DE2151486A1

DE2151486A1 - Verfahren zur Herstellung von Mehrfaeden

Info

Publication number: DE2151486A1
Application number: DE19712151486
Authority: DE
Inventors: Isamu Takahashi; Shinji Yamada
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1970-10-15
Filing date: 1971-10-15
Publication date: 1972-04-27
Also published as: NL7114212A; CA964020A; FR2110461A1; FR2110461B1; GB1350948A; BE774023A; US3840630A; NL146547B; JPS4833764B1

Description

PATENTANWÄLTE

DR. E. WIEGAND DIPL-INCV/. ΝΙΕΜΛΝΝ

DR. M. KÖHLER DlPL-lNG. C. GERNHARDT 2151486

MÖNCHEN HAMBURG

TELEFON: 555476 8000 MO N CH EN 1 5,

TELEGRAMME: KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

15. Oktober 1971 W 40 770/71 - Ko/DE

Teijin Limited
Osaka / Japan

Verfahren zur Herstellung von Mehrfäden

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von gummielastischen Mehrfäden, wobei die Einzelfäden miteinander zusammenfließen.

Die nach dem Trocken- oder Schmelzspinnverfahren erhaltenen gummielastischen Fäden oder Spandexfäden besitzen unmittelbar nach dem Extrudieren Klebrigkeit. Deshalb ist es bekannt, daß, wenn eine Mehrzahl von Spandexfäden oder gummielastischen Fäden unmittelbar nach ihrer Extrudicrung aus einem Spinnkopf mit einer Mehrzahl von Spinndüsen zusammengebracht werden, ein zusammenfließendes Mehrfadenbimrlel erhalten wird. Der zusammengeflossene Mehrfaden ist gegenüber einem Einzelupandexfadengarn in dem Gesichtspunkt überlegen, daß ein derartiges Garn nicht leicht bei den ansehlies· senden Behandlungsstufen bricht. In der US-Patentschrift 3 094 374 und der japanischen Patentveröffentlichung 1^72/69

209818/0973 BAD

_₂_ 215H86

ist angegeben, daß bei der Herstellung von Spandexmehrfäden das aus einer Mehrzahl von Einzelfäden, die aus einem Spinnkopf gesponnen sind, bestehende Mehrfadengarn eine Falschzwirnung mittels einer Spirale eines im Kreislauf laufenden Gases oder einer derartigen Flüssigkeit erhält, so daß ein zwischen den Fäden erfolgendes Zusammenfließen der Einzelfäden, die das Garn "bilden, verursacht wird, nachdem das Garn durch eine Godet-Walze aufgenommen ist, so daß ein gummielastischer oder Spandex-Mehrfaden hergestellt wird, der während der anschließenden Verarbeitungsstufen nicht leicht bricht oder reißt.

Wenn jedoch eine Falschzwirnung in dem gummielastischen Mehrfaden oder dem Spandex-Mehrfaden, die nachfolgend als zusammengeflossene Fäden bezeichnet werden, verbleibt, wobei die den Mehrfaden bildenden Einzelfäden miteinander in der vorstehenden Weise zusammengeflossen sind, ist die Wicklungslinie auf der Godet-Walze nicht stabil und es kommt häufig vor, daß der zusammengeflossene Faden von der Godet-Walze abgleitet, so daß es unmöglich wird, den Aufwickelarbeitsgang fortzusetzen. Selbst wenn es möglich ist, den Aufwicklungsarbeitsgang fortzusetzen, wird das Vorhandensein von S- und Z-Zwirnungen in dem aufgewickelten Faden die Ursache für verschiedene Störungen bei den nachfolgenden Bearbeitungs- und Behandlungsstufen infolge der Zwirnung oder der Zwirndrehung, die in dem zusammengeflossenen Faden hinterblieben ist. Deshalb ist es bei dem beschriebenen Verfahren notwendig, die verbliebene Faüschzwirnung nahezu vollständig zu dem Zeitpunkt zu entfernen, wo der zusammengeflossene Faden die Godet-Walze erreicht.

Da jedoch der gummielastische oder Spandex-Mehrfaden, im Vergleich zu anderen Textilfasern, eine außergewöhnlich große Elastizität und eine außergewöhnliche geringe Steifigkeit besitzt, treten verschiedene Schwierigkeiten bei einnr

209818/0973

nahezu vollständigen Entfernung der in dem zusammengeflossenen Faden verbliebenen Falschzwirnung auf. Beispielsweise müssen, wie in der US-Patentschrift 3 094 374 angegeben, zur Entfernung der verbliebenen Falschzwirnung zu dem Zeitpunkt, wo der zusammengeflossene Faden die Godot-Walze erreicht, durch Anwendung einer ausreichenden Spannung zur Entfernung der Falschzwirnung die Spinnspannung und die Spinngeschwindigkeit enorm erhöht werden. Wenn jedoch das Spinnen unter diesen Bedingungen ausgeführt wird, wird hierdurch nicht nur eine !Instabilität der Spinnbedingungen hervorgerufen, sondern es ergibt sich auch ein Abfall der Dehnung und Einheitlichkeit der Fäden. Selbst wenn jedoch das Spinnen unter diesen Bedingungen ausgeführt wird. wird die Spirallinie auf der Godet-Walze immer noch nicht stabilisiert und infolgedessen läßt sich ein stabiles Aufwickeln des Garnes nicht ohne weiteres erreichen. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstellung eines zusammengeflossenen Spandex-Mehrfadens mit hoher Elastizität und überlegener Haftung zwischen den Fäden- Eine weitere Aufgabe besteht in der Erzielung eines praktisch vollständigen und kontinuierlichen ZusammenflieScns von trocken- oder schmelzgesponnenen Spandex-Kehrfäden. Eine v/eitere spezielle Aufgabe besteht in einem Verfahren, wodurch ein zusammengeflossener Spandex-I-Iehrfaden mit ausgezeichneter Dehnung und Einheitlichkeit hergestellt werden kann, bei dem pr^kti^ch keine Zwirnung hinterblieben ist, indem ohne Anwendung irgendeiner Spannung die Falpchswimung« die dem zusaionengefloi;r.-onen Mehrfaden erteilt wurde, entfernt wird. V/eitere Auf{;V;>■ η sind nachfolgend angegeben.

