,o:l bis ungefähr 8,0 : 1 vorgesehen wird. Das bevorzugte Verfahren umfaßt ein teilweises Vorverziehen im ersten Schritt, in dem das Dampfmedium mitgerissene Flüssigkeit in Tröpfchenform enthält.

Die in dieser Erfindung berücksichtigten Polyamide sind Fasern, die ein Molekulargewicht ausbilden, kristallisierbar sind und eine relative Viskosität von mindestens 2,5 besitzen,

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wie sie in einer Uigen Lösung in konzentrierter Schwefelsäure bei 25° C bestimmt worden ist, und umfassen z.B. Polycaprolactam, Polyhexamethylenadipinamid, Polyhexamethylensebacinamid, Copolymere der vorstehenden Polyamide sowie Polyamide auf der Grundlage der Kondensationsprodukte von l.^-Cyclohexan-bis-methylenamin und einer linearen aliphatischen Dicarbonsäure. Die kristallisierbaren Polyamid-Materialien können als Fäden ausgebildet werden, wobei die üblichen Verfahren, wie z.H. Schmelzspinnverfahren, verwendet werden.

Das nicht-verzogene Denier des ersponnenen Monofils liegt vorzugsweise im Bereich von 5oo bis ungefähr 5o ooo. Die Monofile können kreisförmige oder nicht-kreisförmige Querschnitte, z.B. rechteckige oder bandartige Formen besitzen.

Der Ausdruck " im wesentlichen nicht-kristallin", wie er hier verwendet wird, soll "nicht-kristallin sowie nicht-stabile kristalline Formen" umfassen, die während des Erspinnens und der Handhabung sofort danach und vor irgendeinem Verziehen des Monofils von allein oder als Ergebnis der Handhabung oder Temperaturveränderungen auftreten können. Dementsprechend schließt der Ausdruck "im wesentlichen nichtkristallin" notwendigerweise diejenigen Polyamid-Monofile aus, die zum Zweck der Orientierung schon verzogen worden sind, z.B. bis zu einem Verzugsverhältnis von 1,5 : l,o. Abgesehen von den vorgeschriebenen Verzugsschritten, kann Polycaprolactam eine vergleichsweise minimale Vororientierung und geringe Menge stabiler Kristallstruktur in den Monofilen besitzen. Die nicht-stabile hexagonale Kristall* form kann sich beim Erspinnen bilden. Während des Verziehens wird die Kristallstruktur in die thermodynamisch begünstigte monokline Form überführt. Typische Kennzeichnungseigenschaften von im wesentlichen nicht-kristallinen Polycaprolactam-Monofilen umfassen einen Doppelbrechungswert von o,ol und

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einen Schwingungsmodul (sonic modulus) von 2o g/d. Der Doppelbrechungswert und der Schwingungsmodul Werden in der Art und Weise, wie sie bei Morgan, Vol. ^2, Textile Research Journal, 866, (1966) beschrieben werden, bestimmt. Das weitwinklige Höntgenmuster ist im wesentlichen ein amorpher Lichthof, wobei etwas hexagonale Kristallstruktur vorliegt. Die Dichte beträgt 1,12 g/cm , wie sie durch das Schwürzungsabstufungsverfahren unter Verwendung eines Toluol-Tetrachlorkohlenstoffmediums gemessen wurde.

Das Dampfmedium kann jeglich geeigneten Flüssigkeitsdampf oder Gemische von Flüssigkeitsdämpfen umfassen, die weichmachende Wirkung besitzen, ohne physikalisch die Polyamide abzubauen und die als Dampfmedium bei den hier beabsichtigten Druck- und Temperaturbereichen aufrechterhalten werden können. Beispiele geeigneter Stoffe umfassen Wasser und aliphatische Alkohole, z.B. Methanol und Gemische dieser Stoffe. Zusätzlich können in relativ geringeren Mengen das Monofil verändernde Reagenzien vom Dampfmedium aufgenommen werden, um besondere Veränderungen des Monofils zu erreichen.

Aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen wird direkt erzeugter Wasserdampf (steam) als überwiegender oder einziger Bestandteil des Dampfmediums (vapor) eingesetzt. Dementsprechend wird das Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von direkt erzeugtem Wasserdampf durchgeführt, wobei es ersichtlich ist, daß die Verwendung der oben erwähnten Flüssigkeitsdämpfe oder deren Gemische Gegenstand von entsprechenden Parametern ist, die hinsichtlich Wasserdampf diskutiert worden sind. Außerdem kann das Dampfmedium oder der Wasserdampf anfänglich in einem trockenen Zustand sein, nämlich da* mitgerissene Flüssigkeit in Tröpfchenform nicht vorhanden ist, da der Dampf, nachdem er mit der relativ kalten Fläche des Monofils in Kontakt gebracht worden ist, kondensieren wird. Typischerweise enthält

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direkt erzeugter Wasserdampf ungefähr 3 Gewichtsprozent mitgerissenes Wasser in Tröpfchenform und schafft einen geeigneten Verfahrensablauf, wobei Wassermengen in der Größenordnung von 1 Gewichtsprozent sich ebenfalls als zufriedenstellend herausgestellt haben.

Der wirksame Druckbereich für die Dampfbehandlung reicht von

2 2

o,o7 .kg/cm bis lo,5 kg/cm . Es dürfte jedoch einleuchten, daß der minimale mögliche Betriebsdruck lediglich eine Monofil-Temperatur sicherstellen muß, die größer ist als die scheinbare Ubergangstemperatur zweiter Ordnung des besonderen Polyamids. Gleichermaßen ist der Maximumbetriebsdruck derart, daß die entsprechende Temperatur geringer ist als die wirksame Schmelztemperatur des Polyamids. Der bevorzugte Maximal-Betriebsdruck ist im allgemeinen jedoch dadurch begrenzt, daß Flächenunregelmäßigkeiten oder eine Flächenätzung des Monofils auftritt. Der besondere Druck, bei dem eine Ätzung zuerst auftritt, ist abhängig von der Ruhe - oder Kontaktzeit. Bei einer Ruhezeit von M bis 6 Sekunden ist ein Maximumbetriebsdruck von ungefähr ^,9 kg/cm kennzeichnend.

