DE1660667A1

DE1660667A1 - Synthetisches Fasergarn,sowie Verfahren zu dessen Herstellung

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Publication number: DE1660667A1
Application number: DE19681660667
Authority: DE
Inventors: Shigeru Fujii; Takashi Miwa; Kazushige Noji; Chikatsu Okagawa; Masamichi Toki
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1967-03-16
Filing date: 1968-03-15
Publication date: 1971-03-18
Also published as: GB1205281A; US3645819A

Description

Toyo Rayon Co,, Ltd., Tokyo (Japan)

Synthetisches Fasergarn, sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Garn aus Verbundfasern und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung, insbesondere auf ein Verbundfasergarn aus einer Matrixkomponente und einer Mehrzahl von Inselkomponenten, welches insbesondere zur Verwendung in (J der Industrie, beispielsweise als Reifenkord, bestimmt ist.

Synthetische Fasern, sowohl in Form von Fasergarnen als auch von gesponnenem Garn, haben mehr und mehr

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in der Industrie Eingang gefunden, insbesondere zur Verstärkung von verschiedenen Arten von Reifen. Beispielsweise werden die Fasern mit Vorteil in Reifenkarkassen in Form des Reifenkords oder im Scheuerstreifen oder im Zwischenbau eines Reifens in Form eines Gewebes verwendet .

Die Anwendung von konventionellen synthetischen Fasern zur Verstärkung von Reifen war jedoch mit mehreren Nachteilen behaftet wegen der Konfigurationseigenschaften von Fasern, die bei der Verstärkung verwendet werden. Bekanntlich wird der konventionelle synthetische Reifenkord aus gezwirntem Mehrfadengarn aus einem gezwirnten Bündel von Spinngarnen hergestellt. Wenn man einen solchen Reifenkord in Schmutzwasser bringt, was im Fall eines Reifens üblicherweise eintritt, werden die Schmutzstoffe und das Wasser wegen der Kapillarität der Vielzahl feiner Fäden und Fasern im Garn leicht in den Aufbau des Reifenkords eingesaugt und verbleiben dort nach der Verdampfung des Wassers. Dadurch tritt oft eine schnelle Verschmutzung des Reifenkords auf. Dies ist der erste Nachteil des mit konventionellen synthetischen Garnen erzeugten Reifenkords.

Wenn derartige synthetische Multifilgarne im Scheuerstreifen von schlauchlosen Reifen verwendet werden, verursacht die wegen der Anwesenheit einer Vielzahl von feien Fasern oder Fäden im Garn vorhandene Kapillarität Undichtigkeiten, wodurch die Luft des Reifens durch die Verstärkungen in den äusseren Bereichen des Reifens entweichen kann. Die Undichtigkeiten verursachen schnellen Druckabfall in Reifen und bilden leicht Höhlungen in der Karkasse, wodurch häufig unvorhersehbare Unfälle auftreten kOnnen.

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Im Scheuerstreifen oder im Zwischenbau eines Reifens unterliegen derartige synthetische Verstärkungen starker Reibung und wiederholten Stössen, wodurch sich Fasern oder Fäden voneinander trennen und reissen können. Diese Trennung und das Zerreissen von Fasern und Fäden verursacht schnelle Zerstörung der Verstärkungen und schliesslich schnelle Abnützung des Reifens. Dies ist der zweite Nachteil des mit konventionellen synthetischen Garnen hergestellten Reifenkords.

Zur Ausschaltung der geschilderten Nachteile,die bei der Verwendung von konventionellen synthetischen Verstärkungen eines Reifens auftreten, sind schon mehrere Vorschläge gemacht worden. Die Verwendung eines Verbund-Monofilgarnes an Stelle eines Mehrfadengarnes oder eines Spinngarnes ist eine Methode zur Verhinderung von Nachteilen, die wegen der Kapillarität auftreten. Ein mit Verbund-Monofilgarnen hergestellter Reifenkord hat jedoch keine gute Biegsamkeit. Wenn man ausserdem eine Verstärkung mit einem netzförmigen Gewebe aus Verbund-Monofilgarnen herstellt, ist die Dicke an den Kreuzungsstellen der Monofilgarne grosser als an den anderen Stellen, nämlich theoretisch doppelt so dick wie diese. Die Konzentrierung der Beanspruchung auf diese Kreuzungsstellen verursacht eine schnelle Abnützung des netzförmigen Gewebes, die von diesen Kreuzungsstellen ausgeht. Ausserdem ist oft beobachtet worden, dass sich das Garn bei der Herstellung des Tuches aus Verbund-Monofilgarnen in nachteiliger Weise unregelmässig anordnet, was durch das Abgleiten des Garnes mit einer glatten Oberfläche verursacht wird.

Eine Ausrüstung des Verstärkungsgewebes mit Harzen

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ist ein weiteres Beispiel, wie man versucht hat, die Undichtigkeit von Reifen zu verhindern. Die Behandlung mit Harzen hat jedoch zwei Nachteile; der erste ist der,dass die Harzlösung nur schwierig in das Gewebe eindringen kann, und der zweite Nachteil ist der, dass sich bei der Verwendung des Gewebes die Harze von den Fasern wieder trennen.

Es ist bekannt, dass man Fasern aus Polyamid industriell verwendet, z.B. als Reifenkord oder zur Verstärkung von Reifen. In bekannter Weise stellt man hochorientiertes Verbund-Monofilgarn aus Polyamid her, indem man P geschmolzenes Polyamid durch feine Oeffnungen einer Spinndüse extrudiert, die extrudierten Fasern sofort mit Kühlmitteln wie Wasser kühlt und die gekühlten Fasern während des Aufnehmens reckt. Wenn gereckte Fasern mit mehr als 40 Denier gewünscht wurden, was im allgemeinen für eine industrielle Verwendung der Fall ist, war es nötig, Wasser als Kühlmittel zu wählen, damit man gute Resultate beim Recken erhält. Wenn man jedoch mit Wasser kühlt, ist die Spinngeschwindigkeit der Fasern auf 30 bis 50 m/min beschränkt, und insbesondere auf weniger als 30 m/min, wenn man ein gerecktes Verbund-Monofilgarn mit höheren Derierwerten wünscht. Dies kommt hauptsächlich daher, dass ein Ueberrecken der Fasern wegen des Fliesswiderstandes des Kühlwassers vorkommt, wenn man sie mit hoher Geschwindigkeit durch das Wasserbad zieht. Daher war es sehr schwierig, ein gerecktes Fasergarn mit höherem Denier mit der üblichen Geschwindigkeit des Schmelzspinnverfahrens zu erhalten, d.h. mit einer Spinngeschwindigkeit von 300 bis 1000 m/min. Ausserdem war es schwierig, eine gute Orientie-

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rung und Kristallisation des Polymers durch das übliche Reckverfahren zu erhalten, wenn man eine gereckte Faser mit einem höheren Denier benötigt, und eine solche schlechte Orientierung und Kristallisation des Polymermaterials beim Recken hatte eine niedrigere Festigkeit des herzustellenden Verbund-Monofilgarnes zur Folge, die üblicherweise zwischen 5 und 6 g/Denier beträgt.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten synthetischen Verbund-Monofilgarnes, welches gute Biegsamkeit, hohe Festigkeit und hohe Widerstandskraft gegen Schlagbeanspruchtung, Chemikalien, Fäulnis, Alterung und Schädigung durch Nässe besitzt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten synthetischen Monofilgarneszur industriellen Verwendung, beispielsweise als Verstärkung eines Reifens, mit guter Biegsamkeit des synthetischen Monofilgarnes oder synthetischen Spinngarnes, die gewöhnlich für den gleichen Zweck verwendet werden, wobei aber die Nachteile dieser konventionellen synthetischen Garne vermieden werden.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein neuartiges Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Monofilgarnes mit höherem Denier, wobei die Faser eine hohe Orientierung und Kristallisation des Polymermaterials aufweist.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine wirtschaftliche Methode zur Herstellung von syn thetischem Verbundfasergarn mit hoher Festigkeit bei hohen Herstellungsgeschwindigkeiten, die mit denen des üblichen Schmelzspinnverfahrens vergleichbar sind.

