SK162003A3

SK162003A3 - Polymer filaments having profiled cross-section

Info

Publication number: SK162003A3
Application number: SK16-2003A
Authority: SK
Inventors: Peter Michael Lancaster
Original assignee: Du Pont
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2004-06-08
Also published as: CA2410555A1; TW513493B; DE60134856D1; ATE401434T1; CA2410555C; BR0112503B1; PL362054A1; BR0112503A; KR100761640B1; EP1299581A1; AU2001271834A1; EP1299581B1; PL205183B1; KR20030020918A; GB2364667A; JP2004502882A; MXPA03000149A; CN1500161A; WO2002004720A1; CN1291075C

Description

Oblasť techniky

Predložený vynález sa týka syntetických polymérových vláken s prierezom profilovaným v tvare s „otvorenou dutinou kolmým na pozdĺžnu os vlákna. Vynález sa ďalej týka zvlákňovacích platní na vytláčanie vláken z taveniny a spôsobov výroby týchto vláken vytláčaním z taveniny.

Doterajší stav techniky

Textilné vlákna alebo nite zo syntetických polymérov, najmä z polyamidových polymérov, ako je napríklad nylon 66 a nylon 6, a multifilné priadze vytláčané z taveniny z rovnakých polyamidových polymérov sa vyrábajú na odevné účely ako čiastočne orientovaná priadza (POY) a dĺžená priadza. POY bude mať pomerné predĺženie pri pretrhnutí väčšie ako približne 55 % a dĺžená priadza bude mať menšie pomerné predĺženie pri pretrhnutí. Najčastejší tvar priečneho prierezu každého vlákna tvoriaceho multifilné priadze ktoréhokoľvek typu, napríklad POY a dĺženú priadzu, je kruhový. Obmeny jednotlivých tvarov prierezu vláken zahŕňajú trojlaločnatý alebo šesťlaločnatý, zverejnený v japonskom patentovom dokumente Kokoku 01-20243 (Nihon Ester KK), zúbkovaný oválny prierez, zverejnený v US patente 5,834,119 (Roop) a duté polyamidové vlákna s jednoduchou pozdĺžnou dutinou, zverejnené v US patente 5,604,036 (Bennett et al.).

Všetky vyššie uvedené príklady sú známymi variantmi POY s profilovaným tvarom prierezu a dĺžených priadzí. Vlákna, ktoré majú iný tvar prierezu ako kruhový, poskytujú multifilné priadze na textílie a odevy s rozličnou vizuálnou estetikou, nepriesvitnosťou, krytím a ľahkosťou. Priadze z dutých vláken, napríklad p>riadze z uvedeného posledného US patentu, poskytujú ľahšie textílie a odevy a zvyšujú schopnosť zadržiavať teplo v porovnaní s bežnými kruhovými vláknami bez pozdĺžnej dutiny. Priadze z dutých vláken sú vhodné najmä na odevné využitie, ak sa tvarujú bežnými spôsobmi, napríklad tvarovaním vzduchovou dýzou (AJT) a tvarovaním nepravým zákrutom (FTT), aby sa zLskali objemné priadze. Duté hladké priadze na priame použitie na tkanie sú taktiež známe.

Čiastočne orientované aj hladké nylonové priadze s veľkým prázdnym objemom v dutine zverejňuje Bennett et al. Avšak vlákna s pozdĺžnymi prázdnymi priestormi je ťažké bezchybne spájať pri spriadaní a môžu sa aj závažne deformovať v priebehu procesu tvarovania. Výsledkom môžu byť vlákna s prierezom v tvare písmena C a/alebo s prierezom v tvare spľasnutých rúrok. Vlákna v tvare písmena C sa môžu navzájom tesne zhusťovať za straty voľného priestoru medzi susednými vláknami. Okrem toho vlákna s prierezom v tvare písmena C a prierezy v tvare spľasnutých rúrok vedú k nežiaducim vlastnostiam priadze a textílií ako výsledok takých javov. Zvýšená hustota textílie a znížené zadržiavanie tepla textílie a odevov patria k nežiaducim vlastnostiam. Okrem toho priadze z vláken s rozličným množstvom prasknutých pozdĺžnych dutín podporujú nevyrovnanosť farbených textílií a neporušené dutiny vlákna poskytujú vhodný priestor prípadným baktériám.

Zistilo sa, že vyššie uvedené nevýhody sa môžu prekonať prostredníctvom výroby polymérových vláken s novým prierezom.

e r

Podstata vynálezu

Predložený vynález poskytuje profilované vlákno zo syntetického polyméru, ktoré má prierez v tvare „otvorenej dutiny kolmý na pozdĺžnu ofe vlákna. Prierez je dimenzovaný na zabránenie spletaniu prvého vlákna s druhým vláknom s rovnakým prierezom. To znamená, že oblasť najbližšia ku každému výbežku prierezu je širšia ako vzdialenosť medzi týmito oblasťami vymedzujúcimi otvor prierezu s otvorenou dutinou.

Profilované vlákna s tvarom prierezu podlá vynálezu sú poskytované prostredníctvom nového tvaru ' vytláčacej kapiláry. Vlákna podľa predloženého vynálezu sa pripravujú priamo vytláčaním z taveniny syntetického polyméru pomocou viackapilárovej zvlákňovacej platne. Výraz „otvorená dutina označuje všeobecne prierez v tvare C alebo U s dutým stredom a pevnou oblasťou vymedzujúcou stenovú časť rozkladajúcu sa okolo dutého stredu na uzavretie dutého stredu, ale s otvorom na jednej strane steny spájajúcim stred s vonkajšou stranou vlákna. Otvor je užší ako priemer dutého stredu, a tým sa vytvára vchod alebo zúženie medzi dutým stredom a vonkajškom vlákna.