Die Verweil- oder Kontaktzeit des Monofils in der Dampfbehandlung ist im allgemeinen geringer als Io Sekunden. Obwohl eine längere Verweilzeit ebenfalls die gewünschten Ergebnisse liefert, ist ein weiterer Vorteil des Dampfmediums in der Tatsache zu sehen, daß derartige Ergebnisse kennzeichnenderweise in weniger als Io Sekunden erreicht werden, was wirtschaftlich äußerst praktisch ist. Die bevorzugte Kontaktzeit, die die hier erhaltenen verbesserten physikalischen Eigenschaften bewirkt, steht im Bezug zu variablen, einschließlich der besonderen Dampf- oder Wasserdampfbe handlung, dem Verzugsverhältnis und den Eigenschaften des besonderen Polyamid-Monofils, das behandelt werden soll. Aus einem praktischen Grund ist die lineare Verarbeitunge-

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* 4$,
geschwindigkeit normalerweise größer als 3 m/min, wobei der ausgewählte Wasserdampfdruck eine entsprechende Temperatur von größer als loo° C besitzt.

Der Ausdruck "Verzugsverhültnis", wie er hier angewendet wird, ist allgemein in Übereinstimmung mit diesem Ausdruck, wie er im Stand der Technik verwendet wird, und er wird eingesetzt, um das Gewichtsverhältnis einer Einheitslänge des Monofils vor und nach dem Verzug bzw. der Verstreckung festzustellen. In diesem Fall wird das Gewichtsverhältnis durch das angezeigte Geschwindigkeitsverhältnis der Rollen, zwischen denen das Monofil gezogen wird, annähernd festgestellt.

Es ist festgestellt worden, daß die Verwendung von direkt erzeugtem Wasserdampf beim Verstreckungsvorgang dazu führt, daß das Verziehen erleichtert und ein wirksames Verziehen bei etwas niedrigeren Temperaturen gestattet wird. Es wird angenommen, daß diese Feststellungen mit den überlegenen Wärmeübergangseigenschaften des Dampfmediums zusammenhängen, z.B. Wasserdampf und ein weichmachender Effekt durch das absorbierte Wasser. Der weichmachende Effekt des absorbierten Wassers oder ähnlicher weichmachender Reagenzien, z.B. Alkohole mit niedrigem Molekulargewicht auf Monofilen, soll wirksam die scheinebare Übergangstemperatur zweiter Ordnung erniedrigen und gestatten, daß das Verziehen bei einer niedrigeren Temperatur abläuft. Ein anfängliches Verziehen dieser Art ergibt ein etwas geringeres Ausmaß der molekularen Anordnung, aber ermöglicht jedoch im Vergleich zu Verfahren des Standes der Technik, für eine größere Menge eine weitere molekulare Veränderung, und es wird angenommen, daß dies eine Monofil-Zwischenmorphologie ergibt, die einzigartig verbesserte Festigkeitseigenschaften und Kombinationen der Festigkeitseigenschaften ermöglicht.

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Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft entweder bei "gekoppelten" oder "geteilten" Verfahren zum Herstellen von Polymaid-Monofilen verwendet werden. Die Vorrichtung ist aus bekannten Einheiten zusammengesetzt, sie wird jedoch in einer abweichenden Weise von der, die bei der Behandlung von Polyamid-Monofilen üblich verwendet wird, angeordnet und verwendet. Grundsätzlich umfaßt die Vorrichtung «einen Extruder und eine Flüssigkeits-Kühlanordnung, üaletten (godet rolls), ein Dampfrohr oder Rohre, z.B. das in der GB-PS 1 I67 696 offenbarte, Trocknurif.svorrichtungen und ggf. Heißluftofen oder Infrarotofen, sowie Aufnahmerollen oder -spulen.

In Übereinstimmung mit der bekannten Technologie wird ein geeignetes Polyamid anfangs extrudiert und mit einer üblichen Vorrichtung ersponnen. Das ersponnene Monofil wird sofort in einem üblichen Kühltank gehärtet, wo es um Rollen herum vorgebildet wird, wobei das Monofil im wesentlichen an dieser Stelle nicht kristallin ist. In einem diskontinuierlichen geteilten Verfahren wird das Monofil aus einem Kühltank gezogen und auf Vorratsrollen zur nachfolgenden Verarbeitung gewickelt. Die Orientierung und/oder Kristallisation (zu stabilen Kristallstrukturen), die bei dieser Verarbeitung und der möglichen Vorratsdauer des geteilten Verfahrens auftreten können, sind von untergeordnetem Ausmaß, das den einzigartigen Nutzen, der durch die nachfolgende Dampf- oder Wasserdampfbehandlung des Monofils, wie sie hier offenbart worden ist, nicht verringert.

In einem gekoppelten oder kontinuierlichen Verfahren wird das Monofil vom Kühltank direkt zu einem ersten Satz von Galetten geführt. In einem geteilten oder diskontinuierlichen Verfahren wird das Monofil von einer Vorratsrolle zur Zeit seiner nachfolgenden Verarbeitung zu einem ersten Satz von Galetten geführt j und die weitere Monofil-Behandlung ist

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danach die gleiche im gekoppelten oder geteilten Verfahren, wie weiter unten beschrieben wird. Das Monofil durchläuft von einem ersten Satz von Galetten durch ein Dampfrohr hindurch und danach um einen zweiten Satz von Galetten herum, die mit dem ersten Satz von Galetten zusammenwirken, um das Monofil zu verziehen.

Wie schon vorher angedeutet wurde, besitzt das Dampfrohr einen ,üblichen Aufbau. Das Dampfrohr umfaßt Eingangs- und Ausgangsöffnungen an seinen axialen Enden und besitzt eine äußere Umhüllung sowie einen perforierten Kern, die zu sammenwirken, um eine ringförmige Kammer zur Aufnahme des unter Druck befindlichen Dampfes zu bilden. Der durchlöcherte Kern begrenzt eine Durchführung, durch die das Monofil hindurchläuft, während es verzogen wird. Der perforierte Kern besitzt eine Vielzahl von Durchbohrungen oder Dampfaus lässen entlang seiner Länge und um seinen Umfang herum, um eine radial nach innen gerichtete Beaufschlagung des Dampfes auf das Monofil und um dessen Gesamtumfang herum zu ermöglichen, unabhängig von der besonderen Ausgestaltung des Monofils. Auf diese Weise kann die Dampf- oder Wasser dampfbeaufschlagung angemessen als eine im wesentlichen recht winklige Beaufschlagung zur Längsachse des Monofils um dessen Gesamtumfang herum beschrieben werden. Die Wasser- dampfbeaufschlagungsgeschwindigkeit hängt von den anderen Verfahrensparametern ab und kann sich einem Nullwert bei geeigneter Einstellung der anderen Parameter, als da sind die Verweilzeit des Monofils innerhalb der Dampfröhre, annähern.

