Methode zur Behandlung eines Kabels synthetischer Filamente und Verfahren zur Herstellung von Kabeln gleichmässig gekräuselter Fasern mit hohem Anfangsmodul

Abstract

 Beschrieben wird eine Methode zur Behandlung eines Kabels schmelzgesponnener Filamente zwecks Herstellung eines Kabels gleichmäßig gekräuselter Filamente mit hohem Anfangsmodul durch Thermofixierung und Stauchkräuselung, dadurch gekennzeichnet,
   daß die Thermofixierung bei einer Temperatur von 140 bis 190°C erfolgt,
   daß das 140 bis 190°C heiße thermofixierte Kabel mit einer wässrigen Präparationszubereitung besprüht und dabei schockartig abgekühlt wird,
   daß die Menge der aufgesprühten Präparationszubereitung 50 bis 200 Gew.-% der Sättigungsmenge beträgt,
   daß das besprühte Kabel einem Quetschwalzenpaar zugeleitet wird, in dessen Walzenspalt es mit definiertem Spaltdruck durchgewalkt und auf eine Präparationsaufnahme von 0,7 bis 7 Gew.% des Kabelgewichts abgequetscht wird,
   daß das abgequetschte feuchte Kabel auf einer beheizten Mehrwalzen-Anordnung, dessen Walzentemperatur maximal 125°C beträgt, so erwärmt wird, daß es am Ausgang der Mehrwalzen-Anordnung einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,5 bis 5 Gew.-% und eine Temperatur von 40 bis 100°C aufweist,
   das Kabel mit diesem Feuchtigkeitsgehalt und dieser Temperatur einer Kräuselmaschine zugeführt und gekräuselt wird.

Beschreibung

[0001] Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Methode zur Behandlung eines Kabels synthetischer Filamente, bei der die Kabel unter bestimmten Bedingungen thermofixiert, mit einem Überschuß eines Präparationsmittels nachpräpariert, einer definierten Wärmebehandlung unterworfen und anschließend gekräuselt wird. Die Behandlung führt zu einer Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Kräuselung bei größtmöglicher Faserschonung, und gleichzeitig zur Erzielung eines hohen Anfangsmoduls und Herabsetzung des Oligomerengehalts der Fasern.

[0002] Die Nachpräparierung von Kabeln nach der Verstreckung durch Auftragswalzen ist bekannt. Desgleichen ist es bekannt, ein Präparationsmittel durch ein Schwellbad aufzutragen. Das Abquetschen überschüssigen Präparationsmittels mit gummierten Walzen am Einlauf von Faserbandstraßen ist ebenfalls bekannt.
Aus der DE-C-22 22 358 ist eine Vorrichtung zum Naßbehandeln (Waschen) und Strecken eines Filamentkabels bekannt, die aus mehreren hintereinanderliegenden Paaren von übereinander liegenden Walzen, die gemeinsam ein Streckwerk bilden, besteht, die von dem Kabel mäanderförmig umlaufen werden. Zumindest einigen der unteren Walzen der Walzenpaare sind Quetschwalzen zugeordnet und über der oberen Walzen liegen Flüssigkeitszuführungen, die das über die Walze laufende Kabel durch Besprühen mit Wasser befeuchten.

[0003] Aus der DE-A-29 33 235 ist ein Verfahren zum Kräuseln eines Wasser und Lösungsmittel enthaltenden Faserkabels, z.B. eines Kabels aus naßgesponnenen PAN Filamenten, bekannt, bei dem das Kabel vor dem Eintritt in die Kräuseleinrichtung durch ein Präzisions-Quetschwalzenpaar geführt wird, wo es unter einem bestimmten Spaltdruck abgequetscht wird, vorzugsweise auf einen Wassergehalt von 30-35 Gew.-%. Das in den Quetschwalzen ausgepresste lösungsmittelhaltige Wasser wird in das letzte Waschbad zurückgeführt, das beim Kräuseln ausgepresste lösungsmittelhaltige Wasser wird der Kräuselkammer wieder zugeführt.

