Trilobale, spontan kräuselnde Kompositfäden und Verfahren zu deren Herstellung Das Hauptpatent bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von aus Polyamiden als der einen und andersartigen Polyamiden oder Polyestern als der anderen Komponente bestehenden, spontan kräuseln den Komposit-Filamenten, die durch Spinnen der bei den Komponenten aus dem Schmelzfluss Seite an Seite durch gemeinsame Düsenlöcher erhalten worden sind.
Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die gesponnenen Gebilde bei Temperaturen von 60 C oder weniger unter dem Schmelzpunkt der bei niedri gerer Temperatur schmelzenden Komponente ver- streckt werden.
Das Hauptpatent bezieht sich ferner auf die nach diesem Verfahren hergestellten, spontan kräuselnden Komposit-Filamente mit Seite an Seite vereinten Komponenten.
Das vorliegende Zusatzpatent bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von trilobalen Kompo- sitfäden deren Komponenten sich nicht trennen, ge mäss dem Patentanspruch I des Hauptpatentes, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die beiden Kom ponenten gemeinsam Seite an Seite durch dreiarmige Düsenlöcher verspinnt.
Unter dem Ausdruck dreiarmig sollen dabei Düsenbohrungen verstanden werden, die sich aus drei von einem gemeinsamen Punkt ausgehenden Schlitzen zusammensetzen. Die Schlitze können parallele oder nichtparallele Längsseiten aufweisen, sie können ge rade oder gebogen sein, zentrums- oder endseitige oder sonstwie auf die Längsseite verteilte Erweiterungen in beliebiger Form besitzen. Sie können ferner ver schieden geformte Enden aufweisen.
Fäden, die trilobalen Querschnitt aufweisen, haben in neuerer Zeit auf verschiedenen Gebieten Verbreitung gefunden. Dabei sind die Einsatz gebiete weitgehend durch die Querschnittsformen bestimmt. Die einen Formen finden in modischen Geweben und Gewirken Verwendung, bei welchen ein Glitzereffekt erwünscht wird; andere eignen sich für Polster- und Möbelstoffe und Teppiche. Im allgemeinen werden den trilobalen Fäden in texturiertem Zustand hohes Volumen, an genehmerer Griff, verbesserte Deckfähigkeit, höheres Standvermögen der Fäden im Pol und geringere scheinbare Verschmutzungstendenz nachgesagt.
Bei vielen dieser Verwendungen muss durch eine besondere Kräuselbehandlung, beispielsweise durch Stauchkräuseln oder Behandlung in einer Wirbelkam- mer, beide kombiniert mit einer Thermofixierung, den Fäden, Fasern, oder Garnen ein grösseres Volu men, und damit verbesserter Griff, vebesserte Wärme- haltigkeit und Deckkraft verliehen werden.
Anderseits sind verschiedene Kompositfäden aus denverschiedensten Polymeren beschrieben worden, die durch Quell- oder Schrumpfungsbehandlung, meisten teils in der Hitze, kräuseln. Spontan kräuselnde Kompositfäden mit im wesentlichen kreisrunden Querschnitt aus verschiedenen synthetischen, linearen, thermoplastischen Polymeren sind von der Anmel- deyin ebenfalls bekanntgemacht worden.
Die vorlie gende Erfindung bezieht sich auch auf Komposit- filamente nach dem Patentanspruch II des Haupt patentes und hergestellt nach dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung. Diese Filamente können verschiedene Winkel zwischen den einzelnen Armen aufweisen. Die Querschnittsform kann z. B. konvexe gradlinige oder konkave Verbindungslinien zwischen den drei Extremitäten besitzen. Dagegen ist eine Kleeblattform nicht angezeigt, da solche Formen ge gen Trennung der Komponenten in den einzelnen Armen empfindlicher sind.
Die Enden der Arme sind vorzugsweise abgerundet; in besonderen Fällen kön nen sie auch verdickt sein. Die Arme können ferner symmetrische oder unsymmetrische, gleiche oder ver schiedene Formen besitzen.