Das Verziehen des Monofils und, insbesondere die tatsächliche physikalische Deformation des Monofils zwischen dem ersten und zweiten Satz der Galetten, läuft primär innerhalb des Dampfrohres ab. Der Verzug bzw. die Verstreckung oder physikalische Deformation des Monofils innerhalb dee Dampfrohres ist gekennzeichnet durch die allmähliche Verjüngung

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der Faser von ihren unverzogenen Abmessungen bis zu ihren verzogenen Abmessungen. Man nimmt an, daß die Temperatur des Monofils während des Verziehvorganges sich an die Kondensationstemperatur des Dampfes beim ausgewählten Betriebsdruck annähert.

Wie schon vorher angedeutet, wird das Monofil in der Dampfoder WasserdampfUmgebung in einem Verzugsverhältnis von ungefähr 2,ο : 1 bis ungefähr 4,ο : 1 verzogen. Der Dampfdruck innerhalb der Dampfröhre liegt im Bereich von ungefähr o,o7 bis lo,5 kg/cm und vorzugsweise zwischen 1,4 bis 6,3 kg/cm².

Nach dem Austritt aus dem Dampfrohr durchläuft das Monofil den zweiten Satz der Galetten und dann durch eine Lufttrockungsvorrichtung, die die Feuchtigkeit entfernt, die auf der Oberfläche des Monofilaments sich angesammelt hat, ohne dabei jedoch die Temperatur des Monofils zu erhöhen. Danach wird das Monofil weiter verzogen, um ein Gesamtverzugsverhältnis von ungefähr 5»o : 1 bis ungefähr 8,ο : 1 bei einer erhöhten Temperatur mittels eines zweiten und dritten Satzes von Galetten vorzusehen. Diese zweite Stufe des Verziehens kann in einer trocknen, heißen Luft unter üblichen Betriebsbedingungen durchgeführt werden. Alternativ kann die zweite Stufe des Nachverziehens ebenfalls in einer Dampf- oder Wasserdampf-Umgebung durchgeführt werden. Der Verzug des Monofils in der ersten und zweiten Stufe mit DampfUmgebungen hat sich ebenfalls als wirksam in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ergeben.

Anschließend an die zweite Stufe des Verziehens kann das Monofil wahlweise einer Entspannungsbehandlung ausgesetzt werden, bei der ein Verzugsverhältnis von ungefähr l,o : l,o aufrechterhalten wird, während das Monofil erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird. Die Wirkung dieser Behandlung soll

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eine verbesserte lineare Stabilität ohne bedeutende Veränderung in der Längsfestigkeit, der Schiingenfestigkeit und anderen physikalischen Eigenschaften des Monofils vorsehen.

Wie vorher angedeutet, werden erfindungsgemäß verbesserte Längs- und Schlingenfestigkeitseigenschaften, sowie bevorzugte Kombinationen dieser Eigenschaften geschaffen, als ein Ergebnis der Fähigkeit, diese Eigenschaften bei Polyamid-Monofilen mit relativ hohen Denier, wie sie hier betrachtet werden, selektiv zu verändern. Zur Verdeutlichung der verbesserten Kombinationen der Eigenschaften kann das vorliegende Verfahren dazu eingesetzt werden, sowohl gleichzeitig die Längs- als auch die Schiingen-Festigkeitseigenschaften auf absolute Werte, die abhängig vom besonderen ausgewählten Polyamid sind, zu vergrößern, was bisher mit den Verfahren des Standes der Technik nicht möglich gewesen ist. Z.B. können Monofile, die erfindungsgemäß verarbeitet wurden, deren Produkt durch die Längs- und Schiingen-Festigkeitswerte gekennzeichnet ist, kennzeichnenderweise Pestigkeits-Produktwerte

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von größer als 2o g /Denier aufweisen. Außerdem kann entweder die eine oder andere Festigkeitseigenschaft bevorzugt gesteigert werden, während die andere bei einem annehmbaren Niveau aufrechterhalten wird.

Die Verbesserungen, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung und der ausgewählten Veränderung der Festigkeiten erreicht werden, sind nicht mit üblichen Ofen-Verzugeverfahren möglich, wie weiter unten durch die Beispiele der Tabelle I und der Tabelle II gezeigt wird. In jeder dieser Tabellen handelt es sich bei dem Polyamid um Polycaprolactam, wobei zweistufige, konventionelle Ofen-Verzugsverfahren verwendet wurden. Die Beispiele A bis F in der Tabelle I und A bis G in der Tabelle II zeigen die Wirkungen der Erhöhung ' des Verzugsverhältnisses in der ersten Stufe bei einer

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konstanten Ofentemperatur und die übrigen Beispiele zeigen Wirkungen der Erhöhung der Ofentemperatur in der ersten Stufe bei einem konstanten Verzugsverhältnis. In sämtlichen Beispielen wird das Verzugsverhältnis in der zweiten Stufe maximiert oder ein Niveau ausgewählt, das gerade unter dem Verzugsverhältnis liegt, bei dem das Monofil zerreißt.

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Tabelle I Herstellung und Eigenschaften des Folyarr.ic-Konof ils rr.it einer relativen Viskosität vor. 3,2

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Tabelle II Herstellung und Eigenschaften des Polyamid-Monof!laments mit einer relativen Viskosität von 3,5

Probe

F G B I J K L M

Erster Ofenverzug Zweiter Ofenverzug

Vereugsverhältnis 3.00:1 3.25:1 3.50:1 3.75:1 4.00:1 4.25:1 4.50:1 3.50:1 3.50:1 3.50:1 3.50:1 3.50:1 3.50:1

