DE2645360A1 - Kohaerenter laenglicher gegenstand - Google Patents

Kohaerenter laenglicher gegenstand

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DE2645360A1
DE2645360A1 DE19762645360 DE2645360A DE2645360A1 DE 2645360 A1 DE2645360 A1 DE 2645360A1 DE 19762645360 DE19762645360 DE 19762645360 DE 2645360 A DE2645360 A DE 2645360A DE 2645360 A1 DE2645360 A1 DE 2645360A1
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polymer
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Alfred Rudin
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RUDIN
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RUDIN
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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/28Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/30Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/34Core-skin structure; Spinnerette packs therefor

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Description

  • Kohärenter länglicher Gegenstand
  • Die Erfindung betrifft neue längliche bzw. in die Länge gezogene kohärente Bikomponenten-Gegenstände und ihre Herstellung.
  • Bikomponentenfasern sind bereits bekannt. Sie bestehen im allgemeinen aus Fasern, die aus zwei verschiedenen Materialien zusammengesetzt sind, damit darin eine Kräuselung erzielt wird, welche die Kräuselung von natürlichen Bikomponenten-Fasern, z.B.
  • von Wolle, nachahmen. Es sind auch nicht-kräuselnde symmetrische Bikomponentenfasern bekannt, die aus einem Kern aus einem Material und aus einer Hülle aus einem anderen Material bestehen.
  • Weiterhin sind faserverstärkte thermoplastische Materialien gut bekannt. Die Vorteile der Verstärkung mit Fasern sind um so größer, Je enger die Faserorientierung an die Richtung herankommt, in welcher normalerweise beim Gebrauch des Gegenstandes eine Spannung angelegt wird. Gegenstände aus verstärkten thermoplastischen Materialien sind bislang durch Verfahren hergestellt worden, die nur eine relativ geringe oder überhaupt keine bevorzugte Orientierung der Faserverstärkung ergeben. Diese Produkte haben im allgemeinen eine höhere Steife und höhere Erweichungstemperaturen als Produkte, die aus den entsprechenden unverstärkten thermoplastischen Materialien hergestellt worden sind. Diese Verbesserung spiegelt das Vorhandensein des Füllstoffes wieder.
  • Die weiteren Vorteile der Orientierung des faserartigen Materials können Jedoch nicht realisiert werden, wenn man Formkörper aus verstärkten Thermoplasten herstellt.
  • Versuche, die günstigen Eigenschaften von verstärkten Thermoplasten maximal zu verwerten, indem man diese Materialien zu orientierten Fäden verformt, haben keinen Erfolg gezeigt. Bei der herkömmlichen Bildung von synthetischen Einzelfäden geht man so vor, daß man den geschmolzenen Kunststoff extrudiert, anschließend durch Abkühlen verfestigt und sodann den festen Faden verstreckt bzw. reckt. Es hat sich gezeigt, daß diese Verfahrensweisen auf verstärkte thermoplastische Materialien nicht anwendbar sind. Die herkömmlichen Extrudierungsverfahren für ungefüllte Thermoplasten liefern nämlich nicht die glatte Oberfläche und die gleichförmige Gestalt, die für den Verstreckungsvorgang erforderlich ist. Dazu kommt noch, daß solche Einzelfäden, wie sie aus faserverstärkten Thermoplasten hergestellt werden können, nicht durch die Heißverstreckungsverfahren orientiert werden können, wie sie bei der normalen Herstellung von Einzelfäden angewendet werden. Die Einzelfäden aus dem verstärkten Thermoplast brechen oder spalten sich nämlich während des Verstreckens zu Fäserchen mit sehr niedrigen Längsabmessungen.
  • Die großen Längsabmessungen, wie sie zum Erhalt von Fasereigenschaften erforderlich sind, können nicht erhalten werden. Solche Einzelfäden, wie sie extrudiert werden können, sind alle schwach und brüchig und sie sind für die gewerbliche Anwendbarkeit nicht geeignet.
  • Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß Fasern mit Einschluß von solchen aus verstärktem thermoplastischen Material durch Verstrecken bzw. Recken gebildet werden können und daß neue Bikomponentenfasern zur Verfügung gestellt werden können.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine neue symmetrische Bikomponentenfaser oder ein anderer länglicher Gegenstand, die bzw. der aus einer Hülle aus unverstärktem Polymermaterial besteht, welche einen Kern eines fasergefüllten Polymermaterials umgibt.
  • Die Faserverstärkung und die Hülle und Kernpolymeren sind in Längsrichtung des Gegenstandes orientiert.
  • Der erfindungsgemäße kohärente längliche Gegenstand kann in Form einer Faser bzw. eines Fadens oder eines Bandes oder in einer beliebigen anderen geeigneten Form vorliegen, bei der eine äußere Hülle einen verstärkten Kern umgibt. Die hierin verwendete Bezeic,hnung "länglicher Gegenstand" soll beide Formen umschließen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung liegt der Einzelfaden in Form einer Faser bzw. eines Fadens vor. Die Faser bzw. der Faden kann Jede gewünschte Querschnittsgestalt haben.
  • Obgleich die Faser bzw. der Faden gewöhnlich kreisförmig ist, kann sie bzw. er auch oval, elliptisch, dreieckig, quadratisch, länglich, rautenförmig oder knochenförmig sein. Die Erfindung wird im folgenden hinsichtlich von Fasern bzw. Fäden beschrieben, da es sich hierbei um eine bevorzugte AusfUhrungsform handelt.
  • Die Fasern bzw. Fäden gemäß der Erfindung haben die erwarteten Eigenschaften von verstreckten faserverstärkten thermoplastischen Materialien hinsichtlich der Steife, der Festigkeit und der niedrigen thermischen Schrumpfung. Die Fasern bzw. Fäden zeigen auch in ähnlicher Weise wie ein Draht die Neigung, Kräusel zu halten.
  • Die Kräuselungseigenschaften können die Herstellung von gewebten Gegenständen erleichtern, die normalerweise auf Webstühlen hergestellt werden, die zum Weben von Metallen ausgebildet sind.
  • Typische Beispiele hierfür sind Fourdrinier-Siebe für feuchtendige Bekleidungen von Papierherstellungsmaschinen und FiltertU-chern. Die neuen Fasern bzw. Fäden können auch zur Bildung von Seilen und Trossen, Reißverschlüssen und zum Umsäumen und zur Verstärkung von Kautschukartikeln, z.B. Gurten und Reifen, verwendet werden. Die Dimensionen der erhältlichen Fasern bzw. Fäden können für einige Textilanwendungszwecke zu groß sein. Die Fasern bzw. Fäden können jedoch für die meisten Polsterungszwekke geeignet sein, wo derzeit Mehrfachfäden mit großer Garnzahl verwendet werden.
  • Die Eigenschaften der neuen Fasern bzw. Fäden einschließlich die Abriebsbeständigkeit, das spezifische Gewicht und das Aussehen können im weiten Ausmaß von einer Anzahl von Faktoren variieren, beispielsweise von der Natur des Hüllenpolymeren, dem Mengenverhältnis des Materials in der Hülle und dem Kern, der Füllstoffbeladung und der Füllstoffnatur in dem Kern und den Bedingungen bei der Extrudierung und Orientierung der Fasern bzw. Fäden.
  • Eine Vielzahl von faserartigen bzw. fädenartigen Materialien kann entweder allein oder in Kombination als Polymere in dem Kern verwendet werden, wobei lediglich die Voraussetzung besteht, daß das Polymere oder die Polymeren und der Jeweilige Füllstoff unter Spannung verstreckt werden können, wenn sie von einer Hülle umgeben sind und auf eine geeignete Temperatur für ein solches Verstrecken erwärmt worden-sind. Das verwendete Polymere kann ein Polymeres aus einem endständig ungesättigten Olefin, ein Copolymeres aus einem endständig ungesättigten Olefin und einem anderen copolymerisierbaren Monomeren, ein Copolymeres aus zwei oder mebr endständig ungesättigten Olefinen oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren von solchen Polymeren oder Copolymeren sein. Insbesondere kann das Polymere Polypropylen oder ein Copolymeres sein, das aus einem Gemisch von copolymerisierbaren Monomeren gebildet worden ist, welches mindestens 50 Gew.-% Propylen enthält.
