DE1660182C3

DE1660182C3 - Verfahren zur Herstellung von Kern-Hülle Verbundfäden

Info

Publication number: DE1660182C3
Application number: DE1660182A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Chayamichi; Noboru Fukuma; Hiroshi Henmi; Toshio Okamoto
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1966-05-28
Filing date: 1967-05-27
Publication date: 1978-08-31
Also published as: US3760052A; DE1660182B2; GB1173817A; DE1660182A1; US3500498A; FR1524783A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kern-Hülle-Verbundfäden durch Zusammenführen verschiedener Polymerströme in zwei aufeinanderfolgenden Stufen und anschließendes Ausspinnen dieser Polymerströme durch eine gemeinsame Spinnöffnung.

Ein derartiges Verfahren ist durch die GB-PS 1017 639 bekannt. In der GB-PS 1017 639 ist schematisch der Querschnitt eines Verbundfadens dargestellt. Dieser Que chnitt zeigt einen genau halbkreisförmigen Kern, der im kreisförmigen Querschnitt der Hülte so angeordnet ist, daß die Kreisbögen von Kern und Hülle konzentrisch zueinander liegen.

Das in dieser Druckschrift dargestellte Verfahren ist nicht geeignet, Fäden mit überall gleichem Querschnitt und mit genau definiertem Querbchniu herzustellen. Nach diesem bekannten Verfahren werden zunächst zwei verschiedene Spinnflussigkeiten so zusammengeführt, daß eine im Querschnitt kreisförmige Kernkomponente <")n der im Querschnitt kreisringförmigen Mantelkomponente konzentrisch umschlossen wird. Dieser zusammengesetzte Flüssigkeitsfaden wird mit einem im Querschnitt kreisförmigen Flüssigkeitsfaden zusammengeführt, der aus der gleichen Spinnflüssigkeit wie die Mantelkomponente besteht, dessen Querschnittsfläche aber etwa nur so groß wie die der Kernkomponente sein soll. Durch Zusammenführung dieser beiden Flüssigkeitsfäden entsteht dann der schließlich aus der Düse ausgestoßene Flüssigkeitsfaden mit einer im Querschnittsumrili kreisförmigen Mantelkomponente und einer linsen- bis bohnenförmigen Kernkomponente, deren Lage jedoch durch die Art der Zusammenführung nicht über die ganze Fadenlänge gleich ist. Entsprechend den Schwankungen in der Lage ergeben sich auch Schwankungen in der Querschnittsform der Kernkomponente. Gegenüber dem eingangs erwähnten Faden ergibt sich keine brauchbare Verbesserung, da die über die Fadenlänge auftretenden Ungleichmäßigkeiten die Brauchbarkeit erheblich beeinträchtigen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, zur Herstellung von Kern-Hülle-Verbundfäden ein Verfahren zu schaffen, das eine bessere Gleichmäßigkeit der Querschnittsform über die gesamte Fadenlange gewahrleistet, so daß die derart hergestellten Fäden sich durch eine verbesserte Gleichförmigkeit der Kräuself:\higkeit über die gesamte Fadenlänge auszeichnen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so ausgeführt, daß in der ersten Stufe zwei verschiedene Polymerströme zu einem Seite-an-Seite-Verbundstrom zusammengeführt werden und in der zweiten Stufe dieser Seite-an-Seite-Verbundstrom mit einem weiteren Polymerstrom so zusammengeführt wird, daß dieser weitere Polymerstrom den Seite-an-Seite-Verbundstrom als Hüllenkomponente umschließt, ίο Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet insbesondere, den Kern als Verbundfaden in genau definierter Querschnittsform herzustellen, die auch mit verhältnismäßig einfachen Mitteln so gestaltet werden kann, daß der Kernfaden, der mit Bezug auf die Hülle konzentrisch liegt, eine im Querschnitt von einem Durchmesser abweichende Begrenzungslinie zwischen den Komponenten aufweist. Damit ermöglicht die Erfindung, Verbundfaden mit einer erhöhten, gleichmäßigen Kräuselfähigkeit herzustellen, deren Ausmaß durch entsprechende Änderung der Querschnittsformen abgewandelt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Spinn- *5 düsenanordnung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II dei Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil einer Zwischenplatte, die in der Spinndusenanordnung nach Fig. 1 und 2 enthalten ist,

Fig. 4 einen ebenen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2 und

Fig. 5 I, J, K, L und M mehrere Querschnittsdarstellungen von erfindungsgemäß hergestellten Fäden und vergleichsweise einen nach einem bekannten Verfahren hergestellten Faden (M).

