DE60208081T3

DE60208081T3 - Verfahren zur herstellung von polyamidmischgarnen

Info

Publication number: DE60208081T3
Application number: DE60208081T
Authority: DE
Inventors: Walter Stephen MARLOW
Original assignee: INVISTA TECHNOLOGIES Sarl WILMINGTON; Invista Technologies SARL USA
Current assignee: INVISTA TECHNOLOGIES Sarl WILMINGTON; Invista Technologies SARL USA
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2022-03-02
Also published as: US20050221082A1; DK1481118T3; CY1105670T1; ATE312961T1; DK1481118T4; BR0215634A; IL163838A; SK286604B6; DE60208081D1; IL163838A0; ES2253520T5; EP1481118B2; WO2003074769A1; ES2253520T3; EP1481118A1; AU2002245686B2; SK3372004A3; DE60208081T2; KR100832682B1; EP1481118B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren für die Herstellung von Polyamid-Mischgarnen für Endanwendungen für Bekleidungstextilien und betrifft Mischgarne, Textilien und Bekleidungsstücke, die damit erhalten werden.
Angestrebt wird die Schaffung von Textilmaterialien speziell für Endanwendungen für Bekleidung, die Filamente von mehr als einer Polymerart umfassen. Insbesondere lassen sich, wenn die Textilware eine Mehrzahl unterschiedlicher Filamente mit unterschiedlichen Farbstoffaffinitäten enthält, attraktive visuelle Effekte beim Färben der Textilware erzielen.
Bekannt ist die Schaffung derartiger Mischtextilmaterialien, indem die Textilware mit mehr als einer Garnart gewebt wird. Es ist ebenfalls bekannt, Garne aus Bikomponentenfilamenten bereitzustellen, beispielsweise aus Filamenten, die einen Mantel aus einem ersten Polymer und einem Kern aus einem zweiten Polymer besitzen. Schließlich ist die Bereitstellung von Garnen mit Mischfilamenten bekannt, indem Multifilamentgarne, die aus unterschiedlichen Materialien auf einer Texturiermaschine versponnen werden, verwirbelt werden. Allerdings ist dieses Verfahren nicht gänzlich zufriedenstellend und auf die Erzeugung von texturierten Mischgarnen beschränkt.
Dementsprechend wäre es wünschenswert, neuartige textile Mischgarne und speziell Polyamidgarne für Anwendungen in Bekleidungsstücken zu entwickeln, die sich schnell und kostengünstig erzeugen lassen.
Die überwiegende Mehrzahl von Nylongeweben (Polyamidgeweben) wird mit sogenannten anionischen Farbstoffen gefärbt, die über eine spezielle Affinität für die Amin-Endgruppen des Garns verfügen. Im typischen Fall enthalten anionisch färbbare Polyamide mindestens etwa 30 und noch typischer etwa 40 bis 60 und bis zu etwa 80 Amin-Endgruppenäquivalente (AEG) pro 10⁶ Gramm Polymer. In derartige Farbstoffe sind saure Farbstoffe einbezogen, vormetallisierte Farbstoffe, Reaktivfarbstoffe usw.
Ebenfalls ist bekannt, dass Nylongarne, die normalerweise von anionischen Farbstoffen stark gefärbt werden, gegenüber solchen Farbstoffen resistent gemacht werden können, indem die Polymerchemie modifiziert wird. Die zum Modifizieren des Polyamids verwendeten Mittel schließen bifunktionelle Carbonsäuren ein und speziell sulfonierte organische bifunktionelle Säuren und deren Ester. (Siehe hierzu beispielsweise die US-P-4 075 378 , erteilt an E. I. du Pont de Nemours and Company). Diese Garne werden als kationisch färbbare Garne oder üblicherweise als ”Cat-dye”-Garne bezeichnet und gelegentlich als ”Basefärbe”-Garne. Diese Garne enthalten normalerweise weniger als etwa 40 und noch typischer 15 Amin-Endgruppenäquivalente pro 10⁶ Gramm Polymer. Im typischen Fall enthalten kationisch färbbare Polyamide mindestens etwa 50 und mehr bevorzugt etwa 70 bis 150 aromatische Sulfongruppenäquivalente pro 10⁶ Gramm Polymer. Kationisch färbbare Garne sind in der Herstellung von Teppichen bekannt, wo die Möglichkeit besteht, diese mit anionisch färbbaren Standardgarnen zur Erzeugung eines zweifarbigen Melange-Effektes oder Sprenkel-Effektes zu kombinieren.
