DE1660182B2

DE1660182B2 - Verfahren zur herstellung von kern-huelle-verbundfaeden

Info

Publication number: DE1660182B2
Application number: DE1967A0055811
Authority: DE
Inventors: Noboru; Chayamichi Hiroshi; Okamoto Toshio; Henmi Hiroshi; Nobeoka Miyazaki Fukuma (Japan)
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1966-05-28
Filing date: 1967-05-27
Publication date: 1976-09-30
Also published as: US3500498A; FR1524783A; DE1660182C3; US3760052A; GB1173817A; DE1660182A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Kern-Hülle Verbundfaden durch Zusammenführen verschiedener Polymerströme in zwei aufeinanderfolgenden Stufen und anschließendes Ausspinnen dieser Polymerströme durch eine gemeinsame Spinnöffnung.

Bekannte Verbundfaden dieser Art weisen einen im Querschnitt kreisförmigen Kern auf, der sich über die gesamte Länge des Fadens erstreckt und in der ebenalls im Querschnitt kreisförmigen Hülle exzentrisch liegt. Erfahrungen haben gezeigt, daß die Kräuselfähigkeit eines solchen bekannten Fadens für viele praktische Zwecke nicht ausreicht. Zur Erzielung einer größeren Krauselungsfähigksit ist es erforderlich, schon dem Kern allein eine ausreichende Anisotropie in radialen Richtungen und mit Bezug auf die Querschnittsausbildung und die Materialzusammensetzung zu verleihen. Dabei müssen die Querschnittsform und -eigenschaften eines Kern-Hülle-Verbundfadens über die gesamte Länge gleich bleiben, um hochwertige Textilerzeugnisse ohne zufällige Fehlerstellen daraus herstellen zu können.

In der GB-PS 1017639 ist schematisch der Querschnitt eines Kern-Hülle-Verbundfadens dargestellt. Dieser Querschnitt zeigt einen genau halbkreisförmigen Kern, der im kreisförmigen Querschnitt der Hülle so angeordnet ist, daß die Kreisbögen von Kern und Hülle kon7entH.sch zueinander liegen Rin ähnlicher Querschnitt ist in der US-PS 3038235 gezeigt, in der aber außerdem auch der eingangs erwähnte Querschnitt von einem kreisförmigen Kern in exzentrischer Anordnung in einer kreisförmigen Hülle dargestellt ist. In dieser US-PS ist ferner erwähnt, daß an Stelle von Zwei-Komponenten-Fäden auch Fäden aus drei oder mehr Komponenten hergestellt werden können, wobei zwei Komponenten sich in ihren physikalischen Eigenschaften unterscheiden sollen.

Eine nähere Prüfung der GB-PS 1017639 zeigt, daß das in dieser Druckschrift dargestellte Verfahren nicht geeignet ist, Fäden mit überall gleichem Querschnitt und mit genau definiertem Querschnitt herzustellen. Nach diesem bekannten Verfahren werden zunächst zwei verschiedene Spinnflüssigkeiten so zusammengeführt, daß eine im Querschnitt kreisförmige Kernkomponente von der im Querschnitt kreisringförmigen Mantelkomponente konzentrisch umschlossen wird. Dieser zusammengesetzte Flüssigkeitsfaden wird mit einem im Querschnitt kreisförmigen Flüssigkeitsfaden zusammengeführt, der aus der gleichen Spinnflüssigkeit wie die Mantelkomponente besteht, dessen Querschnittsfläche aber etwa nur so groß wie

die der Kernkomponente sein soll. Durch Zusammenführung dieser beiden Flüssigkeitsfäden entsteht dann der schließlich aus der Düse ausgestoßene Flüssigkeitsfaden mit einer im Querschnittsumriß kreisförmigen Mantelkomponente und einer linsen- bis boh-

nenförmigen Kernkomponente, deren Lage jedoch durch die Art der Zusammenführung nicht über die ganze Fadenlänge gleich ist. Entsprechend den Schwankungen in der Lage ergeben sich auch Schwankungen in der Querschnittsform der Kern-

komponente. Gegenüber dem eingangs erwähnten Faden ergibt sich keine brauchbare Verbesserung, da die über die Fadenlänge auftretenden Ungleichmäßigkeiten die Brauchbarkeit erheblich beeinträchtigen.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, zur Herstellung von Kern-Hülle-Verbundfäden ein Verfahren zu schaffen, das eine bessere Gleichmäßigkeit der Querschnittsform über die gesamte Fadenlänge gewährleistet, so daß die derart hergestellten Fäden sich durch eine verbesserte Gleichförmigkeit der Kräuselfähigkeit über die gesamte Fadenlänge auszeichnen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung ein Verfahren der eingangs erwähnten Art so ausgeführt, daß in der ersten Stufe zwei verschiedene

Polymerströme zu einem Seite-an-Seite-Verbundstrom zusammengeführt werden und in der zweiten Stufe dieser Seite-an-Seite-Verbundstrom mit einem weiteren Polymerstrom so zusammengeführt wird, daß dieser weitere Polymerstrom den Seite-an-Seite-Verbundstrom als Hüllenkomponente umschließt.

