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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine streckbare synthetische Polymerfaser
mit einem axialen Kern, der ein thermoplastisches, elastomeres Polymer
und eine Mehrzahl von an dem äußeren Umfang
des Kerns angebrachten und radial beabstandeten Flügeln, die
ein thermoplastisches, nichtelastomeres Polymer aufweisen. Mindestens
eines der Flügelpolymere
oder das Kernpolymer ragt in das andere Polymer hinein, um die Haftung
der Flügel
an dem Kern zu verbessern. Die Erfindung betrifft ebenfalls Verfahren
zum Herstellen derartiger Fasern und einen zur Erzeugung der Fasern
verwendbaren Spinndüsenstapel.
Die Erfindung betrifft ebenfalls aus den Fasern erzeugte Artikel,
einschließlich
Garne, Kleidungsstücke
und dergleichen.
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BESCHREIBUNG
DES VERWANDTEN GEBIETS
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Bei
vielen Produkten, die aus Synthesefasern erzeugt sind, wie beispielsweise
verschiedene Kleidungsstücke,
z.B. Sportkleidung und Wirkwaren, ein Streckvermögen zu vermitteln. Wie im "Stand der Technik" der US-P-4 861 660
von Ishii offenbart wird, sind zahlreiche Verfahren bekannt, synthetischen
Filamenten ein Streckvermögen
zu vermitteln. In einem der Verfahren werden die Fasern zwei- oder
dreidimensional gekräuselt.
In einem anderen derartigen Verfahren werden streckbare Filamente
aus elastischen Polymeren erzeugt, wie beispielsweise Natur- oder
Synthesekautschuk oder ein synthetisches Elastomer, wie beispielsweise
ein Polyurethan-Elastomer. Dieser Typ des streckbaren Filaments
ist insofern von Nachteil, dass Elastomerfilamente aus Kautschuk
oder Polyurethan von sich aus über
ein sehr schlechtes Verhalten bei Gebrauch und Verarbeitbarkeit
beim Wirken sowie über
schlechte Färbeeigenschaften
verfügt.
Der Nachteil von Kautschuk- oder Polyurethan-Elastomerfilamenten
wird daher dadurch vermieden, dass das Kautschuk- oder Elastomerfilament
mit einem anderen Filament-Typ überzogen
wird, das über
eine zufriedenstellende Verarbeitbarkeit und Färbeneigenschaft verfügt.
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Allerdings
gibt es Nachteile in Verbindung mit derartigen überzogenen Elastomerfilamenten.
Ishii versucht diese Nachteile dadurch zu überwinden, indem den Filamenten,
die aus zwei Polymeren erzeugt werden, Asymmetrie verliehen wird.
Nichtsdestoweniger sind diese Fasern oftmals einem schwerwiegenden
Mangel insofern ausgesetzt, dass die zwei Polymere sich oftmals
leicht voneinander während
der Verarbeitung trennen. Die resultierende aufgespaltene Faser
hat eine geringe Reißlänge und
kann zu textilen Flächengebilden
führen,
die einen geringeren Glanz und Wärmeleitfähigkeit
haben, als vorgesehen ist. Siehe hierzu auch die US-P-3 017 686
von Breen et al., in der Fasern offenbart werden, die aus zwei verschiedenen,
nichtelastomeren Polymeren erzeugt werden und die diese Nachteile
haben.
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So
wird in der US-P-3 418 200 von Tanner erkannt, dass, wenn das Kernpolymer
in das Flügelpolymer hineinragt,
dieses sehr wohl dazu führt,
dass der Abschnitt des Flügels,
der aus einem anderen Polymer als der Kern erzeugt ist, sowie die
herausragenden Abschnitte der Flügel
leichter von den herausragenden Abschnitten trennbar ist. Im Gegenteil
kann es gelegentlich wünschenswert
sein, die Haftung der zwei unterschiedlichen Polymere in einem Filament
entsprechend der Offenbarung in der US-P-3 458 390 zu verbessern, wo eine Art
des mechanischen Arretierens angewendet worden ist, um zwei Polymere
mit hohem Modul und geringer Elastizität miteinander zu verbinden.
Wie auch die bei Breen und bei Tanner offenbarten Polymere verfügen diese
Polymere aufgrund ihrer geringen Elastizität über unzureichende Streck- und
Erholungseigenschaften für
die gegenwärtig
angestrebten Kleidungsstücke
mit hoher Streckung.
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Fasern,
die zwei Polymere enthalten, lassen sich mit Spinndüsen verspinnen,
wie sie in den US-P-3 418 200 und 5 344 297 offenbart wurden. Die
Spinndüsen
dieser Patentschriften zeigen jedoch eine Polymer-Migration, wenn
mehrfache Polymerströme
in Zuführkanälen wesentlich
vor der Spinndüse
vereint werden. Diese Probleme wurden beschrieben in "Journal of Polymer
Science" (Physik-Ausgabe),
Bd. 13(5), S. 863, 1975 und wurden speziell erst vor kurzem in dem "International Fiber
Journal" (1998),
Bd. 13(5), S. 48 bei einem anderweitigen Verspinnen nach dem Stand
der Technik einer trilobalen Faser mit Spitzen gezeigt, die zum
Abspalten von dem Kern konzipiert waren.
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Es
besteht daher immer noch ein Mangel an Fasern und Artikeln daraus,
die über
ein hervorragendes Streckvermögen
und Erholung verfügen
und die ihre Reißlänge während der
Verarbeitung und Verwendung bewahren, und ein Mangel an leichtem
Verfahren zum Erzeugen derartiger Fasern und Artikel. Es besteht ebenfalls
ein Mangel an Spinndüsen
zum Verspinnen von zwei Polymeren, mit denen die Probleme in der
Polymer-Migration eliminiert werden, wenn mehrfache Polymerströme in Zuführkanälen wesentlich
vor der Spinndüsenöffnung vereint
werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist jetzt festgestellt worden, dass das Abspalten (Delamination)
im Inneren einer streckbaren Zwei-Polymerfaser wesentlich verringert
oder eliminiert werden kann, wenn eines der zwei Polymere das andere
Polymer durchdringt, d.h. mindestens ein Abschnitt eines Flügelpolymers
von einem oder mehreren Flügeln
in das Kernpolymer hineinragt oder mindestens ein Abschnitt des
Kernpolymers in ein Flügelpolymer
hineinragt. Ein derartiges Verhalten war unerwartet, da davon ausgegangen
wurde, dass das elastomere Polymer unter Belastung sich leicht verformen
und aus der sich durchdringenden Verbindung mit dem nichtelastomeren
Polymer herausziehen würde,
was besonders angesichts der Lehren von Tanner, supra, gilt.
