NO841417L - Fremgangsmaate ved smeltespinning av polymerfilamenter - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved smeltespinning av dypfargbare, konjugerte filamenter med latent krusning, spesielt en fremgangsmåte for direkte fremstilling av slike filamenter i én enkelt, kontinuerlig operasjon.

Konjugerte filamenter med latent krusning er kjent og

er blitt benyttet kommersielt i begrenset utstrekning for visse applikasjoner. Slike filamenter eller garn som inne-holder slike filamenter, fremstilles vanligvis ved smeltespinning av ulike polymerer til konjugerte filamenter hvor enkeltfilamentene ligger ved siden av hverandre, ved temmelig lave oppspolingshastigheter av størrelsesordenen 1500 m pr. minutt eller mindre. Filamentene som spoles opp på spinneopp-leggsenheten, blir så vanmstrukket (eller strukket og teksturert) i én eller flere separate operasjoner for fremstilling av filamenter med spiralkrusning. De relativt lave hastigheter og mangfoldigheten av prosesstrinn gjør fremstillingen tid-krevende og relativt kostbar, og produktkvaliteten er ofte lite tilfredsstillende med hensyn til slike egenskaper som denier-jevnhet og fargbarhet.

Ved hjelp av oppfinnelsen overvinnes disse og andre vanskeligheter som hefter ved den tidligere kjente teknikk,

ved at det tilveiebringes en ny fremgangsmåte for fremstilling av konjugerte filamenter med latent krusning og forbedret fargbarhet.

I henhold til et første hovedaspekt av oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for smeltespinning av dypfargbare konjugerte filamenter med latent spiralkrusning fra første og andre ulike polymerer, ved hvilken fremgangsmåte det dannes en første smeltet understrøm av den første polymer og en andre smeltet understrøm av den andre polymer,

hvilke strømmer føres sammen og sammensmeltes i side-ved-side-kontakt med hverandre som en kombinert strøm, før denne strøm ekstruderes fra. fremsiden av en spinnedyse, hvoretter den kombinerte strøm kjøles for dannelse av et konjugert filament som omfatter et første underfilament av den første polymer konjugert i side-ved-side-kontakt med et andre underfilament av den andre polymer, og filamentet trekkes ut fra den kombinerte strøm med en forhåndsbestemt spinnehastighet som er høyere enn 2200 mpm, hvorpå filamentet spoles opp på en

spole med en oppspolingshastighet høyere enn 3000 mpm, idet polymerene, spinnehastigheten og oppspolingshastigheten velges slik at filamentet som oppspoles på spolen, får en krympning på mer enn 10%.

I henhold til et andre aspekt av oppfinnelsen utgjøres den første understrøm av nylon 66 og den andre understrøm av poly(ethylenterefthalat).

I henhold til et tredje aspekt av oppfinnelsen velges polymerene og spinnehastigheten slik at filamentet får en krympning på mer enn 20% og en forlengelse som er mindre enn 100% .

I henhold til et fjerde aspekt av oppfinnelsen strekkes filamentet med et gitt strekkforhold før filamentet oppspoles med en hastighet som er høyere enn den på forhånd bestemte spinnehastighet, og polymerene, spinnehastigheten og strekkforholdet velges slik at filamentet får en krympning som er høyere enn 20%.

I henhold til et femte aspekt av oppfinnelsen velges polymerene, spinnehastigheten og strekkforholdet slik at filamentet får en krympning som er høyere enn 25%.

I henhold til et sjette aspekt av oppfinnelsen velges polymerene, spinnehastigheten og strekkforholdet slik at filamentet får en forlengelse på mindre enn 75%.

I henhold til et syvende aspekt av oppfinnelsen velges polymerene, spinnehastigheten og strekkforholdet slik at filamentet får en forlengelse på mindre enn 50%.

Andre trekk ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av oppfinnelsen under henvisning til tegningene, hvor fig. 1 skjematisk viser et frontriss av den foretrukne spinneprosess, fig. 2 er et generalisert diagram som viser kvalitativt hvordan garnkrympningen varierer med spinnehastigheten for garn av PET (poly (ethylenteref thalat)) og for garn av N66 (nylon 66), fig. 3 viser et vertikalt tverrsnitt gjennom en foretrukken spinnedyse som kan anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, fig. 4 er et pla.nriss, sett nedenfra,

av spinnedysen ifølge fig. 3, og fig. 5 viser et tverrsnitt av et konjugert filament fremstilt i henhold til oppfinnelsen.