Die Erfindung soll nun beispielsweise anhand einer Zeichnung einer Vorrichtung zum Spinnen der trilobalen Komposit-Filamente und einem Beispiel unter Verwendung dieser Vorrichtugn näher erläutert werden.
Auf dieser Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch die Vorrichtung zur Erzeugung von ausschliesslich Komposit-Einzel- fäden enthaltenden Fäden, Fig. 2 eine Aufsicht auf dieselbe Spinnvorrichtung von der Düsen-Aussenseite her gesehen, Fig. 3 eine Spinndüsenbohrung mit ungleichen Armen,
Fig. 4 einen Querschnitt durch den trilobalen Komposit-Einzelfaden mit im wesentlichen gleich langen Armen,
Fig. 5 einen Querschnitt durch einen nichterfin- dungsgemässen Komposit-Einzelfaden und Fig. 6 einen Querschnitt durch einen spiegelsym- metrischen trilobalen Komposit-Einzelfaden mit un gleichen Armen, hergestellt mit Hilfe der Düse gemäss Fig. 3.
Die Fig. 1 entspricht der Fig. 1 des Hauptpaten tes. Es ist selbstverständlich, dass auch Ausführungs arten mit mehreren parallelen geradlinigen Kanten 9 oder mit einer oder mehreren koaxial zueinander angeordneten kreisförmiger Kanten 9, Verwendung finden können, wenn keine besonderen Anforderungen an die Gleichmässigkeit der Querschnittsformen und der Kräuselungseigenschaften gestellt werden.
Die Fig. 2 entspricht der Fig. 2 des Hauptpaten tes mit dem Unterschied, dass die Düsenlöcher 10 eine dreiarmige Form aufweisen und durch Pfeile die be vorzugte Anblasrichtung 11 angedeutet ist.
Die vom gemeinsamen Zentrum ausgehenden Schlitze können gleich oder verschieden lang sein, je nach den gewünschten Eigenschaften. Ferner kann auch der Winkel zwischen den einzelnen Armen gleich oder verschieden sein, wobei wiederum eine symmetrische oder asymmetrische Verteilung möglich ist.
Die Anblasrichtung der Abkühlluft auf die Faden querschnitte kann an und für sich beliebig sein, wenn keine grossen Ansprüche an die Formregelmässigkeit gestellt werden. Vorzugsweise wird ein Arm genau ge gen die Blasluftrichtung gerichtet. Bei ungleichlangen Armen ist dies vorzugsweise der längste, respektive kürzeste.
Bei in Kreisform ausgeführten Kanten 9 ist diese Forderung schwieriger auszuführen, doch kann mit im Zentrum der Lochkreise angeordneten Kühlluft düsen der gleiche Effekt erreicht werden.
Die Kante 9 kann sich senkrecht oder seitlich versetzt über dem Punkt befinden, von dem die ein zelnen Schlitze der Düsenlöcher 10 ausgehen. Vor zugsweise soll sie so angeordnet sein, dass ein Arm des Fadenquerschnitts ausschliesslich durch die eine und die beiden anderen Arme im wesentlichen nur durch die zweite Komponente gebildet wird.
Die Stellung der Schlitze der Düsenlochbohrungen und der zugehörigen Kante 9 sowie deren Form und die Anblasrichtung durch die Abkühlluft sind wichtige Faktoren zur Beeinflussung der Querschnittsformen der Fäden 10. Es hat sich gezeigt, dass nur dann ein Maximum an Gleichmässigkeit der Querschnittsfor- men, an Färbeegalität und an Gleichmässigkeit der Kräuselung erzielt werden kann, wenn die folgenden Voraussetzungen erfüllt sind, wie dies in Fig. 3 dar gestellt ist: 1. Die Kante 9 soll geradlinig sein.
2. Die Kante 9 soll sich senkrecht über dem Punkt befinden, wo die Schlitze der Düsenlochbohrungen zu sammenstossen.
3. Der Schlitz 12 mit der Länge 1, durch den ausschliesslich die niederviscose Komponente austritt, soll senkrecht zur Richtung der Kante 9 stehen und gegen die Anblasrichtung 11 gerichtet sein.