Temp. Ruhe-(⁰C) zeit

3*3 3*3 3*3 3*3 3*3 3*3 3*3

Z3o 26o

3*5 3*3 570

4-6

Verzugs- Te verhältnis (°C

1.74:1

1.60:1

1.48:1

1.39:1

1.30:1

1.22:1

1.15:1

1.5:1

1.5(1

1.5:1

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η η η η

Ruhezeit

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M
M
M

N
H
M

Denier 1942

1835 1791 1815 1829 1786 1786 1748 1736 1780 1744 1689 1666

Festigkeit 6.7 7.4 7.6 7.7 7.5 7.8 7.9 7.8 7.9 7.5 7.9 7.8 7.9

Schlingenfestig- Verlänkeit gerung

1.5 1.6 1.6 1.5 1.5 1.5 1.5 1.4 1.5 1.3 1.4 1.5 1.6

15.6 16.1 15.6 15.4 14.5 14.1 15.0 13.4 14.0 13.2 13.3 13.6 14.1

Festigkeit des Produkts

10.1

11.8

12.2

11.6

11.3

11.7

11.9

10.9

11.9

9.8

11.1

11.7

12.6

⁴ 4t>

Bei der Durchsicht der Tabellen I und Ll ergibt sich augenscheinlich, daß die Schiingenfestigkeit durch die Veränderungen beim Verzugsverhältnis und der Temperaturen in der ersten Stufe bei hohen Gesamt Verzugsverhältnissen nicht beeinflußt wird, die notwendig sind, um ein Monofil mit Heifenqualität zu erhalten. Weiter sind die Schlingeni'estigkeitswerte in allen Fällen geringer als ?,ο g/Denier bei gemäßigten Längs-Festigkeitswerten. Ferner geht aus diesen Beispielen offensichtlich hervor, daß die primären Verzugsparatemer, das Verzugsverhältnis und die Ofentemperatur des Standes der Technik nicht wirksam verwendet werden können, um die Längs- und Schiingen-Festigkeitseigenschaften selektiv zu verändern oder verbesserte Kombinationen der Eigenschaften vorzusehen.

Im Gegensatz zu den Mängeln bei den Verfahren des Standes der Technik sind die erfindungsgemäßen Vorteile schnell mittels der ausgeführten Experimente aufgezeigt, die in der Tabelle III als Beispiele 1 bis b und den entsprechenden Konturkarten beschrieben werden, die in den Fig. 1 bis 5 und IA bis 5A abgebildet sind. Die verwendete besonders ausgestaltete Untersuchung ist ein Zweifaktor-pentagonales Schaubild, das sech3 Punkte als Angabe pro untersuchte abhängige Variable benötigt. In jeder Karte stellt die vertikale Achse die unabhängige Variable, den Dampfdruck, dar und die horizontale Achse ist die andere unabhängige Variable, nämlich das Verzugsverhältnis. In den Fig. 1 bis sind die Konturkarten der Längsfestigkeit und der Schiingenfestigkeit zur besseren Illustration übereinandergelegt. In den Fig. IA bis 5A sind die Konturkarteri de3 Produktes der Länge- und Schlingenfestigkeitswerte für die entsprechenden Schaubilduntersuchungen, die in den Fig. 1 bis b gezeigt sind, abgebildet. Auf diese Weise sind die Festigkeit und die Festigkeitswerte des Produktes, die für jede der Monofile der Beispiele 1 bis 5 der Tabelle III erhältlich sind, die, wie in der Tabelle angeführt, hergestellt worden sind,

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graphisch in den entsprechenden Figuren 1 bis 5 und IA bis 5A abgebildet. In sämtlichen Figuren wird nur ein Teil der Konturkarte zwischen den zugehörigen Verzugsverhältniswerten und den Wasserdampfdruckwerten gezeigt.

Bei den Versuchsproben dieser Experimente handelte es sich bei dem Polyamid um Caprolactam und die Variablen beim Spritzguß- und Verzugsverfahren wurden konstant aufrechterhalten, außer für die zu untersuchenden unabhängigen Variablen. Der Extruder, die Spinnkopfanordnung und die Form bei der Extrudierstufe des Monofilaments waren z.B. die gleichen, und in sämtlichen Fällen wurde ferner der gleiche übliche Kühlwassertank verwendet. Die Größe oder das Denier des extrudierten Monofils und die lineare Geschwindigkeit oder Drehzahl der Verzieh- oder Verstreckungsvorrichtung wurde, wie schon angedeutet, zu Vergleichszwecken verändert. In sämtlichen Fällen umfassen die Längs- und Schiingenfestigkeiten die abhängigen Variablen.

Bei der ersten Stufe des Dampfverziehens wurden der Dampfdruck und das Verzugsverhältnis in den angegebenen Bereichen als unabhängige Variable variiert. Das in der ersten Stufe des Verzugsverfahrens verwendete Dampfrohr besaßt einen üblichen Aufbau, wie er schon oben beschrieben wurdq und der direkt erzeugte Wasserdampf enthielt ungefähr 3 Gewichtsprozent mitgerissenes Wasser in Tröpfchenform und wurde als Dampfmedium eingesetzt. Die zweite Stufe des Verziehens wurde mit üblichen Ofenverzugsverfahren durchgeführt, wobei eine Maximierung des Verzugsverhältnisses in sämtlichen Fällen verwendet wurde. Die Polymere mit einer relativen Viskosität von 3,2 wurden bei Ofentemperaturen um ungefähr U2B° C verzogen, und die Polymere mit einer relativen Viskosität von 3>b wurden bei einer Temperatur von ungefähr 166° C verzogen.

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ORIGINAL INSPECTED

Tabelle III

maxim. Wasserdarcpf-Verzugsbeding.u.Festigkeitswerte Bei- relat. Ruhe- Geschwin- maxim. Festig-Festig-

spiel Viskosi- zeit digkeit Längen- keit keit Druck Verzugs- Längen- Schlingentät (sec.) (ft./see) Denier werte (g/d) (g²/d²) verhältnis (g/d) (g/d)

3.2 3.2 3-2 3.5 3.5

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Λ/6.O ^5.5 ^5.5 ν5·5

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28οο	9.5	5.5	4ο	44 -	6ο	2	.7	- 3.5	V7.O- 9.5	^2.o-	5	.5
27οο	9.ο	5.0	4ο	6ο -	7ο	2	• 5	- 3.5	7.3-19.0	V2.0-	5	. ο

. Af.

