EP3055450A1 - Spinndüse zum extrudieren von selbstkräuselnden hohlfasern sowie selbstkräuselnde hohlfasern und verfahren zum herstellen von selbstkräuselnden hohlfasern - Google Patents

Spinndüse zum extrudieren von selbstkräuselnden hohlfasern sowie selbstkräuselnde hohlfasern und verfahren zum herstellen von selbstkräuselnden hohlfasern

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Publication number
EP3055450A1
EP3055450A1 EP14783578.9A EP14783578A EP3055450A1 EP 3055450 A1 EP3055450 A1 EP 3055450A1 EP 14783578 A EP14783578 A EP 14783578A EP 3055450 A1 EP3055450 A1 EP 3055450A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hollow fiber
opening
spinneret
segments
fiber wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14783578.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Glawion
Horst Finder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Truetzschler GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Truetzschler GmbH and Co KG filed Critical Truetzschler GmbH and Co KG
Publication of EP3055450A1 publication Critical patent/EP3055450A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00—Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/02—Spinnerettes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/22—Formation of filaments, threads, or the like with a crimped or curled structure; with a special structure to simulate wool
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/24—Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/32—Side-by-side structure; Spinnerette packs therefor

Definitions

  • the invention relates to a spinneret for extruding hollow fibers according to the preamble of claim 1, a self-crimping hollow fiber according to the preamble of claim 8 and a method for producing self-crimping hollow fibers according to claim 14.
  • Self-curling hollow fibers are known from the prior art, which are extruded by means of a spinneret.
  • Spinnerets with capillaries are known, each capillary having a C-shaped opening. From the C-shaped opening, a hollow fiber profile is extruded. After emerging from the opening, the ends of the extruded C-shaped hollow fiber profile in the form of a hollow fiber wall section melt together by fusion and form a hollow fiber with a hollow fiber wall. After stretching the hollow fibers, these curl 3-dimensionally due to resulting spin orientations.
  • suchsköselnden hollow fibers can be generated by the additional simultaneous feeding of two melt streams, which also lead to spin orientations.
  • the invention has for its object to providesköselnde hollow fibers, a spinneret for extrudingsköselnden hollow fibers and a method for producing self-curling hollow fibers, wherein the Köselintenstician the hollow fibers produced is improved with a single melt stream and the hollow fibers produced in a simple manner can be.
  • the invention advantageously provides a spinneret, wherein the spinneret has at least one capillary with segmented opening, which has at least two spaced apart opening segments in cross section, wherein a first opening segment of the at least two opening segments has a first opening segment width and a second opening segment of the at least two Opening segments having a second opening segment width, wherein the second opening segment width is wider than the first opening segment width.
  • the hollow fibers produced in this way have the advantage that they have a very high Köselintenstician after hiding.
  • the opening segment width of the second opening segment is preferably at least 10%, in particular at least 20% wider than the opening segment width of the first opening segment.
  • the hollow fibers produced by means of such a spinneret have after stretching particularly good crimping properties or a particularly high Köselintenstician.
  • the opening segment width of the second opening segment is preferably 10 to 50%, in particular 20 to 40% wider than the opening segment width of the first opening segment. Differences in the opening segment width in these sen areas have the advantage that hollow fibers are produced, which have particularly high Köselintensticianen.
  • the opening segments may be arcuate round, but also oval or angular.
  • the at least two opening segments can each be designed to be substantially semicircular in a particularly advantageous manner.
  • the respective opening segments may have two longitudinal sides and two transverse sides, the distance between the transverse sides of the adjoining opening segments being selected such that the hollow fiber wall sections extruded from the opening segments merge on the transverse sides after emerging from the opening segments.
  • the opening segment width of the respective opening segments is preferably constant, i. consistently.
  • segmented openings with at least three or at least four opening segments, wherein at least one first and one second opening segment are provided, which have different opening segment widths.
  • a first of the at least two hollow fiber wall sections has a first wall thickness and a second of the at least two Hollow fiber wall sections having a second wall thickness, wherein the second wall thickness is greater than the first wall thickness.
  • Such a hollow fiber produced is a self-crimping hollow fiber due to the spinning orientations created by the melt flow through the capillary.
  • the at least two hollow fiber wall sections can each have a constant wall thickness over the respective hollow fiber wall section, ie. they each have a constant wall thickness.
  • the first hollow fiber wall section may have a constant wall thickness.
  • the second hollow fiber wall section may have a constant wall thickness.
  • the first hollow fiber wall portion and the second hollow fiber wall portion are connected to each other by fusing. This means that the at least two hollow fiber wall sections are each connected by fusing with the adjacent hollow fiber wall sections.
  • the wall thickness of the second hollow fiber wall section may be at least 10%, preferably at least 20%, greater than the wall thickness of the first hollow fiber wall section.
  • the wall thickness of the second hollow fiber wall section can be larger by 10 to 50%, preferably by 20 to 40%, than the wall thickness of the first hollow fiber wall section. In such wall thickness ratios, the hollow fiber wall sections have particularly good syndromeselintensticianen.
  • the first hollow fiber wall portion and the second hollow fiber wall portion may be made of the same material.
  • the hollow fiber may thus be a mono-component hollow fiber.
  • first hollow fiber wall portion and the second hollow fiber wall portion may be made of different materials.
  • the hollow fiber can thus also be a bi-component hollow fiber.
