DE3236555A1

DE3236555A1 - Verfahren zur herstellung unterbrochener filamentbuendel und spitz endender filamente

Info

Publication number: DE3236555A1
Application number: DE19823236555
Authority: DE
Inventors: Makoto Shizuoka Kanazaki; Yasuo Fuji Shizuoka Tango
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd; Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1982-10-02
Publication date: 1983-04-28
Also published as: IT8223618A0; DE3236555C2; BE894606A; US4583266A; IT1152693B

Description

Verfahren zur Herstellung unterbrochener Filamentbündel und spitz endender Filamente

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bündels aus unterbrochenen Filamenten, das ein Zwischenprodukt darstellt bei der Herstellung von Spinnfasergarnen aus einem Bündel (endloser)
Filamente, etwa von Kabeln oder Multifilamenten.

Als bekanntes Verfahren für die Herstellung von Spinnfasergarnen sei ein Verfahren erwähnt, bei dem Stapelfasern den Arbeitsgängen des Krempeins (Kardierens), des Streckens oder Gilling (Strecken auf der Nadelstabstrecke), des Hecheins (Roving) und des Spinnens unterworfen werden. Dieses Verfahren ist jedoch mit den folgenden Problemen behaftet, da es den Schritt des Krempeins einschließt:

(1) Die wirtschaftliche Leistungsfähigkeit ist gering.

(2) Dem Spinnfasergarn kann in dem Arbeitsgang des »Spinnens nicht mit Krumpffähigkeit ausgestattet

werden.

(3) Zu Beginn des Arbeitsganges der Faserherstellung ist erforderlich, die Fasern zu Stapelfasern zu zerschneiden, die die für die Aufgabenstellung des Spinnens geeignete Länge besitzen.

(4) In dem Arbeitsgang des Krempeins werden Noppen (Verschlingungen einzelner Fasern) und Häkchen

(Verbiegungen der Enden einzelner Fasern), und

der Grad der Parallelisierung oder Parallellage unter den einzelnen Fasern ist gering. Hieraus

folgt, daß Mittel zur Verlängerung des Arbeitsganges des Streckens oder andere spezielle Einrichtungen erforderlich werden.

Als Verfahren, das die Überführung eines Bündels aus
Endlosfäden (Filamenten), etwa eines Kabels oder Multifilaments, in Bündel aus unterbrochenen Filamenten und die Herstellung von Spinnfasergarn aus den Bündeln unterbrochener Filamente umfaßt, ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Bündel aus unterbrochenen Filamenten bei einer Temperatur gebildet wird, die dicht bei der Raumtemperatur liegt, bekannt, das nach dem "Perlok-Tow-Stapel-Verfahren" (Patent J. L. Lohrke) oder dem Turbo-Tow-Stapel-Verfahren" (Turbo Machine Comp., Landsdale, Pa. USA) (vgl. dazu V. Saxl, Textil-Praxis

15 1957, 768) arbeitet.

Beim Perlok-Stapler wird zum Zerschneiden der betreffenden einzelnen Filamente ein Bündel aus Filamenten durch Walzen gestreckt; dies geschieht mit dem Ziel, Bündel unterbrochener Filamente in hochgradiger Paral-

lellage mit einer hohen Geschwindigkeit zu erzeugen. Wie die Festigkeits-Dehnungs-Kurve (bestimmt bei 20⁰C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65 %) von synthetischen Fasern des Acryl-Typs (vertrieben unter der Handelsbezeichnung Cashmilon^), die in der Fig.

10 dargestellt ist, zu entnehmen ist, werden bei dem Schritt des Schneidens dieses Verfahrens Filamente durch einen Bereich der elastischen Verformung, in dem die Filamente bis zu etwa 5 % gestreckt werden, und danach durch einen Bereich der plastischen Verformung,

in dem die Filamente um mehr als 5 % gestreckt werden, hindurchgeführt, d.h. die Filamente werden bis zu dem Punkt der Reißdehnung gestreckt, um das Zerschneiden

der Filamente zu bewirken. Dementsprechend treten beim Einsatz des Perlok-Systems die folgenden Probleme auf:

(1) Unter gewöhnlichen Spinn-Bedingungen wird den Filamenten durch den Arbeitsgang des Schneidens eine hohe Restspannung mitgegeben, und hier

durch wird die Herstellung von Spinnfasergarnen mit einem niedrigen Krumpfungsgrad begrenzt.

(2) Da die Festigkeit und die Dehnung, insbesondere die Schiingendehnung und die Schlingenfestigkeit, durch den Arbeitsgang des Schneidens dra

stisch vermindert werden, treten bei dem Verfahren zur Herstellung von Spinnfasergarnen häufig Bruch und Flug der Filamente auf.

(3) Beim Strecken und Schneiden von Filamenten mit hoher Dehnung wird, da nach dem Perlok-System

zunächst das Strecken erfolgt und danach das Schneiden unter Strecken durchgeführt wird, der in dem vorhergehenden Abschnitt (2) genannte Nachteil noch verstärkt.

(4) Die Enden der zerschnittenen Filamente kräuseln sich, was eine Qualitätsminderung der Spinnfasergarne, insbesondere von Direktspinngarnen, zur Folge hat.

Beim Turbo-Stapler wird ein Bündel aus Filamenten dadurch zerschnitten, daß eine Scherkraft zur Einwirkung gebracht wird, während das Bündel gestreckt wird. Bei diesem Verfahren ist es nicht erforderlich, die Filamente bis zu dem Punkt der Reißdehnung zu strecken, jedoch werden die im Vorstehenden genannten Nachteile (1) bis (3) dabei im wesentlichen nicht beseitigt, und das Stapeldiagramm der zerschnittenen Filamente wird verschlechtert, d.h. die Mengen an übermäßig langen und übermäßig kurzen Fasern werden erhöht.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in erster Linie ein Verfahren, bei dem die vorgenannten Mängel der herkömmlichen Verfahren ausgeschaltet sind. Im einzelnen macht die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zur Herstellung von Bündeln unterbrochener Filamente verfügbar, das die Schnellauf-Herstellung von qualitativ hochwertigen Spinnfasergarnen ohne Bruch und Flug der Filamente ermöglicht, nicht mit den vorgenannten Mängeln der herkömmlichen Verfahren behaftet ist und
nicht nur die Herstellung von Spinnfasergarnen mit einem niedrigen Krumpfungsgrad, sondern gegebenfalls auch die Herstellung von Spinnfasergarnen mit einem hohen Krumpfungsgrad erlaubt.

Die vorliegende Erfindung macht ein Verfahren zur Her-Stellung unterbrochener Filamentbündel verfügbar, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Streckkraft und/ oder eine Scherkraft auf ein Bündel aus (endlosen) Filamenten zur Einwirkung gebracht wird, während oder unmittelbar nachdem das Bündel aus Filamenten mit einem Medium, das auf einer Temperatur unterhalb von -5 ⁰C gehalten wird, in Berührung gebracht wird/wurde, um die das Bündel bildenden jeweiligen einzelnen Filamente zu schneiden.

Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen die
beigefügten Zeichnungen.

Die Fig. 1 bis Fig. 7 zeigen Diagramme von Arbeitsstufen zur Veranschaulichung von Ausführungsformen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 8 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen dem Heißstreckverhältnis und dem Krumpfungsgrad nach dem Kochen.

Die Fig. 9 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der Temperatur des Kühlmediums bei dem Arbeitsgang des Schneidens und dem Krumpfungsgrad der zerschnittenen Filamente nach dem Kochen,

Die Fig. 10 zeigt eine Zugfestigkeits-Dehnungs-Kurve von synthetischen Filamenten des Acryl-Typs (vertrieben

(R)

unter der Handelsbezeichnung Cashmilon ), bestimmt bei 2O⁰C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 65· %.

Die Fig. HA und llB zeigen diagrammartige Darstellungen der Kräuselungszustände.

Die Fig. 12 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Kräuselungswinkels.

Die Fig. 13 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der Zugdehnung und der Zugfestigkeit von synthetischen Filamenten des Acryl-Typs (vertrieben unter der Handelsbezeichnung Cashmilon ^~*) mit Kräuselungen.

Die Fig. 14 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der Temperatur des Kühlmediums bei dem Arbeitsgang des Schneidens und der Reißfestigkeit.

Die Fig. 15 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der Temperatur des Kühlme-

diums bei dem Arbeitsgang des Schneidens von synthetischen Filamenten des Acryl-Typs (vertrieben unter der Handelsbezeichnung Cashmilon ^) und dem Krumpfungsgrad der zerschnittenen einzelnen Filamente nach dem Kochen.

Die Fig. 16 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen dem Voreilungsverhältnis und der Reißfestigkeit.

Die Fig. 17A und 17B zeigen Seitenansichten eines kegelförmigen Endabschnitts des zerschnittenen Filaments
bzw. eines Endabschnitts des zerschnittenen Filaments in Form eines schrägen Säulenstumpfes.

Die Fig. 18 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der Länge 1 von der Endspitze her und der Querschnittsfläche eines
Filaments mit kegelförmigem Zuschnitt und eines Filaments mit der Form eines schrägen Säulenabschnitts.

Die Fig. 19 zeigt eine Seitenansicht eines Endstücks eines durch Strecken und Reißen aufgrund plastischer Verformung erhaltenen Filaments.

Die Fig. 2OA bis 2OF zeigen die Seitenansichten von Beispielen angespitzter Endstücke von Filamenten gemäß der vorliegenden Erfindung und die Stirnansichten der Schnittflächen.

Die Fig. 21 zeigt eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der Temperatur des Kühlmediums und der relativen Häufigkeit von Filamenten mit schräg abgeschnittenen Enden.

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Als Filamentbündel wird in der vorliegenden Erfindung gewöhnlich ein Kabel oder Multifilament verwendet. Als Filamente werden synthetische Fasern wie Polyamid-, Polyester-, Polyacryl-, modifizierte Polyacryl-, PoIyurethan-, Polyvinylchlorid- und VinyIon-Fasern, halbsynthetische Fasern wie Acetat-Fasern sowie regenerierte künstliche Fasern wie Viskose- (Reyon) und Cupro-Fasern eingesetzt. Synthetische Fasern vom Acryl-Typ werden besonders bevorzugt verwendet. Als Bündel werden gewöhnlich Filamente in Form von Breit-Filamenten (large filaments) und Kabel mit einem Einzelfadentiter von 0,11 bis 66,7 dtex (0,1 bis 60 den) und einem Gesamttiter von 33,3 dtex bis 222 ktex (30 bis 2 000 000 den) verwendet. Eine Mischung aus solchen Filamentbün-

15· dein mit Bündeln aus Stapelfasern oder Bündeln aus anderen Fasern kann ebenfalls verwendet werden.

Wenn ein solches Bündel .aus Filamenten mit einem auf einer Temperatur unterhalb von -5 ⁰C gehaltenen Medium in Berührung gebracht wird, wird die Steifigkeit der Filamente erhöht, und die Dehnung ist sehr gering (der Bereich der elastischen Verformung). Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Schneiden der jeweiligen, das Filamentbündel bildenden Einzelfilamente in diesem Zustand durchgeführt. Dieses Schneiden erfolgt, während oder unmittelbar nachdem das Filamentbündel mit einem auf einer Temperatur unterhalb von -5⁰C gehaltenen Medium in Berührung gebracht wird bzw. wurde.

Wenn die Kontakttemperatur -5⁰C übersteigt und der normalen Temperatur (etwa 20⁰C) nahekommt, wird die Dehnung der Filamente vergrößert, und die Restspannung der Filamente aufgrund des Schneidens wird erhöht; dieses

führt dazu, daß es schwierig wird, Spinnfasergarne mit einem niedrigen Krumpfungsgrad zu erhalten, daß die Mängel des Perlok-Systems und des Turbo-Systems zutage treten und daß die Ziele der vorliegenden Erfindung
nicht in hinreichender Weise erreicht werden können.

