DE1435583A1 - Verfahren zum Spinnen von fadenartigen Mehrkomponentengebilden - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR. E.WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN I 43558

DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG

telefon, 55547« 8000 MöNCHen 15, 30. Jan.. 1969

TELEGRAMME: KARPATENT N USSB AUMSTRASSE 10

W. 11949/64 13/Ko P 14 35 583.0

Monsanto Company
St.Louis, Missouri(V.St»A.)

Verfahren zum Spinnen von fadenartigen Mehrkomponentengebilden

Die Erfindung bezieht sich auf Behandlungs-» oder Verarbeitungsverfahren von synthetischen Textilmaterialien und insbesondere auf ein neues Verfahren zum Spinnen von Vielkomponentenfäden.

Im Verlauf der Entwicklung der Textilindustrie auf der Basis von synthetischen Pasern oder Fäden wurden viele Versuche hinsichtlich der Herstellung von Paser- oder Padenmaterialien durchgeführt, welche die allgemein bekannten Vorteile von synthetischen Pasern, wie Leichtigkeit der Pflege, Dauerhaftigkeit und verbesserte mechanische Eigenschaften beibehalten, jedoch gleichzeitig die verlangten Eigenschaften besitzen, um Gewebe oder Textilwaren von beson= derem vorteilhaften oder ästhetischem Aussehen, beispiels-

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v/eise ein solches, welches für Wollwaren kennzeichnend ist, zu erhalten. Wollwaren besitzen einen guten Bausch und eine gute Bedeckung, welche bei einer verhältnismäßig geringen End schrumpfung erhalten werden können, waa aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten sehr erwünscht ist. Außerdem besitzen Wollwaren ausgezeichnete elastische Eigenschaften, z.B. Streckfähigkeit, Druckelastizität und Haltbarkeit im Gebrauch und zeigen ein angenehmes oder gefälliges Oberflächenaussehen und einen angenehmen Griffe Schließlich ist die Oberfläche von Wollwaren erneuerbarj selbst nach so schweren Verformungen, wie Verdrücken (crushing) oder Polleren und Abscheuern (glazing) kann eine neue Oberfläche mühelos erhalten werden, z„B. durch Anfeuchten, Behandeln mit Wasserdampf oder lediglich durch Erholung in feuchter luft.

Obgleich gemäß verschiedenen Vorschlägen in der Technik eine oder mehrere Eigenschaften von Wollwaren erzielt wurden, wurden in keinem Pail derartige synthetische Materialien tatsächlich als wollartig oder wollähnlich, abgesehen von dem oberflächlichen Aussehen, angesehen.

Es wurde vorgeschlagen, die Eigenschaften von synthetischen (Textilwaren dadurch zu verbessern, daß man den Fasern eine Kräuselung mit einer großen Vielzahl von Profilen

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erteilt. Fasern oder Fäden dieser Art wurden durch Anwendung von besonderen Spinnvorrichtungen und -bedingungen oder durch Nachbehandlungen hergestellt, die vorgesehen sind, um verschiedene physikalische Eigenschaften über den Querschnitt von Einzelkomponentenfäden zu ergeben. Ferner wurden Fäden dieser Art durch Zusammenspinnen von zwei oder mehreren Materialien unter Bildung eines Vielkomponentenfadens hergestellt. Als Beispiel für derartige zusammengesetzte Päden können Hüllen-Kern-Fäden (umwickelte Seelenfäden) (sheath-core filaments), d.h. bei welchen eine Komponente einen exzentrisch angeordneten Kern und eine andere Komponente die Hülle oder den Mantel bildet, Fäden mit einer Nebeneinanderanordnung, d.h. bei welchen die Komponenten so nebeneinander angeordnet sind, daß jede einen Seil der Fadenoberfläche bildet und Jede Komponente exzentrisch mit Bezug auf den Gesamtfadenquerschnitt angeordnet ist. Mervn. die beiden Komponenten von derartigen Vielkomponentenfäden eine oder mehrere verschiedene physikalische Eigenschaften besitzen, z.B. einen verschiedenen Grad der potentiellen Schrumpfung, wird eine Kräuselung hervorgerufen, welche durch die unterschiedliche Schrumpfung der gesponnenen und gestreckten Komponenten, welche den verschiedenen in der Technik bekannten Nachbehandlungen unterworfen sind, verursacht wird.

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Der hier verwendete Ausdruck "Vielkomponente¹' "bezeichnet Gefüge oder Gebilde sowohl in Form einer Lösung oder von Sohmelzströmen von spinnfähigen Medien als auch in Form "bon Fäden, welche daraus erhältlich sind, und aus einer Vielzahl von Komponenten zusammengesetzt sind, wobei jede dieser Komponenten im Querschnitt als getrennte, ungemischte Masse erscheint, die gegebenenfalls in der Verteilung linear von einem gegebenen Aufbau oder mit Bezug auf die Komponentenverteilung von entsprechenden Gebilden schwanken kann· Der hier verwendete Ausdruck "konjugiert" bezeichnet derartige Vielkomponentengebilde, welche eine relativ selbständige Gleichförmigkeit der Komponentenverteilung sowohl in Längsriohtung einer gegebenen Ausbildungsform als auch mit Bezug zu entsprechenden Ausführungsformen aufweisen; der Ausdruck "Zusammensetzung" oder "Masse" bezeichnet solohe Vielkomponentengebilde., welche in ihrer Längsrichtung eine weitgehende Gleichförmigkeit der Komponentenverteilung aufweisen, jedooh können sie in einer solchen Verteilung als auch zwischen ähnlichen Gebilden variieren.

