DE2835706A1

DE2835706A1 - Selbstkraeuselndes garn, und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2835706A1
Application number: DE19782835706
Authority: DE
Inventors: James Ernest Bromley; John Robert Dees; Harold Melvin Familant; Wayne Thomas Mowe; Darwyn Eugene Walker
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Celanese Corp
Priority date: 1977-08-17
Filing date: 1978-08-16
Publication date: 1979-02-22
Also published as: JPS6158566B2; CA1154215A; FR2421964A1; GB2003423A; FR2422742A1; FR2422742B1; IT1098072B; GB2003423B; FR2423567A1; SE7902135L; DE2858687C2; JPS5442415A; DE2835706C2; FR2423567B1; FR2421964B1; IT7826786A0

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAiR

PATENTANWÄLTE Postfach 860245 · 8000 München 86 2835706

Anwaltsakte: 29 ¹JIl 16.August 1978

Monsanto Company St.Louis, Missouri/USA

Selbstkräuselndes Garn und Verfahren zu seiner

Herstellung

β (089) 988272 Telegramme: ä U 3 ö ö Bankkonten: Hypo-Bank Manchen 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: Bayet Vereinsbank München 453100(BLZ 70020270) 983310 0524560BERGd Postscheck Manchen 65343-808 (BLZ 70010080)

CRIGlNAL INSPECTED

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR, SANDMAI?

PATENTANWÄLTE

Postfach 860245 ■ 8000 München 86

Anwaltsakte: 29 frll 16.August 1978

Selbstkräuselndes Garn und Verfahren zu seiner

Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf neuartige Verfahren zur Herstellung selbstbauschender Polyestergarne sowie auf die hieraus resultierenden Garne. Insbesondere bezieht sich der auf ein Verfahren gerichtete Teil der Erfindung auf ein derartiges Spinnverfahren, bei dem zwei geschmolzene Ströme desselben Polyesterpolymers miteinander kombiniert bzw. zusammengebracht und ausgesponnen werden, um neuartige und nützliche Garne zu ergeben.

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P(0S9) 988272 Tdegranime: oft Q 0(18/1 042 Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATE* WlSbS, U ö / \ U «, L _(ßL2 _1Wi200U) Swift Code; HYPO DE MM

•j*⁸"⁴ TELEX: Bayer Vera»*-««* München 453100 (BLZ 70020270)

^{983310 05M}«0 BERG d Post«!»=« Machen 65343-808 (BLZ 70OI0OSO)

ORIGINAL INSPECTED

Es ist bekannt, selbstkräuselnde Garne durch Kombinieren zusammenlaufender Ströme mit unterschiedlicher Düsenstreckung (jet stretch) und Kühlen der kombinierten Ströme zu einem Elementarfaden herzustellen, gefolgt von einem Streckvorgang. Derartige .Verfahren aus dem Stand der Technik sind in US-PS 3 387 327 (Privott et al) und 3 497 585 (Chapman et al) geoffenbart, und der Inhalt dieser Druckschriften wird durch die Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung mit aufgenommen.

Es wurde entdeckt, daß bei einem Betrieb bei Geschwindigkeiten, die weit über diesen liegen, die in den obengenannten US-Patenten geoffenbart sind, ein verbessertes Verfahren und einzigartig zweckmäßige Erzeugnisse erzielt werden.

Gemäß einem ersten Hauptgesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines selbstkräuselnden Elementarfadens bzw. Filaments vorgesehen; das Verfahren umfaßt die Erzeugung zweier individueller Ströme von'geschmolzenem Polyester mit faserbildendem Molekulargewicht , wobei sich die Einzelströme mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten fortbewegen, das Zusammenführen der Einzelströme, bis sie aneinanderliegen, um einen kombinierten Strom zu bilden, das Abkühlen bzw. Abschrecken des kombinierten Stromes, um einen kombinierten Elementar faden zu bilden, und das Abziehen des kombinierten Elementarfadens vom kombinierten Strom mit einer Geschwindigkeit, die 2 500 m/min, übersteigt und derart gewählt ist, daß eil Einzel-Elementarfaden, der aus einem der Einzelströme ab-

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geschreckt ist, eine Krumpfung aufweist, die um mindestens 10 Prozentpunkte höher ist als die eines Einzel-Elementarfadens, der aus dem anderen der Einzelströme abgekühlt wurde. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung weist einer der Einzelströme eine Geschwindigkeit auf, die das 2- bis 7-fache der Geschwindigkeit des anderen der Ströme beträgt. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung weist einer der Einzelströme eine Geschwindigkeit auf, die das 3,5- bis 5,5-fache der Geschwindigkeit des anderen Stromes beträgt. Gemäß eines anderen Gesichtspunktes der Erfindung weist einer der Einzelströme eine kleinere Querschnittsfläche auf als der andere der Ströme. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ist die Größe der Geschwindigkeit derart ausgewählt, daß der kombinierte Elementarfaden eine Krumpfung aufweist, die kleiner ist als 30%. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ist die Größe der Geschwindigkeit derart gewählt, daß der kombinierte Elementarfaden eine Krumpfung aufweist, die kleiner ist als 10%.