[0004] In der US-A-3,177,555 wird ein Verfahren zur Filamentkabelbehandlung beschrieben, bestehend aus Strecken, Heißluftfixieren und Kräuseln, bei dem zwischen dem Fixieren und dem Kräuseln ein Präparationsauftrag mittels einer Sprüheinrichtung erfolgt.
Dabei wird das Kabel bis zur Sättigung mit der Präparation getränkt.

[0005] Aus der DE-A-22 46 604 ist eine Verfahren zum gleichmäßigen Verstrecken von Kabeln aus Polyethylenterephthalatfilamenten bekannt bei dem die Kabel in einem Walzenreckwerk verstreckt werden und dabei im Kontakt mit den Walzen anfangs mit heißem, danach mit kaltem Wasser und abschließend mit einer wäßrigen Präparation besprüht werden. Das Maximum des Verstreckungsverhältnisses ist dabei durch eine mathematische Funktion der Temperatur des heißen Wassers und der intrinsischen Viskosität der Filamentmaterials bestimmt.
Die so hergestellten Filamente haben bei hoher Gleichmäßigkeit der Verstreckung einen hohen Anfangsschrumpf von > 5%, vorzugsweise über 9 %.

[0006] Aus der DE-A-40 06 398 ist eine Verfahren bekannt zur Avivage-, Präparations oder Schmelzeapplikation bei der Herstellung von Synthesefasern, bei dem Filamentbänder im Applikationsbereich ohne Ausweichmöglichkeit und unter Auffächerung in Einzelfilamente geführt werden und dabei mit der genau dosierten Avivage-, Präparations- oder Schmelzeflüssigkeit besprüht werden, wobei die Filamentbänder wie Filterpakete eines Aerosolabscheiders wirken sollen.

[0007] Aus der US-A-4,642,860 ist ein Verfahren zum Kräuseln von Synthesefasern in einer Stauchkammer bekannt, bei dem ein Filamentkabel durch Einzugswalzen in die Stauchkammer gepreßt wird und das Kabel und die Einzugswalzen im Bereich des Walzenspaltes mit einer zerstäubten Schmierflüssigkeit (Präparation) besprüht werden.

[0008] Zwar sind mit allen genannten Verfahren einzelne verfahrenstechnische Vorteile oder auch qualitative Vorzüge der hergestellten Fasermateriaiien verbunden. Diesen Vorteilen stehen aber Nachteile bezüglich anderer Verfahrens- und Produkteigenschaften gegenüber, insbesondere zeigt der Stand der Technik noch keinen Weg, gleichzeitig

• die Gleichmäßigkeit der Kräuselung bei größtmöglicher Faserschonung zu verbessern,
• einen hohen und äußerst gleichmäßigen Anfangsmodul zu erzielen und
• den Oligomerengehalt der Fasern deutlich herabzusetzen.

[0009] Es wurde nun gefunden, daß sich diese wünschenswerten Fasereigenschaften erzielen lassen und dabei zusätzlich auch noch eine geringe thermische Belastung für das Präparationsmittel und eine größere Toleranz bezüglich der Präparations-Auftragsmenge erreicht wird, wenn ein Kabel synthetischer Filamente einer definierten, im Folgenden beschriebenen Thermofixier- und Kräuselbehandlung unterworfen wird.