Zur Verstärkung der Wirkungen der vorliegenden Erfindung in einer noch mehr zufriedenstellenden Weise wird vorzugsweise eine Temperatur des Mediums unterhalb von -20⁰C, besonders bevorzugt unterhalb von -40⁰C zur Ein-Wirkung gebracht.

In dem Fall, in dem ein krumpf armes Garn mittels des Streck-Reiß-Systems hergestellt wird, ist eine untere Grenze der Krumpfung gegeben, die durch die Art der Ausgangsfaser bestimmt wird, und eine Mannigfaltigkeit

von Ausgangsfasern müßte je nach dem angestrebten Krumpfungsgrad eingesetzt werden. Bei Verwendung einer

'Ausgangsfaser mit verminderter Krumpfneigung wird, da die Faser sich leicht schneiden läßt, die Flugbildung auffällig, und das Stapeldiagramm wird verschlechtert.

Dementsprechend ist das erhaltene Spinnfasergarn in bezug auf seine Dehnung schlecht, und aufgrund der Ungleichmäßigkeit und der Flugbildung in dem folgenden Verfahrensschritt wird die Qualität des Spinnfasergarns gemindert. Durch die vorliegende Erfindung kann dieses

Problem gelost werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nämlich durch Verwendung von Ausgangsfasern mit hohen Krumpfeigenschaften und durch Schneiden des Spinnbandes bei einer Temperatur unterhalb von -5°C möglich, einen hohen Krumpfungsgrad zu erzielen, der

0 dem bei Einsatz von Ausgangsfasern mit niedrigem Krumpfungsgrad erreichbaren hohen Krumpfungsgrad vergleich-

bar ist. Wenn die Temperatur beim Schneiden niedriger als -20⁰C ist, ist es möglich, ein Bündel aus Filamenten mit niedrigem Krumpfungsgrad zu erhalten, unabhängig von den Eigenschaften der Ausgangsfasern. Wenn die Temperatur beim Schneiden niedriger als -40⁰C ist, ist es möglich, sehr beständig einen Krumpfungsgrad von weniger als 4 % zu erzielen.

Nach der Skala der absoluten Temperatur ist die untere Grenze der Schneidetemperatur 0 K, jedoch ist eine zu
niedrige Temperatur im Hinblick auf die Kosten des zu verwendenden Mediums oder die apparativen Begrenzungen nicht wünschenswert; aus diesem Grunde wird eine Temperatur von -20⁰C bis -195⁰C bevorzugt.

In der vorliegenden Erfindung kann jedes beliebige Medium eingesetzt werden, so lange die Temperatur niedriger als -5⁰C ist. Beispielsweise können Gase und vergasbare Flüssigkeiten wie Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, Luft, Sauerstoff und Stickstoff sowie Gefriermischungen wie Mischungen von Alkoholen oder Ethern mit festem
Kohlensäureanhydrid und Mischungen von Eis mit Chloriden, Nitraten oder Sulfaten wie Zinkchlorid, Natriumchlorid, Natriumnitrat und Natriumsulfat verwendet werden. Weiterhin kann auch ein Verfahren der elektrischen Kühlung eingesetzt werden.

Die Zeitspanne, während der das Bündel mit dem Kühlmedium in Berührung ist, variiert je nach der Art der Faser, des Verfahrens der Spinnband-Zuführung und der Art oder der Temperatur des Kühlmediums, jedoch beträgt die Kontaktzeit gewöhnlich etwa 0,1 s bis 100 min, vor-

30 zugsweise 0,1 s bis 10 min.

Das Verfahren, mittels dessen das Bündel mit dem Kühlmedium in Berührung gebracht wird, ist nicht besonders kritisch, und anwendbar sind, beispielsweise ein Verfahren, bei dem das Bündel aus Filamenten mit der Oberfläche des Kühlelementes in Berührung gebracht wird, ein Verfahren, bei dem das Bündel aus Filamenten durch eine Atmosphäre des Kühlgases oder durch die Kühlflüssigkeit hindurchgeleitet wird, sowie ein Verfahren, bei dem das Kühlmedium auf das Bündel aus Filamenten herabfällt.

Das Schneiden des Bündels aus Filamenten kann durchgeführt werden entweder während sich das Bündel mit dem auf einer Temperatur unterhalb von -5⁰C gehaltenen Medium befindet, oder unmittelbar danach.

Das Schneiden wird dadurch bewirkt, daß eine Streckkraft und/oder eine Scherkraft auf ein Bündel aus (endlosen) Filamenten zur Einwirkung gebracht wird, wodurch die betreffenden einzelnen Filamente zerschnitten werden. Eine andere schneidende Kraft kann in Verbindung

mit der Streckkraft und/oder der Scherkraft angewandt werden. Vorzugsweise werden Kabel oder Multifilamente mit einer bestimmten einheitlichen Breite und einer bestimmten einheitlichen Dicke der Kühlzone zugeführt. Wenn der Arbeitsgang des Schneidens in dieser Weise

durchgeführt wird, kann ein Bündel aus unterbrochenen Filamenten mit einem guten Stapeldiagramm erhalten werden. Spinnbänder, ■ Flyergarne, Direktspinngarne und Spinnstoffgarne seien als solche erhaltenen Bündel aus unterbrochenen Filamenten genannt.

Fig. 9 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenhangs zwischen der Temperatur des Kühlmediums und dem Krumpfungsgrad der einzelnen, das Bündel bildenden Filamente. Dieser Zusammenhang wird beobachtet, wenn Acryl-Filamente (vertrieben unter der Handelsbezeichnung Cashmilon^) unter einer Belastung von 90 mg/detx (100 mg/den) mit dem Kühlmedium bei verschiedenen Temperaturen in Berührung gebracht werden. Aus. dieser graphischen Darstellung ist leicht zu erkennen, daß gemäß der vorliegenden Erfindung wahlweise niedrige Krumpfungsgrade oder hohe Krumpfungsgrade erzielt werden können.

Wenn eine bestimmte Temperatur für das Kühlmedium festgesetzt wird, ist der Krumpfungsgrad der Einzelfilamente durch diese Temperatur bestimmt. Ein höherer Krumpfungsgrad als der auf diese Weise festgelegte Krumpfungsgrad kann dadurch erreicht werden, daß ein Streck-Vorgang, vorzugsweise Heißstrecken, vorgenommen wird, bevor die Berührung mit dem auf einer Temperatur unterhalb von -5 ⁰C gehaltenen Medium stattfindet. "C" in Fig. 8 erläutert den beobachteten Krumpfungsgrad, wenn Acryl-Filamente (vertrieben unter der Handelsbezeichnung Cashmilon*^) vorher dem Heiß strecken unterworfen und dann geschnitten werden, während sie sich mit einem auf -50⁰C gehaltenen Kühlmedium in Berührung befinden. Wenn das Heißstrecken nicht durchgeführt wird, beträgt der Krumpfungsgrad 4 % (vgl. die Fig. 8 und 9), jedoch mit einer Erhöhung des Streckverhältnisses bei dem Arbeitsgang des Heiß Streckens wird der Krumpfungsgrad

erhöht. "D" in Fig. 8 zeigt den Krumpfungsgrad, der beobachtet wird, wenn das Schneiden nach dem Perlok-System durchgeführt wird. In diesem Falle kann der Krump-

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fungsgrad nur innerhalb des Bereichs von 23 % bis 28 % eingestellt werden.

• Da gemäß der vorliegenden Erfindung ein Bündel unterbrochener Filamente dadurch hergestellt wird, daß ein Bündel aus (endlosen) Filamenten mit einem auf einer Temperatur unterhalb von -5⁰C gehaltenen Kühlmedium in Berührung gebracht wird, können die folgenden auffälligen Wirkungen erzielt werden:

(a) Durch Änderung der Temperatur des Kühlmediums kann
ein Spinnfasergarn mit einem beliebig zu wählenden Krumpfungsgrad in einem Bereich, der von einem niedrigen Krumpfungsgrad zu einem hohen Krumpfungsgrad reicht, hergestellt werden.

(b) Wenn vor dem Schneiden eine Streckbehandlung durchgeführt wird, kann der Krumpfungsgrad auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.

(c) Die Flugbildung oder das Reißen von Filamenten im
Schritt des Spinnens wird drastisch vermindert.

(d) Ein Spinnfasergarn, das aus dem gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Bündel unterbrochener Filamente hergestellt ist, ist praktisch frei von Garn-Ungleichmäßigkeit, und die Festigkeit

25 des Garnes ist sehr hoch.

Unter dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren verfügbar gemacht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Streckkraft und/oder eine Scherkraft auf ein Bündel aus Filamenten zur Einwirkung

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gebracht wird, das aus gekräuselten synthetischen Fasern vom Acryl-Typ besteht, während oder unmittelbar nachdem das Bündel in einem Zustand, in dem die Kräuselung erhalten ist, mit einem auf einer Temperatur unterhalb von -20⁰C, vorzugsweise unterhalb von -40⁰C und besonders bevorzugt unterhalb von -8O⁰C, gehaltenen Kühlmedium in einer Kühlzone in Berührung gebracht wird bzw. wurde, um die betreffenden Einzelfxlamente zu zerschneiden.

Unter dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung unterbrochener FiIamentbündel verfügbar gemacht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Streckkraft und/oder eine Scherkraft auf ein Bündel aus Filamenten zur Einwirkung gebracht

wird, das aus gekräuselten synthetischen Fasern vom Acryl-Typ besteht, während oder unmittelbar nachdem das Bündel in einem Zustand, in dem die Kräuselung erhalten ist, mit einem auf der oben genannten Temperatur gehaltenen Kühlmedium in einer Kühlzone in Berührung ge-

bracht wird bzw. wurde, indem das Bündel unter Voreilung eingeführt wird/wurde, um die betreffenden Einzelfxlamente zu zerschneiden.

"A" in"Fig. 13 zeigt eine Festigkeits-Dehnungs-Kurve, die erhalten wird, wenn Acrylfxlamente (vertrieben unter der Handelsbezeichnung Cashmilon ^-') mit Kräuselungen in einem Zustand gezogen werden, in dem die Filamente 45 s mit auf -100⁰C gehaltenen Stickstoff-Gas, in Berührung gebracht werden, wobei die Kräuselungen erhalten sind. "B" in Fig. 13 zeigt eine Festigkeits-Dehnungs-Kurve, die erhalten wird, wenn die vorgenannten Filamente in einem Zustand gezogen werden, in dem die

Filamente 45 s mit auf -10O⁰C gehaltenen Stickstoff-Gas in Berührung gebracht werden, wobei die Kräuselungen entfernt sind.

