DE3915819A1 - Garn aus kern-mantel-faeden und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Garn aus kern-mantel-faeden und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Garn aus Kern-Mantel-Fäden, bei
dem Kern und Mantel der Kern-Mantel-Fäden durch Extrudieren
hergestellt sind, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Kern-Mantel-Fäden sowie deren Herstellverfahren sind viel
fach bekannt. Beispielsweise wird in EP-A-00 11 954 darauf
hingewiesen, daß spezielle Spinnvorrichtungen erforderlich
sind, um das Auftreten sogenannter Homofäden auch bei nie
drigem Mantelanteil zu vermeiden. Trotz der Vermeidung von
Homofäden durch die bekannte Spinnvorrichtung kann nicht
vermieden werden, daß in dem erhaltenen Garn Kern-Mantel-
Fäden enthalten sind, die einen stark schwankenden Mantel
anteil aufweisen, wobei sogar Abschnitte ohne Mantel vor
kommen, und daß in dem erhaltenen Garn die Schwankungsbreite
des Mantelanteils der Kern-Mantel-Fäden untereinander stark
schwankt.
Versuche haben gezeigt, daß mit einer Spinnvorrichtung gemäß
EP-A-00 11 954 und einer Zudosierung von Kern- und Mantel
material im Volumenverhältnis von 85:15, wie dort im Bei
spiel beschrieben, höchstens 15% der erhaltenen Kern-Mantel-
Fäden im Garn, in der Regel sogar weniger, einen Mantelan
teil von etwa 15% aufweisen, auch wenn man beim Mantelanteil
eine Schwankungsbreite von ±10% berücksichtigt. Die übrigen
Kern-Mantel-Fäden im erhaltenen Garn weisen einen größeren
(bis zu 30 Vol.-%) oder kleineren (bis unter 5 Vol.-%)
Mantelanteil auf.
Bei dem bekannten Verfahren ist es auch nicht möglich, ge
zielt einzelne oder mehrere Homofäden im Garn zu erhalten.
Die Entstehung von Homofäden ist rein zufällig und es ist
auch nicht gewährleistet, daß ein im Garnquerschnitt er
sichtlicher Homofaden in Garnrichtung ein Homofaden bleibt.
Vielmehr ändert sich in Garnlaufrichtung ein Homofaden in
einen Kern-Mantel-Faden und umgekehrt.
Die starke Schwankung des Mantelanteils bewirkt, daß jeder
Faden im Garn unterschiedliche Eigenschaften aufweist. Dies
bedeutet, daß die Fäden im Garn untereinander stark schwan
kende Eigenschaften aufweisen, was unerwünscht ist.
Prinzipiell sollen Garne aus Kern-Mantel-Fäden die gewünsch
ten Eigenschaften des Kern-Materials (Festigkeit, Schrumpf,
Dehnung, Doppelbrechung, usw.) aufweisen, wobei der Mantel
andere Eigenschaften des Garns (Haftfähigkeit an anderen
Materialien, Anfärbbarkeit, Griffestigkeit, chemische bzw.
mechanische Beständigkeit usw.) verbessert. Nach den be
kannten Verfahren muß der durchschnittliche Mantelanteil mit
20 Vol.-% und mehr gewählt werden, um die Schwankung des
Mantelanteils in Grenzen zu halten und die Eigenschaften des
Kern-Materials bezogen auf den Gesamtquerschnitt des Kern-
Mantel-Fadens einigermaßen gleichmäßig zu erhalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, neue, zum Ge
brauch besser geeignete Garne aus Kern-Mantel-Fäden zur Ver
fügung zu stellen, die gegebenenfalls Einkomponentenfäden
(Homofäden) enthalten, bei denen Kern und Mantel der Kern-
Mantel-Fäden durch Extrudieren von spinnbaren Polymeren her
gestellt sind, und zumindest nahezu alle Kern-Mantel-Fäden
einen vollständigen Mantel aufweisen. Die Garne sollen eine
bessere Ausnutzung der Eigenschaften des Kern-Mantel-
Materials ohne Verschlechterung der Eigenschaften des
Mantel-Materials gewährleisten.
Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Her
stellung dieser Garne zur Verfügung zu stellen, bei dem eine
bessere Gleichmäßigkeit der Garne gewährleistet werden kann,
und bei dem gezielt und vorherbestimmbar der Anteil der Ein
komponentenfäden und der Kern-Mantel-Fäden (Bikomponenten
fäden) gewählt werden kann. Der Mantelanteil der Kern-
Mantel-Fäden soll auch unterhalb 20 Vol.-% gleichmäßiger
erreicht werden können.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß von allen Kern-
Mantel-Fäden im Garn der Anteil an Kern-Mantel-Fäden A in %,
von denen jeder Kern-Mantel-Faden (M ± 0,1 M) % Mantel an
Gesamtvolumen des jeweiligen Kern-Mantel-Fadens aufweist,
gleichzeitig folgenden Bedingungen genügt:
A 100
M 0,5
A 30 + (0,1 M) ⁸.