Obgleich ein selbstkräuselnder Faden einer der Hauptziele von Mehrkomponenten-Spinnteohniken darstellt, ist es ersichtlich, daß auch andere Zwecke verwirklicht werden können· Beispielsweise kann durch die Verwendung von Kom-

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ponenten, welche untereinander mit Ausnahme ihrer !Färbung gleich sind, ein Faden oder ein Fadenbündel erzeugt werden, welches in seiner Längsrichtung eine Vielfarbigkeit aufweist. Es können auch Mehrkomponentenfäden hergestellt werden, in welohen eine oder mehrere Komponenten so ausgewählt sind, um eine Flammenfestigkeit oder Flammenverzögerung zu erteilen, wobei die übrigen Komponenten aufgrund ihrer gegenüber Belastung oder Beanspruchung beständigen (load bearing) Eigenschaften gewählt sind· Allgemein wurde gefunden, daß das Vielkomponentenspinnverfahren, insbesondere in der Ausführungsform gemäß der Erfindung, ein besonders vorteilhafter Vorschlag für die Gewinnung von fadenartigen Gebilden, welche eine Summe einer besonders vorteilhaften Kombination von Eigenschaften, wie sie bisher bei Einzelkomponentengebilden nicht erhältlich war, besitzen.

Bei dem Mehrkomponenten-Spinnverfahren werden im allgemeinen getrennt von irgendeinem besonderen Verfahren oder einer besonderen Vorrichtung, zwei oder mehrere fadenbildend© Materialien von verschiedenen Eigenschaften im geschmolzenen oder plastifizierten Zustand oder in Form von Lösungen davon in getrennten oder nur teilweise vermischten Phasen durch eine gemeinsames Mundstück oder eine Vielzahl von öffnungen ausgestoßen oder extrudiert, an welcher Stelle sie

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in einer exzentrischen oder STebeneinander-Beziehung verbunden und in ein Verfestigungsmedium geführt werden, das entweder gasförmig oder flüssig sein kann und entweder einen Kühl-Ausfällungs- oder Verdampfungseffekt ausübt, um dadurch eine Padeneinheit zu bilden, wobei die verschiedenen Mat er ialien jeweils getrennte, exzentrisch angeordnete Teile des Fadenquerschnittkörpers bildet.

Irgendeines der fadenbildenden Katerialisn oder Lösungen kann zur Anwendung gelangen, einschließlich Viakosen, Proteinen, z.B. Caseine und Sojabohnenproteine, Cellulosederivaten, z.B. Celluloseacetat und Äthylcellulose und Harzen, z.B. Polyamide, die Vinylharze, insbesondere die Mischpolymerisate von Vinylchlorid und Vinylacetat und die Vinylidenhalogenide. Falls verschiedene Cellulose^xanthogenate oder Viskosen verwendet werden, können sie sich beispielsweise im Alter, Gellulosegehalt, ITatriumhydroxydgehalt, Schwefelkohlenstoff gehalt oder hinsichtlich der Art der Cellulose, aus der sie gebildet sind, wie Holzbrei oder Baumwollbrei oder hinsichtlich irgendwelcher zwei oder mehrerer dieser Faktoren, unterscheiden. Wenn andere Cellulosederivate z.B. Ester oder Äther verwendet werden, können sie oder ihre Lösungen sich hinsichtlich der Viskosität, des Cellulosegehalts oder des Polymerisationsgrades oder der Substitution

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der darin enthaltenen Celluloseketten unterscheiden. Bei Verwendung von Harzlösungen, können die Lösungen in Bezug auf die Art des Harzes, die Viskosität und den Polymerisationsgrad des Harzes verschieden sein. Zwei Spinnmaterialien von verschiedenen Klassen können vereinigt werden» z.B. Protein mit einer Viskose, ein Protein mit einem Celluloseacetat oder ein Celluloseacetat mit einem Vinylharz. Es ist lediglich erforderlich, daß die Materialien in der verwendeten Jona, geschmolzen oder in Lösung, sich nicht gegenseitig ausfällen und daß sie in den fertigen Fäden aneinander haften·

Wenn die Entwicklung einer latenten Kräuselfähigkeit von ISehrkomponentenfäden mit einer günstigen Komponentenverteilung erwünscht ist, werden die Fäden kurz nach dem Ausstoßen oder Ausspritzen (Extrudieren) gestreckt und entweder unmittelbar danaoh entspannen gelassen, oder sie werden nach Bildung der Fäden weiohgemacht, "beispielsweise durch Anfeuchtung oder Benetzen in entspanntem Zustand, um eine Schrumpfung zu bewirken. Es können auch Vollständig gehärtete oder verfestigte Fäden, unabhängig davon, ob sie während ihrer Bildung gestreckt worden sind oder nioht, anschließend gestreckt, weicgemaoht oder erweicht und entspannt v/erden, um die Schrumpfung und Kräuselung zu bewirken. Verschiedene AusfUhrungsformen der Vorrichtung können beim Strecken der

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Fäden zur Anwendung gelangen, z.B. ein Paar von zwangsläufig angetriebenen Walzen, auf welche Wal-zen folgen, die mit höherer Geschwindigkeit angetrieben werden. Andererseits kann eine Fadenvorratseinrichtung und eine Fadenvorsohubeinriohtung, über welche die Päden kontinuierlich in einem schraubenförmig gewundenen Weg bewegt werden, dessen einzelne Windungen allmählich oder fortschreitend breiter werden, zur Anwendung gelangen.