  • the hollow fiber wall sections may be curved, wherein the second hollow fiber wall section may be more curved than the first hollow fiber wall section.
  • a hollow fiber with two hollow fiber wall sections preferably has a "D" -shaped cross-section. It can also be provided hollow fibers having at least three or at least four hollow fiber wall sections. In this case, at least one first and one second hollow fiber wall section can be provided, which have different wall thicknesses.
  • a method for producing hollow fibers by means of a spinneret comprising the following method steps:
  • Extruding polymer material from a cross-sectionally segmented opening of a capillary of a spinneret having at least two opening segments having different opening segment widths, at least two hollow fiber wall sections being extruded from the at least two opening segments, each extruding a hollow fiber wall section from each opening segment,
  • the hollow fiber can be heated after the fusing together, which again improves the crimp intensity by Nachschrumpfen.
  • the molten hollow fiber can be cooled and drawn.
  • the undrawn hollow fiber is preferably still smooth, after pulling or hiding the hollow fibers are crimped.
  • Fig. 3 a segmented opening of the capillary
  • Fig. 4a shows a hollow fiber in cross-section
  • Fig. 4b a hollow fiber in cross section
  • Fig. 1 shows an apparatus for producing staple fibers.
  • Polymeric material may be arranged in a container 8. After drying in a drying device 6, the porous material can be melted in a melting device 4. This molten material is pressed in a spinneret 1 by capillaries. The melt is pressed through pressure and measuring pumps through the capillaries and withdrawn in the form of filaments or fibers. After emerging from the spinneret, the filaments in an injection shaft, not shown, in the region 12 by means of z. B. air cooled and they can then be wound up at a constant speed on drums or stored in cans. The filaments can then be drawn directly or later in drawers 12, 14. In the present case, the filaments are hollow fibers 2.
  • the spinneret 1 is shown in detail in Fig. 2 in the bottom view.
  • the spinneret has a plurality of capillaries 18.
  • the capillaries 18 are the nozzle holes.
  • the capillary 18 has at least one segmented opening 16.
  • the segmented opening 16 has at least two spaced-apart opening segments 20, 22 in cross-section. From Fig. 2 is to be assume that the spinneret has a plurality of capillaries, from each of which hollow fibers can be extruded.
  • the respective capillaries are constructed identically so that a multiplicity of the same hollow fibers can be extruded.
  • the segmented opening 16 of the capillary 18 shown in detail in FIG. 3 has opening segments 20, 22 spaced apart from one another.
  • the first opening segment 22 of the at least two opening segments 20, 22 has a first opening segment width 32.
  • the opening segment width is preferably determined in the radial direction of the opening 16.
  • the second opening segment 20 of the at least two opening segments 20, 22 has a second opening segment width 34.
  • the second opening segment width 34 is wider than the first opening segment width 32.
  • the opening segment width of the second opening segment 20 is at least 10%, in particular at least 20% wider than the opening segment width 32 of the first opening segment 22.
  • the opening segment width 34 of the second opening segment 20 is 10% to 50%, preferably 20% to 40% wider than the opening segment width 32 of the first opening segment 22.
  • the respective opening segments 20, 22 each have longitudinal sides 28 and transverse sides 30. Between the transverse sides 30 each webs 26 are arranged.
  • the polymeric material is extruded from the cross-sectionally segmented opening 16 of the capillary 18 of the spinneret 1.
  • a hollow fiber wall section 40, 42 is extruded in each case. Because the first opening segment 22 and the second opening segment 20 have different opening segment widths 32, 34, the hollow fiber wall sections 40, 42 extruded from the respective opening segments 20, 22 also have different wall thicknesses.
  • the extruded Hohimaschinewandabismee 40, 42 merge together, wherein the areas merge, which are arranged in the region of the transverse sides 30 of the opening segments 20, 22.
  • the Hohimaschinewandabroughe 40, 42 thus also merge in the region of their transverse sides together, so that a hollow fiber 2 is formed with a hollow fiber wall, which has two Hohimaschinewandabroughe 40, 42 with different wall thicknesses in cross section.
  • the distance between the transverse sides 30 of the opening segments 20, 22 is selected such that the Hohimaschinewandabête 40, 42 can merge after exiting the opening to each other.
  • the extruded Hohimaschinewandabête 40, 42 connect by fusing together.
  • FIG. 4a shows a macroscopic image of cross-sections of hollow fibers 2 according to the invention.
  • FIG. 4b shows an enlarged representation of a cross section of a hollow fiber 2 according to the invention.
  • the hollow fiber has a hollow fiber wall 48.
  • the hollow fiber wall 48 has at least two Hohimaschinewandabête 40, 42 in cross section.
  • a hollow fiber wall 48 with two hollow fiber wall sections 40, 42 is shown. However, it could also be provided more than two Hohimaschinewandabête.
  • the first hollow fiber wall section 40 has a first wall thickness 44 and the second hollow fiber wall section 42 has a second wall thickness 46.
  • the second wall thickness 46 of the second hollow fiber wall section 42 is greater than the first wall thickness 42 of the first hollow fiber wall section.
  • Both the wall thickness 44 of the first hollow fiber wall section 40 and the second wall thickness 46 of the second hollow fiber wall section 42 are each preferably constant or constant.
  • the consisting of two hollow fiber wall sections 40, 42 hollow fiber wall 48 from the illustrated embodiment preferably has a D-shaped cross-section.
