DE3876874T2

DE3876874T2 - Garne mit hohem fuellstoffgehalt und herstellung derselben.

Info

Publication number: DE3876874T2
Application number: DE8888306267T
Authority: DE
Inventors: Hardev Singh Bahia
Original assignee: Courtaulds PLC
Current assignee: Akzo Nobel UK PLC
Priority date: 1987-07-10
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1993-05-19
Anticipated expiration: 2008-07-09
Also published as: DE3876874D1; JPS6433236A; ATE83806T1; US5091130A; EP0298767B1; EP0298767A3; GB8716243D0; EP0298767A2

Description

Eie Erfindung betrifft Garne mit einem hohen Füllstoffgehalt und die Herstellung von Garnen.
Garne mit einem hohen Füllstoffgehalt, hiernach auch hochgefüllte Garne genannt, finden in verschiedenen Spezialstoffen Verwendung. So werden zum Beispiel gemäß der europäischen Patentanmeldung 101 650 mit einem für Röntgenstrablen undurchlässigen Material wie zum Beispiel Bariumsulfat gefüllte Garne in chirurgischen Tupfern als mittels Röntgenstrahlen auffindbare Elemente verwendet. Mit einem elektrisch leitfähigen Material wie zum Beispiel Ruß oder einem Metallpulver gefüllte Garne werden zur Herstellung von leitfähigen und antistatischen Geweben eingesetzt. Man kann Garne auch mit Ferrit, zum Beispiel einem Hartferrit, füllen, um magnetische Garne zu erhalten.
Nachteilig ist bei solchen hochgefüllten Garnen mit einem Mindestgehalt an teilchenförmigem Füllstoff von 25 Gewichtsprozent (bei Bariumsulfat zur Erhaltung eines für Röntgenstrahlen undurchlässigen Garns üblicherweise mindestens 55 Gewichtsprozent), daß sie relativ schwach und spröde sind. Werden sie zum Beispiel neben herkömmlichen Textilgarnen verwebt, kommt es zu Fadenbrüchen. Gegenstand vorliegender Erfindung sind gefüllte Garne mit verbesserten Festigkeits- und Zugfestigkeitseigenschaften und ein Verfahren zur Herstellung solcher Garne durch Schmelzspinnen eines gefüllten thermoplastischen, faserbildenden Polymers.
Aus GB-A-11 68 767 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Garns aus einem nichtgefüllten thermoplastischen, faserbildenden Polymer bekannt, bei dem man den Polymer aus der Schmelze verspinnt, das Spinngut von der Spinndüse durch ein Streckwerk mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, das Spinngut mindestens teilweise zu orientieren, abzieht, das Spinngut unmittelbar nach Verlassen der Spinndüse kühlt und die Laufrichtung des gekühlten Spinnguts zwischen der Spinndüse und dem Streckwerk um eine Führungsvorrichtung und Streckstifte herum umlenkt, wobei der Umlenkungswinkel mehr als 30º an den Streckstiften beträgt. Aus den in Tabelle 1 der GB-A-11 68 767 angegebenen Versuchsergebnissen ist ersichtlich, daß die zur Verstreckung des Fadens aus ungefülltem thermoplastischen Material erforderliche Fadenspannung bei einer Fadentemperatur an den Streckstiften von höher als 143ºC, etwa 120ºC unter dem Schmelzpunkt des verwendeten Polyethylenterephthalats, zu steigen beginnt, wobei die erforderliche Fadenspannung so weit ansteigt, daß es bei Abzug der Fäden bei einer Temperatur an den Streckstiften von wesentlich höher als 143ºC zu Fadenbrüchen kommen würde.
Das erfindungsgemäße Verfahren für die Garnherstellung mittels Schmelzspinnen eines thermoplastischen, faserbildenden Polymers unter Abzug des Spinnguts von der Spinndüse durch ein Streckwerk mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, das Spinngut wenigstens teilweise zu orientieren, wobei die Laufrichtung des Spinnguts im Winkel von mindestens 30º zwischen der Spinndüse und dem Streckwerk umgelenkt wird, indem das ersponnene Garn veranlaßt wird, um eine Führung herum zu laufen, die sich zwischen der Spinndüse und dem Streckwerk befindet, wobei die Führung die auf das frisch ersponnene Gut ausgeübte Spannung so steuert, daß der größte Teil der Verstreckung des Spinnguts zwischen der Führung und dem Streckwerk stattfindet, und Aufwicklung des Spinnguts als Garn, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer mindestens 25 Gew.-% eines teilchenförmigen Füllstoffs enthält, bezogen auf das Gewicht des Polymers mit Füllstoff, wodurch ein Garn mit hohem Füllstoffgehalt erzeugt wird, und daß die Führung immer noch auf einer erhöhten Temperatur über (Tm-40ºC) befindet, wobei TM der Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers ist.
Die Dehnbarkeit eines aus einem thermoplastischen, faserbildenden Polymeren hergestellten nichtorientierten Garns beträgt in der Regel mindestens 150 Prozent und üblicherweise mindestens 200 Prozent. Ein Garn wird als zumindest teilorientiert eingestuft, wenn seine Dehnbarkeit erheblich herabgesetzt ist. So kann zum Beispiel die Dehnbarkeit des Garns um ein Drittel bis zwei Drittel verglichen mit dem Ausgangswert verringert sein. Das Garn wird bevorzugt so weit verstreckt, daß seine Dehnbarkeit auf unter 100 Prozent herabgesetzt wird, zum Beispiel auf 30 bis 100 Prozent.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein erfindungsgemäß hergestelltes gefülltes Garn, das zumindest teilorientiert ist und erhöhte Festigkeit aufweist. Die Erfindung betrifft zum Beispiel ein mit mindestens 55 Gewichtsprozent Bariumsulfat gefülltes Garn mit einer feinheitsbezogenen Reißfestigkeit von 2,5 cN/tex, insbesondere 3 bis 6 cN/tex. Sie betrifft weiterhin ein mit mindestens 30 Gewichtsprozent Ruß gefülltes Garn mit einer Reißfestigkeit von mindestens 4 cN/tex, insbesondere 6 bis 15 cN/tex.