  • Die Kernpolymeren können auch einen thermoplastischen Polyester enthalten, der sich von einer Dicarbonsäure und einem zweiwertigen Alkohol mit mindestens 3 Kohlenstoffatomen ableitet. Insbesondere kann das Kernpolymere ein Polyester sein, der sich von mindestens 85 Mol-% Terephthalsäure und einer anderen Dicarbonsäure und mindestens 85 Mol-% 1,4-Butandiol ableitet.
  • Beispiele für Kernmaterialien sind glasgefülltes Polypropylen oder Poly(butylenterephthalat).
  • Die Verstärkung des Kernpolymeren wird gewöhnlich durch Glas erhalten, und zwar beispielsweise durch zerschnittene Stränge von E-Glas mit einem Nominaldurchmesser von 1,27 x 10 3 cm, einer Länge von 3,175 bis 12,700 mm, einem Zugmodul von 0,70 x 106 kg/cmZ und einer Dichte von 2,56 g/cm3. Auch andere Gläser, z.B.
  • S-Glas, und andere faserartige Füllstoffe, wie z.B. faserartige Formen von Asbest, a-Aluminiunoxid,Berylliumoxid,Kohlenstoff, Graphit, Siliciumcarbid und Stahldraht, können verwendet werden.
  • Die Menge des Füllstoffs kann je nach der Natur des Füllstoffs, der Natur des Kernpolymeren oder der Polymeren und der gewünschten Eigenschaften veit variieren. Mengen im Überschuß über etwa 1% des Kernmaterials werden verwendet. Im allgemeinen werden etwa 10 bis etwa 50 Gew.-% Füllstoff, bezogen auf das Kernpolymere, verwendet.
  • Das äußere Hüllenpolymere kann Jedes beliebige gewUnschte Polymermaterial oder eine Kombination aus solchen Materialien sein, vorausgesetzt, daß das Hüllenmaterial unter Spannung bei einer geeigneten Temperatur verstreckt werden kann und daß das Hüllenmaterial an dem Kernmaterial während des Verstreckungsvorgangs haftet, nachdem der Bikomponentenfaden extrudiert und verfestigt worden ist. Das äußere Hüllenmaterial ist vom Verstärkungsmaterial frei oder im wesentlichen frei und enthält im allgemeinen weniger als 1% teilchenförmige Stoffe.
  • Alle beliebigen polymeren Materialien, wie sie oben zur Verwendung für das Kernpolymere beschrieben worden sind, können auch als Hüllenpolymeres verwendet werden. Polypropylen ist besonders gut als Hüllenpolymeres, und zwar insbesondere mit einem Kern aus glasgefülltem Polypropylen, geeignet. Dieses bevorzugte Material oder Modifizierungen mit anderen Füllstoffen im Polypropylenkern können ohne Fibrillierung auf mindestens das 9-fache der Anfangslänge verstreckt bzw. gereckt werden.
  • Das Verstärkungsmaterial des Kerns kann vor dem Vermischen mit dem Kernpolymeren gewünschtenfalls einer Vorbehandlung unterworfen werden. Es können die herkömmlichen Verleimungsmittel verwendet werden, die beim Vermengen von gefüllten Polymermaterialien eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Aufriß eines Teils einer Spinnkopf-Strangpreßform, die zur Bildung der neuen Fasern verwendet wird und Fig. 2 einen entlang der Linie A-A der Figur 1 aufgenommenen Querschnitt der Strangpreßform.
  • Die Strangpreßform 10 enthält eine erste Öffnung 12 zur Einführung des geschmolzenen fasergefüllten Kernmaterials aus einem Extruder und eine zweite Öffnung 14 zur Einführung des geschmolzenen Hüllenmaterials von einem gesonderten Extruder. Die erste Öffnung 12 steht mit dem Stromaufwärtsende eines axialen Extrudierungskanals 16 in Verbindung, der an seinem Stromabwärtsende in einer Extrudierungsöffnung 18 endigt.