Diese und weitere Aufgaben werden nach einen] Verfuhren erreicht, bei dem ein S-nand ex-Polymer es als Lösung in oincrr Lösungsmittel oder als Schmelze durch einen Spinnkopf ir.ll einer Mehrzahl von Hundstücken unter Bildung einer Mehrzahl

209818/0973
BAD ORIGINAL

215H86

von getrennten Fäden extriidiert wird. Dann werden die auf diese Weise gebildeten Fäden durch eine erste Spiralströmungszone geführt, deren Wirbel in einer gegebenen Richtung verläuft, um der Mehrzahl der getrennten Fäden durch Erteilung eines Drehmomentes in einer Richtung eine Falschzwirnung zu geben, welche sich rückwärts entlang der Linie der Fäden bis zu einer Stelle erstreckt, wo die Fäden in ausreichend plastifiziertero Zustand zum Aneinanderkleben sind,· so daß ein falsch gezwirnter koaleszierter Mehrfaden gebildet wird. Hierauf wird dieser falsch gewirnte zusammengeflossene Mehrfaden durch eine zweite Wirbelströmungszone geführt, deren Wirbel in einer Richtung entgegengesetzt zu dem Wirbel der ersten Wirbelzone läuft, so daß die Falschzwirnung durch Erteilung eines Drehmomentes in einer entgegengesetzten Richtung zu der in der ersten Wirbelzone angewandten entfernt wird, worauf dieser koaleszierende Mehrfaden aufgenommen wird.

Ein Spandex-Mehrfaden wird üblicherweise in folgender V/eise hergestellt: a) nach einem Trocken- oder ITaßspinnverfahren, wobei eine Polyurethanpolymerlösung aus einem Spinnkopf in ein trockenes Medium oder in ein KoaguliRi-bad zur Verfestigung der Fäden gesponnen v/ird, b) ein Schmelzspinnverfahren, wobei das Polyurethanpolymere in der Hitze geschmolzen v/ird und die Schmelze aus"einem Spinnkopf in ein Kühlmedium unter Abkühlung und Verfestigung der Faden gesponnen wird oder c) ein Reaktionsspinnverfahren, wobei durch gleichzeitiges Spinnen und Umsetzung der verschiedenen Reaktionsbestandteile, die zur Bildung des Polyurethsnpolymeren fähig sind, ausgeführt v/ird.

Von den vorstehenden Verfahren ist das erfindungsgemäße Verfahren auf die Verfahren anwendbar, wo das herzustellende Garn entweder nach dem Trockenspinnverfahren odor dem Schmelzspinnverfahren hergestellt wurde

209818/0973 _BAD

Das erfindindungsgemäße Verfahren wird anhand der beiliegenden Zeichnungen weiter erläutert, worin die Pig. 1 und 2" jeweils Zeichnungen zur Erläuterung von

praktischen Ausführungsformen der Erfindung, die jeweils einen Schnitt einer Vorrichtung zur Herstellung von Spandex-Mehrfäden darstellen, die Pig. 3, 4 und 5 Zeichnungen zur Erläuterung von Gestaltungen von Dtisenzwirnern, die für die Anwendung im Rahmen der Erfindung geeignet sind, zeigen, wobei die Pig. a) in jedem Pail eine Aufsicht ist, während die Pig. b) einen Schnitt entlang der Linie A-A der Pig. a) zeigen.

Gemäß Pig. 1, worin ein Pail des Spinnens nach dem Trockenverfahren gezeigt ist, wird die Polyurethanpolymerlösung aus einem Spinnkopf 1 zu Paden gesponnen, welche während ihrer Bewegung durch die Spinnzelle 2, in die ein trockener heißer Gasstrom von der Oberseite eingeführt wird, von dem Lösungsmittel durch Abdampfen unter Verfestigung und Bildung von Mehrfäden (Y) befreit werden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Gaswirbel, der in einer gegebenen Richtung im Kreis geführt wird, an einem ersten Düsenzwirner 5 auf den Mehrfaden ausgeübt, wobei der Zwirner unterhalb der Spinnzelle angebracht ist, so daß eine Palschzwirnung an den Mehrfaden erteilt wird. Der oberste Teil fT) dieser Palschzwirnung erstreckt sich nach rückwärts in die Spinnzelle 2. Dadurch wird verursacht, daß die Einzelfäden des Mehrfadens im plastifizierten Zustand innerhalb der Spinnzelle miteinander infolge dieser Palschzwirnung zum Zusammenfließen kommen. Die zusammengeflossenen Päden (Y')* deren Einzelfäden eine Palschzwirnung durch den ersten Düsenzwirner 5 erhalten haben und zusammengeflossen sind, laufen zu einem zweiten Düsenzwirner 6, wobei sie noch die erteilte Palschzwirnung beibehalten. An diesem zweiten Düsenzwirner

209818/0973

wird ein Gaswirbel, der in einer Richtung entgegengesetzt " zu derjenigen des ersten Düsenzwirners im Kreislauf läuft, auf den falsch gezwirnten Faden ausgeübt, so daß der Faden ein Drehmoment entgegengesetzt zu der in dem zusammengeflossenen Faden verbliebenen Falschzwirnung erhält, so daß die Falschzwirnung praktisch vollständig entfernt wird. Dann kommt der zusammengeflossene Faden an der ersten Godet-Walze 7 in einem praktisch von Zwirnung freien Zustand an und wird mittels einer nicht gezeigten Wickelvorrichtung über eine Ölungswalze 8 und eine zweite Godet-Walze 9 aufgewickelt.

