DE1660425A1

DE1660425A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Spinnen von zusammengesetzten Faeden

Info

Publication number: DE1660425A1
Application number: DE19661660425
Authority: DE
Inventors: Shusuke Kageyama; Toru Kobe Uraya
Original assignee: Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Priority date: 1965-08-02
Filing date: 1966-08-02
Publication date: 1972-02-10
Also published as: US3536802A; DE1660425B2; US3659989A; GB1106919A

Description

KAUEGAFUGHI BOSEKI KABUSHIKI KAISHA, an Tokyo/Japan

Verfahren und Vorrjicixtunfi zum Spinnen yon zusammengesetzten Fäden

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung isur Herstellung von zusammengesetzten Fäden, in weichen mehrere verschiedene faserbildende thermoplastische synthetische lineare Polymer© über die länge des Fadens exzentrisch miteinander verbunden sind, bei welchem Verfahren die Polymeren gesondert geschmolzen und dann gleichzeitig durch die gleiche Öffnung ausgepreßt werden* Durch die vorliegende Erfindung wird die Spinnbarkeit verbessert und damit werden auch die Gleichmäßigkeit der Fadenforin sowie das Verhältnis der Polymerkomponenten Über die Länge des gesamten Fadens und weiterhin auch die Produktionsleistung stärk verbessert«,

Es ist allgemein bekannt, daß beim sogenannten "konjugierten Spinnverfahren" mehrere faserbildende Polymere, welche unterschiedliche ehemische und physikalische Eigenschaften aufweisen, in einen einheitlichen Faden verformt werden, in welchem

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diese Polymeren über den Querschnitt des Fadens exzentrisch angeordnet sindyunddaß der erhaltene Faden spiralenförraige Kräuselungen entwickelt, wenn er einer "bestimmten Nachbehandlung unterworfen wird, wie z.B«, einer Erhitzung oder einer Behandlung mit einem Quellmittel. Diese spiralenförmigen Kräuselungen sind eine Folge unterschiedlicher thermischer Schrumpfung oder unterschiedlicher Quelleigenschaften der Polymerkomponenten ™ des Fadens. In dieser Hinsicht wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht und auch im technischen Maßstab in die Praxis umgesetzt»

Jedoch waren bisher die Entwicklungen auf diesem Gebiet im wesentlichen nicht auf das Spinnverhalten während des Spinnverfahrens gerichtet, sondern hauptsächlich auf die Verbesserung der Eräuselbarkeit oder der KräuselungsStabilität der erhaltenen Fädeno Ss ergaben sich zahlreiche Schwierigkeiten beim Verspin- w nen sowie verschlechterte Eigenschaften des Produkts und ver- ₌ schleohterte Produktionsleistung. Beispielsweise wurden zur Erzielung einer hohen Kräuselfähigkeit die folgenden Verfahren entwickelt. Bei einem solchen Verfahren wurden zwei Polymere der gleichen Art, welche aus dem gleichen Monomer bestanden, jedoch einen unterschiedlichen durchschnittlichen Polymerisationsgrad besaßen, gemeinsam gesponnen. Bei einem anderen derartigen Verfahren wurden unterschiedliche Polymere, Mischpolymere oder gemischte Polymere, welche insbesondere in geschmolzenem

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Zustand beträchtlich unterschiedliche physikalische Eigenschaften besaßen, versponnene Bei diesem Verfahren trat in vielen Fällen unmittelbar nach dem Auspressen bei den unverfestigten Fäden ein HrUmmungsphänoxsdn auf» Die Lösung dieses Problems ist 'sehr wichtig»

Dieses IJ!rümnrungsphänojß9ii tritt insbesondere dann stark auf» wenn mehrere Polymere im Querschnitt über den. Faden in stark (| exzentrischem Verhältnis mit einander verbunden sind,und insbesondere dann* wenn diese Polymere in einem Seite-an-»Seite-Ver'haltnis nebeneinander angeordnet slnd_o Wenn das 2rÜmmungs·-

.-.₍. ■ .._v, -uv. · - · .·.■ ;.«>·:·.< ; ..-."■■.. ■ ■ : ·■ phänoffsn sehr stark auftritt, berühren die gekrümmten Polymer-

.■ ^!„. .-·,.· ' · .- ■ - ,■- v ■· ·■ ·■·■ '■■· · ·. .; - ■ .ε fäden tmmittelbar nach dem Auspressen durch eine Öffnung die Bpiniidüsenplatte und bleiben dort kleben; unter diesen Umständen ist ein Spinnen unmöglich. In der US-Patentschrift 3 176 342 wurde eine Spinndüsenplatte beschrieben, bei welcher die Auspreis Öffnungen im Verhältnis zur umgebenden Spinndüsenplattenoiaerfläche einen Vorsprung aufweisen, um die ausgepreßten gekrümmten Polymerfäden daran zu hindem, mit der Spinndüsenplattenoberfläche in Berührung zu kommen und daran kleben zu bieibeno Weiterhin wurde in der britischen Patentschrift

...vv¹-?-/.'". . : - ■ · ■■■■:■'■ H''-'--:= ..·-:··-., · · .- -;;Vv 965 72$ ein Verfahren beschrieben, bei welchem zwei Polymere mit verschiedenen Schmelzviskositäten gemeinsam ttnter Verwen* dung einör Spinndüsenplatte gesponnen werden, welche mit Öffnungen versehen ist, deren Mittelachse gegen die Spinndüsen-

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platte entgegen der Krümraungsrichtimg der Polymeren geneigt ist, eo daß die Polymer« soweit wie möglich in senkrechtes? Richtung austreten,, Jedoch wird durch die in der genannten US-P&tentschrift beschriebene Spinndüsenplatte das Problem nicht grundsätzlich gelöst und es tritt aufgrund der Krümmung der Fäden die Bildung eines ungleichmäßigen Produkts und eine ungleichmäßige Spannung auf, so daß das Verhältnis der Polymeren im

fertigen zusammengesetzten Faden nicht gleichmäßig ist und der

Faden außerdem eine ungleichmäßige Form aufweist« Die Eigenschaften des Produkts dieses Verfahrens sind deshalb nicht besonders gut« Es ist überdies unmöglich, mit einer beträchtlichen Spinngeschwindigkeit au arbeiten, da sonst das Krümmungsphänomen ₌ in verstärktem Maße auftritt«- Außerdem ist es notwendig, zwischen den Öffnungen in der Spinndüsenplatte einen ausreichend großen Abstand einzuhalten, damit die gesponnenen gekrümmtett Fäden nicht miteinander in Berührung kommen „ Hierdurch wird die " Spinnleistung je Flächeneinheit der Spinndilsenplatte beträchtlich herabgesetzt und die gesamte Produktionsleistung ungünstig beeinflußt»

Das in der genannten britischen Patentschrift beschriebene Verfahren besitzt ebenfalls einige Nachteile, die darin bestehen, daß für jede Polymerart eine besondere Spinndüsenplatte gewählt werden muß, die Richtung der Polymerzviführung zur Spinndüsenplatte nicht geändert werden kann und die Herstellung der Spinn-

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siemlich schwierig ist

Aufgrunci Von Entwicklungsarbeiten bezüglich des 2tosammenh&ngs zwis chsn' den physikalischen Eigenschaften der Ausgangspolymere, dem KxM*3isax^splaänomen₉ dem Klebenbleiben'an der Spinndüsenplatte und den Eigenschaften der -erhaltenen Fäden wurde gefunden., daS'däa beschriebene leidige KrUmu&gsphänomenin erster '■" Linie vom Unterschied der Viskosität der verschiedenen geschmol- ^ sehen Polymeren abhängt und daß bei einem beträchtlichen. Unterschied in der Viskosität die Schmelzen^ welche aus der gleic&en Öffrimig ausgepreßt werden, nachdem sie in der. Spinndüsenplätte irere:inigt .und mite;lnander ^erbuaidan wurden» sicä nach der Seite des Pplyksrs jnit der größeren Viskosität krUiameia, tmd daß die Schmelze an der Spimidüsenplattenoberflache kleben bleibt ttiad" ein f3pinii.ön unmöglich ist_? wenn, das Verhältnis der: Schmelzvtskoaitäten.bei der Spinntemperatur der beiden Polymeren mehr als : 5»0 beträgtο Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis des wich- ^ tigen Z%isammenhangs zwischen der Schraelzviskosi'iät der Polsnaeren und fiem.Eiiümmungsphänomen,, . ·.-·-' ·

Aufgabe der Erfindung ist es_ff ein neues Verfahren zum gemeinsamen Spinnen mehrerer faserbildender.thermoplastischer synthetischer linearer Polymere zu schaffen, bei welchem das KrUmmungsphänomen beim Auspressen auf ein Minimum reduziert ist und das Spinnen glatt mit einer hohem. Spinnl.e istung ausgeführt wer-

ΒΑ© ORIGINAL

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den kann, Sine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, zusammengesetzte Fäden au schaffen, welche eine latente Kräuselung und über die gesamte Länge des Fadens eine sehr verbesserte Gleichmäßigkeit bezüglich der Form und des Verhältnisses der Polymerkomponenten besitzen,, . -

Eine weitere Aufgabe der Erfindung iat ss_? einen verbesserten ^ Spinndüsenkopf für die Durch£ül>rung des obigen Verfahrens au schaffen₀ ■■ ■-■· ·.·.-· . .