  • Die zweite Öffnung 14 steht durch einen Beschickungskanal 20 und einen koaxial umgebenden ringförmigen Hohlraum 22 mit dem Extrudierungskanal 16 in Verbindung. Ein radialer Beschickungskanal 24 ist zwischen dem ringförmigen Hohlraum 22 und dem Extrudierungskanal 16 für die Beschickung des geschmolzenen Hüllenmaterials in den Extrudierungskanal 16 vorgesehen.
  • Das fasergefüllte Kernmaterial und das Hüllenmaterial werden durch die Öffnung 18 coextrudjert. Die resultierenden Fasern bzw. Fäden werden zum Verstrecken abgekühlt.
  • Kontrollventile oder dergleichen können vorgesehen sein, um die Fließgeschwindigkeit des Kernmaterials und/oder des Hüllenmaterials zu der Strangpreßform 10 durch ihre entsprechenden Fließöffnungen 12 und 14 zu kontrollieren. wodurch das Volumenverhältnis von Hülle zu Kern auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann.
  • Glatte und gleichförmige Extrudate sind mit Spinnköpfen mit sehr großen Abquetschfläche/Durchmesser-Verhältnissen in dem Kernmaterial-Beschickungsstrom 16 von beispielsweise mehr als 40 : 1 im Vergleich von der herkömmlichen Grenze von höchstens 4 : 1 erhältlich.
  • Durch Anwendung des großen Abquetschfläche/Durchmesser-Verhältnisses in dem Kernmaterial-Beschickungsstrom wird die Polymerschmelze einer sehr hohen Gesamtscherspannung unterworfen und die Extrudierungsfehler von herkömmlichen ungefüllten Materialien werden auf einen Minimalwert zurückgeführt. Weiterhin werden Polymerschmelzen im allgemeinen gerade vor der Strangpreßformzusammenstellung filtriert. Durch diese Filtration werden feste Verunreinigungen entfernt und der FluB durch die Öffnungen in mehrlöcherigen Strangpreßformen wird aufgrund der Entstehung eines Rückdruckes gleichmäßig gemacht. Solche Filterungseinrichtungen können naturgemäß bei fasergefüllten Polymeren des Kerns nicht angewendet werden. Jedoch wird durch Anwendung eines langen Spinnkopfes ein großer Druckabfall erzielt, der zn einem gleichförmigen Fluß des Kernmaterials führt.
  • Um die richtige Vereinigung des geschmolzenen Polymerstroms zu erhalten, damit der gesonderte Kern und die Hülle eines gleichförmigen Fadens erhalten werden, wird der Druckabfall durch die Strangpreßform-Abquetschflächen größer gehalten als der Druckabfall entlang des Verteilungskanals in der Zusammenstellung.
  • Ein typisches Verhältnis des Druckabfalls ist etwa 20 : 1.
  • Nach der Extrudierung der gleichförmigen Fasern bzw. Fäden, bestehend aus einem Polymerhüllenüberzug über einen fasergefüllten Kern, werden die Fasern bzw. Fäden abgekühlt, wodurch in manchen Fällen steife Fasern bzw. Fäden erhalten werden. Die abgekühlten Fasern bzw. Fäden werden orientiert, um eine gleichgerichtete Faser- und Polymerorientierung in dem Kern und in der Hülle zu erhalten, indem die Fasern bzw. Fäden in einem oder mehreren Öfen unter Verwendung einer kontrollierten Temperatur mit einem Strömungszähler für die turbulente Luft in Faserrichtung gestreckt werden. Es kann auch Jede beliebige andere gewünscht Technik angewendet werden.
  • Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.
  • Beispiel 1 Coextrudierte Fasern bzw. Fäden wurden aus klarem Polypropylen (Shell 5520) als Hüllenmaterial und aus handelsüblichem schwarzen glasgefüllten Polypropylen (Spritzgußsorte) als Kern hergestellt. Die Glasbeladung des Kerns betrug etwa 20 Gew.-%. Die extrudierten Bikomponenten-Fasern bzw. -Fäden waren zwar glatt, hatten Jedoch nur eine geringe Duktilität und Festigkeit.