Gemäß Fig. 2, wo ein Fall des Spinnens nach dem Schmelzverfahren gezeigt ist, wird das aus einem Spinnkopf 1· schmelzgesponnene Polyurethanpolymere in einer Spinnzelle 2¹ mittels einer auf die frisch gesponnenen Fäden durch eine Mehrzahl von Durchbrechungen geblasene Kühlluft abgekühlt und verfestigt, so daß der Faden Y entsteht. Dann werden die Fäden durch einen ersten Düsenzwirner 5' geführt, wobei Wasser zur Erteilung einer Falschzwirnung an die Fäden durch die Drehung desselben verwendet wird, so daß die Einzelfäden aneinander kleben. Dann werden die falschgezwirnten Fäden zu, einem zweiten Düsenzwirner 6' geführt, bei dem luft angewandt wird. Mit diesem Düsenzwirner wird ein Entzwirnungsarbeitsgang mittels einer luftspirale durchgeführt, die sich in Gegenrichtung dreht. Infolgedessen wird ein zusammengeflossener Faden, der praktisch frei von Zwirnung ist, aufgewickelt, wie bei der gleichen Arbeitsv/eise wie in Fig. 1.

Als Material für den Wirbel zur Anwendung bei der Erteilung einer Falschzwirnung an die Fäden gemäß der Erfindung und zur Ent zwirnung yin den Fäden verbliebenen Falschzwirnung sind in günstiger Weise Wirbel von Flüssigkeiten, Gasen oder Gemischen von Flüssigkeiten und Gasen geeignet. Während als Gaa vom wirtschaftlichen Standpunkt her am gün-

209818/0973

stigsten Luft ist, können auch Dampf, Verbrennungsgase sowie andere Inertgase verwendet v/erden. Andererseits wird als Flüssigkeit technisch vorteilhaft Wasser verwendet, jedoch können auch andere inerte Flüssigkeiten verwendet werden. Wenn derartige Fließmittel verwendet werden, können die in Richtungen entgegengesetzt zueinander -drehenden Wirbel sowohl Fließmittel von der gleichen Klasse wie im Fall der Fig. 1 sein oder das eine kann ein Gas und das andere kann eine Flüssigkeit sein, wie im Fall der Fig. 2. Wenn weiterhin ein Finish-Mittel oder Appreturmittel in dem eingesetzten Gas oder der eingesetzten Flüssigkeit dispergiert oder gelöst wird, kann der anschließende Finish-Arbeitsgang oder Appreturarbeitsgang weggelassen werden.

Der Düsenzwirner, durch den das im Kreis strömende Fließmittel ein Drehmoment auf die Fäden ausübt, kann von jeder Gestalt sein, sofern hierdurch ein wirksames Drehmoment durch einen im Kreis geführten Strom erteilt werden kann. Obwohl der in der US-Patentschrift 3 094 374 angegebene Düsenzwirner verwendet v/erden kann, sind jedoch solche besonders geeignet, die nicht nur ein Drehmoment auf die Fäden erteilen, sondern auch eine Antriebrswirkung besitzen.

In den Fig. 3 bis 5 sind derartige Düsenzwirner gezeigt, die günstigerweise im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Bei diesen Fig. ist mit 10 das mittige Locli bezeichnet, durch das die Fäden laufen, mit 11 ist der 2iuführeinlaß für das Fließmittel und mit 12 das "Mundstück für die Einführung des Fließmittels in das mittige loch bezeichnet«. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Düseiisv.'irner von einer derartigen Gestalt, daß die Fadeneinlaßseite des niittigen Loches klein gemacht ist, während die Auslaßseite groß gemacht ist, oder, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, ist die Anbringung der FließKittelnmndatücke so ge-

209818/0973

staltet, daß das Fließmittel zwangsläufig nach abwärts gedüst wird, so daß sichergestellt ist, daß die Gesamtmenge oder ein größerer Teil des Wirbels nach abwärts fortschreitet, wenn er sich in dem mittigen Loch 10 dreht. Im Pail des in Fig. 3 gezeigten Düsenzwirners beträgt das Verhältnis vom Durchmesser des Fadeneinlas-' ses des mittigen Loches zu dem Durchmesser des Fadenauslasses vorzugsweise 1:1,5 bis 1:10, wobei ein Verhältnis von 1:2 bis 1:3 noch stärker zu bevorzugen ist. Die Größe des Einlasses und Auslasses hängt von dem Denier des zusammengeflossenen Fadens ab. Üblicherweise werden solche verwendet, bei denen der Durchmesser des Einlasses zwischen VDenier (mm) und V Denier (mm) liegt. In einigen Fällen wer-

10
den Zwirner, die eine Modifizierung der in Fig. 3 gezeigten Art darstellen, beispielsweise eine Art mit einem Rohr mit einem etwas größeren Innenseitendurchmesser als das mittige Loch 10 angebracht am Auslaßende de3 Zwirners und sich hiervon gerade und nach abwärts erstrecken, günstigerweise verwendet. Durch eine derartige Maßnahme kann ein übermäßiges Aufblähen des Fadens, der vom Zwirner freigegeben wird, vermieden werden. Bei dem Zwirner der in Fig. 4 gezeigten Art werden solche, bei.'denen das Fließmittelmundstück 12 in einem Winkel von 15° bis 75° relativ zum Fadendurchgang geneigt ist, in günstiger Weise verwendet. Wenn der vorstehende Winkel 75 übersteigt, d. h. angenähert senkrecht wird, wird die Wirkung, wodurch der Faden nach abwärts vorangetrieben wird, abgeschwächt. Wenn andererseits dieser V/inkel weniger als 15° wird, wird die Stabilität beim Aufblähen des Fadens verschlechtert und ein Faden von einheitlichem Denier und einheitlicher Spannung kann nicht erhalten werden. Falls Du-senzwirner der beschriebenen Arten verwendet werden, wird den Fäden eine Vorwärtstreibwirkung innerhalb des Zwirners erteilt und dadurch wird nicht nur das Aufsträngen des Düsen-

209818/0973

zwirners erleichtert, sondern auch die Spannung des Fadens innerhalb des Zwirners und abwärts hiervon kann auf einen sehr kleinen Wert verringert werden.