Gemäß einem anderen Hauptgesxchtspunkt der Erfindung umfaßt die Erfindung das Extrudieren von geschmolzenem Polyesterpolymer durch zwei Spinndüsenkanäle, die aufeinander zulaufen, um an einer Stelle, die mit der Stirnfläche der Spinndüse zusammenfällt, ineinander überzugehen, um eine kombinierte Düsenöffnung zu bilden, wobei die Kanäle mindestens in der Nähe der Stirnfläche unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen, man den sich ergebenden, zusammengeführten Strom zur BiI-

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dung eines Elementarfadens abschreckt, und man den Elementarfaden vom zusammengeführten Strom mit einer Geschwindigkeit einer Größe abzieht, die über 3 000 m/min, liegt und die derart gewählt ist, daß ein Elementarfaden, der lediglich von dem größeren der Kanäle mit der gleichen Düsenstreckung für den größeren der Kanäle gesponnen wird, eine Krumpfung aufweist, die mindestens um 10 Prozentpunkte kleiner ist als die Krumpfung eines Elementarfadens, der lediglich vom kleineren der Kanäle bei der gleichen Düsenstreckung für den kleineren der Kanäle ausgesponnen wurde.

Gemäß eines weiteren Hauptgesichtspunkts der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, das die Erzeugung zweier Ströme von geschmolzenem Polymer mit faserbildendem Molekulargewicht aufweist, die sich unter unterschiedlichen Geschwindigkeiten voranbewegen, um an einer Stelle unterhalb einer Stirnfläche einer Spinndüse zusammenzulaufen, wobei die Geschwindigkeiten und Bewegungsgrößen bzw. Impulse der Ströme und der Winkel, unter denen die Ströme zusammenlaufen, derart gewählt sind, daß der erste der Ströme langsamer ist und nach dem Punkt, an dem sich die Ströme zuerst berühren, sich im wesentlichen geradlinig voranbewegt, und daß der zweite der Ströme schneller ist und zwischen aufeinanderfolgenden Punkten, in denen ein Anhaften an den ersten Strom stattfindet, sinusförmige Schleifen nach vorne und hinten bildet.

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Gemäß einem anderen Hauptgesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Elementarfadens mit veränderlichem Titer vorgesehen und umfaßt die Erzeugung zweier Ströme aus geschmolzenem Polymer mit faserbildendem Molekulargewicht, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten voranbewegen, um an einer Stelle unterhalb einer Spinndüsenstirnfläche zusammenzulaufen, wobei die Geschwindigkeiten der Ströme und der Winkel, unter dem die Ströme zusammenlaufen, derart gewählt sind, daß der erste der Ströme langsamer ist und sich nach der Stelle, an der die Ströme sich zuerst berühren und aneinander anhaften, im wesentlichen geradlinig voranbewegt, und.daß der zweite Strom rascher ist und zwischen aufeinanderfolgenden Anhaftpunkten- am ersten Strom sinusförmige Schleifen nach vorne und hinten bildet, das Ausziehen bzw. Verfeinern des ersten der Ströme, wobei die sinusförmigen Schleifen geradegelegt werden und der zweite Strom in ständige Berührung mit dem ersten Strom gebracht wird, und das Abschrecken des sich ergebenden kombinierten Stromes in einen Einzelfaden. Ge-* maß einem weiteren Blickpunkt der Erfindung ist der erste Strom im Querschnitt größer als der zweite Strom. Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Mehrfachfaserfadens bzw. MuItifilaments mit variablem Titer vorgesehen, das die gleichzeitige Durchführung des obenerwähnten Verfahrens unter Verwendung mehrerer kombinierter Düsenöffnungen in einer gemeinsamen Spinndüse und unter Zufuhr von einer gemeinsamen Polymerquelle umfaßt, wobei die Geometrien der kombinierten Düsenöffnungen und d:.e Spinn-

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bedingungen derart gewählt sind, daß die hiervon herrührenden Elementarfäden aufeinanderfolgende dicke und dünne Bereiche aufweisen, die von Einzelfaden zu Einzelfaden p.hasenverschcben sind.-

