PL199760B1 - Sposób wytwarzania mieszanej przędzy poliamidowej, mieszana przędza poliamidowa i jej zastosowanie oraz zastosowanie tkanin - Google Patents

Abstract

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania mieszanej przędzy poliamidowej, polegającego na tym, że równocześnie przędzie się pierwszą grupę włókien ciągłych z pierwszego poliamidu i drugą grupę włókien ciągłych z drugiego poliamidu, innego niż pierwszy poliamid; łączy się pierwszą i drugą grupę włókien ciągłych drogą przeplotu w strumieniu powietrza, oraz nawija się przeplecione włókna ciągłe. Wynalazek dotyczy także mieszanej przędzy wytwarzanej sposobem według wynalazku, a także jej zastosowania do wytwarzania tkanin, w szczególności do ubrań.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku są sposób wytwarzania mieszanej przędzy poliamidowej, mieszana przędza poliamidowa i jej zastosowanie oraz zastosowanie tkanin.

Szczególnie w przypadku produkcji odzieży pożądane jest dostarczenie materiałów włókienniczych, które zawierają włókna ciągłe z więcej niż jednego rodzaju polimeru. Szczególnie atrakcyjne efekty wizualne można osiągnąć przez barwienie tkaniny, jeżeli ta tkanina zawiera wiele różnych włókien o odmiennym powinowactwie do barwnika.

Znane jest wytwarzanie takich mieszanych materiałów włókienniczych przez tkanie tkaniny z uż yciem więcej niż jednego rodzaju przędzy. Znane jest również wytwarzanie przędzy z dwuskładnikowych włókien ciągłych, np. z włókien mających osłonkę z jednego polimeru oraz rdzeń z drugiego polimeru. Wreszcie znane jest wytwarzanie przędzy z mieszanych włókien ciągłych przez wymieszanie ze sobą w urządzeniu teksturującym wielowłóknowych przędz z różnych materiałów. Sposób ten nie jest jednak całkiem zadowalający, a jego zastosowanie jest ograniczone do wytwarzania mieszanych przędz teksturowanych.

Pożądane byłoby zatem opracowanie nowych mieszanych przędz włókienniczych, w szczególności przędz poliamidowych nadających się do stosowania w produkcji odzieży, która może być wytwarzana szybko i tanio.

Ogromna większość nylonowych (poliamidowych) tkanin barwiona jest tak zwanymi barwnikami anionowymi, które wykazują szczególne powinowactwo do końcowych grup aminowych przędzy. Poliamidy dające się barwić barwnikami anionowymi zawierają co najmniej 30, częściej 40 - 60, do 80 równoważników końcowych grup aminowych (AEG) na 10⁶ gramów polimeru. Do takich barwników należą barwniki kwasowe, barwniki wstępnie metalizowane, barwniki reaktywne itd.

Wiadomo również, że przędze nylonowe, które zwykle są silnie barwione barwnikami anionowymi, można uodpornić na działanie takich barwników przez zmianę składu chemicznego polimeru. Do środków stosowanych do modyfikacji poliamidu należą dwufunkcyjne kwasy karboksylowe, a zwłaszcza sulfonowane dwufunkcyjne kwasy organiczne i ich estry, patrz np. US 4075378. Takie przędze opisano jako przędze dające się barwić barwnikami kationowymi lub przędze dające się barwić barwnikami zasadowymi. Przędze te zawierają zwykle mniej niż około 40, częściej 15 równoważników końcowych grup aminowych na 10⁶ g polimeru. Poliamidy dające się barwić barwnikami kationowymi zawierają co najmniej około 50, a korzystniej około 70 - 150 równoważników aromatycznych grup sulfonianowych na 10⁶ g polimeru. Przędze dające się barwić barwnikami kationowymi znane są w produkcji dywanów, gdzie moż liwe jest połączenie ich ze zwykł ymi przę dzami dają cymi się barwić barwnikami anionowymi, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie efektu dwukolorowego wrzosu lub margla.

Zastosowanie przędz dających się barwić barwnikami kationowymi do produkcji odzieży jest znacznie rzadsze, jakkolwiek również jest znane. Tak więc na przestrzeni lat pojawiły się w handlu różne przędze dające się barwić barwnikami kationowymi, np. ujawnione w opisach patentowych US 3682866 i 3707344. Wspólną cechą tych przędz jest to, że wytwarza się je przez przędzenie ze stosunkowo niską prędkością, w znanym procesie dwuetapowym. Wiadomo, że polimery nylonowe dające się barwić barwnikami kationowymi są trudniejsze do przędzenia, wykazując wyższą skłonność do zerwania niż zwykłe polimery dające się barwić barwnikami anionowymi, nawet w przypadku produkcji przędzy przeznaczonej do wytwarzania dywanów. Im niższy jest wskaźnik decytex przędzy do wytwarzania tkanin odzieżowych, tym cieńsze są włókna przędzy, a bardzo duże naprężenia związane z przędzeniem z dużą prędkością uniemożliwiało do tej pory stosowanie polimerów dających się barwić barwnikami kationowymi do wytwarzania odzieży. Tak jest do tej pory, chociaż takie przędze, zwłaszcza stosowane w połączeniu z nylonem dającym się barwić zwykłymi barwnikami są oczywiście bardzo pożądane i zapewniają możliwość uzyskiwania bardzo wielu efektów w postaci tkaniny. Szczególnie pożądanym produktem jest częściowo zorientowana przędza z nylonu dającego się barwić barwnikami kationowymi (POY), którą można stosować do teksturowania z przędzą dającą się barwić zwykłymi barwnikami, w celu uzyskania po barwieniu efektu teksturowanego dwuodcieniowego wrzosu lub margla.