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Spinndüsenanordnung 10 ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Sie weist eine obere Deckplatte 11, eine Zwischenplatte 12 und eine Boden platte 13 auf. Alle Platten 11,12, 13 haben vorzugsweise Scheiben desselben Durchmessers. Die obere Platte 11 weist niehrere Gruppen Einlaßkanäle 15, 16 und 17 auf; jede Gruppe dieser Kanäle führt vollständig durch die Platte 11 hindurch und ist in einer Reihe angeordnet, alle Gruppen zusammen sind vorzugsweise, wie dargestellt, radial symmetrisch angeordnet.

Die Zwischenplatte 12 ist mit senkrechten Kanälen 5u 18 und 20 und einem sich waagerecht erstreckenden Verbindungskanal 19 ausgestattet, der in Verbindung mit den unteren Enden der Kanäle 15 und 16 auf der einen Seite und dem oberen Ende des Kanals 20 auf der anderen Seite steht. Der Kanal 18 steht in Verbindung mit Kanal 17. Entsprechend der Anzahl der Ka nalgruppen 15 bis 17 ist eine gleiche Anzahl von Kanalgruppen 18 bis 20 vorgesehen. Um das unterste Ende jedes Kanals 20 ist ein kleiner, nach unten ragender Vorsprung 21 ausgebildet. 6c Eine Bodenplatte 13 weist an der Oberseite eine Anzahl von Ausnehmungen 22 auf, von denen jeweils eine konzentrisch in bezug auf einen der Vorsprünge 21 angeordnet ist und in Verbindung mit den Kanälen 18 und 20 steht, wenn die drei Platten 11, 12 und b₅ 13 zusammengebaut sind, wie in Fig. 2 gezeigt. Von der Mitte der Ausnehmung 22 führt ein weiterer Kanal senkrecht diircn die Bodenplatte 13. Dieser Kanal weist einen ersien, trichterförmigen Teil 23 und einen

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zweiten, zylindrischen Teil 24 auf, der die Spinnöff- daß die VeiHnrlungsflache gewölbt, wie bei 104 und nung bildet. 105, oder . ade, wie bei 103 und 106, sein kann.

Nach Fig. 2 sind die drei Platten 11, 12 und 13 In der Praxis jedoch kann die Verbindungsfläche eine aufeinandergesetzl, wobei zwischen den Platten nut- gewollte Form zeigen.

und federartige Zentriereinrichtungen 25, 26 vorge- 5 Nachfolgend werden zahlenmäßige Beispiele zur sehen sind, um die genau gegenseitige Lage der Plat- Erläuterung des erfindungsgemäßen Spinnverfahrens ten zu gewährleisten. Die Platten 11,12 und 13 sind gegeben. In diesen Beispielen werden die relativen von einem zylindrischen Gehäuse 14 umschlossen, das Viskositäten der Polyamide mit Bezug auf eine einen nach innen vorspringenden Bodenflansch 14a 95,5%ige Schwefelsäure angegeben, iiie als Lösemitaufweist, der mil einer Schulter 13e der Bodenplatte "> tel verwendet wird. Die angegebenen Teile sind Ge-13 im Eingriff st*rht. wichtsteile, falls nicht ausdrücklich anders erläutert.

