Verfahren zur Herstellung eines Kunstfadens und dessen Verwendung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her stellung eines Kunstfadens gleichförmiger Feinheit und Struktur, der aus einer schlauchförmigen Hülle und einem Kern aus anderem Material besteht, mit Hilfe einer ineinand'ersteckende Düsenrohre auf weisenden Spinnapparatur und bezweckt in erster Linie die Schaffung eines solchen hochwertigen Kunstfadens gleichförmiger Querschnittsstruktur, z. B. von solchen sogenannten Hohlfäden, bei denen der Kern zumindest überwiegend mit einem gas förmigen Medium erfüllt ist.
Fasern, die im Kern ein anderes Material als in der Aussenzone aufweisen, sind bereits bekannt. Dies gilt insbesondere für Hohlfasern mit Luft- oder gasgefülltem Kern, die wegen ihres Glanzes und ihrer wärmedämmenden Eigenschaften geschätzt werden. Sie werden im allgemeinen als Einzelfäden mit Hilfe einer entsprechend komplexen, das heisst mit Kernrohr und Aussenringrohr versehenen Einzel düse hergestellt.
Es ist auch bereits eine Spinn düsenapparatur bekannt, bei der in einem mit weiten Austrittsöffnungen versehenen Viellochspinntopf ein Behälter eingesetzt wird, dessen Boden mit zahl reichen, weit herausragenden Düsenrohren solcher Lage und solchen Ausmasses versehen ist, dass sie durch die weiten Austrittsöffnungen des Spinntopfes hindurchzutreten vermögen. Mit einer solchen Appa ratur lassen sich bei Speisung des Topfes und des Behälters mit unterschiedlichen Spinnmassen auch Fadenbündel herstellen, deren Einzelfäden eine Zweistoffstruktur besitzen.
Solche Einzelfäden be sitzen aber infolge der nur groben Lagenzuordnung der vielen Kern- und Ringdüsen zueinander keine zentralsymmetrische Querschnittsstruktur, und diese Struktur ändert sich überdies während des Spinn vorganges in unregelbarer Weise, da die Kerndüsen Strömungskräften im Ringdüsenkanal nachzugeben vermögen. Es ist daher bisher nicht möglich gewesen, Kunstfäden zu schaffen, die eine sehr dünne Aussen haut von über beliebige Fadenlängen hinweg ringsum gleichmässiger Wandstärke besitzen und im Kern mit lockerer fester oder flüssiger Masse oder insbeson dere mit einem gasförmigen Medium gefüllt sind.
Die bisher bekannten Hohlfäden besassen ausserdem immer eine erhebliche, weit über dem Kunstseiden titer liegende Stärke und konnten nur mit kleiner Mengenleistung erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung weist erstmalig einen Weg zur wirtschaftlichen und grosstechnischen Ge winnung feiner Schlauchfasern. Sie nutzt dabei Er fahrungen aus, die auf dem Gebiete der Spinnappa raturen gemacht wurden und zur Schaffung von Viellochspinndüsenkörpern führten, bei denen im Spinndüsenkörper oder im Spinnkopf axial hinter einander angeordnete Speiseräume für die Spinn flüssigkeiten und in den Speiseraumtrennwänden mehrstufige Düsenkörper eingedichtet sind,
deren ineinandersteckende Düsenrohre an einem Ende den Düsenmund bilden und am andern Ende je in dem zugeordneten Speiseraum enden und zumindest in einer dazwischenliegenden Zone untereinander mate riell überbrückt sind. Spinndüsenkörper dieser Aus gestaltung lassen sich beispielsweise durch elektro lytischen Aufbau zentralsymmetrischer Verbund körper aus Metallen unterschiedlicher chemischer oder thermischer Widerstandsfähigkeit und geregeltes Entfernen der widerstandsschwächeren Schichten herstellen. Solche Spinndüsenkörper und ihre Her stellungsverfahren bilden den Gegenstand des deut schen Patentes Nr.<B>1</B>047 984.