  • the second hollow fiber wall section 42 which has the thickness wall thickness 46, curves more strongly than the first hollow fiber wall section 40 with the smaller wall thickness 44. This produces a D-shaped hollow fiber cross section. This is particularly advantageous for the self-crimping properties of the hollow fiber.
  • the first hollow fiber wall portion 40 and the second hollow fiber wall portion 42 are joined together by fusing. This is the prerequisite for the Köselintenstician the hollow fiber.
  • the hollow fibers 2 produced by means of a spinning process preferably receive the crimp after being stretched with, for example, the drafting devices 12, 14.
  • a hollow fiber is shown, which has been produced with a spinneret, wherein the capillary of the spinneret had a segmented opening, which had in cross-section spaced apart opening segments.
  • the opening segment widths of the respective opening segments were the same.
  • Fig. 5b shows a hollow fiber which was produced under the same experimental conditions as the hollow fiber according to FIG. 5a, but with the difference that a spinneret according to the invention was used whose capillaries had a segmented opening with two opening segments with different opening segment widths.
  • the second opening segment width of the second opening segment was 20% wider than the opening segment width of the first opening segment.
  • FIG. 5c shows a hollow fiber which has been produced under the same experimental conditions as the hollow fibers according to FIGS. 5a and 5b, but with the FIG Difference in that the segmented opening of the respective capillary in cross section has a first opening segment and a second opening segment, wherein the opening segment width of the second opening segment was 40% wider than the opening segment width of the first opening segment.
  • the hollow fiber according to FIG. 5c had a slightly higher crimp intensity than the hollow fiber according to FIG. 5b.
  • the hollow fibers according to FIGS. 5b and 5c both each had a hollow fiber wall with at least two hollow fiber wall sections, the wall thickness of the first hollow fiber wall section and the wall thickness of the second hollow fiber wall section being of different sizes.
  • the crimping intensity was particularly good.
  • the curl intensity was particularly advantageous.
  • the crimp intensity was also particularly advantageous.
  • the hollow fibers had particularly good Köselintensticianen.
  • the present invention has the advantage that even with mono-component hollow fibers, particularly good self-curling properties were present.
  • Such a hollow fiber preferably has a D-shaped cross-section.
  • Each of the hollow fiber wall sections has a different spin orientation, resulting in different stretch and shrink behavior. This asymmetry leads to self-crimping of the fibers after stretching.
  • the above ratios of opening segment widths and different wall thickness ratios were particularly advantageous.
  • Fig. 5d is still a C-shaped self-crimping hollow fiber at the same spinning conditions shown. While this C-shaped self-crimping hollow fiber Fig. 5d has large and relatively flat crimps, the hollow fibers are Figs. 5b and 5c with the small and high bows much more intense curled. This results in a higher bulk, which in turn means less filling weight for a given volume and thus lower costs in applications as filling fiber.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Bei einer Spinndüse (1) zum Extrudieren von selbstkräuselnden Hohlfasern, mit mindestens einer Kapillare (18), ist vorgesehen, dass die mindestens eine Kapillare (18) zumindest eine segmentierte Öffnung (16) aufweist, die im Querschnitt mindestens zwei voneinander beabstandete Öffnungssegmente (20, 22) aufweist, wobei ein erstes Öffnungssegment (22) der mindestens zwei Öffnungssegmente (20, 22) eine erste Öffnungssegmentbreite (32) aufweist und ein zweites Öffnungssegment (20) der mindestens zwei Öffnungssegmente (20, 22) eine zweite Öffnungssegmentbreite (34) aufweist, wobei die zweite Öffnungssegmentbreite (34) breiter ist als die erste Öffnungssegmentbreite (32).

Description

Spinndüse zum Extrudieren von selbstkräuselnden Hohifasern sowie selbstkräuselnde Hohlfasern und Verfahren zum Herstellen von selbstkräuselnden Hohlfasern
Die Erfindung betrifft eine Spinndüse zum Extrudieren von Hohifasern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine selbstkräuselnde Hohlfaser gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8 sowie ein Verfahren zum Herstellen von selbstkräuselnden Hohlfasern nach Anspruch 14.
Aus dem Stand der Technik sind selbstkräuselnde Hohlfasern bekannt, die mittels einer Spinndüse extrudiert werden. Es sind Spinndüsen mit Kapillaren bekannt, wobei jede Kapillare eine C-förmige Öffnung aufweist. Aus der C-förmigen Öffnung wird ein Hohlfaserprofil extrudiert. Nach dem Austreten aus der Öffnung schmelzen die Enden des extrudierten C-förmigen Hohlfaserprofils in Form eines Hohlfaserwandabschnitts durch Verschmelzen aneinander und bilden eine Hohlfaser mit einer Hohlfaserwand. Nach Verstrecken der Hohlfasern kräuseln diese sich 3-dimensional aufgrund entstandener Spinnorientierungen. Weiterhin können solche selbstkräuselnden Hohlfasern durch das zusätzliche gleichzeitige Einspeisen von zwei Schmelzströmen erzeugt werden, die ebenfalls zu Spinnorientierungen führen. Diese Fasern haben eine deutlich höhere Kräuselintensität, erfordern aber einen deutlich komplexere Anlagentechnik und somit deutlich höhere Investitionen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, selbstkräuselnde Hohlfasern, eine Spinndüse zum Extrudieren von selbstkräuselnden Hohlfasern und ein Verfahren zum Herstellen von selbstkräuselnden Hohlfasern zu schaffen, bei dem die Kräuselintensität der hergestellten Hohlfasern mit einem einzigen Schmelzestrom verbessert ist und die Hohlfasern auf einfache Art und Weise hergestellt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale der Ansprüche 1, 8 und 14.