In der Tabelle III sind die zweckdienlichen Monofil-

Eigenschaften und Verarbeitungsparameter zusammen mit den sich ergebenden Festigkeitseigenschaften zusammengestellt. Bei einem Vergleich mit Tabelle I und II zeigt sich deutlich, daß die Maximum-Festigkeitswerte, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden, verbessert worden sind und darüber hinaus verbesserte Kombinationen von Längsund Schiingenfestigkeitseigenschaften erhalten werden. So zeigen z.B. die angegebenen Dampf-Verzugsbedingungen und die Festigkeitswerte Betriebsbereiche, die minimale Längsfestigkeitswerte von ungefähr 7,o g/d und minimale Sehlingenfestigkeitswerte von ungefähr 2,ο g/d aufweisen. Diese minimalen Festigkeitseigenschaften sind bei den Reifenanwendungsbereichen wünschenswert. Die angegebenen Betriebsbereiche sind nicht erschöpfend, so daß andere Dampf-Verzugsbedingungen eingesetzt werden können, um die gewünschten Festigkeitseigenschaften zu erhalten. Nach Fig. 2 ist es auch z.B. möglich, die erwähnten Minimum-Festigkeitswerte dadurch zu erhalten, dar, ein Verzugsverhältnis im Bereich von 3,ο bis 3,«' und ein Dampfdruck

'j
im bereich von 2,8 bis 3,5 kg/cm⁴" (Ίο bis ^ljo paig.) verwendet

Zusätzlich zu den vorstehenden verbesserton Feutigkeitswerten und deren Kombinationen ist es aus den Fig. 1 bis 5 leicht ersichtlich, daß die Festigkeitswerte selektiv verändert werden kennen. Wenn z.B. eine besondere Anwendung einen maximalen Schiingen-Festigkeitswert bei nur gemäßigten Festigkeitseigenschaften benötigt, würde das Monofil der Fig. 1 bei einem Verzugsverhältnis von ungefähr 2,7 und einem Dampfdruck von ungefähr 3,57 kg/cm (51 psig.) in der ersten Stufe des Dampfverzugsverfahrens verwendet, um einen Schlingenfestigkeitswert von ungefähr 5,5 g/d und einen Längs-Festigkeitswert von ungefähr 8,3 g/d vorzusehen. Im Gegensatz dazu würde für eine Anwendung, die eine Maximierung der Längsfestigkeit erfordert, die Herstellung durch Verzug des Monofils der Fig. k

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• 41.

bei einem Verzugs verhält nie von ungefähr· 3,2 und einem Dampfdruck von ungefähr 3>t> kg/crn^ (ungefähr ^o psig.) in der ersten Stufe des Dampf Verzuges vorgenommen werden, urn eine Längs festigke it von ungefähr Ί, b g/d und eine 3chlLngenfestigkeit von ungefähr 2,2 g/d vorzusehen. Dementsprechend ist aus der Fig. 1 bis b leicht ersichtlich, da(?> das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine ausgewählte Veränderung der Feüt igkeitso igenschaf ten ermöglicht.

Die verbesserten FeL".tigkeitowerto und deren Kombinationen werden weiter durch einen Vergleich der Längs- und Schlingenfestigkeiten des Produktes in 'l'abelJe LLI oder den I¹'ig. IA bis 5A mit dem (.',leictien Produkt in den Tabellen I und II aufgezeigt. Wie in Tabelle III gezeigt wird, liegt der Festigkeitswert des Produktes in sämtlichen Fällen über 2o, und es hat sich als vorteilhaft erwiesen, diesen Wert bei einem Niveau von mindestens 2o für Reifenanwendungsbereiche aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz dazu sind die Festigkeitswerte des Produktes des Standes der Technik, wie sie in Tabelle I und II gezeigt werden, im allgemeinen bedeutend niedriger.

Die verbesserten physikalischen Kigenschaften, die mit den erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden, werden weiter durch die in Tabelle IV aufgeführten Beispiel f.» aufgezeigt. Die Monofile in jedem dieser Beispiele wurden aus dem gleichen Polyamid-Polymer (Polycaprolactam) ersponnen und besitzen eine relative Viskosität von 3,2 sowie eine rechteckige Ausgestaltung des Querschnitts. Die Monofile wurden, wie aufgezeigt, verarbeitet, wobei in sämtlichen Fällen die zweite Verzugsotufe optimiert wurde. Die Beispiele A bis D wurden in einem Üampf-Ofen-Verzugsverfahren durchgeführt und sie zeigen den erfindungsgemäß erreichbaren Wertebereich. Die Beispiele P und G wurden in einem Dampf/Dampf-Verzugsverfahren in Übereinstimmung mit dem vorliegenden Verfahren durchgeführt,und sie zeigen die verbesserten physikalischen Eigenschaften,

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die mit einem mehrfachen Dampf-Verzugsverfahren erreicht werden. Beispiel E stellt eine Kontrolle dar und wurde in Übereinstimmung mit üblichen Ofen-Verzugsverfahren durchgeführt.

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ORIGINAL INSPECTED Tabelle IV

Bei- Herstellung spiel 1. Verzug

Bedingungen 2. Verzug

Gesamt- Längs- Schlingen- Produkt- Dauer- Oberverzugs- festig- festig- festig- bie- fläcte ver- keit keit keit gung

hältnis Denier (g/d) (g/d) (g²/d^z) 45°

(Min.)

A Dampfdruck 2,94 kg/cm* Verzugsverh. 3.08

B Dampfdruck 3,22 kg/cm² Verzugsverh. 2.86

C Dampfdruck 2,8 kg/cm Verzugsverh. 3.29

D Dampfdruck 3,36 kg/cm² Verzugsverh. 3.00

E Trockenofen 428° C Verzugsverh. 3.9o

P Dampfdruck 3,36 kg/cm² Verzugsverh. 3·60

G Dampfdruck 2,8 kg/cm² Verzugsverh. 2.78

Trockenofen 428°C Verzugsverh. 1.86

Trockenofen 428°C Verzugsverh· 1.96

Trockenofen 428°C Verzugsverh. 1.74

Trockenofen 428°C Verzugsverh. 1.83

Trockenofen 25o°C Verzugsverh. 1.4o

Dampfdruck 2,8 kg/cm Verzugsverh. 2.00

Dampfdruck 4,9 kg/cm Verzugsverh. 2.0

5.47	3ο92	9.3
5.62	3478	9.1
5.73	3294	8.8
5.49	3692	8.3
5.46	334ο	8.1
7.2ο	4ο67	7.3
5.56	4436	7.2

1.8

3.5 1.3 2.9 3.4

89

3.5 32 126

1.6 14 94

111

69

Außer den verbesserten Festigkeitseigenschaften zeigen die Beispiele der Tabelle IV ferner eine verbesserte Dauerstandsfestigkeit, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbar ist, wie durch die angegebenen SCEF-Eigenschaften wiedergegeben wird. Die SCEF-Dauerstandsprüfvorrichtung ist derart aufgebaut, daß sie Druck und Spannung auf Cord oder Monofile mittels einer Scherwirkung (shearing action) ausüben kann, wie sie von Forster et. al in "A New Improved Tire Cord Fatigue Tester, Vol. ^2, Nr. 4, Rubber Chemistry and Technology, September 1969, beschrieben wird. In diesem Versuch werden Monofile in Gummi gehärtet und sie werden danach in einer Längsrichtung in einem entstehenden Versuchsetreifen angeordnet. Der Streifen wird danach angrenzend an seinen mittigen Teil in einer Gleitklammer befestigt, die schwingbar angeordnet ist. Der Streifen wird in einem Winkel von M5⁰ in Bezug zur Schwingungsrichtung angeordnet. Die äußeren Enden des Versuchsstreifens sind in stationären Blocks befestigt, und eine Schwingungsbelastung wird auf die ,Gleitklammer durch ein Federpaar ausgeübt. Die Gleitklammer wird so lange hin- und herbewegt, bis das Monofil versagt, wobei das angegebene Versuchsergebnis die Minutenzeit bis zum Versagen angibt.