M 0,5
A 30 + (0,1 M) ⁸.
Der Ausdruck M ± 0,1 M bedeutet, daß zur Bestimmung von A
alle Kern-Mantel-Fäden berücksichtigt werden, die M Vol.-%
Mantel bezogen auf das Gesamtvolumen des jeweiligen
Kern-Mantelfadens aufweisen, wobei bei der Bestimmung des
Mantelanteils M ein Bereich von ±10% berücksichtigt wird.
Da die oben genannten Bedingungen gleichzeitig erfüllt sein
müssen, ergibt sich, daß M nur solche Werte annehmen kann,
bei denen A höchstens gleich 100% wird.
Insbesondere weisen erfindungsgemäße Garne, bei denen
A 40 + 7 (0,1 M) 8,
bevorzugt
A 50 + 100 (0,1 M) 8
gilt, ausgezeichnete Eigenschaften auf.
Je nach Einsatzzweck werden
Garne,
bei denen mindestens 60% der Kern-Mantel-Fäden einen Mantelanteil M ± 0,1 M Vol.-% aufweisen, wobei M 9 Vol.-% beträgt, oder Garne,
bei denen mindestens 70% der Kern-Mantel-Fäden einen Mantelanteil M ± 0,1 M aufweisen, wobei 1 Vol.-% M 7 Vol.-% ist, oder Garne,
bei denen mindestens 75% der Kern-Mantel-Fäden einen Mantelanteil M ± 0,1 M aufweisen, wobei 3 Vol.-% M 6 Vol.-% ist, bevorzugt.
bei denen mindestens 60% der Kern-Mantel-Fäden einen Mantelanteil M ± 0,1 M Vol.-% aufweisen, wobei M 9 Vol.-% beträgt, oder Garne,
bei denen mindestens 70% der Kern-Mantel-Fäden einen Mantelanteil M ± 0,1 M aufweisen, wobei 1 Vol.-% M 7 Vol.-% ist, oder Garne,
bei denen mindestens 75% der Kern-Mantel-Fäden einen Mantelanteil M ± 0,1 M aufweisen, wobei 3 Vol.-% M 6 Vol.-% ist, bevorzugt.
Überraschenderweise zeigen derartige Garne deutlich ver
besserte spezifische Eigenschaften. Beispielsweise ist die
spezifische Festigkeit (cN/dtex) bei erfindungsgemäßen
Garnen deutlich höher als bei den bekannten Garnen aus
Kern-Mantel-Fäden, und auch höher als bei Monokomponent-
Garnen, die lediglich aus dem Kernpolymer hergestellt
wurden.
Die Fäden des erfindungsgemäßen Garns können praktisch alle
bekannten Querschnittsformen aufweisen. Beispielsweise
werden für Reifencorde Fäden mit rundem Querschnitt bevor
zugt, während zur Betonung von Lichteffekten, die beispiels
weise bei Teppichgarnen erwünscht sein können, Fäden mit
trilobalem Querschnitt bevorzugt werden.
Bestimmte Eigenschaften des Garns, wie beispielsweise Haft
fähigkeit, werden besonders gut bei einem Garn, bei dem die
Fäden, insbesondere die Kern-Mantel-Fäden, trilobalen Quer
schnitt aufweisen.
Als Polymerkombination für Kern und Mantel haben sich be
sonders folgende Polymere bewährt:
Kern | |
Mantel | |
Polyäthylenterephthalat (PET) | |
Polyamid 66 (PA 66) | |
Polyäthylenterephthalat (PET) | Gemisch aus Polyamid 66 (PA 66) und Poly(m-xylylenadipamid) |
Polyamid 46 (PA 46) | Polyamid 66 (PA 66) |
Polyäthylenterephthalat (PET) mit hoher Viskosität | Polyäthylenterephthalat (PET) mit niedriger Viskosität |
Polyäthylenterephthalat (PET) | Gemisch aus Polyäthylenterephthalat (PET) und Polyvinylendifluorid (PVDF) |
Weitere günstige Kombinationen sind:
Kern | |
Mantel | |
Polyäthylenterephthalat (PET) | |
Polyäthersulfon (PES) | |
Polyamid 66 (PA 66) mit hoher Viskosität | Polyamid 66 (PA 66) mit niedriger Viskosität |
Polyamid 6 (PA 6) mit hoher Viskosität | Polyamid 6 (PA 6) mit niedriger Viskosität |
Polyäthylenterephthalat (PET) | Polytetrafluoräthylen (PTFE) |
Polyäthylenterephthalat (PET) | Polyimid |
Polyäthylenterephthalat (PET) | Polyphenylensulfid (PPS) |
Polyäthylenterephthalat (PET) | Polypropylen (PP) |
Polyäthylenterephthalat (PET) | Gemisch aus Polyäthylenterephahtlat (PET) und Polytetrafluoräthylen (PTFE) |
Polyäthylenterephthalat (PET) | Gemisch aus Polyäthylenterephahtlat (PET) und poly(m-xylylenadipamid) |
Polyamid 6 (PA 6) | Polypropylen (PP) |
Polyamid 6 (PA 6) | Polyvinylendifluorid (PVDF) |
Die erfindungsgemäßen Garne finden vielseitige Anwendung.
