DE1435405B2

DE1435405B2 - Verfahren zur herstellung von verbundfaeden aus zwei verschiedenen polymeren materialien

Info

Publication number: DE1435405B2
Application number: DE19631435405
Authority: DE
Inventors: Jesse Louis Santangelo Joseph Germano Charlotte N C Moelter Gregory Martin Summit N J Riley, (V St A)
Original assignee: Celanese Corp of America
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1962-03-07
Filing date: 1963-03-06
Publication date: 1973-08-30
Also published as: DE1435405C3; CA931713A; US3209402A; GB1035831A; DE1435405A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Verbundfaden aus zwei verschiedenen polymeren Materialien, die Seite an Seite über die gesamte Fadenlänge angeordnet sind.

Zur Herstellung von Verbundfaden, die aus zwei verschiedenen polymeren Materialien bestehen, die nicht homogen gemischt, sondern über die ganze Länge des Fadens Seite an Seite angeordnet sind, aber miteinander verbunden bleiben, sind verschiedene Verfahren bekannt. Diesen bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß die der jeweiligen Düsenbohrung zugeführten Einzelströme von zwei verschiedenen polymeren Materialien vor jeder einzelnen Düsenbohrung zusammengeführt werden müssen, damit dort ein Verbundfaden austritt. Dies erfordert bei dem geringen Durchmesser der Fäden selbstverständlich höchst präzise, aufwendige Apparaturen komplizierter Konstruktion. Darüber hinaus besitzen die auf diese Weise hergestellten Verbundfäden häufig insofern Nachteile, als sie in ihrer Qualität Schwankungen zeigen und unregelmäßige Fadenstrukturen aufweisen.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem es nicht mehr notwendig ist, die Einzelströme der polymeren Materialien vor jeder einzelnen Düsenbohrung miteinander zu vereinigen, so daß gleichzeitig auch aufwendige, komplizierte Konstruktionen entfallen und Verbundfaden mit besonders gleichmäßigem Aufbau erhalten werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Verbundfaden aus zwei verschiedenen polymeren Materialien, die Seite an Seite über die gesamte Fadenlänge angeordnet sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man in die Mitte eines Laminarstroms des einen Materials einen laminaren Kernstrom des anderen Materials einführt und diesen Kernhüllestrom durch eine Düsenplatte mit einer Vielzahl kreisförmig angeordneter Spinnöffnungen hindurchpreßt, wobei die Grenzfläche zwischen Mantelstrom und Kernstrom diese Bohrungen schneidet.

Bei der Verwendung von mehr als zwei polymeren Materialien verwendet man Düsenplatten mit auf mehreren konzentrischen Kreisen angeordneten Spinnöffnungen, wobei die Zahl der konzentrischen Kreise gegenüber der Zahl der verwendeten polymeren Materialien um eins reduziert ist.

Eine Vorrichtung, die sich zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eignet, ist in der Abbildung dargestellt.

ίο Bei der dargestellten Vorrichtung wird die fadenbildende Flüssigkeit A durch die Dosierpumpe 1 in die Leitung 2 eingeführt. Die fadenbildende Flüssigkeit B wird durch Leitung 3 mit Hilfe der Meßpumpe 4 in die Mitte des Flüssigkeitsstrom^ eingeführt. Die zugeführten Mengen der Flüssigkeiten A und B werden so geregelt, daß sie laminar und nicht turbulent fließen. Die Flüssigkeit A bildet somit eine fließende Hülle um den aus der Flüssigkeit B bestehenden fließenden Kern. Die beiden Ströme vermischen sich kaum oder überhaupt nicht. Der aus der Hülle und dem Kern bestehende Strom wird durch Filter 5 in die Spinndüse 6 gedrückt, die eine Vielzahl von Bohrungen oder Spinnöffnungen, die in einem ( Kreis angeordnet sind, aufweist. Wenn der die Hülle bildende Strom und der den Kern bildende Strom in gleicher Menge gefördert werden, wird der Kemstrom aus der dem Mittelpunkt der Spinndüse am nächsten gelegenen Hälfte jeder Bohrung ausgepreßt, während der die Hülle bildende Strom durch die äußere Hälfte jeder Bohrung gepreßt wird. Hierbei bildet sich ein Verbundfaden, der ungefähr je zur Hälfte durch die Flüssigkeiten A und B erzeugt wird. Durch Veränderung der Mengen, in denen die Flüssigkeiten in die Leitung 2 und in die Spinndüse 6 eingeführt werden, kann das Mengenverhältnis der beiden Materialien in den Fäden leicht in jeder gewünschten Weise verändert werden, z. B. von weniger als 5 % bis zu mehr als 95 % jedes Polymeren, jedoch werden die Materialien vorzugsweise in Mengen von 10 bis 90 % verwendet.