4. Der Winkel und die Armlänge der Schlitze der Düsenlochbohrungen soll gegenüber der Senkrechten zur Kante 9 spiegelsymmetrisch sein.<I>(a = a',</I> 1' = 1").
5. Bei Düsenbohrungen mit ungleichen Armen soll der längste oder kürzeste gegen die Anblasrichtung gerichtet sein.
<I>Beispiel</I> Es wird eine Spinnvorrichtung verwendet, wie sie in Fig. 1 und 2 der Zeichnung schematisch dargestellt ist, und welche sechs Düsenlöcher aufweist. Die Kam mern 2 und 3 werden mit gleichen Mengen von geschmol zenem Polyester und Polyamid beliefert.
Die Kammer 2 wird ein Polyäthylenterephthalat mit einer reduzier ten Viscosität von 0,600, der Kammer 3 ein mit 0,3 % Tifiandioxyd mattiertes Polyhexamethylenadip- amid mit einer reduzierten Viscosität von 1,175 zuge führt.
Die Düsenlöcher bestehen aus drei gleichlangen, an einem Ende zusammenstossenden, am andern Ende abgerundeten, miteinander einen Winkel von je 120 bildenden, rechteckigen Schlitzen von 120 ,u Breite und 925,u Länge. Sie sind derart gegenüber der Kante 9 orientiert, dass der den niedrigerviscosen Polyester führende Arm senkrecht zur Richtung der Kante 9 steht.
Die Kompositfäden werden aus den Spinndüsen in eine Kühlluftatmosphäre ausgestossen, wobei eine Blasrichtung gewählt wird, wie sie in Fig. 2 der Zeichnung mit Pfeilen 11 bezeichnet ist, und mit 760 m/Min. aufgewickelt (= Faden A).
Dieser ist vollkommen glatt und besitzt einen im wesentlichen gleichmässigen trilobalen Querschnitt gemäss Fig.4 der Zeichnung, wobei der eine Arm 13 des Faden querschnitts ausschliesslich aus Polyäthylentere- phthalat, die anderen zwei Arme 14 im wesentlichen aus dem Polyhexamethylenadipamid besteht. Die Kompo nenten lassen sich nicht trennen.
Der unverstreckte Kompositfaden A wird bei einer Aufspulgeschwindigkeit von 188 m/Min. bei einer Temperaur von etwa 185 C in einem Verhältnis von 2,51 verstreckt (= Faden<I>B).</I> Dieser Faden<I>B</I> weist nach Entspannung die in der Tabelle vermerkten Eigenschaften auf.
Eine weitere Probe des unverstreckten Komposit- fadens A wird unter gleichen Bedingungen, aber mit einem Verhältnis von 2,72 heiss verstreckt. Der Faden kräuselt nach Aufhebung der Streckspannung spontan (= Faden C). Der gekräuselte Faden C wird in spannungslosem Zustand während 15 Minuten mit heissem Wasser von 98 C thermofixiert (= Faden D).
Die Eigenschaften der Fäden<I>B</I> bis<I>D</I> sind in der Tabelle vergleichsweise aufgeführt.
EMI0003.0010
Faden <SEP> Titer <SEP> in <SEP> den. <SEP> (Tex) <SEP> Take <SEP> up <SEP> Bogenzahl
<tb> B <SEP> 21 <SEP> (2,3) <SEP> 66 <SEP> 5,1
<tb> C <SEP> 19 <SEP> (2,1) <SEP> 68 <SEP> 7,1
<tb> D <SEP> 76 <SEP> 13,5 Wiederholung der Fixierung beeinflusst die Faden eigenschaften praktisch nicht; insbesondere ist keine Trennung der Komponenten zu beobachten.
Die Tabelle zeigt, dass mit zunehmender Ver- streckung günstigere Kräuselungseigenschaften zu er warten sind. Die Thermofixierung in spannungslosem Zustand wirkt sich hier positiv auf den take up und die Bogenzahl aus, während diese Beobachtung bei den kreisrunden Querschnitt aufweisenden Fäden ge mäss dem Hauptpatent nicht gemacht wird. Der Griff des trilobale Komposit-Einzelfäden aufweisen den Fadens ist härter und trockener als bei solchem mit kreisrunden Komposit-Einzelfäden.