[0010] Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine Methode zur Behandlung eines Kabels synthetischer Filamente, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Kabel bei einer Temperatur von 140 bis 190°C, vorzugsweise 150 bis 170°C, beispielsweise 160-162°C, thermofixiert wird,
daß das 140 bis 190°C heiße thermofixierte Kabel mit einer wässrigen Präparationszubereitung besprüht und dabei schockartig abgekühlt wird,
daß die Menge der aufgesprühten Präparationszubereitung 50 bis 200 Gew.-% der Sättigungsmenge beträgt,
daß das besprühte Kabel einem Quetschwalzenpaar zugeleitet wird, in dessen Walzenspalt es mit definiertem Spaltdruck durchgewalkt und
auf eine Präparationsaufnahme von 0,7 bis 7 Gew.% des Kabelgewichts abgequetscht wird,
daß das abgequetschte feuchte Kabel auf einer beheizten Mehrwalzen-Anordnung, dessen Walzentemperatur maximal 125°C beträgt, so erwärmt wird, daß es am Ausgang der Mehrwalzen-Anordnung einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,5 bis 5 Gew.-% und eine Temperatur von 40 bis 80°C aufweist,
das Kabel mit diesem Feuchtigkeitsgehalt und dieser Temperatur einer Kräuselmaschine zugeführt und gekräuselt wird.

[0011] Vorzugsweise wird das 140 bis 190°C heiße thermofixierte Kabel mit einer wässrigen Präparationszubereitung von 20 bis 80°C, vorzugsweise von 35 bis 65°C, besprüht.

[0012] Die Menge der aufgesprühten Präparationszubereitung beträgt vorzugsweise 100 bis 200 Gew.-% der Sättigungsmenge. Überraschenderweise hat sich ergeben, daß durch die erfindungsgemäße Behandlungmethode Fasermaterialien erhalten werden, die bei der Weiterverarbeitung zu einer weit geringeren Verschmutzung der Verarbeitungsmaschinen (Sekundärspinn-Aggregate, Web-, Wirk- und Strickmaschinen) führen, als herkömmlich hergestellte, gekräuselte Fasern. Nach unseren Untersuchungen scheint der besonderen Art der Präparationsapplikation, möglicherweise in Kombination mit den anderen erfindunggemäßen Behandlungsmaßnahmen eine besondere Bedeutung bei der Erzielung dieses wesentlichen Qualitätsvorteils zuzukommen: Offenbar wird mit dem aufgesprühten Überschuß der Präparationszubereitung zumindest ein Teil der Oligomeren von den Filamenten des Kabels abgewaschen.

[0013] Vorzugsweise wird das besprühte Kabel auf eine Präparationsaufnahme von 1 bis 4 Gew.-% des Kabelgewichts abgequetscht.

[0014] Wie oben beschrieben, wird das abgequetschte feuchte Kabel auf einer beheizten Mehrwalzen-Anordnung erwärmt, wobei dessen Walzentemperatur vorzugsweise maximal 105°C beträgt.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß das abgequetschte feuchte Kabel auf der beheizten Mehrwalzen-Anordnung so erwärmt wird, daß es am Ausgang der Mehrwalzen-Anordnung einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,7 bis 3 Gew.-% und eine Temperatur von 50 bis 70°C aufweist.

[0015] Die Kabel synthetischer Filamente, die der erfindungsgemäßen Behandlung unterworfen werden, werden zweckmäßigerweise durch Verstrecken eines Kabels schmelzgesponnener Filamente bei erhöhter Temperatur in bekannter Weise hergestellt.

[0016] Besonders bevorzugt erfolgt die erfindungsgemäße Behandlung im Rahmen und als integraler Bestandteil eines Verfahrens zur Herstellung eines gleichmäßig gekräuselten Kabels aus Filamenten mit hohem Anfangsmodul durch Verstrecken eines Kabels schmelzgesponnener Filamente bei erhöhter Temperatur in bekannter Weise, Thermofixierung und Stauchkräuselung, wobei die Schritte der Thermofixierung und Stauchkräuselung in der erfindungsgemäßen Weise ausgeführt werden.
Ein solches Verfahren ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

[0017] In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Behandlung wird der in der Sprühvorrichtung und der beim Abquetschen des präparierten Kabels ablaufende Präparationsüberschuß aufgefangen. Vorzugsweise wird der aufgefangene Präparationsüberschuß regeneriert und der Sprühvorrichtung wieder zugeleitet.
Zweckmäßigerweise sorgt man dafür, daß bei der Regeneration des Präparationsüberschusses die darin enthaltenen, vom Kabel abgewaschenen Oligomeren entfernt werden.

