DE1435613C - Verfahren zur Herstellung von Noppenfäden - Google Patents

Description

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tetrachlorid und Mischungen von Äthylaluminium- 66° C, was von der Schmelztemperatur des Harzes oder halogeniden mit Titantetrachlorid. Eine andere Gruppe Polymers abhängt. Es können auch andere Kühlmittel von Katalysatoren, die verwendet werden kann, um- als Wasser verwendet werden, die gegen das auszufaßt ein Halogenid eines Metalls der IV. Gruppe, z. B. pressende Material inert sind und bei dem Verfahren Titantetrachlorid, Siliciumtetrabromid, Zirkonium- 5 verwendet werden können. Der Faden gelangt dann tetrachlorid und Zinntetrabromid, wobei eines oder von der Rolle 32 über die Rollen 34 und 36 in einen mehrere freie Metalle aus der Gruppe ausgewählt wer- Dampfraum 38 und zu der Rolle 40, von der die Fäden den, die Natrium, Kalium, Lithium, Rubidium, Zink, zu den Spulen 42, 44 und 46 geführt werden. Das Cadmium und Aluminium enthält. Dampfbad in dem Raum 38 erleichtert das Streck- - Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines io verfahren, das durch Regulierung der Geschwindigkeit Beispiels erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug der Rolle 40 relativ zu der Geschwindigkeit der Rolle 32 genommen wird. eingestellt wird. Durch das Verstrecken des Fadens

F i g. 1 stellt schematisch eine bevorzugte Ausfüh- zwischen den Rollen 34 und 40 bilden sich Noppen 48

rungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dar; in etwa regelmäßigen Abständen längs des gezogenen

F i g. 2 zeigt einen geriffelten oder sägezahnförmigen 15 Fadens aus. Es ist auch tragbar, wenn der Faden bei

Faden aus einem Polymer; Zimmertemperatur verstreckt wird, wobei die Anwen-

Fi g. 3 ist eine Ansicht eines geriffelten oder säge- dung von Wärme auf den Faden im Raum 38 unter-

zahnförmigen Fadens, die um 90° gegenüber der lassen wird. Die Kühlung im Kühlbehälter 30, die

F i g. 2 gedreht ist; Einwirkung des Dampfes und das Streckverfahren

F i g. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Faden, der ao verlaufen so wie beim üblichen Verstrecken von zylin-

Noppen aufweist; drischen Einzelfäden.

F i g. 5 ist ein Grundriß der Spinndüse; F i g. 2 stellt einen Faden dar, der zu 100°/o ^aus

F i g. 6 zeigt die Spinndüse der F i g. 5 von der Polypropylen besteht. Die obere und untere Seite des

Seite, und Preßkörpers 50 sind geriffelt oder sägezahnförmig aus-

F i g. 7 ist ein Grundriß eines Stückes eines gewebten 25 gebildet. Die Zähne oder Riffelungen 52 und 53 haben

Materials, das die erfindungsgemäßen Noppenfäden überraschend gleichmäßige Abstände, und die Riffe-