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In Uebereinstimmung mit den oben beschriebenen Zielen der Erfindung ist das erfindungsgemässe synthetische Fasergarn dadurch gekennzeichnet, dass es einen Querschnitt besitzt, der aus einem kontinuierlichen Matrixanteil aus dieser Matrixkomponente und einer Vielzahl von Inselanteilen aus der Inselkomponente besteht,welche praktisch gleichmässig im Matrixanteil verteilt vorliegen. Das erfindungsgemässe Verfahren wir Herstellung dieses synthetischen Fasergarnes ist dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbund-Einzelfaser aus mindestens einer Inselkomponente und mindestens einer Matrixkomponente herstellt, deren Schmelzpunkt von demjenigen der Inselkomponente verschieden ist, dass man eine Vielzahl derartiger Verbund-Einzelfasern zu einem Bündel zusammenfasst und die Matrixkomponente aller Einzelfasern durch Erhitzen zusammenschmilzt.

In der nun folgenden Erläuterung der vorliegenden Erfindung bezieht sich die Beschreibung hauptsächlich auf den Fall, dass man Polyamid-Polymere als Ausgangsstoffe für das synthetische Fasergarn der vorliegenden Erfindung verwendet, da ein Polyamid-Garn im allgemeinen und vorzugsweise als Ausgangsstoff für industrielle Anwendungen, beispielsweise in einem Reifen, verwendet wird. Das für den Zweck der vorliegenden Erfindung verwendete Polymermaterial kann aber auch in Uebereinstimmung mit den Erfordernissen der Verwendung beliebig gewählt werden und kann beispielsweise Polycaprolactam, Polyhexamethylenadipamid, Polyäthylenterephthalat, Polypropylen, Polyäthylen, Polyacetal, Polyvinylchlorid oder Polystyrol oder Copolymere dieser Stoffe sein,sowie Polymermischungen und Blockpolymere.

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Für den erfindungsgemässen Zweck werden folgende Polymerkombinationen vorzugsweise verwendet: Polyhexamethylenadipamid als Inselkomponente mit Polycaprolactam als Matrixkomponente; oder die Kombination von Polyäthylenterephthalatlals Inselkomponente mit PoIycaprolactam als Matrixkomponente.

Der Querschnitt der Einzelfaser nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus mindestens einer Inselkomponente und mindestens einer Matrixkomponente besteht.

Ein typisches Beispiel eines solchen Einzelfadens wird in Form einer Kern-Mantel-Konfiguration er- ^ halten, wobei sich die Inselkomponente im Kern und die Matrixkonponente ausserhalb des Kernes in Form eines Mantels befinden und beide Komponenten praktisch konzentrisch angeordnet sind. Eine andere Verbund-Einzelfaser wird z.B. in Form eines Mehrfadengarnes erhalten, welches eine Mehrzahl feiner Inselkomponenten und eine Mehrzahl feiner Matrixkomponenten in unregelmässig gebündelter Anordnung enthält. In manchen Fällen ist es auch möglich, die beiden Komponenten der Einzelfaser in einer bimetallähnlichen Konfiguration zu erhalten.

An Hand der Zeichnung und deren Erläuterung sowie der folgenden Beispiele soll die Erfindung näher veranschaulicht werden.

In der Zeichnung stellen dar:

Fig. IA und IB schematische Quer-'schnitte einer Ausführungsart eines Verbundfadens mit sogenannter Mantel-Kern-Konfiguration ;

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt eines Verbundfasergarnes nach der Erfindung;

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Fig. 3A und 3B Seitenansichten eines bekannten Verbundfasergarnes und eines Verbundfasergarnes gemäss der Erfindung;

Fig. 4 eine graphische Wiedergabe der Beziehung zwischen dem Polymerisationsgrad von Nylon 6 und Nylon 66, welche mit Vorteil beim erfindungsgemässen Verfahren verwendet werden können;

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt einer anderen Ausführungsart einer Einzelverbundfaser mit einer sogenannten mehrfadenähnlichen Konfiguration; und

Fig. 6 einen schematisehen Querschnitt eines Verbundfasergarnes, welches aus einer Vielzahl von Verbundfaden der Fig.5 hergestellt wurde.

Einzel-Verbundfaser mit Mantel-Kern-Struktur; ihr Aufbau, ihre Herstellung und Verwendung mit Beispielen.

Wie oben erwähnt, wird ein typischer Vertreter der erfindungsgemässen Einzel-Verbundfaser dadurch erhalten, dass man die Insel- und die Matrixkomponente zu einer Mantel-Kern-Anordnung vereinigt, wobei die Inselkomponente von der Matrixkomponente in praktisch konzentrischer Anordnung vollständig umgeben wird.

Das Herstellungsverfahren des Polyamid-Verbundfasergarnes, welches sich aus diesen Arten von Einzelverbundfasern zusammensetzt, ist dadurch gekennzeichnet, dass man die Polyamid-Mantelkomponente mit der Polyamid-Kernkomponente , deren Schmelzpunkt mindestens 15 C höher liegt als derjenige der Mantelkomponente, durch eine Spinndüse zusammenspinnt, die erhaltenen Verbundfasern reckt, eine Vielzahl der gereckten Fasern zu einem Faserbündel doubliert und das Faserbündel bei einer Temperatur, welche oberhalb des Schmelzpunktes der Mantel-

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komponente und unterhalb des Schmelzpunktes der Kernkomponente liegt, zusammenschmilzt, wobei die Mantelkomponenten jeder Verbundfaser schmelzen und das Bündel d?r einzelnen Verbundfasern zu einer neuen Verbundfaser vereinigen, deren Querschnitt aus einem kontinuierlichen Matrixanteil besteht, der aus den Mantelkomponenten stammt, sowie einer Mehrzahl von Inselanteilen, welche aus den Kernkomponenten stammen und fast gleichmässig innerhalb der Matrix verteilt sind.

Nach diesem Verfahren kann der Querschnitt der Einzelverbundfaser sowohl in konzentrischer als auch in exzentrischer Anordnung erhalten werden. Beide Anordnungen sind für den Zweck der vorliegenden Erfindung geeignet, wenn nur die Kernkomponente vollständig von der Mantelkomponente umgeben ist.

Beispielsweise wird das Verbundspinnen dieser Art von Verbundfaser dadurch ausgeführt, dass man beide Polymerkomponenten unabhängig voneinander in getrennten Gefässen aufschmilzt und beide geschmolzenen Polymere gleichzeitig durch eine Spinndüse extrudiert, welche für ein Mantel-Kern-Verbundspinnen ausgerüstet ist.

Die Bildung eines Verbundfasergarnes aus einem

Bündel von Einzel-Verbundfasern wird im allgemeinen da- ä durch erreicht, dass man das Bündel aus Verbundfasern gleich nach dem Recken und Doublieren, wie oben beschrieben erhitzt. In Spezialfallen kann man die Wärmebehandlung jedoch auch bei bereits hergestellten Textilartikeln ausführen, wobei man die Mantelkomponenten zusammenschmilzt, die in den Multifilgarnen enthalten sind, wo raus man das tuch- oder das siebartige Gewebe hergestellt hat. Damit die Mantelkomponenten des Multifilgarnes

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gleichmässig schmelzen, wird empfohlen, dass mar? aas Multifilgarn vor der Wärmebehandlung mit 50 bis 500 Drehungen pro Meter aufzwirnt.