Weiterhin können insgesamt 3 oder mehr Düsenzwirner zur Ausführung der Falschzwirnungs- und Entzwirnungsarbeitsgänge beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Falschzwirnung allmählich erteilt werden, indem die Fäden aufeinanderfolgend durch zwei Düsenzwirner geführt werden, die jeweils ein spiralförmiges Fließmittel, das in der gleichen Richtung strömt, besitzen, worauf der Faden beim Durchgang durch einen oder mehrere Düsenzwirner entzwirnt wird, die Spiralfließmittel haben, die in Gegenrichtung im Kreis strömen.

In jedem Fall-müssen die Intensitäten des zur Durch-' führung der Falschzwirnung verwendeten Wirbels und des zur Ausführung der Entzwirnung verwendeten Wirbels in geeigneter Weise entsprechend dem Denier der Fäden, der Spinngeschwindigkeit, der Gestalt der Düsenzwirner und der Art des verwendeten Fließmittels gewählt werden. Wenn jedoch das eingesetzte Fließmittel das gleiche ist, wird ein Ausmaß des Strömungsverhältnisses, bezogen auf den Betrag der Strömung der beiden Wirbel, in einem Bereich von 2:1 bis 1:2 bevorzugt .

Wenn beispielsweise die folgende Art eines Düsenzwirners verwendet wird, sind die bevorzugten Geschwindigkeiten der Fließmittelströmungen, die in Tabelle A angegebenen.

Art des Düsenzwirners wie in Fig. 3 gezeigt

Durchmesser des mittigen Loches 10 8 bis 12 mm minimaler Durchmesser des Faden-

einlasses 3 bis 5 mm

Schnittfläche des Fließmittelmundstückes 1-2 mm χ 5-10 mm

209818/0973

Tabelle A

Fließmittel

luft

Wasser

Düsenzwirner für die Falschzwirnung

Düsenzwirner für die Entzwirnung

10-50 (1/min.)

5-40 (l/min.)

2-15 (1/min.) 2-10 (1/min.)

!"alls die Strömungsgeschwindigkeit des Düsenzwirners zur Durchführung der Entzwirnung etwas geringer ist wie diejenige des Zwirners zur Durchführung der Palschzwirnung, tritt eine Neigung auf, daß die verbliebene Zwirnung kleiner wird.

Es wurde bisher allgemein angenommen, daß, wenn wie vorstehend abgehandelt, die laufenden Fäden aufeinanderfolgend den Einwirkungen von Wirbeln mit Fließmitteln, die in Richtungen entgegengesetzt zueinander im Kreis strömen, unterworfen werden, die den Päden durch die jeweiligen Wirbel erteilten Drehmomente sich gegenseitig aufheben wurden, so daß praktisch keine wesentliche Falschzwirnung den Fäden erteilt werden kann. Überraschenderweise tritt jedoch im Fall eines Spandex-Mehrfadens praktisch keine Wechselwirkung zwischen den Drehmomenten, die durch die Wirbel an die Fäden in entgegengesetzten Richtungen erteilt werden, auf und diese Momente erbringen eine wirksame Einwirkung unabhängig voneinander. Deshalb v/erden die Falschzwirnung und die Entzwirnung glatt durch die jeweiligen Wirbel erreicht und ausgebildet, so daß ein koaleszierter oder zusammengeflossener Faden praktisch frei von Zwirnung erhalten wird.

209818/0973

Wenn die Stellung, bei welcher der erste Wirbel auf die Päden ausgeübt wird und die Stellung, bei der der zweite Wirbel auf die Päden ausgeübt wird, äußerst nah beieinander liegen, beispielsweise in einem Abstand von 0,5 cm, tritt eine unerwünschte Störung der Wirkungen der beiden Wirbel ein, und es kann keine ausreichende Palschzwimung und Aufdrehung erreicht werden, mit der Polge, daß der Grad der Rundheit und die Gleichmäßigkeit der Päden leiden. Es ist daher notwendig, einen geeigneten Abstand zwischen den Stellungen, an denen die beiden Wirbel auf die Päden einwirken sollen, zu wählen. Obgleich dieser Abstand in Abhängigkeit vom Denier der Päden, der Spinngeschwindigkeit, der Ausbildung des Düsenzwirners und der Art des verwendeten Fließmediums variiert, ist im allgemeinen ein Abstand von wenigstens etwa 1 cm ausreichend, jedoch wird ein Abstand von wenigstens 5 cm bevorzugt, stärker bevorzugt ein Abstand von über 10 cm und insbesondere bevorzugt ein Abstand von über 20 cm, wobei diese Abstände für sämtliche Pälle zufriedenstellend sind.

Die Spandex-Polymeren, d. h. in Segmente geteilte Polyurethane, aus denen der erfindungsgemäße Spandex-Nehrfaden hergestellt wird, werden im allgemeinen aus Präpolymeren mit endständigen Hydroxylgruppen, z. B. endständige Hydroxylgruppen aufweisende Polyether und Polyester mit niedrigem Molekulargewicht hergestellt. Die Umsetzung des Präpolymeren mit einem molaren Überschuß an organischem Diisocyanat, bevorzugt einem aromatischen Diisocyanat, liefert ein Material mit endständigem Isocyanat, das dann mit einer difunktionellen aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung, z. B. Wasser, Hydrazin, organische Diamine, Glykole, Aminoalkohole, Aminohydrazide und dergleichen, in der Kette verlängert werden kann. Viele in Segmente unterteilte

209818/0973

Polyurethane dieser Art sind in Terschiedenen Patentschriften beschrieben und eignen sich zur Durchführung der Erfindung. Unter diesen befinden sich die US-Patentschriften 2 929 800, 2 929 801, .2 929 802, 2 929 804, 2 957 852, 2 962 470, 2 965 437 und 3 467 626. Wie in den vorstehend erwähnten Patentschriften ausgeführt, ergeben viele der in Segmente unterteilten Polyurethane, wenn sie in Form eines Fadens vorliegen, Dehnungen beim Bruch über 200 $, elastische Erholung (oder Spannungserholung) von über etwa 90 $> und einen Spannungsabfall von unter etwa 20 $.