Gemäß einem weiteren Hauptgesichtspunkt der Erfindung ist ein ■ Garn vorgesehen, das mehrere Einzelfäden aufweist, die unrunde Querschnitte umfassen, die sich in der Fläche um mehr als +_ 10% längs der Längenerstreckung der Einzelfäden wiederholt ändern und die einander abwechselnde, S- und Z-gezwirnte, spiralgekräuselte Abschnitte aufweisen-, wobei die Änderungen in der Querschnittsfläche von Einzelfaden zu Einzelfaden phasenverschoben sind und die spiralgekräuselten Abschnitte von Einzelfaden zu Einzelfaden phasenverschoben sind. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ändern sich die Querschnitte in der Fläche wiederholt und um mehr als +25% (vorzugsweise mehr als +_ 30%) längs der Längenerstreckung der Einzelfäden. Gemäß eines anderen Gesichtspunktes der Erfindung weist das Garn eine Ungleichmäßigkeit mit einem Uster-Wert von mindestens 2,5% ü auf.

Gemäß einem anderen Hauptgesichtspunkt der Erfindung ist ein Mehrfadengarn vorgesehen, das mehrere kontinuierliche Elementarfäden umfaßt, die unrunde Querschnittsflächen aufweisen, die sich wiederholt längs der LängenerStreckung der Fäden verändern, sowie S- und Z-gezwirnte, spiralgekräuselte Abschnitte mit veränderlicher Teilung, wobei die Abschnitte in Bereit

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chen mit großen Querschnittsflächen weniger eng gekräuselt sind als in Bereichen mit kleinen Querschnittsflächen. Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ist jeder der Elementarfäden aus einem einzigen geschmolzenen Polymer gebildet.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Spinndüsenplatte vorgesehen, die eine kombinierte Düsenöffnung aufweist, die ihrerseits eine Kapillare mit einer großen Querschnittsfläche und eine Kapillare mit einer kleinen Querschnittsfläche umfaßt, wobei die Kapillaren eine Verbindung zwischen der Stirnfläche der Platte und der gegenüberliegenden Seite der Platte herstellen und aufeinander zulaufen, wenn sich die Kapillaren der Stirnfläche nähern, wobei die Längen der Kapillaren derart ausgewählt sind, daß die Kapillare mit der kleinen Querschnittsfläche einen geringeren Widerstand gegenüber der Polymerströmung aufweist als die Kapillare mit der großen Querschnittsfläche.

Es wird somit gemäß der vorliegenden Erfindung ein Polyesterpolymer durch zwei aufeinander zulaufende Kapillaren mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten extrudiert, um zusammenzufließen und einen kombinierten Strom zu bilden. Der Strom wird zur Bildung eines Elementarfadens gekühlt, der mit hoher Geschwindigkeit abgezogen wird, um ein Garn zu ergeben, das sich bei Erhitzung.selbst kräuselt. In einigen Ausführungsbeispielen weist das Garn einen variablen Titer auf.

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Andere Gesichtspunkte der Erfindung sind einerseits ohne weiteres ersichtlich und werden andererseits in der nachfolgenden Beschreibung geoffenbart, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, in denen:

Fig. 1 die Ansicht eines Vertxkalschnitts eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Spinndüse ist, die gemäß der Erfindung verwendet werden kann,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Spinndüse der Fig. 1 von unten her mit Blickrichtung nach oben ist,

Fig. 3 ein Diagramm der Krumpfung ist, die über der Spinngeschwindigkeit aufgetragen ist und zur Erläuterung der Prinzipien verwendet wird, auf denen gewisse Ge-' Sichtspunkte der Erfindung beruhen,

Fig. 4 eine Ansicht eines Querschnitts eines Elementarfadens gemäß gewisser Gesichtspunkte der Erfindung ist,

Fig. 5 eine Seitenansicht der geschmolzenen Ströme ist, die aus der Spinndüse gemäß Fig. 1 entsprechend gewisser Gesichtspunkte der Erfindung austreten,

Fig. 6 ein Diagramm ist, das die Veränderung des Titers längs eines repräsentativen Elementarfadens gemäß gewisser Gesichtspunkte der Erfindung darstellt, und

Fig. 7 ein Diagramm ist, das die Verteilung der in Fig. 5 dargestellten Schwankungen für eine repräsentative Spinndüse mit mehreren Düsenöffnungen gemäß gewisser Gesichtspunkte der Erfindung darstellt. '

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Die Erfindung wird insbesondere beispielsweise durch Verwendung eines Polyesterpolymers verdeutlicht, wobei darauf hingewiesen wird, daß gewisse Gesichtspunkte der Erfindung auf die Klasse der schmelzspinnfähigen Polymere allgemein anwendbar sind. Der Begriff "Polyester", wie er hier verwendet ist, bedeutet faserbildende Polymere, von denen mindestens 85 Gew.-% durch die Reaktion eines zweiwertigen Alkohols mit Terephthalsäure gebildet werden kann. Polyester wird in typischer Weise entweder durch unmittelbare Esterbildung von Äthylenglycol mit Terephthalsäure oder durch Umesterung zwischen Äthylenglycol und Dimethylterephthalat gebildet.