Diese Spinnkörper besitzen infolge ihres zentral symmetrischen Werdeganges Düsenkanäle von völlig gleichförmigem Querschnitt, der sich auch infolge der gegenseitigen Verankerung der Düsenrohre durch die erwähnten Materialbrücken während des Spinnvorganges nicht ändern kann. Ausserdem lassen sich die Materialbrücken ohne weiteres so anordnen und ausgestalten, dass sie die Strömungsverhältnisse in den Ringkanälen und damit die Struktur des Spinnproduktes günstig beeinflussen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kunstfadens gleichmässiger Fein heit und Struktur, der aus einer schlauchförmigen Hülle und einem Kern aus anderem Material besteht, mit Hilfe einer ineinandersteckende Düsenrohre auf weisenden Spinnapparatur und kennzeichnet sich dadurch, dass eine Spinnapparatur verwendet wird, bei der zwischen dem innern und dem äussern Düsen rohr im Abstand vom Düsenmund Festkörper brücken vorgesehen sind, um die Strömungsverhält nisse in den beiden Spinnmaterialien gleichmässig zu halten.
Der technische Fortschritt und die wirtschaft lichen Vorteile von Ausführungsbeispielen der Erfin dung liegen vor allem darin, dass zum ersten Male auf grosstechnischer Basis Schlauchfäden hoher Fein heit und trotzdem geringster Schlauchwandstärke in fortlaufend gleichbleibender Struckturqualität erzeugt werden können.
Anhand der beigefügten Zeichnung werden Aus führungsbeispiele der Erfindung erläutert: Fig. 1 zeigt in 170facher Vergrösserung einen Querschnitt durch ein Schlauchfadenbündel mit Hülle<I>A</I> und Kern<I>B,</I> das durch leichtes Umwickeln zusammengehalten und in Paraffin eingebettet wurde.
Fig. 2 zeigt einen -Längsschnitt durch einen Ein zelfaden.
Die mikrometrische Dickenmessung solcher Fäden ergab über 20 Einzelmessungen folgende Mittelwerte: Gesamtdurchmesser C 71,1 11 Innendurchmesser B 55,7 ,ft. Wandstärke<I>A</I> des Schlauches<I>7,7</I> ,u Der dargestellte Schlauchfaden hat, wie zahl reiche Nachprüfungen ergeben haben, über grosse Fadenlängen hinweg eine völlig geschlossene Hülle und unerwartet günstige mechanische Eigenschaften.
Dies gilt insbesondere für die sogenannte Knick bruchzahl, die um fast zwei Zehnerpotenzen höher als die eines Vollfadens gleichen Titers ist. Bei- spielsweisc ergaben Schlauchfäden der vorerwähnten und zeichnerisch dargestellten Art im Mittel für die Knickbruchzahl einen Wert von<B>117866,</B> während diese Zahl bei Vollfäden gleichen Titers nur 1576 betrug.
Der Ausdruck Schlauchfaden soll als Kurz ausdruck für Kunstfäden verschiedener Materialien, Längen und Querschnittsumrissen dienen, deren generelle Übereinstimmung darin besteht, dass sie aus einer schlauchförmigen Hülle und einem Kern aus anderem Material bestehen. Als Material sind Werkstoffe geeignet, die sich aus viskoser Phase, das heisst Lösung oder Schmelze, verformen lassen. Als Verformungsverfahren kom men nicht nur Spinnmethoden im engeren Sinne, sondern auch Strangpressen, Strangziehen usw. in Betracht. Das Material kann anorganischer, oder or ganischer Natur sein. Als Beispiel für anorganisches Material sei Glas genannt.
Bevorzugt werden Mate rialien organischer Natur, wie Cellulose, Cellulose- verbindungen, Aldehydkond'ensationsprodukte, Ei weiss und sonstige stickstoffhaltige Massen, wie Casein, Gelatine, fernerhin Kunstharze auf Vinyl-, Acryl- oder Styrylbasis, insbesondere moderne Li- nearpolymerharze. Ihrer Natur entsprechend wer den diese Spinnmassen durch geeignete verfestigende Medien, z. B. Fällflüssigkeit, Kühlgas usw. zu den formbeständigen Fadengebilden ausgestaltet.