Das erfindungsgemaSe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß, waaft zwei faserbildende thermoplastische synthetische lineare Polymere, welche jeweils bei der optimalen Spinntemperatur verschiedene Sohmelzviskositäten aufweisen, getrennt geschmolzen und dann gleichzeitig durch die gleiche Öffnung ausgepreßt werden, Um einen einheitlichen Faden herzustellen, in welchem diese Polymeren exzentrisch über-die-Länge des Fadens verbunden sind, die Schmelzviskosität der beiden.Polymeren vor dem Auspressen der geschmolaenen Polymsre unabhängig voneinander so reguliert werden., daß das Verhältnis der Schmelzviskosität der beiden Polymeren im Bereich von 0_g4 bia 2,5 liegt und daß erst dann die geschmolzenen Polymeren ausgepreßt werden. Von P₀J₀ Flory wurde die folgende Gleichung angegeben, welche die Schmelzviskosität eines thermoplastischen synthetischen linearen Polymere mit der Temperatur und dem Polymerisationsgrad in Beziehung

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"" 7 —

setst- _n Wenn die Schmelsviskosität. iait fö j, die absolute Temperatur mit T und aas durchschnittliche Molekulargewicht mit Z bezeichnet wird, dann ergibt sich folgender Zusammenhang:

- log '/λ, m A + B/T ■{· C(Z)¹^²

worin A, B und O Konstanten sind und B der Temperaturkoeffizient, C der Polymerisationsgradkoeffizient /und A eine vom Schmelz- ^ punkt uswo abhängige Materialkonstante ist_o

Die ITlory-Gleichung für die Schmelzviskosität gilt innerhalb eines für das Spinnen geeigneten. Temperaturbereichs sauber für die herkömmlichen faserbildenden thermoplastischen synthetischen linearen Polymeren, wie ζ·Β_ο für Polyamide, Polyester» Polyi·' olefine uswoρ und sie zeigt, daß.die Schmelzviskosität eines Polymers sich in Abhängigkeit von der Art des Polymers voran- · dertp daß die Schmelzviskosität mit der Temperaturzunahme In einer homologen lolymerreihe. abnimmt und daß sie mit der Zunahme des durchschnittlichen Polymerisationsgrads, d_oh, der Viskositätszahl, ebenfalls zunimmt. Als Beispiel ist der Zusammenhang

der*
zwischen/Viskositätszahl (^) von Polycapramid und der Schmelzvißkosität bei einer bestimmten Temperatur, die anhand von Versuchen ermittelt wurde, in Figo 1 gezeigte Der Ausdruck "Viskositätszahl", wie er hier verwendet wird _t ist durch die folgenden G-leichungen festgelegt:

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β -

-ltn

•worin

f$ ^t Viskosität einer Lösung eines in m-Cresol gelösten Polymers bei 3Q⁰C

fy_o s Viskosität von reinem m-Oresol bei 30°0 C s Konzentration des Polymers in g/100 ecm Lösung.

Der Grenswert von C«*$»0 ist eine Extrapolation für OeO von gemessenen Werten für die Eonaentrationen von C « o_s1_f 0*2, 0„3» 0_f4 land 0

Wenn beispielsweise ein Polyamid verwendet wird, dann werden die wasserlöslichen Komponenten weitgehend durch ein übliches Verfaliren extrahiert* worauf das erhaltene Polyamid getrocknet wird, so daß der Wassergehalt weniger als 0*1$ ausmacht» Das getrocknete "Polyafeid wird in m-öreaol mit einer Reinheit von mehr als 9S# aufgelöst, worauf die erhaltene Lösung mindestens 4 Stunden zwecks einer ausreichenden Auflösung des Polyamids auf eine Temperatur von 95⁰C auf 100⁰G erhitzt wird, uriö die Lösung dann filtriert wird₀ Die Viskosität der erhaltenen Lösung wird durch ein übliches Verfaliren Kittels eines Ostwald-Viskosimeters gemessen.,

BAD ORlGiMAL

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Aus der beigefügten Fig₀ 1 ist der bereits erwähnte Zusammenhang ersichtlich« Wenn der Wert der Viskositätszahl des Polymers (Ir)) steigt, dann steigt der. Wert der Schmelzviskosität bei der gleichen Temperatur ebenfalls, und wenn bei Polymeren mit der. gleichen Viskositätszahl die.Temperatur erhöht wird, dann sinkt die Schmelzviskositäto i&nliche Diagrasnae können experimentell mit anderen thermoplastischen synthetischen linearen Polymeren, wie.ZeBo Polyestern, Polyesteräthern,· Polyolefinen uswo oder mit Mischpolymeren erhalten werden« Der Einfachheit halber wird die Erfindung anhand eines Polyamids, genauer gesagt von Polyeapramid, erläuterte

Durch gemeinsames Spinnen ..erhaltene Fäden, in welchen zwei verschiedene Polycapramide mit unterschiedlichem durchsohnittli-. _; chen Polymerisationsgrad, doho mit unterschiedlicher Viskosi-ibätszahl, Über die Länge des Fadens verbunden sind, entwickeln, durch eine Wärmebehandlung in heissem Wasser als Folge eines unterschiedlichen Schrumpfverhältnisses der den Faden bildenden Polycapramide eine spiralenförmig© ICräuselung_e Zur Erzielung einer guten Kräuselung ist es in diesem Fall notwendig, daß der Unterschied der Viskositätszahlen der beiden Polyamide mindestens 0,20, vorzugsweise mindestens 0,25 ist«. Jedoch besitzen solche Polycapramide mit derartig großen Unterschieden in den. Viekosität'jzahlen auch beträchtliche Unterschiede in der Schmelz-

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viskosität bei der optimalen Spinntemperatur, so daß das Spinnen wegen des Krünaaungsphänomens durch, ein herkömmliches VerfaJbren nicht glatt vonstatten geht ο Wenn beispielsweise die Sohmelss-Viskositäten von Polycapramiden, die Viskositätazahlen von 0,95 und 1,15 aufweisen, bei 25O⁰C 800 bzw» 1100 Poise betragen und wenn diese Polycapramide durch eine Seite-an-Seite-Fäden ergebende Spinndüse von 0,3 mm Durchmesser bei 25O⁰O mit einer Auspreßmenge von 7*5 g/min und mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 600 m/min gemeinsam ausgepreßt werden, werden die Polymere beim Austritt aus der Öffnung um einen Winkel von ungefähr 45° abgelenkt, und der frisch gesponnene Faden ist sowohl bezüglich seiner Form als auch seines ZuBammensetzungsveaftältnisses mm beträchtlicher ungleichmäßigkeit <> Wenn die Schmelzviskositäten von Polycapramiden, welche Viskositätszahlen von 0,95 bzw. 120 aufweisen, 800 bzw„ 2600 betragen, bleiben die ge-. sponnenen Polymeren an der Spinndüsenplattenoberfläche hängen, sobald das Spinnen begonnen wird, und ein Spinnen ist unmöglich ο Wenn andererseits die Schmelztemperatur eines Polymers mit niedrigerer Schmelzviskosität, doh» ein Polymer mit einer Viskositätszahl von 0,95 auf 25O⁰C gehalten wird und die Schmelztemperatur eines Polymers mit einer höheren Schmelzviskosität, d,h<, ein Polymer mit einer Viskositätszahl von 1^20 auf 265⁰C erhöht wird, dann tritt das Krümmungsphänomen beträchtlich zurück und bei einer Temperatur von 200 - 285°C kann dieses Phänomen bis

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auf ein im wesentlichen vernaohläasigbares Ausmaß ausgeschaltet werden und die extrudierte Menge und die Abzugsgesohwlndigkeit kann im Vergleich zur Temperatur von 265⁰O his auf das Λ, 5-fache gesteigert werden«