Das erfindungseemäße Verfahren gestattet insbesondere, den Kein als Verbundfaden in genau definierter Querschnittsform herzustellen, die auch mit verhältnismäßig einfachen Mitteln so gestaltet werden kann, daß der Kernfaden, der mit Bezug auf die Hülle konzentrisch liegt, eine im Querschnitt von einem Durchmesser abweichende Begrenzungslinie zwischen den Komponenten aufweist. Damit ermöglicht die Erfindung, Verbundfäden mit einer erhöhten, gleichmäßigen Kräuselfähigkeit herzustellen, deren Ausmaß durch entsprechende Änderung der Querschnittsformen abgewandelt werden kann.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Spinndüsenanordnung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie H-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Teil einer Zwischenplatte, die in der Spinndüsenanordnung nach Fig. 1 und 2 enthalten ist,

Fig. 4 einen ebenen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 2 und

Fig. 5 I, J, K, L und M mehrere Querschnittsdar-Stellungen von erfindungsgemäß hergestellten Fäden und vergleichsweise einen nach einem bekannten Verfahren hergestellten Faden (M).

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Spinndüsenanordnung 10 ist in den Fig. 1 bis 4 dargestellt. Sie weist eine obere Deckplatte 11, eine Zwischenplatte 12 und eine Bodenplatte 13 auf. Alle Platten 11,12, 13 haben vorzugsweise Scheiben desselben Durchmessers. Die obere

Platte 11 weist mehrere Gruppen Einlaßkanäle 15, 16 und 17 auf; jede Gruppe dieser Kanäle führt vollständig durch die Platte 11 hindurch und ist in einer Reihe angeordnet, alle Gruppen .'usammen sind vorzugsweise, wie dargestellt, radial symmetrisch angeordnet.

Die Zwischenplatte 12 ist mit senkrechten Kanälen 18 und 20 und einem sich waagerecht erstreckenden Verbinduiigskanal 19 ausgestattet, der in Verbindung mit den unteren Enden der Kanäle 15 und 16 auf der einen Seite und dem oberen Ende des Kanals 20 auf der anderen Seite steht. Der Kanal 18 steht in Verbindung mit Kanal 17. Entsprechend der Anzahl der Kanalgruppen 15 bis 17 ist eine gleiche Anzahl von Kanalgruppen 18 bis 20 vorgesehen. Um das unterste Ende jedes Kanals 20 ist ein kleiner, nach unten ragender Vorsprung 21 ausgebildet.

Eine Bodenplatte 13 weist an der Oberseite eine Anzahl von Ausnehmungen 22 auf, von denen jeweils eine konzentrisch in bezug auf einen der Vorsprünge 21 angeordnet ist und in Verbindung mit den Kanälen 18 und 20 steht, wenn die drei Platten 11, 12 und 13 zusammengebaut sind, wie in Fig. 2 gezeigt. Von der Mitte der Ausnehmung 22 führt ein weiterer Kanal senkrecht durch die Bodenplatte 13. Dieser Kanal weist einen ersten, trichterförmigen Teil 23 und einen zweiten, zylindrischen Teil 24 auf, der die Spinnöffnung bildet.

Nach Fig. 2 sind die drei Platten 11, 12 und 13 aufeinandergesetzt, wobei zwischen den Platten nut- und federartige Zentriereinrichtungen 25, 26 vorgesehen sind, um die genau gegenseitige Lage der Platten zu gewährleisten. Die Platten 11, 12 und 13 sind von einem zylindrischen Gehäuse 14 umschlossen, das einen nach innen vorspringenden Bodenflansch 14a aufweist, der mit einer Schulter 13a der Bodenplatte 13 im Eingriff steht.

Eine übliche Dosierpumpe Gl, vorzugsweise eine Zahnradpumpe, ist über eine Speiseleitung 100 mit dem oberen Ende des Einlaßkanals 15 verbunden. In gleicher Weise sind die Dosierpumpen Gl und G3, wiederum vorzugsweise Zahnradpumpen, durch Speiseleitungen 101 und 102 mit den oberen Enden der Einlaßkanäle 16 bzw. 17 verbunden.