Nähgarne aus üblichen Polymeren im Kern (PET, PA 66, PA 6)
können mit hochtemperaturbeständigen Polymeren umhüllt
werden, und sind somit für sehr hohe Nähgeschwindigkeiten
geeignet. Bei Seilen und Netzen aus Garnen kann der Mantel
die chemische Beständigkeit, die UV-Beständigkeit bzw. die
Temperaturbeständigkeit verbessern.
Bei Garnen zur Verstärkung von Elastomeren, beispielsweise
bei Reifencord, die zur Verstärkung von Luftreifen,
Treibriemen oder Transportbändern eingesetzt werden, kann
durch den Mantel der Kern-Mantel-Fäden eine Haftverbesserung
zwischen Kern und Elastomer erreicht werden. Auch bei
faserverstärkten Kunststoffen kann auf diese Weise das
Haftungsvermögen zwischen Garn und Kunststoff verbessert
werden.
Bei Teppichgarnen kann über den Mantel der Kern-Mantel-Fäden
die Anfärbbarkeit der Fäden verbessert werden, auch wenn der
Kern aus gut leitfähigem Material zur Verbesserung der anti
statischen Eigenschaften besteht, dessen Farbe häufig sehr
dunkel und schlecht mit anderen Farben anfärbbar ist. Durch
Wahl von verschieden stark schrumpfendem Material zwischen
Kern- und Mantelmaterial, kann bei Verwendung solcher Garne
zur Herstellung von Teppichen über Wärmeeinwirkung im fer
tigen Teppich oder in Textilprodukten eine deutliche Kräuse
lung der Garne hervorgerufen werden. Profilierte Garne ver
bessern die Lichtstreuung. Durch spezielle Auswahl des
Mantelmaterials der Kern-Mantel-Fäden kann das Brandver
halten und/oder das Verschmutzungsverhalten von aus solchen
Kern-Mantel-Fäden hergestellten Teppichen oder Textilien
wesentlich verbessert werden. Auch Schimmelbildung oder
Faulverhalten kann verringert werden.
Durch einen hydrophoben Mantel kann die Aufnahme von Feuch
tigkeit von den Kern-Mantel-Fäden wirksam verhindert werden.
Dies ist besonders interessant beim Einsatz der erfindungs
gemäßen Garne im textilen Sektor. Es ist auch möglich, be
reits mit Farbpigmenten vermischtes Polymer als Mantelkompo
nente zu verspinnen, wodurch sich spinngefärbte Kern-
Mantel-Fäden ergeben.
Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Garne in Vliesen kann
durch entsprechende Auswahl an Polymeren die chemische
Beständigkeit beispielsweise bei Filtervliesen verbessert
werden. Auch können Ionentauschereigenschaften erreicht
werden, oder das Brandverhalten beeinflußt werden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch gelöst durch ein
Verfahren zum Herstellen der erfindungsgemäßen Garne, bei
dem in an sich bekannter Weise (EP-A-00 11 954) die Kern
komponente über eine erste Spinndüsenplatte einer zweiten
Spinndüsenplatte in mehreren Einzelströmen zugeführt wird,
wobei zwischen der ersten und der zweiten Spinndüsenplatte
jedem Kernkomponenten-Einzelstrom diesen umströmend die
Mantelkomponente zugeführt wird, beide Komponenten gemeinsam
ersponnen, verstreckt und aufgewickelt werden, welches sich
dadurch auszeichnet, daß zumindest um den Bereich der
Einzelströme der Kernkomponente herum die Mantelkomponente
einem Strömungswiderstand ausgesetzt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann einstufig (ohne
Zwischenaufwicklung) oder mehrstufig (mit Zwischenauf
wicklung) durchgeführt werden.