Zur Aufwicklung ist es zweckmäßig, den Fadenschluß des Garns zu verbessern. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Garn einer Falschdrahterteilung unterworfen. Man kann das Garn aber auch verwirbeln oder unter Verdrehung aufwickeln.
Geeignete thermoplastische, faserbildende Polymere sind zum Beispiel Polyolefine wie Polypropylen und Polyethylen, Polyester wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat, und Polyamide wie Polyamid-6 und Polyamid-66.
Für viele Verwendungszwecke wird Polypropylen als faserbildendes Polymer bevorzugt. Eine besonders bevorzugte faserbildende Polymerenmasse besteht aus Polypropylen mit 0,2 bis 12,0 Gewichtsprozent eines leicht schmelzenden Polyesters, zum Beispiel mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 100 bis 150ºC. Bei dem Polyester handelt es sich bevorzugt um einen linearen thermoplastischen Copolyester, zum Beispiel aus einer Mischung einer aromatischen Dicarbonsäure wie Terephthal- oder Isophthalsäure, einer aliphatischen Dicarbonsäure wie Adipinsäure und einem oder mehreren Diolen wie Ethylenglykol, Propylenglykol und l,4-Butandiol. Der Anteil des Polyesters macht bevorzugt 0,5 - 1,0 Gewichtsprozent bezogen auf das Polypropylen aus und verbessert den Schmelzfluß und die Verspinnbarkeit des Polypropylens.
Als Beispiele teilchenförmiger Füllstoffe sind Bariumsulfat für röntgenstrahlenundurchlässige Garne, Ruß und Metallpulver, zum Beispiel Eisenpulver für leitfähige Garne, sowie Ferrite zu nennen. Die Teilchengröße des Füllstoffs liegt allgemein im Bereich von 0,05 - 100 Mikron, bevorzugt 0,5 - 10 Mikron und besonders bevorzugt 2 - 6 Mikron. Der Anteil des Füllstoffs in den extrudierten Filamenten beträgt allgemein mindestens 25 Gewichtsprozent und ist bevorzugt 50 - 75 Gewichtsprozent, insbesondere 55 - 70 Prozent für Bariumsulfat in einem für Röntgenstrahlen undurchlässigen Garn, bevorzugt 30 - 40 Gewichtsprozent für Ruß in einem leitfähigen Garn und bevorzugt 60 - 85 Gewichtsprozent für ein Metallpulver oder Ferrit. Nach Volumen beträgt der Füllstoffanteil des Garns im allgemeinen 15 - 35 Volumenprozent.
Eine weitere Art verwendungsfähiger Füllstoffe besteht aus saugfähigen Teilchen wie Aktivkohle oder Kieselgel nach der europäischen Patentanmeldung 31 719. Vor Mischung mit dem faserbildenden Polymeren, zum Beispiel Polypropylen, vermischt man den saugfähigen Füllstoff mit einem extrahierbaren Trägermaterial wie zum Beispiel Paraffinwachs, das nach dem Spinnen durch Extraktion wieder entfernt wird. Dadurch vermeidet man Verschluß der Poren der saugfähigen Teilchen durch das Polymere. In diesem Fall kann der Anteil der saugfähigen Teilchen in den extrudierten Filamenten weniger als 25 Gewichtsprozent betragen, vorausgesetzt der Gesamtfüllstoffanteil, d.h. saugfähige Teilchen zusammen mit extrahierbarem Träger, beträgt mindestens 25 Gewichtsprozent.
Zur Erstellung einer problemlos verspinnbaren Dispersion des Füllstoffs im faserbildenden Polymer ist es zweckmäßig, den Füllstoff mit 0,1 - 2 Gewichtsprozent eines Kupplungsmittels vorzubehandeln. Das Kupplungsmittel kann man dabei dem Füllstoff zugeben, indem man es in Form einer gegebenenfalls verdünnten Flüssigkeit in den Füllstoff einmischt. Eine zweckmäßige Reihe handelsüblicher Kupplungsmittel basiert auf Titansäureestern der allgemeinen Formel:
R&sub3; Ti Or'
in der R, gleich oder verschieden, jeweils für den Rest einer sauren organischen Verbindung, zum Beispiel einer Carbon- oder Phosphorsäure, mit einer 6 - 20 Kohlenstoffatome enthaltenden Kohlenwasserstoffkette (bevorzugt einer Alkylgruppe) und R' für eine Alkylgruppe, bevorzugt mit 3 - 6 Kohlenstoffatomen, steht. Konkret als besonders geeignet für die Dispergierung eines Füllstoffs in einem faserbildenden Polyolefin wie Polypropylen sei Tri(dioctylpyrophosphato) titansäureisopropylester erwähnt. Weiterhin sind geeignet Verbindungen, in denen R eine von einer langkettigen Fettsäure abgeleitete Acylgruppe, zum Beispiel eine Stearoyl- oder Isostearoylgruppe, darstellt, zum Beispiel Tri-isostearoyltitansäureisopropylester und Tri(dioctylphosphato)titansäureisopropylester.
Den behandelten Füllstoff vermischt man mit dem thermoplastischen faserbildenden Material zu einer homogenen schmelzspinnbaren Mischung. Diese wird bevorzugt durch eine Spinndüse mit Düsenöffnungen eines Durchmessers von 0,4 bis 2,5 mm extrudiert. Die Extrusion ist bevorzugt im wesentlichen nach unten gerichtet. Das gebildete Garn kann zum Beispiel 5 - 50 Filamente aufweisen; konkrete Beispiele für Garne mit einem Rußgehalt von 30 Gew.-% sind ein Garn vom Titer dtex 180 f 7 und ein Garn vom Titer dtex 1200 f 30.