Der Ausdruck "optimale Spinntemperatur"* wie er hier verwendet' wird, bedeutet im allgemeinen eine temperatur im Bereich von * 2O«5O°O über dem Schmelzpunkt des Polymers _β obwohl in mehr öder ^ weniger in Abhängigkeit von der Art des thermoplastischen ' " synthetischen linearen Polymers variiert werden kann und unter Beachtung des Unterschieds der Schmelaviskosität als Folge der Viskositätszahl und unter Beachtung der thermischen Stabilität des Polymere und ähnlicher Gesichtspunkte festgelegt werden muß „ Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Temperatur von unge- £ähr 35°C oberhalb dem Schmelzpunkt des Polymers eine optimale Spinntemperaturο

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Wenn die Spinntemperaturen beim Auspressen von zwei verschiedenen Spinnmaterialien, welche bei dsr optimalen Spinntemperatur unterschiedliche Sohmeljaviskositäten besitzen, unabhängig voneinander eingestellt werden und die Materialien gleichzeitig aus der gleichen Öffnung mit im wesentlichen der gleichen Schraelzviskosit&t ausgepreßt werden, dann tritt das oben beschriebene KrüiDStiingsphänomen überhaupt nicht auf ₀ Dies sind die Verhältnisse zur Durchführimg des erfindungsgemäßen

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Jedoch sind die Sohmsls^IskOBitäten bei der optimalen Spinntemperatur oftmals ^egea der Art des* verwendeten !'elysieren beträohtlieli unterschiedliche Wenn damn die temperatur zur Besei" t igung des Unterschieds axtrem erhöht wird_f dann kann eine starke Zersetzung \mä Sehamsbildimg is Po3_5rjEsr_ff eine Verfärbuag isad ?es?äohl-ü3ag 12nd äimliches auftreten₀ Hier-dusrch werden die ¥er-ar» "beitbarkeit und die Eigenschaften der Fädssi öeeinträohtigt_& 'ö eins derartige Bxⁱhöh:ui!g der Temperatur vermieden werden

Um diese Seb^iörigkeiten au vermeiden_f sol3.te die obere Tempej?aturgrenae filr die Schmelze nicht höhor als 150⁰O über dem fct des Polymere und vorzugsweise nicht höher als

100°0 über dem. Schmalspujilrt des Polymers gewählt werden _f obwohl die o"bere Grenze sich in Abhängigkeit toe der Art des Polymers der- Seit, während äeT das Pol;rfaer axif dicker Temperatur trlrd_f verschiebt. Deshalb 5-st ess ia der Praxis ssanchmal

die geKasmtea idealem l?-®ö.iiigim^ßn für fixe Durclifüh« des Verfahrens sijizuba3.teii_r -:3rm. ^sloch tvs das YezMl der SshsnalsYlskosdtäi; der beides I"?olj"j3c-.j■:.:■:. is-JÄsche-i 0,40 ijai. gsweic/e is-ilsüiien 0_F50 Sia
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tat Ube-i* Äen obigen Bereich 1ι1ητ-;··\"ε-ιίί_Γ ila>^;j?. ^-.r»n d-is Opir^n

ΒΑΘ OBlGiNAU 109887/i<U£

trots des Auftretens dee EriisiffiyBgspMmosES-as stiar ausgeführt werd©nj jedoch sind die Festigkeit,, d&e Elongation» das Elastizitätsmodul, die Pona und das SusaiEiiQasetamigsTsrliältnis der erhaltenen siasajßmengssetsten !fäden imgleiöfcraäßigj imd θβ können keine zufriedenstellenden Resultate srbalfcan ws

Das erfindungsgeiBäße VörfsMan kasa In des? V/aiae aasgstüfert werden, daS das Polymer mit &er höheren SclmaXsiriskosität vor dem Auspressen imabhangig weiter erhitst wir&_o Bs ist jedoch in jedem Fall notwendig, zwischen den beides Polymeren einen wesentlichen Wänaeübergang au verhindern«, Bs isära naheliegend ₉ ein derartiges Erhitzen in einer Vorrichttmg zum Aufschmelzen von Polymeren aussufuhren. Da jedoch in einer Sehsaelzvorriehtimg di© Verxfeilzeit des Polymers im geachmolaenen Zustand länger ist, sollte «an as Termaiden, die Polymeren in dieser Vorrichtung längere Zeit auf einer !emperattir au halten, die "beträchtlich 1aber der optimalen Spinntemperatur liegt _t um eine Zersetaung^ ein Schäumen, einen Abbau, oder ein Yerf äröezi der Polymeren während dieses Zeitraums zvL verhindern ο Unter diesem Gesichtspunkt 1st es äußerst erwünscht, daß die geschmolzenen Polyrasren in dar Scha^lsnrorrich* tung unabhängig von der Schmelsviskosität eines jed^n Polymers auf der optimalen Spinntemperatur der Polymeren gehalten und dann in den Spinnkopf überfuhrt werden, worauf das Polymer mit der höheren Schmelarlskosltät augenblicklich in einer Weise erhitzt

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wird, daß die Sehraelzviskositäten der b©iclen Polymeren ia . Spinnkopf vor dem Auspressen des Polymers gleich oder nahezu gleich sindβ Wann jedoch die erforderliche Temperatur, tun daB Verhältnis der Sehmelaviskosität der beiden Polymeren auf den gewünschten Warb zu bringen, nicht ühQr den oben beschriebenen optimalen Spinntemperaturbereich flir das Polymer hinausgeht, doh₀, daß der Bereich von 20-5O⁰G über £?m Schmelzpunkt eingehalten werden kann, und die Zersetzung, das Schäumen und die anderen Schwierigkeiten nicht auftreten, auch wenn diese Temperatur eine ziemlich lange Zeitdauer beibehalten wird, dann reicht es at^, die Temperaturen in den Schmelzvorrichtungen in geeigneter Weise festzusetzen_pwobei die Schmelzviskositäten· der beiden" Polymeren vorher-auf den jeweils gewünschten Wert gebracht werden, und dann die Temperatur auf dem Wert zu hältenj wie sie im Spinndüseräsopf herrschen» Diese Einstellung und Beibehaltung der Temperatur kann leicht durch Verwen« " dung eines erfindungsgemäßen Spinndüsenkopfes erreicht werden, wie er weiter unten beschrieben wird« .. .

Das. obige Verfahren kann nicht nur auf den erwähnten Fall angewendet werden, bei dem zwei Arten von Polyamiden mit unterschiedliehen Viskositätszahlen Seiteyan-Seite gemeinsam gesponnen warden, sondern auch auf die, verschiedensten Polymerkombinationen-c Beispiele, hierfür sind eine Kombination von Homopolymeren, wie eine Kombination aus Polyestern der gleichen Art mit unter«

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lien YieSscesItatssablen.,, eine Eoffihination von Polyolefiaer. der gleiciion Äs?t mit raiterseiiiedliehen Schaelzin&icesj eine Kombination vors, verschiedenartigen Homopolyasaiden_r wie z.B

mid.; Polycapramia/Poiyhesa-

ssvxss sine Kombination aus Homopol3^res1;er "und Homopolyesterätlier» id.e s„E_t. Polyat^rlenterephfehalat/Polyathylenparapxybeniöoats ein© Ttcsabination aus Eomopo1.yolefii?.en_f wie s,Bc PoIs^ ΐϊ"feAiylen von hoher Dichte/Polyätfcylen,' τοπ- niedriger Dichte _f Polj'ätliylen von hoher Dichte/isotalctiseJxes Polypropylen; eine Kombination vor?, homologen Hpmopol^iiren tsd Mischpolymeren, yiie ά c B c PoJ-ycsprejaid/PolyoapraHid-PolyhezsiMethyleBisophtlialaiaiia--'_f Polyhesamsthylenaaipamid/pGlyaesaiaetliylenadipsunid'-

polymerr Polyä-fcliylenterephthä-

oplaths3.a,t-M

iis Semuin».tion aus Versciiieaenea^tigea J:ü1yüiqtqil_s wie s«B_o Pa".jc·sid/Polyesfeer, PoI^ester/Polyoi^fia_r Po3.yai3id/Po3.y.olsfin,

chlo:;-:id_a Visiterhin können thermoplastisolie synthetisch© lineare

Polyo^metr^ien, PolypivsJ.o»

n in Komtetnsfclcya s?lt flen ol·?.- -^en •«i;:?schieclöE>ar-öigen PoljTaeren gtr·; vsrtKr-'iäei; iJerdsn.- Wej.ter-'

rixd ti·' -ilBehe fisr-^ss tsi'd auch die c»*:.i liec.alTielfGHe« PclT/merej»

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maeher und andere organisohe oder anorganische Zusatzstoffe enthalten, verwendet werden.