Pożądane są bardziej skuteczne środki umożliwiające szybsze przędzenie przędzy włókienniczej dającej się barwić barwnikami kationowymi. W niniejszym opisie ujawniono środki umożliwiające osiągnięcie większej prędkości przędzenia oraz produkty tych procesów realizowanych z dużą prędkością. Wynalazek umożliwia przędzenie zarówno przędzy POY, jak i całkowicie rozciąganych z dużą prędkością przędz poliamidowych (FDY) o wysokim powinowactwie do barwników kationowych przy doskonałej odporności na zrywanie (pękanie włókien), nadających się do stosowania w przemysłoPL 199 760 B1 wych procesach przędzenia ze stopu. Ujawnione tu środki umożliwiające przędzenie włókien zapewniają ponadto możliwość przędzenia krytycznych przędz o titrze pojedynczego, cienkiego włókna, a zwłaszcza tych przędz, których włókna mają przekrój poprzeczny o kształcie innym niż kołowy.

Stwierdzono, że możliwe jest przędzenie zarówno przędzy POY, jak i całkowicie rozciąganych z dużą prę dkoś cią (FDY) mieszanych przę dz poliamidowych o wysokim powinowactwie do barwników kationowych przy częstości zerwania dopuszczalnej w przemysłowych procesach przędzenia ze stopu, przy czym możliwe jest nawet przędzenie krytycznych przędz mieszanych, takich jak przędze zawierające włókna ciągłe o titrze cienkiego włókna i o profilowanym przekroju poprzecznym innym niż kołowy. Osiągnięto to przez przędzenie w przędzarce różnych włókien mieszaniny z oddzielnych pakietów przędzalniczych i przeplatanie włókien ciągłych w przędzarce za pomocą przeplotu w strumieniu powietrza po zestaleniu się włókien ciągłych, lecz przed ich nawinięciem.

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania mieszanej przędzy poliamidowej, polegającego na tym, że równocześnie przędzie się pierwszą grupę włókien ciągłych z pierwszego poliamidu oraz drugą grupę włókien ciągłych z drugiego poliamidu, innego niż pierwszy poliamid; łączy się pierwszą i drugą grupę włókien ciągłych drogą przeplotu w strumieniu powietrza; oraz nawija się przeplecione włókna.

Korzystnie zawartość ditlenku tytanu w pierwszym poliamidzie jest mniejsza niż 0,1% wagowych, korzystnie mniejsza niż 0,01% wagowych, a zawartość ditlenku tytanu w drugim poliamidzie jest większa niż 0,3% wagowych, korzystnie większa niż 1,0% wagowych.

Korzystnie pierwszy i drugi poliamid wykazują różne charakterystyki podatności na barwienie barwnikami anionowymi lub barwnikami kationowymi.

Korzystnie pierwszy poliamid i drugi poliamid różnią się stężeniem końcowych grup aminowych (AEG) o co najmniej 8 moli/10⁶ g.

Korzystnie pierwszy poliamid stanowi poliamid dający się barwić barwnikami kationowymi, a drugi poliamid stanowi poliamid dający się barwić barwnikami anionowymi.

Korzystne jest gdy włókna ciągłe z pierwszego poliamidu i włókna z drugiego poliamidu zawarte w przędzy różnią się skurczem we wrzącej wodzie, oznaczanym metodą opisaną poniżej, o co najmniej 10%.

Korzystnie aminowy składnik pierwszego poliamidu stanowi heksametylenodiamina, a drugi poliamid stanowi kopolimer, w którym aminowy składnik stanowi mieszanina heksametylenodiaminy z co najmniej 20% wagowych metylopentametylenodiaminy, w przeliczeniu na całkowitą masę diaminy.

Korzystnie jedna z grup włókien ciągłych ma kołowy przekrój poprzeczny, a druga z grup włókien ciągłych ma przekrój poprzeczny różny od kołowego.

Korzystnie poszczególne włókna ciągłe o przekroju poprzecznym różnym od kołowego mają decytex powyżej 2,5, a poszczególne włókna o kołowym przekroju poprzecznym mają decytex poniżej 2.

Korzystnie włókna ciągłe o przekroju poprzecznym różnym od kołowego mają trójpłatkowy przekrój poprzeczny o wskaźniku modyfikacji powyżej 1,2 i poniżej 2,4.

Korzystnie pierwsza grupa włókien ciągłych jest jasna i ma trójpłatkowy przekrój poprzeczny, przy czym decytex włókien wynosi powyżej 2,5, wskaźnik modyfikacji mieści się w zakresie od 1,4 do 1,7, a włókna są wykonane z polimeru dającego się barwić barwnikami zasadowymi, natomiast druga grupa włókien ciągłych jest matowa i ma kołowy przekrój poprzeczny, przy czym decytex włókien wynosi poniżej 2, a włókna są wykonane z polimeru dającego się barwić barwnikami kwasowymi.

Korzystnie ponadto mieszaną przędzę poliamidową poddaje się teksturowaniu metodą fałszywego skrętu lub teksturowania w strumieniu powietrza.

Korzystnie przędzę nawija się z prędkością co najmniej 3000 m/minutę.

Korzystnie przędzę nawija się zasadniczo bez pośredniego etapu rozciągania, co prowadzi do uzyskania przędzy częściowo zorientowanej (POY).