Die Figuren 1 und 2 stellen das bevorzugte Ausführungsbeispiel eines Spinndüsenaufbaus dar, der verwendet werden kann, um alle Gesichtspunkt der Erfindung zu realisieren. Die Spinndüse umfaßt eine große Anbohrung 20, die in der oberen Oberfläche 21 der Spinndüsenplatte 22 ausgebildet ist. Eine kleine Anbohrung 24 ist am Boden und auf der einen Seite der großen Anbohrung 20 ausgebildet. Eine große Kapillare 26 erstreckt sich vom Boden der großen Anbohrung 20 an der Seite, die der kleinen Anbohrung 24 gegenüberliegt, und verbindet den Boden der großen Anbohrung 20 mit der unteren Oberfläche 28 der Platte 22. Eine kleine Kapillare 30 verbindet den Boden der Anbohrung 24 mit der Oberfläche 28. Die Kapillaren und 30 sind jeweils um 4° gegenüber der Vertikalen geneigt und schließen somit einen Winkel von 8° ein. Die Anbohrung we.'.st einen Durchmesser von 1 ,588 mm auf, während die Anboh-

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rung 24 einen Durchmesser von 0,787 mm aufweist. Die Kapillare 26 weist einen Durchmesser von 0,419 mm und eine Länge von 3,81 mm auf, während die Kapillare 30 einen Durchmesser von 0,259 mm und eine Länge von 0,726 mm aufweist. Ein Steg 32 trennt die Kapillaren 26 und 30 an der Stelle, an der sie an der Oberfläche 28 austreten, und weist eine Breite von 0,142 mm auf. Die Platte 22 weist eine Dicke von 14,07 mm auf. Die Kapillaren 26 und 30 bilden zusammen mit den Anbohrungen 20 und 24 eine kombinierte Düse zum Spinnen verschiedenartiger neuartiger und zweckmäßiger Elementarfäden entsprechend der Erfindung, wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird.

Fig. 3 ist ein Diagramm und zeigt, wie sich die Krumpfung des Polyester-Elementarfadens mit der Spinngeschwindigkeit für zwei kennzeichnende Fälle der Düsenstreckung verändert. Die gestrichelte Kurve zeigt, daß die Krumpfung von etwa 65% bei etwa 3 100 m I min bis auf etwa 5% bei etwa 4 500 m / min ' abfällt, wenn man Spinndüsenkapillaren verwendet, die Durchmesser von 1,6 mm aufweisen/und wenn man gleichzeitig 34 derartiger Elementarfäden ausspinnt und falschdraht-strecktextu-

riert, um ein texturiertes Garn mit 150 Denier zu erhalten. Die ausgezogene Kurve zeigt, daß die Krumpfung bei höheren Geschwindigkeiten abfällt, wenn man Spinndüsenkapillaren verwendet, die Durchmesser von 0,38 mm aufweisen, und wenn man gleichzeitig 34 derartiger Elementarfäden ausspinnt und falschdraht-strecktexturiert, um ein texturiertes Garn mit 150 Denier zu erhalten. Die Verwendung unterschiedlicher Kapillarendurchmesser erzeugt nach links und nach rechts von den dargestellten Kurven eine Schar zwischenliegender Kurven. Die Kurven können auch (für einen, vorgegebenen Kapillardurchtnesser) durch Verändern des Polymerdurchsatzes verschoben werden. In anderen Worten, die Kurven können durch Verändern der Düsenstreckung verschoben werden, . 909808/10 42