Die bei der Wärmebehandlung angewandte Temperatur sollte auf den Grad der Flexibilität eingestellt werden, den man vom erzeugten Verbundfasergarn verlangt. Wenn man einen hohen Grad von Flexibilität wünscht, so erzeugt man vorzugsweise zahlreiche Lufteinschlüsse in der Struktur des Verbundfasergarnes, indem man dieses auf relativ niedrige Temperaturen erhitzt.

Als Wärmeträger kann man beispielsweise Heissluft, heisse Inertgase, Hochdruckdampf und überhitzten Dampf verwenden, während man in einigen Spezialfallen auch chemische Mittel, beispielsweise ein Polyamidlösungsmittel, anwenden kann. Falls man ein trockenes Medium wie beispielsweise Heissluft verwendet, muss die Temperatur des Heizmittels im allgemeinen höher als der Schmelzpunkt des Mantel-Polyamids gewählt werden. Im Falle von feuchter Erhitzung sollte die Temperatur höher als diejenige Temperatur sein, die 80 C unter dem Schmelzpunkt des Mantel-Polyamids liegt.

Wenn beispielsweise der Schmelzpunkt des Mantelpolyamids 210 C ist, ist es möglich, das Mantelpolyamid zu schmelzen, indem man Hochdruckdampf verwendet, der auf Temperaturen über 130 C gehalten wird. Wenn man in Spezialfällen eine aufgerauhte Oberfläche des hergestellten Verbundfasergarnes benötigt, kann man auch ein chemisches Reagenz, beispielsweise eine heisse Phenollösung, wirksam verwenden. Diese Art eines chemischen Heizmediums wendet man vorzugsweise dann an, wenn man als Mantelkomponente ein Polyamid-Copolymer vorliegen hat.

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Im erfindungsgemässen Verfahren kann man »&Ü? ^BeS-/ ehe Polymerklasse sowohl für die Kernkomponente als auch für die Mantelkomponente verwenden, damit man nach dem Erhitzen einen besseren Zusammenhalt zwischen den Komponentensowie eine Transparenz des hergestellten Verbundfasergarns erhält. Die Verwendung von verschiedenen Polymerklassen für die beiden Komponenten äussert sich im allgemeinen durch schlechteren Zusammenhalt und niedrigere Transparenz. Je nach Verwendungszweck kann das Verbundfasergarn der vorliegenden Erfindung auch Mattierungsmittel wie Titandioxyd, Lichtschutzmittel, wie Manganate oder Kupfersalze, optische Aufheller sowie Wärmestabili- ^ satoren wie Kupferiodid, Kupferchlorid, Kupferbromid, Kupferbenzoat und Kupferacetat enthalten.

Wenn man den Unterschied der Schmelzpunkte der Polyamide beider Faserkomponenten festlegt, sollte man darauf achten, dass das Polyamid mit dem höheren Schmelzpunkt durch die Wärmebehandlung nicht geschädigt wird, d.h. die Schmelzpunktdifferenz sollte vorzugsweise über 15 C liegen, am besten über 25 C. Jedoch besteht auch eine obere Grenze der Schmelzpunktdifferenz. Diese hängt -nämlich von der Kombination der beiden Komponenten ab. Wenn das hergestellte Verbundfasergarn als Material für ™ Hochtemperatur-Reinigungsbürsten verwendet werden soll, ist es notwendig, eine Mantelkomponente zu wählen, die einen relativ hohen Schmelzpunkt besitzt. In den Fällen, wo das erzeugte Verbundfasergarn verbesserte Wärmeschrumpfeigenschaften haben soll, ist es notwendig, eine solche Mantelkomponente zu wählen, deren Schmelzpunkt nicht altzusehr von der Verarbeitungstemperatur bei der Wärmebehandlung abweicht. Demgemäss sollte der Schmelzpunkt der

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werden:

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Mantelkomponente vorzugsweise höher als 160 C liegen.

Bezüglich der Mengenverhältnisse der beiden Komponenten im Verbundfasergarn ist es erwünscht, dass die Mantelkomponente mehr als 10 Gew.-^, vorzugsweise zwischen 20 und 40 Gew.-% des Garnes betragen sollte. Demgemäss sollte die Menge der Kernkomponente unter 90 Gew.-^ betragen, vorzugsweise zwischen 60 und 80 Gew.-^. Wenn man eine hohe Festigkeit im Verbundfasergarn verlangt, ist es erwünscht, den Anteil der Mantelkomponente kleiner zu halten.

Die Dicke der Einzelverbundfaser der Erfindung liegt zwischen 2 und 30 Denier, vorzugsweise zwischen und 15 Denier. Nach Extrudieren durch die Spinndüse bündelt man eine Vielzahl dieser einzelnen Verbundfasern zu einem Mehrfadengarn, welches wenn nötig, gezwirnt wird. Die Anzahl der einzelnen Verbundfasern im Mehrfasergarn bestimmt sich nach den Anforderungen der Verwendung. Beispielsweise erzeugt man ein Mehrfasergarn von 420 Denier aus 40 Einzelfäden, 840 Denier aus 80 Einzelfäden oder 840 Denier aus 96 Einzelfäden.

Folgende Polyamide können bei der vorliegenden Erfindung vorteilhaft als Mantelkomponenten verwendet

Poly-£ -caproamid (Nylon 6), Polycaprylamid (Nylon 8), Polyundecansäureamid (Nylon 11), Polydodecanamid (Nylon 12), Polyhexamethylen-sebacinsäureamid (Nylon 610), Copolymer aus f-Caprolactam mit Hexamethylen-diammoniumadipat (Nylon 6/66), Copolymer aus C-Caprolactam mit Hexamethylendiammonium-isophthalat (Nylon 6/62), Copolymer aus f-Caprolactam und Hexamethylen-diammoniumterephthalat (Njäon 6/6T), Copolymer aus f-Caprolactam

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und Hexamethylen-diammoniumsebacat (Nylon 6/610), Terpolymer aus je drei der folgenden Monomeren : £ -Caprolactam, Hexamethylen-diammoniumadipat,„ Hexamethylendiammonium-sebacat, Hexamethylen-diammonium-isophthalat und Hexamethylen-diammonium-terephthalat (beispielsweise Nylon 6/66/610). Die Zusammensetzung des Polyamidcopolymers für die Mantelkomponente kann je nach dem Schmelzpunkt der Kernkomponente eingestellt werden.

Als Kernkomponente kann man mit Vorteil £-Caproamid und Polyhexamethylen-adipamid verwenden, im allgemeinen jedoch ein beliebiges Polyamid oder seine Copolymere . μ

Vorteilhafte Kombinationen der beiden Komponenten sind beispielsweise Nylon 6 als Mantel mit Nylon 66 als Kern, copolymerisiertes Nylon 6/Nylon 66 als Mantel mit Nylon 6 als Kern, copolymerisiertes Nylon 66/Nylon 6 als Mantel mit Nylon 66 als Kern, Nylon 12 als Mantel mit Nylon 6 als Kern, Nylon 11 als Mantel mit Nylon 6 als Kern, Nylon 11 als Mantel mit Nylon 66 als Kern, Nylon 12 als Mantel mit Nylon 66 als Kern, Nylon 610 als Mantel mit Nylon 66 als Kern und copolymerisiertes Nylon 66/Nylon 610 als Mantel mit Nylon 66 als Kern.