Das Streckverfahren orientiert die Moleküle der ver-. sohiedenen Komponentenmaterialien, r/elche die Päden bilden, in verschiedenen Graden; wenn es als Naohstreekverfahren durchgeführt wird, wird es in einem solchen Ausmaß ausgeführt, daß wenigstens eine und vorzugsweise sämtliche Komponenten der Fäden über die Elastizitätsgrenze gestreckt werden, so daß der Faden in einem außerhalb des Gleichgewichts befindlichen Zustand vorliegt, wodurch bei Entspannen während eines Schrumpfverfahrens die verschiedenen Komponenten des Fadens in verschiedenen Graden oder in verschiedenem Ausmaß mit dem Ergebnis schrumpfen oder sich zusammenziehen, daß der Faden eine beachtliche Kräuselung aufweist, welohe im allgemeinen derart ist, daß die Fäden die Form einer regelmäßigen oder unregelmäßigen schrauben- oder schneckenförmigen Windung annehmen, weiche selbst an mehr oder weniger häufigen

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Abständen von regelmäßigen oder unregelmäßigem Auftreten in ihrer Richtung umkehren. Dao Itomponentenmaterial, welches während der Kräuserbildung einer größeren Schrumpfung unterliegt, "bildet die inneren !Teile des Fadens an den Biegungen der Kräuselung.

Die so hergestellten einzelnen gekräuselten Fäden sind in ihrem Hormalzustand duroh einen stabilisierten Zustand mit einer Eigenverformung gekennzeichnet, weloher der Kräuselung einen bleibend erholbaren oder wiedergewinnbaren Charakter erteilt. Ob gekräuselt oder nicht, besitzen die Fäden eine Ausbildungs- oder eine Aufbaueinheit mit einem Querschnitt an allen Punkten in der Fadenlängsrichtung, der zwei oder mehr praktisch klar erkennbare Zonen umfaßt, von denen jede eine andere Zusammensetzung als diejenige von einer oder mehreren der verbleibenden Zonen aufweist und wenigstens eine exzentrisch mit Bezug auf den Fadenquerschnitt angeordnet ist. Wenigstens zwei der Komponentenzonen sind aus Materialien mit deutlichen Unterschieden in den Eigenschaften, insbesondere solchen Eigenschaften, die eine unterschiedliche oder differentielle Schrumpfung oder eine verschiedene elastische Erholung aus .einem gestreckten Zustand bewirken, zusammengesetzt. Es ist auch möglich, wenn die Endverwendungsawaokanforderungen es verlangen, einen derartigen

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Vielkomponentenfaden mit Eigenkräuselung herzustellen, bei welchem die die Kräuselung nicht umkehrbar oder vollständig oder teilweise umkehrbar geschaffen ist, wobei dies durch die zweckmäßige Auswahl von Komponentenmaterialien, welche den Faden aufbauen, erreicht wird·

Bisher wurden gebräuchliche Arbeitsverfahren zum Spinnen von Multikomponentenfäden dadurch ausgeführt, daß man teuere, empfindliche und komplizierte Spinndüsenausführungen verwendete, bei welchen die das spinnbare Medium darstellenden Komponenten genau zu den jeweiligen oder einzelnen Düsenöffnungen mittels getrennter -zu einer Verschmelzungsstelle an den einzelnen oder getrennten Düsenöffnungseinlässen zugeführt werden müsse. Andererseits ist der Düsenhohlraum genau durch eine Seheidewand aufgeteilt, welche unmittelbar in Uähe der Spinndüsenöffnung endet, um eine vorzeitige Vermischung der Beschiokungsströme zu verhindern. Außerdem verwendeten andere Systeme das Prinzip von zwei parallelen Spritzdüsen, welche in hintereinanderliegender Weise angeordnet sind, um der am weitesten stromaufwärts gelegenen Düse eine Lagerung innerhalb der stromabwärts gelegenen Düse und eine zentrale Beschickung dieser Düse für die Gewinnung von mit Hüllen ausgestatteten Kern- oder Seelengebilden, d.h. einer besonderen Art von Mehrkomponenten-Päden, zu erlauben.

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In allen diesen Systemen ist es Jedoch aufgrund der Komplexioität "besonders schwierig, die üinriohtung, welche Eigensohwankungen hinsichtlich der Anzahl von IXisenöffnungen aufweist, beizubehalten, welche die Anpassung an oine gegebene Spinndüsenstelle durchführbar macht. Auch die Mehrkomponentenspinndüsen sind gewöhnlich von einer derartig empfindlichen Ausführungsform, daß sie leicht beschädigt werden können und sehr schwierig wieder herzustellen sind. Die Spinneinrichtung unter Anwendung von sohneideartigen Scheidewänden sind besonders gegenüber Beschädigung oder Zerstörung und Fehlausrichtung empfindlich. Überdies sind die bei der Durchführung von konjugierten Spinnvorgängen verwendeten gebräuchlichen Systeme hinsiohtlioh ihrer Fähigkeit, unter variierenden Arten von Spinn· bedingungen zu arbeiten, um eine große Vielzahl von Endprodukten herzustellen, sehr begrenzt. Eine andere seit langem erkannte Schwierigkeit auf dem Gebiet des Mehrkomponentenspinnens besteht in der Erzielung eines höheren Grades an Gleichförmigkeit der Komponentenverteilung zwischen den Fäden, sowohl in der Längsrichtung eines gegebenen Fadens als auoh zwischen den aus einer gegebenen Splnndüsenstelle austretenden Fäden· Diese allgemein umrissenen Mängel oder Bedürfnisse auf dem Gebiet des konjugierten Spinnens zeigen, daß ein technisches Interesse für einen anderen Vorschlag besteht, welcher eine

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neuartige Einfaohheit und vielseitige Anwendbarkeit gewährt.

Es besteht daher ein Zweok der Erfindung in der Schaffung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von Mehrkomponentenfäden oder ViBikomponentenfaden.

Ein anderer Zweok der Erfindung besteht in einem Vielkomponentenspinnverfahren von vereinfachter Ausführungsform und vielseitiger Anwendbarkeit.

Koch ein weiterer Zweck der Erfindung ist ein vereinfachtes Vielkomponentenspinnverfahren, bei welchem die Notwendigkeit oder die Forderung für komplizierte Spinndüsen von gebräuchlicher Ausbildung vermieden wird, wobei dieses Verfahren unter Anwendung von gebräuchlichen Einkomponentenspinndüsen in Kombination mit einer gesteuerten Mischvorrichtung ausgeführt werden kann.