Beim Streckwerk handelt es sich bevorzugt um ein Paar Klemmwalzen, die Spannung auf die Filamente ausüben. Die zur Umlenkung des Fadenlaufs verwendete Führung ist bevorzugt in einem Abstand von 10 bis 100 cm von der Spinndüse angeordnet. Bei der Führung handelt es sich bevorzugt um eine solche der nicht drehbaren Art mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aus einem wenig Reibungswiderstand bietenden Material, zum Beispiel einer Stange aus Keramik. Man kann auch ein Führungssystem mit zwei oder mehreren solchen Führungen zwischen der Spinndüse und dem Streckwerk einsetzen, vorausgesetzt der Fadenlauf erfährt eine Umlenkung von mindestens 30 Grad an mindestens einer der Führungen. Der Fadenlauf wird bevorzugt um 45 - 135 Grad, besonders bevorzugt 60 - 120 Grad, an der Führung oder an mindestens einer der Führungen umgelenkt. Die Führung dient dazu, die auf die frisch ersponnenen Filamente ausgeübte Fadenspannung so zu steuern, daß der Hauptteil der Verstreckung des Garns zwischen der Führung und dem Streckwerk erfolgt. Je größer der Garnumlenkungswinkel, desto größer ist in der Regel bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit des Streckwerks die Verstreckung und Orientierung des Garns. Die Gesamtdistanz von der Spinndüse zum Streckwerk beträgt bevorzugt 90 - 130 cm.
Die Temperatur des Garns an der Führung kann man durch Heißluftbeaufschlagung des Garns im Bereich der Führung beeinflussen. Die dem Garn zugeführte Luft besitzt bevorzugt eine Temperatur TºC, derart, daß Tm-T \ 40, wobei TmºC den Schmelzpunkt des Garns darstellt, also eine Temperatur bis zu 40ºC unter dem Schmelzpunkt, zum Beispiel eine Temperatur von 100 bis 140ºC bei einem Garn auf Basis Polypropylen. Die Heißluftmenge liegt bevorzugt bei 0,1 bis 0,5 m³/Min. Heißluft kann gegebenenfalls auch dem Bereich zwischen der Spinndüse und der Führung zugeführt werden.
Bei Beaufschlagung des Garns mit einem Falschdraht vor seiner Aufwicklung läßt man den auf das Garn aufgetragene Falschdrahtdrall im allgemeinen rückwärts von der Falschdrahtvorrichtung in Richtung des das Garn abziehenden Streckwerks, zum Beispiel Klemmwalzen, laufen. Das Garn kann man bei seiner Passage durch die Führung und das Streckwerk (Klemmwalzen) auf einer genügend hohen Temperatur halten, daß es sich ausreichend in dieser Falschdrahtzone ohne weitere Wärmezufuhr in diese Zone verformen läßt, damit seine
Falschdrahtstruktur bei der Aufwick1ung beibehält. Die Druck- und Temperaturverhältnisse an der Berührungsstelle zwischen den Walzen können dergestalt sein, daß die Filamente bei ihrer Passage durch die Berührungsstelle und dem Einlauf in die Falschdrahtzone zum Teil leicht aneinander kleben. Sie trennen sich jedoch wieder leicht bei ihrer Passage durch die eigentliche Falschdrahtvorrichtung oder bei der Aufwicklung.
Einem solchen Garn wird der Falschdraht bevorzugt mit einer Luftdüse erteilt. Ein Friktionsscheibensystem wäre aber auch eine Möglichkeit. Die Luftdüse besteht aus einem vom Garn zu durchlaufenden Röhrchen oder ähnlichen Leitungsteil und einem quer zur Garnlaufrichtung und zur Achse des Garndurchzugs versetzt angeordneten Lufteinlaß. So kann der Lufteinlaß zum Beispiel senkrecht zur Garnlaufrichtung oder um bis zu 45º nach vorne oder hinten geneigt angeordnet sein. Es kann auch tangential zum Garndurchzug angeordnet sein. Der Druck der an die Falschdrahtvorrichtung gelieferten Luft kann zum Beispiel 70 - 250 kPa (10 bis 40 psi) betragen. Die einströmende Luft erzeugt einen Wirbel im Garndurchzug, der das Garn dreht.
Es ist auch möglich, die Falschdrahterteilung an dem zur Umlenkung des Garns vorgesehenen Führungssystem vorzunehmen. In diesem Fall besteht das Führungssystem vorzugsweise aus einer nicht drehbaren Stange aus Keramik, wie oben beschrieben, von wo aus das Garn zu einer drehbaren Rolle läuft. Die Rolle besitzt bevorzugt einen relativ engen Mittelteil zwischen nach außen geneigten Teilen mit zum Beispiel einer kegelstumpfförmigen Fläche, der den kürzesten Weg für das Garn bedeutet. Die Führungsstange und die Rolle sind so angeordnet, daß der Faden zwischen ihnen nicht senkrecht zur Drehachse der Rolle, sondern zum Beispiel in einem Winkel von 2 bis 20 Grad gegenüber der Senkrechten auf der Drehachse geneigt läuft. Das Garn trifft so zuerst auf eine geneigte Fläche der Rolle und wird an der geneigten Fläche einer rollenden Bewegung unterworfen, womit den Einzelfäden des Garns eine Drehung erteilt wird. Da das Garn zwischen Führungsstange und Rolle immer noch eine erhöhte Temperatur aufweist, ist es genügend verformbar, um durch den Drehungseffekt falschdrahtgekräuselt zu werden.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Garns eignet sich eine Vorrichtung zur Bildung von verdrehtem, zumindest teilorientiertem Garn mit
einer Spinndüse zur Schmelzerspinnung eines Multifilamentgarns,
einem Streckwerk zum Abzug der Filamente von der Spinndüse mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, das Garn zumindest teilweise zu orientieren, und
einem Falschdrahtsystem zwischen der Spinndüse und dem Streckwerk mit einer nicht drehbaren Rolle mit einem relativ engen Mittelteil, der zwischen nach außen geneigten Teilen eingeschlossen ist, so angeordnet, daß die aus der Spinndüse extrudierten Filamente um das nicht drehbare Führungselement und von da um die Rolle herum. laufen, wobei die Laufrichtung der Filamente am nicht drehbaren Führungselement um einen Winkel von mindestens 300 umgelenkt wird, und daß das Garn zwischen dem Führungselement und der Rolle nicht senkrecht zur Drehachse der Rolle läuft.