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Im
Sinne dieser Ergebnisse gewährt
die vorliegende Erfindung eine streckbare synthetische Polymerfaser,
einschließend
einen axialen Kern, aufweisend ein thermoplastisches, elastomeres
Polymer und eine Mehrzahl von an dem Kern angebrachten Flügeln und
aufweisend ein thermoplastisches, nichtelastomeres Polymer, wobei
mindestens eines der Flügelpolymere
oder Kernpolymere in das andere Polymer herausragt. In einer der
Ausführungsformen
hat der axiale Kern einen Außenradius
R1, einen Innenradius R2,
wobei R1/R2 größer ist
als etwa 1,2.
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In
einer anderen Ausführungsform
gewährt
die Erfindung eine streckbare synthetische Polymerfaser, einschließend einen
axialen Kern, aufweisend ein erstes Polymer, und eine Mehrzahl von
an dem Kern angebrachten Flügeln,
aufweisend ein zweites Polymer, worin die Faser eine Delaminierungsbewertung
von weniger als etwa 1 und eine Abkochstreckung von mindestens 20%
hat.
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Darüber hinaus
ist es mit dem Spinndüsenstapel
der vorliegenden Erfindung möglich,
direkt mehrkomponentige Polymerströme an speziellen Stellen an
dem rückseitigen
Eintritt der fasererzeugenden Düse
in der Spinndüsenplatte
zu dosieren. Damit werden die Probleme bei der Polymer-Migration
eliminiert, wenn mehrfache Polymerströme in Zuführkanälen wesentlich vor der Spinndüsenöffnung vereint
werden.
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Damit
wird ferner gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Spinndüsenstapel
für die
Schmelzextrusion einer Mehrzahl von synthetischen Polymeren zur
Erzeugung von Fasern gewährt,
aufweisend: eine Dosierplatte, die eine erste Reihe von Bohrungen
enthält,
die zur Aufnahme einer ersten Polymerschmelze ausgelegt sind, und
eine zweite Reihe von Bohrungen enthält, die zur Aufnahme einer
zweiten Polymerschmelze ausgelegt sind; eine Spinndüsenplatte,
die ausgerichtet ist und sich im Kontakt befindet mit der Verteilerplatte,
wobei die Spinndüsenplatte
durch sie hindurch gehende Kapillaren hat und eine Länge der
Senkung von weniger als 60% der Länge der Spinndüsenkapillaren;
eine Spinndüsenträgerplatte
mit Bohrungen, die größer als
die Kapillaren sind und ausgerichtet sind und sich in Kontakt befinden
mit der Spinndüsenplatte;
worin die Platten so ausgerichtet sind, dass die Mehrzahl von Polymerbeschickungen
zu der Dosierungsplatte durch die Spinndüsenplatte und die Spinndüsenträgerplatte
unter Erzeugung einer Faser hindurchgehen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Darstellung im Querschnitt einer erfindungsgemäßen Faser
mit dem in dem Kern herausragenden Flügelpolymer;
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2 ist
eine Darstellung im Querschnitt einer erfindungsgemäßen Faser
mit dem in dem Flügel
herausragenden Kernpolymer;
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3 ist
eine Darstellung im Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Faser,
bei der das herausragende Polymer, beispielsweise das Flügelpolymer,
in das penetrierte Polymer herausragt, z.B. das Kernpolymer, wie
beispielsweise die Wurzeln eines Zahns;
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4 ist
eine Darstellung im Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Faser,
bei der das herausragende Polymer, z.B. das Kernpolymer, so weit
in das penetrierte Polymer herausragt, z.B. das Flügelpolymer,
dass das penetrierende Polymer einem Keilnabenprofil ähnlich ist;
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5 ist
eine Darstellung im Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Faser,
bei der das Kernpolymer in das Flügelpolymer herausragt und einen
abgewandten vergrößerten Endabschnitt
einschließt
sowie einen verringerten Verstreckungsabschnitt, der an den Endabschnitt
des Restes des Kernpolymers angrenzt, um mindestens einen verstreckten
Abschnitt darin zu bilden;
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6 ist
eine Darstellung im Querschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Faser,
bei der der Kern einen Abschnitt der Seite eines oder mehrerer Flügel umgibt,
so dass ein Flügel
den Kern penetriert;
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7 ist
das Verfahrensschema eines Apparates, das zu Erzeugung der Fasern
der vorliegenden Erfindung anwendbar ist;
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8 ist
eine Darstellung einer Baugruppe der Spinndüsenstapelplatte in Seitenansicht,
die zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Fasern angewendet werden
kann;
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8A ist
eine Darstellung einer Düsenplatte
A in Draufsicht in 90° zu
der in 8 gezeigten Baugruppe der Spinndüsenstapelplatte
und quer zu der Linie 8A-8A von 8;
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8B ist
eine Darstellung einer Düsenplatte
B in Draufsicht in 90° zu
der in 8 gezeigten Baugruppe der Spinndüsenstapelplatte
und quer zu der Linie 8B-8B von 8;
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8C ist
eine Darstellung einer Düsenplatte
C in Draufsicht in 90° zu
der in 8 gezeigten Baugruppe der Spinndüsenstapelplatte
und quer zu der Linie 8C-8C von 8;
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9A zeigt
eine Darstellung im freigelegten Querschnitt einer Spinndüsenplatte
bekannter Ausführung;
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9B und 9C zeigen
eine Darstellung im freigelegten Querschnitt von zwei Spinndüsenplatten der
Erfindung;
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10 ist
eine Darstellung der Baugruppe einer Spinndüsenstapelplatte in Seitenansicht,
die zur Ausführung
einer alternativen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Faser
angewendet werden kann;
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10A, 10B und 10C zeigen jeweils eine alternative Ausführungsform
einer Spinndüsenplatte,
Verteilerplatte und Dosierplatte in Draufsicht in 90° zu der Baugruppe
der Spinndüsenstapelplatte
von 10, die jeweils in einer erfindungsgemäßen Spinndüsenstapel-Baugruppe
zur Erzeugung einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Faser
angewendet werden können;
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11A, 11B und 11C zeigen jeweils eine andere alternative Ausführungsform
einer Spinndüsenplatte,
Verteilerplatte und Dosierplatte in Draufsicht in 90° zu der Baugruppe
der Spinndüsenstapelplatte von 10,
die jeweils in einer erfindungsgemäßen Spinndüsenstapel-Baugruppe zur Erzeugung
einer alternativen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Faser
angewendet werden können;
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12 ist
eine Darstellung im Querschnitt der erfindungsgemäßen Faser,
wie sie in Beispiel 6 exemplifiziert wird;
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13 ist
eine Darstellung im Querschnitt der erfindungsgemäßen Faser,
wie sie in Beispiel 7 exemplifiziert wird;
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung gewährt
eine streckbare synthetische Polymerfaser, die im Allgemeinen mit 10 in
den 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11 und 12 dargestellt
wird. Die Faser der vorliegenden Erfindung schließt einen
axialen Kern ein, der in den 1 und 2 mit 12 gezeigt
wird, sowie eine Mehrzahl von Flügeln,
die in den 1 und 2 mit 14 gezeigt
werden. Der axiale Kern weist ein thermoplastisches, elastomeres
Polymer auf, das an dem Kern angebracht ist. Vorzugsweise ist das
thermoplastische, nichtelastomere Polymer permanent streckbar.