Ein weiterer Zweck ist die Schaffung eines neuen Verfahrens zum Spinnen von Vielkomponentenprodukten_t bei welchem die Notwendigkeit zur getrennten Beibehaltung der spinnbaren Komponentenmedien bis zu oder unmittelbar vor der Stelle ihres gleichzeitigen AusStoßens durch eine gemeinsame Spinndüsenöffnung umgangen wird.

Gemäß der Erfindung werden die vorstehend angegebenen und weitere Zwecke bei der praktischen Ausführung eines

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neuen Meiirkomponentenspinnverf ahrens erreicht, wobei ein einem "bestimmten Muster entsprechender (patterned) Mehrkompor nentenstrom von spinnbaren Medien mit einer vorbestimmten und, leicht regelbaren Querschnittsgeometrie gemäß irgendeiner von mehreren gesteuerten oder geregelten Misch- oder Vsrsohmelzungsarbeitsweisen erzeugt wi-rd und in einem stromlinienartigen Pluß einer entfernt liegenden Spinndüse oder entfernt liegenden Spinndüsen zugeführt wird, wobei die Spinnöffnungen in einem Muster angeordnet sind, welche'dasjenige des Stromes bis zu einem vorbestimmten Ausmaß ergänzt. Gemäß diesem Schema kann die Grenzfläche zwischen zwei benachbarten Komponentenzonen zu einem Kreuzen oder einem Schnitt mit jeder von einer Vielzahl von Spinnöffnungen in geregelter Veise veranlaßt werden, so daß ein Mehrkomponentenfaden der gewünschten Komponentenverteilung an jeder derartigen Öffnung

erzeugt wird. Die Querschnittsgeometrie des gemusterten Stroms kann gemäß einer oder mehreren T/eisen variiert werden, um eine .Änderung der Komponentenverteilung der Fäden mit Bezug zu einander oder in Längsrichtung eines einzelnen Badens zu erreichen. Es ist ferner in Betracht gezogen, daß durch Änderung der geometrischen Beziehung zwisohen dem Muster des Mehrkomponentenstroms und dem Muster der Spinnöffnung eine geregelte Schwankung im Grad der Gleichförmigkeit des Komponenten-

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Verteilungsverhältnisses von einem aus einer gegebenen Spinndüse abgegebenen Fadenbündel au erhalten werden kann.

Das Verfahren und das dabei erhaltene Produkt gemäß der Erfindung sind von demjenigen in der US-Patentschrift 2 805 beschriebenen deutlich verschieden, bei welchem ein Vielkomponentenstroia eines spinnfähigen Mediums unter Scherkraft gemischt wird, um ein Harmormuster zu erzeugen, welches einer gebräuchlichen Spinndüse mit dem Ergebnis zugeführt wird, daß die daraus ausgestoßenen oder ausgespritzten ]?äden, wie angegeben, eine willkürliche Änderung in ihrer Querschnitt3-zusammensetzung aufweisen, wobei diese Schwankung oder .Änderung nicht plötzlich auftritt und über beliebige längen von jedem Einzelfaden otattfindet. Demgegenüber ist die Erfindung auf die Erzeugung eines Vielkomponentenstroms aus spinnbarem Medium mit einer vorbestimmten und geregelten Querschnittsgeometrie gerichtet, welche eine derartige Ausbildung auf v/eist, um das geometrische Muster einer Spinnöffnungskonfiguration bis zu einem vorbestimmten und regelbaren Grad zu ergänzen, wobei die Grenzfläche zwischen benachbarten Komponenten dazu gebracht wird, jede Öffnung zu schneiden und dadurch einen Mehrkomponentenfaden zu erzeugen; diese Arbeitsweise steht offensichtlich im Gegensatz zu der in der vorstehend angegebenen US-Patentschrift beschriebenen, d.h. zu der Arbeits-weise

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zur Herstellung eines "bunten Garns, dessen Einzelfäden notwendigerweise eine willkürlich gemischte Par "bande rung aufweisen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher einige "besondere Ausführungsformen einer Vorrichtung veranschaulicht sind, die bei der Durchführung des Verfahrene gemäß der Erfindung zur Anwendung gelangen können; ferner sind mehrere "brauchbare Spinnflüs3igkeitsstromkonfigurationen dargestellt·

£ig.1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung eine Rohr-in-Rohr-Maölvorrichtung, Vielehe bei der praktischen Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung angewendet werden kann, wenn die Erzeugung eines Mehrkomponentenstroms von spinnbaren Medien mit einem konzentrischen Hingmuster erwüneoht ist.

Fig. 2 veranschaulicht die Querschnittskonfiguration des aus der in Fig. 1 dargestellten Mischvorrichtung abgegebenen Komponentenetroms·

Fig. 3 zeigt eine volle Vorderansicht der in Fig. 1 seitlioh dargestellten Spinndüse.

Fig. 4 zeigt ein Arbeitsschema einer besonderen Ausführungeform des Verfahrens gemäß der Erfindung bei einer Stufe der in Fig. 1 allgemein dargestellten Rohr-in-Rohr-Misch Vorrichtung.