Als Strömungswiderstand eignet sich besonders ein Maschenge
flecht, welches für jeden Einzelstrom eine Bohrung aufweist.
Günstig ist es, wenn das Maschengeflecht den ganzen
Zwischenraum zwischen erster und zweiter Spinndüsenplatte
mit Ausnahme der Bohrungen für die Einzelströme ausfüllt.
Auch andere Strömungswiderstände wie beispielsweise poröse
Platten können verwendet werden. Durch das Maschengeflecht
kann auch bei Spinndüsenplatten größerer Dimensionen der
Abstand zwischen den beiden Spinndüsenplatten überall gleich
groß gehalten werden, weil das Maschengeflecht gleichzeitig
als Distanzplatte dient.
In einfacher Weise kann hierbei auch erreicht werden, daß
gezielt Kern-Mantel-Fäden hergestellt werden können, die von
Faden zu Faden unterschiedlichen Mantelanteil aufweisen.
Hierzu werden für die einzelnen Kernströme unterschiedliche
Widerstände für die Mantelströme gewählt. Wird der Wider
stand so hoch gewählt, daß eine Umströmung des Mantel
materials um einen speziellen Kernstrom unterbleibt, werden
in einfacher Weise Einkomponentenfäden bewirkt.
Als Maschengeflechte haben sich solche besonders bewährt,
die im Handel unter der Bezeichnung R.V.S. X mesh gewalzt,
wobei x Werte von 30 bis 500 annimmt, erhältlich sind. Hier
bei bedeutet R.V.S., daß es sich um rostfreien Stahl
handelt, während x mesh bedeutet, daß x Drähte pro inch in
beiden Richtungen im Sieb gewählt werden können, wobei die
Drähte miteinander verwebt sind und einen Durchmesser von
0,5 bis 0,025 mm aufweisen.
Der Strömungswiderstand kann auch durch die Permeabilität
des als Strömungswiderstand verwendeten Körpers bestimmt
werden. Hierbei ist die Permeabilität K definiert mit
wobei
η die Viskosität der eingesetzten Flüssigkeit in Pa · s,
V die Geschwindigkeit der eingesetzten Flüssigkeit durch den Strömungswiderstand in m/sec,
δ p/δ x der Druckgradient in N/m³ in Strömungsrichtung.
η die Viskosität der eingesetzten Flüssigkeit in Pa · s,
V die Geschwindigkeit der eingesetzten Flüssigkeit durch den Strömungswiderstand in m/sec,
δ p/δ x der Druckgradient in N/m³ in Strömungsrichtung.
Hieraus ergibt sich die Permeabilität in m2.
Die Permeabilität K des zu verwendenden Strömungswider
standes liegt bevorzugt zwischen 10-11 bis 3 · 10-10 m2.
Es ist besonders überraschend, daß das erfindungsgemäße
Verfahren sowohl beim Schmelzspinnen als auch beim
Lösungsmittelspinnen angewendet werden kann, wobei auch
beide Spinnarten kombiniert werden können. Beispielsweise
können beide Komponenten durch Schmelzspinnen oder Lösungs
mittelspinnen hergestellt werden. Es kann aber auch bei
spielsweise die Kern-Komponente durch Schmelzspinnen und die
Mantelkomponente durch Lösungsmittelspinnen erzeugt werden.
Lösungsmittelspinnen bedeutet, daß die Spinnlösung aus einem
in Lösungsmittel gelöstem Polymer besteht, während beim
Schmelzspinnen ein erschmolzenes Polymer eingesetzt wird.
Wenn in der ersten und zweiten Spinndüsenplatte jeweils nur
eine Spinndüsenöffnung vorgesehen ist, kann mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren ein Kern-Mantel-Einzelfaden
hergestellt werden, der sich durch einen Mantel von sehr
gleichmäßiger Stärke über den Umfang und über die Länge des
Kern-Mantel-Einzelfadens auszeichnet.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren und
Beispiele näher erläutert.
Gemäß Figuren wird dargestellt:
Fig. 1 der Bereich, der bei den erfindungsgemäßen Garnen
gegenüber dem Stand der Technik erschlossen wird,
Fig. 2 ein prinizpielles Verfahrensschema zum Herstellen
der erfindungsgemäßen Garne,
Fig. 3 schematisch den Aufbau einer Spinndüse, wie sie im
Stand der Technik verwendet wird,
Fig. 4 schematisch den Aufbau einer Spinndüse, die zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
erforderlich ist,
Fig. 5 und 6 den Aufbau der Spinndüse gemäß Fig. 4,
Fig. 7 einen Teilquerschnitt durch ein Garn gemäß dem Stand
der Technik,
Fig. 8 einen Teilquerschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Garn.
