DE1660418B2

DE1660418B2 - Spinndüse zur Herstellung eines Verbundfadens

Info

Publication number: DE1660418B2
Application number: DE1660418A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Ando; Fumimaro Nishinomiya Hyogo Ogata; Yusaku Tanaka
Original assignee: Kanebo Ltd
Current assignee: Kanebo Ltd
Priority date: 1964-09-26
Filing date: 1965-09-22
Publication date: 1974-05-22
Also published as: CH426084A; ES321820A1; NL133639C; DE1660418A1; GB1048370A; BE670120A; US3458390A; ES317690A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Spinndüse zur Herstellung eines Verbundfadens mit zwei längs des gesamten Fadens Seite-an-Seite nebeneinanderherlaufenden Komponenten aus zwei thermoplastischen Polymerenmaterialien mit einem Ringkanal zum Zusammenführen der aus getrennten Quellen zugeleiteten Spinnmaterialien und einer Trennwand, die in dem Ringkanal zum Auseinanderhalten der zwei Komponenten bis zu ihrer Zusammenführungsstelle kurz vor der jeweiligen Düsenmündung angeordnet ist.

Spinndüsen dieser Art sind in der USA.-Patentschrift 3 039 173 beschrieben. Zwischen dem Abschlußende der Trennwand und der Düsenmündung befindet sich bei diesen bekannten Spinndüsen noch ein feines Maschensieb, welches bewirkt, daß die beiden kurz vor der Düsenmündung aufeinandertreffenden gelösten Komponenten sich an der Grenzfläche etwa miteinander vermischen und nach dem Verdunsten der Lösungsmittel zufallsbedingte stellenweise ineinander eindringe <><> und eingeschnürt verankernde Vorsprünge bilden.
Verwendung von gut aneinanderhaftenden Material
stark unterschiedlichen Schrumpfvermögens wie .
in dieser Patentschrift beschriebenen unterschiede'
Celluloseacetaten erhält man Verbundfäden star» ^₁ Kräuselfähigkeit, bei denen die beiden Komponem
längs des Fadens gut c^innnderhaften. Bei Verui
dung solcher Spinndüsen zum Zusammenausspim

von zwei geschmolzenen Polymermaterialien bilden sich nicht die auf dem Vorhandensein von Lösungsmitteln beruhenden ineinandergreifenden Vorsprünge, und wenn die zwei zu verwendenden Komponenten zudem auch noch eine geringe gegenseitige Haftfähigkeit besitzen, weist der Verbundfaden den Nachteil auf sich leicht in die beiden Komponenten auseinanderzutrennen und sein= Kräuselfähigkeit zu verlieren. JAIl-T

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand dementsprechend darin, die eingangs geschilderte Spinndüsenart derart weiterzuentwickeln, daß bei Schmelzzusammenspinnen von zwei unterschiedlichen, thermoplastischen Polymeren materialien die beiden Komponenten längs des gesamten Fadenverlaufs miteinander durch eine sich nicht ändernde eingeschnürt ineinandergreifende Verankerung zusammengefügt sind. _

Diese Aufgabe wird bei einer Spinndüse, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 gekennzeichnet wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Nähe des Abschlußendes der Trennwand ein Strömungskana! rinnenförmig in eine der Trennwandoberflächen eingelassen wird.

Dabei kann die Einlaßöffnung des Strömungskanals auf der einen Oberfläche der Trennwand und die Ausiaßoffnung auf der gegenüberliegenden Oberfläche, zur anderen Materialkomponente hin, in der Nähe des Abschlußendes der Trennwand vorgesehen sein. Es hat sich aber auch als sehr zweckmäßig erwiesen, den Strömungskanal parallel zur einen Trennwandoberfläche anzuordnen und sein Inneres durch einen schmalen Schlitz mit der Materialkomponente an der Oberfläche dieser Trennwandseite in Verbindung zu bringen, wobei der Strömungskanal seine Auslaßöffnung auf dem Abschlußende der Trennwand besitzt und zweckmäßig durch einen rohrförmig herausragenden Vorsprung verlängert ist.