Vlákno výhodne zahŕňa tuhú časť v podstate obklopujúcu strednú dutú oblasť. Otvor vedie z vonkajška vlákna do strednej dutej oblasti. Tuhá časť zahŕňa ramená, ktoré sú zakončené pätkami. Protiľahlé povrchy pätiek vymedzujú hrdlo (najužší rozmer) otvoru. Hrdlo otvoru leží oproti radiálnemu uhlu alfa (a), ktorý nie je väčší ako 90°, výhodnejšie nie je väčší ako 75° a najvýhodnejšie je v rozpätí od 10° do 60°.

Ako vidieť na obrázku 1, radiálny uhol alfa (a) je uhol medzi dvoma polpriamkami Ri a R₂ s počiatkom v bode C. Bod C je bod’ ležiaci na vnútornom povrchu tuhej časti vlákna, ktorý leží najďalej od referenčnej čiary R₃ tangenciálne spájajúcej výbežky pätky. Každá polpriamka Rx a R2 vedie z bodu C a dotýka sa bodu na protiľahlých povrchoch pätiek vymedzujúcich hrdlo otvoru D. Tuhá časť leží oproti radiálnemu uhlu rovnému rozdielu 360° a uhla alfa (360° - a) . Výhodne tuhá časť prierezu leží oproti radiálnemu uhlu minimálne 270°. Výhodnejšie tuhá časť leží oproti radiálnemu uhlu rovnému minimálne 300°.

Vlákna podľa predloženého vynálezu sú prispôsobené na zabraňovanie vzájomnému spájaniu alebo nahromadeniu vláken. Napríklad sa zabraňuje spájaniu zakvačením dvoch prierezov vznikajúcich zasunutím konca tuhej časti prierezu prvého vlákna do otvoru prierezu druhého vlákna. Toto zabránenie sa môže dosiahnuť tak, ako sa už opísalo, a to vytvorením tuhej časti prierezu ležiacej oproti veľkému radiálnemu uhlu, v dôsledku čoho je otvor v -priereze vlákna velmi malý. Alternatívne alebo prídavné sa môžu konce tuhej časti rozširovať, aby zabránili zasúvaniu iným vláken do otvoru.

Tuhá časť prierezu vo .vláknach podľa predloženého vynálezu môže tvoriť jednoduchú súvislú krivku. Výhodne prierez zahŕňa „strednú oblúkovitú alebo základnú časť s prvým a druhým koncom a dvoma bočnými alebo „ramenovými časťami. Ramenové časti sa.rozprestierajú v podstate navzájom vedia seba od prvého a druhého konca strednej oblúkovitej časti.

V prednostných uskutočneniach, ako je napríklad tvar prierezu vlákna znázornený na obrázku 1, je tvar prierezu vlákna charakterizovaný strednou oblúkovitou časťou ý (rozprestierajúcou sa horizontálne na obrázku 1) a prvou a r

í í ^rr f, _r r c e -f ^r < r

C / > ' ' ' /λ,/' druhou predĺženou ramenovou časťou 2,3, susediacou so strednou oblúkovitou časťou, ktoré sú spravidla rovnobežné, (rozprestierajúce sa vertikálne na obrázku 1). Vzdialenejšia časť každého ramena 2,3 protiľahlá k strednej oblúkovitej časti 1^ vymedzuje rozšírenú päťkovú časť 4_. Každá päťková časť £ je' charakterizovaná rozmerom F, dĺžkou pätky, ako sa znázorňuje na obrázku 1. Profilovaný prierez vlákna je otvorený v strede. Táto otvorená časť je ohraničená na troch stranách ramenovými časťami 2,3 a strednou oblúkovitou základnou časťou jL. Päťkové časti 4ý sú orientované v podstate navzájom vedia seba vymedzujúc otvor medzi protiľahlými povrchmi päťkových častí s rozmerom D vedúcim do otvorenej časti, ako sa znázorňuje na obrázku 1. Rozmer D je menší ako rozmer F. V dôsledku toho je ktorákoľvek pätka na ktoromkoľvek ramene profilovaného vlákna dostatočne veľká vzhľadom na otvor medzi párom ramien na ktoromkoľvek inom rovnakom vlákne na zabránenie uloženia (zapadnutia) pätky prvého vlákna medzi ramená iného vlákna v multifilnom pradene, ako sa znázorňuje na obrázku 2.

Výhodne je polymérom použitým na vytvorenie profilovaného polymérového vlákna podľa predloženého vynálezu polyamid. Výhodnejšie má polyamidový polymér relatívnu viskozitu, stanovenú metódou s použitím kyseliny mravčej, vyššiu ako 40 a ešte výhodnejšie je relatívna viskozita polyamidu stanovená metódou s použitím kyseliny mravčej v rozpätí od 46 do 56. Výhodne je polyamid zvolený zo súboru zahŕňajúceho nylon 66 a nylon 6 a kopolyamidy.

Výhodne je lineárna hustota jedného vlákna 0,5 až 20 dtex a výhodnejšie je v rozpätí od 2 do 10 dtex.

Najvýhodnejšie je menšia ako 4 dtex.

Výhodne je tvar prierezu vlákna v podstate konštantný po celej dĺžke vlákna. Výhodne je nerovnomernosť vlákna menšia ako 1 Uster%.

Profilované vlákna podľa predloženého vynálezu poskytujú priadzu s menšou jednotkovou hmotnosťou, najmä po tvarovaní AJT (tvarovanie vzduchovou dýzou) alebo po tvarovaní FTT (tvarovanie nepravým zákrutom). Priadza zahŕňa veľký voľný objem vzduchovej medzery. Objem vzduchovej medzery podporuje zvýšené zadržiavanie tepla textíliami a odevmi vyrobenými z priadze. Keď sa priadza pletie alebo tká na textílie, poskytuje menej hustú textíliu v porovnaní s podobne vytvorenými textíliami len z vláken s kruhovým prierezom. Okrem toho priadza má vysokú schopnosť pohlcovať vlhkosť.

Predložený vynález ďalej poskytuje aj multifilnú priadzu obsahujúcu aspoň časť profilovaných vláken podľa predloženého vynálezu.

Priadza výhodne obsahuje minimálne 10 % hmotn. profilovaných vláken podľa predloženého vynálezu, výhodnejšie minimálne 25 % takých vláken, ešte výhodnejšie minimálne 50 % takých vláken a najvýhodnejšie v podstate pozostáva z takých vláken.