"A" in Fig. 14 zeigt eine Kurve der Reißfestigkeit der
Acryl-Filamente, nachdem sie 1 min bei den betreffenden Temperaturen stehen, wobei die Kräuselungen erhalten sind, und "B" in Fig. 14 zeigt eine Kurve der Reißfestigkeit nach der gleichen Behandlung in einem Zustand, in dem die Kräuselungen genügend gedehnt sind. Es ist

zu erkennen, daß in dem Fall, in dem das Bündel mit dem auf einer Temperatur unterhalb von -20⁰C gehaltenen Kühlmedium in einem Zustand in Berührung gebracht wird, in dem die Kräuselungen erhalten sind, um diese zu fixieren, die zum Schneiden erforderliche Kraft um 10 %

erniedrigt wird gegenüber derjenigen Schneidekraft, die benötigt wird, wenn die Kühlung in dem Zustand durchgeführt wird, in dem die Kräuselungen gedehnt sind. Diese zum Schneiden erforderliche Kraft ist der Schneidekraft vergleichbar, die bei dem herkömmlichen Streck-Reiß-

Verfahren benötigt wird. Wenn das Bündel mit einem auf einer Temperatur unterhalb von -40°C gehaltenen Medium in Berührung gebracht wird, kann ein Bündel unterbrochener Filamente erhalten werden, in dem Filament-Beschädigungen erheblich vermindert sind, die Flugbildung und das Auftreten von Krumpfung gesteuert werden und die physikalischen Eigenschaften mit guter Parallellage und guter Gleichmäßigkeit verbessert werden, wobei Defekte wie Noppen ausgeschaltet werden. Wenn das Bündel mit dem auf einer Temperatur unterhalb von -80⁰C gehaltenen Medium in Berührung gebracht wird, wird das Schneiden mit einer Kraft ermöglicht, die weniger als die Hälfte der bei dem herkömmlichen Streck-Reiß-Verfahren benötigten Schneidekraft beträgt.

Der Zustand der Kräuselungen wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. HA und HB näher erläutert. Die Kräuselungen 53 der einzelnen Filamente 52, die in axialer Richtung ein Bündel 51 der (endlosen) Filamente bilden, können fortlaufend vorhanden sein, wie dies in der Fig. HA dargestellt ist, oder es kann zumindest eine Kräuselung 53 im Bereich der Schnittlänge L vorhanden sein, wie dies in der Fig. HB dargestellt ist. Vorzugsweise liegen die Kräuselungen in der Axialrichtung des Bündels der Filamente 51 ungeordnet vor. Weiterhin wird bevorzugt, daß das Bündel der Filamente mit solchen Kräuselungen in die Kühlzone in einem solchen Zustand eingeführt wird, in dem das Bündel gleichmäßig unterteilt ist in Einzelfilamente einer bestimmten Breite und einer bestimmten Anordnung der Dicke.

Zur Verminderung der Energie des Schneidens wird in der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, daß das Bündel der Filamente in die Kühlzone unter Voreilung eingeführt wird. Im einzelnen bedeutet das, daß das 0 Bündel geschnitten wird, während oder unmittelbar nachdem es mit dem auf einer Temperatur unterhalb von -2O⁰C gehaltenen Kühlmedium in Berührung gebracht wird bzw. wurde, während die ursprünglichen Kräuselungen durch die Voreilung soweit wie möglich erhalten bleiben.

Fig. 16 zeigt die Reißfestigkeit, die beobachtet wird, wenn ein Filamentbündel aus gekräuselten synthetischen Fasern vom Acryl-Typ (bestehend aus 100 Einzelfilamenten mit einem Titer von 3,33 dtex (3 den)) mit verschiedenen Voreilungsverhältnissen 45 s durch eine auf -100⁰C gehaltene Kühlzone hindurchgeführt wird. Es ist leicht zu erkennen, daß bei einer Erhöhung des Vor-

exlungsverhaltnisses die Reißfestigkeit, d.h. die zum Schneiden erforderliche Kraft, vermindert wird.

In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, daß beim Einführen des Bündels in die Kühlzone mindestens eine
Kräuselung in der Länge L der Schneidezone jedes einzelnen Filaments vorhanden ist und daß der Kräuselungswinkel Θ, wie in der Fig. 12 dargestellt ist, im Bereich von 0° < θ < 120°, vorzugsweise von 10° < θ < 120° liegt.

Es ist anzumerken, daß der Winkel θ ein Wert ist, der unter einer Last von 1,8 mg/dtex (2 mg/den) gemessen wird.

In der vorliegenden Erfindung kann jedes Medium verwendet werden, so lange die Temperatur niedriger ist als

-20⁰C. Beispielsweise können Gase und vergasbare Flüssigkeiten wie Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, Luft, Sauerstoff und Stickstoff und Gefriermischungen wie Mischungen aus Alkoholen oder Ethern mit festem Kohlensäureanhydrid und Mischungen von Eis mit Chloriden,

Nitraten oder Sulfaten wie Zinkchlorid, Natriumchlorid, Natriumnitrat und Natriumsulfat verwendet werden. Weiterhin kann ein elektrisches Kühlverfahren eingesetzt werden.

Die Zeitspanne, während der sich das Bündel mit dem
Kühlmedium in Berührung befindet/ variiert mit der Art der Faser, dem Verfahren der Zuführung des Spinnbandes und der Art oder der Temperatur des Kühlmediums, jedoch beträgt die Kontaktzeit gewöhnlich etwa 0,1 s bis 100 min, vorzugsweise 0,1 s bis 10 min.

Das Verfahren, mittels dessen das Bündel mit dem Kühlmedium in Berührung gebracht wird, ist nicht besonders kritisch. Beispielsweise lassen sich hierfür einsetzen ein Verfahren, bei dem das Bündel der Filamente mit der Oberfläche des Kühlelements in Berührung gebracht wird, ein Verfahren, bei dem das Bündel der Filamente durch eine Atmosphäre des Kühlgases oder durch die Kühlflüssigkeit hindurchgeleitet wird, sowie ein Verfahren, bei 'dem das Kühlmedium auf das Bündel der Filamente herabfällt.

Das Schneiden des Bündels aus Filamenten kann durchgeführt werden entweder während sich das Bündel mit dem auf einer Temperatur unterhalb von -20⁰C gehaltenen Medium befindet, oder unmittelbar danach.

mit der Streckkraft und/oder der Scherkraft angewandt werden. Wenn der Arbeitsgang des Schneidens in dieser Weise durchgeführt wird, kann ein Bündel aus unterbrochenen Filamenten mit einem guten Stapeldiagramm erhalten werden. Spinnbänder, Flyergarne (Rovings), Direkt-

spinngarne und Spinnstoffgarne seien als solche erhaltenen Bündel aus unterbrochenen Filamenten genannt.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung ein Bündel unterbrochener Filamente dadurch hergestellt wird, daß ein Bündel aus (endlosen) Filamenten mit einem auf einer
Temperatur unterhalb von -20⁰C gehaltenen Kühlmedium in

Berührung gebracht wird, können die folgenden auffälligen Wirkungen erzielt werden:

(a) Wenn durch Zerschneiden eines Bündels von Filamenten in einem Zustand, in dem die Kräuselung erhalten ist, ein Bündel unterbrochener Filamente hergestellt wird, ist die für das Schneiden aufzuwendende Enegie sehr niedrig.

(b) Durch Änderung der Temperatur des Kühlmediums kann
ein Spinnfasergarn mit einem beliebig zu wählenden

Krumpfungsgrad in einem Bereich, der von einem niedrigen Krumpfungsgrad zu einem hohen Krumpfungsgrad reicht, hergestellt werden.

(c) Durch Änderung der Temperatur des Kühlmediums kann
bewirkt werden, daß in den Einzelfilamenten nach dem Schneiden Kräuselungen verbleiben, und es kann ein Bündel unterbrochener Filamente mit guter Verspinnbarkeit, einem hohen Grad der Parallelisierung und hoher Bauschigkeit erhalten werden.

(d) Wenn vor dem Schneiden eine Streckbehandlung durchgeführt wird, kann der Krumpfungsgrad auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.

(e) Die Flugbildung oder das Reißen von Filamenten im
Schritt des Spinnens wird drastisch vermindert.

(f) Ein Spinnfasergarn, das aus dem gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhaltenen Bündel unterbrochener Filamente hergestellt ist, ist praktisch frei von Garn-Ungleichmäßigkeit, und die Festigkeit des Garnes ist sehr hoch.

Einzelfilamente mit spitzen Enden, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung erhalten werden, und Spinnfasergarne, die mindestens 15 % dieser einzelnen Filamente enthalten, werden im Folgenden beschrieben.

Ein gemäß dem Verfahren unter dem. ersten, zweiten und dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhaltener Filament-Abschnitt besitzt mindestens an seinem einen Ende einen spitzen Endabschnitt in Form eines Schnittes schräg zur Filament-Achse, und der Neigungswinkel 06 der Schnittfläche zu der Filamentachse ist kleiner als 70°.

Dieses spitz auslaufende Filament hat einen weichen und glatten Griff wie Pelz, besitzt eine gute Elastizität und ist von sehr hohem Wert als Filament für künstliches Leder, ein wollähnliches Filament oder ein haarähnliches Filament. Darüber hinaus ist dieses Filament mit spitzem Ende dadurch gekennzeichnet, daß das Reißen des Filaments oder die Flugbildung bei Nachbehandlungen wie dem Spinnen in wirksamer Weise unter Kontrolle gehalten wird.

Verschiedene Filamente mit spitzen Enden wurden bisher in Vorschlag gebracht. Beispielsweise sind zu erwähnen ein Verfahren, bei dem dick-dünne Filamente oder isolierte (island-in-a-sea) Filamente in Ausgangs-Fasern oder Bündeln aus diesen hergestellt werden, ein Verfahren, bei dem Filamente dadurch gestreckt oder geschnitten werden, daß sie in dem Nach-Verarbeistungsschritt mit heißer Luft oder einer heißen Platte in Kontakt gebracht werden, ein Verfahren, bei dem die Endstücke der Filamente dadurch angespitzt werden, daß die End-

stücke in einem Lösungsmittel oder dergleichen aufge-

löst werden. Auch ein Verfahren, bei dem die Enden dadurch verjüngt werden, daß sie bei einer Temperatur von -190⁰C bis -3O⁰C mit einem Schleifmaterial in Berührung gebracht werden, wurde in der JP-OS 55-142736 vorgeschlagen. Bei sämtlichen dieser Verfahren werden die Enden der Filamente im Stapel-Zustand verarbeitet, und um diese Filament-Stücke zu Produkten wie Spinnfasergarnen, Geweben, gestrickten Textilien, oder Vliesen (non-woven fabrics), oder Zwischenprodukten wie Spinn-

' bändern (slivers) oder Flyergarnen (rovings) zu verarbeiten, müssen diese Filamente durch verschiedene Verarbeitungsschritte wie das Spinnen hindurchgeführt werden. Die Enden dieser Filamente besitzen eine nadelartige spitze konische Form, eine abgerundete rotationsparaboloide Form oder eine kegelstumpfartige Form wie

etwa eine trapezoide Form. Filamente mit nadelähnlichen kegelförmigen Enden fühlen sich im Griff gut an, lassen sich jedoch nur schlecht der Verarbeitung, etwa dem Spinnen, anpassen, und Reißen des Filaments und damit Flugbildung treten ein. Darüber hinaus müssen bei der

Herstellung derartiger spitz auslaufender Filamente dick-dünne Filamente oder Islands-in-a-Sea-Filamente in den Ausgangsfasern oder den Bündeln aus diesen hergestellt werden, das Spinnverfahren und das Polymerisationsverfahren sind sehr kompliziert, und die Produktivität ist sehr gering. Weiterhin müssen die Enden zu ihrer Anspitzung in der Nachbehandlung bis zum Schmelzzustand erhitzt werden, und dadurch treten die Probleme des Zusammenschmelzens und Verklebens auf. Bei Verwendung eines Lösungsmittels ergeben sich verschiedene

Probleme hinsichtlich der Beseitigung des Lösungsmittels, der Beseitigung des gelösten Bestandteils, der Qualität der Filamente und der Herstellungskosten. Es

ist kein Verfahren bekannt, bei dem Filament-Stücke mit Enden in Form eines Kegels oder eines Rotationsparaboloids mechanisch und kontinuierlich in dem Nachbearbeitungsschritt gebildet werden.