Die erfindungsgemäße Spinndüse erweist sich besonders in solchen Fällen als überlegen nützlich, wenn es sich darum handelt, Polymerenmaterialien miteinander zu verspinnen, die nur wenig oder überhaupt nicht aneinander haftfähig sind. Die Spinndüse ermöglicht auf diese Weise nämlich die Schaffung völlig neuartiger Verbundfasern mit inteiessanten, bisher nicht zu verwirklichenden Kombinationswirkungen und, falls gewünscht, überlegen hoher Kräuselfähigkeit.

Die zumindest streckenweise auftretende Auseinandertrennung von Verbundfäden aus zwei sich erheblich im chemischen Aufbau voneinander unterscheidenden Polymeren mit entsprechend geringein gegenseitigen Haftvermögen schildert die belgische Patentschrift 586 958. Nach dem Verfahren dieser Patentschrift wird aber bewußt von dieser teilweisen Auseinandertrennung Gebrauch gemacht, indem eine Komponente geringer Zerreißfestigkeit mit einer sehr dehnungsfähigen Komponente kombiniert und durch nachträgliches Strecken die eine der beiden Komponenten zum Zerreißen gebracht wird; das Ergebnis ist ein sehr flauschiger Faden ohne Krüuseltendenz. Der erfindungsgemäß hergestellte Verbundfaden ist grundlegend anderer Art.

Im nachfolgenden wird die Spinndüse gemäß der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine vertikale Querschnittsansicht einer Ausfühiungsform der crfindungsjiemäßen Spinndüse;

Fig. 2, 3 und 4 Querschnittsansichten eines Teils der Trennwand in der Spinndüse gemäß Fig. 1 in einem vergrößerten Maßstab,

Fig. 5, 6 und 7 teilweise perspektivische Ansichten in einem vergrößerten Maßstab, aus denen die Mundstückformen der Trennwände gemäß den Fig. 2, 3 und 4 jeweils ersichtlich sind und

Fig. 8 bis 18 Querschnittsansichten, aus der.en einige Ausführungsformen der in besonderer Weise gepaarten Verbundfasern ersichtlich sind.

In Fig. 1 wird eine Polymerenmaterialkomponente A aus einem Vorratsgefäß 1 durch eine Rohrleitung 2 und eine andere Komponente B aus einem Vorratsgefäß 4 durch eine Rohrleitung 5 jeweils in ringförmige Auskehlungen 3 und 6 eingespeist. Anschließend fhe-Ben die Polymerenmaterialien A und B aus dieser Ringnut längs der Trennwand 7 nach unten, und sie werden am Endstück der Trennwand miteinander gepaart, worauf die miteinander gepaarten PolvTierenmaterialien unter Druck durch eine Düsenmündung S ausgespritzt werden. Auf diese Weise wird eine Verbundfaser mit Komponenten aus zwei Polymerenmaterialien erzeugt, die sich in ein Seite-an-Scite-Lageverhältnis zueinander befinden.

