DE1660651B2 - Verfahren zur herstellung eines mehrkernigen verbundfadens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines mehrkernigen Verbundfadens durch Verspinnen von wenigstens zwei verschiedenen Polymerkomponenten durch einen Spinnkopf.

In der DT-AS 11 21 272 ist ein Kunstfaden aus mehr als zwei über den Fadenquerschnitt hinweg verteilten unterschiedlichen Spinnmaterialien beschrieben, wobei der über seine Gesamtlänge hinweg einen gleichförmigen und konstanten Querschnitt aufweisende Faden aus mindestens zwei im Abstand voneinander verlaufenden und aus verschiedenen Spinnmaterialien bestehenden Kernen besteht, die in einem aus einem weiteren, noch anderen Spinnmaterial bestehenden Hüllkörper eingebettet sind. Dieser Verbundfaden wird durch Zusammenführen der Kern- und Hüllenkomponenten an der Austrittsseite der Spinndüse gebildet. Auf diese Weise können im wesentlichen nur relativ dicke Fäden erhalten werden, deren Dicke in der Längsrichtung ungleichförmig sein kann.

Ferner ist in der US-PS 31 17 362 ein Verbundfaden mit einem erhöhten ästhetischen Aussehen beschrieben, der dadurch erhalten wird, daß man mehrere Ströme zweier Polymerisate durch eine Spinndüsenöffnung gleichzeitig verspinnt. Bei diesem Herstellungsverfahren ist es schwierig, die Kernkomponenten im Fadenquerschnitt unabhängig voneinander zu halten, vielmehr neigen sie zu einer gegenseitigen Berührung und können an der Oberfläche des Fadens freigelegt sein. Dies bedeutet, daß gemäß dieser Arbeitsweise die Anzahl der Kernkomponenten nicht wesentlich gesteigert werden kann und daß superfeine Fäden nicht erhalten werden können.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines mehrkernigen Verbundfadens durch Verspinnen von wenigstens zwei verschiedenen Polymerkomponenten durch einen Spinnkopf, wobei feintitrige Verbundfaden mit vorteilhaften Eigenschaften in gleichförmiger Qualität, insbesondere mit guten Biegeeigenschaften, guter Verarbeitbarkeit, Dimensionsstabilität, Youngschem Modul, Anfärbbarkeit od. dgl., erhalten werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zur Herstellung eines mehrkernigen Verbundfadens durch Verspinnen von wenigstens zwei verschiedenen Polymerkomponenten durch einen Spinnkopf, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man aus den Polymerkomponenten wenigstens 10 Ströme des sogenannten Kern-Hüile-Typs bildet, diese Ströme gemeinsam über einen sich in Strömungsrichtung verengenden Raum einer Spinnöffnung zuführt, durch diese verspinnt und den gebildeten Verbundfaden

verstreckt.

Die erfindungsgemäß hergestellten Verbundfaden weisen gleichförmig die Eigenschaften von wenigstens zwei Polymerisaten in vorteilhafter Weise auf. So sind sie beständig gegenüber wiederholten Biegebeanspruchungen und sind stabil bei Streck- und Aufwickelarbeitsgängen. Insbesondere verhalten sie sich in der Weise, als ob sie aus einem einzigen neuen Polymerisat anstelle von wenigstens zwei Polymerisaten hergestellt wären. Überdies besitzen sie eine besonders gute Dimensionsstabilität, die eine der wichtigen Faktoren der Bewertung von Fäden darstellt. Der Youngsche Modul kann entsprechend dem Verwendungszweck besonders mühelos erteilt werden. Wenn die Verbundfäden als Reifencord verwendet werden, ist die Flachstellenbildung wesentlich herabgesetzt. Sie können außerdem gleichförmig gefärbt oder zu mattierten Fäden verarbeitet werden.
Der erfindungsgemäß hergestellte Verbundfaden hat einen Querschnitt, der die folgenden Merkmale aufweist: (a) Jede der Kernkomponenten besitzt einen nahezu runden Querschnitt, (b) die Anzahl der Kernkomponenten beträgt wenigstens 10. wobei jede der Kernkomponenten im wesentlichen endlos ist und entlang der axialen Richtung des Fadens einen unveränderten Querschnitt aufweist, (c) jede der Kernkomponenten liegt unabhängig von anderen vor und ist jeweils radial über die Matrix im Querschnitt des Fadens verteilt, und (d) jede der Kernkomponenten ist von der Matrix umgeben und liegt nicht freiliegend an der Fadenoberfläche vor. Der Fadenquerschnitt zeigt zäh' iche »Inseln« aus Polymerkomponenten in Form von I upfen oder kleinen Flecken in enger Anordnung innerhalb einer von der anderen Polymerkomponente gebildeten Matrix, die in Form eines »Meeres« vorliegt. Es kann auch eine Gruppe aus einer Mehrzahl von »Inseln« in Berührung miteinander, die hier und dort verstreut sind, vorhanden sein. Der Fadenlängsschnitt zeigt, daß die Polymerisate, welche das »Meer« und die »Inseln« bilden, in Längsrichtung ohne Unterbrechung endlos sind.