Eine übliche Dosierpumpe Gl, vorzugsweise eine

Zahnradpumpe, ist über eine Speiseleitung 100 mit Beispiel 1

dem oberen Ende des Einlaßkanals 15 verbunden. In 50 Teile ε-Caprolactam, 25 Teile Nylon-66-Salz

gleicher Weise sind die Dosierpumpen G2 und G3, »5 (Hexamethylendiamin-Adipat) und 25 Teile Nylonwiederum vorzugsweise Zahnradpumpen, durch 6-10-SaIz (Hexamethylendiamin-Sebazinsäureester) Speiseleitungen 101 und 102 mit den oberen Enden wurden in einen Autoklaven eingebracht und in üblider Einlaßkanäle 16 bzw. 17 verbunden. eher Weise polymerisiert, wodurch sich ein Teroly-

Bei Betrieb dieser Spinndüsenanordnung wird ein amid mit einer relativen Viskosität von 2,5 ergab. Geerstes Spinnmaterial, z. B. Polyamid-Mischpol) jieri- au trennt davon wurde in üblicher Verfahrensweise ein sat, von der ersten Pumpe Gl über die Leitung 100 Homipolyamid hergestellt, das ausschließlich aus ε-dem ersten Einlaßkanal 15 zugeführt. Gleichzeitig Caprolactam mit einer relativen Viskosität von 2,3 wird ein zweites Spinnmaterial, z.B. Nylon-6-Poly- bestand.

merisat, von der zweiten Pumpe G2 über die Leitung Zur Ausführung des Spinnverfahrens wurde die in

101 dem zweiten Einlaßkanal 16 zugeführt. 25 den Fig. 1 bis 4 dargestellte und vorstehend beschrie-

Das erste und das zweite Spinnmaterial, die ver- bene Spinndüsenanordnung verwendet. In diesem Fall schiedene physikalische Eigenschaften in bezug auf betrugdieDickejeJerderPlattenll,12undl3 10mm. Kräuselfähigkeit aufweisen, werden durch die beiden Die Kanäle 15,16,17,18 und 20 hatten 1 mm Durch-Einlaßkanäle 15 und 16 dem Verbindungskanal 19 messer. Die Spinnöffnung 24 hatte einen Durchnicszugeführt, wo sie vereinigt werden. Anschließend flie- 30 servon0,3 mm. Der Durchmesser des Teilungskrcißen sie gemeinsam durch den Kanal 20 und durch ses, der durch die Mittelpunkte aller Spinnöffnungen einen engen Zwischenraum, der unter dem untersten verläuft, betrug 100 mm. Die Anzahl der Spinnöff-Ende des Kanals 20 vor dem trichterförmigen Teil nungen 24 betrug 10.

23 ausgebildet ist. Ein drittes Spinnmaterial, z. B. He- Von der Pumpe Gl wurde das Terpolyamid und

xamethylendiaminadipat wird von der dritten Pumpe 35 von den Pumpen G2 und G3 unterschiedliche Men-G3 über die Speiseleitung 102 dem dritten Einlaßka- gen des Homopolyamids in einem Volumenverhältnis nal 17 zugeführt, und durch diesen und den Kanal von 40:40:20 den entsprechenden Einlaßkanälen 15, 18 hindurch in die Ausnehmung 22 geleitet. Auf 16 und 17 zugeführt.

Grund der konzentrierten Anordnung der Ausneh- Die Spinndüse wurde auf 290° C aufgeheizt und

mung 22 in bezug auf den Kanal 20 und dessen nach 40 das Material wurde in einem Ausmaß von 8 g/min und unten ragenden Vorsprunges 21 nimmt das dritte Ma- pro Faden ausgestoßen. Der gesponnene Faden wurde terial den Ringraum ein, der innerhalb der Ausneh- mit einer Geschwindigkeit von 400 m/min aufgewikmung 22 um den Vorsprung 21 herum ausgebildet kelt, hatte vor dem Verstrecken einen Titer von 180 ist und formt eine Hülle um das vereinigte Kernmate- Denier/10 Fäden und wurde dann auf das 3,56fache rial herum, das aus dem Kanal 20 in den trichterförmi- 45 kalt verstreckt. Der so gebildete Faden wurde schließgenTeil 23 strömt. Der derart gebildete Kern-Hülle- lieh zehn Minuten lang in einem Bad mit kochendem Verbundstrom wird aus der Spinnöffnung 24 ausge- Wasser von 100° C behandelt. Der Faden hat mikrosponnen. skopisch gesehen die bei J in Fig. 5 dargestellte Quer-

Die erfindungsgemäß hergestellten Kern-Hülle- schnittsausbildung mit im Mittel 65 Kräuselungen p-o Verbundfäden haben allgemein eine Querschnitts- 50 Zoll. Die in Fig. 5 eingezeichnete gestrichelte Linie ausbildung, wie bei L in Fig. 5 dargestellt ist. 107, die eine Trennfläche zwischen Kern und Hülle

