DE2818386C2

DE2818386C2 - Garn aus einem multifilen, synthetischen, polymeren Material und Verfahren zur Veredelung eines derartigen Garns

Info

Publication number: DE2818386C2
Application number: DE2818386A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 3436 Lichtenau Gundlach
Original assignee: Froehlich & Wolff 3436 Hessisch-Lichtenau De GmbH; Froehlich & Wolff 3436 Hessisch Lichtenau GmbH
Current assignee: F and W Technische Faeden 3436 Hessisch Lichte GmbH
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1982-03-11
Also published as: CA1112525A; JPS6315380B2; SE438512B; CH639519B; GB2020335A; CH639519GA3; JPS54156840A; US4250702A; FR2424345A1; SE7903563L; DE2818386A1; FR2424345B1; GB2020335B

Description

Die Erfindung betrifft ein Garn aus einem multifilen, synthetischen, polymeren Material, welches mit einem mindestens die an der Garnoberfläche angeordneten Filamente erreichenden Kunstharz durch Tauchen und thermische Behandlung präpariert ist. Die Erfindung zeigt gleichzeitig ein Verfahren zur Veredelung eines derartigen Garns, Es wird ein durch Drehung der Filamente zusammengehaltenes Garn als Rohgarn oder -zwirn mit etwa kreisförmigem Querschnitt eingesetzt. Aus einem solchen erfindungsgemäß präparierten Garn lassen sich Siebe für die Ausrüstung von Papiermaschinen weben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf dieses bevorzugte Anwendungsgebiet beschränkt, sondern erfaßt all solche Verwendungsmöglichkeiten, bei denen

ίο es zunächst sinnvoll ist, ein flexibles, verarbeitungstechnisch leicht beherrschbares Garn zu haben, dessen Härte und Steifheit zu einem beliebig späteren Zeitpunkt angehoben werden kann.

In dem bevorzugt genannten Anwendungsgebiet haben Siebgewebe und Siebfilzkombinationen im Trockenbereich der Papiermaschine den störungsfreien Transport und optimalen Entwässerungseffekt der Papierbahn zu gewährleisten. Sie werden in Maßkonfektion — abgepaßt auf die jeweiligen Größcnverhältnisse der Papiermaschine — angefertigt. Die Maßkonfektion stellt höchste Anforderungen an das eingesetzte Garn in punkto Gleichmäßigkeit generell und speziell an das Kraft-Längenänderungsverhalten. Besondere Wertung ist den Merkmalen Steifheit und Formbeständigkeit für die quer zur Laufrichtung bestimmten Garne beizumessen, dagegen sollen Dimensionsstabilität und Flexibilität die Längsgarne (Sieblaufrichtung) auszeichnen. Die Hydrolysebeständigkeit bei Einwirkung von überhitztem, drucklosen Wasserdampf, dem die Siebe in

JO der Trockenpartie der Papiermaschine im Betrieb ständig ausgesetzt sind, und eine passive, erforderlichenfalls auch aktive Schmutzabweisung, zählen zu den Eigenschaften, die die Betriebsfähigkeit und Lebensdauer der Trockensiebe wesentlich beeinflussen. Abgesehen davon, daß die Siebe aufgrund der individuellen Maßkonfektion einen hohen Preis haben, verursachen die durch Siebmängel bedingten Stillstände von Hochleistungspapiermaschinen zusätzlich erhebliche Kosten. Die Anforderungen an das Garnmaterial der

•to Trockensiebe sind hinsichtlich t-Vtnisch-technologischer und physikalischer Eigenschaften außergewöhnlich stark gestiegen. Die Garne, aus welchen man heute Siebe und Siebfilzkombinationen für die Trockenpartien von Papiermaschinen herstellt, sind vornehmlich aus polymeren Substanzen gesponnen und als Grundgarn oder Zwirn jeweils roh oder mit Kunstharzen oder auch thermoplastischen Kunststoffen ausgerüstet. Siebgewebe aus Rohgarnen werden als Flächengebilde auch mit Kunstharzen behandelt. Es hat sich aber herausgestellt, daß die vor der Siebherstellung bereits mit Kunstharzen ausgerüsteten Garne ein qualitativ besseres und leistungsfähigeres Trockensieb ermöglichen.

Die in bekannter Weise hergestellten bzw. ausgerüsteten Garne lassen sich nach ihrem schematischen Querschnittsbild in vier Gruppen zusammenfassen, und zwar:

Gruppe 1.: Monofilamente(Fig. 1)

Gruppe 2.: Rohgarn(Fig. 2)

Gruppe 3.: Garn mit Kunstharzapplikation durch Tauchverfahren (F i g. 3)

Gruppe 4.: Garn mit thermoplastischem Kunststoff-Mantel durch Extrudierung(F i g. 4).

h5 Das in Fig. I dargestellte Garnmaterial umfaßt die als formstabil bekannten Monofilamente aus Polyester, welche trotz spezifischer Verbesserungen der polymeren Substanz noch keinen besonderen Hydrolyseschutz

haben.