Obwohl bei einer geeigneten Kombination dieser Polymeren, die optimalen Spinntemperaturen der beiden zu verspinnenden Materialien im wesentlichen gleich sein können und die beiden zu verspinnenden Materialien bei dieser Semperatur im wesentlichen die ^ gleiche Schmelzviskosität besitzen können, so kann das erfindungs*» gemäße .Verfahren zur Verbesserung der Spinnbedingungen, des Spinnverhaltens und der Eigenschaften der Fäden auch hier angewendet werden« Wenn nämlich das Verhältnis der Schmelzviskosität der beiden zu verwendenden Polymeren bei der gleichen Temperatur im Bereich von 0,4 bis 2,5 liegt, ist es sehr günstig, das Verhältnis mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf einen Wert in der Nähe von 1,0 zu bringen. Hierdurch kann das Erümmungsphänomen der gesponnenen Schmelze beim gemeinsamen Spinnen auf einen Minimalwert gedrückt oder sogar vollständig beseitigt werden.und die

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beiden verschiedenen Polymeren können vorzüglich gesponnen werden, ohne daß dabei Änderungen der Eigenschaften und ungleichmäßige Spannungen auftreten, so daß die zusammengesetzten Fäden vorzügliche Eigenschaften besitzen, indem sie über die gesamte Länge des Fadens eine gleichmäßige Form und ein konstantes Zusanmensetzungsverhältnls besitzen und keine Ungleichmäßigkeit en bezüglich Festigkeit, Elongation und Elastizitätsmodul vorhanden sind·

Die beiden verschiedenen faserbildenden Polymeren können in den

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nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Fäden in einer Anordnung vorliegen, bei welchem die Polymeren über die Länge der Fadenachse in einem Seite-an-Seite-Verhältnis verbunden sind, oder aber auch in einer Anordnung, in welcher die Polymeren ein exzentrisches Hülle-und-Kern-Verhältnis aufweisen. Bei all diesen Fäden kann das Zusammenset zungsveiiiältnie entsprechend variiert werden.

Weiterhin können die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen Fäden sowohl einen kreisförmigen als auch einen nicht-kreisförmigen Querschnitt aufweisen.

Die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Spinndüsenplatte besitzt zwei Filterblöcke, die mit Schmelzereservoirs ausgestattet sind, Welche ihrerseits mit zwei getrennten Leitungen für die Zufuhr der Spinnschmelzen verbunden sind, eine Spinndüsenplatte mit mindestens einer Öffnung, eine IVerteilerplatte, die zwischen, dem Filterblock und der Düsenplatte vorgesehen ist, und zwei Kanäle aufweist, um zwei Spinnschmelzen, die aus den genannten Schmelzereservoirs zugeführt werden, getrennt zur Rückseite der gleichen Öffnung zu führen, sie besitzt weiterhin Einrichtungen zur getrennten Steuerung der Temperaturen der beiden verschiedenen Spinnschmelztn und Wärmeisolierungen,' welche einen Wärmeübergang zwischen den beiden Spinnschmelzen verhindern ₀

OWQINAt INSPECTED

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Zum Zwecke eines besseren Verständnisses der Erfindung wird in der Folge auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen.

Ss zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, in welchem die Viskositätszahl mit der Schmelzviskosität bei der Schmelztemperatur in Beziehung gesetzt wird;

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt, welcher eine Ausführungs-, form einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert;

Fig« 3 und 4 Querschnitte an den Linien A-A und B-B von Figo 2;

Fig» 5 einen senkrechten Schnitt, welcher eine andere Ausführungsform der Erfindung erläutert;

Fig. 6 und 7 Querschnitte an den Linien A-A und B-B von Fig. 5; und

Figo 8 einen vergrößerten senkrechten Schnitt, welcher

einen Teil der in Fig· 5 gezeigten Spinndüsenplatte . erläutertο

Der Spinnkopf gemäß der Erfindung weist vier Haupt teile auf, nämlich einen Zufuhrblock I, einen Filterblock II, eine Verteilerplatte III und eine Spinndüsenplatte IV. Der Zuführblock I ist mit Leitungen 3 und 3' für die Zufuhr der Spinneohmelsen ausgerüstet, welche vermittels einer Heupumpe (nicht gezeigt) an die Schmelzvorrichtung angeschlossen sind. Durch die Leitun-

OWSiNAL IHSPEUTED

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gen 5 bzw. 3' werden zwei verschiedene Spinnschmelzen im erhitzten und geschmolzenen Zustand kontinuierlich den Schmelzereservoirs 2 und 2* im Filterblock II zugeführt <, Die Spinnschmelzen «erden zunächst durdh Filter 4 und 4¹ filtriert* welche gewöhnlich aus einem feinen Drahtnetz und feinverteiltem Quarzsand bestehen und in den Schmelzereservoirs 2 und 2* untergebracht sind, und dann in die Zwischenräume zwischen Kanälen 5 und 5¹, die unterhalb der Verteilerplatte III vorgesehen sind, ^j und der oberen Seite der Düsenplatte IV eingeführt und dann auf der Rückseite 6 der Öffnung 1, welche in der Spinndüsenplatte IV vorgesehen ist, vereinigt und in einem Seite-an-Seite-Verhältnis durch die Öffnung 7 ausgepreßt.

Die Leitungen 3 und 3¹ für den Transport der Spinnschmelzen und die Schmelzereservoirs 2 und 2* sind thermisch durch Wärmeisolationen 8 bzw» 9 voneinander isoliert. Es wird auch vorgezogen, daß im Mittelteil des Verteilers III ein Wärmeisolator eingefügt | ist. Der Wärmeisolator ist in Form eines Blocks von geeigneter Dicke ausgebildet und besteht aus Glasfasern oder hochmolekularem Silikatglas, Asbest oder Diatomeenerde; Glasfasemund Asbest werden besonders bevorzugt« Is wird bevorzugt, ein oder mehrere Ventilationslöcher 15 in den Wärmeisolationen vorzusehen, durch welche ein Gas mit geeigneter Temperatur und von geeignetem Druck während des Spinnens hindurchgeleitet wird, um die Temperatur und die Isolationswärme beizubehalten.

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Der Zuf ührblcrck I, der Filterblock II, die Verteilerplatte III und die.Düsenplatte IV eind, vermittels Dichtungen miteinander verbunden, und der ganze Aufbau wird durch eine geeignete Vorrichtung von außen her geheizt, wodurch, die .Temperatur der Spinnschmelzen in den Leitungen, für die Spinnschmelzen einschließlich der Schmelzereservoirs erhöht _> oder, auf der gegebenen Temperatur gehalten wird „ Die Erhitzung der Vorrichtung wird in der Weise vorgenommen, daß die beiden durch die genannten Isolationen. 8 und 9 getrennten Blöcke unabhängig voneinander erhitzt werden, bo daß die beiden Spinnschmelzen auf unterschiedliche Temperaturen gehalten werden· Ih den Zeichnungen stellen 11 und 1.1 \ unabhängige elektrische Heizer dar₀ Diese Heizer sind mit Anschlüssen 12 und 12' am rückwärtigen Ende versehen, durch welche von außen her ein elektrischer Strom zugeführt werden kann. Es vorgezogen» daß ein Teil eines jeden Heizers teilweise in die Spinndüsenplatte 4 eingeführt ist, "so daß die Temperatur Oberfläche der Düsenplatte leicht reguliert werden kann und Wärmeverluäte vermieden werden«

Ss ist sehr leicht und vorteilhaft, das Erhitzen zusätzlich zu den oben beschriebenen elektrischen Heizern vermittels eines Hanteis für ein zirkulierendes Heizmedium, wie z.B. Dowtherm, vorzunehmen. Die Steuerung der Temperatur der Heizvorrichtung kann durch einen üblichen automatischen Temperaturregler erfolgen.