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Der
hierin verwendete Begriff "Faser" ist mit dem Begriff "Filament" austauschbar. In
dem Begriff "Garn" sind Garne aus einem
einzelnen Filament einbezogen. Der Begriff "Multifilamentgarn" bezieht sich allgemein auf Garne aus
zwei oder mehreren Filamenten. Der Begriff "thermoplastisch" bezieht sich auf ein Polymer, das wiederholt
in der Schmelze verarbeitet werden kann (beispielsweise durch Schmelzspinnen).
Unter "elastomeres
Polymer" wird ein
Polymer verstanden, das in Form einer Monokomponentenfaser vorliegt,
frei ist von Streckmitteln, eine Reißdehnung von mehr als 100%
hat und beim Strecken auf das 2-fache
seiner Länge
und Halten für
eine Minute und anschließendem
Freigeben sich auf weniger als das 1,5-fache seiner ursprünglichen Länge innerhalb von einer Minute
nach dem Freigeben zusammenzieht. Die elastomeren Polymere in der
erfindungsgemäßen Faser
können
einen Biegemodul von weniger als etwa 96.500 kPa (etwa 14.000 "pounds per square
inch") haben und
noch typischer weniger als etwa 58.600 kPa (etwa 8.500 "pounds per square
inch"), wenn es
in einer Mehrkomponentenfaser vorliegt, die nach dem Standard ASTM
D790, "Biegeeigenschaften
bei Raumtemperatur oder 23°C" versponnen worden
ist sowie unter den Bedingungen, wie sie im Wesentlichen hierin
beschrieben werden. Wie hierin verwendet wird, bedeutet "nichtelastomeres
Polymer" jedes beliebige
Polymer, bei dem es sich nicht um ein elastomeres Polymer handelt.
Diese Polymere könne
auch als Polymere mit "geringer
Elastizität", als "hart" sowie "mit hohem Modul" bezeichnet werden.
Unter "permanent
streckbar" wird
verstanden, dass das Polymer eine Fließgrenze hat und, wenn über diese
Grenze hinaus gestreckt wird, es seine ursprüngliche Länge nicht wieder annimmt.
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Die
Fasern der vorliegenden Erfindung werden bezeichnet als "Bikonstituentenfasern", sofern sie mindestens
zwei Polymere aufweisen, die aneinander entlang der Länge der
Faser adhäriert
sind, jedes Polymer zu einer anderen generischen Klasse gehört, z.B.
Polyamid, Polyester oder Polyolefin. Wenn die elastischen Eigenschaften
der Polymere ausreichend verschieden sind, können Polymere der gleichen
generischen Klasse verwendet werden und die resultierende Faser
ist eine "Bikomponentenfaser". Derartige Bikomponentenfasern
liegen ebenfalls innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung.
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Nach
der Erfindung ragen mindestens das eine des Flügelpolymers und des Kernpolymers
in das jeweils andere Polymer hinein. 1 zeigt
das in das Kernpolymer herausragende Flügelpolymer und 2 zeigt
das in das Flügelpolymer
herausragende Kernpolymer. Die Penetration von Kern- und Flügelpolymeren kann
mit Hilfe jedes beliebigen Verfahrens erreicht werden, das zur Verringerung
der Aufspaltung der Faser geeignet ist. Beispielsweise kann man
in einer der Ausführungsformen
das penetrierende Polymer (z.B. das Flügelpolymer) in das penetrierte
Polymer (z.B. das Kernpolymer) in Form von Wurzeln eines Zahns hineinragen,
so dass eine Mehrzahl von Vorsprüngen
gebildet werden (siehe 3). In einer anderen Ausführungsform
kann das penetrierende Polymer (z.B. das Kernpolymer) so weit in
das penetrierte Polymer hineinragen (z.B. das Flügelpolymer), dass das penetrierende
Polymer einem Keilnabenprofil ähnlich
ist (siehe 4). Ein Keilnabenprofil hat
einen im Wesentlichen gleichförmigen
Durchmesser. In einer noch anderen Ausführungsform kann das mindestens
eine Polymer mindestens einen vorstehenden Abschnitt von einem einzelnen
Flügel
in den Kern oder einen Kern in den Flügel haben, was einen abgewandten
vergrößerten Endabschnitt
einschließt
und einen verringerten Verstreckungsabschnitt, der an den Endabschnitt
des Restes des mindestens einen Polymers unter Erzeugung mindestens
eines verstreckten Abschnittes darin angrenzt. 5 zeigt
das in das jeweilige Flügelpolymer
herausragende Kernpolymer, das über
einen derartigen abgewandten vergrößerten Endabschnitt 16 und
einen verringerten Verstreckungsabschnitt 18 verfügt. Flügel und
Kern, die aneinander mit Hilfe eines derartigen vergrößerten Endabschnittes
und eines verringerten verstreckten Abschnittes verbunden sind,
werden bezeichnet als "mechanisch
verblockt". Zur
leichteren Herstellung und wirksameren Haftung zwischen Flügeln und
Kern wird die letztgenannte Ausführungsform,
die über
einen verringerten verstreckten Abschnitt verfügt, oftmals bevorzugt. Aus
der Sicht des Fachmannes auf dem Gebiet können andere Methoden für Vorsprünge in Betracht
gezogen werden. Beispielsweise kann der Kern, wie er in 6 zu
sehen ist, einen Teil der Seite von einem oder mehreren Flügeln umgeben,
so dass ein Flügel
den Kern penetriert.
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Die
Faser der vorliegenden Erfindung schließt einen axialen Kern mit einem
Außenradius
und einem Innenradius ein (z.B. "R1" bzw. "R2" in 1 und 2).