Der Querschnitt der Fäden kann rund oder un- rund und insbesondere in einer Koordinate wesent lich ausgedehnter als senkrecht dazu sein, so dass die Fäden bandartig ausgestaltet sind.
Das Spinnmaterial kann auch färbende oder sonstige Zusätze enthalten, damit bestimmte optische Effekte der daraus hergestellten Fäden, wie Irisieren, Glanz, Changeant oder dergleichen, erzielt werden.
Der Kern des Schlauchfadens kann nur mit einem gasförmigen Medium, z. B. Luft, gefüllt sein, so dass ein sogenannter Hohlfaden vorliegt. Solche Hohl fäden besitzen, wie bereits einleitend erwähnt wurde, glänzendes Aussehen und ein hohes Wärmedämmungs- vermögen, was sie nicht nur für Bekleidungszwecke, sondern auch für viele technische Zwecke gut ge eignet macht. Darüber hinaus haben mikroskopische Untersuchungen an solchen Hohlfäden ergeben, dass der gas- oder luftgefüllte Hohlraum Feuchtigkeit aus der Umgebung infolge osmotischer Vorgänge in der Aussenhaut aufzunehmen vermag. Wenn der Hohl raum mit einer wasserspeichernden, z.
B. quellbaren, Substanz gefüllt ist, können vergleichsweise beträcht liche Feuchtigkeitsmengen von dem Faden auf genommen werden. Damit ist erstmalig ein Weg ge wiesen, wie aus an sich hydrophobem Material, z. B. Polyestern oder Polyamiden, Textilfäden hergestellt werden können, die sich bezüglich ihrer Feuchtig- keits- bzw. Schweissaufnahme, wie Baumwolle usw., verhalten. Der Gasgehalt der Fäden anderseits ergibt einen sehr hohen Wärmedämmungsfaktor, so dass auch diese Eigenschaft von natürlichen Fasern er reicht wird.
Es ist auch möglich, eine unerwünschte Auf nahme von Feuchtigkeit, Körperfett usw., durch Ausfüllen der Hohlräume mit einer im wesentlichen nicht durch die Aussenhaut diffundierbaren Masse von z. B. fettartigem Charakter zu verhindern oder zumindest zu verringern.
Es ist fernerhin möglich, den Gas- bzw. Luft gehalt der Fäden durch mikroporöse, feste Stoffe, wie Aluminiumhydroxyd- oder Kieselsäuregel, in kompressibel zu machen. Für bestimmte, insbesondere geschmackliche, aber auch für technische Zwecke sind Schlauchfäden geeignet, bei denen die Hohlräume mit einer losen Füllung aus fester Substanz versehen sind.
Es ist ersichtlich, dass, um besondere optische Effekte zu erzielen, in die Hohlräume der Schlauch fäden Farbstoffe oder Pigmente, gegebenenfalls mit fluoreszierenden, phosphoreszierenden oder sonsti gen Sondereigenschaften, dadurch eingelagert werden können, dass bereits entsprechend gefärbtes Spinn material als Kern durch das innere Düsenrohr aus gestossen wird.
Um die Mengenausbeute zu erhöhen, können Vielloch-Spinndüsenkörper verwendet werden, deren Einzeldüsen strömungsegalisierende Materialbrücken zwischen den Düsenrohren aufweisen und dadurch die Gewähr bieten, dass die Einzelfäden im gemein sam gesponnenen Fadenbündel zumindest gruppen weise, das heisst, soweit sie aus vorbestimmt gleich gestalteten Düsen gesponnen werden, über beliebige Fadenlängen hinweg gleichen Titer und gleiche sonstige Eigenschaften besitzen. Infolgedessen kön nen solche Fäden wahllos gesammelt und weiter verarbeitet werden.