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Die Büsenplatte IV ist mit einer oder mehreren Öffnungen 7 versehen. Die Lage der Öffnungen wird gewöhnlich in der Weise gewählt» daß die Längen der Kanäle 5 und 5¹ in der Verteilerplatte III gleich sind, es ist jedoch möglich, MuMfäden herzustellen, in welchen das optimale Verhältnis der beiden verschiedenen Polymeren innerhall) der gesponnenen Fäden unterschiedlich ist, indem die Lage der einzelnen Öffnungen mehr oder weniger verrückt wird«

Der Aufbau dee Spinnkopfe ist weiter von der Raumtemperatur vermittels einer Säule für die Aufrechterhaltung der Temperatur (nicht gezeigt) getrennt·

Seim Spinnkopf der anderen Ausführungsform der erfindungsgenäßen Vorrichtung, welche in den Figuren 5 bis 8 gezeigt ist, wird die Spinnschmelze aus dem Schmelzereservoir 2 zunächst durch das Filter 4 geführt und dann durch die Öffnung 7 ausgepreßt· Vor-

her durchläuft sie den Kanal 5» der im unteren !Teil der Verteilerplatte tll vorgesehen ist« Die andere Spinnschmelze wird dagegen zunächst aus dem Schmelzereservoir 2* durch das Filter 4* zur Verteilerplatte XIX geführt und dann durch einen in der oberen Oberfläche der Verteilerplatte 4 vorgesehenen Kanal 5 to die innere Öffnung 1 eingeleitet« Wie ee in Fig„ 8 zu sehen ist, liegt die Mittelachse der inneren öffnung 1 exzantrieoh cur Mittelachse der Öffnung 7» so daß die Spinnschmelze, welohe von

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der inneren Öffnung 1 ausgepreßt wird, exzentrisch..von der anderen Spinnschmelze umgeben ist, wobei stich, ein ausamaengesetzter Faden der.Kern-und-Hülle-Type bildet. Bei dieser Ausftihrungsform wird die ürhitaung durch zwei Heiamedien H und 14* bewirkt, die unabhängig_;in Mänteln 11 und 11 ' zirkulieren. Das Heizmedium, beispielsweise flüssiges oder gasförmiges Dowthera wird vorher auf eine bestimmte Temperatur gebracht und dann in ά&η Heizmäntel hinsin und dort im Kreise geführt _o Der oben, beschriebene; Spinnkopf ist besonders sum Spinnen von zusammengesetzten Fäden geeignet, die ein exzentrisches.: Eern-und-HüHe-Verhältnis besitzen« Der Spinnkopf kann dann wirksam eingesetsst werden» wenn die zu verspinnenden Materialien aus einer Kombination vollständig unterschiedlicher Polymeren bestehen» die nicht aneinander haften. ·:.-· ""■" " '.-ν-".- :·^: ■··■"*■■ - ··- ^!: ■:·--■ ν.

Da der Spinnkopf gemäß der vorliegenden Erfindung eine Torrichtung zur unabhängigen Steuerung der Temperaturen der beiden Spinn« söhmelzen aufweist und weiterhin Wärmeisolatoren besitzt, die einen Wärmeübergang von einer Spinnschraolze zur anderen verhindern, ist es möglich, spesielle Wirkungen zu erzielen, die durch eine bekannte Spinndüaenplatte bisher nicht erhalten werden konnten· Die speziellen Wirkungen bestehen darin, daß die Schmelztemperaturen der beiden Spinnschmelzen im Spinnkopf für gemeinsames Spinnen unabhängig und nach Belleben eingestellt werden können* Weiterhin kann dieser Spinnkopf sehr vorteilhaft bei der Durch-

-23-109887/U45

führung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden» und es ist möglich, eine große Zahl von Öffnungen vorzusehen, die einen geringeren Abstand aufweisen als bei herkömmlichen Vorrichtungen, was eine Folge der Tatsache ist, daß das Krümnrungsphänomen der Fäden beim Spinnen nicht auftritt, weshalb auch die Spinngesebwindigkeit und die je Flächeneinheit des Spinnkopfe ausgepreßte Menge auf mindestens das 1,5-fache der herkömmlichen Verfahren gesteigert werden kann; was wiederum eine Järhöhung der Produktionsleistung und eine Erniedrigung der Herstellungskosten bedeutet.

Sie mit dem erfindüngsgemäßen Verfahren und der erfindungsgeaäßen Vorrichtung hergestellten zusammengesetzten Fäden besitzen ein vorzügliches Spinnverhalten und verbesserte Eigenschaften und besitzen eine weite kommerzielle Anwendung. Beispielsweise können sie für die verschiedensten Handelsgegenstände verwendet werden, wie ζ,Bo für die verschiedensten Tuche, ungewebte Textilstoffe, Filze, Filtertücher, Dichtungen, ßrundlagengewebe für künstliches Leder oder Innendekorationen, wie z.B. für Teppiche, Vorhänge, Bettücher. Weiterhin können die erfindungsgemäß hergestellten zusammengesetzten Fäden in Form von durchgehenden Fäden oder als geschnittene Fasern verwendet werden; sie können auch gemischt mit anderen synthetischen oder natürlichen Fasern versponnen oder verwebt werden* Diese zusammengesetzten Fäden entwickeln, wenn sie einer üblichen Kräuselungsbehandlung, wie z.B.

-24-109887/UA5

einer Wärmebehandlung oder einer Behandlung mit einem Quellmittel unterworfen Herden, eine sehr gleichmäßige Kräuselung.» Die Behandlung siir Entwicklung der Kräuselung kann au jeder Zeit vor oder nach der Horstellung der obengensmntozi Gegenstände durchgeführt werden«

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung die Herstellung von. zusanmiengesetateii Fäden, welche aus awei Arten verspinnbarer Materialien bestehen, beschrieben wurde, so kann das erfindungs- gemäße Verfahren und die erfindinigsgemäße Vorrichtung leicht in der Weise modifiziert werden» daß ausammengesetsste Fäden mit drei oder mehr Komponenten hergestellt werden, ohne daß dabei der Gegenstand der Erfindung verlassen mrd_o

Die Schmslzviskosiät der thermoplastischen synthetischen linearen Polymers kann durch, verschiedene Meßverfahren bestimmt werden, * vie Z₉B₀ dv:rch ein Fallkugelviskoßimster, ein Kapillarviskosimeter und ein Hotationsviskosimeter. In. vielen Fällen ändert sich ;jecloch der Wert in Abhängigkeit von dem angewendeten Meßverfahren, so daß.es n'Jtig ist, die Schmelaviskositäten durch die ©Leiche Meßmethode au bestimmen,, Alle Sclimelsviskositäten,, die in den folgenden, Bsispielen abgegeben sind, \rarden durch das Kapillarviskosir^terverfal-'ren bestimmt. Die Bestimmung der UngLeicliBäßigkeit der Forra des I'adsns tmrdö mit einer Uster-C-Torrichtung (liergeistellt durch 2el3.tieger Co₀, Schweis) durch-

BAB ORiGJNAL 109887/U4S

Die Erauselbarkeit in heissem Wasser und der Belastungswert für sis?.© SO^ige Schrumpfung der susaraaaengesetaten Pädan wurden wia folgt bestimmt:

Jede Iiänge von 30 Proben, die ungefähr 25 cm lang waren» wurde bsstiiamt und 1_Q bezeichnet» Die Proben wurden dann in siedendes Wasser von 100⁰C ohne jegliche Belastung 10 Minuten eingetaucht, um die Kräuselung zu entwickeln, und dann an Luft getrocknetj die Länge der getrockneten Proben wird ait I₁. bezeichnet. Hierauf wurden die Proben senkrecht aufgehängt vsiä es wurde eine Belastung von 0_f5 g/d an einem Ende angelegt, um die Kräuselung auszuziehen; die Läng© dieser Probe wird dann durch Ig ausgedrückt» Die Eräuselbarköit in heissem V/asser wird dann durch folgende Gleichung ausgedrückt:

Eräuselbarkeit ($) 1_? - 1, _z

¹O

Die Kräuaelbarkeit wurde aus einem Durchschnittswert von 30 un- ™ ter3uchten Proben bestiicmto Weiterhin trurde die Länge, \ferm. verschiedene Bölastungen an diesem gekräuselten Faden angelegt wurden, gegen die Belastung aufgetragen, und der Belastungswert (mg/Denier) entsprechend der Länge der 50^igen Schrumpfung wurde aus dem Diagramm bestimmt» Dieser Wert wurde als "Belastungswert für 50#ige Schrumpfung" bezeichnete

-26-

109887/1U5

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert :

Beispiel 1

Die Schmelz-Viskosität bei 500⁰C eines Polyhexamethylenadipamids (Nylon 66), welches einen Schmelzpunkt von 265°0 besaß, wurde au 430 Poise bestimmt. Weiterhin wurde die Sohmelzviskosität bei 25O⁰C von Polycapramid (Nylon 6), welches einen Schmelzpunkt von 215°C besaß, zu 840 Poise bestimmt. Die Chips der beiden Polymeren wurden getrennt in Sohneckenextruder eingeführt, geschmolzen und dann über- eine Zuführleitung dem in Fig. 2 gezeigten Spinnkopf zugeführt, wo die Polymeren Seite an Seite gemeinsam versponnen wurden.