■5 Wie im Vorstehenden dargelegt sind als spitz auslaufende Filamente solche mit spitzen konischen Enden, mit abgerundeten rotationsparaboloiden Enden oder mit kegelstumpfartigen Enden wie etwa trapezoiden Enden bekannt. Filamente mit spitzen kegelförmigen Enden fühlen sich im Griff gut an, jedoch ist ihre Verarbeitbarkeit schlecht, und Reißen der Filamente oder Flugbildung treten leicht ein.

Das spitze Endstück sowie die Form des spitzen Endes sind bei der Herstellung von Material hoher Qualität

sehr bedeutsam und haben einen ausgeprägten Einfluß auf den Griff und die Weichheit des Garns oder Produkts. Darüber hinaus ist die Querschnittsfläche im Hinblick auf die Nachverarbeitbarkeit und Verspinnbarkeit von Bedeutung und beeinflußt auch das Auftreten von FiIa-

0 ment-Rissen oder von Flugbildung und dementsprechend auf den Durchsatz bei der Verarbeitung und die dabei erzielte Qualität. Aus diesem Grunde ist es von besonderer Bedeutung, daß die Form des spitzen Endstücks des spitz auslaufenden Filaments spezifiziert wird.

Der Einfluß der Form des Endstücks auf die physikalischen Eigenschaften im Falle eines Filaments mit kreisförmigem Querschnitt wird diagrammartig unter Bezugnahme auf die Fig. 17 und Fig. 18 erläutert.

Wenn das Endstück eine konische Form besitzt, wie dies in der Fig. 17A dargestellt ist, läuft das Ende spitz zu, und der Durchmesser D und die Querschnittsfläche S_A nehmen allmählich ab, wie aus der Fig. 18 zu ersehen
ist. Bei einer Erhöhung der Länge 1 des Endschnitts treten demnach Riß des Filaments oder Flugbildung auf.

Wenn, im Gegensatz dazu, das Endstück die Form eines schräg abgeschnittenen Säulenstumpfes besitzt, wie dies in der Fig. 17B dargestellt ist, läuft das Ende spitz

zu, jedoch selbst dann, wenn die Länge 1 des Endabschnitts vergrößert wird, wie dies in der Fig. 18 dargestellt ist, ist die Querschnittsfläche S_R größer als diejenige des Filaments mit konischem Endstück, wie es in der Fig. 17A dargestellt ist, und der Riß des FiIa-

ments und die Flugbildung werden unter Kontrolle gehalten. Beim Anspitzen des Endstückes erfährt die Form des Schnittes zur Spitze hin eine stärkere Krümmung, und der Grad der Abweichung von der Kreisform nimmt zu. Dementsprechend ist die Querschnittsfläche größer, und

das Filament besitzt im gleichen Abstand von der Spitze vergleichsweise eine höhere Elastizität als im Falle eines Kreisquerschnitts des konischen Endstücks, wodurch sich der Griff glatter und sanfter anfühlt als im Falle eines kreisförmigen Endstücks der gleichen Quer-

25 schnittsfläche.

In der vorliegenden Erfindung wird die Form des Endstücks durch den Neigungswinkel oC des Endabschnitts mit der Richtung der Fadenachse definiert, wie dies in der Fig. 17 B dargestellt ist.

Bei dom Filament: dor vorliegenden Erfindung ist es un- or liißlieh, daß ein Ende desselben in schräger Richtung iü)(|('MohnJ I;ten wild, so daß dor Neigungswinkel oC. dun durch das Schneiden gebildeten Endabschnitts kleiner
als 70° ist. Je kleiner der Winkel oi ist, desto spitzer ist das Endstück, und desto höher ist der Grad der nicht-kreisförmigen Krümmung, mit dem Ergebnis, daß das Filament glatter und weicher im Griff ist. Wenn jedoch der Winkel zu klein ist, wird die Querschnittsfläche

verkleinert, und Filament-Riß oder Flugbildung treten auf. Um den Riß des Filaments oder die Flugbildung unter Kontrolle zu hol ton, wird bevorzugt, daß der Neigunqnwjnkel an der Spitze in dem Bereich <X > 5° liegt. Um andererseits einen glatten und weichen Griff zu erhalten, wird bevorzugt, daß der Neigungswinkel. U an der Spitze in dem Bor«ich ot < 45° liegt, wobei besonders bevorzugt wird, wenn der Neigungswinkel oi an der Spitze in dem Bereich 5° < °t < 30° liegt. In diesem Fall kann ein spitz zulaufendes Filament mit einem schräg abge-

schnittenen Ende sowie einem ausgezeichneten Griff und einer ausgezeichneten Nach-Verarbeitbarkeit, wie etwa der Vorspinnbarkeit, erhalten werden.

Das Endstück der vorliegenden Erfindung, das durch Schneiden des Filaments in der im Vorstehenden be~

schriobenen Weise erhalten wurde, ist im einzelnen in der Fig. 20 veranschaulicht. In der Fig. 20A weist das Endstück des Filaments einen aus einer Ebene bestehenden Schnitt auf, die einen im wesentlichen gleichbleibenden Neigungswinkel oC besitzt; jedoch besteht in

jedem der in den Fig. 2OB, 2OC, 2OD und 2OE dargestellten Filamente der Schnitt des Endabcchnitts im wesentlichen aus einer Ebene mit dem Neigungswinkel oc , um-

BAD

faßt jedoch an seiner Basis eine Schnittfläche rechtwinklig zur Filamentachse oder eine Schnittfläche, die in der dem Neigungswinkel oc entgegengesetzten Richtung geneigt ist. In dem in der Fig. 2OF dargestellten FiIament weist das Endstück des Filaments zwei voneinander getrennte Flächen mit im wesentlichen der gleichen Neigungsrichtung gegen die Filamentachse und zwischen diesen eine einwärts gewandte Fläche auf. Wenn beispielsweise Acryl-Filamente von 3,33 dtex (3 den) (Cashmilon, geliefert von der Asahi Kasei Kogyo K.K.) gemäß der vorliegenden Erfindung geschnitten werden, läßt sich die Häufigkeit des Auftretens der betreffenden Formen der Endstücke der geschnittenen Filamente ausdrücken durch (A) > (B) > (D) > (F) , und in der Mehrzahl der

geschnittenen Filamente sind die Winkel oc in dem Bereich 5° < t* < 30° enthalten. Wenn Filamente von 16,67 dtex (15 den) geschnitten werden, tritt die Form (B) am häufigsten auf, die Mehrheit der geschnittenen Filamente besitzt die Endstück-Formen (B) und (A), und

die Winkel et liegen in dem Bereich 5° s α < 30°. Im Falle von Cupro-Filamenten von 3,33 dtex (3 den) (Bemberg, geliefert von der Asahi Kasei Kogyo K.K.) besitzen die meisten der geschnittenen Filamente Endstücke der Form (A) , und in der Mehrzahl der geschnittenen Fi-

lamente liegen die Winkel oC in dem Bereich 30° < ot < 50°.

Fig. 21 stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwischen der Temperatur des Kühlmediums und der Häufigkeit der Einzelfilamente mit schräg abgeschnittenen Enden in dem Bündel aus unterbrochenen Filamenten zeigt, die beobachtet wird, wenn Acrylfasern (vertrieben unter der Handelsbezeichnung Cashmilon ^) unter einer Last von

90 mg/dtex (100 mg/den) geschnitten werden, während sie sich mit dem Kühlmedium bei verschiedenen Temperaturen in Berührung befinden. Wie aus dieser graphischen Darstellung zu entnehmen ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung das Mischungsverhältnis der Filamente mit spitzen Enden in dem unterbrochenen Filamentbündel entsprechend dem vorgesehenen Verwendungszweck in passender Weise eingestellt werden. Das bedeutet, daß unterbrochene Filamentbündel mit einem beliebig wählbaren Mischungsverhältnis in dem Bereich von einem kleinen Anteil bis zu 100 % gemäß der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls hergestellt werden können.

Die Filamente gemäß der vorliegenden Erfindung können für sich allein oder zusammen mit anderen bekannten Filamenten verwendet werden. Gewöhnlich wird bevorzugt, daß der Gehalt der spitz endenden Filamente gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens 15 % beträgt. Das Vermischen kann in dem Schritt des Spinnens oder entsprechend durchgeführt werden. Darüber hinaus kann, wenn die betreffenden Einzelfilamente eines Bündels durch Einwirkung einer Streckkraft und/oder einer Scherkraft geschnitten werden, während oder unmittelbar nachdem sie gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem auf einer Temperatur unterhalb von -5⁰C gehaltenen Medium in Berührung gebracht werden bzw. wurden, ein Bündel unterbrochener Filamente erhalten werden, das die Filamente mit spitzen Enden gemäß der vorliegenden Erfindung in einem aufgrund der Temperatur des Kühlmediums festgelegten Gehalt enthält. Wenn die Temperatur des Kühlmediums höher als -5°C ist, weisen die meisten Schnittenden Säulenform auf, wie sie in der Fig. 19 dargestellt ist. Durch angemessene Änderung des Mi-

schungsverhaltnisses der Filamenten mit spitzen Enden der vorliegenden Erfindung können Griff und Elastizität des Produkts in gewünschter Weise variiert werden.

Das Filament der vorliegenden Erfindung besitzt an mindestens einem seiner Enden einen schräg abgeschnittenen spitzen Endabschnitt. Dementsprechend besitzt das Filament gemäß der vorliegenden Erfindung einen glatten und weichen Griff und ein hohes Maß an Elastizität. Weiterhin sind das Auftreten von Rissen oder die Flugbildung

in dem Schritt der Nach-Verarbeitung im Vergleich zu den herkömmlichen spitz endenden Filamenten stark vermindert. Wenn die Filamente durch Kühlung mittels eines Kühlmediums hergestellt werden, ist es aufgrund einer geeigneten Änderung der Temperatur des Kühlmediums möglieh, eine Mannigfaltigkeit von Spinnbändern zu erzeugen, beispielsweise gewöhnliche Bündel (endloser) Filamente mit einem gleichmäßigem Schnitt und Bündel aus unterbrochenen Filamenten mit einem Anteil der spitz zulaufenden Filamente in einem Bereich, der sehr nied-

rig ist, bis hin zu 100 %, je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck.

Ein Spinnfasergarn, das mindestens 15 % solcher spitz endender Filamente enthält, vermag ein Produkt zu liefern, das einen weichen und glatten Griff und ein hohes Maß an Elastizität besitzt.