ORIGINAL INSPECTED

die das Verhältnis der Garngeschwindigkeit unmittelbar nach der Verfestigung zur mittleren Geschwindigkeit des geschmolzenen Polymers in der Kapillare ist. Es ist somit möglich, eine kombinierte Düsenöffnung zum Spinnen eines Verbund-Elementarfadens aus einem einzigen Polymer vorzusehen, wobei eine Seite des Elementarfadens eine viel höhere Krumpfung aufweist als die andere Seite. Dies wird dadurch vorgenommen, daß man die Einzelkapillaren zum Erhalten unterschiedlicher Düsenstrekkungen auswählt und auch die Spinngeschwindigkeit innerhalb des Bereiches auswählt, in dem ein Einzel-Elementarfaden, der durch Abkühlung des einen Einzelstromes erhalten würde, eine Krumpfung aufwiese, die um mindestens 10.Prozentpunkte höher liegt als die eines Einzel-Elementarfadens, der durch Abkühlung des anderen Einzelstromes erzielt würde. Unter den Spinnbedingungen, die in Fig. 3 dargestellt sind, und bei einer Spinngeschwindigkeit von etwa 4 500 m / min würden die Einzelströme Krumpfungen aufweisen, die sich um etwa 25 Prozentpunkte unterscheiden. Das Zusammenführen dieser geschmolzenen· Ströme in eine aneinandergelagerte Ausbildung führt zu einem hochgradig gekräuselten Elementarfaden in seiner noch nicht ausgesponnenen Form, ohne daß es notwendig wäre, das Garn zum Entwickeln der Kräuselung zu strecken, wie dies bei den eingangs erwähnten US-Patentschriften der Fall ist. Ein derartiges Zusammenführen kann unter Verwendung eines Spinndüsenaufbaus vorgenommen werden, der ähnlich dem ist, der in Fig. 1 geoffenbart ist, oder die Spinndüse kann die beiden Ströme am Austritt oder unmittelbar vor dem Austritt der Ströme aus der

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Oberfläche 28 zusammenfuhren. In jedem Fall vereinen sich die beiden Ströme an einer Stelle, die im wesentlichen mit der Stirnfläche der Spinndüse gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung zusammenfällt.

Vorteilhafterweise ist die Spinndüse derart ausgebildet, daß einer der Einzelströme in seiner Kapillare eine Geschwindig- . keit aufweist, die das 2,0- bis 7-fache (vorzugsweise das 3,5-bis 5,5-fache) der Geschwindigkeit des anderen Stromes in seiner Kapillare aufweist. Weitere Vorzüge werden erzielt, wenn der schnellere der beiden Ströme eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als der langsamere der Ströme, insbesondere hinsichtlich der Kräuselung und des stabilen Spinnvorganges. Die Leistungsfähigkeit wird erhöht, wenn die Spinngeschwindigkeit derart gewählt wird, daß der kombinierte Elementarfaden eine Krumpfung unter 30% aufweist, und wird optimiert, wenn die Krumpfung kleiner ist als 10%.

Weitere Gesichtspunkte der Erfindung, die auf die gesamte Klasse der schmelzspinnfähigen Polymere anwendbar ist, sind durch die Verwendung von Spinndüsen erzielbar,bei denen sich die Ströme außerhalb der Spinndüse schneiden bzw. kreuzen» Als spezielles Beispiel wird ein geschmolzenes Polyesterpolymer mit einem für normale Textilien üblichen Molekulargewicht bei einer Temperatur von 290⁰C durch eine Spinndüse zugemessen, die 34 kombinierte Düsenöffnungen aufweist./ wie oben speziell geoffenbart war. Der Polymerdurchsatz wird so eingestellt, daß

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Elernentarfäden erzeugt werden, die durchschnittlich 4 Denier pro Elementarfaden aufweisen, und zwar bei einer Spinngeschwindigkeit von 4 75 0 m / min ', wobei die geschmolzenen Ströme auf herkömmliche Weise in Elementarfäden durch quergerichtete Kühlluft abgekühlt werden.

Unter diesen Spinnbedingungen tritt eine bemerkenswerte Erscheinung auf, die in Fig. 5 dargestellt ist. Infolge der Geometrie des Spinndüsenaufbaus weist das Polymer, das durch die kleineren Kapillaren 30 strömt, eine höhere Geschwindigkeit auf als das, das durch die größeren Kapillaren strömt. Die Geschwindigkeit und Geschwindigkeitsgrößen bzw. Trägheitsmomente der einander paarweise zugeordneten Ströme, die aus jeder kombinierten Düsenöffnung austreten, und der Winkel, unter dem die Ströme außerhalb der Spinndüse zusammenlaufen, sind derart gewählt, daß sich die langsameren Ströme 34 im wesentlichen geradlinig nach den Punkten, an denen die einander paarweise zugeordneten Ströme einander das erste .Mal berühren und aneinander haften, voranbewegen, während jeder der kleineren und schnelleren Ströme 36 sinusförmige Schleifen nach vorne und nach hinten zwischen aufeinanderfolgenden Punkr ten 38 bildet, an denen ein Anhaften an den zugeordneten grösseren Strömen stattfindet» Diese Wirkung kann ohne weiteres unter Verwendung einer Stroboskopbeleuchtung beobachtet werden, die auf die Ströme unmittelbar unterhalb der Spinndüsenstirnfläche 28 gerichtet wird. Wenn sich die geschmolzenen Ströme von der Spinndüse weg beschleunigen, dann wird der