In Fig.IA ist ein Querschnitt einer Ausführungs-

art der Einzelverbundfaser schematisch dargestellt.Bei dieser Ausführungsart ist der Querschnitt der Verbund faser 1 aus einer Kernkomponente 2 und einer Mantelkomponente 3 zusammengesetzt, welche die Kernkomponente 2 konzentrisch umgibt. Eine andere Ausführungsart ist mit ihrem Querschnitt in Fig.IB gezeigt, worin beide Komponente 2 und 3 exzentrisch angeordnet sind. Das Verbundfasergarn der vorliegenden Erfindung kann durch

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Erhitzen eines Bündels aus einer Mehrzahl solcher einzelner Verbundfasern hergestellt werden, wobei die Mantelkomponente jeder einzelnen Verbundfaser schmilzt.Beim Verschmelzen der Mantelkomponente der einzelnen Verbundfasern verbinden sich sämtliche Mantelkomponenten unter Bildung einer kontinuierlichen Matrixkomponente im fer- . tigen Verbundfasergarn, wie es in Fig.2 gezeigt ist, worin die Kernkomponente 2 innerhalb der Matrixkomponente 4 gleichmässig verteilt vorliegen, ι In Fig. 3A ist eine photographische Wiedergabe einer Seitenansicht eines konventionellen Polyamid-Ver-

P bundfasergarns gezeigt, während Fig.3B ein photographisches Bild einer Seitenansicht eines Polyamid-Verbundfasergarnes der vorliegenden Erfindung wiedergibt. Wie aus Fig.3A klar hervorgeht, weist das konventionelle Polyamid-Verbundfasergarn eine glatte Oberfläche auf, weil es einen überall praktisch kreisförmigen Querschnitt besitzt. Im allgemeinen besteht jedoch nur eine geringe Nachfrage für Verbundfasergarne mit derartig glatter Oberfläche, d.h. in den meisten Fällen ist es notwendig, die Oberfläche des Verbundfasergarnes auf-

^ zurauhen, um das Abgleiten des Garnes im fertigen Produkt, beispielsweise Fischnetz oder Bespannung eines Tennisschlägers, zu vermeiden.

Das erfindungsgemässe Verbundfasergarn unterscheidet sich nunmehr von derartigen bekannten Garnen darin, dass es eine rauhe Oberfläche besitzt, die auf dem nicht kreisförmigen Querschnitt beruht, wie es in Fig.2 und 3B gezeigt ist. Dieses ist eine der überragenden neuen ) Eigenschaften des erfindungsgemassen Verbundfasergarnes· Oa das erfindungsgem&sse Verbundfasergarn mit

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einer derartigen rauhen Oberfläche versehen ist, kann es sehr gut für Fischnetze, Tennisschläger-Bespannungen, Siebe, Gürtel, Borsten und Verstärkungen für Reifen verwendet werden, d.h. dort, wo die konventionellen Verbundfasergarne wegen ihrer glatten Oberfläche nicht in Frage kommen.
Beispiel 1:

Nylon 6 mit einer relativen Viskosität von 2,7 und Nylon 66 mit einer relativen Viskosität von 2,75, gemessen als l$ige Lösung in 98#iger Schwefelsäure, wurden als Ausgangsmaterialien verwendet. Polymerschnitzel wurden 18 Stunden lang bei 110 C getrocknet und getrennt durch μ

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Erhitzen auf 285 C geschmolzen. Das geschmolzene Nylon 6 wurde einer Spinndüse in einer Mengengeschwindigkeit von 43 g/min zugeführt, während man das geschmolzene Nylon mit 100 g/min der Spinndüse zuführte. Die Spinndüse war mit 80 Spinnöffnungen versehen. Nach Extrudieren durch die Spinndüse wurde das Mehrfasergarn, bestehend aus 30 Gew.-# Nylon 6 und 70 Gew.-# Nylon 66, mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 300 m/min aufgenommen. Dann wurde das Mehrfasergarn mit einem Reckverhältnis von 5,2 gereckt, während es mit einer auf 180 C gehaltenen Heizvorrichtung behandelt und dadurch in das Verbundfasergarn der vorliegenden Erfindung verwandelt wurde. Man erhielt ein gerecktes Verbundfasergarn von 860 Denier mit einer Reissfestigkeit von 8,2 g/Denier und einer Bruchdehnung von 18,6 #.
Vergleichsbeispiel 1:

Nylon 66 mit einer relativen Viskosität von 2,75 (bezogen auf Schwefelsäure) wurde bei 285°C geschmolzen.

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Das geschmolzene Polymer wurde mit einer Spinngeschwindigkeit von 33 g/min durch eine Spinndüse extrudiert und das erhaltene Mehrfasergarn mit Wasser gekühlt, wobei das Wasserbad 10 cm unter der Spinndüse angeordnet war. Nach Aufnahme mit einer Abzugsgeschwxndigkext von 35 m/min, wurde das Garn mit einem Reckverhältnis von 4,5 in heissem Wasser von 60 C gereckt. Das erhaltene gereckte Mehrfasergarn mit 900 Denier besass eine Reissfestigkeit von 5,1 g/Denier und eine Bruchdehnung von 20,4%.
Beispiel 2;

Nylon 12 mit einer relativen Viskosität von 2,0 und Nylon 6 mit einer relativen Viskosität von 2,4, jeweils auf Schwefelsäure bezogen, wurden verwendet. Schnitzel beider Polymere wurden unabhängig voneinander durch Erhitzen auf 250 C geschmolzen und durch eine Spinndüse in Form einer Vielzahl von einzelnen Verbundfasern mit Mantel-Kern-Struktur extrudiert. Nach Aufnahme mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 400 m/min wurde das Mehrfasergarn, bestehend aus 20 Gew.-^ Nylon 12 und 80 Gew.-# Nylon 6, mit einem Reckverhältnis von 4,2 ohne Erhitzen gereckt. Das erhaltene gereckte Mehrfasergarn von 880 Denier und 80 Einzelfäden besass- eine Reissfestigkeit von 6,5 g/Denier und eine Bruchdehnung von 26,1 %.
Beispiel 3:

Es wurde ein Copolymer aus Nylon 6 und Nylon 66, hergestellt durch 19-stündige Copolymerisation einer Flüssigkeit aus 15 Gew.-56 Hexamethylen-diammonium-adipat und 85 Gew.-^ £-Caprolactam bei 257°C und unter Druck. Die relative Viskosität des erhaltenen Polyamid-copolymers betrug 3,0 bezogen auf Schwefelsäure, und der durch

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optische Methoden bestimmte Schmelzpunkt betrug 198 C. Nylon 6 mit einer relativen Viskosität von 2,8 und einem optischen Schmelzpunkt von 220 C wurde durch Polymerisation von £-Caprolactam hergestellt. Der angegebene optische Schmelzpunkt wurde erhalten, indem man eine Probe des Polymers unter polarisiertem Licht betrachtete, während die Probe mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 1 C/min erwärmt wurde und wobei man die Probe in Silikon einbettete, um Oxidation des Musters beim Erhitzen auszuschliessen. Die Temperatur wurde abgelesen, wenn dasleuchtende Aussehen der Probe verschwand. Die Polymere wurden dann getrennt durch Erhitzen auf 270 C auf- ^ geschmolzen und durch eine Spinndüse extrudiert, die zum Verspinnen von Mantel-Kern-Verbundfasern eingerichtet war. Das erhaltene Produkt enthielt 75 Gew.-# Nylon 6 und 25 Gew.-# des Copolymers aus Nylon 6 und Nylon 66, und Mantel und Kern waren leicht exzentrisch angeordnet. Nach Aufnahme mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 500 m/min wurde das Mehrfasergarn mit einem Reckverhältnis von 4,6 gereckt, während es auf 180 C erhitzt wurde. Das gereckte Fasergarn von 600 Denier (40 Einzelfasern) besass eine Reissfähigkeit von 7,6 g/Denier und eine Bruchdehnung von 24,8 ^.
Beispiel 4:

Schnitzel von Nylon 6 und 66 wurden wie in Beispiel 1 behandelt, mit der Ausnahme, dass beiden Polymeren Kupferbenzoat in einer solchen Menge zugefügt wurde, dass der Kupfergehalt des Polymers 100 ppm betrug. Nach Verbundspinnen und Recken unter Erhitzen wie in Beispiel 1 erhielt man ein gerecktes Fasergarn von 860 Denier (80 Fasern) mit einer Reissfestigkeit von 8,1 g/Denier und einer Bruchdehnung von 19,0 %.