Die vorliegende Erfindung wird anschließend in bezug auf Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, weiter erläutert. Fig. 1 ist ein Arbeitsstufen-Diagramm, das eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Ein Bündel 1 (endloser) Filamente, das in Einzelfilamente mit konstanter Breite und gleichmäßig angeordneter Dicke unterteilt ist, wird einem Kühlmedium zugeführt und mit diesem in Berührung gebracht, das in einem Tieftemperatur-Behälter 2 auf einer Temperatur unterhalb von -5 ⁰C gehalten wird. Der Tieftemperatur-Behälter 2 ist angeordnet zwischen den Zuführzylindern (Speisewalzen) 7 und den Auszugszylindern (Ausgangswalzen) 8, wodurch die Steifigkeit der Filamente erhöht und die Dehnung vermindert werden. Gleichzeitig wird das Bündel gestreckt, so daß eine Zugspannung auf dieses einwirkt und die Filamente zerschnitten werden, wodurch Bündel 3 unterbrochener Filamente gebildet werden. Die Filamente werden durch Kräuselungsvorrichtungen 4 und 5 gekräuseit, und die erhaltenen Bündel werden von einem Behälter 6 aufgenommen. In einer in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist eine zusätzliche Schneidevorrichtung 10 zwischen den mittleren Walzen 9 und den Ausgangswalzen 8 angebracht. In dieser Ausführungsform wird das Bündel aus (endlosen) Filamenten mit dem Kühlmedium in dem Tieftemperaturbehälter 2, der zwischen den Speisewalzen 7 und den mittleren Walzen 9 angeordnet ist, in Berührung gebracht, und unmittelbar danach werden die Filamente mit Hilfe der ergänzenden Schneidevorrichtung 10 zerschnitten, wodurch Bündel 3 aus unterbrochenen Filamenten gebildet werden. Fig. 3 ist ein Arbeitsstufen-Diagramm einer Ausführungsform, die zur Herstellung eines Bündels 3 aus unterbrochenen Fi-

lamenten mit wahlweise zu erhaltender Krumpffähigkeit geeignet ist. In dieser Ausführungsform wird das Bündel 1 aus (endlosen) Filamenten mittels eines Paares von Heizplatten 11, die oberhalb und unterhalb desselben
und zwischen den Speisewalzen 7 und den mittleren Walzen 9 angeordnet sind, erhitzt und erweicht, und gleichzeitig wird das Bündel mit einem Streckverhältnis gestreckt, das zur Erzielung einer vorher festgelegten Krumpffähigkeit geeignet ist. Dann wird das Bündel mit

dem auf einer Temperatur unterhalb von -5⁰C gehaltenen Kühlmedium in dem Tieftemperaturbehälter 2, der zwischen den mittleren Walzen 9 und den Ausgangswalzen 8 angeordnet ist, in Berührung gebracht, und gleichzeitig wird dem Bündel durch ein Walzen-Paar eine Zugspannung

mitgeteilt, um die Filamente zu zerschneiden und Bündel 3 aus unterbrochenen Filamenten zu bilden.

Die Fig. 4 ist ein Arbeit s stufen-Diagramm, das eine Ausführungsform zeigt, bei der Filamente in einem Zustand zerschnitten werden, in dem die Kräuselung erhalten bleibt. Ein Bündel 31 aus gekräuselten Einzelfilamenten, in dem die einzelnen Filamente, die eine bestimmte Breite und eine gleichmäßig angeordnete Dicke aufweisen, getrennt werden, wird unter Voreilung durch Speisewalzen 36 einem Tieftemperatur-Behälter 33 zuge-

führt, wobei ursprüngliche Kräuselungen 32 wiederhergestellt und entwickelt werden, und das Bündel wird mit einem auf einer Temperatur unterhalb von -20⁰C gehaltenen Kühlmedium in dem Tieftemperaturbehälter 33 in Berührung gebracht, wodurch die Steifigkeit der Filamente erhöht und die Dehnung auf nahezu Null vermindert wird und die Kräuselungen fixiert werden. Dann wird an das Spinnband zwischen den mittleren Walzen 37 und den

Reißwalzen (Brechwalzen) 38 eine bestimmte Reißspannung (Reiß-Verstreckung) angelegt, um eine Scherspannung oder Konzentrierungsspannung in den fixierten Kräuselungen zu erzeugen und die Einzelfilamente zu zerschneiden, und die erhaltenen Bündel unterbrochener Filamente 34 werden durch die Ausgangswalzen 39 gezogen und von einem Behälter 35 aufgenommen.

Fig. 5 ist ein Arbeitsstufen-Diagramm, das eine Ausführungsform zeigt, in der eine Kräuselungsvorrichtung 40 zwischen den Speisewalzen 36 und den mittleren Walzen 37 angeordnet ist, um gewünschte Kräuselungen 32 dem Bündel 31 der ungekräuselten oder nur schwach gekräuselten Endlosfäden zu geben, und das Bündel wird in den Tieftemperaturbehälter 33 eingespeist, und eine Reiß-Verstreckung wird dem Bündel zwischen den mittleren Walzen 37 und den Reißwalzen 38 mitgeteilt, um die Filamente zu zerschneiden und Bündel unterbrochener Filamente zu bilden.

Fig. 6 ist ein Arbeitsstufen-Diagramm, das eine Ausführungsform zeigt, die geeignet ist, die zur Herstellung eines Bündels 34 aus unterbrochenen Filamenten mit wahlweise zu erhaltender Krumpffähigkeit geeignet ist. In dieser Ausführungsform wird das Bündel 31 aus (endlosen) Filamenten mittels eines Paares von Heizplatten 42, die oberhalb und unterhalb desselben und zwischen den Speisewalzen 36 und den Streckwalzen 41 angeordnet sind, erhitzt und erweicht, und gleichzeitig wird das Bündel mit einem Streckverhältnis gestreckt, das zur Erzielung einer vorher festgelegten Krumpffähigkeit geeignet ist. Dann werden die Filamente mit Hilfe der Kräuselungsvorrichtung 40 mit Kräuselungen 32 versehen,

.· 3235555

das Bündel wird in den Tieftemperaturbehälter 33 eingeleitet, und eine Reiß-Verstreckung wird auf das Bündel zwischen den mittleren Walzen 37 und den Reißwalzen 38 zur Einwirkung gebracht, um eine Scherspannung oder
Konzentrierungsspannung in den fixierten Kräuselungen zu erzeugen und die Einzelfilamente zu zerschneiden. Die erhaltenen Bündel unterbrochener Filamente 34 werden von dem Behälter 35 aufgenommen.

Fig. 7 ist ein Arbeitsstüfen-Diagramm, das eine? Ausführungsform des Direktspinnverfahrens zeigt. In dieser Ausführungsform wird ein Bündel 21 (endloser) Filamente eingespeist und mit dem auf einer Temperntür unterhalb von -5⁰C gehaltenen Kühlmedium in dem Tieftemporatur.behälter 22, der zwischen den Speiaewalzen 27 und den
mittleren Walzen 28 angeordnet ist, in Berührung gebracht, und die Filamente werden zwischen der mittleren Walze 28 und den Auagangflwalzen 29 zoraohnJ I;ton, wodurch ein Bündel 23 aus unterbrochenen Filamenten gebildet wird. Das Bündel wird mittels eines Ringlaufersystems gezwirnt, wodurch ein »Spinngarn 24 erhalten wird, und das Spinngarn 24 wird auf einem Wickelkörper aus Papier aufgespult. Die Bezugszahlen 26 und 30 bezeichnen übrigens ein Faserführungsband bzw. einen Schneckendraht-Fadenführer.

Für das Streck-Schneiden gemäß der vorliegenden Erfindung können handelsübliche Strcck-Schneidemaschinon eingesetzt werden, beispielsweise OM-Kabulroaktoren wie diejenigen der Typen TR-W TI, TR-W III und TR-W IV (hergestellt von der OM Manufacturing Co., .Japan), OM-

Spjnnband-Keaktoren wie derjenige vom Typ TFi-C JJJ (hergestellt von der OM Manufacturing Co. ,. Japan) , Sey-

do.l-Kabel-Kammzug-Sy sterne wie diejenigen der Typen 671, 671 -S, 673, 675, 670, 677 und 770 (hergofstol.lt von der SoycUvl Co., DeutHohlnnd) , Tomntex-Konvorter wie diejenigen der Typen MS-T19, MST9 und MSTlO (hergestellt von der Tematex Co., Italien), Duranitre-Konverter wie derjenige vom Typ 970 (hergestellt von der Duranitre Co., Belgien), Turbo-Konverter wie der Turbo Poly-Breaker und der Turbo Stapler (hergestellt von der Turbo Co. , U.S.A.) und Howa-Konverter wie der Toray Stapler EJ-TR (hergestellt von der Howä Industrial Co., Japan).

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele niiher erläutert, ist jedoch nicht auf diese beschränkt.

Verschiedene Eigenschaften, die hierin angegeben sind, wurden wie folgt bestimmt [_ "JIS" bezeichnet die Japanischen Industrie-Normen (Japanese Industrial Standards )_7.

Einzelfilament-Titer: JIS L 1074;

Zugfestigkeit: JIS L 1069;

20 Zugdehnung: JIS L 1069;

Schiingenfestigkeit: JIS L 1069; Schiingendehnung: JIS L 1069;

Krumpfungsgrad: DuPont Technical Information "Orion" Bulletin OR-Il2; Parallelität: Lindsley-Methode;

U %: Uster-Gleichmäßigkeitsprüfer

(Zellweger Co.);

Zahl der Kräuselfalten JIS L 1074;

(crimps):
30 Kräuselung (curliness): JIS L 1074.

- 37 Beispiel 1

Kin Kabel von 55,55 ktex (500 000 den) aus Polyacrylnitril-Filamenten von 3,33 dtex (3 den) wurde in eine Anlage, wie sie in der Fig. 1 dargestellt ipfc, eingeaetzt und unter den naolustehendon Bedingunqcn versponnen:

Kühlmedium: Stickstoff-Gas;

Umgebungstemperatur in dem

Tie ίί tempera tur-Behit lter: -50⁰C; 10 Verweilzeit: 30 s;

Reiß-Streckverhältnis: 2,04; Spinngeschwindigkeit: 100 m/min.

Zum Vergleich wurde das oben bezeichnete Kabel in einen OM-Kabel-Reaktor (geliefert von der OM Manufacturing
Co.) eingesetzt und unter den folgenden Bedingungen versponnen:

Heizplatten-Temperatur: 12O⁰C; Heißstreckverhältnis: 1,218;

Gesamt-Streckverhältnis, 6,51, 20 (Reiß-Streckverhältnis): (2,53); Spinngeschwindigkeit: 100 m/min.

Die erhaltenen Ergebnisse wurden mit den im Vorstehenden erhaltenen Ergebnissen verglichen.

Die oben -genannten Filamente von 3,33 dtex (3 don) wurden zu Stapelfasern mit einer Länge von 70 bis 127 mm schräg geschnitten, und die Stapelfasern wurden einer Walz ση karde ("Kolionkrempel) in dom Arbei i:nc|<uu] cIim Stroichqarnspinncir<;i zuqel'tllirl· und unter den ioJqpndrn Bedingungen versponnen:
Spinngeßchwindiqkeit: 30 m/min.

Die Anpassungsfähigkeit an den Verabeitungsschritt und die physikalischen Eigenschaften des Spinnbandes wurden mit den im Vorstehenden erhaltenen Ergebnissen verglichen:

Tabelle 1

Physikalische Eigenschaften
der Einzelfilamente

	3,29	4,27	Spinnverfahren	Perlok-	Walzen karden-
	(2,96)	(4,74)	vorliegende	System	System
^Ei^^en- Ausgangs			Erfindung	2,78	3,29
schaft Filamente	3,12	28,1	3,39	(2,5)	(2,96)
Titer dtex	(3,47)	(3,05)
(den)			3,61	3,11
Trockenfestigkeit	46,5	3,17	(4,01)	(3,46)
g/dtex	Schiingenfestigkeit	(3,52)
(g/.den)	g/dtex		16,2	46,5
Trockendehnung	(g/den)	45,2
%	Schiingendehnung		1,09	4,28
%	4,19	(1,21)	(4,75)
(4,65)
	0,81	28,2
27,5

- 39 Tabelle-2

Eigenschaft

vorliegende Perlok-Erfindung System

Walzenkarden- System

Verspinnbarkeit	gut	Streck- Schneiden gut unmöglich bei einem Reiß-Streck- Verhältnis kleiner als 2,1	0,3
Menge (g/kg) an Flug			1,2
oder Abfall-Fasern	0,2	0,9	65,0
Krumpfungsgrad (%)	4,0	26,5	36,0
Parallelität	86,0	86,0	3,6
Noppen (neps) (pro 100 g)	0	0
U (%)	2,0	2,3

Ringspinngarne und Produkte, die aus den oben genannten Spinnbändern (im Falle des Kabel-Reaktors wurde das Spinnband gekräuselt und dann der Fixierung durch Entspannen unterzogen) mittels herkömmlicher Spinnverfahren hergestellt wurden, wurden verglichen.