Die gemäß der Erfindung verwendeten Polymerisate können beliebig sein, vorausgesetzt, daß sie von faserbildender Qualität sind. Beispiele für brauchbare Polymerisate sind Polyamid-, Polyester-, Polyacryl-, Polyurethan- und Polyolefinpolymere. Gemäß der Erfindung wird gewöhnlich eine Kombination von Polymerisaten, z. B. ein Polyamid mit Polyester, Polyamid mit Polyolefin und Polyester mit Polyolefin in vorteilhafter Weise verwendet. Offensichtlich können auch Kombinationen von Homopolyamid mit Mischpolyamid, von verschiedenen Mischpolyamiden miteinander. Homopolyester mit Mischpolyester, verschiedenen Mischpolyestern miteinander und von Polymerisaten von gleicher chemischer Zusammensetzung untereinander, die jedoch einen verschiedenen Polymerisationsgrad aufweisen, zur Anwendung gelangen. Die Wahl der Polymerisatkombination ist häufig von Wichtigkeit und vorzugsweise wird eine Kombination verwendet, bei welcher die Mängel der Polymerisate sich gegenseitig aufheben. Bei Verwendung einer Kombination von Polyamid und Polyester ist der niedrige Youngsche Modul des Polyamids durch den Polyester aufgehoben, der einen höheren Youngschen Modul besitzt, so daß der Youngsche Modul durch den zusammengesetzten Faden hindurch gleichförmig werden kann; ferner ist die schlechte Anfärbbarkeit des Polyesters durch die ausgezeichnete Anfärbbarkeit des Polyamids ausgegli-

chen. Bei dem Faden, der aus Einheiten von sehr feinen Teilen, bestehend aus Polyamid und Polyester, zusammengesetzt ist, ist die Aufhebung der Mangel beider Polymerisate durch den Faden hindurch homogen. Auf diese Weise sind in dem Faden die verschiedenen Mangel der gebräuchlichen Verbundfäden, die durch das Polymerisatmischverfahren erhalten werden, vollständig beseitigt. Die üblicherweise verwendeten Zusätze, z. B. Hitzestabilisator, Lichtstabilisator, Schutzmittel gegenüber Verfärbung, antistatisch machende Mittel und Mattierungsmittel, können den gemäß der Erfindung verwendeten Polymerisaten einverleibt werden.

Gemäß der Erfindung werden Schmelzspinn-, Naßspinn- und Trockenspinnverfahren angewendet, wobei das Schmelzspinnen besonders bevorzugt wird. Die Verbundfäden können verschiedenen Behandlungen nach der Spinnstufe unterworfen werden, die bisher zur Verbesserung der Fäden vorgeschlagen wurden. Beispielsweise können die Fäden mit Hilfe einer Stauchkammer gekräuselt werden. Andererseits können sie zu Stapelfasern von geeignelen Längen geschnitten werden. Wenn ferner das gewünschte Polymerisat allein in dem synthetischen Faden zurückgehalten wird und andere Polymerisate durch eine Spezialbehanillung entternt werden, ist es auch möglich, Fäden mit einem sehr feinen Titer zu erhalten. Man kann auf diese Weise sehr mühelos Einzelfäden mit einem Titer von unterhalb 0,1 den erhalten. Außerdem können Fadenprodukte, die aus sehr feinen haden zusammengesetzt sind, durch Verflechten oder Verschlingen der synthetischen Fäden durch Stricken, Weben od. dgl. und durch anschließen des Entfernen der Polymerisate, wobei lediglich das gewünschte Polymerisat zurückbleibt, erhalten werden. Die so erhaltenen Mikrofäden sind in vorteilhafter Weise bis zur gewünschten Länge kontinuierlich, verglichen mit den Fäden, die durch Zentrifugalspinnen unter Ausnutzung der Zentrifugalkraft oder durch Düsenspinnen unter Ausnutzung der Düsenpreßkraft eines Luftstroms erhalten wurden, wie dies bisher bei der Herstellung von sehr feinen Fäden bekannt war.