Natürlich ist diese Ausführungsform des Spinnens unter Zuführung der Spinnflüssigkeiten als »Hülle« und »Kern« nicht auf die Herstellung von Garnen beschränkt, die nur aus zwei verschiedenen Materia- (

lien bestehen. Während oben die Bildung eines Verbundfadens geschildert wird, dessen Kern aus der Flüssigkeit B und dessen Hülle aus der Flüssigkeit A besteht, könnte man eine zweite Hülle aus einem anderen fadenbildenden Material um die Hüllet legen, so daß beim Auspressen aus den Bohrungen der Spinndüse 6 Verbundfaden aus drei Materialien gebildet würden. In der gleichen Weise kann jede beliebige Zahl verschiedener fadenbildender Flüssigkeiten durch die Bohrungen der Spinndüse 6 gepreßt werden, wobei Fäden aus der entsprechenden Anzahl von Komponenten entstehen. Die besten Ergebnisse werden jedoch erhalten, wenn nicht mehr als fünf Komponenten verwendet werden.

Das Verfahren gemäß der Erfindung unter kon-

zentrischem Zuführen der Spinnflüssigkeiten zur Düse ist auch auf Düsen anwendbar, deren Bohrungen auf mehreren Kreisen angeordnet sind. Beispielsweise kann ein Kernstrom aus der Flüssigkeit A mit einem um den Kern A gelegten Strom aus einer f aden-

⁶S bildenden Flüssigkeit B, um die als Hülle wiederum ein Strom aus der Flüssigkeit A gelegt ist, durch eine Spinndüse gesponnen werden, deren Bohrungen in zwei konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Wenn

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die Durchflußmengen des Kernstroms aus der Flüs- werden, um den Faden aufzurauhen oder um ihn

sigkeit/1 und der Strom der äußeren Hülle aus der unter merklicher Verringerung der Festigkeit zu

Flüssigkeit A gleich gehalten werden und die Durch- färben oder zu mattieren.