Tabelle

Eigenschaft

Kabel-Reaktor

vorliegende (Perlok-Erfindung System)

Walzenkarden- System

des Garnes

Feinheitsnummer (Nm) (Count number)

Feinheits-Festigkeits-Produkt (Km)

(Count-tenacity product) U (%)

Krumpfungsgrad (%) Garnfehler (pro 100 000 m)

des Produktes

1/40,2 1/40,3

15,3

Elastizität
Färbbarkeit

Eignung für eine Heißpolier-Bearbeitung 13,2

1/40,1

15,2

12,	0	12,2	14	,3
4,	3	3,2	3	,5
20,	5	26,5	40	,8
gut		keine Elastizizät		gut
gut		leicht gefärbt mit verminderter Färbbarkeit	gut
gut		Verformung	gut
		in der Wärme

25 Wenn ein Kabel von 55,55 ktex (500 000 den) mit dem auf -50⁰C gehaltenen Kühlmedium in Berührung gebracht wurde, konnte es mit einem Reiß-Streckverhältnis von 2,04 zerschnitten werden, konnte jedoch mit einem Reiß-Streckverhältnis von 2,1 oder weniger nicht mehr nach

dem Heißstrecken mit einem Streckverhältnis von 1,218 nach dem herkömmlichen Verfahren zerschnitten werden, bei dem ein Kabel-Reaktor verwendet wurde. Darüber hinaus wurde die Bildung von Flug und Abfall-Fasern vermindert, und die Menge an Flug oder Abfall-Fasern war geringer als bei dem herkömmlichen Krempelverfahren. Das erhaltene Spinnband besaß auch einen niedrigen Krumpfungsgrad, und der Vorgang der Fixierung durch Entspannung, der bei dem Kabel-Reaktor-Verfahren uner-

läßlich ist, war nicht erforderlich. Das gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Spinnband war in bezug auf die Werte von U (%) _r der Parallelität und der Noppen-Bildung qualitativ noch besser als das nach dem Krempelverfahren erhaltene Spinnband, und die Herstel-

lungsgeschwindigkeit war höher als bei dem Krempelverfahren. - "-.-■'

In bezug auf die Garneigenschaften traten bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren, bei dem ein Kabel-Reaktor

eingesetzt wurde, Filament-Schäden im geringeren Umfang auf, das Feinheits-Festigkeits-Produkt (count-tenacity product) war höher als dasjenige bei dem Kabel-Reaktor-Verfahren, und das nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Garn war in bezug auf ü (%)

und die Verhinderung offenbarer Fehler von noch besserer Qualität als das nach dem Krempelverfahren erhaltene Garn. Darüber hinaus war das gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Garn in bezug auf seine Elastizität, Färbbarkeit und Verarbeitbarkeit mittels eines

Heißpolierers hervorragend, ebenso wie das nach dem Krempelverfahren erhaltene Produkt.

- 42 Beispiel 2

Ein Kabel von 55,55 ktex (500 000 den) aus Polyacrylnitril-Filamenten von 3,33 dtex (3 den) wurde in einer Anlage, wie sie in der Fig. 3 dargestellt ist, unter den nachstehenden Bedingungen versponnen:

Heizplatten-Temperatur 120⁰C;

Kühlmedium: Stickstoff-Gas;

Umgebungstemperatur in dem

Tieftemperatur-Behälter: 10 Verweilzeit:

Reiß-Streckverhältnis:

Spinngeschwindigkeit:

Kabel-Reaktor-Bedingungen: Heizplatten-Temperatur: 15 Gesamt-Streckverhältnis,

Umgebungstemperatur in der Reiß-Streckzone (Reiß-Streckverhältnis): Spinngeschwindigkeit:

Das Heißstreckverhältnis auf einer Heizplatte und der Krumpfungsgrad des erhaltenen Spinnbandes wurden mit denjenigen nach dem herkömmlichen Verfahren unter Einsatz eines Kabel-Reaktors verglichen.

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 8 dargestellt. Da das Streck-Schneiden bei dem herkömmlichen Verfahren (vgl. Kurve D) nach dem Heißstrecken durchgeführt wurde, mußten die Einzelfilamente bis zu dem Punkt der Bruchdehnung gestreckt werden, und aus diesem Grunde addierte sich die Krumpfung aufgrund des Streck-

-50	⁰C;
30	s;
2	,04;
100	m/min.
120	⁰C;
6	,51,
20	⁰C;
(2	,53);
100	m/min.

Schneidens zu der Krumpfung aufgrund des HeißStreckens. Dementsprechend war in demjenigen Bereich, in dem das Heißstreckverhältnis relativ hoch war, der Krumpfungsgrad dem Heißstreckverhältnis proportional; in dem Bereich, in dem das Heißstreckverhältnis niedrig war, konnte jedoch ein Krumpfungsgrad unterhalb eines bestimmten Wertes wegen der im Vorstehenden erwähnten zusätzlichen Krumpfung nicht erreicht werden. Dadurch war der Bereich der erreichbaren Krumpfungsgrade sehr

schmal. Im Gegensatz hierzu wurde bei der vorliegenden Erfindung (vgl. Kurve C) der Krumpfungsgrad, im wesentlichen proportional zu dem Heißstreckverhältnis, auf den Maximalwert gesteigert, und es wurde bewiesen, daß ein Spinnband mit einem wahlweise festzulegenden Krumpfungsgrad in einfacher Weise mit Hilfe der vorliegenden Erfindung erhalten werden kann.

Beispiel 3

Ein Kabel von 50,00 ktex (450 000 den) aus Polyester-Filamenten von 3,33 dtex (3 den) wurde in eine Anlage,
wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, eingesetzt und unter den nachstehenden Bedingungen versponnen:

Kühlmedium: Stickstoff-Gas;

umgebungstemperatur in dem

Tieftemperatur-Behälter: -100⁰C; 25 Verweilzeit: ' 45 s;

Reiß-Streckverhältnis: 2,50; Spinngeschwindigkeit: 100 m/min.

Das oben bezeichnete Kabel wurde in einen OM-Kabel-Reaktor eingesetzt und unter den folgenden Bedingungen
versponnen:

Heißstreck-Temperatur: 140°C;
Heiß streckverhältnis: 1,281; 1,457 oder 1,689;

Gesamt-Streckverhältnis, 6,51,

(Reiß-Streckverhältnis): (2,56); 5 Umgebungstemperatur in der

Reiß-Streckzone 2O⁰C;

Spinngeschwindigkeit: 100 m/min.

Die oben genannten Filamente von 3,33 dtex (3 den) wurden zu Stapelfasern mit einer Länge von 70 bis 127 mm schräg geschnitten, und die Stapelfasern wurden einer Walzenkarde (Rollenkrempel) in dem Arbeitsgang der Streichgarnspinnerei zugeführt und unter den folgenden

15 Bedingungen versponnen:

Spinngeschwindigkeit: 30 m/min.

Diese Verfahrensweise wurde mit der oben erwähnten Verfahrensweise gemäß der vorliegenden Erfindung verglichen in bezug auf die Verspinnbarkeit, die physikalisehen Eigenschaften der Einzelfilamente und die Qualität des Spinnbandes.

Tabelle 4

Verfahren

Verspinnbarkeit und physikalische Eigenschaften des Spinnbandes

Heiß-Streck-	Verspinn-	Paralle	Noppen	U Krumpfungs-
Bedingungen	barkeit	lität	(pro	grad
		(Lindsley-	100 g)
		Methode)		% ■ %

Vorliegende Erfin- nicht gut

dung durchgeführt

OM-Kabel-Reaktor χ 1,281; 140⁰C Streck-(Perlok-System)

dto.

Krempel-System

durchgeführt

88

2,0

3,0

	140⁰C	Schneiden unmöglich	84	0	3	,5	11,	3	Ul I	¹ I » > » t I I ) I » I )
x 1,457;	140⁰C	unbeständiges Streck- Schneiden	88	0	2	,0	10,	5		I I > 1 i » » % t ti * I 11 3 i
χ 1,689;		gut	67	52	3	,6	2,	9		1 ■* » ( t » 1 >
nicht	gut							* * '

Tabelle 5

Eigenschaften der Einzelfilamente

Verfahren

Heiß-Streck-Bedingungen Physikalische Eigenschaften nach dem
Spinnen

Physikalische Eigenschaften nach dem Fixieren durch Entspannen bei HO⁰C

Zug- Zug- Schlingen- Zug- Zug- Schlingenfestig- deh- festig- deh- festig- deh- festig- dehkeit nung keit nung keit nung keit nung g/dtex % g/dtex % g/dtex % g/dtex % (g/den) (g/den) (g/den) (g/den)

Vorliegende Erfin- nicht

dung durchgeführt

OM-Kabel-Reaktor χ 1,689; 140⁰C

Krempel-System

nicht durchgeführt 4,9

(5,4)
5,9

(6,5)
4,6

(5,1)

52

15

54

7,7

41

4,7

(8,5)	11	(5,2)
6,8		4,5
(7,6)	43	(5,0)
7,7		4,6
(8,6)	(5,1)

56

24

54

7,7

(8,5) 6,8

(7,6) 7,7

(8,6)

43

18

43

cn cn cn

Tabelle 5 - Fortsetzung

Eigenschaften der Polyester-Ausgangs
filamente von 3,33 dtex (3 den)

Zug- Zug- Schlingenfestig- den- festig- dehkeit nung keit nung
g/dtex % g/dtex %
(g/den) (g/den)

4,6 57 7,7 44
(5,1) (8,6)

Polyester-Filamente weisen hohe Festigkeit und hohe Dehnung auf. Dementsprechend war bei dem herkömmlichen Kabel-Reaktor-Verfahren das Streck-Schneiden ohne Erhöhung der Heiß Strecktemperatur und des Heißstreckverhältnisses unmöglich. Im Gegensatz dazu war bei der vorliegenden Erfindung das Reißen bei einem so niedrigen Reiß-Streckverhältnis wie 2,50 möglich. Überdies war das gemäß der vorliegende Erfindung erhaltene Spinnband in bezug auf Parallelität und Verhinderung
der Noppenbildung qualitativ noch besser als das nach dem herkömmlichen Krempelverfahren erhaltene Produkt.

Wenn Polyester-Filamente heißverstreckt werden wie bei dem herkömmlichen Kabel-Reaktor-Verfahren, findet Kristallisation statt, wodurch nicht nur die Zugdehnung

sondern auch die Schiingenfestigkeit und -dehnung vermindert werden, mit dem Ergebnis, daß die Filamente spröde werden. Dementsprechend können bei dem Kabel-Reaktor-Verfahren, selbst wenn die Polyester-Filamente nach der Heiß Streckbehandlung einer Entspannungs-Fi-

xierbehandlung bei 110⁰C unterzogen werden, die physikalischen Eigenschaften der Filamente nicht wiederhergestellt werden. Im Gegensatz hierzu tritt bei der vorliegenden Erfindung keine nennenswerte Krumpfung auf, und es erfolgt keine Verschlechterung der physikali-

sehen Eigenschaften. Außerdem kann ein qualitativ hochwertiges Spinnband mit hoher Geschwindigkeit hergestellt werden.

- 49 Beispiel 4

Ein Kabel von 55,55 ktex (500 000 den) aus Polyacrylnitril-Filamenten von 3,33 dtex (3 den) wurde in eine Anlage, wie sie in der Fig. 4 dargestellt ist, einge-• 5 setzt und unter den nachstehenden Bedingungen versponnen:

Kräuselung:

Dichte: 4,72 Kräuselungen/cm

(12 Kräuselungen/inch); Kräuselungsgrad (curliness): 13 %;

Kräuselungswinkel: 60° > θ > 120°; Voreilung: 8 %

Kühlmedium: Stickstoff-Gas;

Umgebungstemperatur in dem

Tieftemperatur-Behälter: -100⁰C; Verweilzeit: 45 s;

Reiß-Streckverhältnis: 2,08; Spinngeschwindigkeit: 100 m/min.