Die Fig. 2. 3 und 4 sind longitutinale Querschr.'Usbilder der Trennwand in Fig. 1 in einem vergrößerten Maßstab, und sie zeigen die wichtigen Teile der erfindungsgemäßen Spinndüse. Fig. 2 zeigt einen durch die Trennwand hindurchgeführten Strömungskanal 9 zur teilweisen Zusammenführung des Polymerenmaterials A mit S, die etwas später in ihrer Gesamtheit gepaart werden. Ein Teil des Polymerenmaterials A. der durch den Ringkanal eingespeist wird, tritt durch den Führungskanal hindurch und vereinigt sich mit dem Polymerenmaterial B, während da-. Polymerenmaterial 5, das bereits mit einem Teil des Polymerenmaterials A gepaart ist. sich nochmals mit dem Rest des Polymerenmaterials A am Endstück der Trennwand vereinigt. Der Auslaßquerschnitt des Strömungsloches kann irgendeine besonders ausgewählte Konfi- guration uiid Dimension besitzen. Beispielsweise entsteht eine Verbundfaser mit einer Vorsprungsforrn A' in einem kreisförmigen Fadenquerschnittsbild, wie es in Fig. 8 gezeigt ist, wenn der Querschnitt des Strcmung:,kanalseine kreisförmigeKonfiguraüon annimmt, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn der Auslaß des Zuführungsloches 9 einen Querschnitt von einem größeren Ausmaß besitzt, wird auch das Vorsprungsmuster A' ein entsprechend größeres Ausmaß annehmen und die Polymerenmaterialien A und B mit einem nur geringen gegenseitigen Aneinanderhaftungsvermögen werden auf diese Weise sicher gepaart und fest miteinander verankert. Wenn der Auslaß des Strömungskanals 9 näher am Endstück der Trennwand angeordnet ist. wird das Paarungsmuster schärfer hervortreten. Wenn zwei Strömungskanäle in einem parallelen Lageverhältnis zueinander durch die Trennwand hindurch vorgesehen sind, wird die dabei entstehende Verbundfaser mit zwei Vorsprüngen von kreisförmiger Querschnittsform, wie sie als Querschnittsbild in Fig. 9 gezeigt sind, versehen sein Die Verbindungsstärke dieser Faser ist größer als diejenige der in Fig. 8 gezeigten Faser.

Wenn zwei Strömungskanäle in einen bezüglich dem longitudinalen Querschnittsbild der Trennwand sich schneidenden Lageverhältnis angeordnet sind, wird die dabei entstehende Faser ein Querschnittsbild aufweisen, wie es in Fig. 10 gezeigt isl. Wenn der Auslaß des Strömungskanals 9 in der Weise vorgesehen ist, daß er in den Strömungsweg des Polymerenmateiials B vorspringt, oder wenn der Ausspritzdruck für das Polymerenmaterial A größer ist als derjenige für das Polymerenmaterial B, dann wird die dabei entstehende Phase ein Paarungsmuster ausbilden, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, wobei ein Teil der Paarungsfläche in das Polymerenmaterial B hineinragt. Auch das Verbindungsmuster von Fig. 12 kann leicht durch eine Kombination des Musters gemäß 8 mit demjenigen gemäß 11 erreicht werden.

Wenn ferner der Auslaß des Strömungskanals mit verschiedenen abgewandelten Querschnittsformen abweichend von derjenigen eines kreisförmigen Querschnitts versehen wird, erhält man Fasern mit Querschnittsbildern, wie sie in den Fig. 13 bis 16 gezeigt sind.

Darüber hinaus ist die in Fig. 3 gezeigte Trennwand ein Beispiel für eine Ausführungsform, bei der ein durch die Trennwand hindurchgeführter Strömungskanal 9 in einem parallel angeordneten Lageverhältnis bezüglich der Oberfläche der Trennwand auf der Seite der Polymerenmaterial-Komponente A vorgesehen ist. Eine derartige Anordnung bewirkt ein mit der Trennwand, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, identisches Verhalten.

Fig. 6 stellt eine perspektivische Ansicht der Trennwand dar, dei ber der Strömungskanal einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.

Fig. 4 zeigt eine Trennwand mit Vorsprüngen, die am Endstück der Trennwand angebracht sind. Mit der in dieser Fig. 4 gezeigten Anordnung können Verbundfasern mit verschiedenen Paarungsmustern dadurch erhalten werden, daß man durch den herausragenden Strömungskanal das eine oder andere der Polymerenmaterialien A und B, die aus dem Ringkanal stammen, zuführt.

Wenn der herausragende Strömungskanal in Bezug auf das Mundstückaußenende exzentrisch angeordnet ist oder auch, wenn die durch diesen Strömungskanal und die Ringkanäle hindurch zuzuführenden Mengen der Polymerenmaterialkoniponenten A und B unterschiedlich gewählt werden, läßt sich ein schärfer ausgebildetes Paarungsmuster erreichen.

