DE2811794C2

DE2811794C2 -

Info

Publication number: DE2811794C2
Application number: DE2811794A
Authority: DE
Inventors: James Ernest Bromley; Jing-Peir Pensacola Fla. Us Yu
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1977-03-18
Filing date: 1978-03-17
Publication date: 1987-06-25
Also published as: GB1590564A; FR2384040A1; FR2384040B1; IT1093865B; JPS53119318A; IT7821329A0; US4176150A; CA1107472A; DE2811794A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kräuselfaser mit abwechselnd mit S-Drehung und Z-Drehung schraubenförmig gewundenen Bereichen, die durch Umkehrbereiche der Drehrichtung mit einander verbunden sind, welche Kräuselfaser einen asym metrischen Querschnitt aufweist.

Eine derartige Kräuselfaser ist aus der US-PS 39 20 784 bekannt. Diese Druckschrift zeigt und beschreibt eine Kräu selfaser mit kreisrundem Querschnitt, an dessen Außensei te sich im Querschnitt halbkreisförmige Rippen befinden. Durch diese Rippen soll die Faser einen asymmetrischen Querschnitt erhalten, der zu unterschiedlichem Molekular orientierungs-Verhalten in verschiedenen Bereichen des Querschnitts führt. Zugleich sollen die Rippen eine asym metrische Kühlung bewirken, durch die eine Kräuselung her vorgerufen wird. Zu der Form, der Größe und der Anordnung der halbkreisförmigen Rippen werden eingehende Überlegun gen angestellt. In jedem Falle sollen mehrere Rippen auf einer Seite eines kreisförmigen Basisbereichs angeordnet sein. Die Fläche der größten Rippe soll ein Neuntel bis ein Fünfzigstel derjenigen des Basisbereiches betragen. Es wird daher voraussichtlich nur eine Faser mit verhält nismäßig geringer latenter Kräuselung zu erzielen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kräuselfa ser mit einem Querschnitt zu schaffen, der eine besonders hohe latente Kräuselung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Kräuselfaser der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß der Querschnitt spiralförmig ist und daß der Außenteil der Spirale an der Innenseite der Windungen der schraubenförmig gewundenen Bereiche verläuft.

Bei einem spiralförmigen Querschnitt der Faser ergibt sich ein hoher Temperaturgradient vom Rand zur Mitte der Faser. Die Faser kann als verhältnismäßig dünner, spiralförmig aufgerollter Streifen betrachtet werden, bei dem die Wärmeleitung von einem Rand zum anderen naturgemäß gering ist. Es kommt hinzu, daß aufgrund der Spiralform die außen liegenden Teile der Spirale deren innen liegende Teile zusätz lich gegen Abkühlung abschirmen. Der hohe Wärmegradient über den Querschnitt der Faser führt zu einer stark asymmetrisch verteilten Molekularorientierung und damit zu einer inten siven Kräuselung. Ein wirtschaftlicher Vorteil der Erfin dung liegt darin, daß eine herkömmliche Schmelz-Spinn-Ein richtung verwendet werden kann, bei der die Fäden mit aus reichend hoher Geschwindigkeit abgezogen werden.

Eine Faser mit im wesentlichen spiralförmigem Querschnitt ist aus der US-PS 29 45 739 grundsätzlich bekannt. Diese Druckschrift befaßt sich jedoch nicht mit der Bildung von Kräuselfasern. Vielmehr sollen Faser mit unrumden Quer schnitt gebildet werden, die sich nicht aufgrund der Ober flächenspannung unmittelbar nach dem Austritt aus der Spinndüse wieder zu einem runden Querschnitt zusammenziehen. Auf diese Weise sollen bessere Trageigenschaften von Klei dungsstücken erzielt werden. Zur Lösung der gestellten Auf gabe wird vor allem ein Querschnitt in der Form eines lang gestreckten Schlitzes mit verstärkten Endbereichen vorge schlagen. Dieser Gedanke wird im weiteren Verlauf der Be schreibung in verschiedener Weise variiert, so daß unter anderem auch ein Kreuzschlitz, ein sternförmiger Schlitz und schließlich auch ein spiralförmig gebogener Schlitz vorgeschlagen wird. Alle Ausführungsformen sollen jedoch nur dem Ziel dienen, das Zusammenziehen des Materials nach dem Austritt aus der Spinndüse zu verhindern.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Un teransprüchen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläu tert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer erfindungsge mäßen Faser;

Fig. 2 ist eine Ansicht einer ersten Ausfüh rungsform einer Spinndüse, die zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Faser geeignet ist;

Fig. 3 ist eine Ansicht einer weiteren Aus führungsform einer Spinndüse.