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langsamere Strom zwischen den Anhaftpunkten 38 dünner, und die Schleifen des schnelleren Stromes werden geradegerichtet, bis der schnellere Strom in kontinuierliche Berührung mit dem langsameren Strom gebracht ist. Der langsamere Strom wird zwischen den .Punkten des ersten Anhaftens dünner als an diesen Punkten, so daß der resultierende kombinierte Strom einen Querschnitt aufweist, der an den Punkten des ersten Anhaftens größer ist als in den Bereichen zwischen diesen Punkten. Der sich ergebende kombinierte Strom wird dann noch etwas weiter ausgezogen bzw. verfeinert, bis er durch die querströmende Kühlluft zu einem Elementarfaden 40 verfestigt wird.

Jeder verfestigte Elementarfaden 40 weist unrunde Querschnittsbereiche auf, die sich wiederholt längs seiner Längenerstrekkung verändern, und weist, nachdem er unter einer geringen Zugspannung erwärmt wurde, spiralgekräuselte S- und Z-gezwirnte Abschnitte· mit veränderlicher .Teilung auf, wobei die Abschnitte in den Bereichen großer Querschnittsfläche weniger eng gekräuselt sind als in Bereichen kleiner Querschnittsfläche. Wie qualitativ in Fig. 6 dargestellt ist, verändert sich die Querschnittsfläche des Elementarfadens bei Anwendung der obenerwähnten Spinnbedingungen wiederholt mit einer Wiederholungshäufigkeit von etwa 1 pro m, obwohl dies durch Abwandeln der Spinnbedingungen und der Geometrie der Spinndüsenkanäle verändert werden kann.

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Infolge geringer Unterschiede zwischen kombinierten Düsenöffnungen, Temperaturabstufungen quer zur Spinndüse und anderen ähnlichen Abweichungen von genau der gleichen Behandlung für jeweils zwei einander paarweise zugeordnete Ströme wird eine Spinndüse mit mehreren Spinndüsenöffnungen in typischer Weise etwas unterschiedliche Wiederholungshäufigkeiten unter den vielen sich ergebenden Strömungen und Elementarfäden aufweisen. Ein Beispiel hiervon ist qualitativ in Fig. 7 dargestellt, wo gezeigt ist, daß verschiedene Düsenöffnungen etwas unterschiedliche Wiederholungshäufigkeiten erzeugen, wie es durch stroposkdpische Beobachtung der kombinierten Ströme unmittelbar unterhalb der Spinndüsenstirnfläche bestimmt wurde. Bei dem sich ergebenden Mehrfadengarn weisen die Elementarfäden unrunde Querschnitte auf, die um mehr als 10 % längs der LängenerStreckung der Elementarfäden variieren, sowie abwechselnde S- und Z-gezwirnte, spiralgekräuselte Abschnitte, wobei von Elementarfaden zu Elementarfaden sowohl die Unterschiede in den Querschnittsflächen als auch die spiralgekräuselten Abschnitte phasenverschoben sind»

Das Mehrfadengarn weist verschiedenartige Fälle der Anwendung und endgültigen Benutzung auf. Wenn es zu einem Stoff gewebt wird, dann weist der Stoff einen angenehmen, neuartigen Effekt auf, der in mancher Hinsicht an einen Stoff erinnert, der Garne enthält, die aus Stapelfasern gesponnen sind. Andere neuartige Wirkungen können ohne weiteres durch

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geringfügige Abänderungen der Spinndüse und der Spinnbedingungen erzielt werden.

Für manche dieser Wirkungen ist es von Vorteil, daß sich die Elementarfäden in ihrer Querschnittsfläche wiederholt längs ihrer Längenerstreckung um mehr als i 25 % (vorzugsweise um mehr als i 30 %) ändern. Die Wirkungen treten insbesondere hervor, wenn das Garn eine Ungleichmäßigkeit mit einem Uster-Wert von mindestens 2,5 % U aufweist. Die Uster-Messung ist unter Verwendung eines Uster-Gleichmäßigkeitsprüfers, Modell C, vorgenommen, zusammen mit einem Integrierer ITG-101 für dieses Instrument. Die Garngeschwindigkeit beträgt 182,8 m / min" , der Betriebsartwähler ist auf Normal eingestellt, und der Empfindlichkeitswähler ist auf 12,5 % eingestellt. Der prozentuale U-Wert wird vom Integrator nach einer Probenlaufzeit von 5 Minuten abgelesen.