Die in Tabelle IVangegebene Verbesserung des Biegevermögens bzw. der Dauerstandsfestigkeit, die sich aus der anfänglichen Dampf-Verzugsbehandlung ergibt, reicht von ungefähr 29 bis ungefähr 83 J, bezogen auf das Kontrollbeispiel E. Die größten Verbesserungen weisen die Beispiele B und D auf, die mit den relativ hohen Schiingen-Festigkeitseigenschaften übereinstimmen, die in Übereinstimmung mit ihren besonderen Herstellungsbedingungen vorgesehen werden. Es dürfte jedoch einleuchten, daß die verbesserte Dauerstandsfestigkeit (flex life) in samtliehen Fällen gefunden wurde, wenn eine anfängliche Dampfverstreckung eingesetzt wurde.

Die Beispiele der Tabelle IV wurden ferner in Hinsicht auf

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ihre Oberflächeriglätte nach der Herstellung untersucht. Die Flächen der Monofile wurden mit einem Abtastelektronenmikroskop bei Vergrößerungen von 65 und 26o untersucht, um das Auftreten von Verätzungen oder Oberflächenunregelmäßigkeiten zu bewerten. Die Glätte jedes Monofils wurde subjektiv bewertet, wie in der Tabelle IV angegeben. Die Bezeichnung N (nicht geätzt) wurde denjenigen Monofil-Oberflachen zugeordnet, die im wesentlichen keine Oberflächenätzungen oder Unregelmäßigkeiten aufwiesen. Die Monofil-Oberflachen, die im wesentlichen kontinuierlich verätzt oder in Hinsicht auf ihre Flächenkontur-Veränderungen in der Höhe in der Größenordnung von o,ol mm unregelmäßig waren, wurden mit der Bezeichnung HE (stark geätzt) versehen. Monofil-Oberflächen mit gelegentlichen Verätzungen oder Unregelmäßigkeiten, die überwiegend durch eine kontinuierliche glatte Charakteristik gekennzeichnet sind, wurden mit der Bezeichnung SE (schwach geätzt) versehen. Eine Monofilflache, die eine bedeutende, aber nicht kontinuierliche Flächenverätzung oder unregelmäßige Beschaffenheit zeigt, wurde mit der Bezeichnung ME (mäßig geätzt) versehen.

Die Monofile der Beispiele der Tabelle IV, außer Beispiel G, besaßen glatte Flächenbeschaffenheiten, die für das Haftvermögen mit Elastomeren oder Gummimaterialien nicht nachteilig sind, wie weiter unten gezeigt wird. Das Monofil im Beispiel G erwies sich als mäßig geätzt und spiegelt dadurch den relativ hohen Dampfdruck der Verzugsbedingungen wieder.

Bezüglich der Tabelle V ist das in den Beispielen A bis J verwendete Monofil identisch mit dem in Tabelle IV verwendeten. In dieser Tabelle werden eine Anzahl von Abänderungen in der Herstellung untersucht, wie sie noch weiter unten im einzelnen diskutiert werden.

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Tabelle V

Bei-¹)Herstellung Bedingungen spiel 1. Verzug 2. Verzug

2)

Gesamt- Längs- Schiin- Produkt- Dauer-3. Verzug ver- fe- genfe- biegung zugs stig- stig- J⁶?;¹⁸" 45° verh. Denier keit keit /2,α2\ (Min) Haftung (g/d) (g/d) ⁽g ^/d >

Oberfläche

	A	Trockenofen Trockenofen 428° C 25o° C Verzugsverh.. Verzugsverh. 3.90 1.4	Dampfdruck, 5,95 kg/cm* Verzugsverh. I.o5	5.46	4188	8.1	2.0	16
	B	η η	Dampfdruck 6,3 kg/cnT Verzugsverh. I.o5	5.46	4390	8.0	2.8	2
σ	C	η η	Dampfdruck 8,4 kg/cm2 Verzugsverh. I.05	5.46	426e	7.8	3-9	3o
co CO	D	μ η	keine	5.46	4324	8.0	1.6	13
32/08	E	Dampfdruck Trockenofen 3,5 kg/cnr 428° C Vereugsverh. Verzugsverh. 3.25 1.77	Dampfdruck 2,8 cm/kg2 Verzugsverh. 0.96	5.76	3125	7.7	2.8	22
CD	F	11 η V	Dampfdruck Verzugsverh. 0.96	5.76	3192	7.8	3.9	3o
	G	η η	keine	5.76	3178	7.9	2.6	21
	H	Dampfdruck Trockenofen 3,29 kg/cm2 428° C Verzugsverh. Verzugsverh. 3.20 2.26	keine	7.24	3554	7.4	4.3	31
	I	Dampfdruck Trockenofen 3,29 kg/cm2 428° C Verzugsverh. Verzugsverh. 3.50 2.00	keine	7 .00	3745	8.8	2.8	24
	J	Trockenofen Trockenofen 428° C 25oO C Verzugsverh. Verzugsverh. 3.9o 1.4o	keine	5.76	4122	7.8	1.0	8

67

65

61

loo

122

loo

loo

Q Pl

E O

SE

HE

ME

N N

N N

- a§ • J*.

Anmerkungen zu Tabelle V:

1) Bei allen Wasserdampfbehandlungen wurde direkt erzeugter Wasserdampf verwendet, der ungefähr 3 Gewichtsprozent mitgerissenes Wasser in Tröpfchenform enthielt.

2) SCEF-Werte für nicht-eingetauchte Monofile und haftungsaktiviertes Material.