Bei Betrieb dieser Spinndüsenanordnung wird ein erstes Spinnmaterial, z.B. Polyamid-Mischpolymerisat, von der ersten Pumpe Gl über die Leitung 100 dem ersten Einlaßkanal 15 zugeführt. Gleichzeitig wird ein zweites Spinnmaterial, z.B. Nylon-6-Polymerisat, von der zweiten Pumpe G2 über die Leitung 101 dem zweiten Einlaßkanal 16 zugeführt.

Das erste und das zweite Spinnmaterial, die verschiedene physikalische Eigenschaften in bezug auf Kräuselfähigkeit aufweisen, werden durch die beiden Einlaßkanäle 15 und 16 dem Verbindungskanal 19 zugeführt, wo sie vereinigt werden. Anschließend fließen sie gemeinsam durch den Kanal 20 und durch einen engen Zwischenraum, der unter dem untersten Ende des Kanals 20 vor dem trichterförmigen Teil 23 ausgebildet ist. Ein drittes Spinnmaterial, z. B. Hexamethylendiaminadipat wird von der dritten Pumpe G3 über die Speiseleitung 102 dem dritten Einlaßkanal 17 zugeführt, und durch diesen und den Kanal 18 hindurch in die Ausnehmung 22 geleitet. Auf Grund der konzentrierten Anordnung der Ausnehmung 22 in bezug auf den Kanal 20 und dessen nach unten ragenden Vorsprunges 21 nimmt das dritte Material den Rineraum ein. der innerhalb der Ausnehmung 22 um den Vorsprung 21 herum ausgebildet ist und formt eine Hülle um das vereinigte Kernmaterial herum, das aus dem Kanal 20 in den trichterförmigen Teil 23 strömt. Der derart gebildete Kern-Hülle-Verbundstrom wird aus der Spinnöffnung 24 ausgesponnen.

Die erfindungsgemäß hergestellten Kern-Hülle-Verbundfäden haben allgemein eine Querschnittsausbildung, wie bei L in Fig. 5 dargestellt ist.

Wenn das dritte Spinnmaterial für die Hülle das gleiche wie das erste oder das zweite Material des Kernes ist, ergeben sich die Querschnittsformen, die bei I, J oder K dargestellt sind. Bei Verwendung von drei Dosierpumpen für die Spinndüsenanordnung können

»5 die Querschnittsflächen-Verhältnisse der Bestandteile genau gesteuert werden, um ein ganz bestimmtes Kräuselverhältnis zu erzielen.

Wenn der Faden aus nur zwei verschiedenen Arten von Spinnmaterial gesponnen wird, kann die Anzahl der Speisepumpen von drei auf zwei verringert werden. In diesem Fall wird eine dieser Pumpe vorzugsweise so angeordnet, daß sie Material in die beiden Einlaßkanäle 15 und 17 einführt. Das den zweiten Kernteil bildende Material soll vorzugsweise eine höhere Viskosität als das Hüllenmaterial haben.

Fig. 5 zeigt in verschiedenen Modeüdarstellungen, daß die Verbindungsfläche gewölbt, wie bei 104 und 105, oder gerade, wie bei 103 und 106, sein kann. In der Praxis jedoch kann die Verbindungsfläche eine gewollte Form zeigen.

Nachfolgend werden zahlenmäßige Beispiele zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Spinnverfahrens gegeben. In diesen Beispielen werden die relativen Viskositäten der Polyamide mit Bezug auf eine 95,5 %ige Schwefelsäure angegeben, die als Lösemittel verwendet wird. Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile, falls nicht ausdrücklich anders erläutert.

Beispiel 1

50 Teile e-Caprolactam, 25 Teile NyIon-66-Salz (Hexamethylendiamin-Adipat) und 25 Teile Nylon-6-10-Salz (Hexamethylendiamin-Sebazinsäureester) wurden in einen Autoklaven eingebracht und in üblicher Weise polymerisiert, wodurch sich ein Terolyamid mit einer relativen Viskosität von 2,5 ergab. Getrennt davon wurde in üblicher Verfahrensweise ein Homipolyamid hergestellt, das ausschließlich aus e-Caprolactam mit einer relativen Viskosität von 2 3 bestand.