Predložený vynález ďalej poskytuje výrobok obsahujúci aspoň časť priadze podľa predloženého vynálezu. Výhodne tento výrobok zahŕňa textíliu, ktorá je upletená alebo utkaná z priadze podľa predloženého vynálezu.

Ďalším aspektom predloženého vynálezu je zvlákňovacia dýza na výrobu profilovaných vláken s otvorenou dutinou podľa predloženého vynálezu vytláčaním polyméru z taveniny na r f r r .· r : ('' ^{1 :}

7,,·, - ' vlákna. Zvlákňovacia dýza zahŕňa platňu s horným a dolným povrchom, ktoré sú spojené sústavou kapilár. Tvar, velkosť a konfigurácia kapilár sú prispôsobené na tavné zvlákňovanie vláken podlá predloženého vynálezu. Konkrétne buď každá kapilára zahŕňa dva susedné segmenty, ako sa znázorňuje na obrázku 3a, prostredníctvom ktorých sa získa prierez vlákna s otvorenou dutinou pozdĺžnou vzhľadom na os vlákna, keď sa prúdy roztaveného polyméru z každého segmentu spájajú v bode medzi segmentmi, alebo každá kapilára má priečny prierez s otvorenou dutinou, ako sa znázorňuje na obrázku 3b.

Prednostnou zvlákňovacou platňou na výrobu profilovaných vláken s otvorenou dutinou je platňa, ktorá má každú kapiláru obsahujúcu dva segmenty z obrázka 3a. Každý segment je tvorený priamou dlhou časťou 30, ktorá má na každom konci spoj s párom vyčnievajúcich častí. Na prvom konci majú vyčnievajúce časti páru rovnakú plochu a každá zahŕňa priamu časť 31,32 zakončenú okrúhlou časťou 33,34. Na druhom konci (oproti prvému) je pár vyčnievajúcich častí s rozdielnou plochou. Prvá vyčnievajúca časť s rozdielnou plochou je tvorená priamou časťou 35 a okrúhlou časťou 36 a druhá vyčnievajúca časť s rozdielnou plochou je tvorená priamou časťou 37 a okrúhlou časťou 38. Teda každý segment kapiláry má tri rovnaké vyčnievajúce časti, dve na jednom konci a jednu na opačnom konci. Odlišná (dlhšia) vyčnievajúca časť prítomná na každom segmente je tvorená priamou časťou 37 a okrúhlou časťou 38. Výhodnejšie každý segment je neprekrývajúcim sa zrkadlovým obrazom druhého segmentu, ako sa napríklad znázorňuje na obrázku 3a. Tento vzájomný vzťah s neprekrývajúcimi sa zrkadlovými obrazmi znamená, že každý segment sa správa ako lavá a pravá ruka.

Prierez vlákna s otvorenou dutinou kolmý na pozdĺžnu os vlákna sa získa, keď sa prúdy roztaveného termoplastického polyméru z každého segmentu kapiláry spájajú v bode medzi vyčnievajúcimi časťami týchto dvoch segmentov. To znamená, že prierez vlákna s otvorenou dutinou podľa vynálezu sa vytvorí, keď prúd roztaveného polyméru sa spája medzi protiľahlými okrúhlymi časťami 38 ľavého a pravého segmentu kapiláry znázorneného na obrázku 3a.

V prípade, že kapiláry samotné majú prierez s otvorenou dutinou, kapilára znázornená na obrázku 3b je prednostným tvarom prierezu zvlákňovacej dýzy na výrobu profilovaných vláken s otvorenou dutinou. Každá kapilára má tvar prierezu obsahujúci prvú priamu časť 40 s prvým koncom a druhým koncom, ktoré sú navzájom protiľahlé. Rozvetvením od prvého konca prvej priamej časti 40 je druhá priama časť 48 a tretia priama časť 50. Druhá priama časť 48 je zakončená okrúhlou časťou 49 a tretia priama časť 50 sa predlžuje k bodu rozvetvenia; kde sa štvrtá priama časť 53 a piata priama časť 52 rozkladá z tohto bodu rozvetvenia. Štvrtá a piata priama časť majú navzájom rozdielnu plochu a každá je zakončená okrúhlou časťou 54 a 51. Podobne rozvetvením z druhého konca prvej priamej časti je šiesta priama časť 41 a siedma priama časť 4 3. Šiesta priama časť 41 je zakončená okrúhlou časťou 42 a siedma priama časť 43 sa predlžuje k bodu rozvetvenia; pričom ôsma priama časť 46 a deviata priama časť 44 sa rozkladá z tohto bodu rozvetvenia. Ôsma a deviata priama časť majú navzájom rozdielnu plochu a každá je zakončená okrúhlou časťou 4 5 a 4 7.

V ďalšom aspekte poskytuje vynález spôsob výroby dlžených priadzí a čiastočne orientovaných priadzí (POY) s modifikovaným prierezom vláken podľa predloženého vynálezu.

Tento spôsob všeobecne zahŕňa vytláčanie polyamidovej taveniny, zvyčajne nylonu 66 a nylonu 6 s RV 40 až 60 (stanovenou metódou s použitím kyseliny mravčej) a výhodne s RV 48 až 52, za účelom vytvorenia veľkého počtu vláken. Zvlákňovacia dýza podľa vynálezu sa udržiava pri teplote zvolenej v rozpätí 245 až 295 ’C, výhodnejšie pri 280 ’C. Mnohonásobné vlákna vytlačené cez zvlákňovaciu dýzu sa ochladia v priečnom prúde vzduchu za vzniku tuhých vláken. Tieto vlákna sa môžu spracovať olejom, zbiehať, splietať a dĺžiť alebo môžu zostať nedĺžené pred navíjaním multifilnej priadze rýchlosťou vyššou ako 3000 metrov za minútu (m/min).

Vzhľadom na spôsob schematicky znázornený na obrázku 5 sa dlžená priadza vyrobí postupovaním podľa dráhy A.