Die Verwendung von kationisch färbbaren Garnen für Endanwendungen für Bekleidung ist sehr viel seltener, obgleich sie nicht unbekannt ist. Über die Jahren hat es zahlreiche kommerzielle kationisch färbbare Garne gegeben, wie beispielsweise nach der US-P-3 682 866 , die der Imperial Chemical Industries PLC zuerkannt wurde, sowie der US-P-3 707 344 , die der BASF zuerkannt wurde. Das gemeinsame Merkmal dieser Garne besteht darin, dass sie durch ein Verspinnen mit verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit über einen konventionellen zweistufigen Weg erzeugt wurden. Es ist bekannt, dass die kationisch färbbaren Nylon-Polymere weniger gut versponnen werden können und dieses mit höheren Unterbrechungsraten als standardgemäßes anionisch färbbares Nylon selbst bei der Herstellung von Teppichgarnen. Die leichteren Decitex-Garne, die für Bekleidungstextilien verwendet werden, die sehr viel feineren Filamente und die sehr großen Dehnungsgeschwindigkeiten in Verbindung mit dem Hochleistungsverspinnen haben bis jetzt die Verwendung von kationisch färbbaren Polymeren für Endanwendungen bei der Bekleidung ausgeschlossen. Dieses ist sogar auch mit solchen Garnen der Fall geblieben und speziell bei Verwendung in Kombination mit Nylon mit konventionellem Farbstoff, die sicherlich in hohem Maße wünschenswert sind und eine große Vielzahl von Effekten in Form eines textilen Flächengebildes bieten. Ein besonders wünschenswertes Produkt ist ein teilorientiertes, kationisch gefärbtes Nylongarn (POY, ”partially oriented yarn”), das zum Texturieren mit einem Standard-Farbstoffgarn verwendet werden könnte, um ein texturiertes zweifarbiges Garn mit Melange-Effekt oder Sprenkel-Effekt nach dem Färben zu liefern.
Auf dem Fachgebiet wird ein wirksameres Mittel mit höherer Geschwindigkeit zum Verspinnen von textilen Garnen angestrebt, die mit kationischen Farbstoffen färbbar sind. Mittel zum Verspinnen mit höherer Geschwindigkeit sowie die Produkte dieser Hochgeschwindigkeitsprozesse werden hierin offenbart. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung ist es möglich, sowohl POY-Garne als auch vollverstreckte Hochleistungs-Polyamidgarne (FDY, ”fully-drawn yarns”) mit hoher kationischer Farbstoffaffinität bei überlegenen Bruchraten (Filamentbruch) bei einem kommerziellen Schmelzspinnprozess zu verspinnen. Darüber hinaus ist es mit den hierin offenbarten Mitteln zum Filamentspinnen möglich, empfindliche Garne mit feinem Monofilament-Titer und speziell solche Garne mit Filamenten mit nicht kreisrundem Querschnittprofil zu verspinnen.
Von den Erfindern der vorliegenden Anmeldung ist festgestellt worden, dass es möglich ist, sowohl POY-Garne als auch vollverstreckte Hochleistungsmischgarne aus Polyamid mit hoher kationischer Farbstoffaffinität bei Bruchraten zu verspinnen, die für einen kommerziellen Schmelzspinnprozess akzeptabel, sind, und dass es darüber hinaus sogar möglich ist, empfindliche Mischgarne zu verspinnen, wie beispielsweise Garne, die Filamente mit feinem Filament-Titer und nicht rundem Querschnittprofil enthalten. Dieses wird erreicht, indem die verschiedenen Filamente der Mischung aus separaten Spinnaggregaten in einer Spinnmaschine versponnen und die Filamente in der Spinnmaschine mit Hilfe eines Luftstrahls zum Verflechten verflochten werden, nachdem sich die Filamente verfestigt hatten, jedoch bevor sie aufgewickelt wurden.
Dementsprechend gewährt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Polyamid-Mischgarns, welches Verfahren umfasst: gleichzeitiges Verspinnen einer ersten Gruppe von Filamenten eines ersten Polyamids und einer zweiten Gruppe von Filamenten eines zweiten Polyamids, das von dem ersten Polyamid verschieden ist; Vereinen der ersten und zweiten Gruppen von Filamenten durch einen Luftstrahl zum Verflechten; und Aufwickeln der verflochtenen Filamente.
Die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Garne sind normalerweise Textilgarne, die besonders für Anwendungen in textilen Flächengebilden für Bekleidungsstücke verwendbar sind, d. h. Garne mit einem Garngewicht von 5 bis 300 dtex, einem Filamentgewicht von 0,5 bis 7 dtex. Vorzugsweise weisen die Garne 3 bis 136 Filamente auf.
Vorzugsweise haben die Garne eine Filamentgleichförmigkeit mit einem Uster-Wert von 1,5% oder weniger und mehr bevorzugt 1% oder weniger. Dieses ist für Garne wünschenswert, damit sie über die hohe Gleichförmigkeit des Aussehens verfügen, die bei Bekleidungsanwendungen notwendig ist, aber auch um Garnbrüche bei den Verfahrensschritten des Texturierens, Webens und Wirkens zu reduzieren.
Vorzugsweise haben die Garne eine Reißdehnung von 20 bis 90%. Vorzugsweise haben die Garne eine feinheitsbezogene Reißfestigkeit von 25 bis 65 cN/tex. Diese Zugeigenschaften sind alle bei Anwendungen für Bekleidungstextilien wünschenswert.
In bestimmten Ausführungsformen hat das erste Polyamid einen Gehalt an Titandioxid von weniger als 0,1% und bevorzugt weniger als 0,01 Gew.-%, während das zweite Polyamid einen Gehalt an Titandioxid von mehr als 0,3% und bevorzugt mehr als 1,0 Gew.-% hat. Dieses liefert ein Mischgarn, das helle Filament-Highlights von der klaren oder hellen ersten Komponente hat, die vor der matten oder stumpfen zweiten Komponente verstärkt sind.