  • Dieses Material wurde bei einem Verstreckungsverhältnis von dem 9,7-fachen in einem kleinen Ofen bei einer Lufttemperatur von 180°C orientiert. Die verstreckten Endfasern bzw. -fäden hatten einen Gesamtdurchmesser von 0,802 mm und einen Kerndurchmesser von 0,483 mm, wobei der Anteil des Kerns etwa 36% des Faservolumens betrug.
  • Das Endprodukt hatte einen Anfangsmodul von 1180 kg/mm2 und eine Bruchfestigkeit von 60 kg/mm2. Die Bruchdehnung der Fasern betrug 8%. Die Schrumpfung in siedendem Wasser über einen Zeitraum von 15 min betrug nur 3,5%, obgleich der HerstellungsprozeB keine Temperungsstufe enthielt.
  • Beispiel 2 Coextrudierte Fäden wurden mit klarem Polypropylen (Shell 5520) als Hüllenmaterial und einem Gemisch, das das gleiche Polymere und 20 Gew.-% zerschnittene E-Glasstränge enthielt, als Kernkomponente hergestellt. Dieses Material wurde bei einem Verstrekkungsverhältnis von 11,0 in einem Ofen orientiert, bei dem turbulente Luft mit einer Temperatur von 152°C im Gegenstrom zu der Laufrichtung der Fäden strömte. Der Durchmesser der orientierten Fäden betrug 20,3 x 10 3 cm. Die Garnzahl betrug 287 g/9000 m Länge. Der Zugmodul betrug 91 g/den. Die Reißfestigkeit und die Bruchdehnung betrugen 5,3 g/den bzw. 11%.
  • Die Orientierung bei einem Verstreckungsverhältnis von 12 in dem gleichen Ofen bei einer Lufttemperatur von 1600C lieferte Fäden mit einem Durchmesser von 19,05 xl0-3 cm und einer Garnzahl von 271. In diesem Fall betrug der Kerndurchmesser 15,75 x 10-3 cm.
  • Der Modul, die Reißfestigkeit und die Bruchdehnung betrugen 103 g/den, 5,3 g/den bzw. 10%.
  • Bei einem Verstreckungsverhältnis von 13 in dem Ofen mit einer Lufttemperatur von 1690C wurden Fäden mit einem Durchmesser von 17,27 x 10-3 cm und einer Garnzahl von 248 erhalten. In diesem Falle hatte der Kern einen Durchmesser von 14,99 x 10-3 cm. Der Modul, die Reißfestigkeit und die Bruchdehnung betrugen 110 g/ den, 5,4 g/den bzw. 9,5%.
  • In ähnlicher Weise lieferte ein Verstreckungsverhältnis von 14 bei den letztgenannten Bedingungen Fäden mit einem Modul von 116 g/den und einer Reißfestigkeit von 5,8 g/den. Bei diesem Beispiel wurden die Fäden am Anfang bei Temperaturen der Extruder- und Strangpreßzonen von 166 bis 2820C extrudiert, wobei von der Extruderformöffnung in Richtung auf den Spinnkopf vorangeschritten wurde. Die extrudierten Fäden wurden vor der Orientierungsstufe in kaltem Wasser abgeschreckt.
  • Von W.C. Sheehan und T.B. Cole wurde in einer Arbeit auf Seite 2359 von Band 8 von "Journal of Applied Polymer Science n, veröffentlicht im Jahre 1964, berichtet, daß Fäden aus hochmolekularem Polypropylen, die zu einem Verstreckungsverhältnis von 13 orientiert worden sind, Reißfestigkeiten von etwa 6 g/den und Moduli von etwa 25 g/den haben. Die erfindungsgemäßen gefüllten Einzelfäden haben die erwartete Reißfestigkeit für das gegebene Verstreckungsverhältnis, Jedoch liegen ihre Moduli erheblich höher, als für ungefülltes Polypropylen zu erwarten ist.