Korzystnie przędzę przed nawijaniem poddaje się pośredniemu rozciąganiu.

Korzystnie przędza ma wytrzymałość na rozciąganie wynoszącą około 25 - 65 cN/tex i wydłużenie przy zerwaniu około 20 - 90%.

Wynalazek dotyczy również mieszanej przędzy poliamidowej wytwarzanej sposobem według wynalazku, która zawiera pierwszą grupę włókien ciągłych z pierwszego poliamidu, przeplecioną z drugą grupą włókien ciągłych z drugiego poliamidu, innego niż pierwszy poliamid.

Korzystnie mieszana przędza poliamidowa jest przędzą płaską.

Korzystnie mieszana przędza poliamidowa jest przędzą teksturowaną.

Wynalazek dotyczy ponadto zastosowania przędzy określonej powyżej do wytwarzania tkanin.

W szczególności tkaniny są barwione barwnikiem anionowym, względnie barwione zarówno barwnikiem kationowym, jak i anionowym.

PL 199 760 B1

Zastosowanie takich tkanin w ubraniach jest objęte zakresem wynalazku.

Przędze wytwarzane sposobem według wynalazku są zwykłymi przędzami włókienniczymi, które są szczególnie przydatne do wytwarzania tkanin odzieżowych. Innymi słowy te przędze mają masę około 5 - 300 dtex przy masie włókna ciągłego około 0,5 - 0,7 dtex. Przędza korzystnie zawiera około 3 - 136 włókien.

Przędze korzystnie wykazują współczynnik nierównomierności włókien ciągłych Uster% wynoszący około 1,5% lub mniej, korzystniej około 1% lub mniej. Jest to pożądane z tego względu, aby przędza wykazywała wysoką jednorodność wyglądu wymaganą przy produkcji odzieży, jak również w celu zmniejszenia zrywności przędzy podczas procesów teksturowania, tkania i dziania.

Przędze korzystnie wykazują wydłużenie przy zerwaniu około 20 - 90%. Przędze korzystnie wykazują wytrzymałość na rozciąganie wynoszącą około 25 - 65 cN/tex. Takie właściwości dotyczące wytrzymałości na rozciąganie są pożądane w przypadku tkanin odzieżowych.

Zawartość ditlenku tytanu w pierwszym poliamidzie zazwyczaj jest mniejsza niż 0,1% wag., korzystnie mniejsza niż 0,01% wag., a zawartość ditlenku tytanu w drugim poliamidzie jest większa niż 0,3% wag., korzystnie większa niż 1,0% wag. Dzięki temu otrzymuje się mieszaną przędzę zawierającą wyróżniające się błyszczące jasne włókna zawierające przezroczysty lub jasny pierwszy składnik, który odróżnia się od matowego lub ciemnego drugiego składnika.

Pierwszy i drugi poliamid korzystnie wykazują różne charakterystyki podatności na barwienie barwnikami anionowymi lub kationowymi. Te charakterystyki podatności na barwienie wynikać mogą z róż nej liczby końcowych grup aminowych. Przykładowo stężenia końcowych grup aminowych (AEG) w pierwszym poliamidzie i w drugim poliamidzie mogą różnić się o co najmniej 8 moli na 10⁶ g, korzystnie o co najmniej 12 moli na 10⁶ g, korzystniej o co najmniej 15 moli na 10⁶ g. Liczba AEG wpływa na głębokość barwienia poliamidu barwnikami anionowymi. Alternatywnie lub dodatkowo, jeden z poliamidów może zawierać anionowe grupy końcowe, takie jak sulfonianowe lub karboksylanowe grupy końcowe, dzięki czemu poliamid daje się barwić barwnikami kationowymi.

Pierwszy poliamid może stanowić poliamid dający się barwić barwnikami kationowymi, a drugi poliamid może stanowić poliamid dający się barwić barwnikami anionowymi. Poliamid dający się barwić barwnikami kationowymi korzystnie zawiera co najmniej 50 końcowych aminowych grup (AEG) na 10⁶ g. Sposób według wynalazku stwarza zatem po raz pierwszy możliwość przędzenia z dużą szybkością przędz odzieżowych, które można barwić z uzyskaniem efektu wrzosu lub margla.

Włókna ciągłe z pierwszego poliamidu i włókna ciągłe z drugiego poliamidu zawarte w przędzy zazwyczaj wykazują bezwzględną różnicę ich skurczu we wrzącej wodzie, określonego metodą opisaną poniżej, wynoszącą co najmniej 10%. Podczas późniejszej obróbki cieplnej występuje dzięki temu efekt polegający na tym, że bardziej kurczliwe włókna kurczą się w większym stopniu, natomiast mniej kurczliwe włókna zaczynają się wyróżniać, co nadaje przędzy lub tkaninie wygląd materiału puszystego lub teksturowanego, oraz odpowiedni chwyt.

Aminowy składnik pierwszego poliamidu może przykładowo zawierać heksametylenodiaminę, a drugi poliamid jest kopolimerem, w którym składnik aminowy stanowi mieszaninę heksametylenodiaminy z co najmniej 20% wag. metylopentametylenodiaminy, w przeliczeniu na całkowitą masę diaminy. Składniki diaminowe pierwszego i drugiego poliamidu korzystnie stanowią w znacznym stopniu lub wyłącznie heksametylenodiamina i heksametylenodiamina/20% metylopentametylenodiaminy. W innych przypadkach jeden z poliamidów może stanowić nylon 6, a drugim poliamidem może być nylon 66.