Fig. 7 dient zur Erläuterung eines Ausführungsbeispieles, bei dem das in Fig. 4 gezeigte Endstück der Trennwand mit einem darin befestigten, rohrförmig herausragenden Vorsprung versehen ist, der seinerseits einen hinschnilt besitzt. Bei Durchführung des paarweise verbindenden Ausspinnens mit Hilfe dieser Mehrlochdüse tritt ein Teil der Polymerenmaterial-Komponente A in den rohrförmig herausragenden Vorsprung und vereinigt sich danach mit der Polymerenmaterialkomponente B am Mundstück des rohrförmig herausragenden Strömungskanalvorsprunges; dabei entsteht eine Verbundfaser mit einem Querschnittsbild, wie es in Fig. 11 gezeigt ist. Fig. 7 zeigt ein typisches Ausführungsbeispiel der Anordnung in Fig. 4. Auf diese Weise können herausragend vorspringende ZuführungsLtiüle der verschiedensten anderen Formen leicht entworfen werden.

Bei dem Betrieb der erfindungsgemäßen Mehrlochdüse können die Paarungsmuster durch entsprechende Abänderungen der auszuspritzenden Mengen an den Polymerenmaterialkomponenten sowie von deren Viskositäten, Strömungsrichtungen, Verbindungswinkel usw. in gewissen Grenzen .ibgewandelt werden.

Auch die in der erfindung^gemäßen Apparatur verwendete Spinndüsenmüiiiliini.' brail· 'it nicht immer

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einen kreisförmigen Querschnitt zu besitzen, sondern mit einer solchen kreisförmigen Querschnittsform des kann auch modifizierte Konfigurationen annehmen. in der Trennwand befindlichen Zuführungskanals, wie Die Fig. 17 und 18 zeigen Beispiele von Verbund- es in Fig. 2 gezeigt ist, unterworfen. Die dabei erhaltene fasern, wie sie bei Benutzung von Düsenmündungen ungestreckte Verbundfaser wurde an uinem auf 8O⁰C mit modifizierten Konfigurationen erhältlich sind. 5 erhitzten Ziehstift auf die 3,2fache Länge ihrer ur-Eine Verbundfaser mit einem derart modifizierten sprünglichen Länge gestreckt, und der dabei erhaltene Querschnitt zeigt im Vergleich mit einer einen kreis- Faden besaß eine Gamzahl von 15 Denier,
förmigen Querschnitt besitzenden Faser eine über- Bei der mikroskopischen Untersuchung des Faserlegene Elastizität, fühlt sich besonders warm an und qucrschnittes zeigte sich ein Paarungsmuster, wie es besitzt einen seidengleichen Glanz. io in Fig. 8 gezeigt ist.

Die Polymercnmaterialkomponenten mit nur gerin- Die mikroskopische Untersuchung des Querschnittsgem gegenseitigem Aneinanderhaftvermögen, wie sie bildes einer Verbundfaser, die durch eine Mehrfachais ein Komponentenpaar benutzt werden, können düse mit der üblichen Trennwand, im übrigen jedoch faserbildende Polymere der verschiedensten Type:i unter den gleichen Bedingungen, wie sie vorstehend sein. Besonders gut brauchbar jedoch sind Polyamide, 15 beschrieben sind, ausgesponnen worden war, zeigte, Polysulfonamide. Polyester, Polyurethane, Polyharn- vlaß die Paarungsfläche vonPoIyhexamethylenadipamat stoffe. Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyvinyiiden- und Polyäthylentherephthalat eine fast gerade Linie chlorid und Polyvinylalkohol. ohne irgendein ineinanderdringendes Paarungsmuster