Roztavený polymér 10, polyamid, sa čerpá do rotačného puzdra 20 a vháňa cez zvlákňovaciu platňu 30 za vzniku vláken 40. Vystupujúce vlákna 40 sa ochladia priečnym vzduchovým prúdom 50 s rýchlosťou prúdenia vzduchu približne 0,15 metrov až 0,5 metrov za minútu. Ochladené vlákna sa zbiehajú na priadzu 60 a výhodne sa na výsledné pradeno v 70 aplikuje konečná úprava olejom a vodou. Priadza 60 postupuje cez prvú spletaciu vzduchovú trysku 80 za účelom získania zmiešanej priadze 90. Priadza 90 postupuje k prvej galete 92 (podávací valček) a k jej pridruženému deliacemu valčeku, niekoľkokrát sa ovinie kvôli zabráneniu zosunu a potom k druhej galete 94 (dĺžiaci valček) a jeho pridruženému deliacemu valčeku. DÍžiaci valček 94 sa pohybuje obvodovou rýchlosťout60 až 100 %, výhodne· 80 %, vyššou ako podávací valček 92. Pradeno sa tak dĺži (preťahuje), výhodne s celkovým faktorom približne 1,8, za zníženia celkového titra priadze a za vytvorenia priadze 100. DÍžená priadza 100 sa výhodne spracuje relaxačným zariadením 110, aby sa ustálilo dĺženie a relaxovanie priadze, ako sa to zvyčajne uskutočňuje v tomto odbore. Môže sa využiť ktorékoľvek známe relaxačné zariadenie, vrátane pary, zohriatej kvapaliny, horúcej dutinky, horúcej pätky a zohrievaných valčekov. Relaxované pradeno 120 poprípade prechádza cez druhú spletaciu dýzu 130 a poprípade sa upraví olejom predtým, ako sa relaxovaná priadza 140 navinie na dutinku 150 rýchlosťou navíjania vyššou ako 3000 metrov za minútu, výhodnejšie rýchlosťou približne 3800 metrov za minútu. Výsledná dĺžená priadza má pomerné predĺženie pri pretrhnutí 25 až 45 %, výhodne 40 až 45 % a špecifickú pevnosť 35 až 45 cN/tex.

Alternatívne vzhľadom na spôsob schematicky znázornený na obrázku 5 sa vyrobí čiastočne orientovaná priadza (POY) postupujúc podľa dráhy B. Roztavený polymér 10, polyamid, sa čerpá do rotačného puzdra 20 a vháňa cez zvlákňovaciu platňu 30 za vzniku vláken 40. Vystupujúce vlákna sa ochladia priečnym vzduchovým prúdom 50 s rýchlosťou prúdenia vzduchu približne 0,15 metrov až 0,5 metrov za minútu. Ochladené vlákna sa zbiehajú na priadzu 60 a na výsledné pradeno v 70 sa aplikuje konečná úprava olejom a vodou. Priadza 60 postupuje cez parnú atmosféru obsahujúcu medzietážovú rúrku 75, ktorá je známa v tomto odbore. Parou spracovaná priadza 85 sa premieša v 80, čiastočne ovinie okolo galety 82 a galety 8 4, ktoré kontrolujú akékoľvek zmeny napätia, ktoré sa môžu vyskytnúť pri navíjaní priadze. Priadza 115 sa navinie vo forme návinu priadze na dutinku 160 rýchlosťou približne 3800 metrov za minútu. Výhodne vyrobená POY má pomerné predĺženie pri pretrhnutí 55 až 85 % a špecifickú pevnosť 25 až 40 cN/tex, výhodne približne 30 cN/tex.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Obrázok 1 znázorňuje prierez vlákna s prednostným tvarom, kolmý na pozdĺžnu os vlákna s rozmermi R, F a D, polpriamkami Ri a R2, referenčným bodom C, referenčnou dotyčnicou R₃ a uhlom alfa (a).

Obrázok 2 znázorňuje prierez dvoch susedných vláken podlá vynálezu, kolmý na pozdĺžnu os vláken.

Obrázok 3a je pôdorysom (v meritku) dvoch segmentov zvlákňovacej kapiláry s tvarom prierezu podlá predloženého vynálezu.

Obrázok 3b je pôdorysom (v meritku) zvlákňovacej kapiláry s jedným segmentom s tvarom prierezu podlá predloženého vynálezu.

Obrázok 4a je mikrofotografia pradena s prierezom obsahujúcim 26 vláken vyrobených tavným zvlákňovaním podlá predloženého vynálezu zo zvlákňovacej kapiláry s tvarom prierezu znázorneným na obrázku 3a.

Obrázok 4b je mikrofotografia pradena s prierezom obsahujúcim 26 vláken vyrobených tavným zvlákňovaním podľa predloženého vynálezu zo zvlákňovacej kapiláry s tvarom prierezu znázorneným na obrázku 3b.

Obrázok 5 je schematickým znázornením zariadenia na uskutočňovanie zvlákňovania dokonale dĺženej priadze (A) a POY (B) podľa predloženého vynálezu.

Skúšobné metódy

Skúška nasiakavosti

Princíp tejto metódy zahŕňa zavesenie pásika textílie vertikálne s jeho dolným koncom ponoreným vo vode.

V pravidelných časových intervaloch sa meria výška, do ktorej vystúpi voda v textílii. Dané vzorky textílie sú 300 mm dlhé a 25 mm široké. Vzorky sa kondicionujú 16 hodín pri relatívnej vlhkosti vzduchu 85 % ± 5 % a 20 °C ± 2 °C. Maximálna výška výstupu vody s teplotou 20 °C ± 2 °C sa meria po dvoch minútach. Výška sa meria od povrchu vody po bod na textílii, ktorý označuje maximálne vystúpenie vody. Pre každý zvislý smer v textílii sa zaznamená priemerná hodnota z troch meraní.