Die Beispiele A bis C in Tabelle V zeigen die Wirkung einer Wasserdampf-Verzugsbehandlung, die auf übliche Ofen-Verzugsverfahren des Standes der Technik folgt. Die Monofile der Beispiele A bis C wurden anfangs in mehrfachen Ofen-Verzugsschritten mit einer Optimierung beim zweiten Verzug verzogen, und danach einer dritten Verzugsstufe unterworfen, bei der das Verzugsverhältnis im wesentlichen bei einem l,o-Wert aufrechterhalten wurde. Der Wasserdampfdruck in der dritten Verzugsstufe der Beispiele A bis C wurde progressiv, wie angegeben, gesteigert.

Wie durch die Beispiele A - C in der Tabelle V gezeigt wird, ergab die Verwendung einer nachfolgenden Wasserdampf-Verzugsstufe keine ausgewählte Veränderung der Festigkeitseigenschaften, obwohl es sich herausgestellt hat, daß Steigerungen in der Schiingenfestigkeit bei erhöhtem Dampfdruck auftreten. Die Steigerungen in den Schlingenfestigkeitswerten wurden jedoch durch entsprechende Zunahme des Niveaus der Verätzung oder Unregelmäßigkeiten in den Monofil-Oberflachen begleitet.

Es hat sich herausgestellt, daß die Verätzung der Monofil-Oberfläche mit der Haftung des Monofils auf dem Gummimaterial abnimmt. Ein T-Zußkrafthaftuncsversuch wurde verwendet, um die Haftung eines nicht-eingetauchten Monofils der Beispiele A bis C mit dem haftenden aktivierten Gummimaterial mit dem des Kontrollbeispiels D zu vergleichen. Im T-Zugkrafthaftungsversuch wird das Monofil in einem Gummiblock mit einer axialen Durchdringung im Block von 0,^5 cm gehärtet. Der Gummiblock

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N.

wird auf llo° C erwärmt und das Monoi'il wird danach seiner Längsachse nach gezogen, bis es vom Gurnmiblock getrennt ist. Dem Kontrollbeispiel D wurde ein Haftungsnivcau von loo zugeordnet und die Beispiele Λ bis C ergaben die entsprechend angegebenen Werte, basierend auf ihrer Leistung im T-Zugkraftllaftungsversuch. Die entsprechende Abnahme der Haftung mit zunehmender Oberflächenverätzung oder Unregelmäßigkeit ist offensichtlich und tritt besonders deutlich hinsichtlich Beispiel C hervor, bei dem das Biegevermögen bzw. die Dauerstandsfestigkeit ebenfalls relativ stark abnimmt.

Die Beispiele K bis I der Tabelle V zeigen weiter die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielten Vorteile. Die Beispiele H und 1 sind direkt mit dem Kontrollbeispiel J vergleichbar und zeigen die Aufrechterhaitung von Haftung und Dauerstandsfestigkeitseigenschaften bei verbesserter Schlirigenfestigkeit.

Die Gründe für die Abnahme der Haftung bei einer Zunahme des Ausmasses der OberflächenVerätzung oder der Unregelmäßigkeit des Monofils sind nicht ohne weiteres zu verstehen. Hinsichtlich der physikalischen Beschaffenheiten einer stark verätzten Monofil-Oberflache nimmt man an, οaft es schwieriger für das Gummimaterial sein kann, mit dein die Haftung vorgenommen wird, in Kontakt mit der gesamten Oberfläche des Monofils zu stehen. In bereichen, wo ein Leerraum zwischen der Berührungsfläche /.wischen den Gummi- und f-ionof il-Oberflächen vorhanden ist, würde eine Ausbreitung der Trennung während einer Beanspruchung leicht eingeleitet werden, so daß ein relativ niedrig.es Ausmaß von Haftung sich dann ergibt. Liegen keine derartigen Leerräume vor, ist es notwendig, größere Belastungskräfte zu erzeugen, um eine Trennung und das endgültige Versagen der Haftung zu bewirken. Ferner können höhere Dampfdrucke, die während der wirksamen Dampfbehandlung des verzogenen Nylons verwendet werden, ein zu hohes Ausmaß von Kristallinität auf der Faseroberfläche bewirken.

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• 10'

In Verbindung mit Tabelle VI werden die Herstellungsbedingungen und physikalischen Eigenschaften von Monofilen gezeigt, die aus einem Polycapr&lactam-Material hergestellt worden sind, das eine relative Viskosität von 3,5 besitzt. Dabei werden hohe Festigkeiteeigenschaften und gutes Biegungsvermögen (flex life) ohne Oberflächenätzurigen oder Unregelmäßigkeiten erzielt. Zusätzlich zeigt der Vergleich mit deoi Kontrollbeispiel E, daß die eingesetzten Verzugsverfahren des Standes der Techn Lk nicht dazu fähig sind, die verbesserten Fest, igkeitseigenschaften zu erreichen. Dementsprechend wird das erf indungsgem'iße Verfahren vorteilhaft dazu eingesetzt, verbesserte Festigkeitseigenschaften und deren Kombinationen, verbesserte biegungs- und llaftungseigenschaften bei Polyamid-Monofilen mit erhöhter relativer Viskosität, zu entwickeln.

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Tabelle VI

Herstellungs- bzw. Verarbeit'-nfjsbedingungcn

Beispiel 1. Verzug

2. Verzug

3. Verzug

Gesamt- Lang»- Schiin- Pro- „_c„2>_H,_ftun)t3

Dampfdruck 3,92 kg/cm* Verzugsverh.

2.52

Dampfdruck^ 3,92 kg/cm Verzugsverh. 3.38

Dampfdruck« 3,92 kg/cm Verzugsverh. 3.00

Dampfdruck 3,5 kg/cm² Verzugsverh. 3.I0

Trockenofen

428° C VerzugBverh.

Trockenofen

428° C Verzugsverh.

2.13

Trockenofen 4280 C Verzugsverh.

1.81

Trockenofen 428° C Verzugsverh.

I.80

Trockenofen

428° C Verzugsverh.

1.76

Trockenofen

25ο^δ C Verzugsverh.

1.4o

Trockenofen

260⁰ C Verzugsverh.

0.96

Trockenofen

265° C Verzugsverh.

0.96

Trockenofen

269° C Verzugsverh.

0.93 keine 5.15 3000 7.7

5.88 3.000 I.7 3.2

5.18 3o5o 8.7

5.o7 295ο 9.2 3.7

5.45 3I00 6.7

3¹»

28

47

243 67.6

loo

7^.9

147 86.8

1ο7 Ι07.0

1) Bei sämtlichen Wasserdampfbehandlungen wurde direkt erzeugter Wasserdampf verwendet, der ungefähr 3 Gewichtsprozent mitgerissenes Wasser in Tropfche^form enthielt.