Jedną z grup włókien ciągłych korzystnie stanowią włókna o kołowym przekroju poprzecznym, podczas gdy drugą z grup włókien ciągłych stanowią włókna o przekroju poprzecznym innym niż kołowy. Umożliwia to uzyskanie kolejnych interesujących efektów wizualnych w tym samym procesie przędzenia z wysoką prędkością.

Poszczególne włókna o przekroju poprzecznym różnym od kołowego korzystnie wykazują decytex powyżej 2,5, a poszczególne włókna o przekroju kołowym wykazują decytex poniżej 2.

W korzystnych przypadkach włókna ciągłe o przekroju poprzecznym róż nym od kołowego mają trójpłatkowy przekrój poprzeczny o wskaźniku modyfikacji powyżej 1,2 i poniżej 2,4, przy czym korzystnie wynosi on około 1,4 - 1,8. Wskaźnik modyfikacji definiuje się jako stosunek promienia najmniejszego okręgu, który może być opisany na przekroju, do promienia największego okręgu, który może być całkowicie wpisany w przekrój.

Przekrój poprzeczny włókien ciągłych może mieć także kształt wydłużony. Przekrój poprzeczny korzystnie ma dwukrotną oś symetrii obrotowej. Przekrój poprzeczny włókien może być wybrany z grupy obejmującej np. owal, taś mę i kształty diabolo. Stosunek długości (współczynnik kształtu)

PL 199 760 B1 najdłuższej osi wydłużonego przekroju włókna ciągłego do najkrótszej osi pod kątem prostym do najdłuższej osi korzystnie jest większy niż około 1,5.

W szczególności pierwsza grupa wł ókien jest jasna i ma trójpł atkowy przekrój poprzeczny, przy czym decytex włókien wynosi powyżej 2,5, wskaźnik modyfikacji wynosi 1,4 - 1,8, a włókna są wykonane z polimeru dającego się barwić barwnikami zasadowymi, natomiast druga grupa włókien ciągłych jest matowa i ma kołowy przekrój poprzeczny, przy czym decytex włókien wynosi poniżej 2, a wł ókna są wykonane z polimeru dają cego się barwić barwnikami kwasowymi.

Pierwsza i druga grupa wielu włókien ciągłych są przędzone zasadniczo w zwykły sposób za pomocą rozstawionych od siebie na boki pierwszej i drugiej grupy wielu dysz przędzalniczych, do których wprowadza się roztopiony odpowiednio pierwszy i drugi poliamid. Wymiary dysz przędzalniczych, prędkość dostarczania roztopionych poliamidów, temperatura, prędkość nawijania i inne warunki przędzenia dobiera się w zwykły sposób, tak aby uzyskać pożądane właściwości włókien, takie jak kształt, masa, jednorodność i wytrzymałość na rozciąganie. Fakt, że wiele włókien jest ze sobą splecionych pociąga za sobą ograniczenie polegające na tym, że prędkość nawijania jest z definicji taka sama dla obydwu grup składających się z wielu włókien.

Przeplatanie, które jest również znane jako przemieszanie lub splatanie, jest procesem, dzięki któremu zasadniczo równoległym do siebie włóknom ciągłym świeżo uprzędzonej wielowłóknowej przędzy nadawana jest spójność, przez utworzenie w pewnych odstępach od siebie węzłów, między którymi znajdują się części włókien w mniejszym stopniu ze sobą splątane. Struktura składająca się ze znajdujących się w pewnych odstępach od siebie węzłów wytwarzana jest przez przepuszczenie włókien przez strumień płynu, przy czym płynem zwykle jest sprężone powietrze. Przeplatanie nadaje spójność zawartym w przędzy włóknom ciągłym.

Urządzenia umożliwiające przeplatanie wielowłóknowych przędzy to między innymi Model FG3 z Fibreguide Ltd., Cheshire, Wielka Brytania i Heberlein Polyjet SP z Heberlein Maschinenfabrik AG, Wattwil, Szwajcaria. W poniższych przykładach zastosowano urządzenie Heberlein Polyjet-SP-25 model H133/C14. Ciśnienie powietrza doprowadzanego do urządzenia przeplatającego z wykorzystaniem strumienia powietrza wynosi 55 - 200 kPa (8 - 30 funtów/cal²). Ogólnie stopień przeplotu zwiększa się wraz z wzrostem ciśnienia powietrza i zmniejszeniem napięcia przędzy.

Grupy składające się z wielu włókien ciągłych można przeplatać osobno, dzięki czemu osiąga się silniejsze połączenie ze sobą włókien wykonanych z każdego ze składników przed ich spleceniem ze sobą. Można w ten sposób uzyskać w wytwarzanej tkaninie efekt wyraźnego margla z widocznymi smugami. Pominięcie tego etapu powoduje dokładne wymieszanie włókien podczas ich łączenia ze sobą, dzięki czemu w tkaninie uzyskiwany jest efekt wrzosu o krótszych elementach. Właściwy poziom przeplatania składników i przeplotu łączącego można łatwo ustalić doświadczalnie dla danych warunków prowadzenia procesu, aby osiągnąć pożądany wygląd.

Przędze wytwarzane sposobem według wynalazku korzystnie mają 6 - 40 zaplecionych węzłów na metr.

Sposób według wynalazku może ponadto obejmować etap teksturowania zmieszanej przędzy poliamidowej metodą fałszywego skrętu lub przez teksturowanie w strumieniu powietrza.