Die Erfindung sieht in vorteilhafter Weise eine Spinndüse vor, wobei die Spinndüse zumindest eine Kapillare mit segmentierter Öffnung aufweist, die im Querschnitt mindestens zwei voneinander beabstandete Öffnungssegmente aufweist, wobei ein erstes Öffnungssegment der mindestens zwei Öffnungssegmente eine erste Öffnungssegmentbreite aufweist und ein zweites Öffnungssegment der mindestens zwei Öffnungssegmente eine zweite Öffnungssegmentbreite aufweist, wobei die zweite Öffnungssegmentbreite breiter ist als die erste Öffnungssegmentbreite.
Aufgrund der unterschiedlichen Breite der Öffnungssegmente strömen unterschiedlich große Schmelzeströme durch die Kapillare, wodurch eine Hohlfaser mit assymmetrisch geformten Hohlfaserwänden mit unterschiedlicher Wandstärke und Krümmung und unterschiedlichen Spinnorientierungen entsteht. Die auf diese Weise hergestellten Hohlfasern haben den Vorteil, dass sie nach dem Verstecken eine sehr hohe Kräuselintensität aufweisen.
Die Offnungssegmentbreite des zweiten Öffnungssegments ist vorzugsweise mindestens 10%, insbesondere mindestens 20% breiter als die Offnungssegmentbreite des ersten Öffnungssegments. Die mittels einer solchen Spinndüse hergestellten Hohlfasern haben nach dem Verstrecken besonders gute Kräuseleigenschaften bzw. eine besonders hohe Kräuselintensität.
Die Offnungssegmentbreite des zweiten Öffnungssegments ist vorzugsweise um 10 bis 50%, insbesondere um 20 bis 40% breiter als die Offnungssegmentbreite des ersten Öffnungssegments. Unterschiede der Offnungssegmentbreite in die- sen Bereichen haben den Vorteil, dass Hohlfasern hergestellt werden, die besonders hohe Kräuselintensitäten aufweisen.
Die Öffnungssegmente können bogenförmig rund, aber auch oval oder eckig ausgebildet sein.
Die mindestens zwei Öffnungssegmente können besonders vorteilhaft jeweils im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet sein.
Die jeweiligen Öffnungssegmente können zwei Längs- und zwei Querseiten aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Querseiten der aneinander angrenzende Öffnungssegmente derart gewählt ist, dass die aus den Öffnungssegmenten ex- trudierten Hohlfaserwandabschnitte nach Austritt aus den Öffnungssegmenten an den Querseiten aneinander verschmelzen.
Die Öffnungssegmentbreite der jeweiligen Öffnungssegmente ist vorzugsweise konstant, d.h. gleichbleibend.
Es können auch segmentierte Öffnungen mit mindestens drei oder mindestens vier Öffnungssegmenten vorgesehen sein, wobei zumindest ein erstes und ein zweites Öffnungssegment dabei vorgesehen sind, die unterschiedliche Öffnungssegmentbreiten aufweisen.
Bei einer Hohlfaser mit einer Hohlfaserwand, die mittels einer Spinndüse extru- diert ist, wobei die Hohlfaserwand im Querschnitt mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte aufweist, kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass ein erster der mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte eine erste Wandstärke aufweist und ein zweiter der mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte eine zweite Wandstärke aufweist, wobei die zweite Wandstärke größer ist als die erste Wandstärke.
Eine solche hergestellte Hohlfaser ist aufgrund der bei dem Schmelzefluss durch die Kapillare entstehenden Spinnorientierungen eine selbstkräuselnde Hohlfaser. Die mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte können jeweils eine konstante Wandstärke über den jeweiligen Hohlfaserwandabschnitt aufweisen, d .h . sie weisen jeweils eine gleichbleibende Wandstärke auf.
Der erste Hohlfaserwandabschnitt kann eine konstante Wandstärke aufweisen. Der zweite Hohlfaserwandabschnitt kann eine konstante Wandstärke aufweisen.
Der erste Hohlfaserwandabschnitt und der zweite Hohlfaserwandabschnitt sind durch Verschmelzen miteinander verbunden . Das bedeutet, dass die mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte jeweils durch Verschmelzen mit den benachbarten Hohlfaserwandabschnitten verbunden sind.
Die Wandstärke des zweiten Hohlfaserwandabschnitts kann um mindestens 10% vorzugsweise um mindestens 20% größer sein als die Wandstärke des ersten Hohlfaserwandabschnitts.
Die Wandstärke des zweiten Hohlfaserwandabschnitts kann um 10 bis 50% vorzugsweise um 20 bis 40% größer sein als die Wandstärke des ersten Hohlfaserwandabschnitts. Bei solchen Wandstärkenverhältnissen weisen die Hohlfaserwandabschnitte besonders gute räuselintensitäten auf.
Der erste Hohlfaserwandabschnitt und der zweite Hohlfaserwandabschnitt können aus demselben Material bestehen. Die Hohlfaser kann somit eine Mono- Komponentenhohlfaser sein.