Der Außenradius
ist der eines Kreises, der die äußersten
Abschnitte des Kerns umgibt, während
der Innenradius derjenige eines Kreises ist, der die innersten Abschnitte
der Flügel
einbeschreibt. In den erfindungsgemäßen Fasern ist R1/R2 im Allgemeinen größer als etwa 1,2. Vorzugsweise
liegt R1/R2 im Bereich
von etwa 1,3 bis etwa 2,0. Bei kleineren Verhältnissen kann die Beständigkeit
gegenüber
Delaminierung abnehmen, während
bei höheren
Verhältnissen
die hohen Mengen an elastomerem Polymer in den Flügel (oder
nichtelastomerem Polymer in dem Kern) das Streckvermögen und
die Erholung der Faser verringern können. Wenn der Kern im Inneren
des Flügels
ein Keilnabenprofil bildet, nähert
sich R1/R2 dem Wert
2 an. Im Gegensatz dazu nähert
sich in einer Faser, wo eines der Flügel- oder Kernpolymere nicht
in das andere Polymer herausragt, R1 dem
Wert von R2 an, so dass weder Flügel noch Kern
das jeweils andere Polymer penetrieren. In Fällen, in denen unter der Mehrzahl
von Flügeln
das Polymer in einigen Flügeln
das Kernpolymer penetriert, während
das Polymer in anderen Flügeln
von dem Kernpolymer penetriert wird, werden R1 und
R2 lediglich als Paare entsprechend dem
jeweiligen Flügel,
wie in 2 veranschaulicht wird, bestimmt, und jedes Verhältnis R1/R2 und R1'/R2' ist
in der Regel größer als
etwa 1,2 und liegt bevorzugt im Bereich von 1,3 bis 2,0. In einer
anderen Ausführungsform
können
einige Flügel
vom Kernpolymer penetriert werden, während angrenzende Flügel nicht
penetriert werden und R1 und R2 durch
die Beziehung zu den penetrierten Flügeln bestimmt werden, während in ähnlicher
Weise R1 und R2 in
Beziehung zu den penetrierenden Flügeln bestimmt werden, wenn
lediglich einige Teile des Kerns von Flügelpolymer penetriert werden.
Es kann jede beliebige Kombination von Kern-in-Flügel, Flügel-in-Kern
und aber auch keine Penetration für die Flügel so lange verwendet werden,
wie mindestens ein Flügel
einen Kern penetriert oder von einem Kern penetriert wird.
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Die
Faser der vorliegenden Erfindung wird um ihre Längsachse ohne wesentlichen
zwei- oder dreidimensionale Kräuselungs-Charakteristik
verdrillt. (Bei einem solchen höherdimensionalen
Kräuseln
nimmt die Längsachse
einer Faser selbst eine Zick-Zack- oder schraubenförmige Konfiguration
an und solche Fasern liegen nicht im Schutzumfang der Erfindung).
Die Faser der vorliegenden Erfindung lässt sich dadurch kennzeichnen,
dass sie über
eine im Wesentlichen spiralige Verdrillung und über eine eindimensionale Drehungslinie
verfügt. "Weitgehend spiralige
Verdrillung" schließt sowohl
eine Drehungslinie ein, die vollständig um den elastomeren Kern
geht, als auch eine Drehungslinie, die lediglich teilweise um den
Kern geht, da festgestellt worden ist, dass eine vollständige Drehungslinie
um 360° nicht
erforderlich ist, um die angestrebten Streckeigenschaften in der
Faser zu erreichen. Die im Wesentlichen spiralige Verdrillung kann
entweder fast geschlossen peripher sein oder sie kann fast vollständig nicht
peripher sein. Eine "eindimensionale" Verdrillung bedeutet,
dass, obgleich die Flügel
der Faser weitgehend spiralig sein können, die Achse der Faser selbst
bei einer geringen Spannung im Wesentlichen gerade ist im Gegensatz
zu den Fasern, die über
eine zwei- oder dreidimensionale Kräuselung verfügen. Allerdings
liegen Fasern, die über
eine gewisse Welligkeit verfügen,
innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung.
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Das
Vorhandensein oder Fehlen einer zwei- oder dreidimensionalen Kräuselung
läßt sich
anhand des Umfanges der Streckung ermessen, die erforderlich ist,
um die Faser im Wesentlichen gerade zu ziehen (indem alle möglichen
Nichtlinearitäten
ausgezogen werden) und ist ein Maß der radialen Symmetrie der
Fasern, die über
eine spiralige Verdrillung verfügen.
Die erfindungsgemäße Faser
kann weniger als etwa 10% Streckung und noch typischer weniger als
etwa 7% Streckung und beispielsweise etwa 4% bis etwa 6% erfordern, um
die Faser weitgehend gerade zu ziehen.
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Die
Faser der vorliegenden Erfindung hat einen im Wesentlichen radial-symmetrischen
Querschnitt, wie aus den 1 und 2 entnommen
werden kann. Unter einem "weitgehend
radial-symmetrischen
Querschnitt" wird
ein Querschnitt verstanden, in dem die Flügel so angeordnet sind und
solche Abmessungen haben, dass eine Rotation der Faser um ihre Längsachse
um 360/n Grad, worin "n" eine ganze Zahl
ist und die "n-fache" Symmetrie der Fasern
darstellt, im Wesentlichen den gleichen Querschnitt wie vor der
Rotation ergibt. Der Querschnitt ist im Wesentlichen symmetrisch
hinsichtlich der Größe, hinsichtlich
des Polymers und des Winkelabstandes um den Kern. Dieser im Wesentlichen
radialsymmetrische Querschnitt vermittelt eine unerwartete Kombination
von hohem Streckvermögen
und hoher Gleichförmigkeit
ohne signifikante Beträge einer
zwei- oder dreidimensionalen Kräuselung.
Eine solche Gleichförmigkeit
ist im Hochleistungsverarbeiten von Fasern von Vorteil, wie beispielsweise
durch Führungen
und Wirknadeln hindurch, sowie bei der Erzeugung von glatten "nicht feinen" textilen Flächengebilden
und speziell bei durchscheinenden Geweben, wie beispielsweise Strumpfwaren.
Fasern, die einen im Wesentlichen radial-symmetrischen Querschnitt
haben, besitzen kein Potential zur Selbstkräuselung, d.h. sie verfügen über keine
signifikanten zwei- oder dreidimensionalen Kräuselungseigenschaften. Siehe
hierzu allgemein "Textile
Research Journal",
Juni 1967, S. 449.
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Bei
einem Maximum an radialer Querschnittsymmetrie kann der Kern einen
weitgehend kreisrunden oder regelmäßigen Polyederquerschnitt haben,
wie man beispielsweise in den 1 und 2 sieht.