Der Winkel zwischen der geneigten Fläche der Rolle und der Drehachse der Rolle kann zum Beispiel 15 bis 80 Grad, bevorzugt 45 bis 75 Grad, betragen. Je größer dieser Winkel, desto kleiner die erforderliche Umlenkung des Fadenlaufs gegenüber der Senkrechten auf der Drehachse, damit man eine Berührung zwischen dem Garn und der geneigten Fläche der Rolle erreicht.
Die dem Garn am Führungssystem erteilte Falschdrahtdrehung ergibt auch eine Adhäsion und teilweise Fusion der Filamente, so daß sie nicht leicht zu trennen sind, der multifile Charakter des Garns aber eindeutig erhalten bleibt. Das so erhaltene hartgriffige Garn mag zwar für einige Verwendungszwecke wie Kleiderstoffe ungeeignet sein, ist dafür aber für andere Anwendungen geeignet, zum Beispiel ein mit leitfähigem Ruß gefülltes Garn als Teppichrücken. Erfindungsgemäß hergestellte teilfusionierte Multifilamentgarne haben gegenüber Monofilamenten Vorteile als leitfähige Garne: neben größerer Flexibilität bieten sie die Eigenschaft, sich bei Fadenbruch an der Bruchstelle in einzelne Filamente aufzuteilen, was den Fortbestand einer elektrischen Leitung durch das Garn fördert.
In einer weiteren Ausführungsform läuft das Garn zuerst durch eine Texturierzone, wo es erhitzt wird, und dann durch eine Falschdrahtvorrichtung. Dabei wird das Garn in der Texturierzone unter Spannung gehalten, wobei die Untereilung bevorzugt 10 bis 25 Prozent beträgt. In diesem Fall läßt man das Garn zwischen Führung und Streckwerk so weit abkühlen, daß seine Temperatur bei Passage durch das Streckwerk bevorzugt mindestens 50ºC unter dem Schmelzpunkt des Garns, zum Beispiel unter 90ºC bei einem Garn aus Polypropylen liegt. Die in der Texturierzone angeordnete Heizvorrichtung hat bevorzugt eine Temperatur, die der Schmelztemperatur des Garns entspricht oder in ihrer Nähe liegt, zum Beispiel 135 - 160ºC in Falle eines Garns aus Polypropylen; das Garn selbst erreicht eine etwas niedrigere Temperatur. Die Verwendung einer niedrigeren Temperatur am Streckwerk durch die Anordnung der Heizvorrichtung in der Texturierzone erzeugt ein Garn mit weicherem Griff.
Bei der in der Texturierzone angeordneten Falschdrahtvorrichtung handelt es sich bevorzugt um eine Anordnung von miteinander kämmenden Friktionsscheiben. Man kann auch einen Falschdrahtstift oder eine Luftdüse als Falschdrahtvorrichtung einsetzen. Handelt es sich bei der eingesetzten Falschdrahtvorrichtung um einen am Garn anliegenden Festkörper, zum Beispiel Friktionsscheiben, ist es zur Vermeidung von Abriebschäden des Garns und Füllstoffverlusten zweckmäßig, das Garn mit einem Gleitmittel zu versehen. Eine Möglichkeit des Gleitmittelauftrags besteht darin, eine Vorrichtung des Typs Casablanca, bestehend aus einem zwei kleine Rollen umlaufenden, bevorzugt aus einem textilen Flächengebilde bestehenden Band, das aufgrund der Anordnung der kleinen Rollen an einer großen Galettenrolle anliegt, am Streckwerk einzusetzen. Eine der kleinen Rollen, bevorzugt die hintere, bildet zusammen mit der Galette, an die sie vorgespannt anliegt, eine Klemme, durch die Spannung auf das Garn ausgeübt wird. Das Garn läuft zwischen Band und Galette. Das Gleitmittel kann in der gewünschten Menge auf das Band an der von der Galette abgewandten Seite aufgetragen und von dort auf das Garn übertragen werden.
Das Garn wird bevorzugt ohne Drehung auf einen in Seitenlagegewickelten Spulenkörper aufgenommen. Die dem Garn erteilte Falschdrahtstruktur fördert den Fadenschluß, so daß das Abwickeln ohne wesentliche Auftrennung des Garns in Filamente vor sich geht. Bei Falschdrahterteilung durch eine Luftdüse kann es auch zu einer gewissen Verflechtung der Filamente des Garns kommen, was ebenfalls den Fadenschluß fördert.
Erfindungsgemäß hergestelltes Garn besitzt im Vergleich zu ursprünglich ohne orientierenden Abzug oder Falschdrahterteilung aufgewickeltes und erst dann verstrecktes Garn eine wesentlich erhöhte Reißfestigkeit.
Das schon reißfestere und bei der Weiterverarbeitung weniger bruchanfällige erfindungsgemäß hergestellte Garn kann man noch weiter gegen Beschädigung schützen, indem man es mit einem Wickelgarn umwickelt. Das Wickelgarn besteht bevorzugt aus Polyester-, zum Beispiel Polyethylenterephthalat-, oder Polyamidfilamenten, die keinen oder nur einen sehr geringen Gehalt (weniger als 10 Gewichtsprozent) an teilchenförmigem Füllstoff aufweisen. Der Titer des Wickelgarns beträgt bevorzugt dtex 50 - 200 f 20 - 40, wobei es sich bei dem Wickelgarn bevorzugt um ein verzwirntes oder verwirbeltes Produkt handelt.
Das hochgefüllte Garn wird mit dem Wickelgarn umwickelt. Das kann vor Aufwicklung des erfindungsgemäßen hochgefüllten Garns auf einer Spule oder in einem weiteren getrennten Arbeitsgang erfolgen. In einem bevorzugten Verfahren zur Umwicklung des hochgefüllten Garns führt man es durch eine sich drehende Hohlspindel hindurch, die das Wickelgarn in Spulenform trägt. Das Wickelgarn kann zum Beispiel um das hochgefüllte Garn mit 3 bis 10 Wicklungen pro Zentimeter herumgelegt werden.
Die Erfindung sei beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung des Garns gemäß der Erfindung,
Figur 2 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Vorrichtung zur Herstellung des Garns gemäß der Erfindung,