In bestimmten Ausführungsformen haben das erste Polyamid und das zweite Polyamid unterschiedliche Färbecharakteristiken mit anionischen Farbstoffen oder kationischen Farbstoffen. Diese Färbecharakteristiken können sich aus unterschiedlichen Zahlen von Amin-Endgruppen ergeben. Beispielsweise können sich das erste Polyamid und das zweite Polyamid um mindestens 8 Mol pro 10⁶ g hinsichtlich der Konzentration von Amin-Endgruppen (AEG) und mehr bevorzugt mindestens 12 Mol pro 10⁶ g und noch mehr bevorzugt mindestens 15 Mol pro 10⁶ g unterscheiden. Die AEG-Zahl übt einen Einfluss darauf aus, wie tief das Polyamid durch anionische Farbstoffe gefärbt ist. Alternativ oder zusätzlich kann eines der Polyamide anionische Endgruppen enthalten, wie beispielsweise Sulfonat- oder Carboxylat-Endgruppen, durch die das Polyamid kationisch färbbar gemacht wird.
In bestimmten Ausführungsformen weist das erste Polyamid ein kationisch färbbares Polyamid auf und das zweite Polyamid ein anionisch färbbares Polyamid. Vorzugsweise hat das kationisch färbbare Polyamid mindestens 50 anionische Endgruppen pro 10⁶ g (AEG). Dadurch wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren das erstmalige Hochleistungsverspinnen von Garnen für Bekleidung möglich, mit denen Melange-Effekte oder Sprenkel-Effekte erzielt werden können.
In bestimmten Ausführungsformen können die Filamente des ersten Polyamids und die Filamente des zweiten Polyamids in dem Produktgarn eine absolute Differenz von mindestens 10% hinsichtlich ihrer Schrumpfwerte in siedendem Wasser entsprechend der nachfolgenden Festlegung zeigen. Dieses hat die Wirkung, dass sich in der nachfolgenden Wärmebehandlung die Filamente mit hoher Schrumpfung zusammenziehen und die Filamente mit geringer Schrumpfung sich dadurch abheben, dem Garn oder textilen Flächengebilde ein bauschiges oder texturiertes Aussehen und Griff zu vermitteln.
Beispielsweise weist die Aminkomponente des ersten Polyamids Hexamethylendiamin auf, während das zweite Polyamid ein Copolymer ist, worin die Aminkomponente eine Mischung von Hexamethylendiamin mit mindestens 20 Gew.-% Methylpentamethylendiamin bezogen auf das Gesamtgewicht des Diamins aufweist. Vorzugsweise bestehen die Diaminkomponenten der ersten und zweiten Polyamide im Wesentlichen oder weitgehend aus Hexamethylendiamin und Hexamethylendiamin/20% Methylpentamethylendiamin. In anderen Ausführungsformen kann eines der Polyamide Nylon 6 aufweisen, während das andere Polyamid Nylon 66 aufweisen kann.
In bestimmten Ausführungsformen hat eine der Gruppen der Filamente einen kreisrunden Filamentquerschnitt und die andere der Gruppen der Filamente einen nicht kreisförmigen Filamentquerschnitt. Dieses macht weitere interessante visuelle Effekte möglich, die in dem gleichen Hochleistungsspinnprozess erzielt werden können.
Bevorzugt haben die nicht kreisrunden Filamente einen individuellen Filament-Decitexwert von mehr als 2,5 und die kreisrunden Filamenten einen individuellen Decitexwert von weniger als 2.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen sind die nicht kreisrunden Filamente trilobal mit einem Modifikationsverhältnis größer als 1,2 und kleiner als 2,4 und bevorzugt von 1,4 bis 1,8. Das Modifikationsverhältnis wird als der Quotient aus dem Radius des kleinsten Kreises festgelegt, der das Profil umschreibt, zu dem Radius des größten Kreises, der den vollständigen Innenkreis in dem Profil bildet.
In anderen Ausführungsformen ist der Filamentquerschnitt länglich. Bevorzugt hat der Querschnitt eine zweifache Achse der Rotationssymmetrie. Beispielsweise lässt sich der Filamentquerschnitt aus der Gruppe wählen, bestehend aus ovalen, flachen oder Diaboloformen. Vorzugsweise ist das Längenverhältnis (Längen-Breite-Verhältnis) der längsten Achse des länglichen Filamentquerschnittes zu der kürzesten Achse im rechten Winkel zur längsten Achse größer ist als 1,5.
In bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Gruppe von Filamenten hell und trilobal mit einem Filament-Decitexwert größer als 2,5, einem Modifikationsverhältnis zwischen 1,4 und 1,8 und hergestellt aus basisch färbbarem Polymer, während die zweite Gruppe von Filamenten matt und kreisförmig mit einem Filament-Decitexwert kleiner als 2 ist und hergestellt ist mit säurefärbbarem Polymer.