In Fig. 1 ist dargestellt, welcher Bereich durch die
erfindungsgemäßen Garne aus Kern-Mantel-Fäden erschlossen
werden kann. Sie zeigt ein Diagramm, bei dem auf der
Abszisse der Mantelanteil in Vol.-% und auf der Ordinate der
Anteil A in % der Kern-Mantel-Fäden mit einem Mantelanteil
M ± 0,1 M von allen Kern-Mantel-Fäden im Garn aufgetragen
sind. Die im Stand der Technik mögliche Verteilung ergibt
sich aus der schraffierten, mit Stand der Technik bezeich
neten Fläche. Hieraus ergibt sich, daß es im Stand der
Technik ohne weiteres möglich war, Garne aus Kern-Mantel-
Fäden mit einem Mantelanteil von 25% herzustellen, bei denen
sämtliche Kern-Mantel-Fäden einen Mantelanteil von 25% auf
wiesen, während bei einem Garn mit Kern-Mantel-Fäden mit
einem Mantelanteil von 10% lediglich nur noch 5% einen
Mantelanteil von 10% aufwiesen. Erfindungsgemäß ist es nun
gelungen, Garne mit deutlich verbesserter Gleichmäßigkeit
zur Verfügung zu stellen. Hierbei entspricht Kurve A den
Bedingungen gemäß Anspruch 1, Kurve B den Bedingungen gemäß
Anspruch 2, und Kurve C den Bedingungen gemäß Anspruch 3.
In Fig. 2 ist schematisch ein prinzipielles Verfahrens
schema zum Herstellen der erfindungsgemäßen Garne darge
stellt. Hierbei ist mit 1 ein Spinndüsenpaket bezeichnet, an
welches eine Spinndüsenplattenkombination 2 angeflanscht
ist, welche nachfolgend anhand der Fig. 3, 4, 5 und 6
näher erläutert wird. Dem Spinndüsenpaket 1 sind in üblicher
Weise Extruder- und Schmelzeleitungen vorgeschaltet, (in der
Figur nicht dargestellt). Nach Verlassen der ersponnenen
Kern-Mantel- bzw. Homofäden 8 durchlaufen diese einen
Kühlschacht 7, der mit Kühlluft 9 gespeist wird. Über eine
Präparationswalze 5 werden die Fäden zusammengefaßt und
einer Verstreckeinheit 3, 4 zugeführt und anschließend auf
eine Spule 6 als fertiges Garn aufgewickelt.
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt aus einer aus dem Stand der
Technik bekannten Spinndüse dargestellt, bei der eine erste
Spinndüsenplatte mit 10 und eine zweite Spinndüsenplatte mit
11 bezeichnet ist. Der Kern-Schmelzestrom wird über
Spinndüsen 12 durch die erste Spinndüsenplatte 10 der
zweiten Spinndüsenplatte 11 zugeführt und mündet dabei in
den Spinndüsenkelch 13. Der Mantelstrom fließt in den
Zwischenraum zwischen Düsenplatte 10 und 11 und umströmt
somit jeden aus einer Düse 12 kommenden Kernstrom. Auf diese
Weise wird jedem Kernkomponenten-Einzelstrom diesen um
strömend die Mantelkomponente zugeführt, wonach beide Kom
ponenten gemeinsam durch den Düsenkelch 13 in die Spinn
düsenöffnung 14 fließen, woraus diese extrudiert werden. In
dem Bereich, in dem der Mantelstrom den Kernstrom umströmt,
sind an der zweiten Düsenplatte 11 Erhebungen 15 vorgesehen.
In Fig. 4 ist schematisch der Aufbau einer Spinndüse dar
gestellt, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Ver
wendung findet. Eine erste Spinndüsenplatte ist mit 20, eine
zweite Spinndüsenplatte mit 21 bezeichnet. Die Zuführung der
Kernkomponente erfolgt über Öffnung 26 in einen Düsenkanal
22, der sich in der zweiten Düsenplatte 21 als Kanal 23
fortsetzt. Die Mantelkomponente wird über Ringkanäle 28
zwischen Düsenplatte 20 und 21 gleichmäßig verteilt, wobei
der Zwischenraum zwischen Düsenplatte 20 und 21 mit einem
Metalldrahtgeflecht 27 derart ausgefüllt ist, daß die Düsen
kanäle 22 und 23 durchgehend frei bleiben. Die Mantel
komponente wird somit vom Ringkanal 28 über das Metalldraht
geflecht 27 der Kernkomponente umströmend zugeführt. Hierbei
wirkt das Metalldrahtgeflecht auf die Mantelkomponente als
Strömungswiderstand. Kern- und Mantelkomponente werden ge
meinsam über die Düse 24 ersponnen.