Skúška hrúbky textílie

Hrúbka textílie je priemerná vzdialenosť medzi spodným a horným povrchom materiálu meraná za stanoveného tlaku. Vzorky textílie sa kondicionujú ako pri skúške nasiakavosti vodou. Použitým meracím zariadením je Shirleyho hrúbkomer s 50 cm prítlačnou pätkou. Prítlačná pätka sa nechá klesnúť s jej vlastnou hybnosťou na textíliu. Meranie sa opakuje desaťkrát a zaznamená sa priemer a štandardná odchýlka najbližšia k 0,05 mm.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1

Prvá multifilná priadza (priadza 1A) s 96 dtex a 26 vláknami sa upriadla ako POÝ použitím zariadenia schematicky znázorneného na obrázku 5 a zvlákňovacej platne s kapilára^ii s dvoma segmentmi podľa obrázka 3a.

Odrezok polyméru nylonu 66 s RV 4,0, stanovenou metódou s kyselinou mravčou, sa roztavil 10 a vytláčal cez filtračnú súpravu 20 a cez zvlákňovaciu platňu 30 s 26 kapilárami so segmentovaným tvarom prierezu znázorneným na obrázku 3a pri teplote zvlákňovania 280 °C.

Potom sa vystupujúce vlákna 40 ochladili priečnym vzduchovým prúdom 50 s rýchlosťou prúdenia vzduchu 0,45 metrov za minútu. Chladiaci vzduch sa vzhladom na obrázok 3a smeroval tak, aby najprv narážal na čelné laloky 38 dvoj segmentovej kapiláry. Ochladené vlákna 60 sa zbiehali do priadze pri 70, kde sa na výsledné pradeno použila konečná úprava olejom a vodou. Konvergovaná priadza s aplikovanou konečnou úpravou postupovala dopredu pozdĺž dráhy B na obrázku 5. Priadza prechádzala cez medzietážovú rúrku 75 obsahujúcu parnú atmosféru. Priadza 85 upravené parou sa premiešala zariadením 80. Premiešaná priadza 115 sa vo forme návinu priadze navinula na dutinku 160 rýchlosťou 3800 metrov za minútu.

POY vyrobená týmto spôsobom má lineárnu hustotu priadze 96 decitexov, pomerné predĺženie pri pretrhnutí približne 75 % a špecifickú pevnosť 30 cN/tex. Prierez priadze je znázornený na obrázku 4a.

Druhá multifilná čiastočne orientovaná priadza (priadza IB) s 96 dtex a 26 vláknami sa upriadla presne ako prvá POY použitím zariadenia schematicky znázorneného na obrázku 5.

Pre priadzu IB sa použila zvlákňovacia platňa s kapilárami podlá obrázku 3b. Pomerné predĺženie pri pretrhnutí a špecifická pevnosť bola rovnaká ako pri prvej POY. Prierez priadze IB je znázornený na obrázku 4b.

Porovnávacia multifilná priadza (priadza 1C) s 96 dtex a 26 vláknami sa upriadla presne ako prvá priadza s tým rozdielom, že sa zvlákňovacia platňa nahradila zvlákňovacou platňou s 26 kapilárami s „prierezom v tvare kruhu.

Všetky vzorky IA a IB (priadze podlá vynálezu) a 1C (porovnávacia priadza s kruhovým prierezom) sa oddelene združili po 8 prameňoch a potom tvarovali vzduchovou dýzou (AJT) použitím HEBERLEIN HEMAJET (registrovaná obchodná značka) za vzniku tvarovanej priadze s 730 dtex krát 208 vláken (8 x 26 vláken). Tieto tvarované priadze sa dvakrát preložili a splietli do „dokonalej chytovej štruktúry a skúšali na priepustnosť tepla.

Metóda na skúšanie priepustnosti tepla bola v podstate rovnaká ako metóda podľa ASTM D1518-85 (znovu schválená r.

1990). Táto metóda meria čas prestupu tepla z teplej, suchej, horizontálnej plochej platne s konštantnou teplotou cez vrstvu upleteného chytového testovaného materiálu do relatívne pokojnej, chladnej atmosféry. Merala sa tepelná odolnosť a vypočítala sa tepelná izolácia alebo hodnota CLO.

Skratka „CLO je jednotka „tepelnej odolnosti odevu v ASTM

D1518 a je rovná 0,155 (°Cm²W^_1). Základná teplota bola 25 °C (Τχ) a teplota hlavnej platne bola 35 °C (T₂). Minimálny tlak aplikovaný na chytový úplet bol v priebehu postupu testu 260 _2

Nm . Kazda vzorka sa testovala trikrát za získania priemerného výsledku uvedeného v tabulke 1 nižšie.

Výsledky tejto skúšky, uvedené v tabulke 1, ukazujú 13 až 15% zvýšenie tepelnej odolnosti výhodnej priadze s prierezom s otvorenou dutinou v porovnaní s priadzou s kruhovým prierezom v pletenej štruktúre. Podobne sa zvýšili hodnoty CLO priadze s prierezom s otvorenou dutinou v porovnaní s priadzou s kruhovým prierezom v pletenej štruktúre o 13 až 15 %. Samozrejme testovaná priadza z vláken s otvorenou dutinou v pletenej štruktúre je lepším tepelným izolantom v porovnaní s priadzou z kruhových vláken.

Tabulka 1

Priadza použitá v chytovom úplete	Tepelná odolnosť m² °C W'¹ x (10³)	Hodnota CLO m² °C W^-1/ (0, 155) ASTM D1518-85
Priadza IA (2 x 730f208) prierez podlá vynálezu použitím dvoj segmentovéj zvlákňovacej dýzy	103,7	0, 67
Priadza 1B (2 x 730f208) prierez podľa vynálezu použitím j ednoj segmentovej zvlákňovacej dýzy	105, 0	0, 68
Priadza IC (2 x 730f208) „kruhový prierez	91, 5	0, 59

Príklad 2

Vzorky POY z príkladu 1, priadza IA a porovnávacia priadza IC, obidve s 96 dtex a 26 vláknami vo forme pradiva, sa tvarovali nepravým zákrutom (FTT) pri rýchlosti 600 metrov za minútu na tvarovacom stroji DCS 1200. Primárny ohrievač tvarovacieho stroja predstavoval 220 °C, nepoužil sa žiadny sekundárny ohrievač. Preťahovaním tvarovaná priadza s 78 decitexmi a 26 vláknami (78f26) sa vyrobila pomocou 6 mm pevných keramických diskov tvarovacieho stroja konfigurovaného na 1/7/1 hladkosť/tvarovanie/hladkosť.