Die erste und zweite große Anzahl von Filamenten werden weitgehend in konventioneller Weise durch lateral beabstandete erste und zweite Mehrzahl von Spinndüsenöffnungen versponnen, die mit den schmelzflüssigen ersten bzw. zweiten Polyamiden gespeist werden. Die Abmessungen der Spinndüsenöffnungen, der Geschwindigkeit der Schmelze, der Temperatur, der Aufwickelgeschwindigkeit und anderer Spinnbedingungen werden in konventioneller Weise so gewählt, dass die gewünschten Filamenteigenschaften erzeugt werden, wie beispielsweise Form, Gewicht, Gleichförmigkeit und Reißfestigkeit. Die Tatsache, dass die Vielzahl der Filamente verflochten ist führt zu der Einschränkung, dass die Aufwickelgeschwindigkeit von der Definition her für die zwei Gruppen von Filamenten die gleiche ist.
Das Verflechten, auch bekannt als Verschlingen oder Verhaken, ist der Prozess, durch den im Wesentlichen parallele Filamente eines frisch versponnenen Multifilamentgarnes einen Zusammenhalt erhalten, indem regelmäßig beabstandete Knoten oder Verknüpfungspunkte durch Abschnitte von geringerer Filamentverhakung getrennt sind. Diese regelmäßige Verknüpfungsstruktur wird dadurch erzeugt, dass die Filamente durch einen Fluidstrahl geführt werden, wobei es sich bei dem Fluid im typischen Fall um Druckluft handelt. Die Verflechtung führt zu einem Zusammenhalt unter den Filamenten des Garns.
Ein Apparat zum Verflechten von Multifilamentgarnen schließt das Modell FG3 von Fibreguide Ltd., Cheshire, U. K. ein und den Heberlein Polyjet SP von der Heberlein Maschinenfabrik AG, Wattwil, Schweiz. Das Polyjet-SP-25-Modell H133/C14 von Heberlein wurde in den folgenden Beispielen verwendet. Im typischen Fall beträgt der Luftdruck der dem Luftstrahl-Verflechtungsapparat zugeführten Luft 55 bis 200 kPa (8 bis 30 psi). Der Umfang der Verflechtung nimmt im Allgemeinen mit zunehmendem Luftdruck und verringerter Zugspannung des Garns zu.
Die Gruppen von Filamenten können individuell verschlungen werden, um eine stärkere Verknüpfung der Filamente jeder Komponente zu gewähren, bevor sie miteinander verschlungen werden. Dieses liefert eine starke Melange mit einem streifigen Aussehen des fertigen textilen Flächengebildes. Das Weglassen dieses Schrittes führt dazu, dass die Filamente innig gemischt werden, wenn sie vereint werden, um dem textilen Flächengebilde ein Aussehen mit kürzerer Sprenkelung zu vermitteln. Der richtige Anteil der Komponente und die Kombination des Verschlingens lassen sich mühelos experimentell für die speziellen Prozessbedingungen ermitteln, um das gewünschte Aussehen zu erhalten.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Garne haben bevorzugt 6 bis 40 Bindepunkte pro Meter.
Die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können ferner den Schritt des Texturierens des Polyamid-Mischgarns durch Falschzwirntexturieren oder Luftstrahltexturieren umfassen.
Bevorzugt wird das Garn mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3.000 m/min und mehr bevorzugt mit mindestens 3.500 m/min und am meisten bevorzugt mit einer Geschwindigkeit von mindestens 4.000 m/min aufgewickelt. Das Verspinnen mit hoher Geschwindigkeit, das bisher mit kationisch färbbaren Polyamiden noch nicht praktiziert worden ist, liefert eine hohe Garnausbeute und vermittelt den Filamenten außerdem einen Orientierungsgrad.
In einigen Ausführungsformen wird das Garn mit einer hohen Geschwindigkeit im Wesentlichen ohne einen dazwischen geschalteten Schritt des Verstreckens aufgewickelt, wodurch das Garn ein teilorientiertes Garn (POY) ist.
In anderen Ausführungsformen wird das Garn mit hoher Geschwindigkeit mit einem dazwischen geschalteten Schritt des Verstreckens aufgewickelt. Vorzugsweise führt dieses zu einem voll verstreckten Garn (FDY).
In einem zweiten Aspekt gewährt die vorliegende Erfindung ein Polyamid-Mischgarn, das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten werden kann und eine erste Gruppe von Filamenten aus einem ersten Polyamid aufweist, das mit einer zweiten Gruppe von Filamenten aus einem zweiten Polyamid verwirbelt ist, das von dem des ersten Polyamids verschieden ist.
Bevorzugt ist das Garn der vorliegenden Erfindung ein Flachgarn, wobei es jedoch alternativ auch ein texturiertes Garn sein kann oder ein Flachgarn, bei dem Filamente mit unterschiedlicher Schrumpfung kombiniert werden, um ein Aussehen mit Textur und Griff zu vermitteln, wenn es den nachfolgenden Verfahrensschritten des Färbens und Appretieren unterworfen wird.
In einem dritten Aspekt gewährt die vorliegende Erfindung ein textiles Flächengebilde, das ein erfindungsgemäßes Garn aufweist. Beispielsweise kann das textile Flächengebilde ein Gewebe sein, ein Vliesstoff oder ein gewirktes textiles Flächengebilde und ist vorzugsweise ein textiles Flächengebilde für Bekleidung.