Eine gleichartig, aber mit Düsenlöchern, die aus einem längeren und zwei kürzeren rechteckigen, unter einander je einen Winkel von 120 bildenden Schlit zen bestehen, die an einem Ende zusammenstossen und die auf der Düse derart angeordnet sind, dass der längere Schlitz gegen die Richtung der Blasluft weist, gesponnener Faden besitzt trilobale Querschnittsform, wie sie in Fig. 6 der Zeichnung dargestellt ist. Der spontan gekräuselte Faden besitzt einen harschen, sandigen Griff.
Wenn eine der beiden Komponenten eine sehr niedrige Viscosität besitzt und zudem die Kühlluft in Richtung der Kante 9 auf die Fäden auftrifft, so zeigt es sich, dass die aus den zwei kürzeren Schlitzen austretende hochviscose Komponente zu einem kreis artigen Gebilde, aus dem die aus dem längeren Schlitz ausgestossene niederviscose Komponente gemäss Fig. 5 der Zeichnung vorragt, verläuft.
Es sind somit, wenn man trilobale Fäden erzeugen will, dem Viscositäts- unterschied der Komponenten gewisse obere Grenzen gesetzt, was vom Fachmann in Vorversuchen abzu klären ist.
Das vorhergehende Beispiel zeigt Ergebnisse bei textilen Titern. Erwartungsgemäss ist die Kräuselung, besonders die Bogenzahl bei gröberen Fäden, wie sie für Teppiche und Polsterstoffe verwendet werden, nicht so hoch, wie bei den feinen Titern. Dies ist weiter kein Nachteil, da für solche Zwecke das derart erhaltene Garnvolumen bereits sehr interessant ist.
Das Spinnen von profilierten Kompositfäden aus Polyamiden und Polyestern ist aus der US-Patent- schrift Nr. 3 117 906 (französische Patentschrift Num mer<B>1338</B> 365) bekannt. Es handelt sich aber bei diesen bekannten Formen um nicht spontan kräu selnde Fäden, deren Komponenten sich infolge der niedrigen Strecktemperatur bei entsprechender Nach behandlung trennen, damit man sehr feine Einzelfäden mit naturseideähnlichem Aussehen erzeugen kann.
In der US-Patentschrift Nr. 3 117 362 sind runde Kompositfäden beschrieben, die in ihre einzelnen, nicht kreisrund profilierten Komponenten aufgespalten wer den können. Diese Fäden sind nicht spontan kräu selnd, sondern die Kräuselung entwickelt sich nach der Verstreckung nur im Verlauf einer separaten Schrumpfbehandlung, beispielsweise mit kochendem Wasser.
Trilobal, spontaneously crimping composite filaments and process for their production The main patent relates to a process for the production of polyamides as one and different types of polyamides or polyesters as the other component, spontaneously crimping the composite filaments, which are produced by spinning the components from the melt flow side by side through common nozzle holes.
This process is characterized in that the spun structures are stretched at temperatures of 60 ° C. or less below the melting point of the component which melts at a lower temperature.
The main patent also relates to the spontaneously curling composite filaments produced by this process with components combined side by side.
The present additional patent relates to a process for the production of trilobal composite threads whose components do not separate, according to claim I of the main patent, which is characterized in that the two components are spun together side by side through three-armed nozzle holes.
The expression three-armed should be understood to mean nozzle bores that are composed of three slots starting from a common point. The slots can have parallel or non-parallel longitudinal sides, they can be straight or curved, center-side or end-side or otherwise have extensions in any shape distributed over the longitudinal side. They can also have ends of different shapes.
Threads that have a trilobal cross section have recently found widespread use in various fields. The areas of use are largely determined by the cross-sectional shapes. Some forms are used in fashionable woven and knitted fabrics in which a glitter effect is desired; others are suitable for upholstery and furniture fabrics and carpets. In general, the trilobal threads in the textured state are said to have a high volume, a more comfortable grip, improved covering power, higher stability of the threads in the pile and a lower apparent tendency towards soiling.