Das oben bezeichnete Kabel wurde in einen OM-Kabel-Reaktor (geliefert von der OM Manufacturing Co.) eingesetzt und unter den folgenden Bedingungen versponnen:

Heizplatten-Temperatur:

Heiß streckverhältnis:

Verweilzeit:
25 Gesamt-Streckverhältnis,

(Reiß-Streckverhältnis):

Umgebungstemperatur in der

Streck-Reiß-Zone

Spinngeschwindigkeit:

120	⁰C;
1	,218;
6	s;
6	,51,
(2	,53);
20	⁰C;
100	m/min.

Die oben genannten Filamente von 3,33 dtex (3 den) wurden zu Stapelfasern mit einer Länge von 70 bis 127 mm schräg geschnitten. Die Stapelfasern wurden einer WaI-zenkarde {Rollenkrempel) in dem Arbeitsgang der Streichgarnspinnerei zugeführt und unter den folgenden Bedingungen versponnen:

Spinngeschwindigkeit: 30 m/min.

Dieses Verfahren wurde mit oben beschriebenen Verfahren in bezug auf die Anpassungsfähigkeit an den Verarbeitungsschritt und die Eigenschaften des Spinnbandes verglichen.

Tabelle 6

15 20 25 30

Physikalische Eigenschaften der Einzelfilamente

Spinnverfahren

schaft

Ausgangs- vorliegende ,^ , , Karden-

Filamente Erfindung (Perlok- System

System)

Titer dtex	3,29	4,27	3,28	2,78	3,29
(den)	(2,96)	(4,74)	(2,95)	(2,5)	(2,96)
Trockenfestigkeit
g/dtex	3,12 .	28,10	3,15	3,61	3,11
(g/den)	(3,47)	(3,50)	(4,01)	(3,46)
Trockendehnung
%	46,50	46,20	16,20	46,50
Schiingenfestigkeit
g/dtex	4,25	1,09	4,28
(g/den)	(4,72)	(1,21)	(4,75)
Schiingendehnung
%	28,00	0,81	28,20

- 51 Tabelle

'236555

Eigenschaft

Verspxnnbarkeit Verfahren der Kabelvorliegenden Reaktor Erfindung (Perlok-System)

Karden-System

gut, Streckohne Masse- Schneiden Schneiden unmöglich bei einem Reiß-Streckverhältnis kleiner als

gut

Menge (g/kg) an Flug oder Abfall-Fasern Krumpfungsgrad (%) Parallelität Noppen (neps) (pro 100 g)

Zahl der verbliebenen Kräuselungen pro cm

(pro inch)

Verbliebener Kräuselungsgrad (curliness) in % 10,0

2,1

0,2	0,9	0,3
3,0	26,5	1,2
87,0	87,0	65,0
0	0	43,0
2,1	2,4	3,5
4,33	0	4,72
(11,0)	(0)	(12,0)

12,0

25 Ringspinngarne und Produkte, die aus den oben genannten Spinnbändern (im Falle des Kabel-Reaktors wurde das Spinnband gekräuselt und dann der Fixierung durch Entspannen unterzogen) mittels herkömmlicher Spinnverfahren hergestellt wurden, wurden verglichen.

- 52 Tabelle

Eigenschaft

Kabel-Reaktor

vorliegende (Perlok-Erfindung System)

Walzenkarden- System

des Garnes

Feinheitsnummer (Nm) (Count number) 1/40,1

Feinheits-Festigkeits-

Prodükt (Km) 15,50

(Count-tenacity product) U (%) Krumpfungsgrad (%) Garnfehler (pro 100 000 m)

des Produktes 1/40,3

13,20

1/40,1

15,20

Elastizität Färbbarkeit

Eignung für eine Heißpolier-Bearbeitung

12,	40	12,20	14	,30
3,	10	3,20	3	,50
18,	50	26,50	40	,80
gut		keine Elastizizät		gut
gut		leicht gefärbt mit verminderter Färbbarkeit	gut
gut		Verformung	gut
		in der Wärme

25 Wenn ein Kabel von 55,55 ktex (500 000 den) mit dem auf -100⁰C gehaltenen Kühlmedium in Berührung gebracht wurde, konnte es mit einem Reiß-Streckverhältnis von 2,08 auch bei einer Voreilung von 8 % zerschnitten werden,

konnte jedoch mit einem Reiß-Streckverhältnis von 2,1 oder weniger nicht mehr nach dem Heißstrecken mit einem Streckverhältnis von 1,218 nach dem herkömmlichen Verfahren zerschnitten werden, bei dem ein Kabel-Reaktor
verwendet wurde. Darüber hinaus wurde die Bildung von Flug und Abfall-Fasern vermindert, und die Menge an Flug oder Abfall-Fasern war geringer als bei dem herkömmlichen Krempelverfahren- Das erhaltene Spinnband besaß auch einen niedrigen Krumpfungsgrad, die ur-

sprünglichen Kräuselungen blieben erhalten, und der Vorgang der Fixierung durch Entspannung, der bei dem Kabel-Reaktor-Verfahren unerläßlich ist, war nicht erforderlich. Das gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Spinnband war in bezug auf die Werte von U (%),

der Parallelität und der Noppen-Bildung qualitativ noch besser als das nach dem Krempelverfahren erhaltene Spinnbandi Auch die Herstellungsgeschwindigkeit war höher als bei dem Krempe!verfahren.

In bezug auf die Garneigenschaften traten bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren, bei dem ein Reaktor eingesetzt wurde, Filament-Schäden im geringeren umfang auf, das Feinheits-Festigkeits-Produkt (count-tenacity product) war höher als dasjenige bei dem Kabel-Reaktor-Verfahren, und das nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Garn war in bezug auf U (%) und die Verhinderung offenbarer Fehler von noch besserer Qualität als das nach dem Krempelverfahren erhaltene Garn. Darüber hinaus war das gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene Garn in bezug auf seine Elastizität, Färbbarkeit und Verarbeitbarkeit mittels eines Heißpolierers hervorragend, ebenso wie das nach dem Krempelverfahren erhaltene Produkt.

- 54 Beispiel 5

Zum Vergleich des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem herkömmlichen Verfahren in bezug auf die für das Schneiden erforderliche Zug-Kraft wurde ein Spinnband von 333 dtex (300 den) aus Polyacrylnitril-Filamenten von 3,33 dtex (3 den) (4,72 Kräuselungen pro cm (12 Kräuselungen pro inch); Kräuselungswinkel 60°
< θ < 120°) unter den im Folgenden beschriebenen Bedingungen mit Hilfe eines Tensilon-Prüfgerätes gestreckt, wodurch Zugfestigkeits-Dehnungs-Kurven (S-S curves) erhalten wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 13 dargestellt.

Herkömmliches Verfahren:

Das Spinnband wurde bei einer Umgebungstemperatur von
2O⁰C gestreckt und geschnitten (Kurve C).

Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung:
Das Spinnband aus Einzelfilamenten wurde um 10 % in der Längsrichtung entspannt und in diesem Zustand, in dem somit Kräuselungen vorhanden waren, 45 s mit auf -100⁰C gehaltenem Stickstoff-Gas gekühlt und dann gestreckt und geschnitten (Kurve A) . Weiterhin wurde das Spinnband in einem Zustand, in dem die Kräuselungen aufgrund der Einwirkung einer Spannung gedehnt waren, 45 s bei -100⁰C gekühlt und dann gestreckt und geschnitten (Kur-

25 ve B).

- 55 Beispiel 6

Die gleichen Spinnband-Proben, wie sie in Beispiel 5 verwendet wurde, wurden mit Stickstoff-Gas gekühlt in einem Zustand, in dem Kräuselungen vorhanden waren und
durch Kühlen mit Stickstoff-Gas bei -IQO⁰C fixiert waren, oder in einem Zustand, in dem die Kräuselungen gedehnt waren, und die Beziehung zwischen der Kühltemperatur, der zum Schneiden erforderlichen Zug-Kraft und dem Krumpfungsgrad bei der Schneide-Temperatur wurden
untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Fig. 14 und 15 dargestellt.

Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung:
Das Spinnband wurde 45 s in einem Zustand, in dem aufgrund des Entspannens des Spinnbandes um 10 % Kräuselungen vorhanden waren, gekühlt und dann gestreckt und geschnitten (Kurve A in Fig. 14).

Vergleichsverfahren:

Das Spinnband wurde 45 s in einem Zustand, in dem die Kräuselungen gedehnt waren, gekühlt und dann gestreckt
und geschnitten (Kurve B in Fig. 14).

Aus den erhaltenen Ergebnissen wird deutlich, daß, in dem Fall, in dem das Spinnband mit einem Kühlmedium in Berührung gebracht wird, das Schneiden mit einem sehr niedrigen Reiß-Streck-Verhältnis möglich ist und keine
nennenswerte Krumpffähigkeit auftritt. Es ist ebenfalls zu erkennen, daß in dem Fall, in dem eine Reiß Streckung auf das Spinnband in einem Zustand zur Einwirkung gebracht wird, in dem die Kräuselungen fixiert sind, das Schneiden mit Hilfe einer sehr kleinen Zug-Kraft mög-

lieh ist, und das Auftreten einer Krumpffähigkeit sich in Richtung auf einen sehr niedrigen Wert hinsteuern läßt.

Beispiel 7

Die gleichen Kabel-Proben, wie sie in Beispiel 5 verwendet wurde, wurden mit Voreilung zugeführt und mit auf -100⁰C gehaltenem Stickstoff-Gas gekühlt, um die Kräuselungen zu fixieren, und die Beziehung zwischen der zum Schneiden erforderlichen Zug-Kraft und dem Voreilungsverhaltnis wurde untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 16 dargestellt.

Beispiel 8

Ein Kabel von 55,55 ktex (500 000 den) aus Polyacrylnitril-Filamenten von 3,33 dtex (3 den) wurde in eine
Anlage, wie sie in der Fig. 4 dargestellt ist, eingesetzt, mit einem auf einer Temperatur yon 0⁰C bis -120⁰C gehaltenen Kühlmedium in Berührung gebracht und dann unter den nachstehenden Bedingungen zerschnitten und versponnen:

20 Kühlmedium: Stickstoff-Gas;

Umgebungstemperatur in dem Tieftemperatur-Behälter: 0⁰C bis -120⁰C; Reiß-Streckverhältnis: 2,52; Verweilzeit: 20 s;

25 Spinngeschwindigkeit: 100 m/min.

Die erhaltenen unterbrochenen Filamente wurden in bezug auf Charakteristika, physikalische Eigenschaften und Verarbeitbarkeit verglichen.