In bestimmten Ausführungsformen weist das textile Flächengebilde der vorliegenden Erfindung kationisch färbbares Polyamid auf und ist mit einem kationischen Farbstoff gefärbt worden. Sofern das textile Flächengebilde ein Garn aufweist, bei dem es sich um eine Mischung von kationisch färbbaren und anionisch färbbaren Filamenten handelt, liefert die vorliegende Erfindung vorzugsweise textile Flächengebilde, die sowohl mit kationischen als auch anionischen Farbstoffen und vorzugsweise in dem gleichen Färbebad gefärbt worden sind. Derartige textile Flächengebilde zeigen besonders interessante Farbeffekte.
In einem vierten Aspekt gewährt die vorliegende Erfindung ein Bekleidungsstück, das ein textiles Flächengebilde nach der vorliegenden Erfindung in einem sichtbaren Abschnitt davon aufweist.
Es werden nachfolgend spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, worin sind:
1 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrens für das Verspinnen mit hoher Geschwindigkeit der kationisch färbbaren Polyamidgarne gemäß der vorliegenden Erfindung.
Hier und anderswo in der vorliegenden Patentbeschreibung wurden die Parameter des Verfahrens und die Garne wie folgt gemessen.
Die relativen Viskositäten von Garn und Polymer wurden bei 25°C unter Verwendung einer 8,4%igen (Gewicht/Gewicht)-Lösung des Garns in Ameisensäure mit einem Gehalt von 10% Wasser (ASTM D789) gemessen. Das Instrument, das verwendet wurde, war ein automatisches Kapillarviskosimeter vom U-Rohr-Typ mit festgelegter Zeit.
Die Decitex-Zahl des Garns (die längenbezogene Dichte) wurde bei 20°C und 65% relativer Luftfeuchtigkeit unter Verwendung einer Wickelrad-Waage nach dem Standard BISFA ”Internationally agreed methods for testing polyamid filament yarns” – 1995, gemessen.
Die Gleichmäßigkeit der längenbezogenen Dichte des Garns ist auch bekannt als der Uster-Wert in Prozent (U%), der unter Anwendung des Testgeräts 3, Typ C, für die Uster-Gleichmäßigkeit bestimmt wurde.
Der prozentuale Wert für Öl auf Garn wurde unter Verwendung eines NMR (kernmagnetische Resonanz)-Minispec-pc-120-Instruments nach Bruker bestimmt. Die Kalibrierung erfolgte gegen bekannten Standards, bei denen die Ölmenge durch Extrahieren von Öl aus dem Garn mit Hilfe von heißem Petrolether, durch Verdampfen und Wiegen des Rückstandes gemessen wurde.
Die Zugeigenschaften des Garns (Reißkraft, Reißlänge, prozentuale Reißdehnung und der abgeleitete Parameter T*RE, worin T die Reißlänge ist, die mit RE multipliziert wird, der Quadratwurzel der Reißdehnung), wurden an einem Instron-Tensile-Tester, Model 4301, unter Anwendung der in dem Standard BISFA ”Internationally agreed methods for testing polyamide filament yarns” – 1995, angegebenen Bedingungen gemessen.
Die Verwirbelung wurde nach der Methode des ASTM Standards D4724-87 (Neufassung von 1992) gemessen. Diese Methode umfasst die üblichen Prozeduren der Verwirbelungsmessung durch Nadelinsertion. Die Ergebnisse sind als Bindepunkte pro Meter verwirbeltes Garn angegeben. Ein geeigneter Apparat zur Messung der Bindepunkte ist der automatische Verwirbelungstester Rothschild R2071/72 von Rothschild Measurement Instruments, Traubenstr. 3, Zürich, Schweiz.
Die Schrumpfung in siedendem Wasser wurde nach dem Standard BISFA ”Internationally agreed methods for testing polyamide filament yarns” – 1995 gemessen.
Bezug nehmend auf 1 werden bei 10 oder 10' erste und zweite schmelzflüssige Polymere in die Polymerfilter-Spinnaggregate (12, 12') eingeführt und durch die Spinndüsenplatten (14, 14') dosiert, um zwei räumlich getrennte Gruppen von Filamenten (18, 18') zu erzeugen, die über unterschiedliche Filamentquerschnitte verfügen. Die Filamente werden über einen Seitenstrom von konditionierter Luft in Abschreckschächte (16, 16') abgeschreckt. Vorzugsweise werden die austretenden Filamente in zwei separaten Schächte gekühlt, so dass die Kühlmitteldurchflussrate und andere Parameter (Konvergenzabstand usw.) für die jeweilige Komponente separat optimiert werden können. Die abgeschreckten Filamente werden vorzugsweise separat zu einem Garn an einer Konvergenzführung (20, 20') zusammengeführt und an einer Rolle (22, 22') geölt, um ein mit Spinnappretur präpariertes Garn (24, 24') zu erzeugen, das bei 25 mit Hilfe einer Vorrichtung zum Luftstrahlverwirbeln verwirbelt wird.