For many of these uses, a special crimping treatment, for example by upsetting crimping or treatment in a whirling chamber, both combined with heat setting, requires the threads, fibers or yarns to have a larger volume and thus an improved grip, improved heat retention and coverage be awarded.
On the other hand, various composite threads made from the most varied of polymers have been described, which curl by swelling or shrinking treatment, mostly in the heat. Spontaneous crimping composite threads with an essentially circular cross-section made of various synthetic, linear, thermoplastic polymers have also been made known by the Applicant.
The present invention also relates to composite filaments according to claim II of the main patent and produced by the method according to the present invention. These filaments can have different angles between the individual arms. The cross-sectional shape can e.g. B. have convex straight or concave connecting lines between the three extremities. On the other hand, a cloverleaf shape is not indicated, as such shapes are more sensitive to separation of the components in the individual arms.
The ends of the arms are preferably rounded; in special cases they can also be thickened. The arms can also have symmetrical or asymmetrical, identical or different shapes.
The invention will now be explained in more detail using a drawing of a device for spinning the trilobal composite filaments and an example using this device.
In this drawing: FIG. 1 shows a cross section through the device for producing threads exclusively containing composite single threads, FIG. 2 shows a plan view of the same spinning device from the outside of the nozzle, FIG. 3 shows a spinning nozzle bore with unequal arms,
4 shows a cross section through the trilobal composite single thread with arms of essentially equal length,
5 shows a cross section through a composite single thread not according to the invention and FIG. 6 shows a cross section through a mirror-symmetrical trilobal composite single thread with unequal arms, produced with the aid of the nozzle according to FIG.
Fig. 1 corresponds to Fig. 1 of the Hauptpaten tes. It goes without saying that embodiments with several parallel straight edges 9 or with one or more circular edges 9 arranged coaxially with one another can also be used if no special requirements are placed on the evenness of the cross-sectional shapes and the crimp properties.
Fig. 2 corresponds to Fig. 2 of the Hauptpaten with the difference that the nozzle holes 10 have a three-armed shape and the preferred blowing direction 11 is indicated by arrows.
The slots emanating from the common center can be the same or different lengths, depending on the desired properties. Furthermore, the angle between the individual arms can also be the same or different, a symmetrical or asymmetrical distribution again being possible.
The direction in which the cooling air is blown onto the thread cross-sections can in and of itself be arbitrary if no great demands are made on the regularity of the shape. Preferably, one arm is directed precisely against the direction of the blown air. In the case of arms of unequal length, this is preferably the longest or shortest.
This requirement is more difficult to implement with circular edges 9, but the same effect can be achieved with cooling air nozzles arranged in the center of the hole circles.
The edge 9 can be located vertically or laterally offset above the point from which the individual slots of the nozzle holes 10 start. It should preferably be arranged in such a way that one arm of the thread cross-section is formed exclusively by one and the other two arms essentially only by the second component.
The position of the slots of the nozzle hole bores and the associated edge 9 as well as their shape and the blowing direction by the cooling air are important factors for influencing the cross-sectional shapes of the threads 10. It has been shown that only then can the cross-sectional shapes be as uniform as possible, in terms of dye evenness and the uniformity of the crimp can be achieved if the following requirements are met, as shown in Fig. 3 is: 1. The edge 9 should be straight.
2. The edge 9 should be located vertically above the point where the slots of the nozzle holes collide.
3. The slot 12 with the length 1, through which only the low-viscosity component exits, should be perpendicular to the direction of the edge 9 and be directed against the blowing direction 11.
4. The angle and the arm length of the slots of the nozzle holes should be mirror-symmetrical with respect to the perpendicular to the edge 9. <I> (a = a ', </I> 1' = 1 ").
5. In the case of nozzle bores with unequal arms, the longest or shortest should be directed against the blowing direction.
<I> Example </I> A spinning device is used as is shown schematically in FIGS. 1 and 2 of the drawing, and which has six nozzle holes. The chambers 2 and 3 are supplied with equal amounts of molten polyester and polyamide.