enthält. lungen 53 liegen den Riffelungen 52 schräg gegenüber,

In der F i g. 1 ist eine Auspreßeinrichtung 10 darge- so daß sie direkt gegenüber dem Zwischenraum oder stellt, die einen Beschickungstrichter 12 und eine Tal zwischen den Riffelungen oder Zähnen 52 zu liegen Schnecke 14 aufweist, die mittels der Welle 16 ange- 30 kommen. Die Täler zwischen den Zähnen und Riffetrieben wird, die von elektrischen Heizelementen 18 lungen sind im wesentlichen flach, wie dies bei 54 und 20 umgeben ist. Eine Leitung oder ein Kanal 22 gezeigt ist. Nicht alle Schmelzen ergeben beim Ausverbindet das Ende der Auspreßeinrichtung mit einer pressen eine so gleichmäßige Wellenbildung, wie sie in innerhalb des Heizelements 24 angeordneten Spinndüse. F i g. 2 gezeigt ist. Das Copolymer des Äthylens und Das Polymergranulat oder die Mischung von Harzen 35 Buten-(l), das unten beschrieben wird, ergibt beim und Polymeren, die ausgepreßt werden sollen, wird Auspressen ein geriffeltes Band, das etwas weniger durch den Beschickungstrichter 12 in die Auspreß- regelmäßig ist, und die Riffelungen erscheinen an allen einrichtung eingeleitet und durch die Schnecke durch Seiten des Bandes, das im Querschnitt kein genau defidiese Einrichtung getrieben. Eine Schmelze bildet sich, niertes Rechteck ist. Schmelzen mit verschiedenem sobald das Material durch die Auspreßeinrichtung 40 Charakter haben eine verschiedene Querschnittsform geführt wird, und diese Schmelze wird durch die öff- und sind verschieden regelmäßig in ihrer Riffelung,
nungen getrieben, die in der Spinndüse vorgesehen Ein Querschnitt des Fadens 15 ist so ausgezogen, daß sind, und es bilden sich flüssige Stränge 26. Noppen 56 entstehen, zwischen denen verstreckte

Wie oben ausgeführt, ist es wünschenswert, das Abschnitte 58 liegen. Die durch Verstrecken eines zu

Auspreßverfahren so einzurichten, daß der Faden aus 45 100 % aus Polypropylen bestehenden Fadens gebilde-

einem glatten Zylinder besteht, und dann die Tempe- ten Noppen sind nicht so glatt wie Noppen, die aus

ratur zu erniedrigen und den durch die Schraube aus- einem dehnbaren Polymer gebildet werden. Dies ist

geübten Druck so lange zu erhöhen, bis der Faden in wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß die Nop-

der öffnung wellenförmig wird und die gewünschte, pen nicht bis zu dem Maß gezogen werden, und man-

geriffelte oder sägezahnförmige Form annimmt. Wenn 50 kann daraus ersehen, daß sie von diagonal gegenüber-

einmal die Bedingungen von Druck und Temperatur liegenden Riffelungen oder Zähnen in dem geriffelten

festgelegt sind, bei der ein vorgegebenes Harz oder Faden gebildet werden.

eine Mischung zu einem Faden der gewünschten Form Jede Noppe scheint einen Querschnitt 52' und einen

(geriffelt oder sägezahnförmig) verformt wird, dann Querschnitt 53' aufzuweisen, die den Zähnen oder

können diese Bedingungen eingehalten werden. Da die 55 Riffelungen 52 und 53 entsprechen.

Temperatur und der Druck für die gewünschte For- In F i g. 3 ist die Art der Kante des-Zahnes oder der

mung des sägezahnförmigen Fadens bei einem bestimm- Riffelung dargestellt, und es ist offensichtlich, daß die

ten Polymerharz oder einer Mischung je nach den sogenannten glatten Seiten des Fadens leicht unregel-

Eigenschaften des Materials verschieden ist, so können mäßig sind und leichte Wellen 60 aufweisen. Bei man-

brauchbare Arbeitsbedingungen leicht in der oben 60 chen Schmelzen scheinen die Riffelungen oder Wellen

angegebenen Weise festgelegt werden. den Faden zu umgeben.

Der geriffelte oder sägezahnförmige Faden 26 wird F i g. 4 zeigt einen Noppenfaden od. dgl., der aus ei-

über Rollen 28 in einen Kühlwasserbehälter 30 geführt ner 70:30-Mischung eines Copolymers des Polyäthylens

und dann zu einer über dem Behälter angebrachten und Buten-(l) (2% Buten-1) und des Polypropylens

Rolle 32. Das Fadengut wird im Behälter 30 gekühlt, 65 hergestellt ist. Dieses Material hat eine hohe Dehn-

so daß es sich verfestigt. Die Temperatur im Behälter 30 barkeit und streckt sich gut zu feinen Einzelfäden 62,

kann innerhalb eines weiten Bereiches geändert werden, wobei langgestreckte glatte Noppen 64 in regelmäßigen

z. B. von normaler Zimmertemperatur bis 52 oder Abständen erscheinen.