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In Pig. 1 ist eine schematisohe Darstellung einer Rohrin-Rohr-Mi s ohvorri oh tung 10 gezeigt^ die eine Mehrzahl von Misohstufen oder Mieohabschnitten 12 (elements 12), die hintereinander angeordnet sind, umfaßte Jede Stufe oder jedes Element 12 umfaßt zwei Einlasse 14»16, die mit einem gemeinsamen Auslaß 18 verbunden sind, der einen der beiden Einlasse der anschließend naohfolgenden Stufe darstellt. Bei dem in Fig· 1 dargestellten besonderen zweistufigen Mischer wird eine Lösung oder Schmelze A durch den Einlaß 14 und eine

Lösung oder Sohmelze B duroh den Einlaß 16 in eine Kammer unter solchen Bedingungen eingeführt, welche einen laminaren Strom sicherstellen· Durch eine Auswahl einer geeigneten Länge der Einlaßleitung 14 werden die beiden Ströme A und B in stromlinienförmiger Weise bei einer Yerschmelzungszone, die vorzugsweise stromabwärts von dem Einlaß 16 angeordnet ist, zum Sohmelzen gebraoht. Diese Art von Verschmelzen von zwei unabhängigen Strömen aus spinnbaren Medien bewirkt einen Teil des in Fig. 2 gezeigten konzentrischen.Singmusters, wobei der Strom A einen runden oder kreisförmigen Kern vorgibt und der Strom B in der Form eines den Kernstrom A koaxial umgebenden Ringraumes ist. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Auslaßstrom aus der ersten Stufe in der Form eines einzigen, koaxial einen Kern umgebenden oder einschließenden Rings den

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Einlaßstrom für die nächste nachfolgende Stufe bildet, wobei der Einzel- oder Einfachring- und Kernstrom in ähnlicher Weise mit einer dritten Quelle oder einem dritten Ausgangsmaterial einer Lösung oder Schmelze, die gegebenenfalls die gleiohe Zusammensetzung wie diejenige des Kernmaterials aufweisen kann, verschmolzen wird· Die Abgabe aus dieser zweiten Stufe besitzt ein Querschnittsmuster der in Pig«2 dargestellten Art, in welchem der Kern von zwei konzentrisch geschichteten Ringen umgeben ist, wobei benachbarte oder aneinander grenzende Schichten in den gewählten physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften in Abhängigkeit bon dem erwünschten Effekt, welcher in dem Endfaden erhalten werden soll, verschieden sind* Hachdem ein Muster mit der gewünschten Anzahl von Schichten gebildet worden ist, die durch die Anzahl von zur aufeinanderfolgenden Zusammenarbeit angeordneten Mischstufen bestimmt wird, wird das Muster in laminarer Strömungsweise einer gebräuchlichen Spinndüse 22 zugeführt, welche in einem Abstand von bis zu etwa 152 om (5 feet) oder. darüber von der letzten Mischstufe angebracht sein kann.

Wenn die Herstellung von Zweikomponentenfäden mit einem im wesentlichen festen Verhältnis der Komponentenverteilung von hoher Gleichförmigkeit über das Fadenbündel erwünscht · ist, erweist es sich als zweokmäßig oder wünschenswert, eine

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Spinndüse, deren Spinnöffnungen in konzentrischen Ringen 24» wie in Fig. 3 gezeigt, angeordnet sind, zu verwenden· Diese Anordnung dient oder bezweckt die optimale Ergänzung der . Geometrie des Strommusters, wie in Pig· 2 dargestellt· Aufgrund der geometrischen Übereinstimmung der Muster des Spinnflüssigkeitsstrom^ und der öffnungsanordnung zeigt es sich, daß durch zweckmäßige Regelung der Strömungsgeschwindigkeiten der einzelnen Sohiohten ein Paden der gewünschten Querschnittsausbildung oder -konfiguration und Komponentenverteilung an jeder Spinnöffnung erzeugt werden kann. Diese Arbeitsweise ist in Pig. 1 klar dargestellt, wobei ersichtlich ist, daß die Grenz- oder Zwiseheuflache zwischen zwei benachbarten Schicht ten oder Ring9n der Lösung oder Schmelze veranlaßt wird, jede Auspreß- oder Extrudieröffnung zu durchsetzen, um eine Viel-' zahl von Fäden mit einer Querschnittskonfiguration von etwa einem Komponentenverhältnis, in diesem Pail von 1:1, zu erzeugen, obgleich irgendein erwünschtes Verhältnis möglioh ist·

Eine gewisse Sorgfalt ist offensichtlich bei der Einregelung der Geschwindigkeiten der Zufuhr- oder Beschiokungspumpen zu den verschiedenen Stufen erwünscht, jedoch ist eine derartige Einregelung nicht unbedingt für die erfolgreiche Arbeitsweise gemäß der Erfindung kritisch· Dies wird durch Betrachtung des einfachsten Palles eines Mehrkomponentenr

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splnnverfahrens gemäß der Erfindung klar ersichtlich, bei welchem ein In einem konzentrischen Huster von zwei Komponenten erzeugter unterschiedlicher Strom eine Spinndüse mit einem einzigen Ring von Löchern, wie in Fig. 4- gezeigt, versorgt. Unter öleiohgewi ent Bedingungen, wobei "beide Komponenten 4 und B in die Kammer 20 unter zwangsläufiger Pumpenwirkung, 'beispielsweise mittels einer Getriebepumpe mit variierbarer Geschwindigkeit, eingeführt werden, müssen, wie ersiohtlich, beide Komponenten aus den Spinndüsenöffnungen bei einer gleichen Geschwindigkeit wie die Geschwindigkeit der Einführung in die Kammer abgegeben werden· So müssen die beiden Komponenten bei einer Strömungsgeschwindigkeit abgegeben werden, welche im Gleiohgewioht mit ihren jeweiligen EinfUhrungsstrumungsgeschwindigkeiten steht* Die geometrische Beziehung zwischen dem Strommuster und demjenigen der Spinnöffnungen bestimmt daher den Grad an Zwisohenfadengleichförmigkeit mit Bezug auf das Komponentenverteilungsverhältnis· Wenn ein hoher Grad an geometrischer Übereinstimmung zwischen dem Strommuster und demjenigen der Spinnöffnungen vorhanden ist, wird ein Bündel von Fäden erhalten, welche einen engen Inderungsbereioh in ihrem Konponentenverteilungeverhältnia aufweisen· Dies wird dadurch erreicht, daß eine geometrisohe Ausrichtung der Zwlsohenflächen der Komponenten-

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sohlohten des in einem Muster angeordneten Stroms mit der Anordnung der Löcher oder öffnungen in der Spinndüsenfläohe in Verbindung mit einem zweckmäßigen Verhältnis der voiumetrisohen Ströme Jeder Sohioht in einer Weise sichergestellt wird, um izu gewährleisten, daß jeder Strom nur den angemessenen. Anteil an Spinnflüssigkeit zu jedem loch zuführt, wodurch ein ."Faden mit dem gewünschten Komponentenverhältnis erhalten wird.