Priadze 78f26 sa kruhovo splietali na 28 rozmerových hladkých interlokových úpletov, prali, farbili a tepelne fixovali. Vzorky textílií 300 mm krát 25 mm sa použili pri skúške nasiakavosti vodou. Tieto vzorky sa zavesili vertikálne do vodného kúpeia a po dvoch minútach sa meral vertikálny vzostup vody. Priemer troch vzoriek je uvedený v tabuľke 2. Textílie vytvorené z priadzí z vláken s prednostným prierezom prejavovali výhodnejšiu nasiakavosť vodou v porovnaní s rovnako vytvorenými textíliami z priadzí z vláken s kruhovým prierezom. Táto výhoda spočíva v aspoň dvojnásobnom zlepšení schopnosti nasakovania vodou.

Tabuľka 2

Tvarovaná priadza použitá v dutom úplete	Vertikálny vzostup v mm (textília v najdlhšom smere)	Vertikálny vzostup v mm (textília v najkratšom smere)
78f26 porovnávacia priadza s kruhovým prierezom (priadza 1C), tvarovaná nepravým zákrutom	1,5	0
78f26 priadza s prierezom podľa vynálezu (priadza IA) tvarovaná nepravým zákrutom	3,7	2,7

Príklad 3

DÍžená priadza s 192 decitex a 52 vláknami sa spriadala pomocou zariadenia z obrázka 5 a použitím zvlákňovacej platne s 52 kapilárami s tvarom prierezu z obrázka 3a. Polymér nylon 66 so 49,4 RV (stanovené metódou s kyselinou mravčou) sa roztavil 10, vytláčal cez polymérovú filtračnú súpravu 20 a potom cez vyššie uvedenú zvlákňovaciu dýzu 30 udržiavanú pri teplote 280 °C. Vytláčané vlákna 40 sa ochladili priečnym vzduchovým prúdom 50 prúdiacim rýchlosťou 0,4 metrov za minútu. Priečny vzduchový prúd 50 sa smeroval tak, aby najprv narážal na čelné laloky 38 dvoj segmentovéj kapiláry znázornenej na obrázku 3a. Ochladené vlákna sa zbiehali do ŕ c pradena 60 s konečnou úpravou olejom a vodou a postupovali dopredu pozdĺž alternatívnej dráhy A. Priadza sa premiešala vzduchovou dýzou 80, ako sa to zvyčajne uskutočňuje v tomto odbore. Premiešaná priadza 90 sa potom podávala prostredníctvom podávacieho valčeka 92 a pridruženého deliaceho valčeka (uskutočnením niekolkých navinutí na valček na zabránenie prekízavaniu) k druhej galete 94 a pridruženému deliacemu valčeku (dĺžiaci valček), pohybujúc sa obvodovou rýchlosťou o 80 % vyššou ako podávací valček 92. Premiešané pradeno 90 sa dĺžilo pri celkovom faktore 1,8 za zníženia celkového titra priadze. DÍžená priadza 100 sa spracovala parnou dýzou 110, aby sa nastavilo dĺženie a relaxovanie priadze. Relaxované pradeno 120 prechádzalo cez druhú spletaciu dýzu 130 a potom sa priadza 140 navinula na dutinku 150 rýchlosťou 3800 metrov za minútu. Tento proces poskytol priadne koláče dokonale dĺženej priadze (FDY) s lineárnou hustotou priadze 192 decitexov, pomerným predĺžením pri pretrhnutí 42,8 % a špecifickou pevnosťou 41 cN/tex. Priadza mala v suchom stave RV 50,3 pri metóde s použitím kyseliny mravčej. Vlákna tejto 52-vláknovej priadze majú prierez kolmý na pozdĺžnu os, ktorý je v podstate rovnaký ako prierez vláken znázornený na obrázku 4a.

Táto priadza, priadza 3A, sa použila ako útková priadza tkanej textílie s 3/1 keprovou väzbou, pričom osnovné priadze boli 78 decitex (51 kruhových vláken). Podrobnosti tkania a konečnej úpravy textílie sú uvedené v tabulke 3. Ako porovnávací príklad sa upriadla dokonale dĺžená priadza so 192 decitex a 52 vláknami presne takým istým spôsobom ako vyššie použitím zvlákňovacej platne s „kruhovým prierezom”, táto priadza sa označila ako priadza 3B. Druhá vzorka textílie sa utkala, použitím priadze 3B v útku ako vyššie. Podrobnosti tkania a konečnej úpravy textílie sú uvedené v tabulke 3. Tieto dve textílie sa podrobili rovnakej konečnej úprave na zrebnú, farbenú a tepelne fixovanú formu.

Z každej vzorky textílie (zrebnej, farbenej a tepelne fixovanej) sa nastrihalo 10 vzoriek s plochou 75 mm². Pri týchto vzorkách sa merala hrúbka textílie rovnakým spôsobom použitím mikrometra. Výsledky merania hrúbky textílie (priemer z 10 meraní) sú uvedené v tabulke 3. Textílie obsahujúce vlákna s prednostným' prierezom v útku boli hrubšie ako textílie tkané v osnove a’ v útku len z vláken s kruhovým prierezom. V dôsledku toho tkané textílie majúce vlákna s prednostným prierezom v útku poskytovali textílie s nižšou hustotou a s ľahčeným vzhľadom.