Gemäß F i g. 4 ist ein Garn bekannt, bei dem multifiles Polyestergarn von einem Kunststoffmantel schlauchartig umhüllt wird, ohne daß der Mantel mit dem multifilen Festigkeitsträger innig verbunden ist. Der Mantel läßt sich mechanisch abziehen. Die Versteifung ist trotz hohem quantitativen thermoplastischen Mantelanteil (bis fast 100%) gering, weshalb von diesem Garnmaterial allein ein formstabiles Sieb nicht erwartet werden kann. Außerdpni ist bei Mantelschäden der Festigkeitsträger, das hydrolyseanfällige rohe Polyestermultifllament, der feuchten Hitze in der Trockenpartie direkt ausgesetzt, weshalb hier relativ schnell ein örtlicher hydrolytischer Abbau erfolgt

Gemäß den F i g. 2 una 3 werden auch Multifilamente aufgrund der Vernetzung des applizierten Kunstharzes mit den äußeren Filamenten des Garns als Ausgangsmaterial für die Siebherstellung eingesetzt

Das DE-GM 19 58017 zeigt beispielsweise ein Siebgewebe aus Polyestergarn mit Kunstharzummantelung. Von diesem Stand der Technik geht die Erfindung aus.

Bei der Herstellung dieses Garns wird einmütig eine lückenlose Ummantelung desselben angestrebt Eine Durchtränkung bis zum Garnkern ist schon deshalb nicht möglich, weil das Kunstharz als wäßrige Dispersion vorliegt, die aufgrund der Teilchengröße und Viskosität nicht tief in das durch Drehung geschlossene Garn eindringen kann. Auch ist eine mechanische Nachhilfe nicht zweckmäßig, da sie zu Ungleichmäßigkeiten führt, bedingt dadurch, daß die Garndichte ein homogenes Verfließen der wäßrigen Dispersion zwischen den Filamenten verhindert und Ungleichmäßigkeiten in den Randzonen des Garns bei der dem Tauchen folgenden thermischen Behandlung zur Bildung von Kunststoffnoppen an der Garnoberfläche führen können. Die Oberfläche des Garns muß glatt sein.

Vorteilhaft ist bei einem derartigen multifilen Garn die gute Formstabilität bzw. Dimensionsstabilität des Polyesters L. Verbindung mit der Kunstharzversteifung, die gleichzeitig als Hydrolyseschutz wirkt, jedoch bedingt, daß der Garnkern (s. F i g. 3) roh bleibt und mit zunehmender mechanischer Abnutzung des Kunstharzmantels schneller hydrolytisch abgebaut wird. Mit dem im Vergleich zum Monofilament dickeren und zugfesteren kunstharzummanlelten Multifilament erreicht man in der Regel mit geringerer Garnzahl ein formstabiles Sieb, so daß der Webprozeß sich wirtschaftlicher gestaltet. Auch kann durch ein dadurch mögliches offeneres Sieb die VerJampfungsleistung begünstigt sein. Allerdings wirft die Steifheit dieser herkömmlichen Garne beim Spulen und Weben verarbeitungstechnische Probleme auf.

Die DE-OS 20 04 555 zeigt ein Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Erzeugnissen a«is durch Bindemittel, wie synthetischen Harzen, gebundenen Filamenten sowie diese Erzeugnisse selbst. Dabei wird von Vorgarnen ausgegangen, in denen die einzelnen Filamente parallel nebeneinander, also nicht gedreht, angeordnet sind. Um diese Vorgarne auch im Innern mit Harz zu imprägnieren, werden die Filamente nach dem Durchführen durch eine Düse geöffnet, so daß sie auf jeweils gegenseitigen Abstand gebracht werden. In diesem geöffneten und auseinandergespreizten Zustand des Garns wird das Harz in Pulverform auf die einzelnen Filamente aufgebracht, wobei zusätzlich noch elektrostatische Aufladung zu Hilfe genommen werden kann. Es versteht sich, daß die Filamente einerseits und das pulverförmige Harz andererseits entgegengesetzt aufgeladen werden. Die so mit Harz in Pulverform beladenen Vorgarne werden durch einen Schmelz- und Imprägnierofen hindurchgeführt, in v/elchem eine Erwärmung des Harzes auf den Schmelzpunkt stattfindet Anschließend durchläuft das Vorgarn eine Warmziehdüse, die dem Garn und dem aufgeschmolzenen Kunstharz seine Form gibt Es schließt sich eine

ίο Kühlwasserdurchführung an. Auf diese Weise können die mineralischen oder auch organischen Filamente durch und durch mit thermoplastischem oder thermohärtbarem Harz imprägniert sein. Als thermohärtbare Harze, also als Duroplaste, werden unter anderem

ι ϊ Epoxidharze verwendet Auf jeden Fall erfolgt aber eine Aushärtung dieser Harze direkt während der Hersteilung. Es ist möglich, die imprägnierten Filamente am Ende des Imprägnierungsprozesses zu Stapelfasern zu zerschneiden. Während der Herstellung bekommen die Filamente ihre endgültigen Eigenschaften, die bei späteren Verarbeitungsschritten n^: Alt mehr geändert werden können Es versteht sich, d?,ß ein solches Verfahren sich nur dann anwenden läßt wenn die einzelnen Filamente parallel zueinander im Vorgarn vorliegen; auf ein gedrehtes Garn, welches sicn nicht öffnen !äßt läßt sich dieses Verfahren nicht anwenden.