Wenn das dritte Spinnmaterial für die Hülle das darstellt, trat in diesem Fall nicht auf.
gleiche wie das erste oder das zweite Material des Kernes ist, ergeben sich die Querschnittsformen, die bei Beispiel 2
I, J oder K dargestellt sind. Bei Verwendung von drei 55

Dosierpumpen für die Spinndüsenanordnung können Ein Mischpolymerisat mit einem Molekulargewicht

die Querschnittsflächen-Verhältnisse der Bestand- von 78 000 wurde aus 91,5 Teilen Acrylnitril, 8,0 Teiteile genau gesteuert werden, um ein ganz bestimmtes !cn Methylacrylat und 0,5 Teilen Methacrylsulfonat Kräuselverhältnis zu erzielen. hergestellt und wird nachfolgend als Material A beWenn der Faden aus nur zwei verschiedenen Arten 60 zeichnet. Ferner wurde ein Polyacralnitril mit einem von Spinnmaterial gesponnen wird, kann die Anzahl Molekulargewicht von 80000 hergestellt, nachfolgend der Speisepumpen von drei auf zwei verringert wer- als Material B bezeichnet. Als Lösungsmittel wurde den. In diesem Fall wird eine dieser Pumpe Vorzugs- eine 70%ige Salpetersäure verwendet, die sorgfältig weise so angeordnet, daß sie Material in die beiden gereinigt vorden war, um den Gehalt an salpetriger Einlaßkanäle 15 und 17 einführt. Das den zweiten 65 Säure auf 0,0003% zu verringern.
Kernteil bildende Material soll vorzugsweise eine hö- Das erste Spinnmaterial enthielt nur das Mate-

here Viskosität als das Hüllenmaterial haben. rial A, das zweite Spinnmaterial bestand aus einer

Fig. 5 zeigt in verschiedenen Modelldarstellungen, 60:60-Mischung der Materialien A und B. Die Mate-

hauen wurden in einer angemessenen Menge des Lösungsmittels bei -3° C gelöst, so daß sich bei 0° C eine Viskosität von KOO Poisen ergab.

Es wurde eine Spinndüsenanordnung nach Fig. 1 bis 4 verwendet. Das erste Material wurde dem ersten Einlaßkanal 15 und das zweite Material dem zweiten und dem dritten Einlaßkanal 16 bzw. 17 zugeführt. Es wurde in ein Füllbad aus 33%iger wässeriger Schwefelsäure versponnen, die auf —3° C gehalten wurde. Die Spinndüsenanordnung wies 200 Spinnöffnungen auf, von denen jede einen Durchmesser von 0,08 mm hatte. Die Aufnahmegeschwindigkeit der Fäden aus dem Füllbad betrug 6 m/min. Die im Gelzustand befindlichen Fäden liefen durch ein Waschungsbad und wurden dann in kochendem Wasser von 100° C einer Streckung auf das Siebenfache der ursprünglichen Länge unterworfen.

Nach der Streckung wurden die Fäden einer Lösungsmittelbehandlung in üblicherweise unterworfen und getrocknet, indem sie durch einen Infrarottrockner hindurchgeleitet wurden. Der Faden wies einen Querschnitt wie unter I in Fig. 5 dargestellt, auf.

to Durch 10 Minuten langes Schrumpfen bei 120° C entwickelten sich im Mittel 67 Kräuselungen pro Zoll an dem Faden. Die bei 108 gezeigte Trennfläche trat nicht in Erscheinung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Kern-Hülle-Verbundfäden durch Zusammenführen verschiedener Polymerströme in zwei aufeinanderfolgenden Stufen und anschließendes Ausspinnen dieser Polymerströme durch eine gemeinsame Spinnöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe zwei verschiedene Polymerströme zu einem Seite-an-Seite-Verbundstrom zusammengeführt werden und in der zweiten Stufe dieser Seite-an-Seite-Verbundstrom mit einem weiteren Polymerstrom so zusammengeführt wird, daß dieser weitere Polymerstrom den Seite-an-Seite-Verbundstrom als Hüllenkomponente umschließt.