  • Beispiel 3 Coextrudierte Fäden wurden mit einer Hülle aus klarem Polypropylen und einem Kern, der 20 Gew.-% oder 8 Vol.-% zerschnittene E-Glasstränge enthielt, hergestellt. Die Fäden wurden zuerst zu einem Verstreckungsverhältnis von 8,4 in einem Gegenstrom-Turbulenzluftofen mit einer Lufttemperatur von 1540C und sodann zu einem weiteren Verstreckungsverhältnis von 1,43 in einem ähnlichen Ofen mit einer Lufttemperatur von 1660C orientiert. Das Gesamtverstreckungsverhältnis betrug somit 12. Die fertigen Fäden hatten eine Garnzahl von 217. Der Modul, die Reißfestigkeit und die Bruchdehnung betrugen 136 g/den, 6,2 g/den bzw. 9%.
  • Bei einer Anfangsorientierung von dem 8,42-fachen der Ausgangslänge der Fäden und bei einer Orientierung in der zweiten Stufe zu einem Verstreckungsverhältnis von 1,07 betrug das Gesamtverstreckungsverhältnis 9,0. Die Endgarnzahl betrug 357. Der Modul, die Reißfestigkeit und die Bruchdehnung der letztgenannten Fäden betrugen 87 g/den, 5,1 g/den bzw. 11%.
  • Als nicht-eingeschränkte Längen dieser Fäden 15 5 min in siedendes Wasser eingetaucht wurden, zogen sie sich zusammen, wodurch sie 5,1% ihrer ursprünglichen Länge verloren. Nachfolgende Orientierungen bei Verstreckungsverhältnissen von 10 bzw. 0,9 ergaben ein Gesamtverstreckungsverhältnis von 9 und es wurden Fäden mit einer Garnzahl von 331 erhalten. In diesem Fall waren der Modul, die Reißfestigkeit und die Bruchdehnung 84 g/den, 5,2 g/den bzw.
  • 13%. Die Schrumpfung in siedendem Wasser betrug jedoch nur 1,6%.
  • Beispiel 4 Ein Einzelfaden mit einer konzentrischen Polypropylenhülle und mit einem Kern wurde extrudiert und bei einem Verstreckungsverhältnis von 12,5 orientiert. Der Modul des Fadens mit 233 den betrug 135 g/den. Die Reißfestigkeit betrug 7 g/den und die Bruchdehnung betrug 9%. In diesem Fall war der Kern mit 10 Gew.-% Talk gefüllt.
  • Beispiel 5 Ein Faden mit einer Polypropylenhülle und einem Kern wurde extrudiert, wobei sich in dem Kern 20 Gew.-% Glasfasern befanden.
  • Die erhaltenen Fäden wurden abgekühlt und bei Bedingungen, wie sie im wesentlichen in den vorstehenden Beispielen beschrieben wurden, auf die 13-fache ursprüngliche Länge verstreckt. Die resultierenden Fäden mit einer Garnzahl von 227 hatten einen Modul von 113 g/den, eine Reißfestigkeit von 5,7 g/den und eine Bruchdehnung von 11,5%. Die Fäden wurden sodann bei einem Verstreckungsverhältnis von 1,36 weiterverstreckt, so daß die Endlänge der Fäden 17,7-mal so groß war, wie die Länge der Fäden, wie sie sich nach der Eitrudierung verfestigten. Die so hergestellten Fäden mit 166 den hatten einen Modul von 156 g/den, eine Reißfestigkeit von 5,8 g/den und eine Bruchdehnung von 7,5%.
  • Trotz des sehr hohen Moduls waren die Fäden immer noch genügend ohne Brechen verstreckbar, daß sie für viele Prozesse geeignet waren, z.B. zum Weben, wodurch Fäden zu Flächengebilden verformt werden. Die Schrumpfung dieser Fäden in siedendem Wasser betrug nur 2,4% ihrer anfänglichen -cht-eingeschränkten Länge, was die erhöhte thermische Stabilität veranschaulicht, die den Fäden durch den verstärkten Kern verliehen wird. Bei 600C hatten diese Fäden einen Modul von 88 g/den und eine Reißfestigkeit von 3,8 g/den. Solche Eigenschaften bei dieser Temperatur sind für Fäden charakteristisch, die mit relativ hohen Verstreckungsverhältnissen aus Polyäthylenterephthalat)-polymeren mit hohem Molekulargewicht und mit erheblich höheren Erweichungspunkten als Polypropylen hergestellt sind.