Przędza korzystnie nawija się z prędkością co najmniej 3000 m/min, korzystniej co najmniej 3500 m/min, zwłaszcza z prędkością co najmniej 4000 m/min. Przędzenie z tak wysoką prędkością, która nie była dotąd stosowana w przypadku poliamidów dających się barwić barwnikami kationowymi, zapewnia wysoką wydajność wytwarzania przędzy oraz właściwy stopień orientacji włókien.

Przędzę nawija się z dużą prędkością zasadniczo z pominięciem pośredniego etapu rozciągania, co prowadzi do uzyskania przędzy częściowo zorientowanej (POY).

Przędzę nawija się z dużą prędkością także z pośrednim etapem rozciągania. Korzystnie prowadzi to do uzyskania całkowicie rozciąganej przędzy poliamidowej (FDY).

Przędza według wynalazku korzystnie jest przędzą płaską, lecz alternatywnie może to być przędza teksturowana lub płaska przędza, w której połączone są ze sobą włókna o różnej kurczliwości, dzięki czemu po późniejszym barwieniu i obróbce wykańczającej uzyskiwany jest teksturowany wygląd i odpowiedni chwyt.

Przędzę według wynalazku można stosować do wytwarzania tkanin, włóknin lub dzianin, korzystnie tkanin odzieżowych.

Takie tkaniny korzystnie zawierają przędzę z poliamidu dającego się barwić barwnikami kationowymi i zostały poddane barwieniu barwnikiem kationowym. W przypadku gdy tkanina zawiera przędzę w postaci mieszaniny włókien ciągłych dających się barwić barwnikami kationowymi i włókien

PL 199 760 B1 dających się barwić barwnikami anionowymi, korzystnie otrzymuje się tkaniny, które zostały poddane barwieniu zarówno barwnikami anionowymi, jak i kationowymi, korzystnie zawartymi w tej samej kąpieli barwiącej. Takie tkaniny wykazują szczególnie interesujące efekty barwne.

Wynalazek opisano bardziej szczegółowo poniżej w odniesieniu do rysunku, na którym:

figura 1 przedstawia korzystny sposób przędzenia z dużą prędkością przędz poliamidowych dających się barwić barwnikami kationowymi.

W tym przypadku i w dowolnej innej części opisu parametry procesu i przędzy zostały zmierzone w przedstawiony poniżej sposób.

Lepkość względną przędzy i polimeru mierzono w temperaturze 25°C z użyciem roztworu o stężeniu 8,4% wag. przędzy w kwasie mrówkowym zawierającym 10% wody (ASTM D789). Stosowanym przyrządem był zautomatyzowany lepkościomierz kapilarny mierzący czas przepływu, typu U-rurki.

Decytex przędzy (gęstość liniową) mierzono w temperaturze 20°C przy wilgotności względnej 65% z użyciem wagi z kołem nawijającym, zgodnie z wytycznymi BISFA „Internationally agreed method for testing polyamide filament yarns - 1995.

Nierównomierność gęstości liniowej włókien, znaną również jako procent Uster (U%), określono za pomocą miernika nierównomierności Uster 3, typ C.

Zawartość oleju na przędzy oznaczano za pomocą przyrządu Bruker NMR (NMR - jądrowy rezonans magnetyczny) minispec pc-120. Kalibrację przyrządu przeprowadzono z użyciem znanych wzorców, przy czym zawartość oleju zmierzono przez ekstrakcję oleju z przędzy gorącym eterem naftowym, odparowanie oraz zważenie pozostałości.

Właściwości przędzy przy rozciąganiu (siła, przy której następuje zerwanie, wytrzymałość na rozciąganie, procentowe wydłużenie przy zerwaniu i pochodny parametr T*RE, gdzie T oznacza wytrzymałość na rozciąganie, pomnożoną przez RE, pierwiastek kwadratowy z wydłużenia przy zerwaniu) zmierzono za pomocą urządzenia Instron Tensile Tester model 4301 w warunkach określonych w dokumencie BISFA „Internationally agreed method for testing polyamide filament yarns - 1995.

Przeplot mierzy się zgodnie ze znormalizowaną metodą ASTM D4724-87 (zatwierdzoną ponownie w roku 1992). Metoda ta obejmuje powszechnie stosowane procedury pomiaru przeplotu przez wsunięcie igły. Wyniki podawane są jako liczba węzłów przeplotowych na metr przeplecionej przędzy. Odpowiednim urządzeniem do pomiaru węzłów przeplotowych jest zautomatyzowany miernik przeplotu Rothschild R2071/72 produkowany przez Rothschild Measurement Instruments, Traubenstrasse 3, Zurich, Szwajcaria.

Skurcz we wrzącej wodzie mierzono zgodnie z zaleceniami dokumentu BISFA „Internationally agreed method for testing polyamide filament yarns - 1995.

Odnośnie fig. 1, w 10 i 10' pierwszy i drugi stopiony polimer wprowadza się do zespołów przędzalniczych z filtrem polimeru (12, 12') i przepuszcza przez płyty z dyszami przędzalniczymi (14, 14') w celu utworzenia dwóch oddzielonych przestrzennie grup wielu wł ókien (18, 18') o róż nych przekrojach poprzecznych. Włókna chłodzi się z wykorzystaniem bocznego strumienia zimnego powietrza w kominach chłodzących (16, 16'). Powstałe włókna korzystnie chłodzi się w dwóch odrębnych kominach, dzięki czemu natężenie przepływu czynnika chłodzącego i inne parametry (odległość zbieżności, itp.) można zoptymalizować oddzielnie dla każdego ze składników. Ochłodzone włókna zbiera się, korzystnie osobno, tworząc przędzę w zbieżnej prowadnicy (20, 20'), po czym natłuszcza się olejem na wałku (22, 22') i otrzymuje się przędzę z wykończeniem przędzalniczym (24, 24'), którą przeplata się w 25 za pomocą przeplatającego strumienia powietrza.