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Beispiel 5; At

Nach Herstellung eines Mehrfasergarnes aus Nylon und Nylon -66 nach Beispiel 1 wurde das Mehrfasergarn mit 200 S-Drehungen/m gezwirnt. Danach wurde das gezwirnte Mehrfasergarn in einer Heizkammer bei 230 + 5 C 45 Sekunden lang ohne Recken erhitzt, wobei die Mäntel aus Nylon 6 der Verbundfasern zusammenschmolzen und man ein Verbundgarn, wie in Fig.3B gezeigt, erhielt. Das erhaltene Verbundgarn hatte eine Stärke von 920 den, eine Reissfestigkeit von 5,7 g/den und eine Bruchdehnung von 18,5 #. Das Verbundfasergarn wies an der Oberfläche

P eine Vielzahl von Unebenheiten ähnlich einem Mehrfasergarn aus Nylon 66 allein auf. Beispielsweise hatte ein Fischernetz aus dem Verbundfasergarn des vorliegenden Beispiels eine stärkere Knotenfestigkeit als ein Fischernetz aus einem konventionellen Verbundgarn. Beispiel 6:

Nach Herstellung eines Multifilgarnes aus Nylon 12 und Nylon 6 nach dem Verfahren des Beispiels 2 zwirnte man das Multifilgarn mit 100 S-Drehungen/m. Danach wurde das gezwirnte Mehrfadengarn kontinuierlich 30 Sekun-

k den lang unter 2#igem Recken in Heissluft bei 200 +5 C erhitzt und mit 50 m/min aufgenommen. Das erhaltene Verbundfasergarn von 900 den besass eine Reissfestigkeit von 5,2 g/den, eine Bruchdehnung von 22,6 # und ausgezeichnete Transparenz. Beispielsweise hatte eine aus dem Verbundfasergarn des vorliegenden Beispiels hergestellte Bürste eine ausgezeichnete Flexibilität und zwar hochelastisch, und es wurde bestätigt, dass eine solche Bürste wegen der grossen Gleichmässigkeit des Anstriches, besonders gut zum Anstreichen geeignet war.

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Beispiel 7:

Nach Herstellung eines Mehrfasergarnes aus copolymerisiertem Nylon 6/Nylon 66 sowie Nylon 6 nach Beispiel 3 wurde das Garn mit 200 primären Z-Drehungen/m gezwirnt. Dann wurden zwei der primär gezwirnten Mehrfaser garne doubliert und mit 200 S-Drehungen/m aufgezwirnt. Daraus erhielt man ein Verbundfasergarn durch 1-sekundiges Erhitzen der gezwirnten Mehrfasergarne mit gesättigtem Dampf auf 130 C. Das erhaltene Verbundfasergarn mit 1300 den besass eine Reissfestigkeit von 5,3 g/den und eine Bruchdehnung von 20,0 $>. Die Dichte des erhaltenen Verbundfasergarnes betrug 1,30, während die ^ des ungereckten Mehrfasergarnes 1,142 betrug. Durch Vergleich der Dichten wurde festgestellt, dass das Verbundfasergarn Hohlräume enthielt.
Beispiel 8;

Nach Herstellung eines Mehrfasergarnes aus Nylon und Nylon 66 nach dem Verfahren des .Beispiels 4 wurde das Garn mit 200 S-Drehungen/m gezwirnt. Nach Erhitzen in Heissluft von 220 C wurde das erhaltene Verbundfasergarn zu einem Stoff mit einer Webdichte von 7 Garnen/cm ■verwebt. Das Gewebe wurde dann 45 Sekunden lang bei 230% ohne Recken erhitzt. Das so hergestellte Fischernetz ™

erhielt fest verschmolzene Kreuzungsstellen der Einzelgarne .
Vergleichsbeiapiel 2:

Nylon 6 mit einer relativen Viskosität von 3,0 (bezogen auf Schwefelsäure) wurde bei 285°C geschmolzen. Die Polymerschmelze wurde durch eine Spinndüse mit einer Spinngeschwindigkeit von 50 g/min in Form einer Verbundfaser extrudiert und in einem 10 cm unter der Spinndüse angeordneten Wasserbad gekühlt. Nach Auf-

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nehmen mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 33 m/min wurde das Garn mit einem Verhältnis von 4,5 in heissem Wasser von 65 C gereckt und dann 30 Sekunden lang auf 170°C erhitzt, während man das Garn sich um 12$ zusammenziehen liess. Das erhaltene Verbundgarn (1320 den) besass eine Reissfestigkeit von 4,5 g/den und eine Bruchdehnung von 35,2 %.

Die folgenden Beispiele beziehen sich auf Verwendungen der erfindungsgemässen Monofilgarne. Beispiel 9:

Eine Mehrzahl von Einzelverbundfäden, bestehend aus Nylon 6 als Mantelkomponente und Nylon 66 oder Polyäthylenterephthalat als Kernkomponente, wurden gebündelt und zur Bildung eines Verbundfasergarnes erhitzt. Die erhaltenen Garne eigneten sich als Grundstoff zur Verstärkung der Scheuerstreifen eines Reifens. Als Ergebnis der Anwendung des Verbundfasergarnes wurde eine Erniedrigung des Innendruckes im Reifen wirksam verhindert; das Verstärkungsgewebe besass ausgezeichnete Biegsamkeit.
Beispiel 10;

Es wurde ein Verbundfasergarn auf die gleiche Weise wie inBeispiel 9 hergestellt. Dieses Garn war zur Verstärkung eines Keilriemens geeignet. Durch Verwendung dbs Verbundfasergarnes der vorliegenden Erfindung wurden die Seitenbereiche des Keilriemens so wirksam verstärkt, dass er unter hoher Beanspruchung an einer Riemenscheibe eine lange Lebensdauer hatte, während ein Keilriemen mit konventioneller Mehrfaserveritärkung unter diesen Bedingungen schnell unbrauchbar wurde. Ausserdem konnte die aus dem Verbundfasergarn der vorliegen-

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den Erfindung hergestellte Verstärkung dauerhaft mit dem Gummi des Riemens durch ¹¹RFL" verbunden werden, weil die Oberfläche des vorliegenden Verbundfasergarnes vollständig mit Nylon 6 bedeckt war. Dies ist einer der ausserordentlichen Vorzüge des vorliegenden Verbundfasergarnes in den Fällen, wo es als Verstärkung eines Gummiartikels verwendet wird.
Beispiel 11:

Ein Verbundfasergarn nach der Erfindung, bestehend aus Polyethylenterephthalat als Inselkomponente und PoIycaprolactam als Matrixkomponente, wurde für eine Bogensehne verwendet. Die erhaltene Bogensehne wurde lange Zeit benutzt, ohne dass sich Fusseln bildeten, die auf das Reissen der Einzelfäden zurückzuführen sind, und ohne dass das Material verschmutzte, wobei die mechanischen Eigenschaften der Bogensehne fast die gleichen waren wie diejenigen einer Bogensehne aus konventionellen, Polyäthylenterephthalat-Garnen.
Beispiel 12:

Verbundfasergarne der vorliegenden Erfindung aus Nylon 66 als Inselkomponente und Nylon 6 als Matrixkomponente wurden zur Herstellung einer Tennisschlägerbespannung verwendet. Die Bespannung zeichnete sich bei nur geringer Ausdehnung und Elastizität durch bessere Flexibilität und höhere Festigkeit als eine Bespannung aus konventionelle! Verbundfasergarn aus. Definition des Polymer!sationagrades von Polyamiden. dj.e erfindungsgemäss verwendet werden.