Figur 3 eine schematische Seitenansicht einer alternativen Vorrichtung zur Herstellung des Garns gemäß der Erfindung und
Figur 4 eine Draufsicht des in der Vorrichtung nach Figur 3 verwendeten Führungssystems.
In der Vorrichtung nach Figur 1 wird ein thermoplastisches, faserbildendes Polymer, das mindestens 25 Gewichtsprozent an teilchenförmigem Füllstoff enthält, durch die Spinndüse 1 zu Filamenten 2 schmelzversponnen. Die Filamente laufen über ein Führungssystem 3, das aus den Führungsrollen 4 und 5 besteht, zu den das Garn abziehenden Klemmwalzen 6 und 7. Dabei erfährt das laufende Garn eine Umlenkung um etwa 90º an der Rolle 4 und dann um etwa 80º an der Rolle 5. Auch wird das Garn im Bereich des Führungssystems 3 mit Heißluft aus dem Rohr 8 angeblasen.
Von den Klemmwalzen 6, 7 läuft das Garn 2a zu einer auf einer Luftdüse basierenden Falschdrahtvorrichtung 10 mit einem Garndurchzug 11 und einem Lufteinlaß 12, der im wesentlichen senkrecht zur Laufrichtung des Garns 2a und im wesentlichen tangential zu dem Garndurchzug 11 angeordnet ist. Der dem Garn 2a erteilte Falschdraht läuft nach hinten zu den Klemmwalzen 6 und 7 und nach vorne zur Führung 13. Über diese Führung 13 laufend wird das Garn bei 14 in Form eines in Seitenlage gewickelten Spulenkörpers aufgenommen.
In der Vorrichtung nach Figur 2 wird ein thermoplastisches, faserbildendes Polymer, das mindestens 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers mit Füllstoff, eines teilchenförmigen Füllstoffs enthält, durch die Spinndüse 21 zu Filamenten 22 schmelzversponnen. Die Filamente laufen über ein Führungssystem 23, das aus Führungsstangen 24 und 25 besteht, zu einem Streckwerk 26. Dabei erfährt das Garn eine Umlenkung um etwa 90 Grad am Stange 24 und dann um etwa 80 Grad an Stange 25. Das Streckwerk 26 besteht aus einem Band 41, das die Rollen 42 und 43 umläuft und an der Galette 44 zur Bildung einer Fadenspannung auf das Garn ausübende Klemme anliegt; die Rolle 42 sitzt dabei knapp über der Galette 44, oder sie kann auch leicht gegen sie anliegen. Auf das Band wird über einen nicht eingezeichneten, von einer Dosierpumpe versorgten Schlauch Gleitmittel aufgetragen.
Vom Streckwerk 26 läuft das Garn 22a zur Heizeinrichtung 48 und von da zu einem auf Friktionsscheiben basierenden Falschdrahtaggregat 49 mit zum Beispiel sechs miteinander kämmenden Drehscheiben. Solche Aggregate sind auf dem Markt erhältlich, zum Beispiel von Barmag. Vom Friktionsscheibenaggregat 49 läuft das Garn 22a zu einer Fadenspannungseinrichtung 51 des Typs Casablanca, ähnlich dem Streckwerk 26, mit einem Band, das Rollen 53 und 54 umläuft und dabei die Galette 55 berührt; die Fadenspannung ausübende Klemme ergibt sich zwischen der Rolle 54 und der Galette 55. Die Drehgeschwindigkeit der Galetten 44 und 55 wird so eingestellt, daß sich die erwünschte Untereilung durch die Texturierzone ergibt. Der dem Garn 22a erteilte Falschdraht läuft nach hinten zum Streckwerk 26 und nach vorne zur Fadenspannungseinrichtung 51 und wird im Garn durch die Heizvorrichtung 48 fixiert. Von der Fadenspannungseinrichtung 51 wird das Garn um die Führung 56 herumgeführt und dann bei 57 in Form eines in Seitenlage gewickelten Spulenkörpers aufgenommen.
In den Vorrichtungen nach den Figuren 3 und 4 wird ein gefülltes thermoplastisches faserbildendes Polymer durch eine Spinndüse 61 in Filamente 62 schmelzversponnen. Die Filamente laufen durch ein Führungssystem 63 mit Keramikführungsstange 64 und Rolle 65 zum Streckwerk 66. Dabei wird das Garn an der Stange 64 um etwa 65 Grad und an der Rolle 65 um etwa 90 Grad umgelenkt. Beim Streckwerk 66 handelt es sich um ein solches des Typs Casablanca, wie schon oben unter Bezug auf Figur 2 beschrieben. Vom Streckwerk läuft das Garn zur Führung 67 und von da zur Aufwicklung bei 68 in Form eines in Seitenlage gewickelten Spulenkörpers.
Wie in Figur 4 ersichtlich, sind die Führungsstange 64 und die Rolle 65 achsparallel auf einer Platte 71 angeordnet. Die Führungsstange 64 weist vier in verschiedenen Abständen gegenüber der Rolle 65 versetzte Garnleitungsrinne 72a bis 72d auf. Die Rolle 65 ist um den Stiel 73 drehbar gelagert und besitzt einen Mittelteil 74 zwischen nach außen geneigten kegelstumpfförmigen Flächen 75, 76.
Auf seinem Weg von der Rinne 72c der Führungsstange 64 zur Rolle 65 läuft das Garn 62 über die Schrägfläche 75 der Rolle und erfährt dabei eine Drehung, wobei der erteilte Drall rückwärts zum Stab 64 läuft. Da das Garn 62 vom Schmelzspinnen noch warm und somit verformbar ist, verbleibt der erteilte Drall im Garn als Falschdrall- bzw. -draht-Kräuselung.
Bei einer bewährten Vorrichtung dieser Art lag der Abstand zwischen der Führungsstange 64 und der Rolle 65 bei 4,5 cm und waren die Garnleitungsrinnen 72a bis 72d gegenüber dem Mittelteil 74 der Rolle 65 um 0,25 cm bis 1,5 cm versetzt. Man erhielt reißfeste, fadenschlüssige Garne unabhängig von der jeweils verwendeten Garnleitungsrinne 72; bei Anwendung einer stärker versetzten Garnleitungsrinne wie 72d erhielt man stärkere Kräuselung und größeren Zusammenschluß der Filamente.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel 1