flußmenge jedes dieser beiden Teilströme halb so groß Die verschiedenen fadenbildenden Flüssigkeiten ist wie die Durchflußmenge der Flüssigkeit B, die sich 5 können chemisch verwandt sein, doch können auch zwischen Kern und Außenhülle befindet, treten Stoffe verwendet werden, die zu ganz verschiedenen gleiche Zweikomponentenfäden aus allen Löchern Klassen gehören. Die einzige Voraussetzung ist, daß aus. Wenn man die Durchflußmengen der Flüssig- die Flüssigkeiten sich nicht gegenseitig koagulieren keit A im Kernstrom und der Flüssigkeit A in dem und beim Naßspinnen durch ein gemeinsames Kaogu-Strom der Außenhülle gleich hält und das Verhältnis io liermittel koagulierbar sind. Durch Verwendung von der Durchflußmenge der Flüssigkeit B in dem Strom fadenbildenden Stoffen, die während der Fällung, der Zwischenhülle zur Summe der Durchflußmengen Trocknung oder Nachbehandlung verschieden stark der beiden aus der Flüssigkeit A bestehenden Ströme schrumpfen, können stark gekräuselte Fasern herverändert, kann das Mengenverhältnis der aus den gestellt werden. ~
Flüssigkeiten A und B gebildeten Materialien im fer- 15 Spezielle fadenbildende Stoffe, aus denen Verbundtigen Verbundfaden nach Belieben variiert werden. fäden nach dem Verfahren gemäß der Erfindung herin der gleichen Weise können aus zwei Polymeren gestellt werden können, sind Celluloseacetat, Cellubestehende Verbundfaden aus einer Spinndüse, deren losetriacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Bohrungen in einer beliebigen Anzahl von konzen- Polyacrylnitril, Polyvinylacetat, Polycarbonate, beitrischen Kreisen angeordnet sind, gesponnen werden, 20 spielsweise das Reaktionsprodukt von Bisphenol A indem man lediglich die entsprechende Zahl von kon- und Phosgen, Polyolefine, wie Polyäthylen oder PoIyzentrischen Strömen zuführt. propylen, Polyester, Polyamide, Polyurethane und Gegebenenfalls kann der Kernstrom radial so Polyharnstoffe. Das jeweilige Lösungsmittel hängt unterteilt werden, daß er aus mehreren verschiedenen natürlich von der Art des fadenbildenden Stoffs ab. fadenbildenden Flüssigkeiten besteht, während die 25 Zu den typischen Lösungsmitteln gehören Aceton Hülle aus einer einzigen fadenbildenden Flüssigkeit und Methylenchlorid sowie die Kohlenwasserstoffe, bestehen kann. Durch entsprechende Anordnung der wie Xylol, für die Polyolefine. Im allgemeinen beBohrungen in der Spinndüse sind zahllose Variatio- trägt die Menge des im Lösungsmittel gelösten fadennen der als Endprodukt erhaltenen Verbundfaden bildenden Stoffs 8 bis 35 Gewichtsprozent, vorzugsmöglich. 30 weise 15 bis 30 Gewichtsprozent.

Die Art des Spinnverfahrens zur Bildung der Ver- In den folgenden Beispielen beziehen sich die

bundfäden aus dem gemeinsamen Strom beim Durch- Mengenangaben auf das Gewicht, wenn nicht anders

gang durch die Düse ist nicht entscheidend; es kann angegeben,
je nach der Art der fadenbildenden Flüssigkeiten

nach dem Trocken-, Naß- und Schmelzspinnverf ah- 35 Beispiell
ren gearbeitet werden.