Es wurde nun gefunden, daß der Abstand zwischen dem gemusterten Stromerzeuger 10 und der Spinndüsenanordnung 22 nicht kritisch ist und bis zu etwa 152 cm (5 feet) oder darüber variieren kann, sofern ein laminarer 3Tuß aufrechterhalten wird. Es ist auch möglich, eine geregelte Verformung oder Störung de3 Mehrkomponentenstrommusters duroh Bildung von Biegungen von gewünschter Krümmung in der Leitung, welche den Erzeuger mit der Spinndüsenanordnung verbindet, zu bewirken. Überdies kann der Spinnflüssigkeitsstrom auf einem nicht-linearen Weg zwischen dem Mischer und der Spinndüse mit einer Rein- oder ITettoverformung oder -störung von Hull bis zu dem Ausmaß geführt werden, in welchem die Krümmungen in der Leitung von solcher Ausbildung und Größe sind, daß keine Uettoänderung (net change) in der Strömungsriohtung erhalten wird. In der in Pig. 1 gezeigten besonderen Ausführungsform ist die Leitung geradlinig und das konzentrische

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Eingmuster ist ungestört von dem Zeitpunkt an, wo es den Mischer verläßt, bis zu der Stelle, wo es an der Spinndüse ' H vorliegt. Aus Fig. 1 ist ferner eraichtlioh, da'ß eine dimensionale Änderung der Leitung durch eine proportionierte Änderung in den Dimensionen des Strommusters wiedergegeben wird, während dessen Konfiguration unverändert verbleibt. Dieses Merkmal ist in dem in Pig. 2 dargestellten Querschnitt gezeigt, welcher auf einem größeren Durchmesser mit Bezug auf die stromaufwärtogelegenen Punkte vorliegt. In ähnlicher Weise können geregelte Störungen oder Verformungen in der Konfiguration des gemusterten Stroms durch Verformung der Leitung erreicht werden. Dadurch wird angezeigt, daß aufgrund der normaierweiser hohen Viskosität der Massen und der daraus folgenden Leichtigkeit der Beibehaltung eines laminaren Flusses relativ allmählioh fortschreitende Änderungen in der Größe, Konfiguration und Richtung der Leitung ausgeführt werden können, ohne die Schärfe der Grenzfläche, die zwischen zwei benachbarter Schichten aufrechterhalten werden.soll, zu zerstören. Weiterhin wird festgestellt, daß, wenn die Strom- und Öffnungsmuster

nicht in Übereinstimmung sind und wenn die Strömungs- oder Fließgeschwindigkeiten der einzelnen Zusammensetzungen mit Hilfe einer bestimmten Zwangsverdrängungspumpeneinrichtung konstant beibehalten werden, die Ströme eine Einstellung

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ihrea Strömungsinuster8 zur Angleichung an das "besondere Öffnungsmuster wiedergeben, welche im Falle einer übermäßigen Unstimmigkeit zu einer normalerweise unerwünschten Misohung der Komponenten in dem Bereich führen kann, welches der stromaufwärtsliegenden Fläche der Spinndüse benachbart ist, obgleioh angenommen wird, daß bestimmte Bndproduktanforderungen das Ausstoßen oder Extrudieren eines solchen beliebig gemischten Vielkomponentenstroms verlangen können·

Beim Spinnen eines selbstkräuselnden fadenartigen Bündels mit einer maximalen potentiellen Kräuselung ist es zweokmäßig und erwünscht, eine Beziehung zwisohen den Strom- und den Öffnungsmustern in der Weise festzusetzen, daß eine gegebene Grenzfläche zv/isohen benachbarten Hingen oder Schichten zum Halbieren eines gegebenen Satzes von Öffnungen veranlaßt wird, was zu einem Bündel führt, in welchem die Fad enbe stand teile ein Verhältnis von 1x1 der Komponentenverteilung mit einer minimalen Änderung in diesem Verhält-. nis zwisohen den einzelnen Fäden aufweisen. Die Anordnung gemäß Fig.1 ist für solche Anforderungen vorgesehen, daduroh, daß hier eine direkte Übereinstimmung zwischen dem Öffnungsmuster und dem Strommuster vorhanden ist, d.h. die Spinnöffnungen 24 sind in konzentrischen Hingen, welche die konzentrischen Zwisohenflachen des Strommusters ergänzen, an-

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geordnet. Bei Aufreohterhaltung einer derartigen Ausrichtung zeigen die eich ergebenden Fäden eine echte Zweikomponentenstruktur oder einen echten Zweikomponentenaufbau aus einem maximalen potentiellen Selbetkrauselgarn.