Wenn es erwünscht ist, die Fäden durch die Trockenspinnmethode zu spinnen, werden die in Segmente unterteilte Polyurethane vorzugsweise so hergestellt, daß die Polymerisation in dem zum .Spinnen verwendeten !Lösungsmittel durchgeführt wird. Es kSnnen übliche Verfahren zur Herstellung dieser Polymerlösungen verwendet werden. Zu Lösungsmitteln, die sich zur Verwendung bei Trockenspinnarbeitsvorgängen als geeignet erwiesen, gehören Ν,ΙΓ-Dimethylformamid, N, B-Dimethy!acetamid, Tetramethylensulfon, Ameisensäure und Gemische von 1,1,2-Trichloräthan mit Ameisensäure.

Nachdem wie vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren kann als ein Ergebnis des positiven Aufdrehens einer falschen Zwirnung, die durch einen Wirbel mittels einer Wirbelumdrehung in einer Richtung entgegen der Richtung des ersten Wirbels erteilt wird, die Spannung während der Wanderung der Fäden und während deren Aufnahme auf einen sehr kleinen Wert im Vergleich mit Methoden zur Entfernung von Falschzwirnung unter Anwendung einer Spannung auf die falsch gezwirnten Fäden herabgesetzt werden. Daraus ergaben sich die folgenden Funktionen oder Wirkungen:

1) es können Fäden mit großer Dehnung erhalten werden,

2) selbst obgleich Schwankungen in der Spannung während

2Ü9818/0973

der Aufnahme der Fäden eintreten, wird die Schwankung der Spannung auf dem Weg absorbiert und die Wirkung einer derartigen SpannungsSchwankung erstreckt sich nicht zurück auf den Yerfestigungspunkt der Fäden innerhalb der Spinnkammer. Die Gleichmäßigkeit des Produktes wird daher vergrößert,

3) Selbst obgleich der Faden z. B. die Innenwand des Düsenzwirners während des Durchgangs berührt, ergibt sich keine Möglichkeit des Auftretens von Flaum bzw. Flusen oder des Plattdrückens von Fadenabschnitten.

4) Da es möglich ist, den Fäden ein ausreichendes Drehmoment zu erteilen, selbst in dem Fall, da der Wirbel eine relativ geringe Fließgeschwindigkeit besitzt, kann ein ausreichend koaleszierter bzw. zusammengeflossener Faden erhalten werden. Ferner ist es nicht notwendig, das den Düsenzwirnern zugeführte Fließmedium auf eine sehr hohe Geschwindigkeit zu erhöhen.

5) Der Bereich der anwendbaren Spinnbedingungen wird verbreitert. Beispielsweise wird ein Spinnen bei niedriger Geschwindigkeit und geringem Verzug möglich.

Ferner kann, da die Fadenlinie auf der Godet-Walze stabil ist, der Aufwicklungsarbeitsgang auch glatt ausgeführt werden.

Darüberhinaus kann ein zufriedenstellendes Produkt, das praktisch frei von Zwirnung und frei von Restdrehung ist, durch bloße Einstellung geeigneter Geschwindigkeiten des jedem Düsenzwirners zuzuführenden Fließmediums erhalten werden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Faser wird in geeigneter V/eise für Wäsche, Gürtel bzw. Hüfthalter, Korsetts, Perückengrundlagen und gewebte und nicht gewebte Stoffe verwendet.

209818/0973

Die folgenden Beispiele und Vergleichsversuche dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung. In den Beispielen beziehen sich sämtliche Prozentangaben auf das Gewicht, und die Meßwerte werden auf folgende Weise erhalten.

a) Denierabweichungskoeffizient

Der Denierabweichungskoeffizient wird nach folgender

Gleichung berechnet:

a Denierabweichungskoeffizient ($) = —^: χ 100,

worin χ ein mittlerer Wert des Gewichts von Fäden von 18 cm Länge und a die Standardabweichung bedeuten. Es wurden Proben bewertet und die Probennahme wie folgt durchgeführt: zunächst wurden 10 Proben aufeinanderfolgend längs der Länge des Fadens genommen. Dann wurden 20 Proben längs der Länge des Fadens in einem 5 m-Abstand genommen.

b) Zahl der Restzwirnungen

Die Anzahl der Restzwirnungen wird in folgender Weise bestimmt. Ein Faden von 10 cm Länge wird in entspanntem Zustand in einer schleife beobachtet, um zu ermitteln, ob die Fadenzwirnungen als Ergebnis von Falschzwirnung darin verbleiben. Diese Bestimmung erfolgt hundertmal aufeinanderfolgend an Fäden von jeweils 10 cm Länge. Die Zahl der Fälle, in denen eine Zwirnung vorliegt, wird mit der Zahl der Restzwirnungen bezeichnet.

c) Reißfestigkeit und Dehnung

Die Reißfestigkeit und Dehnung des Fadens wurde in einem Instron-Zugfestigkeitstestgerät unter Standardbedingungen (Temperatur von 20⁰C und einer relativen-..Feuch-. tigkeit von 65 $>) bei einer Zuggeschwindigkeit von 1000 % je Minute bewertet.