Die erfindungsgemäß eigenartig gepaarte Verbund- gemäß der vorliegenden Erfindung bildet,
faser, die unter Benutzung von zwei oder mehr als 20 Wenn man diese beiden Arten von gestreckten Verzwei faserbildenden Polymerenmaterialien mit nur bundfasern krümmt, kann man feststellen, daß sich geringem gegenseitigen Aneinanderhaftvermögen, die diejenige mit dem üblichen Paarungsmuster in ihre bisher aK schwierig zu bearbeiten angesehen wurden, beiden Komponenten fast in ihrer ganzen Länge auferzeugt ist, zeigt nach der Entwicklung von Krause- trennt und daß die erfindungsgemäße Verbundfaser lungen durch irgendeine der üblichen Methoden eine 25 dabei vollkommen intakt bleibt,
überragend guie Kaumerfüllung, eine ausgeprägt gute Die nach diesem Beispiel hergestellte erfindungs-Elastizität, eine angenehme Griffigkeit, und sie fühlt gemäße Verbundfaser wurde anschließend 15 Minuten sich weich an. Unter Berücksichtigung dieser Vorteile lang ohne Belastung zwecks Entwicklung von Kräusesind die erfindungsgemäß hergestellten Fasern ausge- lungen in kochendes Wasser eingetaucht. Die Eigenzeichnet für die verschiedensten Tuchwaren, gewirkte 30 schäften der entwickelten Kräuselung wurden unterGewebe und ebenso auch für die Haardecke von sucht, und das Ergebnis ist in der Tabelle wiederTeppichen verwendbar. Darüber liinaus läßt sich die gegeben,
erfindungsgemäßc Faser nicht nur in der Form eines Tabelle
Endlosfaden« «ο,,ώ'η auch in der Form vun Stapelf.,--verwende... 35 Schrumpfungsgrad 91,3%

Entkräuselungswiderstandskraft 8,4 mg/Denier

Beispiel Zahl der Kräuselungen pro 1 cm 23.

Polyhexamethylenadipamiu (Polymerenmaterial- Der Ausdruck »Entkräuselungswider^andskrjft«.

Komponente A) mit einer inhärenten Viskosität von wie er obenstehend gebraucht wird, bedeutet die Be-

1,03 und Polyethylenterephthalat mit einer inhärenten 40 lastung (ausgedrückt in Milligramm pro Denier) ilie

Viskosität von 0.68 (Polymerenmaterial-Komponente nötig ist, um dem Faden eine Zugspannung zu erkum,

B) wurden dem paarigen Sc; nelzspinnprozeß mit die gerade dazu ausreicht, um nur die Kräuselungen

einem Paarungsverhältnis von 1,2: 1 bei einer Tempe- dieser Faser aufzuheben, ohne jedoch die Faser auf

ratur von 290 C un'.er Benutzung einer Mehrfachdüse Grund ihrer inhärenten Elastizität zu dehnen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Spinndüse zur Hersteilung eines Verbundfadens mit zwei längs des gesamten Fadens Seite an Seite nebeneinanderherlaufenden Komponenten aus zwei thermoplastischen, wenig aneinander haftfähigen Polymerenmaterialien, wobei die beiden Komponenten längs des gesamten Fadens miteinander durch eine sich nicht ändernde eingeschnürt ineinandergreifende Verankerung zusammengefügt sind, mit einem Ringkanal zum Zusammenführen der aus getrennten Quellen zugeleiteten Spinnmaterialien und einer Trennwand, die in dem Ringkanal zum Auseinanderhalten der zwei Komponenten bis zu ihrer Zusammenführungsstelle kurz vor der jeweiligen Düsenmündung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Anschlußendes der Trennwand (7) ein Strömungskanal (9) rinnenförmig in eine der Trennwandoberflächen eingelassen ist.
2. Spinndüse nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (9) seine Einlaßöffnung auf der einen Oberfläche der Trennwand (7) und seine Auslaßöffnung auf der gegenüberliegenden Oberfläche der Trennwand, zur anderen Spinnmaterialkomponente hin, in der Nähe des Abschlußendes der Trennwand besitzt.
3. Spinndüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (9) in Parallelanordnung 711 einer der Oberflächen der Trennwand (7) feinen Einlaß ai'f dieser Oberfläche der Trennwand besitzt, mit dieser Oberfläche über einen schmalen Schlitz verbunden bleibt und seine Auslaßöffnung auf dem Abschlußende der Trennwand, in Form eines rohrförmig herausragenden Vorsprunges (10), besitzt.