Wie aus Pig. 3 ersichtlich, ist die Anzahl von Spinndüsenöffnungen 24» welche jeden Ring umfaßt» den gemeinsamen oder verbundenen Strömungsgeschwindigkeiten der beiden Schichten von epinnfähigen Medien, die jenem besonderen Ring zugeführt werden, proportional. Bei der besonderen Spinndüse gemäß Pig. 3 mit einem Innenring von sechs Öffnungen und einem Außenring von 16 Öffnungen, welche von einem dreischichtigen Spinnflüssigkeitsstrom versorgt werden, der einen Kern A, einen Zwischen- oder mittleren Ring B und einen Außenring A umfaßt, müssen, wenn ein Verhältnis der Komponentenverteilung der Einzelfäden von 1:1 erwünscht ist, die Strömungsgeschwindigkeiten der einzelnen Ströme in Richtung vom Kern zu dem Außenring in einem Verhältnis von 3»11»8 sein. Offensichtlich kann dieses Verhältnis von Komponentenverteilung geändert werden, indem man das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten der einzelnen Ströme ändert. Ferner kann eine solche Änderung in den Strömungsgeschwindigkeiten in cyclischer Form bewirkt werden, um Einseifäden mit variierender Verteilung in ihrer Längsrichtung zu erzeugen.

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Ea ist ersichtlich, daß die praktische Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung die Verwendung von verschieden ausgebildeten, Mehrkomponentenströmen, die durch entsprechend ausgebildete oder angeordnete Spinnöffnungemuster ergänzt werden, umfaßt, wobei das wichtige Kriterium die Erzeugung von fadenartigen Mehrkomponentengebilden mit einem regelbaren Bereich der Änderung in dem Komponentenverteilungsverhältnis mittels Durchkreuzen oder Durchsetzen von gewählten Spinnöffnungen mit den Grenzflächen eines mehrschichtigen Spinnfriissigkeitsetrom.es darstellt. Wenn eine SPleiohförmigkeit zwischen den Fäden des Verhältnisses der Komponentenverteilung, welohe eine maximale Selbstkräuselung herbeiführt, nicht erwünscht wird, wird dies ebenfalls durch cyclische Änderung der Übereinstimmung zwisohen der geometrischen Anordnung des Spinnflüssigkeitsstrommusters und derjenigen der Spinnöffnungen oder der relativen Pumpgeschwindigkeiten der- Komponenten erreicht, wobei ein Garn mit einer unterschiedlichen Komponentenverteilung in Längsrichtung .der Einzelfäden erhalten werden kann. Auch durch die Änderung des Übereinstimmungs- . grades einer Grenzfläche mit jedem Mundstück oder öffnung kann erfahrungsgemäß ein Kabel erhalten werden, in welchem die fadenartigen Komponenten eine feste Querschnittszusammensetzung entlang ihrer Einzellängen aufweisen, während isie einen bestimmten Änderungsgrad in der Komponentenverteilung mit

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Bezug untereinander zeigen. Eino derartige Änderung zwischen den Fäden in dem Komponentenverteilungsverhältnia tfber einen gegebenen Querschnitt des Fadenbündels kann zur Sohaffung eines Garns mit verschiedenen Kräuselgraden in seiner längsrichtung herangezogen werden, welches beim Weben mit ähnlichen oder verschiedenen Garnen fähig ist, neuartige lexturiereffekte zu ergeben.

Zur Erzielung irgendeines gewünschten Spinnflü3sigkeitetrommusters kann eine Vielzahl von Arten und Vorrichtungen zur Anwendung gelangen, wobei die in Fig. 1 sohematisch dargestellte Eohr-in-Rohr-Ausführungsform lediglich ein Beispiel einer Vorrichtung darstellt, welche zur Gewinnung eines konzentrischen Ringmusters zur Anwendung gelangen kann. Eine ähnliche Vorrichtung kann verwendet werden, wobei aufeinanderfolgende Schichten oder Ringe in der Mitte oder zentral von zuvor gebildeten Ringen anstelle der äußeren Ringbildung, wie in der in 3?ig. 1 gezeigten Vorrichtung, erzeugt werden können. Es können auch andere zweckmäßige und vielseitig anwendbare zur Erzeugung von gemusterten Mischströmen geeignete Platten-Vorrichtungen in Abhängigkeit von dem erwünschten Spinnflüssigkeitsstrommuster verwendet werden· Der Erzeuger kann zur Bildung eines Musters aus paralleleil Sohiohten oder zur Sohaffung eines konzentrischen Ringmusters oder

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verschiedenen Abänderungen davon in Betrieb genommen werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Zwei getrennte lösungen von Acrylpolymerisat in Dimethylaoetamid wurden durch Aufschlämmen und Mischen bei niedriger Temperatur hergestellt. Jede Lösung bestand aus etwa 25 G-ew.-$ eines Mischpolymerisats von etwa 94 $» Acrylnitril und 6 $> Vinylacetat gelöst in Dimethylacetamid und "besaß eine spezifisohe Viskosität von 0,15. Eine dieser Spinnflüssigkeiten wurde mit 0,25 Gew.-T» eines blauen Pigments versetzt. Die Spinnflüssigkeiten wurden getrennt bei einem festen Verhältnis einem Generator der in Pig. 4 gezeigten Art mit einer einzigen Stufe zugeführt, und der sich ergebende geschichtete Spinnflüssigkeitsstrom wurde einer Spinndüse mit 80 Löchern oder öffnungen, die in einem einzigen Ring angeordnet waren, zugeführt, wobei jedes Looh einen Durchmesser von etwa 127/U (5 mils) aufwies. Die am Querschnitt genommene Konfiguration des Spinnflüssigkeitsstromes zeigte einen Kern, der konzentrisch mit einer ringförmigen Schicht von symmetrischen Dimensionen umgeben war. Zweikomponentenfäden, welche die Komponenten in einer exzentrisohen Ifebeneinanderanordnung enthielten,

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wobei sieh das Verhältnis der Komponenten in jedem Faden etwa dem Verhältnis der Komponentenpumpengeschwindigkeiten annäherte» wurden erhalten.