Tabelle 9

Charakteristika und physikalische Eigenschaften der Einzelfilamente

Eigenschaft	Temperatur	0	5	-20	des Kühlmediums (⁰C)	-80	-120	I
	verloren	21	-40	92	100	Ul
Mischungsanteil (%) der schräg abgeschnittenen säulenförmigen Filamente	2,90	schwach erhalten	41	erhalten	erhalten
Kräuselung der Ausgangs- Filamente	(3,22)	2,91	erhalten	2,93	2,88
Trockenfestigkeit g/dtex	27,50	(3,23)	2,89	(3,25)	(3,20)
(g/den)	3,44	33,00	(3,21)	40,50	42,50
Trockendehnung %	(3,82)	4,19	36,50	4,64	4,59
Schiingenfestigkeit g/dtex	15,00	(4,65)	4,28	(5,15)	(5,10)
(g/den)	14,50	23,50	(4,75)	40,10	40,20
Schiingendehnung %	10,20	30,50	3,40	3,00
Krumpfungsgrad %	6,50

cn cn cn

Tabelle 10

Eigenschaft

Temperatur des Kühlmediums (⁰C)

	0	-20	-40	-80	-120
Verspinnbarkeit	Masse-Schneiden	gut	gut	gut	gut
Gehalt (%) an	42,0	23,0	16,0	12,0	10,0
Schnittfasern kürzer
als 5,1 cm (2")
Menge (g/kg) an Flug	0,9	0,6	0,4	0,2	0,2
ü %	4,8	3,5	2,8	2,0	2,1

Ringspinngarne und Produkte, die aus den oben genannten Spinnbändern mittels herkömmlicher Spinnverfahren hergestellt wurden, wurden verglichen. Dabei betrug die Peinheitsnummer (count number) des Spinngarns 1/30 Nm.

Tabelle 11

Eigenschaft Temperatur des Kühlmediums (⁰C)

-20 -40 -80 -120

13,	2	18,	3	19,	4	20,	6	20,	8
15,	6	12,	8	12,	4	12,	5	12,	3
16,	2	10,	3	6,	8	4,	3	4,	1
X		O		W		W		W

Physikalische Eigenschaften des Garnes

Festigkeit g 505,0 509,0 501,0 498,0 503,0

(tenacity)

Dehnung %
U %

Krumpfungsgrad %
Griff des Produkts

Anmerkung: Die Symbole für den Griff des Produkts haben folgende Bedeutung: χ : rauh und hart;

ο : etwas weich, eine gewisse Erholungsfähigkeit und Elastizität; W : weich, gute Erholungsfähigkeit (resiliency) und hochelastisch.

Aus den vorstehenden Ergebnissen ist zu ersehen, daß, wenn ein Kabel mit einem Gesamt-Titer von 55,55 ktex (500 000 den) und einem normalen einheitlichen Querschnitt mit einem auf einer Temperatur unterhalb von
-5⁰C gehaltenen Kühlmedium in Berührung gebracht wird, das Streck-Verhalten verbessert wird, die Bildung von kurzen Schnittfasern oder von Flug verringert wird und der Wert von U (%) verbessert wird. Außerdem kann ein Spinnband ausgezeichneter Qualität mit hoher Geschwindigkeit hergestellt werden.

Weiterhin werden hinsichtlich der Garneigenschaften verschiedene Vorteile erzielt. Beispielsweise werden der Krumpfungsgrad vermindert und die Dehnung erhöht, und die Festigkeit (tenacity) ist ausreichend.

Darüberhinaus gilt, daß die Menge der verbliebenen Kräuselungen umso größer ist und der Griff umso besser ist, je höher der Mischungsanteil der schräg abgeschnittenen säulenförmigen Filamente ist.

Beispiel 9

Spinnbänder aus (endlosen) Filamenten bestehend aus 200 Acryl-Filamenten von 3,33 dtex (3 den) (Cashmilon ^-' ) , 200 Acryl-Filamenten von 16,67 dtex (15 den) (Cashmi-

Cr)

lon ^ ) bzw. 200 Cupro-Filamenten von 3,33 dtex (3 den) C]

C^]

(Bemberg ν-*) wurden 20 s bei einer Umgebungstemperatur

von -80⁰C gekühlt und dann durch die Einwirkung einer Streck-Kraft geschnitten. Die Häufigkeit des Auftretens von schräg abgeschnitten säulenförmigen Filamenten, die Form der Schnittflächen^ und der Winkel an der Spitze wurden untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in

30 der Tabelle 12 dargestellt.

Tabelle 12

Filamente

Titer

dtex (den)

Häufigkeit Ergebnisse

Cashmilon

3,33 !3)

92 Die Mehrzahl der Filamente hatte die in der Fig. 2OA dargestellte Form der Schnittflächen, während einige Filamente die in den Fig. 2OB, 2OD und 2OF dargestellten Formen der Schnittflächen besaßen. Die Schnittflächen wiesen gewisse Konvexitäten und Konkavitäten auf. Der Winkel <* an der Spitze lag in dem Bereich von 5^o<«<30°.

Cashmilon

16,67 (15)

98 Die Mehrzahl der Filamente hatte die in der Fig. 2OB dargestellte Form der Schnittflächen, während etwa 90 % der Filamente die in den Fig. 2OB und 2OA dargestellten Formen der Schnittflächen besaßen. Die Schnittflächen waren sehr glatt, und der Winkel «. an der Spitze lag in dem Bereich von 5° < öl < 30°.

Tabelle 12 - Fortsetzung

Filamente

Titer

dtex (den)

Häufigkeit Ergebnisse

Bemberg

3,33 (3)

98 Die Häufigkeit der Filamente mit der in der Fig. 2OA dargestellten Form der Schnittflächen war größer als 90 %. Die Schnittflächen waren sehr glatt, und der Winkel U an der Spitze lag in dem Bereich von 30° < <* < 50°.

CTi
OJ

CO 'CD

'Cn •cn

Aus den in der Tabelle 12 aufgeführten Ergebnissen ist Folgendes zu entnehmen:

Im Fall der Acryl-Filamente (Cashmilon ^ ) lag bei einer Temperatur des Kühlmediums von -80⁰C die Häufigkeit des Auftretens der schräg abgeschnittenen säulenförmigen Filamente bei über 90 %, wobei der Wert für die Filamente von 16,67 dtex (15 den) höher war als derjenige der Filamente von 3,33 dtex (3 den). Weiterhin waren die Schnittflächen im Fall der Filamente von 16,67 dtex (15 den) glatter als im Fall der Filamente von 3,33 dtex (3 den). Sowohl bei den Filamenten von. 16,67 dtex (15 den) als auch bei den Filamenten von 3,33 dtex (3 den) lag der Winkel oc an der Spitze im Bereich von 5° < c< < 30°, und die meisten der Schnittenden hatten die in den Fig. 2OA und 2OB dargestellten Formen. Es konnten auch qualitativ hochwertige Materialien mit glattem und weichem Griff und hoher Elastizität beständig erhalten werden.

Im Fall der Cupro-Filamente (Bemberg ^-^) erreichte bei einer Temperatur des Kühlmediums von -8O⁰C die Häufigkeit des Auftretens der schräg abgeschnittenen säulenförmigen Filamente einen so hohen Wert wie 98 %, und die Schnittflächen waren glatt. Weiterhin lag der Winkel oc an der Spitze im Bereich von 30° < oL < 50°, und Filamente mit der in der Fig. 2OA dargestellten Form der Schnittenden konnten beständig erhalten werden.

Claims

:-Λ::·" -ί-=.-="Ο.::; 3235555 VON KREISLER SCHÖNWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER Asahi Kasei Kogyo K.K. 2-6 Dojimahama 1-chome, Kita-ku,. Osaka, Japan PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler 11973 Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-lng.-G. Selting, Köln Dr. H.-K. Werner, Köln DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF D-5000 KULN 1

1. Oktober 1982

W/GF/hg 1254

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung unterbrochener Filamentbündel, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streckkraft und/ oder eine Scherkraft auf ein Bündel aus (endlosen) Filamenten zur Einwirkung gebracht wird, während oder unmittelbar nachdem das Bündel aus Filamenten mit einem Medium, das auf einer Temperatur unterhalb von -5⁰C gehalten wird, in Berührung gebracht wird/wurde, um die das Bündel bildenden jeweiligen einzelnen Filamente zu schneiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die (endlosen) Filamente ausgewählt sind aus (Endlos-) Filamentfasern aus Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril f modifiziertem Polyacrylnitril, Polyurethan, Polyvinylalkohol, Vinylon, Acetat, Viskose und Cupro.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel aus Filamenten ausgewählt ist aus Filamentbündeln oder Kabeln mit einem Einzelfadentiter von 0,11 bis 66,7 dtex (0,1 bis 60 den) und einem Gesamttiter von 33,3 dtex bis 222 ktex (30 bis 2 000 000 den).

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium auf einer Temperatur unterhalb von -20⁰C gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium auf einer Temperatur unterhalb von -4O⁰C gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium auf einer Temperatur oberhalb von -195⁰C gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium ausgewählt ist aus gasförmigem oder flüssigem Ammoniak, Kohlenstoffdioxid, Luft, Sauerstoff und Stickstoff, Mischungen aus Alkoholen oder Ethern und festem Kohlensäureanhydrid, Mischungen aus Eis mit Chloriden, Nitraten und Sulfaten sowie elektrischen Kühlvorrichtungen.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel aus Filamenten 0,1 s bis 100 min mit dem Medium in Berührung gebracht wird.

9. Verfahren zur Herstellung unterbrochener Filamentbündel aus synthetischen Fasern vom Acrylfaser-Typ, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streckkraft und/oder eine

Scherkraft auf ein Bündel aus (endlosen) Filamenten aus synthetischen Fasern vom Acrylfaser-Typ mit Kräuselungen zur Einwirkung gebracht wird, während oder unmittelbar nachdem das Bündel aus Filamenten- mit einem Kühlmedium, das auf einer Temperatur unterhalb von -20⁰C gehalten wird, in einer Kühlzone in einem Zustand, in dem die Kräuselung erhalten bleibt, in Berührung gebracht wird/wurde, um die das Bündel bildenden jeweiligen einzelnen Filamente zu schneiden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kräuselungswinkel θ in einem Bereich von 0° < θ < 120° liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kräuselungswinkel θ in einem Bereich von 10° 5 θ 5 120° liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß . das Medium auf einer Temperatur unterhalb von -40⁰C

gehalten wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium auf einer Temperatur unterhalb von -80⁰C gehalten wird.

14. Verfahren zur Herstellung unterbrochener Filamentbündel aus synthetischen Fasern vom Acrylfaser-Typ, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streckkraft und/oder eine Scherkraft auf ein Bündel aus (endlosen) Filamenten aus synthetischen Fasern vom Acrylfaser-Typ mit Kräuselungen zur Einwirkung gebracht wird, während oder unmittelbar nachdem das Bündel aus Filamenten mit einem

Kühlmedium, das auf einer Temperatur unterhalb von -20⁰C gehalten wird, in einer Kühlzone in einem Zustand, in dem die Kräuselung erhalten bleibt, in Berührung gebracht wird/wurde, indem das Bündel aus Filamenten unter Voreilung eingeführt wird/wurde (by overfeeding) in die Kühlzone, um die das Bündel bildenden jeweiligen einzelnen Filamente zu schneiden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium auf einer Temperatur unterhalb von -4O⁰C gehalten wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium auf einer Temperatur unterhalb von -80°C gehalten wird.

17. Spitz endendes Filament, dadurch gekennzeichnet, daß ein spitzer Endabschnitt schräg zu der Axialrichtung des Filaments an mindestens einem Ende desselben gebildet wird und der Neigungswinkel oc des durch das Schneiden gebildeten Endabschnitts zu der Filamentachse kleiner als 70° ist.

18. Filament nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel od nicht kleiner als 5° ist.

19. Filament nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel oi, nicht größer als 45° ist.

20. Filament nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel oC im Bereich von 5° bis 30° liegt.

21. Spinnfasergarn,enthaltend mindestens 15 % spitz endender Filamente, dadurch gekennzeichnet, daß die spitz endenden Filamente jeweils an mindestens einem ihrer Enden einen spitzen, durch Schneiden schräg zur Richtung der Filamentachse gebildeten Endabschnitt aufweisen und der Neigungswinkel oc des durch das Schneiden gebildeten Endabschnitts zu der Filamentachse kleiner als 70° ist.