Som vist på fig. 1 ekstruderes polymerer fra åpninger

i spinnedyse 20 som smeltede, konjugerte strømmer 22. Strømmer 22 kjøles ved hjelp av kjøleluft som i et kjølekammer 24 føres inn mot filamentene 26 på tvers av filamentenes fremførings-retning, mens filamentene føres mot hverandre for dannelse av en garnbunt 28. ,Garnet føres delvis rundt ikke oppvarmede sylindere 30 og 32 før det føres til oppspoler 34. En kon-vensjonell spinneappretur påføres ved 36, og filamentene som utgjør garnet, kan sammenfiltres i sammenfiltringskammer 38.

I det illustrerte spinneapparat blir hvert filament trukket fra den angjeldende smeltede strøm med en spinnehastighet som bestemmes av hastigheten med hvilken sylinderen 30 drives. I henhold til oppfinnelsen må spinnehastigheten være høyere enn 2200 mpm, og den er fortrinnsvis høyere enn 3000 mpm.

Idet det vises til figurene 3 - 5, er den foretrukne spinnedyse konstruert med en slik utformning av spinnedyse-åpningen at smeltede strømmer av to ulike polymerer føres sammen og sammensmeltes i side-ved-side-kontakt som en kombinert strøm før ekstruderingen skjer fra fremsiden 40 av spinnedyse 20. Kapillaråpninger 42 og 44 har begge diametere på 0,24 5 mm og konvergerer inne i spinnedysen i en vinkel på 90°. Som vist på fig. 4 skjærer kapillaråpningenes 4 2 og 44 akser gjennom fremsidepla.net 40 i punkter som ligger 0,15 mm fra hverandre. Kapillaråpningene 42 og 44 danner sammen en kombinert åpning for spinning av én enkelt kombinert strøm,

med en første polymer fremført gjennom kapillaråpning 4 2 og en andre polymer fremført gjennom kapillaråpning 44. I praksis vil spinnedysen innbefatte flere kombinerte åpninger, én for hvert filament. Idet det på ny vises til fig. 1, er hver strøm 22 en kombinert strøm av den type som er beskrevet i dette avsnitt.

I henhold til oppfinnelsen er den første og den andre polymer ulike. Dette vil si at polymerene danner smeltespundne filamenter med ulik grad av krympning ved høye spinnehastigheter. De foretrukne første og andre polymerer er nylon 66 og PET,

hvis variasjon av krympningen med spinnehastigheten er illu-strert kvalitativt på fig. 2. Som der vist er krympningen av PET-garn temmelig høy ved mellomstore spinnehastigheter på

ca. 3000 mpm, mens den avtar hurtig fra nivåer på ca. 50 - 70% til nivåer på ca. 5% eller så over et snevert område av spinnehastigheter. Plasseringen av det snevre område varierer noe med kapillaråpningens diameter (strålestrekking) for en gitt filamentdenier, men plasseringen kan lett bestemmes for en

.gitt kapillaråpning og en gitt filamentdenier ved spinning

ved forskjellige spinnehastigheter. Krympningsegenskapene for nylon-66-garn er helt anderledes, idet krympningen bare lang-somt øker over det viste hastighetsområde til ca. 5% økning eller så og ikke oppviser de meget høye verdier som PET-garn oppviser.

I henhold til det bredeste aspekt av oppfinnelsen spinnes det konjugerte filament, hvor enkeltfilamentene ligger ved siden av hverandre, med en spinnehastighet som er høyere enn 2200 mpm, idet spinnehastigheten velges slik at filamentet får en krympning som er høyere enn 10%. Under disse be-tingelser har enkeltfilamentene som utgjør det konjugerte filament, vesentlig forskjellige krympningsegenskaper, og filamentet vil få latent krusning.

Idet det på ny vises til fig. 1 foretrekkes det at sylinderen 32 drives med en høyere hastighet enn sylinderen 30, slik at garnet 28 strekkes før det oppspoles. Denne strekking øker fargeektheten ved fargning av nylon-66-komponenten med dispergerte fargestoffer og øker vanligvis krusningen i garnet. Fortrinnsvis foretas det en strekking som er tilstrekkelig til

å redusere garnforlengelsen til under 75%, og de beste resul-tater oppnåes når garnforlengelsen reduseres til under 50%.

Eksempel

Under anvendelse av det ovenfor beskrevne apparat føres 60 volum% nylon-66-polymer og 40% volum% PET-polymer av normal molekylvekt for bekledningsapplikasjoner gjennom henholdsvis kapillaråpning 42 og kapillaråpning 44 ved en temperatur på 280°C for oppnåelse av en filamentdenier på 4,7. Begge sylinderes hastighet er 4000 mpm, og garnet oppspoles med et oppspolings-strekk på 0,1 g pr. denier. Garnet har en forlengelse på 74%, oppviser en god latent krusning og kan farges dypere enn tidligere kjente konjugerte garn som er blitt teksturert etter falsktvinnmetoden.