[0018] Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Kabel aus Filamenten mit verbesserter Gleichmäßigkeit der Kräuselung und hohem Anfangsmodul, welches einer Behandlung nach Anspruch 1 unterworfen worden ist, und insbesondere ein Kabel, welches nach einem Verfahren zur Herstellung eines gleichmäßig gekräuselten Kabels aus Filamenten mit hohem Anfangsmodul durch Verstrecken eines Kabels schmelzgesponnener Filamente bei erhöhter Temperatur in bekannter Weise, Thermofixierung und Stauchkräuselung erhalten worden ist, wobei die Schritte der Thermofixierung und Stauchkräuselung in der erfindungsgemäßen Weise ausgeführt worden sind.

[0019] Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Herstellung eines Kabel aus Filamenten mit verbesserter Gleichmäßigkeit der Kräuselung und hohem Anfangsmodul, wobei die Gleichmäßigkeit von Kräuselung und Anfangsmodul dadurch gekennzeichnet ist, daß der Vertrauensbereich der Kräuselbogenzahl unter 6,5 %, vorzugsweise unter 6,0%, und der Vertrauensbereich des T₁₀-Wertes unter 7,0 %, vorzugsweise unter 6,5 % liegt.
Die Messung der Kräuselbogenzahl erfolgt durch Auszählen der Kräuselbögen einer repräsentativen Anzahl mit 0,002 g/dtex belasteter gekräuselter Filamente des Kabels und Normierung der Bogenanzahl auf 1 cm des so belasteten gekräuselten Filaments.
Zur Ermittlung des T₁₀-Wertes wird aus dem Kraft/Dehnungs-Diagramm der erfindungsgemäß behandelten Filamente die für eine Dehnung von 10% erforderliche feinheitsbezogene Streckkraft [cN/dtex] ermittelt.

[0020] Die Vertrauensbereiche V [%] der Kräuselbogenzahl und der T₁₀-Werte ergeben sich aus n (zweckmäßigerweise mindestens 5) unabhängigen Messungen dieser Werte nach der Formel:

worin

der Mittelwert der Kräuselbogenzahl bzw. der T₁₀-Werte und s die Standardabweichung ist.

[0021] Das folgende Ausführungsbeispiel veranschaulicht die Ausführung der erfindungsgemäßen Kabelbehandlung.

Beispiel.

[0022] Ein Kabel synthetischer Filamente (Kabel 1) mit einem Gesamttiter von ca. 1,45 Mio dtex (1,3 dtex Einzelfilamenttiter) wird über ein Septett (Nulltes Septett) aus Ablagekannen abgezogen, in einer Präparationseinrichtung mit einem Präparationsmittel getränkt und einem weiteren Septett (erstes Septett) zugeleitet, das als Lieferwerk für die Verstreckanlage arbeitet. Vor dem ersten Septett wird der Präparationsüberschuß durch ein Quetschwalzenpaar entfernt. Nach dem Austritt aus dem Lieferwerk durchläuft das Kabel einen Dampfkasten, in dem es mit gesättigtem Wasserdampf beaufschlagt und durch das folgende, beheizte Septett (2. Septett), das als Streckwerk arbeitet, verstreckt und getrocknet wird.
An diese Verstreckung kann sich im Bedarfsfall noch eine zweite Verstreckstufe (Nachverstreckung) anschließen.