Die Arbeitsbedingungen und die Eigenschaften der Fäden waren folgendermaßen:

Tabelle 1. Erhitzungsbedingungen (°0)

Weg des Polymers	VorerhitzunÄSte?!	/Ldauter	llylon 6	Nylon 66
Bxtruder- sylinder	Schmelzteil	Zuführleitung	210	220
Meßteil	Spinnkopf	260	*285 5**
Jpinndüsenplatte	255	286 t 6
257	285 t 5
255	287
260	287
260	280

109887/UA5

-17-

~ 27

Tabelle 2. Spiim-^und

j Anaahl der Umdrehungen der Extruder- schnecke (Umdr/min)	•20
Siifiüiraienge von der Meßpumpe Tg/min)	17,5 jeweils
Düse Durchmesser (mm) Anzahl	0*5 7
Absvgsgesclwindigkeit (m/min)	700
Yerstreckgeschwindigkeit (m/min)	500
Yerstreckverhältnis (x)	5,5

Tabelle 5. Eigenschaften der Fäden

Große (d/Paden)	128/7
Ui^gleichmäßigkeit der Fadengestalt (?S)	1,7
Festigkeit (g/d)	5,52
Elongation (#)	29,6
KräTiBelxmgsfähigkeio (?S)	62,5
Belast-migswert für 50$ige Schrumpfung
\ (mg/d)	0_t29

Bei den unter den Arbeitsbedingungen versponnenen Fäden trat unmittelbar nach dem Spinnen kein KrünaaiiDgspiiänomen auf _f so di;£ sie nicht an der Spinndüseiipl&t benoberfläche hängen blieben« Die Fäden mirden mit großem Durchsatz gesponnene Darüber hinaus x'i£ beim Verstrecken kein Faden und dex* G-rad der Ungleichmäßigkeit tfar sehr voriaüglicho

109887/U4S

Die Schmelzviskositäten der iiylon 66-Chipa^ die bei dem Spinnen verwendet wurden,, betrug 620 Poise und die Schmelzviskosität der Nylon~6-Chip3 bei 26Q°C betrug 580 Poise. Offensichtlich lägen die Sehaieliaviskositäten der beiden Polymeren beim Spinnen sehr nahe beieinander.

Wenn die beiden Polyiaex-en bei einer Spinndüsenplattentemperatur W von 28Ö°C mit Hilfe eines bekannten Spinnkopfs für gemeinsames Verspinnen ausgepreßt würden, eichen die Fäden unmittelbar nach dem Verspinnen um einen Winkel von 45° von der Senkrechten zur Spinhdüsenplatte ab und die Ungleichmäßigkeit der erhaltenen Fäden betrug 4,9^·

Beispiel 2 " ' ^:

Polycapramid (Nylon 66) mit einer Schmelaviskosität von 440 Poise bei 250⁰O und Polyhexamethylensebacamid (Hylon-6.10, * Schmelzpunkt 225⁰C) mit einer Schmelzviskosität von 1480 Poise bei 260⁰G wurden unter Verwendung eines herkömmlichen Spinnkopfs Seite an Seite in einem Verhältnis von 1:1 ausgepreßt _β In diesem Falle war die !Temperatur der Spinndüsenplattenöberflache auf 250⁰C festgesetzt, jedoch war der Unterschied, der . Sehmeizviskositäten der genannten Polymeren groß, so daß sich die Fäden zur Seite des Njylons-6 < > 10 unmittelbar nach dem Spinnen krümmten und schließlich an der SpinndUsenplattenoberfläche

-29-109887/1U5

kleben blieben, so daß keine Fäden hergestellt werden konnten«.

Hierauf mirde das gleiche gemeinsame Spinnen unter Verwandlung des in Beispiel 1 'beschriebenen Spinnkopfs ausgeführt· Die Arbeitsbedingungen sind in den Tabellen 4 und 5 gezeigt; die Eigenschaften des erhaltenen Fadens sind in Tabelle 6 zusammengestellt«

Tabelle 4> ErMtZungsbedingungen (⁰C)

lieg des Polymers	Vorerhitzungsteil	Adapter	Nylon 6	Nylon 66
Bxtruder- zylinder	Schmelzteil	Zuführleitung	210	210
Sfeßteil	Spinnkopf	255	275
Spinndüsenplatte	255	275
254	280
252	280
252	290
250	288

Tabelle 5. Spinn" und Verstreckbedingungen

Zufuhrmenge von der Jfeßpumpe (g/min)	12 jeweils
Düse Durehmesser (mm)	0,3
Anzahl	18
Abzugsgeachwindigkeit (m/min)	995
Verstreckgesohwindigkeit (m/min)	500
Verstreckt/erhältnis (x)	3,41

Tabelle 6„ Bigenachaften der Faden

Größe (d/Faden)	69,5
Ungleichmäßigkeit der Fadengestalt (%)	2,0
Festigkeit (g/d)	4,84
Elongation (#) ..-.,.	31,6
KräuselungsfShigkeit (#)	69,5
Belastungöwert für 50#ige Schrumpfung
(ag/d)	0,365

Beim Spinnen unter diesen Bedingungen war das Krümmungsphänomen im Vergleich zu der Verwendung der oben beschriebenen herkömmlichen. Spinndüsenplatte beträchtlich verringert, und es konnten sogar gleichmäßige zusammengesetzte Fäden erhalten werden, wenn die Abzugsgeschwindigkeit auf 995 m/min erhöht wurde, ohne daß dabei irgendwelche Fehler auftraten«. Sowohl die Eräuselfähigkeit der entwickelten Kräuselung als die Kräuselungselastizität, ausgedrückt, als Belastungswert für eine 50#ige Schrumpfung zeigten vorzügliche Werte* Ba wurde festgestellt, daß die Schmelzviskosität bei der Auspreßtemperatur von Nylon-6₅10 550 Poise betrug. ' .

Beispiel 3 . ....

Polycapramid mit einer Schmelzviskosität von 290Ö Poise bei 250⁰O und Polyäthylen mit einer hohen Dichte (Schmelzpunkt 130⁰G) mit einer Schmelsviskosität von 2100 Poise bei 165°C wur-

9887/U4S

den getrennt in zwei Schmelzextruder geschmolzen, und die geschmolzenen Polymeren wurden gemeinsam unter Verwendung des in 2?igo 5 gezeigten Spinnkopfs in der Weise ausgepreßt, daß das Polycapramid durch Polyäthylen in einem exzentrischen Kern-und-Hulle-Verhältnis umgeben war ο

Diese Polymeren wurden mit Hilfe eines bekannten Spinnkopfs versponnen, wobei die Temperatur der Spinndüsenplattenoberfläche 24O⁰C betrug₀ Die gesponnenen Fäden krümmten sich jedoch beträchtlich, und das Spinnen konnte nicht ausgeführt werden ο

Das Spinnen wurde wiederholt, wobei der in Figo 5 gezeigte Spinnkopf verwendet wurde. Die Arbeitsbedingungen und die Ergebnisse sind in den Tabellen 7-9 zusammengestellt₀

Tabelle ?. Erhitgungsbedingungen (⁰C)

Weg des Polymers	Vorerhitzungsteil	üdaOter	Nylon 6	Nylon 66
äxtruder- zylinder	Schmelzteil	Zuführleituni?	209	120
Heßteil	Spinnkopf	290	180
SpinndUsen&latte	290	180
288	179
286	178
295	180
292	180

109887/U4S

-32=-

Tabelle 8* Spiim- und

Zufuhrraenge von der Meßpumpe (g/rain)	49 jeweils
Düse Durehineseer (mm) Ansah!	0,5 18
Afeaugsgeschuindigkeit (m/min)	700
Verstrecken bei trockener Hitae Verstre ckgeschwind igkeit (m/min) Verstreckverhältnis (% } Verstreektemper&tur ( ⁰C)	300 5,0 60

Tabelle 9 t Biaenschiifton der Fäden

Größe (d/Faden)	Fadengestalt ($}	248,4/18
Ungleichmäßigkeit der		2,4
Festigkeit (g/d)		5,7
Elongation. (#}	.*)	28
Kräuselungsfähigkeit I	»ige Schrumpfung	57
Belastungswert für 50?	mg/d)
(	0,25

Zu Beginn des Spinnens konnte ein gewisses Krülsanunesphänonien der Fäden beobachtet irerdea» jedoch ließen sich dae Spinnen und das Verstrecken glatt ausführen, und die erhaltenen Fäden besaßen eine vorzügliche Gleichmäßigkeit. Die Schmelzviskositäten bei der Auspreßtemperatur von Nylon 66 und Polyäthylen waren 720 Poise baw, 1280 Poise.