Im Gegensatz zum Anmeldungsgegenstand werden

bei der GB-PS 12 25 535 auch offene Filamente parallel nebeneinanderliegend in einem Tauchprozeß durch eine

jo mit Kunstharz gefüllte Wanne geführt Das überschüssige Material wird abgequetscht. Nach dem Zusammenfassen der parallelen Filamente und nach der Kunstharzimprägnierung wird das Garn mit einem bahnförmigen Material umhüllt wobei die Längsnaht zugeschweißt

J5 wird, damit auf jeden Fall der Zutritt von Luft verhindert wird. Als Kunstharz finden Thermoplaste und synthetischer Gummi Verwendung. Durch den erreichten Luftabschluß und bei allerdings stark eingeschränkten Lagerungsbedingungen, die e: heblich unter Raumtemperatur liegen (5° C), kann das thermoplastische Material nicht aushärten. Die Aushärtung wir J erst nach vollzogener Formgebung, beispielsweise für die Herstellung von Stuhlgestelien oder Stuhlbeinen, durchgeführt. Das eingesetzte thermoplastische Material, welches den Querschnitt zwischen den einzelnen Filamenten im Garn ausfüllt, kann nur deshalb in dieser Form eingebracht werden, weil mit offenen, parallelen Filamenten gearbeitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Garn

so und ein Verfahren zur Veredelung eines derartigen Garns der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, bei dem sich die Eigenschaften nach der Veredelung (Halbprodukt), die in der Regel von den Eigenschaften im Endzustand (z. B. im Gewebe) verschieden sind, von vornherein durch die Veredelung bestimmen und einstellen lassen. f>as Garn soll als Halbprodukt z. B. weich oder hart und flexibel sein, so daß er sich beispielsweise bei der Weiterverarbeitung zu Geweben gut handhaben läßt

Das erfindungagemäße Garn weist bis in den Garnkern hinein als Kunstharz eine Harz-Härter-Kombination aus einem unmodifizierten und einen intern plastifizierten Epoxidharz in beliebigem Mischungsver· hältnis und einem katalytisch wirkenden Heißhärter auf; weiterhin ist das Harz über eine Teilpolymerisation mit den Filamenten zu einem kompakten, später aushärtbaren Garn verbunden. Das Garn als Halbprodukt besitzt damit bereits die Eigenschaften, die es als Fertigprodukt

auszeichnen. /.. R. im siebartigen Gewebe, insbesondere hinsichtlich mechanischer Festigkeit. Steifheit. Dimensionsstabilität. Abriebfestigkeit und Hvdrolvsebeständigkeit. Diese Eigenschaften können nach dem Verwe ben durch eine einfache thermische Behandlung hervorgerufen werden. Durch das zusätzliche Ausfüllen des Kernbereiches mit dem Kunstharz wird auch dieser Bereich des Garns in der Weise nutzbar gemacht, daß ihm spezielle Eigenschaften verliehen werden können.

Das erfindungsmäßige Veredelungsverfahren, mit dem ein derartiges Garn behandelt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß als Kunstharz eine Harz-Härter-Kombination aus einem tinmodifizierten und einem intern plastifizierten Epoxidharz in beliebigem Mischungsverhältnis in Verbindung mit einem katalytisch wirkenden Heißhärter eingesetzt wird und als Lösungsmittel für das Harz und den Harter Dimethylformamid Verwendung findet, daß das Garn in spannungsarmem Zustand und unter abwechselndem Stauchen und /.ichen in diese Harz-Härter-Lösung getaucht und bis in den Garnkern durchtränkt wird, daß in einer folgenden Verdampfungsphase das Lösungsmittel aus dem Garn entfernt wird und daß sich anschließend das Harz durch die vom Härter in Wärme eingeleitete Teilpolymerisation mit den Filamenten zu einem kompakten, zu einem beliebig späteren Zeitpunkt aushärtbaren Garn verbindet.

Die Aushärtung bis zur endgültigen definitiven Garnsteifheit kann unmittelbar im Anschluß an den Veredelungsprozeß oder aber auch zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise nach einem weiteren Verarbeitungsschritt, insbesondere nach einem Webvorgang durchgeführt werden. Das kompakte, weiche oder harte, jedoch flexible Garn trägt die Harz-Härter-Kombinalion über seinen ganzen Querschnitt verteilt in nur angehärtetem oder aber auch in ausgehärtetem Zustand. Die Durchtränkung bis in den Garnkern hinein geschieht in einer spannungsarmen Kapillarwirkungsphase. Das Garn wird dabei zweckmäßig spannungsarm durch das Tauchbad geführt und durch abwechselndes Stauchen und Ziehen wird das Eindringen der Harz-Härter-Lösung in den gesamten Querschnitt des Garnj begünstigt. Die Schwerflüchtigkeit des eingesetzten Lösungsmittels bewirkt ein relativ langsames Ansteigen der Viskosität der Harz-Härter-Lösung. so daß sich eine homogene Verteilung bis in den Garnkern hinein einstellt. Das als Kunstharz, eingesetzte Epoxidharz ist durch die Anwesenheit des katalytisch wirkenden Heißhärters im Garn weitgehend zeitunabhängig und erst bei einer deutlich über Raumtemperatur erhöhten Temperatur aushärtbar. Mit dem Verfahren iäßt sich ein chcniiscii-icv-Iinologisch derart hoch veredeltes Garn herstellen, das im Weiterverarbeitungszustand und im Endzustand des daraus hergestellten Produktes jeweils optimale Eigenschaften für den jeweiligen Anwendungsfall aufweist, die durch die qualitativ und quantitativ eingestellte Harz-Härter-Kombination für den Endzustand vorgegeben sind. Durch die Präparation im Garninnem, also das Ausfüllen des Kernbereiches mit Kunstharz, wird auch dieser Bereich des Garns in der Weise nutzbar gemacht, daß ihm spezielle Eigenschaften verliehen werden können. So kann beispielsweise auch der Kernbei eich des Garns relativ steif oder flexibel gestaltet werden. Wenn ein Polyestergarn eingesetzt wird, wird durch die spezielle Kiinstharzpräparation auch die Hydrolysefestigkeit im Kern erreicht Durch die Verwendung eines duroplastischen Kunstharzes lassen sich die mechani