Fremgangsmåten ifølge det foregående avsnitt gjentas, bortsett fra at hastigheten av sylinderen 32 økes til 4500 mpm, slik at det i produksjonslinjen utøves et strekk på garnet. Fargeektheten av nylon-66-komponenten ved fargning med dispergerte fargestoffer er vesentlig forbedret, og garnet kan fort-satt farges dypere enn tidligere kjente garn som er blitt varmstrukket eller teksturert etter falsktvinnmetoden. Også garnets latente krusning er blitt øket som følge av strekkingen umiddelbart etter kjølingen og før oppspolingen. Gjennom valg av hastighetene av sylindrene 30 og 32 (og dermed strekkforholdet) kan garnforlengelsen reduseres til det foretrukne nivå, dvs. til mindre enn 75%, og til det særlig foretrukne nivå, dvs. til mindre enn 50%.

Dersom spinnehastigheten skulle være så høy at PET-krympningen (og følgelig garnets krympning) ville bli mindre enn den som kreves for en tilfredsstillende garnkrusning,

vil anvendelsen av et strekk i produksjonslinjen øke PET-krympningen og forbedre krusningen.

Garnets krympning bestemmes ved hjelp av den følgende metode. Spolen kondisjoneres ved 21°C og 65% relativ fuktig-het i et døgn før testen utføres. 100 m overflategarn trekkes av og hives. Under anvendelse av en Suter denierspole eller til-svarende oppspoles garnet til en hespe med en hespedenier på

ca. 18.000. Dette innebærer at denierspolens omdreininger er 9000 dividert med garnets denier. Hespegarnendene bindes sammen. Hespen henges opp i en stav med en diameter på 1 cm,

og et 1000 grams lodd festes til den nedre ende av hespen. Etter 30 sekunder måles hespens lengde, og denne lengde føres opp som lengde . 1000 grams loddet erstattes så med et 50 grams lodd, hvoretter staven med hespe og 50 grams lodd anbringes tilstrekkelig dypt i et kraftig kokende vannbad til at hespen settes under strekk av 50 grams loddet. Etter 10 minutter i det kokende vannbad tas staven med hespe og 50 grams lodd-

ut av badet og henges opp i 3 minutter for å tillate overskudd av vann å renne av. Staven med hespe og opphengt 50 grams lodd anbringes så i en ovn av 120°C i 15 minutter, hvoretter staven med hespe og opphengt 50 grams lodd tas ut av ovnen og tillates å henge i 15 minutter ved romtemperatur. Det opphengte 50 grams

lodd blir så fjernet og erstattet med et 1000 grams lodd. Etter 30 sekunder måles hespens lengde, og lengden føres opp som lengde L2• Den prosentvise krympning defineres som

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved smeltespinning av dypfargbare konjugerte filamenter med latent spiralkrusning fra første og andre ulike polymerer, karakterisert ved at: a) det dannes en første smeltet understrøm av den første polymer og en andre smeltet understrøm av den andre polymer, hvilke strømmer føres sammen og sammensmeltes i side-ved-side-kontakt med hverandre som en kombinert strøm, som så ekstruderes fra fremsiden av en spinnedyse, b) den kombinerte strøm kjøles for dannelse av et konjugert filament som omfatter et første underfilament av den første polymer konjugert i side-ved-side-kontakt med et andre underfilament av den andre polymer, c) det konjugerte filament trekkes ut fra den kombinerte strøm med en forhåndsbestemt spinnehastighet som er høyere enn 2200 mpm, d) filamentet spoles opp på en spole med en oppspolingshastighet høyere enn 3000 mpm, og e) polymerene, spinnehastigheten og oppspolingshastigheten velges slik at filamentet som oppspoles på spolen, får en krympning på mer enn 10%.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den første understrøm er av nylon 66 og den andre understrøm er av poly(ethylentereftha-lat) .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at polymerene og spinnehastigheten velges slik at filamentet får en krympning på mer enn 20% og en forlengelse som er mindre enn 100%.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at filamentet strekkes i et gitt strekkforhold før filamentet oppspoles med en hastighet som er høyere enn den på forhånd bestemte spinnehastighet, og at polymerene, spinnehastigheten og strekkforholdet velges slik at filamentet får en krympning som er hø yere enn 20%.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at polymerene, spinnehastigheten og strekkforholdet velges slik at filamentet får en krympning på mer enn 25%.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at polymerene, spinnehastigheten og strekkforholdet velges slik at filamentet får en forlengelse som er mindre enn 75%.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at polymerene, spinnehastigheten og strekkforholdet velges slik at filamentet får en forlengelse som er mindre enn 50%.