Die F i g. 5 und 6 zeigen eine Art einer Spinndüse, wie sie bei dem Auspreßverfahren verwendet wird. Die öffnungen 66 sind längs eines Kreises um einen flachen Kegel 68 angeordnet, der in der Mitte der Spinndüse 70 vorhanden ist. Dieser Kegel hilft dabei, die Schmelze zu den öffnungen zu führen, und verhindert einen Stillstand der Schmelze im Bereich des Kegels.

F i g. 7 zeigt ein lose gewebtes Gewebe 70, dessen Ketten- und Schußfäden Noppenfäden sind. Die Noppenfäden 74 werden für die Kette verwendet, sie sind verschieden gefärbt und wechseln sich mit regulären Fäden 73 ab. Als Schußfäden finden sowohl Noppenfäden 76 als auch andere Fäden 77 Verwendung.

Das gebildete gewebte Material hatte eine interessante noppenartige Struktur, ähnlich wie Tweed, und es hatte ein wechselndes Farbbild, wenn die Oberfläche unter spitzem Winkel betrachtet wird. Gewebe, die ausschließlich aus Noppengarnen oder aus Noppengarnen, gemischt mit anderen Garnen aus Polymeren, gewebt sind, sind brauchbar, z. B. als Gewebe für Türen, Möbel, zur Polsterung von Autos, für Sitze, für die Abdeckung von Lautsprechern, für Verkleidungen und Vorhänge. Über 40 verschiedene Materialmuster wurden aus Polymernoppengarnen allein und in Mischung mit üblichen Polymergarnen gewebt, wobei sehr verschiedene Farben verwendet wurden.

Die erfindungsgemäßen Noppengarne können aus einer Mischung verschieden gefärbter Polymerer ausgepreßt werden, so daß eine Zweitonwirkung der gefärbten Noppengarne erzielt wird. Selbst wenn die erfindungsgemäßen Noppengarne aus einer mit einer einzigen Farbe gefärbten Schmelze hergestellt werden, dann hat das hergestellte Noppengarn einen Zweitoneffekt; da die Noppen tiefer gefärbt sind als die dazwischenliegenden Abschnitte des gezogenen Fadens.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel I

Eine Trockenmischung von 60/40-Polyäthylen Polypropylen wurde in einen Extruder eingebracht und dabei eine Temperatur von 260⁰C in der ersten und zweiten Zone und 249°C in der dritten Zone aufrechterhalten, wobei die Schnecke mit einem Druck von 175 atü eingestellt wurde. Die geschmolzene Mischung wurde dann durch eine Spinndüse mit 8 Löchern mit 0,432 mm Durchmesser ausgepreßt. Man erhielt einen sägezahnförmigen Faden, und wenn der Faden mit einem Streckverhältnis von etwa 4:1 über Rollen verstreckt wurde, wobei die erste Rolle mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 10 m/Min, und die zweite mit einer Geschwindigkeit von 42 m/Min, betrieben wurden dann war der Faden orientiert, ohne daß die Noppen verschwanden. Das Polyäthylen in der Mischung wurde nach dem Verfahren gemäß der USA.-Patentschrift 2 825 721 hergestellt.

Eine Mischung, die von 30 bis 85% Polyäthylen enthielt, ergab einen guten Noppenfaden. Vorzugsweise wird eine Mischung verwendet, die etwa 65 bis 75°/o Polyäthylen enthält. Je größer der Anteil des Polyäthylens in der Mischung ist, um so höher ist die Festigkeit des Noppenfadens. Die Ergebnisse zeigten, daß die Variablen, durch welche die Eigenschaften dieses Noppenfadens beeinflußt werden, folgende sind: Verhältnis von Äthylen zu Propylen in der Mischung, Temperatur in der Strangpresse, Schneckengeschwindigkeit, Auspreßdruck und Streckverhältnis.