2) SCEF-Werte gelten für eingetauchte Monofilamente und für gleichmäßig mit einer dünnen Gummischicht überzogenes Material, das bei 71° C getestet wurde. Gummischicht übersogenc» Material

3) Haftung bei einem T-Zugkraftversuch, geprüft mit eingetauchten Monofilen und gleichmäßig mit einer dünnen

" - β-τ •it.

Weiter werden in Verbindung mit Tabelle VlI die Vorteile ues vorliegenden Verfahrens hinsichtlich äquivalenter Monofil-Materialien und Abänderungen in den Verfahrensbedingungen aufgezeigt und mit den Verfahren des Standes der Technik verglichen.

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Tabelle VII

Beispiel 1. Verzug

2. Verzug

3. Verzug Gesamt- Längs- Schiin- VerVerzugs- festig-genfe- länverh. Denier keit stig- ge-(g/d) keit rung (g/d) (X)

Dampfdruck 1,26 kg/cm Ofen looo° C Verzugsverhältnis 2Λ Verzugsverhältnis 5.3 195o 7.ο 2.5 11

Ofen 77o° C Ofen Io95° C

Verzugsverhältnis 3·3 Verzugsverhältnis

Dampfdruck 2,8-5,6

kg/cm Ofen 6oo C Ofen 6oo C

Verzugsverhältnis 1.6 Verzugsverhältnis 2.ο Verzugsverh.2.1

Ofen 6oo° C Ofen 6oo° C

Verzugsverhältnis 3·ο Verzugsverhältnis 2.ο

6.3 26i)o 5.2 o.

6.7 15oo 7-1 3·¹»

6.0 1.429 7.5 1.3 11

In den Beispielen Λ und B der Tabelle VII ist das
Polyamid poly(trans-l,^-cyclohexylendimethyl· azelamid),
das eine relative Viskosität von 3»2 besitzt. Das Kontrollbeispiel B repräsentiert die Herstellung- bzw. Verarbeitungsverfahren des Standes der Technik.

Die Beispiele C und D der Tabelle VII zeigen getrennte
Verarbeitungsverfahren und die Verwendung einer ülhärtung (oil quench). Das in diesen Beispielen yerwendetePolyamid war Polycaprolactam, das eine relative Viskosität von 3,2 besitzt. Die Monofile wurden in einen üblichen Abschreckbehälter gesponnen und danach auf eine Spule gewickelt
und vor der weiteren Verarbeitung einen Tag lang aufbewahrt. Die Monofile wurden ebenfalls auf Spulen gewickelt und für Zeitspannen von einem Tag zwischen jedem der weiteren Verzugs- bzw. Verstreckungsschritte aufbewahrt. Das Kontrollbeispiel D zeigt die Daten der Verarbeitungsverfahren des Standes der Technik.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zum Verziehen bzw. Verstrecken von Polyamid-Monofilen zur Verbesserung ihrer Biegungs- und Festigkeitseigenschaften, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

   a) teilweises Vorverziehen eines noch nicht zur Orientierung verzogenen dehnbaren ersponnenen Polyamid-Monofils, das eine relative Viskosität von mindestens 2,5 und einen Denier von 5oo bis 5o ooo besitzt, in einem Verzugsverhältnis von mindestens 2,ο : l,o und geringer als ¹J,ο : l,o, während das Monofil mit einem Dampfmedium bei einer erhöhten Temperatur und Druck in Kontakt gebracht wird;

   b) Nachverziehen des Monofils in einem an a) anschließenden Verfahrensschritt des Verziehens bis zu einem Gesamtverzugsverhältnis von ungefähr 5,ο : l,o bis ungefähr 8,o : l,o.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verfahrensschritt des Nachverziehens durchgeführt wird, während das Monofil auf eine wirksame Temperatur von mindestens 5o C im Trockenen erhitzt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verfahrensschritt des Verziehens durchgeführt wird, während das Monofil einem Dampfmedium ausgesetzt wird, das eine mitgerissene tröpfchenartige Flüssigkeit bei einer erhöhten Temperatur umfaßt.

   ^. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfmedium mindestens 1 Gewichtspi'ozent der tröpfchen- U artigen Flüssigkeit umfaßt.

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   ORIGINAL INSPECTED

   5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dampfmedium direkt erzeugter Wasserdampf ist, der mindestens 1 Gewichtsprozent mitgerissenes Wasser in Tropfchenform umfaßt.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Monofil dem direkt erzeugten Wasserdampf bei einem

   2 2

   Druck, von o,o7 kg/cm bis lo,5 kg/cm beim ersten Verfahrensschritt des Verziehens ausgesetzt wird.

   7. Verfahren nach Anspruch ύ , dadurch gekennzeichnet, daß das Monofil direkt erzeugtem Wasserdampf für eine geringere Zeitspanne als Io Sekunden beim ersten Verfahrensschritt des Verziehens ausgesetzt wird.

   8. Verfahren zum Behandeln eines Polycaprolactam-Monofils zur Verbesserung seiner Biegungs- und Festigkeitseigenschaften, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

   a) teilweises Vorverziehen eines dehnbaren ersponnen Polyamid-Monofils, das einen kleineren Doppelbrechungswert als o,öl, eine relative Viskosität von mindestens 2,5 und einen Denier von 5oo bis bo ooo besitzt, in einem Verzugsverhältnis von mindestens 2,ο : l,o und geringer als ^,o : l,o, während das f:onofil mit direkt erzeugtem Wasserdampf bei erhöhter Temperatur und Druck in Kontakt gebracht wird, um die Temperatur des Monofils über die Ubergangstemperatur zweiter Ordnung zu erhöhen, jedoch unter der Schmelztemperatur (apparent melt temperature) des besonderen Polyamids zu halten;

   b) Nachverziehen des Monofils in einem an a) anschließenden zweiten Verfahrensschritt des Verziehens in einem Verzugsverhältnis von mindestens l,b : l,o und bis zu einem Gesamtverzugsverhältnis von ungefähr 5,ο : l,o

   bis ungefähr 8,ο : l,o, wobei dadurch die Festigkeit

   bei Längsorientierung auf einein Wert von größer als 7,ο g/den

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   *3.

   und die Schiingenfestigkeit auf einen Wert von größer als 2,o g/den erhöht wurde und das Produkt dieser Festigkeitswerte einen Wert von größer als 2o g /den besitzt.

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