Hierdurch wiederum ist erstmalig die Möglich keit gegeben, Feintextilien, das heisst Textilien aus Schlauch- und insbesondere Hohlfäden, zu erzeugen, die im Rahmen der gewählten Verformungstechnik, z. B. Weben, Stricken, Flechten usw., über beliebig grosse Flächen hinweg gleichförmige Eigenschaften besitzen, soweit diese auf Eigenschaften der Einzel fäden beruhen. Ein solches Spinnverfahren erlaubt daher nicht nur, hochwertige Garne für die Beklei dungsindustrie, sondern auch auf andern Gebieten der Technik brauchbare Erzeugnisse zu schaffen. Als eines von vielen möglichen Beispielen seien die sogenannten Cordeinlagen von Fahrzeugbereifungen genannt.
Solche Textilgebilde sind nicht nur neu artig, sondern erschienen auch dem Fachmann bisher nicht möglich, da die bekannten Hohlfäden infolge der unvollkommenen apparativen Mittel nicht mit der erforderlichen Titerfeinheit und der erforder lichen Strukturgleichmässigkeit, sondern nur in Sai tenstärke und beispielsweise für die Zwecke der Fischerei herstellbar waren.
Fig.3 ist ein Längsschnitt durch eine Düsen einlage für eine erfindungsgemäss zu verwendende Spinnapparatur.
Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch einen Spinnkopf mit zwei Spinndüsen mit den aus diesen gesponnenen Kunstfäden.
Der Spinnkopf nach Fig. 4 hat einen Mantel 1 mit einer Speiseöffnung 2, Einlagen 3, welche die Spinndüsenaggregate 4 tragen und einen Deckel 5 mit Speiseöffnung 6. Die Konstruktion der Einlage 3 wird in Fig. 3 ausführlicher veranschaulicht, welche einen Teil einer solchen Einlage zeigt. Die Einlage enthält gemäss Fig. 3 die Vorderwand 7 und die Trennwand 9. Die Spinndüsenaggregate 4 enden mit ihren Spinnwandstücken 8 auf der Vorderfläche der Einlage.
Das innere Ende des Kernrohres 10 der Einlage 4, das den Kernkanal 11 umschliesst, ist flüssigkeitsdicht in der Trennwand 9 befestigt, und das Vorderende des Kernrohres 10 ist stellenweise mit dem Aussenrohr 14 durch eine Materialbrücke, das heisst eine Festkörperbrücke, 13 verbunden, welche in der Nähe der Mündung 8 an der Stelle 12, also im Abstand vom Düsenmund, angeordnet ist. In dieser Weise ist ein genau vorbestimmbarer Quer schnitt des ringförmigen Kanals 15 zwischen dem Kernrohr 10 und dem Aussenrohr 14 gewährleistet.
Der Kanal 11 endet in dem Speiseraum 16, der von der Trennwand 9 der Einlage 3 und den Innen wänden des Deckels 5 umgeben ist und bei einer Ausführungsform des Verfahrens durch die Öffnung 6 mit einem Gas, z. B. mit Stickstoff, gespeist wird. Der äussere ringförmige Kanal 15 des Spinndüsen aggregates ist mit dem Speiseraum 17 verbunden, der von den Wänden 7 und 9 der Einlage 3, der Vorderwand des Deckels 5 und den Wänden des ringförmigen Raumes in dem Mantel 1 umgeben ist. Im Speiseraum 17 ist ein ringförmiges Sieb 18 an geordnet, um das aus der Öffnung 2 kommende Spinnmaterial zu reinigen, und dessen Fluss zu glätten, bevor es durch den ringförmigen Kanal 15 fliesst und einen schwach viskösen Faden bildet.
Das aus dem Raum 16 strömende Gas tritt durch den Kernkanal 11 in die Mitte des Fadens, so dass ein Schlauchfaden H von gleichmässiger Wandstärke gebildet wird.