Przeplecioną przędzę następnie można skierować drogą A, tak że ostatecznie powstanie przędza FDY, lub można ją skierować drogą B, tak ż e powstanie przędza POY. W przypadku drogi A przę dza jest wyciągana z komina chłodzącego przez zespół wałków podających 26, schematycznie przedstawiony jako pojedynczy wałek, po czym wyciągana jest przez zespół wałków 28, który również został schematycznie przedstawiony jako pojedynczy wałek, przy czym jego prędkość powierzchniowa jest większa niż prędkość zespołu wałków 26. Rozciągniętą przędzę poddaje się relaksacji parą atmosferyczną w 32 i ewentualnie przeplataniu środkiem 34, po czym zwija się w pakiet całkowicie wyciągniętej przędzy 36. W przypadku drogi B przędza jest wyciągana z komina chłodzącego 16' przez zespół wałków podających i regulujących naprężenie przędzy 26' i 28'. Konstrukcja zapewniająca opasanie w kształcie przypominającym literę „S zapewnia odpowiednią regulację naprężenia przędzy podczas etapu nawijania. Przed zwinięciem w pakiet 36' przędzę POY można ewentualnie poddać przeplataniu w sekcji przeplotu 34'.

PL 199 760 B1

W przypadku procesu przędzenia przędzy POY moż na ewentualnie zastosować wałki Godet'a regulujące naprężenie. Etap przeplatania składników można prowadzić przed pierwszym wałkiem, po czym stosowane jest urządzenie do przeplotu łączącego przed, pomiędzy lub za wałkami stosowanymi w procesie POY.

W procesie przędzenia FDY przed wałkami ciągnącymi, za urzą dzeniem rozluźniającym lub w dowolnym etapie przed nawinięciem, można zastosować strumień powietrza przeplatającego (przeplatanie pomiędzy wałkami podającymi i ciągnącymi nie jest korzystne z uwagi na duże naprężenia związane z wyciąganiem przędzy).

P r z y k ł a d 1

Poniższa grupa doświadczeń ilustruje możliwość wytwarzania złożonej lub niejednorodnej przędzy z zastosowaniem ekonomicznego procesu przędzenia POY lub FDY w jednym urządzeniu przędzalniczym, bez konieczności oddzielnego nawijania i ponownego łączenia składowych przędzy dających się barwić barwnikami anionowymi i barwnikami kationowymi.

Dwa oddzielne polimery, z których jednym był zwykły poliamid dający się barwić barwnikami anionowymi, a drugim poliamid dający się barwić barwnikami kationowymi, niezależnie od siebie stapiano i osobno podawano przez niezależne pompy dozujące do dwóch sąsiadujących ze sobą zespołów urządzenia przędzalniczego. Dysze przędzalnicze tych dwóch zespołów zaprojektowano w ten sam lub różny od siebie sposób, dzięki czemu możliwe było wprowadzanie połączeń włókien ciągłych o róż nych przekrojach poprzecznych, co nadaje dodatkowy wymiar zróż nicowanemu wyglą dowi przę dzy. Uformowane roztopione włókna chłodzono w strumieniu powietrza chłodzącego, zbierano i natłuszczano olejem w aplikatorach wykończenia przędzalniczego, po czym łączono je drogą przeplotu w strumieniu powietrza.

W przypadku przędzy POY połączoną niejednorodną przędzę przepuszczano przez parę wałków Godet'a zapewniających opasanie w kształcie przypominającym literę „S, a na koniec nawijano ją na szpulę za pomocą szybkobieżnej nawijarki. Zastosowanie wałków Godet'a było korzystne, ponieważ umożliwiało kontrolę napięcia przędzy i tworzenie nawoju, lecz nie jest to niezbędne.

W przypadku przędzy rozciąganych połączoną niejednorodną przędzę owijano kilkakrotnie wokół zestawu wałków Godet'a (wałków podających), przy czym liczba zwojów musiała być wystarczająca do zapobieżenia poślizgu na tych wałkach, po czym kierowano ją przez inny zestaw wałków (wałków rozciągających) obracających się z prędkością wystarczającą do rozciągnięcia przędzy w określonym stopniu (stopień rozciągnięcia), a następnie utrwalano cieplnie w komorze parowej. Przędzę ostatecznie nawijano z prędkością powyżej 3000 m/min. Ewentualnie zastosować można wariantowy sposób utrwalania, np. obejmujący zastosowanie ogrzanych wałków, oraz dodatkowy zestaw wałków Godet'a pomiędzy wałkami ciągnącymi i nawijarką, co umożliwia kontrolę naprężenia gdy przędza jest utrwalona lub poddana relaksacji. Przed etapem ostatecznego nawinięcia przędzy można ewentualnie po raz drugi nanieść wykończenie przędzalnicze i/lub przeprowadzić dodatkowe przeplatanie.

Poliamidy dające się barwić barwnikami kationowymi zawierają grupy funkcyjne kwasu sulfonowego w wyniku wprowadzenia soli sodowej kwasu 5-sulfoizoftalowego (masa cząsteczkowa 268). Konkretne użyte polimery miały właściwości podane w tabeli 1. Szczegóły dotyczące dodatkowych polimerów dających się barwić barwnikami anionowymi, użytych w tych niejednorodnych przędzach podano w tabeli 1, a konkretne przykłady przędzy i szczegóły procesu przędzenia podano w tabeli 2.