Beispiel 2

Ss wurden die in Beispiel 1 "beschriebenen Polymerisatlösungen hergestellt» wovon eine mit einem blauen Pigment pigmentiert wurde» und dem zweistufigen Mischer» wie in 3Pig.1 dargestellt» zugeführt» wobei der pigmentierte Polymerisatstrom mit A und der pigmentfreie Strom mit B bezeichnet ist. Der konzentrisch gesc&iohtete Mehrkomponentenstrom mit der in Fig. 2 dargestellten Konfiguration wurde einer Spinndüse zugeführt» welche zwei konzentrische Hinge von jeweils 40 Löchern oder Öffnungen enthielt» die einen Durchmesser von etwa 127/U (5 mile) besaßen· Bei gleichen Strömungsgeschwindigkeiten von jeder der beiden Komponenten A und B wurden gleichförmige Zweikomponentenfasern oder -fäden aus den beiden Lochringen der Spinndüse erzeugt» welche durchschnittlich ein Verhältnis der Komponentenverteilung in einer exzentrischen Nebeneinanderanordnung von etwa 1i1 aufwiesen·

Wenn der Strom der pigmentierten Spinnflüssigkeit A erniedrigt und der Strom der pigmentfreien Spinnflüssigkeit B erhöht wurde» nahm der Anteil an pigmentierter Spinnflüssig-

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keit in den einzelnen Fäden in entsprechender V/eise ab. Der Querschnitt des geschichteten Stroms mit dem erhöhten Strömungsausmaß der pigiaentfreien Spinnflüssigkeit B nahm in entsprechendem Verhältnis zu und das durchschnittliche Komponentenverteilungsverhältnis der dabei erhaltenen Fäden entsprach dem Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeiten der beidt-i Spinnflüssigkeiten, d.h. 1:1, mit einem engen Bereich einer Änderung zwischen den Fäden«

Beispiel 3

Einer Reihe von 4 Verschmelzungselementen oder -stufen der in Fig. 1 gezeigten Art, die in Reihe angeordnet waren, wurde eine Reihe von zwei pigmentfreien und drei pigmentierten Spinnflüssigkeiten in abwechselnder Aufeinanderfolge zugeführt· Der durch diese Anordnung erzeugte geschichtete Strom besaß die in Fig. 2 gezeigte Querschnittskonfiguration plus ' zwei zusätzliche konzentrische Schichten, wobei dieser Strom einer Spinndüse von gebräuchlicher Ausführungsform mit vier konzentrischen Loohkreisen, die jeweils 20 Löcher mit einem Durchmesser von etwa 127yu (5 mils) enthielten, zugeführt wurde, Es wurden Fäden erhalten, welche eine gleichförmige Zweikomponentenzuaammensetzung aufwiesen, wobei das Gesamtverhältnis von pigmentierten zu pigmentfreiem Polymerisat in jedem Faden

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otwa dom Verhältnio der jeweiligen Strömungsgeschwindigkeiten der fünf Komponentenströme) welche die geschichtete Strpmbesohiokung zu der Spinndüse "bildeten, nahekam·

Gemäß der Erfindung wurde, wie vorstehend beschrieben, ein neues Hehrkomponentenspinnverfahren von neuartiger Einfaohheit und vielseitiger Anwendbarkeit gesohaffen, wobei die Grenzfläche zwischen zwei benachbarten, gegebenenfalls , verschiedenen Medien eines gemusterten Mehrkomponentenstroms von spinnbaren Materialien veranlaßt wird, eine oder mehrere öffnungen einer vorbestimmten Anordnung (von Löchern) zu durchsetzen, um Mehrkomponentenfäden mit dem erwünschten Verhältnis der Komponentenverteilung zu erzeugen.

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Claims (3)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Spinnen von fadenartigen Mehrkomponentengebilden mit einem vorbestimmten und regelbaren Verhältnis der Komponentenverteilung, dadurch gekennzeichnet,, daß man einen Mehrkomponentenstrom von spinnbaren, ungemischten Komponenten, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind, herstellt, und diesen Strom zu einer entfernt angebrachten Spinndüse mit einem Öffnungsmuster, das in vorbestimmter geometrischer Übereinstimmung mit dem Muster des Stromes ist, zuführt, wobei bewirkt wird, daß die Grenzlinie oder Grenzfläche zwischen zwei benachbarten Komponenten eine gewählte Gruppe dieser Öfffnungen bei einer vorbestimmten Stellung durchsetzt und dadurch eine Vielzahl von Mehrkomponentenfäden ausgestoßen oder extrudiert wird.

2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen gemusterten Strom von verschiedenen spinnbaren Medien aus einer Mehrzahl von ungemischten Komponentenströmen herstellt und einer entfernt angeordneten Spinndüse zuführt, welche ein Öffnungsmuster, das in vorbestimmtem Ausmaß das. Muster des Stromes ergänzt, aufweist.

3. Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mehrzahl von spinnbaren Komponentenmedien zur ^r-

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zeugung eines Mehrkomponentenstroms mit einem vorbestimmten _Λ Muster von ungemischten Komponenten, welche scharfe Grenzlinien dazwischen definieren, laminar zusammenschmilzt und den gemusterten Strom einer entfernt angeordneten Spinndüse mit einem Öffnungemuster, das in vorbestimmtem Ausmaß in Übereinstimmung mit dem Muster des Stroms ist, zuführt·

4· Verfahren nach Anspruch 3, daduroh gekennzeichnet, daß man die laminare Verschmelzung der Komponentenmedien erreicht, indem aufeinanderfolgende Komponenten am Umfang von einem gebildeten Strom verschmolzen werden und daduroh ein Mehrkomponentenstrom mit einer konzentrischen Ringkonfiguration erzeugt wird.

5· Verfahren nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Komponentenmedien in ihren physikalischen Eigenschaften verschieden sind·

6· Verfahren nach Anspruch 3» daduroh gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Komponentenmedien in ihren chemischen Eigenschaften verschieden sind·

7« Verfahren nach Anspruch 3» daduroh gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Komponentenmedien in ihrer_,-#arbe verschieden sind· /^ <■

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