[0023] Das so erhaltene, aus dem 2. Septett (bzw. der Nachverstreckstufe) austretende verstreckte Kabel wird der erfindungsgemäßen Behandlung wie folgt unterworfen:
Das Kabel wird einem weiteren Septett (3. Septett) zugeleitet, dessen Galetten eine Temperatur von 168°C haben. Beim Durchlaufen dieses Septetts nimmt das Kabel eine Temperatur von ca. 160°C an und wird dabei fixiert. Das fixierte, 160°C heiße Kabel wird nach seinem Austritt aus dem 3. Septett mit einer 50°C warmen wässrigen Präparationszubereitung besprüht, wobei sich das Kabel schockartig abkühlt. Die Menge der aufgesprühten Präparationszubereitung wird so bemessen, daß sie 150 % der Sättigungsmenge entspricht.
Der vom Kabel ablaufende Überschuß der Präparationszubereitung wird zweckmäßigerweise in einer Wanne aufgefangen. Das mit Präparationszubereitung gesättigte Kabel wird über ein weiteres Quetschwalzenpaar, das das Kabel auf eine Präparationsaufnahme von ca. 2 % abquetscht, (wobei die abgequetschte Präparationszubereitung zweckmäßigerweise ebenfalls aufgefangen wird) einem vierten Septett zugeleitet, dessen Walzen so beheizt werden, daß das Kabel beim Austritt aus dem Septett eine Temperatur von ca. 60°C und eine Feuchtigkeit von ca. 1 % aufweist. Das so konditionierte Kabel wird unmittelbar einer Stauchkräuselmaschine zugeleitet. Das außerordentlich gleichmäßig gekräuselte Kabel verläßt die Kräuselkammer mit einer Temperatur von ca. 63°C und einer Feuchtigkeit von ca. 0,87%.
In analoger Weise wird ein Kabel synthetischer Filamente (Kabel 2) mit einem Gesamttiter von ca. 1,45 Mio dtex und einem Einzelfilamenttiter von 1,7 dtex gekräuselt.
Zum Vergleich werden die gleichen Kabel nach dem herkömmlichen Verfahren, d.h. ohne die zwischen Fixierung und Kräuselung eingeschaltete erfindungsgemäße Behandlung, gekräuselt.
An 25 Filamentproben aus beiden Kabeln wird die Bogenzahl der Kräuselung und der T₁₀-Wert gemäß der oben beschriebenen Meßvorschrift gemessen und der Vertrauensbereich berechnet. Die erhaltenen Ergebnisse finden sich in der folgenden Tabelle:

Tabelle

	Erfindungsgemäßes Verfahren		Herkömmliches Verfahren
	Kabel 1	Kabel 2	Kabel 1	Kabel 2
Kräuselbögen [cm-1]	6,0	6,0	5,5	5,2
Vertrauensbereich [%]	6,1	4,8	7,3	6,7
T10-Wert [cN/tex]	40,0	39,6	35,4	37,6
Vertrauensbereich [%]	6,3	5,4	11,1	7,5

[0024] Der Vergleich der Vertrauensbereiche der Kräuselbogenzahl zeigt, daß trotz einer leicht erhöhten Bogenzahl pro cm (erwünschter Effekt)die Vertrauensbereiche beim erfindungsgemäßen Verfahren kleiner geworden, d.h. die Streuung der Bogenanzahl vermindert, ist.
Der Vergleich der Vertrauensbereiche der T₁₀-Werte zeigt, daß trotz eines leicht erhöhten Elastizitätsmoduls (erwünschter Effekt) die Vertrauensbereiche beim erfindungsgemäßen Verfahren kleiner geworden, d.h. die Streuung des Elastizitätsmoduls vermindert, ist.