60 Teile Bariumsulfat wurden mit 0,5 Teilen Tri(isostearoyl)titansäureisopropylester als Kupplungsmittel vorgemischt und dann mit 39,5 Teilen Polypropylen zu einer Masse verarbeitet. Die Masse wurde granuliert, getrocknet, einem Schmelzspinnextruder zugeführt und bei einer Schmelztemperatur von 175ºC durch eine Spinndüse mit 34 Öffnungen, je eines Durchmessers von 1000 Mikron, extrudiert. Das Garn wurde in einer Vorrichtung des in Figur 1 gezeigten Typs abgezogen, falschdrahtverzwirnt und aufgewickelt. Dabei war das Führungssystem 3 60 cm unter der Spinndüse angeordnet. Im Bereich des Führungssystems 3 wurde das Garn mit Luft von 12ºC angeblasen. Die Umlaufgeschwindigkeit der Klemmwalzen 6, 7 betrug 140 Meter pro Minute. In der auf einer Luftdüse basierenden Falschdrahtvorrichtung 10 stand die auf das Gran einwirkende Luft unter einem Druck von 20 psi (140 kPa).
Erhalten wurde ein falschdrahtgekräuseltes Garn, das aufgrund seines Falschdrahtcharakters guten Fadenschluß aufwies. Der Gesamttiter des Garns betrug 4200 dtex. Seine Reißfestigkeit betrug 3,1 cN/tex und die Dehnbarkeit 78 Prozent.
Ein zum Vergleich aus der gleichen Masse ohne orientierenden Abzug (mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 40m/Min ohne ein umlenkendes Führungssystem 3) hergestelltes Garn eines ähnlichen Gesamttiters wies eine Reißfestigkeit von 1,2 cN/tex und eine Dehnbarkeit von 235 Prozent auf. Dieser Reißfestigkeitswert des Garns konnte auch durch nachträgliche Verstrekkung nicht wesentlich erhöht werden.