  • Beispiel 6 Fäden mit konzentrischem Kern und Hülle wurden extrudiert, bei denen die Hülle aus Poly(butylenterephthalat) und der Kern aus dem gleichen Polymertyp mit einer 20 gew. -%igen Beladung von zerschnittenen E-Glassträngen bestand. Die Zonen des Hüllenextruders wurden bei 204 bis 238QC ausgehend von der Öffnung zu der Ubertragungsleitung in den Spinnkopf gehalten. Die Ubertragungsleitung selbst wurde auf 2320C erhitzt. Die drei entsprechenden Temperaturen für den Kernextruder betrugen 2040C, 2380C und 2540C, während der Spinnkopf selbst bei einer Temperatur von 2600C gehalten wurde. Bei einer Anfangsliniengeschwindigkeit von 9,1 m/min wurden die Fäden zweistufig auf ein Gesamtverstrekkungsverhältnis von 3,83 verstreckt. Der Modul, die ReiSfestigkeit und die Bruchdehnung der verstreckten Fäden betrugen 27 g/den, 2 g/den bzw. 21%.
  • Die erhaltenen Bikomponenten-Fäden hatten eine niedrigere thermische Schrumpfung als herkömmliche Poly(butylenterephthalat) Fäden, die bei den gleichen Bedingungen zu dem gleichen Ausmaß orientiert worden waren. Vermutlich spiegelt sich das ziemlich niedrige Gesamtverstreckungsverhältnis, das diesen Fasern verliehen werden konnte, die besonderen Eigenschaften des Polymeren wieder, das in diesem Falle als Matrix verwendet wurde. Die verstärkten Einzelfäden waren gegenüber herkömmlichen Fäden des gleichen Polymertyps vorteilhaft, weil sie mehr Todbiegungseigenschaften zeigten, da die Fäden nicht dazu neigten, nachdem sie einmal gekräuselt waren, zurückzuspringen. Die verstärkten Fäden konnten ohne augenscheinliche Beschädigungen verzwirnt oder wiederholt gebogen werden.
  • Es wurde ein ähnlicher Versuch durchgeführt, wobei die Anfangsgeschwindigkeit der extrudierten abgekühlten Fäden 18,3 m/min betrug. Die Ofen- und Spannungsbedingungen wurden so eingestellt, daß bei einem zweistufigen Verstrecken eine Gesamtverstreckung von dem 5-fachen erhalten wurde. Der Modul der Fäden betrug 30 g/den. Die Reißfestigkeit betrug 2,8 g/den und die Bruchdehnung betrug 43%.
  • Beispiel 7 Ein analoger Versuch wie im Beispiel 6 beschrieben, lieferte Einzelfäden mit einer Hülle aus klarem Poly(butylenterephthalat) und einem Kern, der 20 Gew.-% zerschnittene Glasstränge in einem Material enthielt, das aus 75 Gewichtsteilen Polypropylen und 25 Gewichtsteilen Poly(butylenterephthalat) bestand. Das Gesamtverstreckungsverhältnis war in diesem Falle das 4-fache. Die erhaltenen Fäden mit 840 den waren fest, flexibel und gegenüber einem wiederholten Biegen beständig.
  • Die nach den Verfahren der obigen Beispiele hergestellten Fäden waren gegenüber einem Biegen und Verzwirnen sehr beständig. Während dieser Deformationsvorgänge zeigten sich keine Anzeichen für Fibrillierungen oder eine Trennung von Kern und Hülle. Die Fäden konnten wie ein Draht gebogen werden und sie zeigten eine erheblich geringere Elastizität als herkömmliche Monofilamente.
  • Durch die Erfindung wird daher erstmals die Verwendung der potentiellen Eigenschaften von verstreckten Fäden aus fasergefUllten thermoplastischen Materialien ermöglicht, indem eine neue Bikomponenten-Faser- bzw. -Fadenstruktur zur Verfügung gestellt wird.