ίο

schen Eigenschaften, insbesondere Härte, festigkeit. Abriebfestigkeit usw. auch dann noch aufrechterhalten, wenn das Produkt unter Einfluß von Wärme oder sogar in feucht-heißer Atmosphäre eingesetzt wird, wie dies bei einem Sieb in der Trockenpartie einer Papiermaschine der Fall ist. Die verschiedenen angegebenen Harze werden in beliebigem Mischungsverhältnis zugesetzt, wobei sich das Mischungsverhältnis selbstverständlich nach den gewünschten Weiterverarbeitungseigenschaften und Endeigenschaften des Garns richtet.

Als katalytisch wirkender HeiDhärter kann ein modifiziertes Dizyandiamid oder ein Bortrifluorid Monoäthylamin-Komplex Verwendung finden. Zur Erhöhung der Flexibilität. Daiierelastizitiit und Kompressibilität des Garns wird das Kunstharz mit einem hohen Anteil an intern plastifiziertem Epoxidharz eingesetzt. Ein solches Garn eignet sich in besonderer Weise für die Herstellung von Sieben, wie sie in der Preßpartie einer Papierherstellungsmaschine benötigt werden.

Auch der Aulbau des Kunstharzes radial gesehen von der Kernmitte bis zum Umfang des Garns ist festlegbar. So ist ein vom Garnkern nach außen hin quantitativ zunehmender oder auch spezifisch qualitativ orientierter Kunstharzanteil möglich, welcher in Verbund mit den polymeren synthetischen Multifilamenten ein weiches, flexibles Garn mit besoncerer verarbeitungsgünstiger Charakteristik bildet, das bei Lagerung im Raumklima seinen Zustand nicht ändert und erst unter Einwirkung der erhöhten Temperaturen aushärtet, wobei sich der Steifheitsgrad nach der jeweils eingegebenen Charakteristik einstellt.

Aus dem getränken Garn wird nach dem Verlassen des Tauchbades das Lösungsmittel vollständig verdampft. Selbstverständlich wird da:; Kunstharz auf die Filamente abgestimmt. Die Filamente können aus Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril, Aramid. Glas od. dgl. bestehen, welche zu einem Garn oder zu einem ein- oder mehrstufiger Zwirn — auch Kord genannt — verdreht werden. Die Filamente können jeweils rein oder in Mischungen, z. B. Polyester mit Polyacrylnitril oder Polyester mit Nylon und Polyacrylnitril, eingesetzt sein.

Infolge der erfindungsgemäßeri Veredelung des Garns ist im Vergleich zu dem herkömmlichen Garnmaterial eine bessere Verarbeitbarkeit im Spul- und Webprozeß gegeben, was sich auf die Siebqualität durch optimierte Präzision auswirkt und auch den Ausschuß reduziert. Damit sind erhebliche Kosteneinsparungen verbunden. Außerdem lassen sich bestimmte strukturelle Effekte im Siebgewebe dadurch erreichen, daß z. B. das Längsgarn bereits ausgehärtet oder weitgehend ausgehärtet verwebt wird, dagegen der Schuß als weiches Garn eingetragen wird, um erst später im Sieb ausgehärtet zu werden. Auch die umgekehrte Einsatzmöglichkeit der Garne läßt sich anwenden. Das Garn besitzt einen weiteren erheblichen Vorteil. Er spaltet bei der thermiscfKn Nachbehandlung keine flüchtigen Substanzen ab und ist somit umweltfreundlich, im Gegensatz zu bekannten, mit Phenolharz ausgerüsteten Garnen. Es ist klar, daß die Haftung des Kunstharzes an den Filamenten ausgezeichnet ist weil das Garn vollständig erfaßt ist Hierauf baut sich ein optimaler Schutz des Garns bei mechanischer Beanspruchung auf, ebenso die Formbeständigkeit in der Wärme sowie die Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien, Lösemitteln und Wasser. Selbstverständlich wird durch die Einbettung der einzelnen Filamente im Garnverbund bei Polyestermultifilamenten ein überra-

gender Schutz gegen hydrolytischen Abbau in feuchter Hitze, z. B. im Verdampfungsmedium der Papiermaschine, erreicht. Polyesterfilamente besitzen materialspezifisch gute Formbeständigkeit und Dimensionsstabilität, die durch die erfindiingsgemäße Garnpräparation noch ■> optimiert werden.