Beispiel 2

30 Teile Elektroruß wurden mit 0,5 Teilen Tri(isostearoyl )titansäureisopropylester vorgemischt und dann mit 69,5 Teilen Polypropylen zu einer Masse verarbeitet. Diese Masse wurde analog Beispiel 1 versponnen, um das Führungssystem 3 herumgeführt, durch die Klemmwalzen 6, 7 mit 200 m/Min verstreckend abgezogen, falschdrahtverzwirnt und aufgewickelt. Man erhält ein Garn des Titers dtex 1120 f 34 mit einer Reißfestigkeit von 7,6 cN/tex. Ein aus der gleichen Masse ohne orientierenden Abzug (mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 40 m/Min sowie ohne Umlenkung durch das Führungssystem 3) mit einem ähnlichen Titer hergestelltes Garn zeigte eine Reißfestigkeit von 1,8 cN/tex.

Beispiel 3

60 Teile Bariumsulfat wurden mit 0,5 Teilen Tri(isostearoyl)titansäureisopropylester als Kupplungsmittel vorgemischt und dann mit 39,5 Teilen Polypropylen zu einer Masse verarbeitet. Diese Masse wurde granuliert, getrocknet, einem Schmelzspinnextruder zugeführt und bei einer Schmelztemperatur von 175ºc durch eine Spinndüse mit 40 Öffnungen, je mit einem Durchmesser von 1000 Mikron, extrudiert. Das Garn wurde mit einer Vorrichtung des in Figur 2 gezeigten Typs abgezogen, falschdrahtverzwirnt und aufgewickelt. Das Führungssystem 23 war 50 cm unter der Spinndüse angeordnet. Die Umlaufgeschwindigkeit der Galette 44 betrug 140 Meter pro Minute. Die Temperatur der Heizvorrichtung betrug 147ºC. Die Umlaufgeschwindigkeit der Galette 55 betrug 166 Meter pro Minute.
Erhalten wurde ein falschdrahtgekräuseltes Garn, das aufgrund seines Falschdrahtcharakters guten Fadenschluß zeigte. Der Gesamttiter des Garns lag bei 4200 dtex. Seine Reißfestigkeit lag bei 2,8 cN/tex und die Dehnbarkeit bei 72 Prozent (zum Teil von der Falschdrahtkräuselung des Garns herrührend). Das Garn hatte einen weicheren Griff als in Beispiel 1.

Beispiel 4

Die bariumsulfatgefüllte Polypropylenmasse nach Beispiel 3 wurde durch die Spinndüse nach Beispiel 3 schmelzversponnen. Das Garn wurde in einer Vorrichtung des in Figuren 3 und 4 gezeigten Typs abgezogen, falschdrahtverzwirnt und aufgewickelt. Das Führungssystem 63 befand sich 50 cm unter der Spinndüse. Die Führungsstange 64 und die Rolle 65 waren in bezug auf ihre Achsen 4,5 cm voneinander entfernt angeordnet. Die Garnleitungsrinne 72c war um 0,8 cm gegenüber dem Mittelteil 74 der Rolle 65 versetzt (Winkel des Garnwegs 10 Grad von der Senkrechten). Der Winkel der kegelstumpfförmigen Fläche 75 zu der Achse der Rolle 65 betrug 60 Grad. Erhalten wurde ein aus falschdrahtverzwirnten, teilfusionierten Filamenten bestehendes Garn mit einem Titer von dtex 4320 f 40 und einer feinheitsbezogenen Reißfestigkeit von 3,5 cN/tex.