Chamber 2 is a polyethylene terephthalate with a reduced viscosity of 0.600, and chamber 3 is supplied with a polyhexamethylene adipamide matted with 0.3% titanium dioxide and having a reduced viscosity of 1.175.
The nozzle holes consist of three rectangular slots of the same length, each meeting at one end, rounded at the other end and forming an angle of 120, each with a width and length of 925. They are oriented with respect to the edge 9 in such a way that the arm leading the lower viscose polyester is perpendicular to the direction of the edge 9.
The composite threads are ejected from the spinnerets into a cooling air atmosphere, a blowing direction being selected as indicated by arrows 11 in FIG. 2 of the drawing, and at 760 m / min. wound up (= thread A).
This is completely smooth and has an essentially uniform trilobal cross-section according to FIG. 4 of the drawing, one arm 13 of the thread cross-section consisting exclusively of polyethylene terephthalate, the other two arms 14 essentially consisting of polyhexamethylene adipamide. The components cannot be separated.
The undrawn composite thread A is at a winding speed of 188 m / min. stretched at a temperature of about 185 C in a ratio of 2.51 (= thread <I> B). </I> This thread <I> B </I> has the properties noted in the table after relaxation.
Another sample of the undrawn composite thread A is hot drawn under the same conditions but with a ratio of 2.72. The thread crimps spontaneously after the stretching tension has been released (= thread C). The crimped thread C is heat-set in the tension-free state for 15 minutes with hot water at 98 C (= thread D).
The properties of the threads <I> B </I> to <I> D </I> are listed for comparison in the table.
EMI0003.0010
Thread <SEP> titer <SEP> in <SEP> den. <SEP> (Tex) <SEP> Take <SEP> up <SEP> number of sheets
<tb> B <SEP> 21 <SEP> (2,3) <SEP> 66 <SEP> 5,1
<tb> C <SEP> 19 <SEP> (2.1) <SEP> 68 <SEP> 7.1
<tb> D <SEP> 76 <SEP> 13.5 Repetition of the fixation has practically no effect on the thread properties; in particular, no separation of the components can be observed.
The table shows that more favorable crimp properties can be expected with increasing stretching. The heat-setting in the de-energized state has a positive effect on the take-up and the number of bends, while this observation is not made with the circular cross-section of the threads according to the main patent. The handle of the trilobal composite single threads has the thread is harder and drier than the one with circular composite single threads.
One of the same type, but with nozzle holes consisting of one longer and two shorter rectangular slots, each forming an angle of 120 between each other, which meet at one end and which are arranged on the nozzle in such a way that the longer slot is against the direction of the Blown air has spun thread has a trilobal cross-sectional shape, as shown in Fig. 6 of the drawing. The spontaneously crimped thread has a harsh, sandy handle.
If one of the two components has a very low viscosity and the cooling air also hits the threads in the direction of the edge 9, it is found that the highly viscous component emerging from the two shorter slits forms a circular structure from which the from the longer slot ejected low-viscosity component according to FIG. 5 of the drawing protrudes.
Thus, if one wants to produce trilobal threads, certain upper limits are set for the difference in viscosity between the components, which must be clarified by the person skilled in the art in preliminary tests.
The previous example shows results for textile titers. As expected, the crimp, especially the number of bows in coarser threads such as those used for carpets and upholstery fabrics, is not as high as in the case of the fine counts. This is also not a disadvantage, since the yarn volume obtained in this way is already very interesting for such purposes.
The spinning of profiled composite threads made of polyamides and polyesters is known from US Pat. No. 3,117,906 (French Pat. No. No. 1338 365). However, these known shapes are not spontaneously kräu seldom threads, the components of which separate due to the low stretching temperature with appropriate aftertreatment, so that very fine individual threads with a natural silk-like appearance can be produced.
In US Pat. No. 3,117,362 round composite threads are described which can be split into their individual, non-circularly profiled components. These threads do not curl spontaneously, but rather the crimp develops after drawing only in the course of a separate shrink treatment, for example with boiling water.