Beispiel II

Ein zu 100 °/₀ aus Polypropylen bestehendes Polymer wurde unter ähnlichen Arbeitsbedingungen wie im Beispiel I ausgepreßt, und man erhielt einen scheinbaren vollständig regelmäßigen sägezahnförmigen Faden. Der Faden wurde dann in einem Verhältnis von etwa 3 : 1 verstreckt, und man erhielt einen Noppenfaden mit sehr groben Noppen. Dieser Faden hatte ίο eine geringere Zugfestigkeit als der Faden des Beispiels I, hatte jedoch ausreichend Festigkeit, so daß er als Garn verwendet werden konnte. Der Faden der F i g. 2 entspricht genau dem Faden dieses Beispiels.

B ei s pi el III

Eine 70/30-Mischung eines Copolymers von Polyäthylen und Buten-(l) (das etwa 2 Gewichtsprozent von Buten-1 enthielt und gemäß der obenerwähnten USA.-Patentschrift 2 825 721 hergestellt war) und Polypropylen wurde unter Bedingungen ausgepreßt, ähnlich wie sie im Beispiel I angegeben sind, und es wurde ein ^ geriffelter oder sägezahnförmiger Faden hergestellt, der ' (J im Verhältnis von etwa 6Va^: 1 verstreckt wurde und einen Noppenfaden ergab. Dieser Faden hatte eine gute Zugfestigkeit, und die Noppen waren glatt und langgestreckt. Der Noppenfaden der F i g. 4 entspricht genau dem Faden dieses Beispiels.

B e i s ρ i e 1 IV

Ein Copolymer des Äthylens und Buten-1, dessen Gehalt etwa 2 Gewichtsprozent des letzteren betrug, wurde durch eine Spinndüse ausgepreßt, die 8 Löcher mit 0,432 mm Durchmesser aufwies, wobei die Dicke der Spinndüse an der Stelle der Öffnungen 1 mm betrug. Die Temperatur der Zonen 1, 2 und 3 (der Reihe nach strömungsabwärts von dem Beschickungseinlaß) betrug 163 bis 154 bzw. 149°C, und die Temperatur des Spinndüsenkopfes betrug 127°C. Die Temperatur des Fadens betrug beim Verlassen der Spinndüse 143°C. Der Auspreßdruck betrug etwa 280 atü. Die Streckrollen wurden mit Geschwindigkeiten von-22,9 und 67,2 m pro Minute betrieben, wobei die Tempera- f tür im Dampf raum 121° C betrug. Während des letzten Teils des Versuchs wurde die Temperatur im Dampfraum auf 99 ⁰C gesenkt. Der Faden ließ sich in beiden Fällen gut zu einem Noppenfaden mit guten Eigenschaften verstrecken. Bei diesen Fäden waren die Noppen in merklich unregelmäßigeren Abständen angeordnet und hatten eine weniger gleichmäßige Größe und Form als die Fäden der Beispiele I und II.

Es ist von Bedeutung, daß ein kleines Verhältnis von

Länge zu Durchmesser bei den Auspreßöffnungen angewendet wird, damit nach der Art der Erfindung ausgepreßt werden kann. Es wurde festgestellt, daß bei einer Länge von über 3,8 mm und einem Durchmesser der Öffnung von 0,51 mm der Faden glatt war, wobei die Auspreßvariablen bei vorgegebener Schmelze innerhalb eines weiten Bereiches verändert werden konnten. Wenn die Länge der Öffnungen jedoch auf etwa 0,25 mm verringert wurde, dann konnte die Ausbildung eines geriffelten Fadens leicht erreicht werden. Ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser im Bereich von etwa 0,3 : 1 bis 3: 1 ist brauchbar, und vorzugsweise arbeitet man in einem Bereich von 0,5 : 1 bis 1,5 : 1, damit man leicht in geriffelter Form auspressen kann.