In einer weniger vorteilhaften Ausführung können der erste Hohlfaserwandabschnitt und der zweite Hohlfaserwandabschnitt aus unterschiedlichen Materialien bestehen . Die Hohlfaser kann somit auch eine Bi-Komponentenhohlfaser sein.
Die Hohlfaserwandabschnitte können gekrümmt sein, wobei der zweite Hohlfaserwandabschnitt stärker gekrümmt sein kann als der erste Hohlfaserwandabschnitt. Eine Hohlfaser mit zwei Hohlfaserwandabschnitten weist vorzugsweise einen„D"-förmigen Querschnitt auf. Es können auch Hohlfasern vorgesehen sein, die mindestens drei oder mindestens vier Hohlfaserwandabschnitte aufweisen. Dabei kann zumindest ein erster und ein zweiter Hohlfaserwandabschnitt vorgesehen sein, die unterschiedliche Wandstärken aufweisen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Verfahren zum Herstellen von Hohlfasern mittels einer Spinndüse vorgesehen sein, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
Extrudieren von poiymerem Material aus einer im Querschnitt segmentierten Öffnung einer Kapillare einer Spinndüse, wobei die Öffnung mindestens zwei Öffnungssegmente mit unterschiedlichen Öffnungssegmentbreiten aufweist, wobei aus den mindestens zwei Öffnungssegmenten mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte extrudiert werden, wobei aus jeweils einem Öffnungssegment jeweils ein Hohlfaserwandabschnitt extrudiert wird,
Aneinanderschmelzen der extrudierten Hohlfaserwandabschnitte nach dem Austreten aus der Öffnung unter Bildung einer Hohlfaser mit einer Hohlfaserwand, die im Querschnitt mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte mit unterschiedlichen Wandstärken aufweist. Die Hohlfaserwandabschnitte sind somit durch Selbstschmelzen miteinander verbunden.
Die Hohlfaser kann nach dem Aneinanderschmelzen erhitzt werden, was die Kräuselintensität durch Nachschrumpfen abermals verbessert. Je kleiner die einzelnen Kräuselbögen sind, umso intensiver ist die Kräuselintensität.
Die aneinander geschmolzene Hohlfaser kann abgekühlt und verstreckt werden. Die unverstreckte Hohlfaser ist vorzugsweise noch glatt, nach Ziehen oder Verstecken sind die Hohlfasern gekräuselt.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen schematisch :
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Herstellen von Spinnfasern,
Fig. 2 eine Unteransicht einer Spinndüse,
Fig . 3 eine segmentierte Öffnung der Kapillare,
Fig . 4a eine gestellte Hohlfaser im Querschnitt,
Fig . 4b eine Hohlfaser im Querschnitt,
Fig . 5a- 5d Vergleich von Kräuselintensitäten von unterschiedlichen
Hohlfasern,
Fig . 1 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen von Spinnfasern. Polymeres Material, kann in einem Behälter 8 angeordnet sein . Nach Trocknung in einer Trockeneinrichtung 6 kann das po!ymere Material in einer Schmelzeinrichtung 4 aufgeschmolzen werden. Dieses aufgeschmolzene Material wird in einer Spinndüse 1 durch Kapillaren gepresst. Die Schmelze wird über Druck- und Messpumpen durch die Kapillaren gepresst und in Form von Filamenten bzw. Fasern abgezogen . Nach dem Austreten aus der Spinndüse werden die Filamente in einem nicht dargestellten Anblasschacht in den Bereich 12 mittels z. B. Luft gekühlt und sie können dann mit konstanter Geschwindigkeit auf Trommeln aufgewickelt werden oder in Kannen abgelegt werden. Die Filamente können dann direkt oder später in Verstreckeinrichtungen 12, 14 verstreckt werden. Im vorliegenden Fall sind die Filamente Hohlfasern 2.
Die Spinndüse 1 ist in Fig. 2 in der Unteransicht näher dargestellt. Die Spinndüse weist eine Vielzahl von Kapillaren 18 auf. Die Kapillaren 18 sind die Düsenlöcher. Wie in Fig. 2 dargestellt, weist die Kapillare 18 zumindest eine segmentierte Öffnung 16 auf. Die segmentierte Öffnung 16 weist im Querschnitt mindestens zwei voneinander beabstandete Öffnungssegmente 20, 22 auf. Aus Fig. 2 ist zu ent- nehmen, dass die Spinndüse eine Vielzahl von Kapillaren aufweist, aus denen jeweils Hohlfasern extrudiert werden können. Die jeweiligen Kapillaren sind identisch aufgebaut, so dass eine Vielzahl von denselben Hohlfasern extrudiert werden können.
Die in Fig. 3 im Detail dargestellte segmentierte Öffnung 16 der Kapillare 18 weist voneinander beabstandete Öffnungssegmente 20, 22 auf. Das erste Öffnungssegment 22 der mindestens zwei Öffnungssegmente 20, 22 weist eine erste Offnungssegmentbreite 32 auf. Die Öffnungssegmentbereite wird vorzugsweise in radialer Richtung der Öffnung 16 bestimmt. Das zweite Öffnungssegment 20 der mindestens zwei Öffnungssegmente 20, 22 weist eine zweite Offnungssegmentbreite 34 auf. Die zweite Offnungssegmentbreite 34 ist breiter als die erste Offnungssegmentbreite 32. Bevorzugt ist die Offnungssegmentbreite des- zweiten Öffnungssegments 20 um mindestens 10%, insbesondere um mindestens 20% breiter als die Offnungssegmentbreite 32 des ersten Öffnungssegments 22.