Die Krumpfung wird durch das in diesem Absatz geoffenbarte Verfahren bestimmt. Ganz allgemein wird die ursprüngliche Länge L_Q eines Probengarns bestimmt, während sich das Garn unter einer Zugspannung von 0,1 g/den befindet. Das Garn wird dann einer Zugspannung von 0,0025 g/den ausgesetzt und für 5 Minuten in einen Ofen mit 120⁰C gebracht. Das Garn wird dann aus dem Ofen entnommen, wieder einer Zugspannung von 0,1 g/den ausgesetzt, und seine Länge L2 wird bestimmt. Die. prozentuale Krumpfung entspricht

^Lo " ^L2

100,

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Claims

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANOMAIR

PATEN !ANWÄLTE

Postfach 860245 ■ 8000 München 86

Anwaltsakte: 29

Patentansprüche

1 .

Verfahren zur Herstellung eines selbstkräuselnden Elementarfadens, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Erzeugen zweier Einzelströihe aus geschmolzenem Polyester mit faserbildendem Molekulargewicht, wobei sich die Einzelströme mit unterschiedlicher Geschwindigkeit voranbewegen,

b) Zusammen- und Nebeneinanderführen der Einzelströme, um einen kombinierten Strom zu bilden,

c) Abkühlen des kombinierten Stromes, um einen konibinierten Elementarfaden zu bilden, und

d) Abziehen des kombinierten Elementarfadens vom kom-

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«(089)988272 Ttitgfunrnc* 988273 BERGSTAPFPATENT MOncfan 988274 TELEX: 983310 0524560 BERG d

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Btnkkonten: Hypd-Bank München 4410122850 (BLZ 700*50-1) Swift Code: HYPO Dt MM Biyir V-"".· j!k München 453100 (BLZ 70020270) Post :c . -ichsn 65343-808 (BLZ 70010080)

original Inspected

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binierten Strom mit einer Geschwindigkeit, die 3000 m/min übersteigt und derart gewählt ist, daß ein Einzel-Elementarfaden, der durch Abkühlung eines der genannten Einzelströme gewonnen ist, eine Krumpfung aufweist, die mindestens 10 %-Punkte höher liegt als die Krumpfung eines Einzel-Elementarfadens, der durch Abkühlung des anderen Einzelstromes gewonnen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Einzelströme eine Geschwindigkeit aufweist, die das zwei- bis siebenfache der Geschwindigkeit des anderen Stromes beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Ströme eine Geschwindigkeit aufweist, die das 3,5- bis 5,5-fache der Geschwindigkeit des anderen Stromes beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Einzelstrom eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als der andere Einzelstrom.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsgröße derart gewählt ist, daß der kombinierte Elementarfaden eine Krumpfung aufweist, die kleiner ist als 30 %.

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Geschwindigkeit derart gewählt ist, daß der kombinierte Elementarfaden eine Krumpfung aufweist, die kleiner ist als 10 %.

7. Verfahren zum Spinnen eines selbstkräuselnden Garnes aus einem geschmolzenen Polyesterpolymer mit faserbildendem Molekulargewicht, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Extrudieren des Polymers durch zwei Spinndüsenkanäle, die derart zusammenlaufen, daß sie an einer Stelle ineinander übergehen, die im wesentlichen mit der Stirnfläche der Stirndüse zusammenfällt, um eine . kombinierte Düsenöffnung zu bilden, wobei die Kanäle mindestens im Bereich dieser Stirnfläche unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen,

b) Abkühlen des sich hieraus ergebenden vereinigten Stromes zur Bildung eines Elementarfadens, und

c) Abziehen des Elementarfadens aus dem vereinigten Strom mit einer Geschwindigkeitsgröße, die mehr als 3000 m/min beträgt und derart gewählt ist, daß ein EIementarfaden, der lediglich aus dem größeren Kanal mit der genau für diesen vorgesehenen Düsenstreckung ausgesponnen ist, eine Krumpfung aufweist, die mindestens 1 0 %-Punkte niederiger ist als die eines Elementarfadens, der ledig]ich aus dem kleineren Kanal bei der für diesen

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vorgesehenen Düsenstreckung ausgesponnen wird.

8. Verfahren zur Erzeugung eines Elementarfadens, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei paarweise zugeordnete Ströme aus geschmolzenem Polymer mit faserbildendem Molekulargewicht erzeugt, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten voranbewegen, um an einer Stelle unterhalb einer Spinndüsen-Stirnfläche zusammenzulaufen, wobei die Geschwindigkeiten und Trägheitsmomente der Ströme und der Winkel, unter denen die Ströme zusammenlaufen, derart gewählt sind, daß der erste der Ströme langsamer

ist und sich nach einer Stelle, an der

sich die Ströme das erstemal berühren und aneinander anhaften, im wesentlichen geradlinig weiterbewegt, und daß der zweite Strom schneller ist und zwischen den aufeinanderfolgenden Punkten, an denen er am ersten Strom anhaftet, nach vorne und hinten sinusförmige Schlaufen bildet.