Der erfindungsgemäße Faden hat zahlreiche Vorteile gegenüber den lockeren Garnen, wie sie häufig erhältlich sind. Diese Vorteile bestehen darin, daß der Faden leicht und wirtschaftlich hergestellt werden kann, wobei die Kosten sehr niedrig sind, daß er das Aussehen eines zweifarbigen Fadens besitzt und daß das Garn glänzend aussieht. Während man für die Herstel-

lung lockerer Garne aus synthetischen Fäden mittels anderer Verfahren eine spezielle, teure Ausrüstung benötigt, können die mit Noppen versehenen Garne gemäß der Erfindung leicht mit einer üblichen Auspreß- und Streckeinrichtung hergestellt werden, wie sie üblicherweise zum Verstrecken synthetischer Einzelfäden verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

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nach Austritt aus dem Extruder knollen- oder zacken-

Patentanspruch: förmig aufwölbt. Die gestellte Aufgabe wird erfin

dungsgemäß dadurch gelöst, daß zwecks Festlegung

Verfahren zur Herstellung von Noppenfäden aus der Spinnbedingungen im Spinnkopf der Druck erhöht einem Homopolymerisat, einem Mischpolymerisat 5 und die Spinntemperatur stetig herabgesetzt wird, bis oder Mischungen daraus, bei dem die Polymerisat- die noppen- oder zackenförmige Aufwölbung der schmelze unmittelbar vor Austritt aus einem Schmelze nach der Spinndüse erfolgt und die Fäden Extruder einem erhöhten Druck ausgesetzt wird, nach dem Austritt aus dem Extruder gekühlt werden, so daß sich die Schmelze unmittelbar nach Austritt Es ist anzunehmen, daß bei stark erhöhtem Auspreßaus dem Extruder knollen- oder zackenförmig auf- 10 druck in der Schmelze eine Bruch- oder Wellenbildung wölbt, und sich beim nachfolgenden Verstrecken in dem durch die Auspreßöffnung tretenden Preßgut des Fadens Noppen in diesem ausbilden, da- entsteht, die eine Schwingung der Schmelze und dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Fest- durch die Ausbildung eines gezackten oder geriffelten legung der Spinnbedingungen im Spinnkopf der Noppenfadens zur Folge hat. Gleichgültig, wodurch Druck erhöht und die Spinntemperatur stetig herab- 15 die Ausbildung des geriffelten Fadens verursacht wird, gesetzt wird, bis die noppen- oder zackenförmige wird die Erfindung am besten dadurch ausgeführt, daß Aufwölbung der Schmelze nach der Spinndüse die Schmelze anfangs auf so ausreichender Temperatur erfolgt, und daß die Fäden nach Austritt aus dem gehalten wird, daß ein glatter Einzelfaden ausgepreßt Extruder gekühlt werden. wird, wobei dann die Temperatur der Schmelze in der

20 Auspreßeinrichtung allmählich erniedrigt und/oder der Preßdruck so lange erhöht wird, bis sich ein Faden

■ bildet, der eine im wesentlichen regelmäßige sägezahn-

förmige oder geriffelte Form an zwei gegenüberliegenden Seiten aufweist. An Stelle eines zylindrischen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 35 Querschnitts hat der Faden üblicherweise einen unHerstellung von Noppenfäden aus einem Homopoly- regelmäßigen oder im allgemeinen rechteckigen Quermerisat, einem Mischpolymerisat oder Mischungen schnitt mit zwei verhältnismäßig glatten parallelen daraus. Seiten und zwei vollständig geriffelten oder sägezahn-

Es ist bereits seit einiger Zeit bekannt, daß ein förmigen Seiten. Bei manchen Schmelzen hat der Noppenfaden oder Noppenfadenbündel mit Noppen 30 Schmelzkörper die Form einer unregelmäßigen Gean den Einzelfäden wünschenswert ist, damit verschie- windestange.