W tabeli 2, jak widać, podano wiele przykładów niejednorodnych prz ędz.

Obejmują one połączenia:

- przę dz dają cych się barwić barwnikami kationowymi i anionowymi (wszystkie powyższe);

- przę dzy dają cej się barwić barwnikami kationowymi i głęboko barwionej przę dzy dającej się barwić barwnikami anionowymi (duża wartość AEG) (G, H);

- przędzy dającej się barwić barwnikami kationowymi i przędzy dają cej się barwić barwnikami anionowymi o dużej kurczliwości (I);

- przędzy POY (D - H) i przędzy FDY (A - C i I); oraz

- przędz o przekroju poprzecznym kołowym/kołowym (A, I), kołowym/w kształcie diabolo (B, F), kołowym/trójpłatkowym (C, D, H).

Pomimo że skala przeprowadzonych prób była za mała by możliwe było precyzyjne wskazanie częstości występowania przerw przy przędzeniu, to nie stwierdzono żadnych poważnych problemów związanych z procesem przędzenia. Wytłaczanie przebiegało gładko, a na płycie zawierającej dysze przędzalnicze nie stwierdzono większej ilości zanieczyszczeń niż ma to miejsce w przypadku znanych

PL 199 760 B1 procesów prowadzonych z dużą prędkością. Poziom jednorodności przędzy był zadowalający, wartość Uster% wynosiła około 0,8%, a szpule przędzy pozbawione były dużych pętli.

Z przędz wykonanych z połączeń włókien ciąg łych dają cych się barwić barwnikami anionowymi i kationowymi wykonywano techniką dziania poń czochy, przy czym każ d ą z poń czoch poddano barwieniu w procesie z pojedynczą kąpielą barwiącą, z zastosowaniem w jednej kąpieli odpowiedniej mieszaniny barwnika anionowego i barwnika kationowego. Barwienie zwykle prowadzono przez 1 godzinę w temperaturze 100°C przy pH 5,0, w obecnoś ci ś rodka zapobiegają cego wytrą caniu, aby zapobiec oddziaływania pomiędzy dwoma barwnikami.

Zabarwione pończochy miały niezwykle atrakcyjny wygląd margla lub wrzosu, przy czym każda przędza zabarwiona została właściwym barwnikiem. Przez wybranie odpowiednich barwników kontrast pomiędzy barwami może być zmieniany od delikatnego do silnego, a dalsze zróżnicowanie wyglądu można uzyskać przez połączenie przędzy o różnych przekrojach poprzecznych, zmianę wartości titrów włókien oraz dopasowanie stopnia przeplotu.

T a b e l a 1

Polimer	RV	AEG	-SO3H	%TiO2
Kat-1	31,5	41	55	0,02
Kat-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

*Poliamid An-4 stanowi kopoliamid kwasu adypinowego i heksametylenodiaminy z 20% metylopentametylenodiaminy.

T a b e l a 2

Doświadczenie	A	B	C	D	E	F	G	H	I
Typ przędzy	FDY	FDY	FDY	POY	POY	POY	POY	POY	FDY
Decytex	156	156	156	156	156	156	156	156	156
Włókna	88	46	71	71	71	77	88	71	88
Składnik dający się barwić barwnikiem anionowym	78f68	78f26	78f51	78f51	78f51	78f51	78f20	78f20	78f20
Przekrój poprzeczny*	R	D	TR	TR	R	R	R	R	R
Poliamid dający się barwić barwnikiem anionowym	An-1	An-1	An-1	An-1	An-2	An-2	An-3	An-3	An-4
Składnik dający się barwić barwnikiem kationowym	78f20	78f20	78f20	78f20	78f20	78f26	78f68	78f51	78f68
Przekrój poprzeczny*	R	R	R	R	TR	D	R	TR	R
Poliamid dający się barwić barwnikiem kationowym	Kat-2	Kat-2	Kat-2	Kat-2	Kat-1	Kat-1	Kat-2	Kat-2	Kat-1
Temperatura wytłaczania (°C)	280	279	280	280	278	279	280	280	278
Prędkość powietrza chłodzącego (m/min)	0,35	0,35	0,35	0,35	0,40	0,40	0,35	0,35	0,35
Stopień rozciągnięcia	1,6	1,6	1,6	1	1	1	1	1	1,6
Prędkość nawijania (m/min)	4200	4200	4200	4200	4200	4200	4200	4200	4200
Wytrzymałość na rozciąganie (cN/tex)	44	43	44	32	34	33	32	30	39
Rozciągliwość %	49	48	47	74	66	68	73	72	53

*Przekroje poprzeczne: R = okrągły lub kołowy; TR = trójpłatkowy; D = diabolo lub dwupłatkowy

PL 199 760 B1

Delikatniejsze barwy lub odcienie uzyskano przez połączenie przędzy o tym samym rodzaju powinowactwa do barwnika, lecz różniącymi się przekrojem poprzecznym, zawartością ditlenku tytanu, głębią barwienia, związaną z różnymi zawartościami końcowych grup aminowych, lub użyciem innych odmian polimeru, takich jak przędza wykonana z nylonu 6 w połączeniu z nylonem 66.

Przędza I w tabeli 2 stanowi przykład przędz według wynalazku, zawierających składniki poliamidowe zarówno o wysokiej, jak i o niskiej kurczliwości. Z przędzy wykonano techniką dziania pończochy, które poddano barwieniu barwnikiem anionowym. Tkanina po barwieniu miała wygląd materiału puszystego lub teksturowanego oraz odpowiedni chwyt, co było wynikiem różnej kurczliwości przędz.