209818/0973

d) Grad der Rundheit (Kreisförmigkeit)

lter Grad der Rundheit ist ein Zeichen für die Ebenheit des koaleszierten Padens und zeigt sich durch das Verhältnis des Mindestdurchmessers des Querschnitts des koaleszierten Mehrfadens zu dessen maximalem Durchmesser. Je größer dieser Wert, umso runder ist der Querschnitt des Fadens (der Maximalwert beträgt 1,00); während je kleiner dieser Wert, umso flacher bzw. platter der Eaden.

Beispiel 1

Ein Spandex-Polymeres wurde in folgender Weise gemäß dem in der US-Patentschrift 3 467 626 beschriebenen Yerfahren hergestellt.

Ein endständiges Isocyanat aufweisendes Präpolymeres wurde durch Umsetzung von Polytetramethylenglykol (Molekulargewicht 2000) mit 4>4¹-Diphenylmethandiisocyanat bei einem Molverhältnis von 1:2 erhalten. Eine lösung des so erhaltenen Präpolymeren in Dimethylformamid und eine Dimethylformasidlösung von ß-Äminopropionsäurehydroxid wurden vermischt, und durch Herbeiführung der Kettenverlängerung in der Lösung wurde eine Polyurethanpolymerlösung mit einer Konzentration von 30 # erhalten.

3 # eines Stabilisators und 2 $ eines Markierungsmittels, bezogen auf das Polymere, wurden zu der vorstehenden lösung zugegeben, um eine Spinnlösung zu erhalten, die aus einer auf 105⁰C vorerhitzten Spinndüse in eine auf 180°C erhitzte Spinnkammer versponnen wurde. Heiße Luft von 180⁰C wurde aus dem oberen Teil in die Spinnkammer geblasen und aus dem unteren Teil der Kammer zusammen mit dem abgedampften Lösungsmittel abgezogen.

209818/Ü973

— Ib —

Den frisch gesponenen Fäden wurde eine Falschzwirnung durch einen Wirbel an einem ersten Düsenzwirner, der direkt unterhalb der Spinnkammer angeordnet war, erteilt, wodurch das Koaleszieren oder Zusammenfließen der einzelnen Fäden des Mehrfadens innerhalb der Spinnkammer herbeigeführt wurde. Der falsch gezwirnte Faden, der dann in einen zweiten Düsenzwirner, der unterhalb des ersten Zv/irners angeordnet war, geführt wurde, wurde durch einen sich in Gegenrichtung drehenden Wirbel aufgedreht. Der Fab den wurde dann auf einem Friktionsspuler mit einer Geschwindigkeit von 400 m je Minute über eine erste Godet-Walze, eine Ölwalze und eine zweite Godet-Walze aufgewackelt. Man erhielt auf diese Weise einen zusammengeflossenen Faden (440 Denier/42 Fäden), der praktisch frei von Zwirnung war.

Die Bedingungen, unter denen die Versuche durchgeführt wurden, und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1-1 aufgeführt.

209818/0973

Tabelle 1-1

Versuch	A	erster Düsenzwirner	gemäß Pig.3	zweiter Düsenzwirner	gemäß Pig.4	B	C
Ausbildung	Luft	Ausbildung	luft
Pließmedium	40	Pließmedium	30	gemäß der US- PS 3 094 374	gemäß Pig.3
Strömungsge schwindigkeit (l/min)	Strömungsge schwindigkeit (l/min)	Luft	Luft
30	40

gemäß US-PS 3 094 374 (für Gegenzwirnung verwendet)	gemäß Pig. 4
Luft	Luft
25	30

Abstand zwischen den beiden Düsenzwirnern (cm)

40

60

0,5

Padenspannung vor der ersten Godet- Walze	gering	2 0	mittel bis gering	gerin
Eigenschaften des Padens	680
Anzahl der Restzwirnungen	1,08
S-Zwirnung Z-Zwirnung	2,03	1 2	1 0
Dehnung (^)	0,86	600	650
Zerreißfestigkeit (g/d)	1,09	1,05
Denierabweichung W	2,47	6,01
\ s / Rundheit	0,79	0,37

209818/0973

215H86

Yersuch C war ein Vergleichsversuch, der ausgeführt wurde, um die Einwirkungen auf Eigenschaften des Fadens zu zeigen, wenn der Abstand zwischen den Düsenzwirnern eng war. Der zusammengeflossene Faden wurde gemäß Yersuch A hergestellt, jedoch wurde der Abstand zwischen dem ersten und zweiten Düsenzwirner auf eine Entfernung von 0,5 cm verkürzt. Die Wirkungen der Wirbel des ersten und zweiten Düsenzwirners, die auf die Fadenkräfte, welche einander entgegengerichtet sind, ausgeübt werden, ergaben eine ungünstige sich gegenseitig beeinflussende Wirkung auf den Faden, wie beispielsweise eine Erschwerung der Stabilität des Aufblasens des Fadens, was zu einer Verschlechterung der Gleichmäßigkeit und der Rundheit des Fadens führt.

Vergleichsversuch 1

Bei der Herstellung eines zusammengeflossenen Fadens unter den Bedingungen nach Beispiel 1-(A) wurde_/anstatt den Faden mit dem zweiten Düsenzwirner aufzudrehen, ein Yersuch unternommen, die Zwirnung zu beseitigen und den Faden aufzunehmen, indem auf den Faden eine Spannung nach der Methode gemäß der US-Patentschrift 3 094 374 ausgeübt wurde. Jedoch glitt der Faden von der Walze und konnte nicht aufgenommen werden, da die verbliebene Zwirnung groß war. Es wurde daher ein Haken zwischen dem ersten Düsenzwirner und der ersten Godet-Walze angeordnet, und durch Anwendung von Spannung durch Reiben des Fadens gegen den Haken die Zwirnung beseitigt und der Faden aufgenommen. In diesem Fall wurde die Fadenspannung vor der ersten Godet-Walze groß, was zur Folge hatte, daß die Eigenschaften des erhaltenen zusammengeflossenen Fadens, wie in Tabelle 1-2 gezeigt, bezüglich der Dehnung sowie der Denier-Gleichmäßigkeit schlechter war im Vergleich mit dem nach dem erfindnng^- gemäßen Verfahren erhaltenen Produkt.