dene Muster in den Geweben hergestellt werden kön- Um das Auspressen einer Schmelze zu einem geriffeinen, sowie zur Verwendung in grobgewebten Materia- ten, gewellten oder sägezahnförmigen Faden zu erlien. Es ist daher das Ziel der Erfindung, ein Verfahren leichtern, wird die Temperatur der Preßeinrichtung an anzugeben, nach dem ein solcher Noppenfaden kon- 35 der Matrize um etwa 10 bis 50⁰C niedriger gehalten tinuierlich und mit hoher Geschwindigkeit hergestellt als in der ersten Zone der Preßeinrichtung, wobei die werden kann, und zwar mit der gleichen Ausrüstung, Temperatur strömungsabwärts abnimmt,
wie sie zur Herstellung synthetischer Fäden üblich ist. Der geriffelte oder sägezahnförmige Faden ver-

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein mit schiedener Polymerer und Harze wird nach dem Noppen versehener Polymereinzelfaden erzeugt, bei 40 Abkühlen mit oder ohne anschließende Erwärmung dem die Noppen in Abständen längs des Fadens ange- verstreckt werden, so daß die Noppen in regelmäßigen ordnet sind und wobei der Faden verstreckt und orien- Abständen längs des gezogenen Fadens zurückbleiben, tiert ist. Beim Verstrecken des Fadens tritt eine Vergrößerung ^ -

Bekannt ist durch die USA.-Patentschrift 2 866 256 des Abstands zwischen je zwei Zähnen oder Einschnit- C-'¹ ein Verfahren zur Herstellung von wollähnlichen Fä- 45 ten an den gegenüberliegenden Seiten des Fadens und den, die kegelstumpfartige Noppen aufweisen, die dem nächsten Paar der Zähne oder Einschnitte auf.
unmittelbar nebeneinander sitzen und ineinander über- Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf alle Arten

gehen, auch wenn die Fäden durch nachträgliches von Polymeren und Harzen anwendbar, die normaler-Strecken gedehnt werden. Die Verdickungen werden weise fest sind und die beim Auspressen von einer bei diesem Verfahren dadurch erzielt, daß in dem 50 Schmelze glatte Einzelfäden ergeben. Polymere und Polymer vor der Spinndüse ein besonderes Gerät, z. B. Harze, die leicht geriffelt werden können und die ein Vibrator oder ein Ultraschallgerät, rasche Druck- anschließend unter Bildung von in regelmäßigen Schwankungen erzeugt. Abständen angeordneten Noppen verstreckt werden

Die Erfindung macht von der Beobachtung Ge- können, sind die Polymeren von Mono-1-Olefinen und brauch, die in der Veröffentlichung »Zum Problem der 55 insbesondere solche, die 2 bis 8 Kohlenstoffatome pro Titerschwankungen beim Schmelzspinnen von Poly- Molekül besitzen.

amiden und Polyestern« in der Zeitschrift »Faser- Auch Kunststoffe und Harze wie Polyvinylchlorid

forschung und Textiltechnik«, 1960, S. 90 und 91, mit- mit hohem Molekulargewicht und das Copolymer von geteilt ist. Danach wölbt sich die Schmelze bei Erhö- Butadien und Acrylnitril mit hohem Molekulargewicht hung des Spinndrucks nach dem Austritt aus der Düse 60 sind brauchbar.

auf. Ist der Spinndruck sehr hoch, dann wird der sich Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von

bildende Faden periodisch ungleichmäßig. Die Erfin- Polymeren aliphatisch^ Mono-I-Olefme und insbedung geht aus von einem solchen Verfahren zur Her- sondere von Äthylen, die für die Durchführung der stellung von Noppenfäden aus einem Homopolymeri- Erfindung brauchbar sind, ist im einzelnen in der sat, einem Mischpolymerisat oder Mischungen daraus, 65 USA.-Patentschrift 2 825 721 beschrieben,
bei. dem die Polymerisatschmelze unmittelbar vor Ein brauchbares Polymerenausgangsmaterial kann

Austritt aus einem Extruder einem erhöhten Druck in Gegenwart organometallischer Verbindungen herausgesetzt wird, so daß sich die Schmelze unmittelbar gestellt werden, z. B. Triäthylaluminium und Titan-