Fig. 1 zeigt einen in S-Drehung gewundenen Abschnitt einer Faser 20 gemäß der Erfindung, deren Faserquerschnitt die Form einer Spirale hat, die einen Außenbereich 22 und einen Innenbereich 24 aufweist. Wie aus Fig. 1 ersichtlich liegt der Außenbereich 22 der Spirale an der Innenseite der Windungen des schraubenförmig gewundenen Bereichs der Faser, während der Restteil der Spirale an der Außenseite der Windungen des schraubenförmig gewundenen Bereichs liegt.

Aus Fig. 2 ist eine Spinndüsenöffnung ersichtlich, die zum Spinnen der Faser aus Fig. 1 verwendet werden kann. Die Öff nung 26 ist in einer Spinndüsenplatte 28 ausgebildet und er streckt sich spiralförmig von einem inneren Ende 30 bis zu einem äußeren Ende 32. Vorzugsweise erstreckt sich die Spirale über mehr als 360°, wie dies gezeigt ist. Wenn der Abstand zwischen dem Innenende 30 und dem nächsten mittleren Teil des Schlitzes 26 hinreichend klein ist, wird der Spalt zwi schen dem Innenende des im Querschnitt spiralförmigen Stromes und dem nächstliegenden mittleren Querschnittsteil des spiral förmigen Stromes überbrückt, so daß eine Faser entsteht, die einen spiralförmigen Querschnitt hat, der an seinem Innenende geschlossen ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn andererseits der angegebene Abstand etwas größer ist, findet die Über brückung nicht statt, so daß die sich ergebende Faser einen spiralförmigen Querschnitt hat, der an dem Innenende der Spirale offen ist. Die Auswahl des geeigneten Abstandes zur Erzeugung eines geschlossenen inneren Endes oder eines offenen inneren Endes bei speziellen Spinn- und Abkühlbedingungen kann leicht durch den Fachmann getroffen werden.

Grundsätzlich hat die Faser mit einem Querschnitt, der am inneren Spiralende geschlossen ist, eine stärkere Kräuselung als mit einem Querschnitt, dessen inneres Spiralende offen ist. Letztere hat jedoch einen beträchtlich größeren Feuchtigkeits transport und eine beträchtlich größere Feuchtigkeitsaufnahme kapazität als erstere, welche ihrerseits Fasern mit einfachem runden Querschnitt überlegen ist.

Das folgende ist ein Beispiel der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Beispiel I

Eine der in Fig. 2 entsprechende Düsenöffnung wird verwendet, wobei der Schlitz eine Breite von 0,1 mm und eine Länge von 4 mm entlang der Spirale hat. Polyäthylen-Terephthalat-Poly merisat mit normalem Textilfaser-Molekulargewicht wird bei einer Temperatur von 290°C durch die Düsenöffnung extrudiert und verfestigt, indem Kühlluft quer zu der Faser in diese gerichtet wird, wobei die Faser mit 3000 m pro min aufge wickelt wird. Die Extrusionsrate für das Polymerisat ist derart ausgewählt, daß die Faser ein Titer von 9,4 dtex hat. Die Kühlluft hat eine Temperatur von 18°C und eine relative Feuch tigkeit von 68% und wird horizontal auf den geschmolzenen Strom in einer Richtung geführt, die parallel zu dem Pfeil 34 in Fig. 2 verläuft. Die Abkühlzone hat eine Länge von 1,5 m. Die Kühlluft hat eine mittlere Geschwindigkeit von 20 m pro min und trifft auf den relativ dünnen flossenartigen Außenbereich des Spiralquerschnitts auf, während der Rest des geschmolzenen Stromes gegen die Kühlluft durch den Außen teil abgeschirmt ist.

Die sich ergebende Faser hat eine latente Kräuselung und eine Dehnung von 85%. Durch Warmziehen bei einer Temperatur von 100°C auf eine Dehnung von 10 bis 30%, beispielsweise 20%, entwickelt das Garn eine Kräuselung von mehr als etwa 12% mit miteinander abwechselnden S- und Z-Schraubenbereichen, wobei der flossenartige Teil (der Außenteil der Spirale, welcher der Kühlluft ausgesetzt war) die Innenseite der schraubenförmigen Kräuselung bildet, während der Rest des Faserquerschnittes die Außenseite der schraubenförmigen Kräuselung bildet.

Beispiel II

Das Beispiel I wird mit der Ausnahme wiederholt, daß keine Kühlluft verwendet wird. Das sich ergebende Garn hat keine merkliche Kräuselung.

Beispiel III

Beispiel I wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die Düsen öffnung ringförmig ist. Das sich ergebende Garn hat eine geringe Kräuselung, die jedoch nicht ein nutzbares Ausmaß hat.

Beispiel IV

Das Verfahren aus Beispiel I wird mit der Ausnahme wieder holt, daß die Spinndüsenöffnung um 180° in ihrer Ebene ver dreht wird, so daß die Kühlluft eine Richtung hat, welche dem Pfeil in Fig. 2 entgegengesetzt ist. Die sich ergebende Faser hat eine geringfügige Kräuselung, die jedoch nicht ein nutzbares Ausmaß erreicht.