Zweckmäßig werden die Filamente des Garns vor dem Tauchen aufgelockert. Dies kann durch mehrfaches Umbieg, ι des Garns in einem Biegewerk erfolgen. Dieser Vtrfahrensschritt ist dann besonders wichtig, in wenn das Garn durch eine vorangehende thermische Behandlung auf einen reproduzierbaren A isgangszusiand mit entsprechenden Ausgangseigenschaften gebracht worden ist. Zur Ausrichtung der Kraft-Längenänderungseigenschaften und Festlegung der Hitze- i> Schrumpfeigenschaften kann somit vor dem Tauchen eine thermische Behandlung bei Temperaturen von etwa 180 bis 250" C an dem Garn durchgeführt werden, während der das Garn auch gestreckt, geschrumpft oder barer Ausgangseigenschaften für das Garn,

F i g. 9 den weiteren Anlageteil mit den Tauchbädern und

F i g. IOden weiteren Anlageteil am Ende der Anlage.

Fig. I zeigt ein Monofilamcnt 1, also ein einz.iges Filament relativ großen Durchmessers, wie es als solcher zum Stand der Technik gehört. F i g. 2 zeigt ein multifiles Garn 2 aus einer Anzahl Filamente 3 an der Oberfläche des Garns 2 und weiterer gleichartiger Filamente 4 im Kernbereich des Garns. Die Filamente 3 und 4 bilden das Garn 2. F i g. 2 zeigt das Garn 2 in völlig unbehandeltem Zustand, also das Rohgarn.

Das Garn 2 gemäß F i g. 2 kann gemäß F i g. 3 durch einen Tauchprozeß mit einer Kunslharzapplikation 5 versehen werden, der sich aber bestenfalls auf den Bereich der Filamente 3 an der äußeren Oberfläche des Garns 2 erstreckt, während der Kernbereich, also die Filamente 4 frei von Kunstharz bleibt.

F.in weiteres Garn 2 aus dem Stand der Technik ist in

F ι α Λ Hartrpctpllt I lipp wirr! auf Hip Γ-ilampnlp *? iinrl d

schiedlichen Anlieferungseigenschaften des Garnmaterials.

Aus dem getränkten Garn wird nach dem Verlassen des Tauchbades das Lösungsmittel durch Wärme entfernt, freilich bei einer geringeren Temperatureinwirkung, als es der Aushärtung entspricht. Es können hier Temperaturen von etwa 80 bis I5O^CC angewendet werden. Zweck dieses Verfahrensschrittes ist die Garnpräparation mit von innen nach außen quantitativ und qualitativ besonders homogenem Harzanteil.

Es ist aber auch möglich, daß das getränkte Garn nach dem Ve lassen des Tauchbades nach Teilverdampfung des Lösungsmittels durch ein weiteres Tauchbad mit einer anderen Harz-Härter-Lösung geführt wird und daß danach das Lösungsmittel aus dem Garn entfernt )5 wird. Hier findet die Teilverdampfung des Lösungsmittels zunächst bei etwa 120 bis 140"C stntt. Es schließt sich der zweite Tauchprozeß an. Die restlose Verdampfung des Lösungsmittels kann dann bei 80 bis 150⁰C durchgeführt werden. Zweck dieses Verfahrensschrittes 4<> ist die Garnpräparation mit von innen nach außen quantitativ zunehmendem Harzanteil und/oder qualitativ orientierter Harzkomponente.

Besonders vorteilhaft ist es. eine Teilpolymerisation des Kunstharzes unter erhöhter Fadenspannung durchzuführen. Damit wird die innige Bindung zwischen Harz und Filamenten zur Ausbildung eines weichen, geschneidigen Garns optimiert.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen weiter verdeutlicht und beschrieben. Es zeigt

F i g. I einen Querschnitt durch ein Monofilament (Staid der Technik),

F i g. 2 einen Querschnitt durch ein Multifilament als Roh,zarn (Stand der Technik),

F i g. 3 einen Querschnitt durch ein Multifilament mit Kunstharzapplikation durch Tauchprozeß (Stand der Technik),

F i g. 4 einen Querschnitt durch ein Multifilament mit extrudiertem thermoplastischen Kunstharzmantel (Stand der Technik),

F i g. 5 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß veredeltes Garn mit Kunstharzvollpräparation,

F i g. 6 einen Querschnitt durch ein Garn in einer weiteren Ausführungsform mit zusätzlich besonders ausgebildetem Kunstharzaußenmantel,

Fig.7 ein prinzipielles Fließdiagramm der Herstellung des Garns,

F i g. 8 einen Anlageteil zur Herstellung reproduzierein extrudierter thermoplastischer Kunstharzmantel 6 aufgebracht, der nicht einmal eine innige Verbindung mit den Filamenten 3 an der Oberfläche eingeht, sondern sich mechanisch abziehen läßt.

F i g. 5 zeigt das erfindungsgemäße Garn 2, bestehend aus den Filamenten 3 und 4. Zwischen sämtlichen Filamenten 3 und 4 befindet sich Kunstharz 7, in dem die einzelnen Filamente 3, 4 vollständig eingebettet und eingeschlossen sind. Das Kunstharz 7 ist mit den einzelnen Filamenten 3 und 4 innig verbunden.

F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Garns 2, der einen inneren Aufbau besitzt, wie es anhand von F i g. 5 erläutert wurde. Zusätzlich zu dem im Kern angeordnetem Kunstharz 7 ist noch eine besondere Kunstharzummantelung 8 außen aufgebracht, die im Vergleich zu dem Kunstharz 7 dem Garn im Bereich der Oberfläche eine andere Eigenschaft verleihen kann, als dies im Kernbereich angestrebt wird.

Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Garns soll im folgenden im einzelnen noch einmal anhand der F i g. 7 bis 10 erläutert werden, wobei F i g. 7 eine prinzipielle Übersichtsskizze über den gesamten Verfahrensablauf und die dabei zum Einsatz kommende Anlage zeigt, während die Fig. 8. 9 und 10 jeweils im Anschluß aneinander zu sehen sind und jeweils drei Teilbereiche der Anlage gemäß F i g. 7 zeigen:

Die vom Spulengatter 9 ablaufenden rohen Garne aus Polyester werden über eine Fadenleitstange 10. eine Fadenführerschiene Il zu einer in der Breite und im Einzelabstand ausgerichteten Garnschar formiert. Diese Garnschar passiert einen Spannriegel 12. Leitwalzen 13 und 14, eine Walzengruppe (Streckwerk 15). eine Leitwalze 16 und wird über eine Leitwalze 17 in den Thermokanal 18 geführt, welchen die Garnschar über die Umlenkwalzen 19, 20 und 21 durchläuft, um danach über eine Leitwalze 22 von einer weiteren Walzengruppe (Streckwerk 23) übernommen zu werden. Die Walzengruppen der Streckwerke 15 und 23 sind geschwindigkeitsmäßig stufenlos und voneinander unabhängig regelbar, so daß die Garne rwischen diesen Walzengruppen verstreckt, geschrumpft oder auch auf Eingangslänge gehalten werden können. Da die jeweilige Rohgarnbehandlung in dem Thermokanal 18 bei hoher Temperatur (180 bis 250° C, bevorzugt 236° C) erfolgt wird der jeweilige Zustand thermofixiert und die Garnschar mil den so erhaiienen stabilen Kraft-Längenänderungseigenschaften auf der folgenden Wegstrecke

in Raumtemperatur abgekühlt. Dabei wird die Garnschar über Umlenkwalzen 24, 25, 26 in ein Fadenbiegewerk 27, das wahlweise aus rotierenden und/oder arretierenden Wellen mit etwa 30 mm Durchmesser besteht, derart mechanisch beansprucht, daß die durch Temperatur, Spannung, Spinndip und mögliche andere Avivagen bewirkte Ansteifung und mechanische Schlie-Uung der Garnoberfläche wieder aufgelockert wird und die Garnschar über eine Umlenkwalze 28 von einer Walzengruppe (Streckwerk 29) aufgenommen wird. Über eine Leitwalze 30 wird das insoweit reproduzierbar vorbereitete Garn 2 abgegeben. Die Rohgarnvorbehandlung im Abschnitt von dem Streckwerk 15 bis einschließlich zu dem Streckwerk 29 ermöglicht die Ausrichtung des Rohgarns auf einen optimalen technologischen Ausgangszustand für die spezielle Kunstharzhochveredelung. Das Garn gelangt über Umlenkwalzen 31 und 32 spannungsarm in ein Tauchbad 33 (F i g. 7 und 9). In dem Abschnitt des Tauchbades 33, in dem das Garn 2 spannungsarm eingeführt wird, erfolgt zwischen den Tauchwalzen 34 und 35 in der mit einer Har/.-Härier-Lösung 50 befüllten Wanne mit automatischer Niveatircgulierung das Eindringen der Harz-Märter-Lösung 50 in das Garn 2 durch Kapillarwirkung. Nach Umlenkung um die Tauchwalze 35 passiert die Garnschar eine Slalomstrecke, auf der die Walzen 36 bis 40 zueinander und als Gruppe gegen die Tauchwalzen 34 und 35 mit tendenzmäßig differenzierten Geschwindigkeiten stufenlos regelbar angetrieben werden, so daß sie auf die Garnschar einen Stauch-Zugeffekt ausüben. Diese Ausbildung der Tauchstation 33 bis 40 gewährleistet eine optimale Durchdringung des Garns 2 mit der Harz-Harter-Lösung 50 bis in den Garnkern (vgl. F i g. 5). Über die Walze 40. erforderlichenfalls auch bei anschließendem flankierendem Kontakt mit an- und dbschwenkbaren Abstreifwalzen 41 und 42 verläßt die Garnschar die Tauchstation 33 bis 40 vertikal nach oben. Durch diese Anordnung wird ein Egalisierungseffekt erreicht, indem ein feines Verfließen der Harz-Härter-Lösung 50 physikalisch unterstützt wird. Eine Leitwalze 43 lenkt die Garnschar in einen Verdampfungskanal 44. durch welchen sie über die Umlenkwalzen 45 und 46 zur Leitwalze 47 gelangt, um danach ein Tauchbad 48 mit den Tauchwalzen 51 und 52 zu durchlaufen. Dabei erhalten die bereits kunstharzgetränkten Garne noch einen oberflächlichen Auftrag gleicher Zusammensetzung wie die in der Tauchstation 33 bis 40 aufgenommene Lösung oder werden mit einer qualitativ anderen Harz-Härter-Lösung 50 behandelt und über eine Leitwalze 49 wieder in den Verdampfungskanal 44 geführt oder auch — ohne den Nebenweg 47, 48, 49 — von Umlenkwalze 46 direkt weiter durch den Verdampfungskanal 44 über die folgend angeordneten Umlenkwalzen 53, 54, 55 bis zu einer Leitwalze 56, um dann weiter über eine Leitwalze 57 in eine Walzengruppe (Streckwerk 58) zu gelangen. Der nun folgende letzte Behandlungsabschnitt erstreckt sich über die Leitwalzen 59 und 60, durch den Thermokanal 61 mit den Urnlenkwalzen 62,63,64,65.