Vorzugsweise wird das Herstellungsverfahren gemäß der Erfindung mit Hilfe einer Vorrichtung ausgeführt, die eine Mehrzahl von Abgabeeinrichtungen zur gleichzeitigen oder unabhängigen Abgabe von wenigstens zwei Polymerisaten, einen kaum, der diese Abgabeeinrichtungen verbindet und zur Aufnahme der aus den Abgabeeinrichtungen abgegebenen Polymerisatströme in Form eines Schichtstroms fähig ist, und eine Spinneinrichtung, die an einem Ende mit dem Raum verbunden ist und am anderen Ende Öffnungen aufweist, umfaßt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines gemäß der Erfindung hergestellten Verbundfadens.

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt eines Verbundfadens nach Fig. 1.

Fig.3 zeigt einen Längsschnitt eines nach dem gebräuchlichen Polymerisatmischverfahren erhaltenen Fadens.

Fig.4 zeigt einen Längsschnitt einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Herstellung der Verbundfäden.

Anhand der Fig. 1 und 2 wird nunmehr der Aufbau der Verbundfaden näher erläutert. Der Verbundfaden 1 besteht aus zwei Polymerisaten A und B. Er wird aus vielen Einheiten eines sehr feinen Teils 2, bestehend aus dem Polymerisat A, der von dem Polymerisat B umgeben ist, gebildet. Im Längsschnitt des Fadens liegen beide Polymerisate A und B kontinuierlich, ohne Unterbrechung, vor (vgl. F i g. 2). Die in F i g. 1 gezeichneten gestrichelten Linien sind imaginäre Linien zur besseren Verständlichkeit.

Der Aufbau des Fadens, der nach dem üblichen Polymerisatmischverfahren erhalten wurde, und des Verbundfadens, der gemäß der Erfindung erhalten wurde, wird nachstehend verglichen.

Der Längsschnitt des nach dem Polymerisatmischverfahren erhaltenen Fadens ist in F i g. 3 dargestellt. Aus F i g. 3 ist ersichtlich, daß das im Polymerisat B verteilte Polymerisat A in Längsrichtung des Fadens 3 diskontinuierlich vorliegt.

Dies ist die Ursache dafür, daß die Fäden nach F i g. 2 bzw. F i g. 3 nicht nur in ihren mechanischen Eigenschaften, sondern auch in der Anfärbbarkeit voneinander verschieden sind.

In Fig.4 ist ein Rahmengehäuse 101 mit einer Abgabeeinnchtung für einen Verbundpolymerisatstrom, die aus zwei Abgabeplatten 102 und 103 aufgebaut ist, und einer Spinndüsenplatte 104 gezeigt. Der obere Teil der Abgabeeinrichtung ist in zwei Kammern 111 und 112 durch eine Trennplatte 105 unterteilt, so daß die Polymerisate A bzw. B in den Kammern 111 und 112 ohne gegenseitiges Vermischen geführt werden können. Ein Zwischenraum 113 wird von den Platten 102 und 103 begrenzt und ist mit der Kammer 112 verbunden. Der Polymerisatstrom ß wird in den Zwischenraum 113 über einen Durchgang 114 eingeführt. In der Abgabeeinrichtung für den geschichteten Polymerisatstrom vom Hülle-Kern-Typ ist der Endteil eines engen Rohres 106, das in eine Bohrung durch die Platte 102 eingepaßt ist. in die Mitte einer Leitung 107 eingeführt, die in eine Abgabeöffnung 108 der Abgabeplatte 103 eingepaßt ist. Demgemäß wird das durch das enge Rohr 106 zugeführtc Polymerisat A von dem durch die Leitung 107 zugeführten Polymerisat B umgeben, wobei sich die Leitung 107 in den Zwischenraum 113 öffnet; das vom Polymerisat B umgebene Polymerisat A (Hülle-Kern-Strom) wird dann abwärts durch die Abgabeöffnung 108 abgegeben. Die stromaufwärts liegende Seite der Spinnöffnung 109 der Spinndüsenplatte 104 ist nach oben erweitert und bildet eine Kammer 110. Diese Kammer 110 liegt wenigstens 10 der in der Abgabeplatte 103 vorgesehenen Abgabeöffnungen 108 gegenüber. Die aus den Abgabeöffnungen 108 austretenden Ströme werden in der Kammer 110 vereinigt und zu einem Verbundfaden durch die Spinnöffnung 109 der Spinndüsenplatte 104 gesponnen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels näher erläutert.