Unter "weitgehend
kreisrund" wird
das Verhältnis
der Längen
zweier einander im Winkel von 90° im
Mittelpunkt des Faserquerschnittes kreuzenden Achsen von nicht mehr
als etwa 1,2:1 landen. Die Verwendung eines weitgehend kreisrunden
oder regelmäßigen Polyederkerns
kann im Gegensatz zu den Kernen der US-P-4 861 660 das Elastomer
vor dem Kontakt mit den Walzen, Führungen, usw., schützen, wie
später
unter Bezugnahme auf die Zahl der Flügel beschrieben wird. Die Mehrzahl
von Flügeln
kann in jeder beliebigen gewünschten
Weise um den Kern herum angeordnet werden, beispielsweise entsprechend
der Darstellung in den 1 und 2 ist kontinuierlich,
d.h. das Flügelpolymer
bildet keinen zusammenhängenden
Mantel auf dem Kern, oder mit angrenzendem angrenzenden Flügel(n),
die sich an der Kernoberfläche
treffen, wie beispielsweise in den 4 und 5 der
US-P-3 418 200 veranschaulicht wird. Die Flügeln können die gleiche Größe oder
können unterschiedliche
Größen unter
der Voraussetzung haben, dass eine im Wesentlichen radiale Symmetrie
bewahrt bleibt. Darüber
hinaus kann jeder Flügel
aus einem anderen Polymer von den anderen Flügeln sein, und zwar wiederum
so lange eine weitgehend radiale Symmetrie gewahrt bleibt und die
Symmetrie der Polymerzusammensetzung erhalten bleibt. Aus Gründen der
Einfachheit der Herstellung und weil es leichter ist, eine radiale
Symmetrie zu erhalten, haben die Flügel jedoch vorzugsweise ungefähr die gleichen
Abmessungen und sind aus dem gleichen Polymer oder Blend von Polymeren
gefertigt. Ebenfalls wird bevorzugt, dass die Flügel den Kern zur leichteren
Herstellung in einer unterbrochenen Form umgeben.
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Obgleich
der Faserquerschnitt hinsichtlich der Größe, hinsichtlich des Polymers
und des Biegeabstandes um den Kern weitgehend symmetrisch ist, gilt
als selbstverständlich,
dass geringfügige
Abweichungen von einer perfekten Symmetrie in der Regel bei jedem
beliebigen Spinnprozess in Folge von Faktoren auftreten, wie ungleichförmiges Abkühlen oder
unvollständiger
Polymerschmelzfluss oder fehlerhafte Spinndüsen. Es gilt als selbstverständlich,
dass derartige Abweichungen unter der Voraussetzung zulässig sind,
dass sie nicht so groß sind,
dass sie die Aufgaben der Erfindung nicht mehr erfüllen, sowie
das Bereitstellen von Fasern mit erwünschter Streckung und Erholung über einer
eindimensionalen spiraligen Verdrillung, während zwei- und dreidimensionale
Kräuselungen
auf ein Minimum herabgesetzt sind. Das bedeutet, dass die Faser
vorsätzlich nicht
asymmetrisch ausgeführt
wird wie in der US-P-4 861 660.
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Die
Flügel
ragen von dem Kern, an dem sie angefügt sind, nach außen und
bilden eine Mehrzahl von Spiralen mindestens in einem Abstand um
den Kern speziell nach einer erfolgten Erhitzung. Die Steigung solcher
Spiralen kann größer werden,
wenn die Faser gestreckt wird. Die erfindungsgemäße Faser verfügt über eine
Mehrzahl von Flügeln
und bevorzugt verfügt
sie über
3 bis 8 und mehr bevorzugt über
5 oder 6. Die Zahl der zur Anwendung gelangenden Flügel kann
von anderen Merkmalen der Fasern und von den Bedingungen abhängen, unter
denen sie erzeugt werden und zur Anwendung kommen. Beispielsweise
können
5 oder 6 Flügel
verwendet werden, sofern ein Monofilament erzeugt wird, und speziell
bei höheren
Streckverhältnissen
und Faserspannungen. In diesem Fall kann der Flügelabstand um den Kern in einer
ausreichenden Folgezahl sein, dass das Elastomer gegenüber dem
Kontakt mit Walzen, Führungen
und dergleichen geschützt
ist und dadurch weniger anfällig
gegenüber
Rissen, Walzenverwerfungen und Verschleiß ist als bei Verwendung von
weniger Flügeln.
Die Wirkung der höheren
Streckverhältnisse
und Faserspannungen besteht darin, die Faser härter gegen Walzen und Führungen
zu drücken
und dadurch die Flügel
auszuspreizen und den elastomeren Kern in Kontakt mit der Walze
oder der Führung
zu bringen, wobei eine Präferenz
für mehr
als zwei Flügel
bei hohen Streckverhältnissen
und Faserspannungen besteht. In Monofilamenten werden oftmals fünf oder
sechs Flügel
für eine
optimale Kombination einer leichten Herstellung und eines verringerten
Kernkontaktes bevorzugt. Sofern ein Mehrfachgarn angestrebt wird,
lassen sich bis herab zu zwei oder drei Flügel verwenden, was darauf zurückzuführen ist,
dass die Wahrscheinlichkeit eines Kontaktes zwischen dem Elastomerkern
und den Walzen oder Führungen
durch das Vorhandensein der anderen Fasern verringert ist.
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Da
die Flügel
wegen der leichteren Herstellung den Kern vorzugsweise in unterbrochener
Weise umgeben, kann in dem Kern auf seiner Außenseite ein Mantel aus einem
nichtelastomeren Polymer zwischen den Stellen einbezogen werden,
wo sich die Flügel
mit dem Kern berühren.
Die Manteldicke kann im Bereich von etwa 0,5% bis etwa 15% des größten Radius
des Faserkerns liegen. Der Mantel kann die Adhäsion der Flügel an dem Kern unterstützen, indem
mehr Kontaktstellen zwischen den Kern- und Flügelpolymeren bereitgestellt werden,
was ein brauchbares Merkmal dann ist, wenn die Polymere in der Bikonstituentenfaser
aneinander nicht ohne weiteres haften. Der Mantel kann ferner den
abrasiven Kontakt zwischen dem Kern und den Walzen, Führungen
und dergleichen verringern und speziell dann, wenn die Faser eine
geringe Zahl von Flügeln hat.