Claims (23)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania mieszanej prz ę dzy poliamidowej, znamienny tym, ż e równocześ nie przędzie się pierwszą grupę włókien ciągłych z pierwszego poliamidu oraz drugą grupę włókien ciągłych z drugiego poliamidu, innego niż pierwszy poliamid; łączy się pierwszą i drugą grupę włókien ciągłych drogą przeplotu w strumieniu powietrza; oraz nawija się przeplecione włókna.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zawartość ditlenku tytanu w pierwszym poliamidzie jest mniejsza niż 0,1% wagowych, korzystnie mniejsza niż 0,01% wagowych, a zawartość ditlenku tytanu w drugim poliamidzie jest większa niż 0,3% wagowych, korzystnie większa niż 1,0% wagowych.
3. 3. Sposób wedł ug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ż e pierwszy i drugi poliamid wykazuj ą róż ne charakterystyki podatności na barwienie barwnikami anionowymi lub barwnikami kationowymi.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że pierwszy poliamid i drugi poliamid różnią się stężeniem końcowych grup aminowych (AEG) o co najmniej 8 moli/10⁶ g.
5. 5. Sposób według zastrz. 1 - 4, znamienny tym, że pierwszy poliamid stanowi poliamid dający się barwić barwnikami kationowymi, a drugi poliamid stanowi poliamid dający się barwić barwnikami anionowymi.
6. 6. Sposób wedł ug zastrz. 1 - 5, znamienny tym, ż e włókna cią g ł e z pierwszego poliamidu i włókna z drugiego poliamidu zawarte w przędzy róż nią się skurczem we wrzącej wodzie, oznaczanym metodą określoną w opisie, o co najmniej 10%.
7. 7. Sposób według zastrz. 1 - 6, znamienny tym, ż e aminowy skł adnik pierwszego poliamidu stanowi heksametylenodiamina, a drugi poliamid stanowi kopolimer, w którym aminowy składnik stanowi mieszanina heksametylenodiaminy z co najmniej 20% wagowych metylopentametylenodiaminy, w przeliczeniu na cał kowitą masę diaminy.
8. 8. Sposób według zastrz. 1 - 7, znamienny tym, że jedna z grup włókien ciągłych ma kołowy przekrój poprzeczny, a druga z grup włókien ciągłych ma przekrój poprzeczny różny od kołowego.
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że poszczególne włókna ciągłe o przekroju poprzecznym różnym od kołowego mają decytex powyżej 2,5, a poszczególne włókna o kołowym przekroju poprzecznym mają decytex poniżej 2.
10. 10. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że włókna ciągłe o przekroju poprzecznym różnym od kołowego mają trójpłatkowy przekrój poprzeczny o wskaźniku modyfikacji powyżej 1,2 i poniżej 2,4.
11. 11. Sposób według zastrz. 1 - 10, znamienny tym, że pierwsza grupa włókien ciągłych jest jasna i ma trójpłatkowy przekrój poprzeczny, przy czym decytex włókien wynosi powyżej 2,5, wskaźnik modyfikacji mieści się w zakresie od 1,4 do 1,7, a włókna są wykonane z polimeru dającego się barwić barwnikami zasadowymi, natomiast druga grupa włókien ciągłych jest matowa i ma kołowy przekrój poprzeczny, przy czym decytex włókien wynosi poniżej 2, a włókna są wykonane z polimeru dającego się barwić barwnikami kwasowymi.
12. 12. Sposób według zastrz. 1 - 11, znamienny tym, że ponadto mieszaną przędzę poliamidową poddaje się teksturowaniu metodą fałszywego skrętu lub teksturowania w strumieniu powietrza.
13. 13. Sposób według zastrz. 1 - 12, znamienny tym, że przędzę nawija się z prędkością co najmniej 3000 m/minutę.
14. 14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że przędzę nawija się zasadniczo bez pośredniego etapu rozciągania, co prowadzi do uzyskania przędzy częściowo zorientowanej (POY).
15. 15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że przędzę przed nawijaniem poddaje się pośredniemu rozciąganiu.

    PL 199 760 B1
16. 16. Sposób według zastrz. 1 - 15, znamienny tym, że przędza ma wytrzymałość na rozciąganie wynoszącą około 25 - 65 cN/tex i wydłużenie przy zerwaniu około 20 - 90%.
17. 17. Mieszana przędza poliamidowa wytwarzana sposobem określonym w zastrz. 1 - 16, znamienna tym, że zawiera pierwszą grupę włókien ciągłych z pierwszego poliamidu, przeplecioną z drugą grupą włókien ciągłych z drugiego poliamidu, innego niż pierwszy poliamid.
18. 18. Mieszana przędza poliamidowa według zastrz. 17, znamienna tym, że jest przędzą płaską.
19. 19. Mieszana przędza poliamidowa według zastrz. 17, znamienna tym, że jest przędzą teksturowaną.
20. 20. Zastosowanie przędzy określonej w zastrz. 17, 18 albo 19 do wytwarzania tkanin.
21. 21. Zastosowanie według zastrz. 20, w którym tkaniny są barwione barwnikiem anionowym.
22. 22. Zastosowanie według zastrz. 20, w którym tkaniny są barwione zarówno barwnikiem kationowym, jak i anionowym.
23. 23. Zastosowanie tkanin określonych w zastrz. 20, 21 albo 22 w ubraniach.