Ansprüche

1. Methode zur Behandlung eines Kabels schmelzgesponnener Filamente zur Herstellung eines Kabels gleichmäßig gekräuselter Filamente mit hohem Anfangsmodul durch Thermofixierung und Stauchkräuselung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Thermofixierung bei einer Temperatur von 140 bis 190°C erfolgt,
daß das 140 bis 190°C heiße thermofixierte Kabel mit einer wässrigen Präparationszubereitung besprüht und dabei schockartig abgekühlt wird,
daß die Menge der aufgesprühten Präparationszubereitung 50 bis 200 Gew.-% der Sättigungsmenge beträgt,
daß das besprühte Kabel einem Quetschwalzenpaar zugeleitet wird, in dessen Walzenspalt es mit definiertem Spaltdruck durchgewalkt und auf eine Präparationsaufnahme von 0,7 bis 7 Gew.% des Kabelgewichts abgequetscht wird,
daß das abgequetschte feuchte Kabel auf einer beheizten Mehrwalzen-Anordnung, dessen Walzentemperatur maximal 125°C beträgt, so erwärmt wird, daß es am Ausgang der Mehrwalzen-Anordnung einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,5 bis 5 Gew.-% und eine Temperatur von 40 bis 100°C aufweist,
das Kabel mit diesem Feuchtigkeitsgehalt und dieser Temperatur einer Kräuselmaschine zugeführt und gekräuselt wird.

2. Methode gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermofixierung bei einer Temperatur von 150 bis 170°C erfolgt.

3. Methode gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das 140 bis 190°C heiße thermofixierte Kabel mit einer wässrigen Präparationszubereitung von 20 bis 80°C, vorzugsweise von 35 bis 65°C, besprüht wird.

4. Methode gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der aufgesprühten Präparation 100 bis 200 Gew.-% der Sättigungsmenge beträgt.

5. Methode gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem über der Sättigungsmenge aufgesprühten Überschuß der Präparation Oligomere von den Filamenten des Kabels gewaschen werden.

6. Methode gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das besprühte Kabel auf eine Präparationsaufnahme von 1 bis 4 Gew.-% des Kabelgewichts abgequetscht wird.

7. Methode gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das abgequetschte feuchte Kabel auf einer beheizten Mehrwalzen-Anordnung, dessen Walzentemperatur maximal 105°C beträgt, erwärmt wird.

8. Methode gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das abgequetschte feuchte Kabel auf der beheizten Mehrwalzen-Anordnung so erwärmt wird, daß es am Ausgang der Mehrwalzen-Anordnung einen Feuchtigkeitsgehalt von 0,7 bis 3 Gew.-% und eine Temperatur von 50 bis 70°C aufweist.

9. Methode gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung im Rahmen eines Verfahrens zur Herstellung eines gleichmäßig gekräuselten Kabels aus Filamenten mit hohem Anfangsmodul durch Verstrecken eines Kabels schmelzgesponnener Filamente bei erhöhter Temperatur in bekannter Weise, Thermofixierung und Stauchkräuselung erfolgt.

10. Methode gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Sprühvorrichtung und der beim Abquetschen des präparierten Kabels ablaufende Präparationsüberschuß aufgefangen wird.

11. Methode gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der aufgefangene Präparationsüberschuß regeneriert und der Sprühvorrichtung wieder zugeleitet wird.

12. Methode gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Regeneration des Präparationsüberschusses die darin enthaltenen Oligomeren vermindert werden.

13. Kabel aus Filamenten mit verbesserter Gleichmäßigkeit der Kräuselung und hohem Anfangsmodul, dadurch gekennzeichnet, daß es einer Behandlung nach Anspruch 1 unterworfen worden ist.

14. Kabel aus Filamenten mit verbesserter Gleichmäßigkeit der Kräuselung und hohem Anfangsmodul, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Verfahren des Anspruchs 9 hergestellt worden ist.

15. Kabel aus Filamenten mit verbesserter Gleichmäßigkeit der Kräuselung und hohem Anfangsmodul, dadurch gekennzeichnet, daß der Vertrauensbereich der Kräuselbogenzahl unter 6,5 % und
der Vertrauensbereich des T₁₀-Wertes unter 7,0 % liegt.