209818/0973

215H86

Tabelle 1-2

Eigenschaften des zusammengeflossenen Fadens Anzahl der Restzwirnungen:

S-Zwirnung 5

Z-Zwirnung 7

Dehnung 420 $ Zerreißfestigkeit 1,14 g/d

Denier-Abweichung 3,64 $>

Rundheit 0,75

Beispiel 2

Ein Spandex-Mehrfaden (70 Denier/8 Fäden) wurde unter Verwendung der gleichen Spinnlösung wie in Beispiel 1 und "bei Durchführung unter praktisch den gleichen Bedingungen erhalten. Bei diesem Versuch wurde der Fall untersucht, bei dem Falschzwirnung stufenweise unter Verwendung von zwei Düsenzwirnern (ein erster einer ersten Reihe von Düsenzwirnern und ein zweiter der ersten Reihe von Düsenzwirnern) und auch der Fall untersucht, bei dem das Aufwickeln stufenweise unter Verwendung von zwei Düsenzwirnern (einem ersten einer zweiten Reihe von Düsenzwirnern und einem zweiten der zweiten Reihe von Düsenzwirnern) durchgeführt wurde.

Die Bedingungen, unter denen jeder Versuch durchgeführt wurde und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II-1 aufgeführt. (Der Abstand zwischen den Düsenzwirnern ist, wie in der Tabelle angegeben, der Abstand zwischen dem ersten der zweiten Reihe von Düsenzwirnern und dem unmittelbar darüber angeordneten Zwirner).

209818/0973

Tabelle II-1

Versuch

erster der ersten Reihe von Düsenzwirnern

Ausbildung
Fließmedium

Pließgeschwindigkeit (l/min)

gemäß Pig. 5
Wasser
7

gemäß Pig.3 gemäß Pig.5 Luft Wasser 25 T

zweiter der ersten Reihe von Düsenzwirnern

Ausbildung

Pließmedium

Pließgeschwindigkeit (l/min)

Abstand zwischen den Düsenzwirnern (cm)

nicht verwen- gemäß Pig.5 nicht verwendet det

Luft

15 -

40

erster der zweiten Reihe der Düsenzwirner

Ausbildung
Pließmedium

Pließgeschwindigkeit U/min)

gemäß Pig.	4	gemäß Pig.	4	gemäß Pig.	4
Luft		Luft		Luft
20		23*		10

zweiter der zweiten Reihe von Düsenzwirnern

Ausbildung

Pließmedium

Pließgeschwindigkeit (1/min)

Fadenspannung vor der ersten Godet-Walze nicht verwendet

nicht verwen- gemäß Fig.4 det

heiße Luft 15

gerxng

gering

209818/0973

Tabelle II-1 (Fortsetzung

Versuch CD E

Eigenschaften des Fadens
Anzahl der Restzwirnungen

S-Zwirnung	(g/d)	5	14 ■	2	18
Z-Zwirnung	<*)	7	18	11
Dehnung (#)		535	530	560
Zerreißfestigkeit	1,35	1*28	1,21
Denierabweichung	2,63	2} 17	2,01
Rundheit	0,81	0,92	0,84
	Vergleichsversuch

Das Verspinnen der Fäden wurde unter den in Beispiel 2 angegebenen Bedingungen durchgeführt, wobei ein einziger Düsenzwirner unterhalb der Spinnkammer zur Ausführung des Falschzwirnvorgangs angeordnet war und anschließend die Zwirnung unter Spannung mit oder ohne Anwendung eines Hakens beseitigt wurde.

Die Bedingungen, unter denen der Versuch durchgeführt wurde,und die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II-2 aufgeführt.

2098187 0973

Tabelle II-2

Versuch · Düsenzwirner Ausbildung

Fließmedium

Fließgeschwindigkeit (l/min)

Haken

Spannung vor der ersten Godet-Walze

identisch zu der nach Beispiel 2 (D)

Luft

groß

identisch zu der nach Beispiel 1 (B)

luft

10
nein

mittel bis gering

Eigenschaften des Fadens	16	10
Anzahl der Restzwirnungen	13	8
S-Zwirnung	380	450
Z-rZwirnung	1,52	1,41
Dehnung (^)	4,31	5,63
Zerreißfestigkeit (g/d)	0,81	0,42
Denierabweichung ($)
Rundheit

Im obigen Versuch (b) war der Querschnitt des koaleszierten Fadens platt. Ferner war im Fall der beiden Versuche (a und b) die Fadenlinie auf der ersten Godet-Walze nicht stabil und der Faden glitt häufig von der Godet-Walze ab, wodurch es unmöglich wurde, den Faden aufzunehmen. Die Fadeneigenschaften in der vorstehenden Tabelle sind dahor Werte nur solcher Fäden, die aufgenommen v/erden konnten. Im Versuch (b) machte es wiederum eine höhere Fließgeschwindigkeit, von beispielsweise 25 1 je Minute unmöglich, den Versuch durchzuführen. Es wurde somit eine luftströmungsgeschwindigiceit von

209818/0973

10 1 je Minute verwendet.

Beispiel 5

Zu einem Gemisch aus Polytetraäthylenglykol (Molekulargewicht etwa 1600) und Polyathylenpropylenadipat (Molekulargewicht 1100) wurden 4,4'-Diphenylinethandiisocyanat in einer solchen Menge zugegeben, daß die Isocyanatgruppen in einem Verhältnis von 1,15 zu den Hydroxylgruppen vorhanden waren und als Ergebnis der Reaktion eine Spinnlösung von 180⁰C und 1100 Poisen erhalten wurde. In diesem Fall wurden 2 % Titandioxid lediglich mit dem PoIytetramethylenglykol zugegeben.