Fig. 5 und 6 zeigt eine Ausführungsform einer Spinndüse,
wie sie für das erfindungsgemäße Verfahren Verwendung
findet, wobei Fig. 5 einen Längsschnitt und Fig. 6 einen
Querschnitt darstellt. Über Kanal 32 wird die Kernkomponente
der ersten Spinndüsenplatte 20 zugeführt, während die
Mantelkomponente über Kanal 33 (Fortführung ist gestrichelt
dargestellt, weil Kanal 33 außerhalb der Zeichenebene ver
läuft) über dessen Fortsetzung 34 durch die erste Spinn
düsenplatte 20 hindurch in die Ringkanäle (nicht bezeichnet)
zwischen erster und zweiter Spinndüsenplatte geführt wird.
Zwischen erster Düsenplatte 20 und zweiter Düsenplatte 21
ist der Strömungswiderstand 27 eingelegt, welcher gleich
zeitig als Distanzhalter zwischen erster und zweiter Düsen
platte 20 und 21 fungiert. Mit 31 sind Zentrierstifte und
mit 30 Dichtungen bezeichnet. Büchsen 35 verhindern eine
Leckage der Mantelkomponente zwischen Kanalplatte 29 und
erster Spinndüsenplatte 20.
In Fig. 7 ist ein Teilquerschnitt eines Garns aus Kern-
Mantel-Fäden dargestellt, wie es gemäß dem Stand der Technik
erhältlich ist. Der Mantel ist mit 37 und der Kern mit 36
bezeichnet. Man kann erkennen, daß sowohl Kern- als auch
Mantelfläche von Faden zu Faden stark variieren. Auch über
die Länge der einzelnen Fäden können stark unterschiedliche
Mantel- und/oder Kernflächen festgestellt werden.
In Fig. 8 ist ein entsprechender Teilquerschnitt eines
erfindungsgemäßen Garns dargestellt. Hierbei fällt die
Gleichmäßigkeit der Kernfläche 38 und Mantelfläche 39 auf.
Die Erfindung wird anhand von Beispielen näher erläutert.
Die Beispiele 1 bis 9 zeigen die Variationsbreite, innerhalb
welcher die erfindungsgemäßen Garne hergestellt werden
können.
Bei Beispiel 1 bis 3 wurde als Kern-Polymer ein Polyester
mit einer für textile Garne typischen relativen Viskosität
(1 g Polymer in 100 g m-Kresol, gemessen bei 25°C), bei den
Beispielen 4 bis 6 ein Polyester mit einer für technische
Garne niedrigen relativen Viskosität, und bei den Beispielen
7 bis 9 ein Polyester mit hoher Viskosität, wie er
beispielsweise für Reifenkord oder für Nähgarne eingesetzt
wird, gewählt. In allen Fällen wurde als Mantelmaterial
Polyamid 66 (PA66) eingesetzt.
Innerhalb der oben erwähnten Beispielgruppen wurde jeweils
der Spinnpumpendurchsatz von Kern- und Mantel-Komponente
variiert. Als Strömungswiderstand wurde ein Maschengeflecht
"R.V.S. 60 mesh gewalzt" eingesetzt (Nähere Beschreibung
siehe Beispiel 10 bis 15). Die eingesetzte Spinndüse
entsprach der gemäß Fig. 4 bis 6 dargestellten.
Die Kern-Mantel-Fäden wurden nach einem Verfahren herge
stellt, wie es oben anhand von Fig. 2 näher erläutert
wurde. Allerdings unterblieb eine Verstreckung. Die Ver
fahrensbedingungen und die eingesetzten Polymere ergeben
sich aus Tabelle 1. Weiterhin ist in der Tabelle 1 ange
geben, wieviel Prozent (A(%)) der Kern-Mantel-Fäden M
Vol.-% Mantel (bei Berücksichtigung aller Kern-Mantelfäden,
die (M ± 0,1 M) % Mantel) am Gesamtvolumen des jeweiligen
Fadens aufweisen. Bei der Angabe von A (%) handelt es sich
um statistische Mittelwerte von 10 Querschnittsmessungen an
verschiedenen Stellen des jeweiligen Garns.
Die Werte von A beweisen die Gleichmäßigkeit, mit denen die
erfindungsgemäßen Garne zur Verfügung gestellt werden
können, wobei auch die Durchmesser D der einzelnen
Kern-Mantel-Fäden im Garn als sehr gleichmäßig bezeichnet
werden können, weil diese ebenfalls in einem Bereich von
etwa (D ± 0,1 D) liegen.