Das verwirbelte Garn kann den Weg A nehmen, um abschließend einen FDY zu erzeugen, oder kann den Weg B nehmen, um ein POY zu erzeugen. Das Garn wird auf dem Weg A aus dem Abschreckschacht mit Hilfe der Zuführrollengruppe 26 abgezogen, die schematisch als eine einzelne Rolle dargestellt ist, und wird mit Hilfe der Rollengruppe 28 verstreckt, die ebenfalls schematisch als eine einzelne Rolle dargestellt ist und die eine größere Oberflächengeschwindigkeit hat als die Rollengruppe 26. Das verstreckte Garn wird mit Dampf bei Atmosphärendruck bei 32 relaxiert und wahlweise mit Hilfe der Vorrichtung 34 verwirbelt und zu einem Garnkörper aus vollverstrecktem Garn 36 aufgewickelt. Das Garn auf dem Weg B wird aus dem Abschreckschacht 16' mit Hilfe der Zuführrollengruppe und Garn-Spannrollengruppe 26' und 28' abgezogen. Die ”S-Wickel”-Konfiguration sorgt während der Aufwickelphase für eine gute Handhabung der Garn-Zugspannung, wobei vor dem Aufwickeln eines Garnkörpers von POY 36' wahlweise die Verschlingungsstufe 34' angewendet wird.
In dem POY-Spinnprozess sind die Galetten zur Kontrolle der Spannung optional. Ein Verschlingungsschritt der Komponenten kann vor der ersten Rolle erfolgen, gefolgt von der Kombinationsverschlingungsstufe vor, zwischen oder hinter den Rollen in einem POY-Prozess.
In dem FDY-Prozess kann der Luftverwirbelungsstrahl vor den Streckrollen vorgesehen werden oder hinter der Relaxiervorrichtung oder an jeder beliebigen Stufe vor dem Aufwickeln. (Nicht bevorzugt ist ein Verwirbeln zwischen den Zuführ- und Streckrollen, was auf die hohen Spannungen in Verbindung mit dem Strecken des Garns zurückzuführen ist).
BEISPIEL 1
Die folgende Gruppe von Versuchen veranschaulicht die Möglichkeit der Herstellung eines Mischgarns oder Heterogarns mit Hilfe eines wirtschaftlichen POY- oder FDY-Weges auf einer Einfachspinnmaschine ohne Rückführung zum separaten Aufwickeln und Wiedervereinigen der kationisch färbbaren und anionisch färbbaren Garnkomponenten.
Im Allgemeinen wurden zwei separate Polymere unabhängig geschmolzen, von denen das eine ein standardgemäßes (anionisches) Farb-Polyamid ist und das andere ein kationisch färbbares Polyamid, und separat über unabhängige Dosierpumpen zu zwei benachbarten Gruppen auf der Spinnmaschine zugeführt. Die Spinndüsen der zwei Gruppen waren mit Variationen von gleichem Aufbau oder von unterschiedlichem Aufbau, um Kombinationen verschiedener Filamentquerschnitte zu ermöglichen, um dem differenzierten Aussehen des Garns weitere Dimensionen hinzuzufügen. Die austretenden schmelzflüssigen Filamente wurden mit Hilfe eines Stroms von Kühlluft gekühlt, auf den Spinnappretur-Applikatoren zusammengeführt und geölt und durch einen Luftverschlingungsstrahl vereint.
Im Fall der POY-Garne wurde das kombinierte Heterogarn sodann zu einer einfachen S-Wicklung über ein Paar Galetten geführt und abschließend als ein Wickelkörper auf einem Hochgeschwindigkeitsaufwickler aufgewickelt. Die Verwendung der Galetten ist von Vorteil, um die Garnspannung und den Aufbau der Gruppe zu kontrollieren, ist jedoch nicht entscheidend.
Im Fall verstreckter Garne wurde das kombinierte Heterogarn zur Erzeugung mehrerer Wicklungen um Galetten (Zuführrollen) weiter geleitet, deren Wicklungszahl ausreichend ist, um einen Schlupf über diesen Rollen zu verhindern, und wurde sodann über eine andere Reihe von Rollen (Streckrollen) geleitet, die sich mit einer ausreichenden Geschwindigkeit drehten, um das Garn um einen vorbestimmten Betrag (Streckverhältnis) zu strecken, und wurde anschließend mit einer Dampfkammer thermofixiert. Das Garn wurde abschließend mit einer Geschwindigkeit von mehr als 3.000 m/min aufgewickelt. Wahlweise hätte eine andere Fixiermethode zur Anwendung gebracht werden können, wie beispielsweise mit erhitzten Rollen und einem zusätzlichen Satz von Galetten, die zwischen den Streckrollen und dem Aufwickler einbezogen werden können, um die Spannung zu kontrollieren, während das Garn fixiert oder relaxiert wird. Vor dem letzten Schritt des Aufwickelns können auch ein zweiter Auftrag einer Spinnappretur und/oder ein zusätzliches Verwirbeln vorgenommen werden.
Die kationisch färbbaren Polyamide enthalten eine Sulfonsäure-Gruppe als funktionelle Gruppe, die durch Einbau des Natriumsalzes von 5-Sulfoisophthalsäure (Molekulargewicht 268) eingeführt wird. Die speziellen Polymere, die zur Anwendung gelangten, verfügten über die in Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften. Einzelheiten der zusätzlichen, anionisch färbbaren Polymere, die für diese Heterogarne verwendet wurden, sind in Tabelle 1 angegeben und spezieller Garnbeispiele und Details des Verspinnens in Tabelle 2.