ΒΑ©

109887/U45

Beispiel 4

Die Sclimelavifjkositätsn von Poycaprämid mit einer Viskositätasah! von 0,96 bei verschiedenen Temperaturen wurden bestimmt und die liesultate sind in der Tabelle 10 zusammengestellt«

	Tabelle 10
Temperatur
250
255
265
275
280
285
Schmelzviskosität \Poise;
840
690
480
550
320
270

Polyäthylenterephthalat ffiit einer Schftölzviskosität von 820 ···■"· Poi3e "bei 285⁰C und dieses Polycaprao&d wurden gemeinsak unter Verwenüung; des in Beispiel 3 verendet en" Spinnkopfe durch 18 Öffnungen von je 0,3 dm Durchmesser in einem Verhältnis von t:1 in der tieise ausgepreßt, daß das Polycäpramid exzentrisch.äuroh das Polyäthylenterephthalät umgeben ^: tiä*I Die Spiante&peratur für das Pblycapramid wurde durch Einstellen der Temperatur in zwei Dowtherm-Mänteln, welche den Spinnkopf umgaben, verändert, und das Spinnverhalten wurde beobachtet i Die Spinntemperatur jfür das PoiLykthylenterephthalai wurde auf 285⁰O gehalten· Die abgV-izogenen zuöammengeBetaten Päd'en wurden dann mit einer Veratreckgeschwindigkeit von 500 m/min bei 8O⁰O auf das 3,8-fache verstreckt, und die verstrecken Fäden wurden bezüglich Ungleich-

109887/1445

mäßigkeit der Faciengestalt untersucht» Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 11 zusammengestellt <>

Tabelle 1t

Spinntemperatur von Polycapramid (OC)

285 280 275

265

255

Spinnverhalten

Ungleichmäßigkeit der Faden gestalt ($

Die Fäden blieben art der Spinndiisenplattenoberfläche hängen, und ein Spinnen war unmöglich ο

Die Fäden krümmten sich, beträchtlich zur Seite des PoIyäthylent^erephthalats und es traten einige Risse auf 5»3

Die Fäden krümmten sich um ungefähr 35° von der Linie senkrecht zur Frontkante des Spinnkopfs» aber es traten keine Risse auf, das Spinnverhalten war gut, und die Abzugsgesohwindlgkeit betrug 700 m/min 2,8

Die Krümmung verringerte sich a if ungefähr 25^δ* Risse traten nicht; auf, Spinnverhalten war gut und die Abzugsgeschwindigkeit betrug 900m/min 2,4

Das Krüffimungsphänomen konnte praktisch nicht beobachtet werden, die Abzugsgeschwindigkeit betrug 1100 m/min und das Spinn· verhalten war vorzüglich. ■ 1,8

-35-

109887/U45

Polyi3aprsi33.d ir it einem hohen Polymerisat ionegrad und einer SaL'Bielsviefcosität von 3200 Poise lsei 25O°C und ein Polycapra

ljTiier (MsciipclymerisationB-gewiohtsverhältnis 30/10_f Sehmelapuakt 190⁰G) mit einer Sclimelzviskositeivon 640 Poise bei 225 G wurden gemeinsam Seite an Beite Unter Verwendung des in Beispiel 1. verwendeten Spinnkopf3 mit einem Verhältnis von. 1:1 aiLSgexjraßt * Der verwendete Spinnkopf besaß 18 Öffnungen mit einem Durchmesser von jeweils 0_f3 sie "besaßen einen Abstand von 3 las*«

V/eim die lemperatur der Spinndüoenplstte auf der Hoiaopolyamidseite auf 270⁰G lind diejenige der liischpolyamidseite aiii 225°C

v:«ide, so krliramte sich die aue der üffiimig aiisgepreßte Sebiaelse beträchtlich aur Homopolysiaidseite, tjäli3?end sich laden bildeten. Die erhaltenen Fäden kXebten iBancliiBal mit benachbarten Fäden zusammen.

Wenn die Temperatur der Spinndüsenplatt© auf der Homopolyaniiäseite auf 29O°G und diejenige der liischpolyamidseite auf 225°C eingestellt ifurde, konnten sehr gut zusammengesetzte Fäden erhalten werden, ohne daß sie sich mit benachbarten Fäden verklebten oder berührten· Die erhaltenen unveratreckten Fäden wurden mit einer Yerstreckgeschwindigkeit von 500 m/min bei Raumtemperatur auf daß 3»8~fache verstreckt, wobei ein Garn von 17 Denier/

109887/UAS

1680425

18 Fäden erhalten wurde« Sie Eigenschaften der Fäden sind in Tabelle 12 angegeben.

Tabelle 12. Eigenschaften der Fäden

Homopolyamid- spinntemperatur	Ungleichmäßig«, keit der Faden gestalt	Zusammengesetzte Form*
270 290	4,8 2,0	in der Grenzflache worden Unregelmäßig keiten beobachtet. Die Grenzfläche ist ira wesentlichen gerade -und gleichmäßig

* Querschnitt und .Längsschnitt des Fadens wurden mit Hilfe eines Polarisationsmikroskops untersucht,

Beispiel 6

Polyäthylenterephthalat (Polyester) mit einer Schmelzviskosität von 2200 Poise bei 285⁰C und einer Schmelzviskosität von 1800 Poise bei 29O⁰C und Polyäthylen-p-Oaqrbenzoat (Polyesteräther, Schmelzpunkt 220⁰C) mit einer Schmelzviskosität von 1700 Poise bei 255°C und einer Schmelzviskosität von 900 Poise bei 285 C wurden gemeinsam Seite an Seite mit Hilfe des in Beispiel 1 beschriebenen Spinnkopfe in einem Verhältnis von 1:1 versponnen. Die Temperaturbedingungen, die Spinn- und Verstreckbedingungen und die ßigenscbaften der Fäden sind in den Tabellen 13-15 zusammengestellt _o

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»37-

Tabelle 15o Erhirbz^ngsbedingüaigen. (⁰O)

Weg des Polymers	yorerhitztraßsteil	Polyester	Polyester äther
jilxtruder- aylinder	Schmelzteil	235	210
Meßteil	280	260
Zuführleitung	280	255
Spinnkopf	280	255
290	255

Tabelle 14. Spinn«» "und Veratreckbedingungen

Ausgespreßte Menge (g/min)	17,5 jeweils
Düse Durchmesser (mm)	0,3
Anzahl	18
iVbaitgsgeschwindigkeit (m/min)	600
Yerstreckverhältnis (x)	4,07
Terstreckt emperatur (°0)	100
Terstreckgeschwindigkeit	87

labelle 15. Eigenschaften der Fäden

iyrößo (d/Faden)	136,8/18
festigkeit (g/d)	4,50
jSlongation (fo)	49,85
■ilaatizitäbsKiodul (g/d)	51,59
Ώ-äuselfähigkeit if°)	• 75,7
Bela3i;anⁱ>ßwert für 50$ige Schnim*ofung
(lEg/d)	0,22
Ungleichttäßigkeit der Fadengeatalt	1,8

109887/1U5

-58-

- 58 -

Das Spionen verlief sehr glatt und die Fäden, hatten eine zufriedenstellende Gleichmäßigkeit. Wenn die Polymeren bei 285°G mit einem herkömmlichen Spinnkopf gemeinsam versponnen wurden, trat das Krümraungsphänomen unmittelbar nach dem Spinnen sehr stark auf, lind das Spinnen konnte nicht zufriedenstellend ausgeführt werden.