Über Leitwalzen 68, 69 (Fig. 7 und 10) gelangt die Garnschar zu einer weiteren Walzengruppe (Streckwerk 70). Die damit gekoppelte Walzengruppe 71 sorgt für eine schlupffreie Übergabe der einzelnen Garne der Garnschar an die Spulmaschine 72 zur Einzelgamaufwicklung.

Die Walzengruppen {Streckwerke 29,58,70) srnd wie die Walzengruppen (Streckwerke 15 und 23) geschwindigkeitsmäßig stufenlos und voneinander unabhängig innerhalb vorgegebener Programme regelbar, so daß die Garnscha" jeweils zwischen zwei Walzengruppen, die auch allgemein als Streckwerk!: bezeichnet werden können, zwangsweise longitudinal beeinflußbar ist. Dadurch kann in der Lösemittelverdampfungszone korrespondierend mit den Tauchistationen die Garnschar spannungsarm gefahren werden, so daß das Lösemittel aus dem Garnkern besser entweichen kann. Die in den Vcrdampfungskanal 44 dosiert strömende

ίο Heißluft kann eine Temperatur von 80 bis 160⁰C haben. Sie nimmt praktisch das Verdampfungsmedium auf, welches als definiertes Lösemitteldampf-Luftgemisch einer Lösemittelrückgewinnungsanlage, die gleichzeitig als Abluftanlage dient, über einen Kanal 73 zugeführt

\ί wird.

In der F.rwärmungsphase bildet sich die Harz-Härtersubstanz als Präparation aller Einzelfilamente 3, 4 zu einem homogenen Verbund im Garn 2 aus. der in der folgenden Phase im Thermokanal 61 bei Temperaturen

>n von vü bis i»(rC, bevorzugt 140"C, nur soweit polymerisiert, daß der Garnendzustand weich und flexibel ist, sich somit gegenüber herkömmlichen Garnen durch die besseren Weiterverarbeitungseigenschaften auszeichnet. Erst eine spätere thermische

ji Behandlung der aus diesen neuen Garnen hergestellten Siebe, die je nach Konstruktion und Flächen-jewicht sowie in Abhängigkeit von der Thermofixieranlage incl. Temperatur. Verweilzeit und Art des Wärmemediums (Kontakt-, Konvektions-, Strahlungshitze) bei 170 bis

so 2IO°C erfolgen sollte, bewirkt die Aushärtung des Kunstharzes. Damit stellen sich die endgültigen Merkmale des Garns 2 ein und prägen in unmittelbarer Folge die verbesserten Siebeigenschaften.

Im folgenden sind die hervorstechenden Merkmale des kontinuierlich ablaufenden fünfstufigen Veredlungsprozesses nochmals zusammengefaßt:

In der ersten Stufe findet eine longitudinal Veränderung der Rohgarnschar unter Einwirkung von hoher Temperatur, bei Polyester bevorzugt 236°C.

allgemein 180 bis 250"C statt. Daran schließt sich als zweite Stufe eine Kühlung der in der ersten Stufe erwärmten Garnschar auf Raumtemperatur an. weiterhin ein Brechen des bedingten Steifeffektes der thermisch behandelten Rohgarne sowie eine Auflockerung der Filamente im Rohgarnverbund und eine spannungsarme Einleitung dieser Garne in die Tauchstation. Dies geschieht zu dem Zweck, eine Optimierung der Aufnahmefreudigkeit der thermisch vorbehandelten Garne zu erzielen. Die dritte Stufe umfaßt die Tränkung der Garnschar mit der Harz-Härter-Lösung durch einen Zwei-Phasen-Tauchprozeß mit Kapillarwirkungsphase und Stauch-Zugphase. um eine optimale Durchtränkung des Garns mit der Harz-Härter-Lösung zu bewirken. In der vierten Stufe findet entweder eine Teilverdampfung des Lösungsmittels in Heißluft von 120 bis 150⁰C statt: anschließend wird ein zweiter Tauchprozeß in einer Lösung mit einer anderen Harz-Härter-Kombination durchgeführt und folgend die praktisch restlose Verdampfung des Lösungsmittels in Heißluft von bevorzugt 80 bis 160⁰C bewirkt. Dies geschieht zu dem Zweck, eine Garnpräparation mit von innen nach außen quantitativ zunehmendem Harzanteil und/oder qualitativ orientierter Harzkomponente zu erzielen. Andererseits kann auch eine volle Verdampfung des Lösemittels in Heißluft von 80 bis 160⁰C auf dem direkten Weg durch den Verdampfungskana! ohne zwischengeschalteten zweiten Tauchprozeß durchgeführt werden, um eine Garnpräparation mit von innen nach außen quantitativ

und qualitativ besonders homogenen Harzanteil zu haben.