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Der
Kern und/oder die Flügel
des mehrflügeligen
Querschnittes der vorliegenden Erfindung können massiv sein oder Löcher oder
Hohlräume
enthalten. Im typischen Fall sind sowohl Kern als auch Flügel massiv. Darüber hinaus
können
die Flügel
jede beliebige Form annehmen, wie beispielsweise ovale Formen, T-,
C- oder S-Formen (siehe beispielsweise 4). Beispiele
für verwendbare
Flügelformen
finden sich in der US-P-4 385 886. T-, C- oder S-Formen können dazu
beitragen, den Elastomerkern gegenüber dem Kontakt mit Führungen
und Walzen zu schützen,
wie bereits früher
beschrieben wurde.
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Das
Gewichtsverhältnis
des gesamten Flügelpolymers
im Bezug auf das Kernpolymer kann variiert werden, um den gewünschten
Mix von Eigenschaften aufzuprägen,
z.B. die angestrebte Elastizität
von dem Kern und andere Eigenschaften, wie beispielsweise eine geringe
Klebrigkeit von dem Flügelpolymer.
Beispielsweise läßt sich
ein Gewichtsverhältnis
von etwa 10/90 bis etwa 70/30 und bevorzugt etwa 30/70 bis etwa 40/60
von Flügel
zu Kern anwenden. Bei hoher Haltbarkeit in Kombination mit hohem
Streckvermögen
bei Anwendungen, in denen die Faser nicht mit einem begleitenden
Garn verwendet werden muss (z.B. Strumpfwaren), wird häufig ein
Flügel/Kern-Gewichtsverhältnis im
Bereich von etwa 35/65 bis etwa 50/50 bevorzugt. Für eine beste
Adhäsion
zwischen dem Kern und den Flügeln
können
im typischen Fall etwa 5 Gew.-% bis etwa 30 Gew.-% des Gesamtgewichts
der Faser nichtelastomeres Polymer sein, das den Kern penetriert,
oder elastisches Kernpolymer, das die Flügel penetriert.
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Wie
vorstehend ausgeführt,
kann der Kern der erfindungsgemäßen Faser
aus einem thermoplastischen, elastomeren Polymer erzeugt werden.
Beispiele für
verwendbare Elastomere schließen
thermoplastische Polyurethane ein, thermoplastische Polyester-Elastomere,
thermoplastische Polyolefine, thermoplastische Polyesteramid-Elastomere
und thermoplastische Polyetheresteramid-Elastomere.
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Verwendbare
thermoplastische Polyurethan-Kernelastomere schließen solche
ein, die hergestellt werden aus polymerem Glykol, einem Diisocyanat
und mindestens einem Diol- oder Diamin-Kettenverlängerer. Diol-Kettenverlängerer werden
bevorzugt, da die damit hergestellten Polyurethane geringere Schmelzpunkte
haben als bei Verwendung eines Diamins als Kettenverlängerer.
Polymere Glykole, die in der Herstellung der elastomeren Polyurethane
verwendbar sind, schließen
ein: Polyetherglykole, Polyesterglykole, Polycarbonatglykole und
Copolymere davon. Beispiele für
derartige Glykole schließen
ein: Poly(ethylenether)glykol, Poly(tetramethylenether)glykol, Poly(tetramethylen-co-2-methyltetramethylenether)glykol,
Poly(ethylen-co-1,4-butylenadipat)glykol, Poly(ethylen-co-1,2-propylenadipat)glykol,
Poly(hexamethylen-co-2,2-dimethyl-1,3-propylenadipat)glykol, Poly(3-methyl-1,5-pentylenadipat)glykol,
Poly(3-methyl-1,5-pentylennonanoat)glykol, Poly(2,2-dimethyl-1,3-propylendodecanoat)glykol,
Poly(pentan-1,5-carbonat)glykol und Poly(hexan-1,6-carbonat)glykol.
Verwendbare Diisocyanate schließen
ein: 1-Isocyanato-4-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol, 1-Isocyanato-2-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol,
Isophorondiisocyanat, 1,6-Hexandiisocyanat, 2,2-Bis(4-isocyanatophenyl)propan,
1,4-Bis(p-isocyanato), alpha,alpha-Dimethylbenzyl)benzol, 1,1'-Methylen-bis(4-isocyanatocyclohexan)
und 2,4-Tolylendiisocyanat. Verwendbare Diol-Kettenverlängerer schließen ein:
Ethylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-propylendiol,
Diethylenglykol und Mischungen davon. Bevorzugte polymere Glykole
sind: Poly(tetramethylenether)glykol, Poly(tetramethylen-co-2-methyltetramethylenether)glykol,
Poly(ethylen-co-1,4-butylenadipat)glykol und Poly(2,2-dimethyl-1,3-propylendodecanoat)glykol.
Ein bevorzugtes Diisocyanat ist 1-Isocyanato-4-[(4-isocyanatophenyl)methyl]benzol.
Bevorzugte Diol-Kettenverlängerer
sind 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol.
Um das Molekulargewicht des Polymers zu steuern, lassen sich monofunktionelle
Kettenabbrecher zusetzen, wie beispielsweise 1-Butanol und dgl.
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Verwendbare
thermoplastische Polyester-Elastomere schließen die Polyetherester ein,
die durch die Reaktion eines Polyetherglykols mit einem niedermolekularen
Diol hergestellt werden, z.B. mit einem Molekulargewicht von weniger
als etwa 250; sowie Dicarbonsäure
oder ein Diester davon, z.B. Terephthalsäure oder Dimethylterephthalat.
Verwendbare Polyetherglykole schließen ein: Poly(ethylenether)glykol,
Poly(tetramethylenether)glykol, Poly(tetramethylen-co-2-methyltetramethylenether)glykol
(deriviert von der Copolymerisation von Tetrahydrofuran und 3-Methyltetrahydrofuran)
sowie Poly(ethylen-co-tetramethylenether)glykol. Verwendbare niedermolekulare
Diole schließen
ein: Ethylenglykol, 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 2,2-Dimethyl-1,3-propylendiol
sowie Mischungen davon; 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol sind dabei
bevorzugt. Verwendbare Dicarbonsäuren
schließen
Terephthalsäure
wahlweise mit geringen Mengen von Isophthalsäure und Diester davon ein (z.B. < 20 Mol.-%).
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Verwendbare
thermoplastische Polyesteramid-Elastomere, die bei der Herstellung
des Kerns der erfindungsgemäßen Fasern
verwendet werden können,
schließen
solche ein, wie sie in der US-P-3 468 975 beschrieben wurden. Beispielsweise
können
derartige Elastomere mit Polyester-Segmenten hergestellt werden, die
erzeugt werden durch Reaktion von Ethylenglykol, 1,2-Propandiol,
1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol,
2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, 1,10-Decandiol,
1,4-Di(methylol)cyclohexan,
Diethylenglykol oder Triethylenglykol mit Malonsäure, Succinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, 2-Methyladipinsäure, 3-Methyladipinsäure, 3,4-Dimethyladipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure oder Dodecandionsäure oder
Ester davon. Beispiele von Polyamid-Segmenten in derartigen Polyesteramiden schließen solche
ein, die hergestellt werden durch Reaktion von Hexamethylendiamin
oder Dodecamethylendiamin mit Terephthalsäure, Oxalsäure, Adipinsäure oder
Sebacinsäure
sowie durch die Ringöffnungspolymerisation
von Caprolactam.