Die fadenbildenden Flüssigkeiten können Lösun- Verbundfaden aus glänzendem und mattem Cellugen sein, die die gleiche fadenbildende Substanz in losetriacetat wurden durch Trockenspinnen mit der Lösung enthalten, sich aber in der Art des Lösungs- in der Abbildung dargestellten Vorrichtung hergemittels oder in der Konzentration der fadenbildenden 40 stellt. Eine Lösung von 22,8 % Cellulosetriacetat in Substanz unterscheiden. Die faserbildenden Stoffe einem Gemisch aus 91 % Methylenchlorid und 9 °/o können Polymere sein, die sich in ihrem Polymerisa- Methanol wurde durch die Pumpe 4 als Kernstrom tions- oder Abbaugrad unterscheiden. Im Falle von gefördert, während eine Lösung von 22,4 °/o -Cellu-Cellulose oder ihren Derivaten können die beiden losetriacetat und 1,25 °/o Titandioxyd, bezogen auf Lösungen aus Cellulose verschiedenen Ursprungs ge- 45 das Triacetat in dem gleichen Lösungsmittelgemisch bildet werden, beispielsweise eine aus Baumwollinters als matte Komponente durch die Pumpe 1 als Hülle und die andere aus Holzzellstoff. Lösungen, die einem gefördert wurde. Die beiden konzentrisch strömenden Reifeprozeß unterworfen werden, wie es bei Viscose Lösungen wurden einer Spinndüse mit 20 Bohrungen der Fall ist, können sich u. a. allein in ihrem Reife- zugeführt. Die Bohrungen, die die Form einer Hantel grad unterscheiden. 5° hatten, bei einer Querschnittsfläche von 1,1 mm², Die fadenbildenden Flüssigkeiten können auch waren in einem einzigen Kreis eines Durchmessers Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase enthalten, bei- von 19 mm angeordnet. Der lange Teil jeder Bohrung spielsweise Pigmente, Aufrauhungsmittel, Weich- lag auf einem Radius der Spinndüse. Die Düse und macher, Mittel zur Verbesserung des Griffs, Fette, die Spinnstelle wurden mit einem elektrischen Heizöle, Seifen, Harze, Farbstoffe, Fungizide, medizi- 55 band, das um die Spinnstelle gewickelt war, bei 70° nische Substanzen, phosphoreszierende Substanzen gehalten. Die Pumpen, die jede Lösung dosierten, und Stoffe, die mit der Spinnsubstanz in der Lösung förderten in einer Menge von 2 ml/min. Auf diese oder während der Ausfällung chemisch zu reagieren Weise wurden 20 Verbundfäden aus glänzendem und vermögen. Ein Polymeres kann Schwefelsäuregrup- mattem Triacetat durch eine Luftstrecke von 2,4 m pen enthalten, die die Färbbarkeit der Faser mit ^5o zur Aufwickelvorrichtung einer Ringzwirnmaschine basischen Farbstoffen verbessern. Insbesondere kön- gesponnen. Während einer Spinnzeit von 4,5 Stunden nen solche Zusätze, die zur Modifizierung der Eigen- änderte sich die Zusammensetzung der Fäden nicht, schäften der Fasern verwendet werden und bisher . .
unvermeidliche Nachteile mit sich brachten, wenn sie B e 1 s ρ 1 e 1 2
homogenen Fasern zugesetzt wurden, auf die Zone ⁶5 Bei der Anwendung des Verfahrens beim Schmelzdes Fadens beschränkt werden, in der sie erwünscht spinnen wurde die Vorrichtung elektrisch oder mit sind. Beispielsweise können Pigmente und Mattie- einem Ölmantel erhitzt. Lineares Polyäthylen wurde rungsmittel in eine fadenbildende Lösung eingeführt in die Leitung 3 und isotaktisches Polypropylen in

die Leitung 2 gepumpt. Die ganze Vorrichtung wurde bei einer Temperatur von etwa 300° gehalten. Die aus Kernstrom und Hüllenstrom bestehende Schmelze wurde durch sechs abwechselnd angeordnete Filtergewebe aus nichtrostendem Stahl mit 50 bzw. 400 Maschen je Zoll geführt und dann durch eine Spinndüse mit 10 Löchern gepreßt, die einen Durchmesser von 0,38 mm hatten und auf einem einzelnen Kreis angeordnet waren. Die Förderungen der beiden Pumpen 1 und 4 wurden gleich gehalten; sie lagen so hoch, daß die gebildeten Fäden mit etwa 400 m/min abgezogen werden konnten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Verbundfaden aus zwei verschiedenen polymeren Materialien, die Seite an Seite über die gesamte Fadenlänge angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß man in die Mitte eines Laminarstroms des einen Materials einen laminaren Kernstrom des anderen Materials einführt und diesen Kernhüllestrom durch eine Düsenplatte mit einer Vielzahl kreisförmig angeordneter Spinnöffnungen hindurchpreßt, wobei die Grenzfläche zwischen Mantelstrom und Kernstrom diese Bohrungen schneidet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Verwendung von mehr als zwei polymeren Materialien Düsenplatten mit auf mehreren konzentrischen Kreisen angeordneten Spinnöffnungen verwendet, wobei die Zahl der konzentrischen Kreise gegenüber der Zahl der verwendeten polymeren Materialien um eins reduziert ist.