Bei der Herstellung der einzelnen Verbundfasern der vorliegenden Erfindung mit sogenannter Mantel-Kern-Struktur hangt die Eigenschaft der erhaltenen Mantel-

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Kern-Struktur vom Unterschied der Viskosität der verwendeten Polymere in den beiden Komponenten ab. Wenn die Viskositätsdifferenz zu gross ist, treten Schwierigkeiten beim Versphnen auf, und es wird schwierig, eine stabile Mantel-Kern-Struktur der Einzelverbundfaser zu erhalten. Die Bildung solcher gestörter Mantel-Kern-Strukturen kann wirksam verhindert werden, indem man die Viskositäten der beiden geschmolzenen Polymere bei der Verspinnungstemperatur praktisch gleich macht. Es wurde nun gefunden, dass die Viskosität der Polymere in befriedigender Weise durch Einstellen des Polymerisationsgrades (abgekürzt als DP bezeichnet) der Polymere erreicht werden kann. In der folgenden Beschreibung wird sich der Einfachheit halber auf den Fall bezogen, in dem Nylon 6 als Mantelkomponente und Nylon 66 als Kernkomponente im Verbundfaden verwendet werden. In Uebereinstimmung mit dem beschriebenen erfindungsgemässen Zweck sollte/idie DP von erfindungsgemäss verwendeten Polymeren vorzugsweise den folgenden Gleichungen gehorchen :

PJL ^β 0,23 P_c + 51,5

Db O

Ρ?! - 0,29 P. + 28,0

DD D

¹⁵⁰ <^P6 ^300
Darin bedeuten:
P-- ■ Obergrenze des DP von Nylon 66 (Kernkomponente)

P-- ■ Untergrenze des DP von Bylon 66 (Kernkomponente)

P. «DP von Nylon (Mantelkomponente), ο

In den obigen Gleichungen ist der DP der Polymere in Form des Zahlenmittels angegeben, welches im allgemeinen durch Endgruppenbestiiimung ermittelt wird. Die

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folgende Methode kann jedoch mit Vorteil an Stelle dieser Messungen verwendet werden, d.h. die DP von Polymeren können aus den folgenden Gleichungen berechnet werden, in denen η _r die relative Viskosität des Polymers einer l#igen Lösung in 98#iger Schwefelsäure ist:

P₆ - 100 (IJ₁. - 1,05) ^P66 ⁼ 50 (^ _r -1,05).

Die DP der erfindungsgemäss verwendeten Polymere bezieht sich auf den DP eines Mehrfasergarnes nach Extrusion durch eine Spinndüse in einer Schmelzspinnvorrichtung und vor dem Erhitzen. Wenn der DP des Polymers vorgegeben ist, muss man beachten, dass der DP des Polymers sich ändert, während dieses versponnen wird, was von der Verspinnungstemperatur und der Verspinnungszeit abhängt. In diesem Fall ist eine geeignete Einstellung des DP notwendig. Wenn beispielsweise das Nylon gleich viele Aminoendgruppen und Carboxylendgruppen besitzt und bei einer Verspinnungstemperatur von 280 C verarbeitet wird, hängt die relative Viskosität \ des erhaltenen Mehrfasergarns folgendermassen von der Verarbeitungszeit t ab, unter der Voraussetzung, dass t nicht mehr als 30 Minuten ist:

*r " ^ro ⁺ °'⁰¹³ ^t

worin ti » Viskosität des Nylons bei t ^β 0. ^v ro

Wenn man den DP wie oben beschrieben definiert, wird es möglich, die gleiche Verspinnungstemperatur auf beide Polymerkomponenten anzuwenden, wodurch die mechanische Konstruktion der Schmelzvorrichtung vereinfacht wird. Dies ist eines der vorteilhaften Merkmale der oben

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beschriebenen Definition des DP.

Wenn ein Garn der konventionellen Art aus zwei Komponenten verschiedenen Materials zusammengesetzt ist, so ist das Verhalten der beiden Komponenten beim Recken verschieden. Es hat jede der Komponenten ihre eigenen optimalen Reckeigenschaften. Es ist schwierig oder fast unmöglich, solch ein Garn unter optimalen Bedingungen zu recken, d.h. es ist schwierig, Reckbedingungen aufzufinden, die für beide Komponenten geeignet sind. Solche Schwierigkeiten beim Recken verursachen oft eine geringere Festigkeit des hergestellten Garns. Bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens jedoch können beide Komponenten unter fast gleichen Verfahrensbedingungen in der Schmelzspinnvorrichtung verarbeitet werden, und dieses hat ein fast gleiches Verhalten beider Komponenten während des Reckens zur Folge. Daher wird es möglich, ein Garn zu erhalten, dessen Kernkomponente (Nylon 66) durch das Strecken hochorientiert wird. Dies ist ein weiterer ausserordentlicher Vorteil der oben angegebenen Definition des DP der Polymerkomponenten.

Weiterhin kann die Erwärmung des Mehrfadengarnes bei Verfahrensgeschwindigkeiten von 300 bis 500 m/min vorgenommen werden. Eine solche hohe Arbeitsgeschwindigkeit beim erfindungsgemässen Verfahren hat eine hohe Leistungsfähigkeit der Herstellungsanlage zur Folge. Dies ist ein weiterer Vorteil der Erfindung.

Die folgenden Beispiele erläutern den Effekt der Definition des DP für die Polymerkomponenten. Beispiel 13:

Verbundfasern vom Typ Mantel-Kern wurden in einer

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ZS

Verbund-Schmelzspinnmaschine mit zwei getrennten Schmelzvorrichtungen, Zahnradpumpen und einer gemeinsamen Spinndüse für Verbundspinnen hergestellt. Unter Verwendung von Essigsäure als Viskositätsstabilisator erhielt man ein Poly-£-caproamid (Nylon 6) und Polyhexamethylen-adipamid (Nylon 66) mit verschiedenen Viskositäten. Die Polymerisation von Nylon 6 wurde unter Atmosphärendruck vorgenommen, während die Polymerisation von Nylon 66 unter

einem Druck von 7,5 kg/cm ausgeführt wurde. Die Verspinnungstemperatur wurde in üebereinstimmung mit dem DP von Nylon .6 eingestellt, d.h. die Verspinnungstemperatur betrug 28O°C für P_c<180; 290°C für 180 - '

P-< 200 und 300°C für P. = 220. Die Spinnbedingungen

O O

wurden durch Schwankungen der Verspinnungstemperatur nur sehr wenig beeinflusst, falls sich die Schwankungen im Gebiet von +1OC hielten. Durch Verspinnen mit 400 m/min durch Extrudieren des Materials durch eine Spinndüse für Verbundspinnen erhielt man ein Mehrfasergarn von lOOOden und 24 Einzelfäden, bestehend aus 30 Gewichtsprozent Nylon 6 und 70 Gewichtsprozent Nylon 66, wobei die Spinndüse mit vielen Spinnöffnungen von 1,0 mm Durchmesser versehen ist, die im Abstand von 0,5 mm Λ

angeordnet sind. Dann wurde das erhaltene Mehrfasergarn mit einem Verhältnis von 4,8 bis 5,0 gereckt, während es mit einer Heizplatte auf 180 C erhitzt wurde. Die Querschnittsformen des erhaltenen Monofilgarnes sind in Tabelle 1 und Fig.4 für eine Reihe von Polymerkombinationen angegeben, wobei das Zeichen (0) eine praktisch konzentrische Struktur des Querschnitts, das Zeichen. (X) eine unregelmässige Anordnung im Querschnitt und das Zeichen (δ) eine zwischen beiden liegende Struktur des Querschnitts anzeigt.

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Tabelle 1

^P6 X^	78	85	90	101
162	0	0	Δ	X
185	Δ	O	0	X
201	X	Δ	0	Δ
230	-	X	X	O

Die Festigkeitswerte des erhaltenen Monofilgarnes sind in Tabelle 2 für einige typische Kombinationen von Polymeren gezeigt.