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Thermoplastische
Polyetheresteramid-Elastomere sind solche, wie sie in der US-P-4
230 838 beschrieben wurden, die auch verwendet werden können, um
den Faserkern herzustellen. Derartige Elastomere können beispielsweise
hergestellt werden, indem ein mit Dicarbonsäure terminiertes Polyamid-Prepolymer aus einem
niedermolekularen (z.B. etwa 300 bis etwa 15.000) Polycaprolactam,
Polyoenantholactam, Polydodecanolactam, Polyundecanolactam, Poly(11-aminoundecanonsäure), Poly(12-aminododecanonsäure), Poly(hexamethyelnadipat),
Poly(hexamethylenazelat), Poly(hexamethylensebacat), Poly(hexamethylenundecanoat),
Poly(hexamethylendodecanoat), Poly(nonamethylenadipat) oder dg.
und Succinsäure,
Adipinsäure,
Suberinsäure,
Azelainsäure,
Sebacinsäure,
Undecandionsäure,
Terephthalsäure,
Dodecandionsäure
oder dergleichen hergestellt werden. Das Prepolymer lässt sich
anschließend
umsetzen mit einem Hydroxy-terminierten Polyether wie z.B. Poly(tetramethylenether)glykol,
Poly(tetramethylen-co-2-methyltetramethylenether)glykol,
Poly(propylenether)glykol, Poly(ethylenether)glykol oder dgl.
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Wie
vorstehend ausgeführt
wurde, können
die Flügel
aus jedem beliebigen nichtelastomeren oder harten Polymer erzeugt
werden. Beispiele für
derartige Polymere schließen
nichtelastomere Polyester, Polyamide und Polyolefine ein.
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Verwendbare
thermoplastische, nichtelastomere Flügel-Polyester schließen ein:
Poly(ethylenterephthalat) ("2G-T") und Copolymere
davon, Poly(trimethylenterephthalat) ("3G-T"),
Polybutylenterephthalat ("4G-T") und Polyethylen-2,6-naphthalat),
Poly(1,4-cyclohexylendimethylenterephthalat),
Poly(lactid), Poly(ethylenazelat), Polyethylen-2,7-naphthalat),
Poly(glykolsäure),
Poly(ethylensuccinat), Poly(alpha,alpha-dimethylpropiolacton), Poly(p-hydroxybenzoat),
Poly(ethylenoxybenzoat), Poly(ethylenisophthalat), Poly(tetramethylenterephthalat),
Poly(hexamethylenterephthalat), Poly(decamethylenterephthalat),
Poly(1,4- cyclohexandimethylenterephthalat)(trans),
Polyethylen-1,5-naphthalat), Polyethylen-2,6-naphthalat), Poly(1,4-cyclohexylidendimethylenterephthalat)(cis)
und Poly(1,4-cyclohexylidendimethylenterephthalat)(trans).
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Bevorzugte
nichtelastomere Polyester schließen ein: Poly(ethylenterephthalat),
Poly(trimethylenterephthalat) und Poly(1,4-butylenterephthalat)
sowie Copolymere davon. Sofern relativ hoch schmelzende Polyester,
wie beispielsweise Poly(ethylenterephthalat) verwendet werden, kann
in dem Polyester ein Comonomer eingearbeitet werden, so dass es
bei herabgesetzten Temperaturen versponnen werden kann. Derartige
Comonomere können
lineare, cyclische und verzweigte aliphatische Dicarbonsäuren mit
4 bis 12 Kohlenstoffatomen (z.B. Pentandionsäure) einschließen; aromatische
Dicarbonsäuren
außer
Terephthalsäure
mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen (z.B. Isophthalsäure); lineare, cyclische und
verzweigte aliphatische Diole mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen (z.B.
1,3-Propandiol, 1,2-Propandiol,
1,4-Butandiol und 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol) sowie aliphatische
und araliphatische Etherglykole mit 4 bis 10 Kohlenstoffatomen (z.B.
Hydrochinon-bis(2-hydroxyethyl)ether). Das Comonomer kann in dem
Polyester in einer Menge im Bereich von etwa 0,5% bis 15 Mol.-% vorliegen.
Wegen ihrer leichten kommerziellen Verfügbarkeit und weil sie kostengünstig sind,
sind bevorzugte Comonomere für
Poly(ethylenterephthalat) Isophthalsäure, Pentandionsäure, Hexandionsäure, 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol.
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Der/die
Flügelpolyester
können
auch geringe Mengen anderer Comonomere unter der Voraussetzung enthalten,
dass diese Comonomere keinen nachteiligen Einfluss auf die Fasereigenschaften
haben. Derartige andere Comonomere schließen 5-Natriumsulfoisophthalat
ein, beispielsweise mit einer Menge im Bereich von etwa 0,2% bis
5 Mol.-%. Sehr geringe Mengen von beispielsweise etwa 0,1 Gew.-%
bis etwa 0,5 Gew.-% bezogen auf die gesamten Inhaltsstoffe von trifunktionellen
Comonomeren, z.B. Trimellithsäure,
können
zur Steuerung der Viskosität
eingearbeitet werden.