9. Verfahren zur Herstellung eines Elementarfadens mit variablem Titer, gekennzeichnet durch die folgenden Ver- " fahrensschritte:

a) Erzeugen zweier, einander paarweise zugeordneter Ströme aus geschmolzenem Polymer mit faserbildendem Molekulargewicht, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten vorwärtsbewegen, um an einer Stelle unterhalb einer Spinndüsen-Stirnfläche zusammenzu-

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treffen, wobei die Geschwindigkeiten der Ströme und der Winkel, unter denen die Ströme zusammentreffen, derart gewählt sind, daß der erste Strom langsamer ist und sich nach der Stelle, an der sich die Ströme das erstemal berühren und aneinander anhaften', im wesentlichen geradlinig weiterbewegt, und daß der zweite Strom schneller ist und zwischen aufeinanderfolgenden Punkten, an denen er am ersten Strom anhaftet, nach vorne und hinten sinusförmige Schleifen bildet,

b) Ausziehen des ersten Stromes, wobei die sinusförmigen Schlaufen geradegerichtet werden und der zweite Strom in kontinuierliche Berührung mit dem ersten Strom gebracht wird, und

c) Abkühlen des sich ergebenden kombinierten Stromes zu einem Elementarfaden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strom inr Querschnitt größer ist als der zweite Strom.

11. Verfahren zur Herstellung eines Mehrfadengarnes mit veränderlichem Titer, unter mehrfacher, gleichzeitiger Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Verwendung mehrerer Paare geschmolzener Ströme, die durch eine gleiche Anzahl kombinierter Düsenöffnungen

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in einer gemeinsamen Spinndüse extrudiert und von einer gemeinsamen Polymerquelle zugeführt werden, wobei die Geometrien der kombinierten Spinndüsenöffnungen und die Spinnbedingungen derart gewählt sind, daß die sich ergebenden Elementarfäden aufeinanderfolgende dicke und dünne Bereiche aufweisen, die von Elementarfaden zu Elementarfaden phasenverschoben sind.

12. Mehrfadengarn, gekennzeichnet durch mehrere Einzelfäden_y

die die folgenden Merkmale aufweisen:

a) unrunde Querschnitte,die sich wiederholt in der Fläche um mehr als ±10% längs der Längenerstreckung der Einzelfäden ändern,

b) abwechselnd S- und Z-gezwirnte spiralgekräuselte Abschnitte, und

c) phasenverschobene Anordnung von Einzelfaden zu Einzelfaden sowohl bei den Änderungen der Querschnittsfläche als auch den spiralgekräuselten Abschnitten.

13. Garn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn eine Ungleichmäßigkeit mit einem Usterwert von mindestens 2,5 % U aufweist.

14Ϊ Garn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querschnitte wiederholt in ihrer Fläche um mehr als ±25 % längs', der Längenerstreckung der Elementarfäden ändern.

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15. Garn nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Querschnitte wiederholt in ihrer Fläche um mehr als + 50 % längs der LangenerStreckung der Einzelfäden ändern.

16. Garn nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elementarfäden aus einem einzigen geschmolzenen Polymer gebildet sind.

17. Mehrfadengarn, gekennzeichnet durch mehrere, kontinuierliche Elementarfäden, die die folgenden Merkmale aufweisen:

a) unrunde Querschnittsflächen, die sich längs der Längenerstreckung der Elementarfäden wiederholt ändern, und

b) S- und Z-gezwirnte, spiralgekräuselte Abschnitte mit unterschiedlicher Teilung, wobei die Abschnitte in Bereichen der großen Querschnxttsflachen weniger eng gekräuselt sind als in Bereichen mit kleinen Querschnittsflächen.

18. Garn nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Elementarfäden aus einem einzigen geschmolzenen Polymer gebildet ist.

19. Spinndüsenplatte, gekennzeichnet durch eine kombinierte Spinndüsenöffnung, die eine Kapillare mit großer Quer-

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schnittsfläche (26) und eine Kapillare mit kleiner Querschnittsfläche (30) aufweist, wobei die Kapillaren eine Verbindung zwischen der Stirnfläche (28) der Platte (22) und der entgegengesetzten Seite (21) der Platte herstellen und in Richtung zur Stirnfläche aufeinanderzulaufen, und wobei die Längen der Kapillaren derart gewählt sind, daß die Kapillare mit der kleinen Querschnittsfläche der Polymerströmung einen geringeren Widerstand entgegensetzt als die Kapillare mit der großen Querschnittsfläche .

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