Zur Ausführung des Spinnverfahrens wurde die in den Fig. 1 bis 4 dargestellte und vorstehend beschriebene Spinndüsenanordnung verwendet. In diesem Fall betrug die Dicke jederderPlatten 11,12 und 1310min. Die Kanäle 15,16,17,18 und 20 hatten 1 mm Durchmesser. Die Spinnöffnung 24 hatte einen Durchmesser von 0,3 mm. Der Durchmesser des Teilungskreises, der durch die Mittelpunkte aller Spinnöffnungen verläuft, betrug 100 mm. Die Anzahl der Spinnöffnungen 24 betrug 10.

Von der Pumpe Gl wurde das Terpolyamid und von den Pumpen G2 und G3 unterschiedliche Mengen des Homopolyamids in einem Volumenverhältnis von 40:40:20 den entsprechenden Einlaßkanälen 15, 16 und 17 zugeführt.

Die Spinndüse wurde auf 290° C aufgeheizt und das Material wurde in einem Ausmaß von 8 g/min und pro Faden ausgestoßen. Der gesponnene Faden wurde mit einer Geschwindigkeit von 400 m/min aufeewik-

kelt, hatte vor dem Verstrecken einen Titer von 180 Denier/10 Fäden und wurde dann auf das 3,56fache kalt verstreckt. Der so gebildete Faden wurde schließlich zehn Minuten lang in einem Bad mit kochendem Wasser von 100° C behandelt. Der Faden hat mikroskopisch gesehen die bei J in Fi g. 5 dargestellte Querschnittsausbildung mit im Mittel 65 Kräuselungen pro Zoll. Die in Fig. 5 eingezeichnete gestrichelte Linie 107, die eine Trennflächc zwischen Kern und Hülle darstellt, trat in diesem Fall nicht auf.

Beispiel 2

Ein Mischpolymerisat mit einem Molekulargewicht von 78000 wurde aus 91,5 Teilen Acrylnitril, 8,0 Teilen Methylacrylat und 0,5 Teilen Methacrylsulfonat hergestellt und wird nachfolgend als Material A bezeichnet. Ferner wurde ein Polyacralnitril mit einem Molekulargewicht von 80000 hergestellt, nachfolgend als Material B bezeichnet. Als Lösungsmittel wurde eine 70%ige Salpetersäure verwendet, die sorgfältig gereinigt worden war, um den Gehalt an salpetriger Säure auf 0,0003% zu verringern.

Das erste Spinnmaterial enthielt nur das Material A, das zweite Spinnmaterial bestand aus einer 60:60-Mischung der Materialien A und B. Die Materialien wurden in einer angemessenen Menge des Lösungsmittels bei -3° C gelöst, so daß sich bei 0° C eine Viskosität von 800 Poisen ergab.

Es wurde eine Spinndüsenanordnung nach Fig. 1 bis 4 verwendet. Das erste Material wurde dem ersten Einlaßkanal 15 und das zweite Material dem zweiten und dem dritten Einlaßkanal 16 bzw. 17 zugeführt. Es wurde in ein Füllbad aus 33%iger wässeriger Schwefelsäure versponnen, die auf —3° C gehalten

ίο wurde. Die Spinndüsenanordnung wies 200 Spinnöffnungen auf, von denen jede einen Durchmesser von 0,08 mm hatte. Die Aufnahmegeschwindigkeit der Fäden aus dem Füllbad betrug 6 m/min. Die im Gelzustand befindlichen Fäden Hefen durch ein Waschungsbad und wurden dann in kochendem Wasser von 100° C einer Streckung auf das Siebenfache der ursprünglichen Länge unterworfen.

Nach der Streckung wurden die Fäden einer Lösungsmittelbehandlung in üblicherweise unterworfen und getrocknet, indem sie durch einen Infrarottrockner hindurchgeleitet wurden. Der Faden wies einen Querschnitt wie unter I in Fig. 5 dargestellt, auf. Durch 10 Minuten langes Schrumpfen bei 120° C! entwickelten sich im Mittel 67 Kräuselungen pro Zoll

«5 an dem Faden. Die bei 108 gezeigte Trennfläche trat nicht in Erscheinung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Kern-Hülle-Verbundfäden durch Zusammenführen verschiedener Polymerströme in zwei aufeinanderfolgende Stufen und anschließendes Ausspinnen dieser Polymerströme durch eine gemeinsame Spinnöffnung, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Stufe zwei verschiedene Polymerströme zu einem Seite-an-Seite-Verbundstrom zusammengeführt werden und in der zweiten Stufe dieser Seite-an-Seite-Verbundstrom mit einem weiteren Polymerstrom so zusammengeführt wird, daß dieser weitere Polymerstrom den Seite-an-Seite-Verbundstrom als Hüllenkomponente umschließt.