Beispiel

In diesem Beispiel werden Polyäthylenterephthalat als Kernkomponente A und Poly-e-capronamid als Hüllenkomponente B verwendet.

Das Polyäthylenterephthalat besitzt eine grundmolare Viskosität von 0,66, gemessen in o-Chlorphenol bei 25°C, und das Poly-e-capronamid besitzt eine relative Viskosität von 2,35, gemessen bei 25°C mit Bezug auf eine 1°/oige Lösung des Poly-e-capronamids in 98%iger Schwefelsäure. Beide Polymerisate enthalten 0,5% TiO₂.

Es wurde die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung

angewendet. Der Durchmesser der Abgabeöffnungen beträgt 0,2 mm, und es sind 1000 derartige öffnungen vorgesehen. Die Spinnöffnung 109 besitzt einen Durchmesser von 0,3 mm, und es sind 10 derartige öffnungen vorhanden. Die Mengen von Polyäthylenterephthalat und Poly-e-capronamid, die aus den Abgabeöffnungen abgegeben werden, betragen 11 g/min bzw. 25 g/min, wobei die Temperatur dieser Polymerisate 285°C ist. Die aus den Spinnöffnungen gesponnenen Fäden werden in gebräuchlicher Weise durch einen Kühlschacht geführt. Die Kühlluft besitzt eine Temperatur von 22^CC und die Geschwindigkeit des Kühlluftstroms beträgt 40 m/min. Die Fäden werden dann mit einer Geschwindigkeit von 1000 m/min aufgewickelt. In der nachfolgenden Stufe wird das Verstrecken unter Anwendung eines Stiftes und einer heißen Platte ausgeführt. Der Stift besitzt einen Durchmesser von 65 mm und seine Oberfläche wird auf 90°C gehalten. Die heiße Platte besitzt eine Länge von 20 cm und ihre Oberfläche wird auf 160° C gehalten. Die Fäden werden auf das 4,1 fache ihrer ursprünglichen Länge bei einer Geschwindigkeit von 250 m/min gestreckt. Die gestreckten Fäden werden mit einer Aufwickelspannung von 0.29 g/den aufgewickelt.

Das gestreckte Garn besteht aus 10 Fäden min jeweils einem Titer von 8 den.

Die so erhaltenen Fäden besitzen eine Festigkeit von 5,9 g/den, eine Dehnung von 30,2%, einen Youngschen Modul von 45 g/den und eine Schrumpfung in kochendem Wasser von 7,5%. Zum Vergleich sei erwähnt, daß Poly-e-capronamid allein einen Youngschen Modul von 30 g/den und Polyäthyleniterephthalai allein einen Youngschen Modul von 80 g/den besitzen.

Um den Titer eines aus Polyethylenterephthalat bestehenden Kernteils festzustellen, wird der Faden in Ameisensäure getaucht und das Poly-i;-capronamid wird gelöst. Dabei wird eine Mehrzahl von Mikrofäden aus Polyethylenterephthalat erhalten. Diese Mikrofäden besitzen einen Titer von 0,058 den und eine Festigkeit von 5,6 g/den sowie eine Dehnung von 12%.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines mehrkernigen Verbundfadens durch Verspinnen von wenigsten., i-vei verschiedenen Polymerkomponenten durch einen Spinnkopf, dadurch gekennzeichnet, daß man aus den Polymerkomponenten wenigstens 10 Ströme des sogenannten Kern-Hülle-Typs bildet, diese Ströme gemeinsam über einen sich in Strömungsrichtung verengenden Raum einer Spinnöffnung zuführt, durch diese verspinnt und den gebildeten Verbundfaden verstreckt.