Claims

1. Verfahren für die Garnherstellung mittels Schmelzspinnen eines thermoplastischen, faserbildenden Polymers unter Abzug des Spinnguts von der Spinndüse durch ein Streckwerk mit einer Geschwindigkeit, die ausreicht, das Spinngut wenigstens teilweise zu orientieren, wobei die Laufrichtung des Spinnguts im Winkel von mindestens 30º zwischen der Spinndüse und dem Streckwerk umgelenkt wird, indem das ersponnene Garn veranlaßt wird, um eine Führung herum zu laufen, die sich zwischen der Spinndüse und dem Streckwerk befindet, wobei die Führung die auf das frisch ersponnene Gut ausgeübte Spannung so steuert, daß der größte Teil der Verstreckung des Spinnguts zwischen der Führung und dem Streckwerk stattfindet, und Aufwicklung des Spinnguts als Garn, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer mindestens 25 Gew. -% eines teilchenförmigen Füllstoffes enthält, bezogen auf das Gewicht des Polymers mit Füllstoff, wodurch ein Garn mit hohem Füllstoffgehalt erzeugt wird, und daß die Führung so angeordnet ist, daß sich das Spinngut an der Führung immer noch auf einer erhöhten Temperatur über (Tm-40ºC) befindet, wobei Tm der Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spinngut um eine nicht drehbare Führung läuft und von dort auf eine drehbare Rolle mit einem relativ engen Mittelteil, der zwischen nach außen geneigten Teilen eingeschlossen ist, so daß das von der nicht drehbaren Führung kommende Spinngut zuerst eine geneigte Fläche der Rolle berührt und einer rollenden Bewegung gegen die geneigte Fläche unterworfen wird, womit dem Spinngut eine Drehung erteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spinngut nach Durchlaufen des Streckwerks falschgezwirnt wird, wobei der Falschdraht in einer Zone aufgetragen wird, die sich von oberhalb der Falschdrahtvorrichtung bis zu dem Streckwerk erstreckt, wobei das Spinngut beim Passieren der Führung und des Streckwerks auf einer genügend hohen Temperatur gehalten wird, daß es in dieser Falschdrahtzone ausreichend verformbar ist, um bei der anschließenden Aufwicklung seine Falschdrahtkonfiguration beizubehalten.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Spinngut zwischen der Führung und dem Streckwerk so abkühlen läßt, daß seine Temperatur beim Passieren des Streckwerks mindestens 50º C unter dem Schmelzpunkt des thermoplastischen, faserbildenden Polymers liegt, und das Spinngut nach Passieren des Streckwerks durch eine Texturierzone läuft, in der es aufgeheizt wird, und dann eine Falschdrahtvorrichtung durchläuft.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung 10 bis 100 cm von der Spinndüse entfernt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung eine nicht drehbare Stange aus Keramik ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennziechnet, daß das Spinngut um zwei oder mehr Führungen zwischen der Spinndüse und dem Streckwerk läuft, wobei die Laufrichtung des Spinnguts im Winkel von mindestens 30º an wenigstens einer der Führungen umgelenkt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrichtung des Spinnguts mittels der Führung im Winkel von 60 bis 120º umgelenkt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Luft von bis zu 40ºC unter dem Schmelzpunkt des thermoplastischen, faserbildenden Polymers im Bereich der Führung(en) dem Spinngut zugeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich beim Streckwerk um ein Paar Klemmwalzen handelt, die Spannung auf das Spinngut ausüben.

11. Endloses, schmelzgesponnenes Multifilamentgarn aus einem thermoplastischen, faserbildenden Polymer, das mit mindestens 55 Gew. -% Bariumsulfat gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn teilweise orientiert ist und eine Dehnbarkeit von unter 100 % und eine Reißfestigkeit von mindestens 2,5 cN/tex hat.

12. Endloses, schmelzgesponnenes Multifilamentgarn aus einem thermoplastischen, faserbildenden Polymer, das mit mindestens 30 Gew.-% Ruß gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Garn teilweise orientiert ist und eine Dehnbarkeit von unter 100 % und eine Reißfestigkeit von mindestens 4 cN/tex hat.

13. Garn nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische, faserbildende Polymer Polypropylen ist.

14. Garn nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Polypropylen 0,2 bis 2,0 Gew.-% eines Polyesters mit einem Schmelzpunkt im Bereich 100 bis 150ºC enthält.

15. Garn nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff mit 0,1 bis 2,0 Gew.-% eines Kupplungsmittels vorbehandelt ist.

16. Garn nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Falschdrahterteilung des Garns unter Adhäsion und teilweiser Fusion der Filamente erfolgt ist, so daß sie nicht leicht zu trennen sind.

17. Garn nach einem der Ansprüche 11 bis 16, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 10.