In der anschließenden fünften Stufe erfolgt eine Teilkatalyse durch kurze Verweilzeit in Heißluft von 80 bis I6O°C unter erhöhter Garnspannun.'i. Dieser Verfahrensschrilt hat den Zweck, ein Anhärten des Harzes und Binden an Filamente des Garns zu erreichen, so daß ein verarbeitungsfreundliches, weiches, geschmeidiges Garn entsteht, das in einem späteren thermischen Prozeß aushärtbar ist, um seine endgültigen Eigenschaften zu erhalten.

Bei dem vorbeschriebenen Verfahren zur Herstellung der Garne wird ein Kunstharz als polymeres Beschichtungsmaterial eingesetzt. Als bevorzugt geeignet gefundcti vurcle eine Kunstharzmischung aus zwei Epoxidflüssigharzen, von denen das eine nichtmodifiziert, das andere intern plastifiziert ist. Beide Harze sind 100%ig reaktiv und in jedem Verhältnis miteinander mischbar. In den Sieblängsgarnen sollte z. B. die intern piastilizicrte komponente überwiegen, dagegen in den Quergarnen das nichtmodifizierte Kunstharz. Dadurch bleibt das Sieb im ausgehärteten Zustand in der Laufrichtung bei guter Dimensionsstabilität angemessen flexibel, jedoch wird die Querrichtung steifer und ausgesprochen formstabil. Die Flüssigharze sind mit einem geeigneten Lösemittel so zu verdünnen, daß sich ein Feststoffgehalt von bevorzugt 30 bis 40% ergibt. Aber auch Lösungen mit einem Feststoffgehalt von 5 bis 60% sind anwendbar. Das als Lösungsmittel geeignete Dimethylformamid in Verbindung mit dem katalytisehen Heißhärter sichert bei Raumtemperatur eine ungewöhnlich lange Topfzeit und verhindert die Bildung von Agglomerationen auf den Walzen im gesamten Kontaktbcrcich mit der Harz-Härler-Lösung. Vermut lieh trägt dazu die ausgesprochene SchwerflüchtigkrU ίο des DIvIF bei. Auch dürfte die nfuerungsgemäß optimal erreichte Vollpräparation der Multifilamente dadurch begünstigt sein. Praktisch wird nämlich die Zeitphase für ein Verfließen tier Präparationslösung zwischen den einzelnen Filamenten im Multifilament verlängert, weil ii analog der relativ schweren Verdampfung des Lösungsmittels die Viskosität nur langsam ansteigt. Der quantitative Anteil der Präparationssubstanz im präparierten Garn erreichte z. B. durch Tauchen in einer Lösung mit 35% Festkörperanteil in den Tauchstationen 33 bis 40 und 48 insgesamt 19% und ohne Tauchen in der Tauchstation 48 rd. 15%. Bevorzugt anzusteuern ist je nach Vorgabe für das Sieb eine Pränarationsaufnahme von 12 bis 20%. die aber auch durch mechanische Erhöhung der Tauehspannung auf 8% reduziert werden >i kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnuneen

Claims

Patentansprüche;

1. Garn aus einem multifilen, synthetischen, polymeren Material, welches mit einem mindestens die an der Garnoberfläche angeordneten Filamente erreichenden Kunstharz durch Tauchen und thermische Behandlung präpariert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn bis in den Garnkern hinein als Kunstharz eine Harz-Härter-Kombinatjon aus einem unmodifizierten und einem intern plastifizierten Epoxidharz in beliebigem Mischungsverhältnis und einem katalytisch wirkenden Heißhärter aufweist, und daß das Harz über eine Teilpolymerisation mit den Filamenten zu einem kompakten, später aushärtbaren Garn verbunden ist

2. Verfahren zur Veredelung eines Garns nach Anspruch 1, welches mit einem mindestens die an der Garnoberfläche angeordneten Filamente erreichenden kunstharz durch Tauchen und thermische Behandlung präpariert wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunstharz eine Harz-Härter-Kombination aus einem unmodifizierten und einem intern plastifizierten Epoxidharz in beliebigem Mischungsverhältnis in Verbindung mit einem katalytisch wirkenden Heißhärter eingesetzt wird und als Lösungsmittel für das Harz und den Härter Dimethylformamid Verwendung findet, daß das Garn in spannungsarmem Zustand und unter abwechselndem Stauchen und Ziehen in diese Harz-Härte: Lösung getaucht und bis in den Garnkern durchtränkt wird, daß in einer folgenden Verdampfungsphase das Lösungsmittel aus dem Garn entfernt wird und daß sich anschließend das Harz durch die vom Härter in vVärme eingeleitete Teilpolymerisation mit den Filamenten zu einem kompakten, zu einem beliebig späteren Zeitpunkt aushärtbaren Garn verbindet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als katalytisch wirkender Heißhärter ein modifiziertes Dizyandiamid oder ein Bortrifluorid-Monoäthylamin-Komplex Verwendung findet.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Flexibilität, Dauerelastizität und Kompressibilität des Garns das Kunstharz mit einem hohen Anteil an intern plastifiziertem Epoxidharz eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das getränkte Garn nach dem Verlassen des Tauchbades nach Teilverdampfung des Lösungsmittels durch ein weiteres Tauchbad mit einer anderen Harz-Härter-Lösung geführt wird und danach das Lösungsmittel aus dem Garn entfernt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilpolymerisation des Kunstharzes unter erhöhter Garnspannung durchgeführt wird.