Tabelle 2

^P6	^P66	Reissfestigkeit g/den	Bruchdehnung, #
162	78	7,6	22,5
185	78	7,5	20,8
201	■78	7,0	25,3
162	90	7,7	22,6
185	90	8,3	18,5
201	90	8,4	19,1
230	90	7,5	23,1

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Aus Versuchen geht hervor, dass eine schlechte Anordnung der beiden Komponenten über den Querschnitt des Verbundfasergarnes sich wegen der Unregelmäesigkeit der Querschnittsanordnung im einzelnen Verbundfaden oft in schlechten Festigkeitseigenschaften äussert. Beispiel 14:

Nylon 66 mit einer relativen Viskosität von 2,8 und Nylon 6 mit einer relativen Viskosität von 3,0, beide auf Schwefelsäure bezogen, wurden für die beiden Komponenten verwendet. Den Schnitzeln aus Nylon 6 und Nylon 66 wurden jeweils 0,03 Gewichtsprozent Kaliumiodid und 0,03 Gewichtsprozent Kupferiodid zugegeben, bevor sie versponnen wurden. Es wurde ein Mehrfasergarn von 4000 den und 96 Einzelfäden, bestehend aus 25 Gewichtsprozent Nylon 6 und 75 Gewichtsprozent Nylon 66, mit einer Verspinnungsgeschwindigkeit von 400 m/min durch Extrudierung der geschmolzenen Polymere durch die gleiche Spinndüse wie im vorhergehenden Beispiel hergestellt. Das erhaltene Mehrfasergarn wurde mit einem Verhältnis von 5,2 gereckt, während es mit einer Heizplatte auf 180 G erhitzt wurde. Nach dem Recken besass das erhaltene Verbundfasergarn eine Reissfestigkeit von 8,2 g/den und eine Bruchdehnung von 17,9 %. Danach wurde das gereckte Garn mit 200 S-Drehungen/m gezwirnt. Dann wurde das geswirnte Garn 15 Sekunden lang ohne Recken auf 230 C erhitzt. Das so erhaltene erfindungsgemässe Verbundfasergarn hatte einen Querschnitt, in dem eine Hehrzahl von Inselkomponenten aus Nylon 66 gleichmäsaig innerhalb einer Matrix aus Nylon 6 verteilt waren, welche sich durch Verschmelzen der Hantelkomponenten aus Nylon 6 jedes Einzelfadens des Mehrfadengarnes Tor dem Recken gebildet hatte. Wenn man ein

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1 098 12/1 604

ZS

solches Verbundfasergarn als Verstärkung des Scheuerstreifens eines schlauchlosen Reifens verwendet, vereinigt es sich besser mit dem Gummi des Reifens, und dieser zeigt geringere Undichtigkeit gegenüber Luft, verglichen mit einem konventionell verstärkten schlauchlosen Reifen.

Einzelfaser mit multifilähnlicher Struktur, ihr Aufbau, ihre Herstellung und Verwendung sowie Beispiele.

In der vorhergehenden Beschreibung wurde eine Verbundfaser mit Mantel-Kern-Struktur erwähnt. Die Verbundfaser nach der Erfindung kann jedoch auch anders hergestellt werden. Danach besteht die "Einzelfaser¹¹ aus einem Faserbündel, welches eine Mehrzahl von feinen Inselkomponenten-Fasern und Matrixkomponenten-Fasern enthält.

Das Herstellungsverfahren des Polyamid-Verbundfasergarns aus dieser Art Einzelfasern ist dadurch gekennzeichnet, dass man mehr als zwei Klassen geschmolzener Polymere verspinnt, deren Schmelzpunkte sich unterscheiden, und zwar gleichzeitig durch eine Spinndüse, welche mit einer Vielzahl von Spinnöffnungen derart versehen ist, dass Löcher für ein Polymer und Löcher für ein anderes Polymer gleichmässig verteilt sind, dass man eine Vielzahl der so erhaltenen Einzelfasern zu einem Mehrfasergarn doubliert und das Mehrfasergarn bei einer Temperatur wärmebehandelt, die höher als der Schmelzpunkt eines der Polymere liegt, wobei eine der Polymerkomponenten des Mehrfasergarnes schmilzt und dieses in ein Verbundfasergarn überführt, dessen Querschnitt aus einem kontinuierlichen Matrixanteil und einer Vielzahl von Inselanteilen besteht, welche im Ma-

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IS

trixanteil gleichmässig verteilt sind. Demgemäss liegt ein weiteres Verfahren zur Ausführung der Erfindung vor, d.h. man verspinnt beide Polymerkomponenten getrennt zu Einzelfasern mit etwa gleicher Querschnittsfläche, bündelt diese Einzelfasern zu einem Mehrfasergarn und mischt dieses, während man das Mehrfasergarn reckt. Danach wird das Mehrfasergarn zum Verschmelzen einer der Polymerkomponenten erhitzt, wobei das Mehrfasergarn in ein monofiles Verbundfasergarn überführt wird. Die Erwärmung des Mehrfasergarns kann durch trockene Hitze geschehen, feuchte Hitze, Hochfrequenz und Infrarot.

Zur Ausführung der Erfindung kann jede Polymerkombination verwendet werden, soweit eine ausgeprägte Differenz der Polymerschmelzpunkte vorhanden ist.Diese Schmelzpunktdifferenz sollte vorzugsweise grosser als 10 C sein. Die Mengenverhältnisse der beiden Polymerkomponenten hängen von den Erfordernissen der Verwendung ab. Wenn man eine hohe Reissfestigkeit des Verbundfasergarns wünscht, sollte der Anteil an niedriger schmelzender Polymerkomponente höher sein als an höher schmelzender Polymerkomponente. Die Mengenverhältnisse sollten umgekehrt werden, wenn man insbesondere eine gute Biegsamkeit und auagezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Reibung wünscht. Um beiden Anforderungen zu genügen, sollte der Gehalt an niedriger schmelzendem Polymer zwischen 10 und 60 Gew.-^ liegen.

Daa Mehrfasergarn kann aus Einzelfasern hergestellt werden, deren Dicke verschieden ist, und, wenn nötig, kann man das Verbundfasergarn verawirnen. Die Erhitaungstemperatur des Mthrfasergarnee sollte unter den Schmelzpunkt der Polymerkomponente mit dem hohen Schmelzpunkt liegen« so dass diese beim Irhitien nicht schmilit.

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In Fig.5 ist ein Querschnitt eines solchen Mehrfasergarnes gezeigt. Dieses Mehrfasergarn liegt in Form eines Faserbündels aus einer Mehrzahl von Einzelfasern mit höherem Schmelzpunkt und einer Mehrzahl von Einzelfasern 7 mit niedrigerem Schmelzpunkt vor. Beim Bündeln einer Mehrzahl solcher Einheiten 5 zu einem Mehrfasergarn, evtl.Verzwirnen und Erhitzen des Mehrfasergarnes auf eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt beider Polymerkomponenten ist es möglich, ein Verbundfasergarn mit einem Querschnitt nach Fig.6 zu erhalten. Gemäss dieser Figur ist das Verbundfasergarn 8 aus einer Matrixkomponente 9, einer Vielzahl von Inselkomponenten 10, welche ungeregelt in der Matrixkomponente verteilt sind, und eine Vielzahl von Hohlräumen 11 zusammengesetzt, welches sich bei der Herstellung des Verbundfasergarnes bilden. Die Inselkomponenten 10 des Garnes 8 entsprechen den Faserkomponenten 6 der Einheit 5, während die Matrixkomponente 9 des Garnes 8 der Faserkomponente 7 der Einheit 5 entspricht.