Gemäß den Beispielen 10 bis 15 sollen verschiedene Reifenkorde
hergestellt und deren Eigenschaften ermittelt werden.
Hierzu wurde als Kern-Polymer ein Polyester mit einer rela
tiven Viskosität von 2,04 gewählt. Als Mantel-Material wurde
bei den Beispielen 10 und 11 Polyamid 66 (PA66) und bei den
Beispielen 12 bis 15 ein Gemisch aus Polyamid 66 und 0,3
Gewichts-% Poly(m-xylylenadipamid) (in der Tabelle mit "PA66 +
Zusatz" bezeichnet) eingesetzt. Dieses Gemisch weist eine
besonders gute Haftfähigkeit gegenüber Polyester wie auch
gegenüber von elastomeren Werkstoffen, insbesondere Gummi,
auf.
Jede Kern-Mantel-Kombination wurde einmal mit 900 m/min und
einmal mit 500 m/min ohne Verstreckung aufgewickelt, wobei
wiederum ein Verfahren gemäß Fig. 2 durchgeführt wurde. Als
Strömungswiderstand wurde ein Maschengeflecht mit der Be
zeichnung "R.V.S. 60 mesh gewalzt" eingesetzt. Dieses Maschen
geflecht bestand also aus rostfreien Stahldrähten. Sowohl in
Längs- als auch in Querrichtung waren 60 Drähte pro inch
miteinander verwoben. Das im Handel erhältliche Maschen
geflecht enthielt Stahldrähte mit einem Durchmesser von
0,16 mm.
Die eingesetzte Spinndüse entsprach der gemäß Fig. 4 bis 6
dargestellten.
Bei den Beispielen 14 und 15 wurde im Verfahrensablauf direkt
unterhalt der Spinndüse ein 0,4 m langes Heizrohr zur Er
reichung einer verzögerten Abkühlung eingesetzt. Die gewählten
Verfahrensbedingungen ergeben sich aus Tabelle 2.
Die erhaltenen Garne wurden anschließend auf einer Ver
streckanlage verstreckt. Hierbei lief das Garn von der Spinn
spule in ein erstes Trio. Vom Trio wurde das Garn über ein
Septett einem zweiten Trio zugeführt und dann durch eine 10 m
lange Dampfbehandlungsstrecke, in welcher das Garn mit Dampf
mit einer Temperatur von 250°C behandelt wurde, einem dritten
Trio zugeführt und dann unter Einhaltung der Streckgeschwin
digkeit aufgewickelt. Das Septett wurde auf einer Temperatur
von 75°C gehalten.
Die für die Garne gemäß Beispiel 10 bis 15 gewählten Streck
verhältnisse und Streckgeschwindigkeiten sind aus Tabelle 3
ersichtlich. Hierbei bedeutet Streckverhältnis Septett das
Streckverhältnis, mit dem das Garn beim Durchlaufen des
Septetts beaufschlagt wurde. Das Gesamtverstreckverhältnis
ergibt sich aus dem Geschwindigkeitsunterschied zwischen
erstem und dritten Trio.
Die Eigenschaften des auf diese Weise erhaltenen Garns sind
unter "Garn" in Tabelle 4 aufgeführt. Hierbei bedeutet LASE 1%
(N) die Festigkeit des Garns in (N) bei einer vorgegebenen
Dehnung von 1% (Load at specific elongation). Entsprechendes
gilt für LASE 2% und LASE 5%.
HAS 4′/160°C (Hot air shrinkage 4 min bei 160°C) gibt den
Heißluftschrumpf des Garns an, wenn das Garn 4 min unter einer
Belastung von 5 m N/tex einer Temperatur von 160°C ausgesetzt
wird.
Die erhaltenen Garne wurden jeweils zu einem Reifenkord der
Konstruktion 1100 (Z 472)×2 (S 472) verseilt. Die Eigen
schaften des Reifenkord mit dieser Konstruktion sind unter der
Bezeichnung "Kord" ebenfalls in Tabelle 4 aufgeführt.
Der auf diese Weise erhaltene Cord wurde auf übliche Weise mit
einer Haftschicht versehen. Hierbei wurde der Kord hinterein
ander 120 sec durch einen Ofen mit einer Temperatur von 150°C
unter einer Spannung von 5 N, durch ein Bad, und 45 sec durch
einen Ofen mit einer Temperatur von 240°C unter einer Spannung
von 5 N geführt. Das Bad enthielt folgende Bestandteile:
Demineralisiertes Wasser,
Natronlauge,
Resorcin,
Formaldehyd,
VP-Latex,
Ammoniak.