Ganz besonders bevorzugt ist die Offnungssegmentbreite 34 des zweiten Öffnungssegments 20 um 10% bis 50%, vorzugsweise um 20% bis 40% breiter als die Offnungssegmentbreite 32 des ersten Öffnungssegments 22.
Vorzugsweise sind die Öffnungssegmente 20, 22, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, bogenförmig ausgebildet. Ferner sind die Öffnungssegmente 20, 22 vorzugsweise konzentrisch gekrümmt. Die Öffnungssegmente 20, 22 sind vorzugsweise um den Mittelpunkt 24 der Öffnung 16 konzentrisch gekrümmt. Ebenfalls sind die Öffnungssegmente 20, 22 vorzugsweise jeweils im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet.
Die jeweiligen Öffnungssegmente 20, 22 weisen jeweils Längsseiten 28 und Querseiten 30 auf. Zwischen den Querseiten 30 sind jeweils Stege 26 angeordnet.
Bei dem Verfahren zum Herstellen von selbstkräuselnden Hohlfasern 2 mittels der Spinndüse 1 wird das polymere Material aus der im Querschnitt segmentierten Öffnung 16 der Kapillare 18 der Spinndüse 1 extrudiert. Aus den Öffnungs- Segmenten 20, 22 wird jeweils ein Hohlfaserwandabschnitt 40, 42 extrudiert. Dadurch, dass das erste Öffnungssegment 22 und das zweite Öffnungssegment 20 unterschiedliche Öffnungssegmentbreiten 32, 34 aufweisen, weisen auch die aus den jeweiligen Öffungssegmenten 20, 22 extrudierten Hohifaserwandabschnitte 40, 42 unterschiedliche Wandstärken auf. Nach Austritt aus der Öffnung 16 verschmelzen die extrudierten Hohifaserwandabschnitte 40, 42 aneinander, wobei die Bereiche aneinander verschmelzen, die im Bereich der Querseiten 30 der Öffnungssegmente 20, 22 angeordnet sind . Die Hohifaserwandabschnitte 40, 42 verschmelzen somit ebenfalls im Bereich ihrer Querseiten aneinander, so dass eine Hohlfaser 2 mit einer Hohlfaserwand gebildet wird, die im Querschnitt zwei Hohifaserwandabschnitte 40, 42 mit unterschiedlichen Wandstärken aufweist.
Der Abstand zwischen den Querseiten 30 der Öffnungssegmente 20, 22 ist derart gewählt, dass die Hohifaserwandabschnitte 40, 42 nach dem Austreten aus der Öffnung aneinander verschmelzen können . Die extrudierten Hohifaserwandabschnitte 40, 42 verbinden sich durch Verschmelzen mitaneinander.
In Fig . 4a ist eine makroskopische Aufnahme von Querschnitten von erfindungsgemäßen Hohlfasern 2 dargestellt. In Fig. 4b ist eine vergrößerte Darstellungen eines Querschnitts einer erfindungsgemäßen Hohlfaser 2 dargestellt.
Wie den Fign . 4a und 4b zu entnehmen ist, weist die Hohlfaser eine Hohlfaserwand 48 auf. Die Hohlfaserwand 48 weist im Querschnitt mindestens zwei Hohifaserwandabschnitte 40, 42 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Hohlfaserwand 48 mit zwei Hohlfaserwandabschnitten 40, 42 dargestellt. Es könnten jedoch auch mehr als zwei Hohifaserwandabschnitte vorgesehen sein.
Der erste Hohlfaserwandabschnitt 40 weist eine erste Wandstärke 44 auf und der zweite Hohlfaserwandabschnitt 42 weist eine zweite Wandstärke 46 auf. Die zweite Wandstärke 46 des zweiten Hohlfaserwandabschnitts 42 ist größer als die erste Wandstärke 42 des ersten Hohlfaserwandabschnitts.
Sowohl die Wandstärke 44 des ersten Hohlfaserwandabschnitts 40 als auch die zweite Wandstärke 46 des zweiten Hohlfaserwandabschnitts 42 sind jeweils vorzugsweise konstant bzw. gleichbleibend. Die aus zwei Hohlfaserwandabschnitten 40, 42 bestehende Hohlfaserwand 48 aus dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist vorzugsweise einen D-förmigen Querschnitt auf. Der zweite Hohlfaserwandabschnitt 42, der die stärke Wandstärke 46 aufweist, krümmt sich stärker als der erste Hohlfaserwandabschnitt 40 mit der geringeren Wandstärke 44. Dadurch entsteht ein D-förmiger Hohlfaserquerschnitt. Dies ist besonders vorteilhaft für die selbstkräuselnden Eigenschaften der Hohlfaser.
Der erste Hohlfaserwandabschnitt 40 und der zweite Hohlfaserwandabschnitt 42 sind durch Verschmelzen miteinander verbunden. Dies ist die Voraussetzung für die Kräuselintensität der Hohlfaser. Die mittels eines Spinnverfahrens hergestellten Hohlfasern 2 erhalten die Kräuselung vorzugsweise nach dem Verstrecken mit beispielsweise den Verstreckeinrichtungen 12, 14.