Beispiel V

Das Verfahren aus Beispiel I wird mit der Ausnahme wiederholt, daß die Wickelgeschwindigkeit auf 4500 m/min erhöht wird. Hierdurch wird der Fasertiter auf etwa 5,5 dtex reduziert und eine Faser erhalten, welche eine Dehnung von 45% und eine merklich entwickelte Kräuselung hat. Nach einer Kräusel prüfung, die weiter unten beschrieben ist, entwickelt die Faser eine Kräuselung von mehr als 12%.

Das Garn wird für die Kräuselprüfung dadurch vorbereitet, daß es während einer Erwärmung auf mehr als 70°C auf eine Dehnung von 20% gezogen wird, falls die Dehnung dieses Maß übersteigt. Es wird darauf hingewiesen, daß der Heißzieh schritt in den Spinnvorgang vor dem Aufwickeln des Garns einbezogen werden kann, falls dies erwünscht ist, oder ein sich anschließender Schritt sein kann, wobei das Garn ent weder teilweise oder vollständig auf den Dehnungsbereich von 10 bis 20% gezogen werden kann, je nach der gewünschten End verwendung des Garns. Das vorbereitete Garn wird zu einem Strang mit einem Umfang von 1,25 m gewickelt, wobei die Anzahl der Schleifen 6250 geteilt durch das Garndenier beträgt und die Spannung während des Aufwickelns zum Strang 0,035 g pro Garndenier beträgt. Dieser Strang wird dann sorgfältig an eine Stange mit einem Durchmesser von 1,27 cm aufgehängt, während ein Gewicht von 0,6 g in der Form eines Metallhakens an den unteren Teil des Stranges befestigt wird. Ein Gewicht von 1000 g wird an den Haken gehängt und nach 30 s wird die Stranglänge von der Oberseite der Stange bis zur Oberseite des Hakens bis auf den am nächsten kommenden Millimeter gemessen. Dieses Maß wird unten als L _o verwendet. Das 1000 g-Gewicht wird dann abgenommen, während der Strang mit dem daran be festigten Haken in einen auf 120°C beheizten Ofen gebracht wird, der hinreichend groß ist, um den an der Stange hängen den, den Haken tragenden Strang aufzunehmen. Nach 5 min Ver weilzeit im Ofen wird der Strang herausgenommen und immer noch an der Stange hängend in eine Atmosphäre von 23°C und mit einer relativen Feuchtigkeit von 72% gehängt. Nach einer Minute wird ein 20 g-Gewicht sorgfältig an den Haken ge hängt, bis der Strang das Gewicht trägt. Es muß Sorgfalt darauf verwendet werden, daß das Gewicht nicht fallenge lassen oder zu weit abgesenkt wird oder daß der Strang nicht in anderer Weise über die Belastungsspannung hinaus gestreckt wird. Nach 30 s wird die Stranglänge von der Ober seite der Stange bis zur Oberseite des Hakens bis auf den am nächsten kommenden Millimeter gemessen. Dieses Maß wird mit L _f bezeichnet. Die Kräuselung in % entspricht dann:

Die hier verwendete Bezeichnung "Polyester" bezieht sich auf Polymerisate mit faserbildendem Molekulargewicht und aus einer Zusammensetzung von wenigstens 85 Gew.-% eines Esters aus einem oder mehreren dihydratischen Alkoholen und terephthalischer Säure.

Die Bezeichnung "Spirale" bedeutet hier nicht nur eine Quer schnittsform aus glatten Kurven sondern auch Querschnitts formen, welche aus einander schneidenden geraden Linienseg menten zusammengesetzt sind, wie die aus Fig. 3 ersichtliche Querschnittsform.

Claims

1. Kräuselfaser mit abwechselnd mit S-Drehung und Z-Dre hung schraubenförmig gewundenen Bereichen, die durch Um kehrbereiche der Drehrichtung miteinander verbunden sind, welche Kräuselfaser einen asymmetrischen Querschnitt auf weist, dadurch gekennzeichnet, daß der Quer schnitt spiralförmig ist und daß der Außenteil der Spirale an der Innenseite der Windungen der schraubenförmig gewun denen Bereiche verläuft.

2. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der spiralförmige Querschnitt an dem Innenende der Spirale geschlosen ist.

3. Faser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß der spiralförmige Querschnitt an dem Innenende der Spirale offen ist.

4. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekenn zeichnet durch einen Titer von 1,65 bis 22 dtex.

5. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß sie aus Polyester besteht.

6. Faser nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spirale sich über mehr als 360° hin erstreckt.

7. Faser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß sie eine Kräuselung von we nigstens 8% aufweist.

8. Faser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Kräuselung wenigstens 12% beträgt.