Die Anwesenheit einer Vielzahl von luftgefüllten Hohlräumen 11 spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Flexibilität des hergestellten Verbundfasergarnes, und es ist eines der charakteristischen Merkmale des Verbundfasergarnes der Erfindung-. Je grosser die Anzahl solcher luftgefüllten Hohlräume im Querschnitt des Verbundfasergarnes ist, umso höher ist die Flexibilität des erhaltenen Verbundfasergarnes.

Obwohl das Verbundfasergarn der Erfindung mit einer Oberfläche ähnlich derjenigen eines konventionellen Ver·* bundfaatrgarnta versehen ist, besitzt das erfindungagemässe Verbundfasergarn hohe Flexibilität und gute SIa-■tiiitltsfigtnachafttn, welch· das konventionell· Vtr~

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S4

bundfasergarn nicht aufweist. Ausserdem können die Eigenschaften des Verbundfasergarns in weiten Grenzen in Uebereinstimmung mit Erfordernissen der Verwendung eingestellt werden, indem man die Mengenverhältnisse der Polymerkomponenten ändert, die Kombination der Polymerkomponenten oder die Anzahl der luftgefüllten Hohlräume im Garn einstellt. Daher kann ein solches Verbundfasergarn mit veränderlichen Eigenschaften auf weiten Gebieten verwendet werden, beispielsweise zur Verstärkung von Reifen, von Keilriemen, zur Herstellung von Schlägerbespannungen und von Bogensehnen.

Die folgenden Beispiele erläutern diesen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 15:

Als Polymerkomponente mit niedrigem Schmelzpunkt wurde Nylon 6 und als Komponente mit höherem Schmelzpunkt Nylon 66 verwendet. Die erhaltene Einzelfaser mit 144 den bestand aus 24 ungeordnet vermischten Fasern, wovon 12 aus Nylon 6 mit 6 den und 12 aus Nylon 66 mit 6 den bestanden. Dann wurden sieben solcher Einheiten zu einem Mehrfasergarn doubliert und mit 20 S-Drehungen/ 10 cm verzwirnt. Vor dem Erhitzen wurde das verzwirnte Mehrfasergarn in eine Lösung von ^MRFLⁿ eingetaucht, damit es eine bessere Bindefähigkeit zu Gummi erhielt. Nach Abquetschen wurde das Mehrfasergarn mit einem trokkenen Heizmedium 45 Sekunden lang ohne Recken auf 235⁰C erhitzt, wobei die Nylon-6-Fäden schmolzen und das Mehrfadengarn in ein monofiles Verbundfasergarn umgewandelt wurde. Mit diesem Garn wurde ein Gewebe mit der folgenden Konstruktion hergestellt:

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144^d / x 144^d/7 , /

' L- (Enden/5 cm)

39 χ 39

Das erhaltene Gewebe wurde als Verstärkung für den Scheuerstreifen eines schlauchlosen Reifens verwendet, wobei verminderte Undichtigkeit und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Reibung erzielt wurden. Beispiel 16:

Als Polymerkomponente mit niedrigem Schmelzpunkt wurde Nylon 6 und als Polymerkomponente mit höherem Schmelzpunkt Polyäthylenterephthalat verwendet. Die Einzelfaser mit 144 den war aus 24 unregelmässig vermischten Einzelfasern zusammengesetzt, wobei 12 Fäden aus Nylon 6 mit 6 den und die restlichen 12 Fäden aus Polyäthylenterephthalat mit 6 den bestanden. Dann wurden 6 solcher Verbundeinheiten doubliert und mit 10 Z-Drehungen/lO cm verzwirnt. Zwei primär verzwirnte Garne wurden doubliert und mit 20 S-Drehungen/lO cm versehen. Schliessl±h wurden 3 der so erhaltenen Garne weiterhin miteinander doubliert und wiederum mit 10 Z-Drehungen/lO cm verzwirnt, wobei ein Seil entstand. Das erhaltene Seil wurde in einem trockenen Heizmedium 60 Sekunden lang auf 240 C erhitzt, ohne dass es gereckt wurde, aber mit einer "RFL"-Lösung zwecks besserer Bindung an Gummi behandelt wurde.

Das erhaltene Kabel wurde als Verstärkung für einen Keilriemen verwendet, wobei sich eine ausgezeichnete Verbindung mit Gummi und eine geringere Abtrennung von Einzelfasern ergab.

- 32 1098111160

Beispiel 17:

Das nach Beispiel 15 erhaltene Polyamid-Verbundfasergarn wurde als Schlägerbespannung verwendet. Die erhaltene Bespannung zeichnete sich durch hohe Flexibilität und Festigkeit und durch schwache Verlängerung und Elastizität aus.

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108812/1604

Claims

Patentansprüche

1. Synthetisches Verbundfasergarn aus mindestens einer Matrixkomponente und mindestens einer Inselkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Querschnitt besitzt, der aus einem kontinuierlichen Matrixanteil aus dieser Matrixkomponente und einer Vielzahl von Inselanteilen aus der Inselkomponente besteht, welche praktisch gleichmässig im Matrixanteil verteilt vorliegen.

2. Synthetisches Verbundfasergarη nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von luftgefüllten Hohlräumen, welche im Matrixanteil unregelmässig über den Querschnitt verteilt vorliegen.

3. Synthetisches Verbundfasergarn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Komponenten aus Polyamiden bestehen.

4. Verfahren zur Herstellung des synthetischen Verbundfasergarns nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Einzel-Verbundfaser mit mindestens einer Inselkomponente und mindestens einer Matrixkomponente bildet, deren Schmelzpunkt niedriger liegt als derjenige der Inselkomponente, dass man eine Vielzahl dieser einzelnen Verbundfasern zu einem ungeregelt gebündelten Mehrfasergarn vereinigt und die Matrixkomponenten der einzelnen Verbundfasern in diesem Mehrfasergarn durch Erhitzen auf Temperaturen zwischen den beiden Schmelzpunkten der Komponenten zusammenschmilzt, wobei das Mehrfasergarn in ein Verbundfasergarn überführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennseich-

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16GÜ667

JS

net, dass die Inselkomponente als Kern der Einzelverbundfaser und die Matrixkomponente als Mantel der Verbundfaser vorliegt, welcher die Inselkomponente praktisch konzentrisch umgibt.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Bildung der Einzelfaser eine Vielzahl von Inselkomponenten mit einer Vielzahl von Matrixkomponenten zu einer gleichmässig verteilten Anordnung bündelt.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man beide Komponenten aus der folgende Stoffe

. Polycaprolactam umfassenden Gruppe auswählti'Polynexamethylen-adipamid, Polyäthylenterephthalat, Polypropylen, Polyäthylen, Polyacetal, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Copolymeren dieser Polymere, Polymermischungen und Blockpolymeren dieser Verbindungen.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man Polyhexamethylen-adipamid als Inselkomponente mit Polycaprolactam als Matrixkomponente oder Polyäthylenterephthalat als Inselkomponente mit Polycaprolactam als Matrixkomponente kombiniert.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch^kennzeichnet, dass sowohl die Inselkomponente als auch die Matrixkomponente Polyamide sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzpunkt des Polyamids der Inselkomponente mindestens 15 C höher liegt als der Schmelzpunkt des Polyamids der Matrixkomponente.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man Nylon 66 als Inselkomponente und Nylon 6 als Matrixkomponente verwendet.

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12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man den Polymerisationsgrad durch die folgenden Gleichungen definiert:

a) p!L = 0,23 P_c + 51,5

ob ο

b) P^ = 0,29 P. + 28,0

ob b

c) 150 < ?_c ^300

worin bedeuten:

P-_fi =* Obergrenze des Polymerisationsgrades von Nylon 66; P.. = Untergrenze des Polymerisationsgrades von

Nylon 66;

P_c = Polymerisationsgrad von Nylon

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