  • Leerseite

Claims (8)

  1. P a t e n t a n s p r U c h e 1. Kohärenter länglicher Gegenstand, g e k e n n -z e i c h n e t durch einen Kern, der aus einem Gemisch aus einem Polymeren und mindestens 1 Gew,-96 eines faserartigen Verstärkungsmaterials, bezogen auf das gernpolymere, besteht, und eine Hülle, die den Kern umgibt und aus einem unverstärkten Polymeren besteht, wobei der Kern und die Kern und Hüllenpolymeren in Längsrichtung des Gegenstands verstreckungsorientiert sind und das faserartige Verstärkungsmaterial in Längsrichtung des Kerns orientiert ist.
  2. 2. Gegenstand nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t ? daß das Kern- und/oder Zllenpolymere ein Polymeres eines endständig ungesättigten Olefins, ein Copolymeres aus einem endständig ungesättigten Olefin mit einem oder mehreren anderen copolymerisierbaren Monomeren oder mit einem oder mehreren anderen endständig ungesättigten Olefinen, ein thermoplastischer Polyester, abgeleitet von einer Dicarbonsäure und einem zweiwertigen Alkohol mit mindestens 3 Kohlenstoffatomen, oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren von solchen Polymeren oder Copolymeren ist.
  3. 3. Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c b n e t , daß das faserartige Verstärkungsmaterial Glasfasern, Asbestfasern, Fasern aus a-AlumintumoxidBerylliumoxidfasern, Kohlenstoffaserng Graphitfasern, Siliciumcarbidfasern oder Stahldraht ist.
  4. 4. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das faserartige Verstärkungsmaterial in dem Kern in einer Menge von etwa 10 bis etwa 50 Gew.-%, bezogen auf das Kernpolymere, vorhanden ist.
  5. 5. Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Kernmaterial glasfasergefülltes Polypropylen oder glasfasergefülltes Poly(butylenterephthalat) ist und das Hüllenpolymere ungefülltes Polypropylen oder Poly (butylenterephthalat) ist.
  6. 6. Verfahren zur Herstellung eines faserartigen bzw. fädenartigen Bikomponenten-Gegenstands aus einem nicht-verstärkten Polymeren und einem Gemisch aus einem Polymeren mit mindestens 1 Gew.-% eines faserartigen Verstärkungsmaterials, bezogen auf das Polymere, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß man das Gemisch in geschmolzener Form entlang eines im allgemeinen geraden Fließweges mit kreisförmigem Querschnitt leitet, das unverstärkte Polymere in geschmolzener Form im allgemeinen radial zu dem Fließweg des Gemisches zur Eingreifung mit der äußeren Oberfläche des Gemisches leitet, damit das Gemisch mit unverstärktem Polymeren umgeben wird, die am Stromabwärtsende des Strömungsweges erhaltenen Bikomponenten-Fasern bzw. -Fäden, welche aus einem Kern aus faserverstärktem Polymeren und einer Hülle aus unverstärktem Polymeren bestehen, verfestigt und daß man die Bikomponenten-Fasern bzw. -Fäden zur Orientierung des Kernpolymeren, des faserartigen Verstärkungsmaterials und des Hüllenpolymeren in Längsrichtung verstreckt.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei dem Strömungsweg das Verhältnis von Länge zu Durchmesser mehr als 40 : 1 beträgt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß das Verhältnis des Drucks, der an das Gemisch in dem Strömungsweg angelegt wird, zu dem Druck des nicht-verstärkten Polymeren im Eingriff mit dem Gemisch etwa 20 : 1 beträgt.
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DE19762645360 Withdrawn DE2645360A1 (de) 1976-10-07 1976-10-07 Kohaerenter laenglicher gegenstand

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988009836A1 (en) * 1985-12-10 1988-12-15 Christopher Francis Coles Improvements in or related to fibres
EP0623765B1 (de) * 1993-02-19 1998-04-29 Hoechst Celanese Corporation Heterofasern für Verstärkungsseile in Treibriemen

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EP0623765B1 (de) * 1993-02-19 1998-04-29 Hoechst Celanese Corporation Heterofasern für Verstärkungsseile in Treibriemen

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