Tabuľka 3

	Zrebná textília	Zrebná textília	Farbená textília	Farbená textília	Tepelne fixovaná textília	Tepelne fixovaná textília
	Priadza 3B	Priadza 3A	Priadza 3B	Priadza 3A	Priadza 3B	Priadza 3A
Osnovné nite na cm x prehod útku na cm	57,5 x 38,3	58,2 x 39,7	61,3 x 40	62,2 x 39, 8	61, 5 x 41	61,6 x 41
Hrúbka tkanej textílie v mm	0,22	0,24	0,20 '	0, 22	0,20	0,21

Vyššie uvedené uskutočnenia sa opísali len ako vzorové. Odborníkom v tomto odbore budú zrejmé mnohé ďalšie uskutočnenia vláken, priadzí, zvlákňovacích dýz a spôsobov podlá predloženého vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Profilované polymérové vlákno s prierezom v tvare otvorenej dutiny kolmým na pozdĺžnu os vlákna, vyznačujúce sa tým, že prierez je dimenzovaný na zabraňovanie spletaniu vlákna s druhým vláknom s rovnakým prierezom.
2. Profilované polymérové vlákno s prierezom v tvare otvorenej dutiny kolmým na pozdĺžnu os vlákna, vyznačujúce sa tým, že oblasť najbližšia ku každému výbežku prierezu je širšia ako vzdialenosť medzi týmito oblasťami vymedzujúcimi otvor prierezu s otvorenou dutinou.
3. Profilované polymérové vlákno podlá nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že prierez zahŕňa tuhú časť, strednú dutú oblasť a otvor vedúci do strednej dutej oblasti, pričom otvor leží oproti radiálnemu uhlu menšiemu ako 90°.
4. Profilované polymérové vlákno podlá nároku 3, vyznačujúce sa tým, že otvor leží oproti radiálnemu uhlu menšiemu ako 60°'.
5. Profilované polymérové vlákno podlá nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že prierez zahŕňa tuhú časť, strednú dutú oblasť a otvor vedúci do strednej dutej oblasti a že radiálna hrúbka tuhej časti prierezu vlákna v oblasti najbližšej k otvoru je väčšia ako priemerná radiálna hrúbka tuhej časti.
6. Profilované polymérové vlákno podlá ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že prierez zahŕňa základnú časť s prvým a druhým koncom a dvoma bočnými časťami rozprestierajúcimi sa v podstate navzájom rovnobežne od prvého a druhého konca základnej časti.
7. Profilované polymérové vlákno podľa nároku 6, vyznačujúce sa tým, že základná časť a dve bočné časti majú oblúkovitý tvar.
8. Profilované polymérové vlákno s prierezom v tvare otvorenej dutiny kolmým na pozdĺžnu os vlákna, vyznačujúce sa tým, že prierez má strednú oblúkovitú časť a prvú a druhú predĺženú ramenovú časť, pričom každá z ramenových častí má bližšiu a vzdialenejšiu krajnú časť, bližšie krajné časti susedia so strednou oblúkovitou časťou a vzdialenejšie krajné častí susedia s päťkovou časťou každej ramenovej časti, päťková časť má rozmer F, ramenové časti a stredná oblúkovitá časť vymedzujú otvorovú časť, uvedené päťkové časti sú orientované v podstate navzájom rovnobežne a vymedzujú otvor vedúci do otvorovej časti; otvor má rozmer D, pričom rozmer D je menší ako rozmer F.
9. Profilované polymérové vlákno podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že polymérom je polyamid.
10. Profilované polymérové vlákno podľa nároku 9, vyznačujúce sa tým, že polyamidový polymér má relatívnu viskozitu, stanovenú metódou s kyselinou mravčou, vyššiu ako 40.
11. Profilované polymérové vlákno podlá nároku 10, vyznačujúce sa tým, že relatívna viskozita polyamidu, stanovená metódou s kyselinou mravčou, je v rozpätí od 46 do 56.
12. Profilované vlákno podľa ktoréhokolvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že lineárna hustota vlákna je menšia ako 20 dtex.
13. Profilované vlákno podľa ktoréhokolvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že lineárna hustota vlákna je menšia ako 4 dtex.
14. Profilované vlákno podľa ktoréhokolvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že prierez vlákna v podstate konštantný po celej dĺžke vlákna.
15. Profilované vlákno podlá ktoréhokolvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že polymér je zvolený zo súboru zahŕňajúceho nylon 66 a nylon 6 a kopolyméry nylonu 66 alebo nylonu 6.
16. Multifilná priadza, vyznačujúca sa tým, že obsahuje aspoň časť profilovaných vláken podľa ktoréhokolvek z nárokov 1 až 15.
17. Multifilná priadza podía nároku 16, vyznačujúca sa tým, že v podstate pozostáva z vláken s otvorenou dutinou podľa predloženého vynálezu.
18. Multifilná priadza pódia nároku 16, vyznačujúca sa tým, že touto priadzou je dĺžená priadza.
19. Multifilná priadza podľa nároku 18, vyznačujúca sa tým, že má pomerné predĺženie pri pretrhnutí približne 20 až 50 % a špecifickú pevnosť približne 25 až 60 cN/tex.
20. Multifilná priadza podľa nároku 16, vyznačujúca sa tým, že touto priadzou je čiastočne orientovaná priadza (POY).
21. Multifilná priadza podľa nároku 20, vyznačujúca sa tým, že má pomerné predĺženie pri pretrhnutí približne 55 až 85 % a špecifickú pevnosť približne 25 až 40 cN/tex.
22. Výrobok obsahujúci aspoň časť multifilnej priadze podľa nároku 18.
23. Výrobok podľa nároku 22, vyznačujúci sa t ý m , že obsahuje textíliu, ktorá je upletená alebo utkaná z tejto multifilnej priadze.
24. Zvlákňovacia dýza na výrobu profilovaných vláken s otvorenou dutinou podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 21 vytláčaním taveniny polyméru na vlákna, vyznačuj úca sa t ý m , že zahŕňa platňu s horným a dolným povrchom, ktoré sú spojené sústavou kapilár, a a) každá kapilára má priečny prierez v tvare otvorenej dutiny alebo b) každá kapilára zahŕňa dva susedné segmenty, prostredníctvom ktorých je dosiahnutý prierez vlákna s otvorenou dutinou pozdĺžnou vzhľadom na os vlákna, keď sú prúdy roztaveného polyméru z každého segmentu spojené v bode medzi týmito segmentmi.
25. Zvlákňovacia dýza podľa nároku 24, vyznačujúca sa tým, že každá kapilára obsahuje dva segmenty; každý segment je tvorený priamou dlhou časťou, ktorá má na každom konci spoj s párom vyčnievajúcich častí; na prvom konci majú vyčnievajúce časti páru rovnakú plochu a každá zahŕňa priamu časť zakončenú okrúhlou časťou; na druhom konci je pár vyčnievajúcich častí s rozdielnou plochou a každá je tvorená priamou časťou zakončenou okrúhlou časťou.
26. Zvlákňovacia dýza podľa nároku 25, vyznačujúca sa tým, že každý segment je zrkadlovým obrazom druhého segmentu.
27. Zvlákňovacia dýza podlá nároku 26, vyznačujúca sa tým, že každý segment je neprekrývajúcim sa zrkadlovým obrazom druhého segmentu.
28. Zvlákňovacia dýza podľa nároku 24, vyznačujúca sa tým, že kapiláry samotné majú prierez s otvorenou dutinou, každá kapilára má tvar prierezu zahŕňajúci:

prvú priamu časť s prvým koncom a druhým koncom, ktoré sú navzájom protiľahlé;

druhú priamu časť a tretiu priamu časť rozvetvujúcu sa z prvého konca prvej časti, pričom druhá priama časť je zakončená okrúhlou časťou a tretia priama časť sa predlžuje k prvému bodu rozvetvenia;

štvrtú priamu časť a piatu priamu časť predlžujúcu sa z tohto prvého bodu rozvetvenia, pričom štvrtá a piata priama časť majú navzájom rozdielnu plochu a každá je zakončená okrúhlou časťou;

šiestu priamu časť a siedmu priamu časť rozvetvujúcu sa z druhého konca prvej priamej časti, pričom šiesta priama časť je zakončená okrúhlou časťou a siedma priama časť sa predlžuje k druhému bodu rozvetvenia; a ôsmu priamu časť a deviatu priamu časť predlžujúcu sa z tohto druhého bodu rozvetvenia, pričom ôsma a deviata priama časť majú navzájom rozdielnu plochu a každá je zakončená okrúhlou časťou.
29. Spôsob výroby dĺžených priadzi s modifikovaným prierezom vláken podľa ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 21, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa vytláčanie taveniny polyamidu cez zvlákňovaciu dýzu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 24 až 28; ochladenie vytlačenej taveniny v priečnom vzduchovom prúde za vzniku tuhých vláken; poprípade prechod ochladených vláken cez parnú atmosféru, aplikáciu oleja na konečnú úpravu vláken, poprípade spletanie priadze, prechod priadze cez pár podávacieho valčeka a dĺžiaceho valčeka odlišujúcich sa obvodovou rýchlosťou pomocou nastavenej veľkosti, spracovanie dĺženej priadze kvôli zníženiu zrážania výslednej priadze na dobrú tvorbu návinu priadze, poprípade aplikáciu oleja na konečnú úpravu vláken, spletanie priadze a navíjanie vláken rýchlosťou vyššou ako 3000 m/min.
30. Spôsob výroby čiastočne orientovaných priadzí (POY) s modifikovaným prierezom vláken podlá ktoréhokoľvek z nárokov 1 až 21, vyznačujúci sa tým, že zahŕňa vytláčanie taveniny polyamidu cez zvlákňovaciu dýzu podľa ktoréhokoľvek z nárokov 24 až 28; ochladenie vytlačenej taveniny v priečnom vzduchovom prúde za vzniku tuhého vlákna;

r t c , t r· ' _r - c r r f f r c f ^r poprípade prechod ochladených vláken cez parnú atmosféru, aplikáciu oleja na konečnú úpravu vláken, poprípade prechod priadze cez valčeky na kontrolu napätia, poprípade spletanie priadze a navíjanie vlákna rýchlosťou vyššou ako 3000 m/min.
31. Spôsob podlá nároku 29 alebo 30, vyznačujúci sa t ý m , že polymérom je polyamid s RV 40 až 60 (stanovenou v kyseline mravčej).
32. Spôsob podlá nároku 29 alebo 30, vyznačuj ú ci sa tým, že teplota zvlákňovania je približne 245 až 295 ’C.
33. Spôsob podlá ktoréhokoľvek z nárokov 29 až 32, vyznačujúci sa tým, že rýchlosť prúdenia vzduchu v priečnom vzduchovom prúde je približne 0,15 až 0,5 metrov za minútu.
34. Spôsob podlá ktoréhokoľvek z nárokov 29, 31, 32 alebo 33, vyznačujúci sa tým, že ochladené vlákna sa ďalej spracovávajú pred navíjaním takto: ochladené vlákna sa zbiehajú do pradena; pradeno postupuje k prvej galete (podávací valček) a potom k druhej galete (94) (dížiaci valček), pričom druhá galeta sa pohybuje obvodovou rýchlosťou o 10 až 100 % vyššou ako podávací valček, aby sa pradeno dĺžilo, a tým sa znižoval celkový titer priadze; a dlžená priadza sa spracúva teplom na ustálenie dĺženia a na relaxovanie priadze za vzniku dĺženej priadze.
35. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z nárokov 30 až 33, vyznačujúci sa tým, že ochladené vlákna sa ďalej spracovávajú pred navíjaním takto: ochladené vlákna sa zbiehajú do priadze; zbiehaná priadza postupuje cez parnú atmosféru obsahujúcu medzietážovú rúrku; parou spracovaná priadza sa premieša a navíja za poskytnutia čiastočne orientovanej priadze (POY) .
36. Multifilná priadza tvarovaná vzduchovou dýzou vyrobená z dĺženej priadze podľa nároku 18.
37. Multifilná priadza tvarovaná vzduchovou dýzou vyrobená z čiastočne orientovanej priadze podľa nároku 20.
38. Multifilná priadza tvarovaná nepravým zákrutom (FTT) vyrobená z čiastočne orientovanej priadze podľa nároku 20.