Natronlauge,
Resorcin,
Formaldehyd,
VP-Latex,
Ammoniak.
Die Eigenschaften des auf diese Weise präparierten Kords sind
unter "gedippter Kord" ebenfalls in Tabelle 4 aufgeführt.
Die Werte für A und M waren für das Garn, den Kord und den
gedippten Kord identisch, weshalb diese Werte jeweils nur
unter "Garn" aufgeführt sind.
Claims (19)
1. Garn aus Kern-Mantel-Fäden und gegebenenfalls weiteren
Einkomponentenfäden, bei dem Kern und Mantel der Kern-
Mantel-Fäden durch Extrudieren von spinnbaren Polymeren
hergestellt sind, und zumindest nahezu alle Kern-
Mantel-Fäden einen vollständigen Mantel aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, daß von allen Kern-Mantel-Fäden
im Garn der Anteil an Kern-Mantel-Fäden A in %, von
denen jeder Kern-Mantel-Faden (M ± 0,1 M) % Mantel am
Gesamtvolumen des jeweiligen Kern-Mantel-Fadens auf
weist, gleichzeitig folgenden Bedingungen genügt:
A 100
M 0,5
A 30 + (0,1 M) ⁸.
M 0,5
A 30 + (0,1 M) ⁸.
2. Garn nach Anspruch 1, bei dem gilt:
A 40 + 7 (0,1 M) 8.
3. Garn nach Anspruch 1, bei dem gilt:
A 50 + 100 (0,1 M) 8.
4. Garn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens 60% der Kern-Mantel-Fäden einen Mantelanteil
(M ± 0,1 M) aufweisen, wobei M 9 Vol.-% beträgt.
5. Garn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens 70% der Kern-Mantel-Fäden einen Mantelanteil
(M ± 0,1 M) aufweisen, wobei 1 Vol.-% M 7 Vol.-%
ist.
6. Garn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens 75% der Kern-Mantel-Fäden einen Mantelanteil
(M ± 0,1 M) aufweisen, wobei 3 Vol.-% M 6 Vol.-%
ist.
7. Garn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß bei den Kern-Mantel-Fäden
der Kern aus Polyäthylenterephthalat (PET) und der
Mantel aus Polyamid 66 (PA 66) besteht.
8. Garn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß bei den Kern-Mantel-Fäden
der Kern aus PET und der Mantel aus einem Gemisch aus
PA 66 und Poly(m-xylylenadipamid) besteht.
9. Garn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß bei den Kern-Mantel-Fäden
der Kern aus PA 46 und der Mantel aus PA 66 besteht.
10. Garn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß bei den Kern-Mantel-Fäden
der Kern aus PET mit hoher Viskosität und der Mantel aus
PET mit niedriger Viskosität besteht.
11. Garn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß bei den Kern-Mantel-Fäden
der Kern aus PET und der Mantel aus einem Gemisch aus
PET und PVDF besteht.
12. Verfahren zum Herstellen von einem Garn nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kernkomponente
über eine erste Spinndüsenplatte einer zweiten Spinn
düsenplatte in mehreren Einzelströmen zugeführt wird,
wobei zwischen der ersten und der zweiten Spinndüsen
platte jedem Kernkomponenten-Einzelstrom diesen um
strömend die Mantelkomponente zugeführt wird, beide
Komponenten gemeinsam ersponnen, verstreckt und auf
gewickelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest
um den Bereich der Einzelströme der Kernkomponente herum
die Mantelkomponente einem Strömungswiderstand ausge
setzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
als Strömungswiderstand ein Maschengeflecht verwendet
wird, welches für jeden Einzelstrom eine Bohrung auf
weist.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich
net, daß ein Strömungswiderstand gewählt wird, der eine
Permeabilität zwischen 10-11 und 3 · 10-10 m2 aufweist.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
das Maschengeflecht 30 bis 500 Drähte pro inch aufweist.
16. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis
15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der
Homofilamente der Widerstand so hoch gewählt wird, daß
bei den zur Herstellung von Homofilamenten vorgesehenen
Einzelströmen eine Umströmung durch die Mantelkomponente
unterbleibt.
17. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß Mantel- und/oder Kern-
Komponente schmelzgesponnen wird.
18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß Mantel- und/oder Kern-
Komponente in einem Lösungsmittel gelöst versponnen
wird.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis
18 zur Herstellung von Kern-Mantel-Einzelfäden, dadurch
gekennzeichnet, daß eine erste und eine zweite Spinn
düsenplatte verwendet wird, die jeweils nur eine Düsen
öffnung aufweist.
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