In den Fign. 5a bis 5d sind Hohlfasern nach dem Verstrecken dargestellt. Die Fasern wurden auf Schwarztafeln geklebt und qualitativ verglichen. Relevant sind nur die gekräuselten Abschnitte. Die geraden Abschnitte sind unverstreckte Fasern, da die Muster von Hand verstreckt wurden.
In Fig. 5a ist eine Hohlfaser dargestellt, die mit einer Spinndüse hergestellt worden ist, wobei die Kapillare der Spinndüse eine segmentierte Öffnung aufwies, die im Querschnitt voneinander beabstandete Öffnungssegmente aufwies. Die Öffnungssegmentbreiten der jeweiligen Öffnungssegmente waren gleich .
In Fig . 5b ist eine Hohlfaser dargestellt, die unter denselben Versuchsbedingungen wie die Hohlfaser gemäß Fig. 5a hergestellt worden ist, jedoch mit dem Unterschied, dass eine erfindungsgemäße Spinndüse verwendet worden ist, deren Kapillaren segmentierte Öffnung mit zwei Öffnungssegmenten mit unterschiedlicher Öffnungssegmentbreite aufwiesen . Die zweite Öffnungssegmentbreite des zweiten Öffnungssegments war um 20% breiter als die Öffnungssegmentbreite des ersten Öffnungssegments.
In Fig . 5c ist eine Hohlfaser dargestellt, die unter denselben Versuchsbedingungen wie die Hohlfasern gemäß 5a und 5b hergestellt worden ist, jedoch mit dem Unterschied, dass die segmentierte Öffnung der jeweiligen Kapillare im Querschnitt ein erstes Öffnungssegment und ein zweites Öffnungssegment aufweist, wobei die Öffnungssegmentbreite des zweiten Öffnungssegments um 40% breiter war als die Öffnungssegmentbreite des ersten Öffnungssegments.
Wie den Figuren 5b - 5c deutlich zu entnehmen ist, sind die Kräuselintensitäten von den Hohlfasern, die mittels erfindungsgernäßen Spinndüsen hergestellt worden sind, deren Öffnungssegmente unterschiedliche Breiten aufwiesen, wesentlich stärker als die Kräuselintensität gemäß Fig. 5a, erkennbar an den vielen kleinen Kräuselbögen.
Ferner wies die Hohlfaser gemäß Fig. 5c eine geringfügig höhere Kräuselintensität auf als die Hohlfaser gemäß Fig. 5b. Die Hohlfasern gemäß Fig. 5b und 5c wiesen beide jeweils eine Hohlfaserwand mit mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitten auf, wobei die Wandstärke des ersten Hohlfaserwandabschnitts und die Wandstärke des zweiten Hohlfaserwandabschnitts unterschiedlich groß waren.
Bei den Versuchen wurde festgestellt, dass, wenn die Öffnungssegmentbreite des zweiten Öffnungssegments um mindestens 5%, vorzugsweise um mindestens 20% breiter war als die Öffnungssegmentbreite des ersten Öffnungssegments, die Kräuseiintensität besonderes gut war.
Ferner wurde herausgefunden, dass, wenn die Öffnungssegmentbreite des zweiten Öffnungssegments um 5% bis 50%, vorzugsweise um 20% bis 40% breiter war als die Öffnungssegmentbreite des ersten Öffnungssegments die Kräuselintensität besonders vorteilhaft war.
Auch wurde herausgefunden, dass, wenn die Wandstärke des zweiten Hohlfaserwandabschnitts um mindestens 5%, vorzugsweise um mindestens 20% größer war als die Wandstärke des ersten Hohlfaserwandabschnitts ebenfalls die Kräuselintensität besonders vorteilhaft war.
Ferner wurde festgestellt, dass, wenn die Wandstärke des zweiten Hohlfaserwandabschnitts um 5% bis 50%, vorzugsweise um 20% bis 40% größer war als die Wandstärke des ersten Hohlfaserwandabschnitts die Hohlfasern besonders gute Kräuselintensitäten aufwiesen .
Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass selbst bei Mono-Komponenten- Hohlfasern besonders gute selbstkräuselnde Eigenschaften vorlagen.
Aufgrund der unterschiedlichen Öffnungssegmentbreiten der Öffnungssegmente strömen unterschiedliche Schmelzmengen aus den Öffnungssegmenten, die nach dem Austritt an den jeweiligen Enden der Hohlfaserwandabschnitte miteinander verkleben und eine Hohlfaser bilden. Eine solche Hohlfaser weist vorzugsweise einen D-förmigen Querschnitt auf. Jeder der Hohlfaserwandabschnitte besitzt eine andere Spinnorientierung, was zu einem unterschiedlichen Streck- und Schrumpfverhalten führt. Diese Asymmetrie führt nach dem Verstrecken zur Selbstkräuselung der Fasern. Die oben angegebenen Verhältnisse von Öffnungssegmentbreiten und unterschiedlichen Verhältnissen von Wandstärken waren besonders vorteilhaft.