Beispiel 7

Polycapramid-Chips mit einer Viskositätszahl von 0,95 besaßen nach dem Waschen mit Wasser und Trocknen eine Schmelzviskosität von 850 Poise bei 250⁰C. Die gleichen Chips, welche nicht mit Wasser gewaschen worden waren (Monomergehalt, 9»5 Gew.-#) hatten bei der gleichen Temperatur eine Schmelzviskosität von 520 Poise« Die beiden Polymeren wurden gemeinsam Seite an Seite mit Hilfe des in Beispiel 1 beschriebenen Spinnkopfs unter einem Verhältnis von 1:1 versponnene Der Spinnkopf war mit zwei Feuerrostschmelzvorrichtungen (fire grid type melting apparatus) verbunden» Die Erhitzungsbedingungen, die Spinnbedingungen und die Eigenschaften der Fäden sind in den Tabellen 16 biß 18 zusammengestellt ₀

-39-

109887/144$

- 59 -

Tabelle 16 _a BrMtzungebedingangen (⁰C)

	mit Wasser gewasche ne Chips	ungewaschene Chips
Feuerroat Zuführleitung Spinnkopf	280 275 280	ο ο ο in in in CVJ CM CV

Tabelle 17. Spinn- und Verstreokbedingungen

Ausgespreßte Menge (g/min)	17,5 jeweils
Düse DurchlasBser (um)	0,25
Anzahl	18
Absugsgeschwindigkeit (m/mln)	600
Veretreckverhältnis (x)	5,5
Verstreckgeachwindigkeit (m/min)	500

Tabelle 18. Ejgenachaftea der Fäden

&rÖße (a/Faden)	165/18
Festigkeit (g/d)	5,85
Elongation (#}	38,25
Sräueelbarkeit {%)	78,5
Belastungswert für 50?&ige Schrumpfung
(mg/d)	0,55
Ungleichiaäßigkeit der Fadengestalt (?S)	1,83

109887/14Λ5

Wenn diese Polymeren durch, einen herkömmlichen Spinnkopf für gemeinsames Spinnen bei einer Temperatur von 260 - 270⁰C ausgepreßt wurden, klebten die ausgepreßten Polymeren an der Spinndüsenoberfläche und ein Spinnen war unmöglich«,

109887/1US

Claims

P a te a.t.a η ,,.S₁ ρ r ü ο h e

Verfahren zur Pierstellung von zusammengesetzten Fäden, bei welchem zwei faserbildende thermoplastische Synthetische _M lineare Polymere, deren SchmelsYislcositäten bei der jeweiligen optimalen Spinntemperatur unterschiedlich sind, getrennt aufgeschmolzen und dam gleichzeitig aus der gleichen Öffnung ausgepreßt werden, so daß ein einheitlicher Faden erhalten xrird» in welchem die beiden Polymeren exzentrisch über die Jtäzige des Fadens angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß cii-3 Schmelaviskoaitäten der beiden Polymeren vor dem Auspressen dsr geschmolzenen Polymeren unabhängig voneinander in siner V/eise reguliert werden, daß das Verhältnis der Schmelz-•Tiskositäteii dar beiden Polymeren innerhalb des Bereichs von 0,4 bis 2_S5 liegt.

2, verfahren nsxch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das roly^ex* mit -ler höheren Viskosität voz* dem Auspressen allein ■ruf eine Temperatwr erhitst wi:?d, die höher liegt als die op« tira:>i,e «ipitjnfcempeiraliu.r νωά niedriger al« 15ü°(J über dein fc dieses

109887/144S

Verfahren nach Anspruch. 2, dadurch gekennaeichnet» daß die . Höhererhitzung dss Polymers mit der. hehersn Schmeisviskosität . .im Spinnkopf vorgenommen wird.-

4ο Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die HShererhitzung des Polymers mit der höheren Schmelaviskösität vor dem Spinnkopf vorgenommen wird, ucfi. das Verhältnis der Schmelzviskositäten der beiden geschmolzenen Polymeren bis zum Auspressen beibehalten

5β Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Schmelzviskositäten der beiden Polymeren beim Auspressen im Bereich von 0,50 bis 2, vorzugsweise 0,8 bis 1,25, liegt,

ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4» dadurch gekennzeichnet, daß die optimale Spinntemperatur 20-5O⁰O, vorzugsweise 50-4O⁰G, über dem Schmelzpunkt des Polymers liegt«,

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4» dadurch gekennzeichnet, daß daß Polymer mit der höheren Schmelzviakosität auf eine Temperatur erhitzt vird.. die höher als dia optiia&l© S-oinntemperatur und niedriger als 100⁰C über des £k;hmel:>. dieses Polymars iisgt*

Verfahren nach einem der Ansprüche -4» dadurch nöt, daß als Polymere Polyaaide, JtfQlysnt&r, Polyesteräbher

ORIGINAL

101587/1441

- 43 oder Polyolefine verwendet werden ₀

9ο Verfahren nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polymere Polyamide sind.

10«. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Polyamide gleichartige Polyamide mit unterschiedlichen
Viskositätszahlen sind.

11« Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyamide gleichartige Polyamide sind, die einen Viskositätszahluntersehied von mindestens 0,20 aufweisen.

12o Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyamide gleichartige Polyamide sind, die einen Viskositätszahlunterschied von mindestens 0,25 aufweisen«

15« Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß als Polyamide ein Homopolyamid und ein Mischpolyamid verwendet werden. ™

14o Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polyanide in einem Seite-an-Seite-Verhältnis ausgepreßt werden.

15ο Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymere ein Polyamid und ein Polyester verwendet werden und daß diese Polymere in einem exzentrischen Kern-und-HUlle-Terhältnis ausgepreßt werden<>

109887/U4S ~**~

1860425

- 44.- : ■ .

16. "/erfahren »noli Anspruch 1_f dadnrcl» g&kennseichnet, daß als Polymere ein Polyamid und ein Polyolefin verwendet werden? und daß diese Polymere in einem exsentrißchen Kem-uad Verhältnis'ausgepreßt werden_o

17° Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekeimzeichnet, daß als Polymere ein Polyester und ein Pols^esteräther verwendet wer-

18o Spinnkopf zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher zwei Filterblöcke (II), die Schmelzereservoirs (2) aufweisen, welche mit zwei getrennten Zuleitungen (3) für die Spinnschmelzen verbunden sind, eine Spinndüsenplatte (IV), die mindestens eine Öffnung (7) besitzt _f und eine Verteilerplatte (III) auf weist, die zxfischen den Filterblöeken (II) und der Spinndüsenplatte (TV) angeordnet ist und zwei Kanäle (5) für die getrennte Zuleitung der beiden Spinnschmelaen -v(m den Schmelzereservoirs (2) zur Rückseite der gleichen Öffnung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Einrichtung (11) für die unabhängige Steuerung der Temperatur der beiden verschiedenen Splrmsehmelzen und eine Wärmoiäölierungseinrichtung '{&„ 9) zur Verhinderung des Wärmeübergangs zwischen denteiden Spinnschmelzen aufweist_o

BAB ORIGINAL ^^

109887/1445

■;^o 3piiml:op:£' men Asispmiaii 18, äadiaröh gekennzeichnet, daS die V/jjrFiaisolisreiKrclshtuiig zwischen den beiden Schmelzereservoira aageordnat ist»

20. Spinnkopf nach Anspruch 18 oder 19» dadurch gekennzeichnet, daß der Wärsaeisolator sxm Olasfasar oder aus Asbest besteht»

Zi _o Spinnkopf nach einem d^r Anspruchs 18 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß miiiieetens eine ileihe ~/on Entlüftungslöchern (13) im Wärmeisolator forgessfesa ist»

22· Spinnkopf nach siaee der Ansprüche 18 ~ 21, dadurch gekenn

daß &±3 Einrichtung ssr Stsuerung der iemperatur (Ii) aus elöktrdsshQii Haiseiii b-sateht, mit welchen jede EäXfte das SpiEsaizöp^i, der Φχτοΐι die l3Olierainriohtung {8(, S) in zwei Teile geteilt ist, unabhängig von außen geheizt werden kann» ■·'.--_,.

Spinnkopf nach einem der Ansprüche 1Ö > 21, dadurch gekennzsiclxneti, daß dia Einrichtung ssur Steuerung der lemperatur (11) au* zvmt Mänteln !besteht, sait denen jade Half te des Spinnkopfe_f der durch die ieöi^jfeinriohtung (8, 9) in zwei !felle gfteilt tat, U3aaili)hangig "v«t-''auSen her. mit Hilfe eine» zirkulierenden Hsizmediiuna gefesaat werden kann·

Spinnkopf nach Ansprach 23» dadiäroh gükennaeiahnet, daß das ΐ!.·χ"·.ιϊ--.'Κΐ±ηα: üüvtiiexw. lato

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β Spinnkopf nach einsia der Anspruchs 18 — 24, dadurch gekennzeichnet, daß sine innere Düse (1) in die Verteilerplatte (III) hineinreicht und diese Düse (1) so in eine Öffnung (7) eingeführt ist, daß die Mittelachse der inneren Düse (1) exzentrisch zur Mittelachse der Öffnung (7) liegt, und daß ein Ende eines Kanals (5) der Verteilerplatte (III) zur Rückseite der inneren Düse (1) führte

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