Nachdem diese Spinnlösung entschäumt und filtriert war, wurde sie durch eine Spinndüse (Spinndüsentemperatur 20O⁰C) mit 5 Öffnungen von je 0,5 mm Durchmesser in eine Spinnkammer von 5 m Länge extrudiert. Luft von Raumtemperatur wurde in die Spinnkammer zur Kühlung der frisch gesponnenen Fäden eingeführt. Den aus der Spinnkammer herauskommenden verfestigten Fäden wurde dann eine Falschzwirnung durch einen Wirbel an einem ersten Düsenzwirner, der direkt unterhalb der Spinnkammer angeordnet war, erteilt, wodurch das Zusammenfließen der einzelnen Fäden des Garns innerhalb der Spinnkammer herbeigeführt wurde. Daran schloß sich das Aufdrehen des koaleszierten Fadens an, in dem ihm eine Drehung in Gegenrichtung mittels eines zweiten Düsenzwirners, der unterhalb des ersten Zwirners angeordnet war, erteilt wurde. Der aufgedrehte Faden wurde dann über eine erste Godet-Walze aufgenommen und nach Aufbringung eines Appreturmittels an der Ölwalze durch einen Friktionsspuler mit einer Geschwindigkeit von 450 m je Minute über eine zweite Godet-Walze aufgewickelt.

Ein koaleszierter Faden (220 Denier), der praktisch frei von Zwirnung war, wurde auf diese Weise erhalten. Die Be-

209818/0973

215H86

dingungen, unter denen dieser Versuch durchgeführt wurde und die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle -III-1 wiedergegeben.

Tabelle III-1

erster Düsenzwirner

Ausbildung

Fließmedium

Fließgeschwindigkeit (l/min)

gemäß Pig. Wasser

zweiter Düsenzwirner

Ausbildung

Fließmedium

Fließgeschwindigkeit (l/min)

Abstand zwischen den beiden Düsenzwirnern (cm)

gemäß Pig. 4 heiße Luft (100⁰C) 35

30 ·

Eigenschaften des Padens

Anzahl der Restzwirnungen	S-Zwirnung 2
	Z-Zwirnung 3
Dehnung (fo)	700
Zerreißfestigkeit (g/d)	0,91
Denierabweichung ($)	3,3
Rundbeit	0,89

In diesem Beispiel wird, da der aus der Spinnkaramer austretende Paden unmittelbar mittels des ersten Düaenzwirners gekühlt wird, die Verfestigung des Padens vollständig ausgeführt. Dann wird die an dem Paden haftende Feuchtigkeit durch die heiße Luft des zweiten Düsenzwirners praktisch vollständig entfernt. Die Denierabweichung wurde dadurch verbessert.

209818/0973

Yergleichsversuch 3

Beispiel 3 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß als erster Düsenzwirner der gemäß Pig. 3 verwendet wurde und als Fließmedium Luft mit einer Geschwindigkeit von 25 1 je Minute eingeführt wurde und anstelle des zweiten Düsenzwirners ein Haken verwendet wurde. Der Yersuch wurde im übrigen wie in Beispiel 3 durchgeführt. Als Ergebnis wurde ein koaleszierter Faden von 231 Denier mit den in der folgenden Tabelle III-2 angegebenen Eigenschaften erhalten.

Tabelle III-2 Anzahl der Restzwirnungen

S-Zwirnung	7
Z-Zwirnung	9
Dehnung (#)	520
Zerreißfestigkeit (g/d)	1,24
Denierabweichung (#)	6,5
Rundheit	0,78

209818/0973

Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung eines koaleszierten Spandex-Mehrfadens, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung eines Spandex-Polymeren in einem Lösungsmittel oder eine Schmelze eines Spandex-Polymeren durch eine Spinndüse mit einer Mehrzahl von Öffnungen unter Bildung einer Mehrzahl getrennter Paden extrudiert wird, die so gebildeten Fäden durch eine erste Wirbelzone geführt werden, wobei deren Fließmedium in einer gegebenen Richtung zirkuliert, um der Mehrzahl getrennter Fäden durch Anwendung eines gleich gerichteten Drehmoments eine Falschzwirnung zu erteilen, die sich längs der Fadenlinie zu einem Punkt zurückerstreckt, bei dem die Päden in einem ausreichend plastifizierten Zustand vorliegen, um aneinander zu haften, wobei ein faich gezwirnter koaleszierter Mehrfaden gebildet wird, anschließend der falsch gezwirnte koaleszierte Mehrfaden durch eine zweite Wirbelzone geleitet wird, deren Fließmedium in einer Richtung entgegengesetzt zu der des zirkulierenden Pließmediums der ersten Wirbelzone zirkuliert, wobei die Falschzwirnung durch Anwendung eines Drehmoments in einer Gegenrichtung zu der in der ersten Wirbelzone angewendeten Richtung beseitigt wird, und anschließend der koaleszierte Mehrfaden aufgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbel des zirkulierenden Fließmediuras so ausgebildet sind, daß sie spiralförmig zirkulieren, so daß sie in Richtung der Wanderung des Fadens bei ihrer Zirkulierung fortschreiten und damit ein Drehmoment auf den Faden sowie eine !reibwirkung darauf auswirken.

209818/0973

215U86
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Wirbelzone so angeordnet werden, daß sie wenigstens einen Zentimeter Toneinander
entfernt sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Wirbel aus zirkulierendem Fließmedium ein Gas verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Wirbel aus zirkulierendem Fließmedium eine Flüssigkeit verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß als zirkulierendes Fließmedium der ersten Virbelzone Wasser und als zirkulierendes Fließmedium der
zweiten Wirbelzone luft verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis von Strömungsgeschwindigkeit des Fließmediums der ersten Wirbelzone zu der Strömungsgeschwindigkeit des Fließmediums der zweiten Wirbelzone im Bereich von 2:1 bis 1:2 angewendet wird.

209818/0973