In Fig. 5d ist noch eine C-förmige selbstkräuselnde Hohlfaser bei gleichen Spinnbedingungen dargestellt. Während diese C-förmige selbstkräuselnde Hohlfaser Fig. 5d große und relativ flache Kräuselbögen besitzt, sind die Hohlfasern Fign. 5b und 5c mit den kleinen und hohen Bögen viel intensiver gekräuselt. Dies ergibt einen höheren Bausch, was umgekehrt bei Anwendungen als Füllfaser weniger Füllgewicht für ein bestimmtes Volumen und somit geringere Kosten bedeutet.

Claims

Ansprüche
Spinndüse (1) zum Extrudieren von selbstkräuselnden Hohlfasern,
- mit mindestens einer Kapillare (18), dadurch gekennzeichnet, dass
- die mindestens eine Kapillare (18) zumindest eine segmentierte Öffnung (16) aufweist, die im Querschnitt mindestens zwei voneinander beabstandete Öffnungssegmente (20, 22) aufweist, wobei ein erstes Öffnungssegment (22) der mindestens zwei Öffnungssegmente (20, 22) eine erste Öffnungssegmentbreite (32) aufweist und ein zweites Öffnungssegment (20) der mindestens zwei Öffnungssegmente (20, 22) eine zweite Öffnungssegmentbreite (34) aufweist, wobei die zweite Offnungssegmentbreite (34) breiter ist als die erste Offnungssegmentbreite (32).
Spinndüse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Offnungssegmentbreite (34) des zweiten Öffnungssegments (20) um mindestens 10%, vorzugsweise um mindestens 20% breiter ist als die Offnungssegmentbreite (32) des ersten Öffnungssegments (22).
Spinndüse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Offnungssegmentbreite (34) des zweiten Öffnungssegments (20) um 10% bis 50%, vorzugsweise um 20% bis 40% breiter ist als die Offnungssegmentbreite (32) des ersten Öffnungssegments (22) ist.
Spinndüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungssegmente (20, 22) bogenförmig ausgebildet sind.
Spinndüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungssegmente (20, 22) konzentrisch gekrümmt sind. Spinndüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Öffnungssegmente (20, 22) jeweils im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet sind.
Spinndüse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Öffnungssegmente (20, 22) zwei Längsseiten (28) und zwei Querseiten (30) aufweisen, wobei der Abstand zwischen den Querseiten (30) der einander angrenzenden Öffnungssegmente (20, 22) derart gewählt ist, dass die aus den Öffnungssegmenten (20, 22) extru- dierten Hohlfaserwandabschnitte (40, 42) nach Austritt aus den Öffnungssegmenten (20, 22) an den Querseiten aneinander schmelzen.
Selbstkräuselnde Hohlfaser (2), die mittels einer Spinndüse (1) extrudiert ist, mit
- einer Hohlfaserwand (48), dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaserwand (48) im Querschnitt mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte (40, 42) aufweist, wobei ein erster (40) der mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte (40, 42) eine erste Wandstärke (44) aufweist und ein zweiter (42) der mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte (40, 42) eine zweite Wandstärke (46) aufweist, wobei die zweite Wandstärke (46) größer ist als die erste Wandstärke (44).
Selbstkräuselnde Hohlfaser (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der ersten Hohlfaserwandabschnitt (40) als auch der zweite Hohlfaserwandabschnitt (42) jeweils eine konstante Wandstärke aufweist.
10. Selbstkräuselnde Hohlfaser (2) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass der erste Hohlfaserwandabschnitt (40) und der zweite Hohlfaserwandabschnitt (42) durch Verschmelzen miteinander verbunden sind.
11. Selbstkräuselnde Hohlfaser (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (46) des zweiten Hohlfaserwandabschnitts (42) um mindestens 10%, vorzugsweise um mindestens 20% größer ist als die Wandstärke (44) des ersten Hohlfaserwandabschnitts (40).
12. Selbstkräuselnde Hohlfaser (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke (46)des zweiten Hohlfaserwandabschnitts (42) um 10% bis 50%, vorzugsweise um 20% bis 40%, größer ist als die Wandstärke (44) des ersten Hohlfaserwandabschnitts (40).
13. Selbstkräuselnde Hohlfasern (2) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die die Hohlfaserwandabschnitte (40, 42) gekrümmt sind, wobei der zweite Hohlfaserwandabschnitt (42) stärker gekrümmt ist als der erste Hohlfaserwandabschnitt (40).
14. Verfahren zum Herstellen von selbstkräuselnden Hohlfasern (2) mittels einer Spinndüse (1), durch
- Extrudieren von polymerem Material aus einer im Querschnitt segmentierten Öffnung (16) einer Kapillare (18) einer Spinndüse (1), wobei die Öffnung ( 16) mindestens zwei Öffnungssegmente (20, 22) mit unterschiedlichen Öffnungssegmentbreiten (32, 34) aufweist,
- wobei aus den mindestens zwei Öffnungssegmenten (20, 22) mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitt (40, 42) extrudiert werden, wobei aus jeweils einem Öffnungssegment (20, 22) jeweils ein Hohlfaserwandabschnitt (40, 42) extrudiert wird,
- Aneinanderschmelzen der extrudierten Hohlfaserwandabschnitte (40, 42) nach dem Austreten aus der Öffnung (16) unter Bildung einer Hohlfaser mit einer Hohlfaserwand (48), die im Querschnitt mindestens zwei Hohlfaserwandabschnitte (40, 42) mit unterschiedlichen Wandstärken (44, 46) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfaser (2) nach dem Aneinanderschmelzen erhitzt wird.
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