Wie aus Tabelle 2 entnommen werden kann, wurde eine große Vielzahl von Heterogarnen exemplifiziert. Diese schließen die folgenden Kombinationen ein:
kationisch und anionisch färbbare Garne (alle vorgenannten);
kationisch und tief färbende anionische (hoher AEG) Garne (G, H);
kationisch färbbare und anionisch färbbare Garne mit hoher Schrumpfung (I);
POY-Garne (D bis H) und FDY-Garne (A bis C und I) sowie
mit rundem/rundem Querschnitt (A, I), rundem/Diabolo (B, F), mit rundem/trilobal (C, D, H).
Obgleich der Maßstab der Versuchsreihen zu klein war, um einen genauen Hinweis für die Bruchrate des Verspinnen zu geben, gab es keinerlei Hinweise auf ernsthafte Schwierigkeiten des Verspinnen. Die Extrusion erfolgte sauber und die Spinndüsenfront zeigte nicht mehr Kontamination als dieses bei standardgemäßen Hochgeschwindigkeitsprozessen üblich ist. Die Werte für die Gleichförmigkeit des Garns waren einwandfrei mit Uster-Werten von 0,8%, und die Wickelkörper des Garns waren frei von groben Schleifen.
Die Garne wurden aus anionisch färbbaren/kationisch färbbaren Filamentkombinationen versponnen und zu Strumpfhosenrohlingen gewirkt, wobei jeder Rohling in einem Farbstoffbad unter Verwendung einer geeigneten Kombination von anionischem Farbstoff und kationischem Farbstoff gemeinsam im gleichen Bad gefärbt wurde. Das Färben wurde typischerweise bei 100°C für 1 Stunde bei einem pH-Wert von 5,0 in Gegenwart eines Antikoagulationsmittels ausgeführt, um eine Wechselwirkung zwischen den zwei Farbstoffen zu verhindern.

Die gefärbten Strumpfhosenrohlinge hatten ein äußerst attraktives Melange- oder Sprenkelaussehen, wobei jedes Garn den geeigneten Farbstoff aufnahm. Durch Auswahl spezieller Farbstoffe ließ sich der Farbkontrast von fein bis stark variieren, wobei weitere Variationen durch Kombinieren unterschiedlicher Garnquerschnitte, durch Variieren verschiedener Filament-Titer und Einstellen des Grades der Verwirbelung hinzugefügt werden könnten. TABELLE 1

Polymer	RV	AEG	-SO₃H	% TiO₂
Cat-1	31,5	41	55	0,02
Cat-2	45	45	72	0,27
AN-1	40	50	0	0,009
AN-2	40	50	0	1,0
AN-3	40	70	0	1,6
AN-4*	44	45	0	0,3

* Polyamid AN-4 ist ein Copolyamid aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin mit 20% Methylpentamethylendiamin. TABELLE 2

Versuch	A	B	C	D	E	F	G	H	I
Garn-Typ	FDY	FDY	FDY	POY	POY	POY	POY	POY	POY
Decitex	156	156	156	156	156	156	156	156	156
Filamente	88	46	71	71	71	77	88	71	88
anionisch färbbare Komponente	78f68	78f26	78f51	78f51	78f51	78f51	78f20	78f20	78f20
Querschnitt*	R	D	TR	TR	R	R	R	R	R
anionisch gefärbtes Polyamid	AN-1	AN-1	AN-1	AN-1	AN-2	AN-2	AN-3	AN-3	AN-4
kationisch färbbare Komponente	78F20	78F20	78F20	78F20	78F20	78F26	78F68	78F51	78F68
Querschnitt*	R	R	R	R	TR	D	R	TR	R
kationisch gefärbtes Polyamid	CAT-2	CAT-2	CAT-₂	CAT-2	CAT-1	CAT-1	CAT-2	CAT-2	CAT-1
Extrusionstemperatur (°C)	280	279	280	280	278	279	280	280	278
Kühlluftgeschwindigkeit (m/min)	0,35	0,35	0,35	0,35	0,40	0,40	0,35	0,35	0,35
Streckverhältnis	1,6	1,6	1,6	1	1	1	1	1	1,6
Aufwickelgeschwindigkeit (m/min)	4200	4200	4200	4200	4200	4200	4200	4200	4200
Reißlänge (cN/tex)	44	43	44	32	34	33	32	30	39
Dehnbarkeit %	49	48	47	74	66	68	73	72	53

* Querschnitte: R = rund oder kreisförmig; TR = trilobal; D = Diabolo oder bilobal.

Farbvarianten oder Schattierungen wurden durch Kombinieren von Garnen des gleichen Typs der Farbstoffaffinität hergestellt, die jedoch hinsichtlich des Querschnittes, des Gehaltes an Titandioxid als Mattierungsmittel, Merkmale der Färbetiefe von unterschiedlichen Konzentrationen an Amin-Endgruppen oder unter Verwendung anderer Polymervarianten, wie beispielsweise Nylon 6-Garn kombiniert mit Nylon 66, differierten.
Garn I exemplifiziert in Tabelle 2 Garne gemäß der vorliegenden Erfindung, die sowohl Polyamidkomponenten mit hoher als auch mit geringer Schrumpfung enthalten. Das Garn wurde zu einem Strumpfhosenrohling gewirkt und in einem anionischen Farbstoff gefärbt. Die Wirkware hatte nach dem Färben ein aufgebauschtes texturiertes Aussehen und Griff, die aus der unterschiedlichen Schrumpfung der Garne resultierten.
Die vorstehenden Ausführungsformen sind lediglich anhand eines Beispiels beschrieben worden. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist offensichtlich, dass viele andere Ausführungsformen der Erfindung in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Polyamid-Mischgarns für Endanwendungen für Bekleidungstextilien, umfassend: gleichzeitiges Verspinnen einer ersten Gruppe von Filamenten eines ersten Polyamids und einer zweiten Gruppe von Filamenten eines zweiten Polyamids, das von dem ersten Polyamid verschieden ist; Vereinen der ersten und zweiten Gruppe von Filamenten durch einen Luftstrahl zum Verflechten; und Aufwickeln der verflochtenen Filamente.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das erste Polyamid einen Gehalt an Titandioxid von weniger als 0,1% und vorzugsweise weniger als 0,01 Gew.-% hat und das zweite Polyamid einen Gehalt an Titandioxid von mehr als 0,3% und vorzugsweise mehr als 1,0 Gew.-% hat.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das erste Polyamid und das zweite Polyamid unterschiedliche Färbecharakteristiken mit anionischen Farbstoffen oder kationischen Farbstoffen haben.
Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem das erste Polyamid und das zweite Polyamid um mindestens 8 Mol pro 10⁶ Gramm in der Konzentration von Amin-Endgruppen (AEG) differieren.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem das erste Polyamid ein kationisch färbbares Polyamid ist und das zweite Polyamid ein anionisch färbbares Polyamid ist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die Filamente des ersten Polyamids und die Filamente des zweiten Polyamids in dem erzeugten Garn eine Differenz von mindestens 10% in ihren Werten der Schrumpfung in siedendem Wasser entsprechend der vorgenannten Festlegung zeigen.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die Amin-Komponente des ersten Polyamids Hexamethylendiamin aufweist und das zweite Polyamid ein Copolymer ist, worin die Amin-Komponente eine Mischung von Hexamethylendiamin mit mindestens 20 Gew.-% Methylpentamethylendiamin bezogen auf das Gesamtgewicht des Diamins aufweist.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die eine der Gruppen der Filamente einen kreisrunden Filamentquerschnitt hat und die andere der Gruppen der Filamente einen nicht kreisrunden Filamentquerschnitt hat.
Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die nicht kreisrunden Filamente einen individuellen Filament-Decitexwert von größer als 2,5 und die kreisrunden Filamente einen individuellen Decitexwert von weniger als 2 haben.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die nicht kreisrunden Filamente trilobal sind mit einem Modifikationsverhältnis größer als 1,2 und kleiner als 2,4.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem die erste Gruppe von Filamenten hell und trilobal ist mit einem Filament-Decitexwert größer als 2,5, einem Modifikationsverhältnis zwischen 1,4 und 1,7 und hergestellt mit Basefarbstoff-Polymer und bei welchem die zweite Gruppe von Filamenten stumpf und kreisrund mit einem Filament-Decitexwert kleiner als 2 ist und hergestellt mit Säurefarbstoff-Polymer.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Texturierens des Polyamid-Mischgarns durch Falschzwirntexturieren oder Luftstrahltexturieren.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem das Garn mit einer Geschwindigkeit von mindestens 3.000 m/min aufgewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem das Garn im Wesentlichen ohne einen dazwischen geschalteten Schritt des Verstreckens aufgewickelt wird, wodurch das Garn ein teilorientiertes Garn (POY) ist.
Verfahren nach Anspruch 13, bei welchem das Garn vor seinem Aufwickeln einem dazwischen geschalteten Schritt des Verstreckens unterworfen wird.
Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, bei welchem das Garn eine Reißfestigkeit von 25 bis 65 cN/tex hat und eine Reißdehnung von 20 bis 90% hat.
Polyamid-Mischgarn, das mit Hilfe eines Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche erhalten werden kann, umfassend eine erste Gruppe von Filamenten aus einem ersten Polyamid, die mit einer zweiten Gruppe von Filamenten aus einem zweiten Polyamid verwirbelt sind, das von dem ersten Polyamid verschieden ist.
Polyamid-Mischgarn nach Anspruch 17, welches ein Flachgarn ist.
Polyamid-Mischgarn nach Anspruch 17, welches ein texturiertes Garn ist.
Textiles Flächengebilde, aufweisend ein Garn nach Anspruch 17, 18 oder 19.
Textiles Flächengebilde nach Anspruch 20, welches mit einem anionischen Farbstoff gefärbt worden ist.
Textiles Flächengebilde nach Anspruch 20, welches sowohl mit kationischen als auch anionischen Farbstoffen gefärbt worden ist.
Bekleidungsstück, aufweisend ein textiles Flächengebilde nach Anspruch 20, 21 oder 22 in einem sichtbaren Teil davon.