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Verwendbare
thermoplastische, nichtelastomere Flügelpolyamide schließen ein:
Poly(hexamethylenadipamid) (Nylon 6,6); Polycaprolactam (Nylon 6);
Polyenanthamid (Nylon 7); Nylon 10; Poly(12-dodecanolactam) (Nylon
12); Polytetramethylenadipamid (Nylon 4,6); Polyhexamethylensebacamid
(Nylon 6,10); Poly(hexamethylendodecanamid) (Nylon 6,12); das Polyamid
von Dodecamethylendiamin und n-Dodecandionsäure (Nylon 12,12), PACM-12-Polyamid,
deriviert von Bis(4-aminocyclohexyl)methan und Dodecandionsäure, das Copolyamid
aus 30% Hexamethylendiammoniumisophthalat und 70% Hexamethylen-diammoniumadipat,
das Copolyamid aus bis zu 30% Bis(p-amidocyclohexyl)methylen und
Terephthalsäure
und Caprolactam, Poly(4-aminobutansäure) (Nylon
4), Poly(8-aminooctansäure)
(Nylon 8), Poly(heptamethylenpimelamid) (Nylon 7,7), Poly(octamethylensuberamid)
(Nylon 8,8), Poly(nonamethylenazelamid) (Nylon 9,9), Poly(decamethylenazelamid)
(Nylon 10,9), Poly(decamethylensebacamid) (Nylon 10,10), Poly[bis(4-aminocyclohexyl)methan-1,10-decandicarboxamid],
Poly(m-xyloladipamid), Poly(p-xylolsebacamid), Poly(2,2,2-trimethylhexamethylenpimelamid),
Poly(piperazinsebacamid), Poly(11-aminoundecansäure) (Nylon 11), Polyhexamethylenisophthalamid,
Polyhexamethylenterephthalamid und Poly(9-aminononansäure) (Nylon 9), Polycaproamid. Copolyamide
können
ebenfalls zur Anwendung gelangen, wie beispielsweise Poly(hexamethylen-co-2-methylpentamethylenadipamid),
in dem der Hexamethylen-Teil
mit bis zu etwa 75% bis 90 Mol.-% der gesamten von Diamin derivierten
Teile vorliegen kann.
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Verwendbare
Polyolefine schließen
ein: Polypropylen, Polyethylen, Polymethylpentan und Copolymere
sowie Terpolymere von einem oder mehreren von Ethylen oder Propylen
mit anderen ungesättigten
Monomeren. Beispielsweise liegen Fasern, die nichtelastomere Polypropylen-Flügel und
einen elastomeren Polypropylen-Kern aufweisen, innerhalb des Schutzumfanges
der vorliegenden Erfindung, wobei diese Fasern Bikomponentenfasern
sind.
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Kombinationen
von elastomeren und nichtelastomeren Polymeren können einschließen: ein
Polyetheramid, z.B. ein Polyetheresteramid, ein Elastomer-Kern mit
Polyamid-Flügeln
und ein Polyetherester-Elastomer-Kern mit Polyesterflügeln. Beispielsweise
kann ein Flügelpolymer
Nylon 6,6 aufweisen sowie Copolymere davon, z.B. Poly(hexamethylen-co-2-methylpentamethylenadipamid)
worin der Hexamethylen-Teil mit etwa 80 Mol.-% wahlweise gemischt
mit etwa 1% bis zu etwa 15 Gew.-% Nylon-12 vorliegt und wobei ein Kernpolymer ein
elastomeres segmentiertes Polyetheresteramid aufweisen kann. "Segmentiertes Polyetheresteramid" bedeutet ein Polymer,
das weiche Segmente (langkettiger Polyether) kovalent gebunden (über die
Ester-Gruppen) an harten Segmenten (kurzkettige Polyamide) hat. Ähnliche
Definitionen entsprechen dem segmentierten Polyetherester, segmentierten
Polyurethan und dergleichen. Das Nylon 12 kann die Haftung des Flügels an dem
Kern verbessern und speziell dann, wenn der Kern auf PEBAXTM 3533SN von Atofina beruht. Ein anderes bevorzugtes
Flügelpolymer
kann einen nichtelastomeren Polyester aufweisen, der ausgewählt ist
aus der Gruppe von Poly(ethylenterephthalat) und Copolymeren davon,
Poly(trimethylenterephthalat) und Poly(tetramethylenterephthalat);
ein elastomerer Kern, der zur Verwendung damit geeignet ist, kann
einen Polyetherester aufweisen, der das Reaktionsprodukt eines Polyetherglykols
aufweist (ausgewählt
aus der Gruppe von Poly(tetramethylenether)glykol und Poly(tetramethylen-co-2-methyltetramethylenether)glykol
mit Terephthalsäure
oder Dimethylterephthalat und ein niedermolekulares Diol, das ausgewählt ist
aus der Gruppe von 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol.
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Ein
elastomerer Polyetherester-Kern kann ebenfalls mit nichtelastomeren
Polyamid-Flügeln
verwendet werden und speziell dann, wenn ein die Haftung förderndes
Additiv verwendet wird, wie hierin an anderer Stelle beschrieben
wird. Beispielsweise können
die Flügel
einer solchen Faser ausgewählt
sein aus der Gruppe von: (a) Poly(hexamethylenadipamid) und Copolymeren
davon mit 2-Methylpentamethylendiamin
und (b) Polycaprolactam; und der Kern einer solchen Faser kann ausgewählt sein
aus der Gruppe von (a) Polyetheresteramid und (b) den Reaktionsprodukten
von Poly(tetramethylenether)glykol oder Poly(tetramethylen-co-2-methyltetramethylenether)glykol
mit Terephthalsäure
oder Dimethylterephthalat, und ein Diol, ausgewählt aus der Gruppe von 1,3-Propandiol
und 1,4-Butandiol.
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Verfahren
zum Herstellen der vorstehend beschriebenen Polymere sind auf dem
Fachgebiet bekannt und können
die Verwendung von Katalysatoren, Cokatalysatoren und Mitteln zur
Kettenverzweigung einschließen,
wie sie auf dem Fachgebiet bekannt sind.
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Die
hohe Elastizität
des Kerns macht es ihm möglich,
Druckkräfte
und Dehnungskräfte
zu absorbieren, wenn durch die angefügten Flügel verdrillt wird, wenn die
Faser gestreckt und relaxiert wird. Diese Kräfte können eine Delamination der
zwei Polymere bewirken, wenn deren Anhaftung zu schwach ist. In
der vorliegenden Erfindung werden wahlweise ein mechanisches Verblocken
der Flügel-
und Kernpolymere angewendet, um die Anhaftung zu verstärken und
die Delaminierung bei der Verarbeitung und Anwendung weiter zu minimieren. Das
Binden zwischen Kern und Flügeln
kann sogar noch weiter durch Auswahl der Zusammensetzungen für Flügel und
Kern und/oder durch die Verwendung von haftungsfördernden Additiven zu einem
oder beiden Polymeren erhöht
werden. Ein Haftungsförderer
kann in jedem oder nur in einigen der Flügel verwendet werden. Beispielsweise
können
einzelne Flügel über unterschiedliche
Grade der Laminierung an dem Kern verfügen, z.B. können einige der Flügel vorsätzlich so
erzeugt werden, dass sie delaminieren. Eines der Beispiele für ein derartiges
Additiv ist Nylon 12, z.B. 5 Gew.-% bezogen auf das gesamte Flügelpolymer,
d.h. Poly(12-dodecanlactam), auch bekannt als "12" oder "N12" und kommerziell
verfügbar
als Rilsan® "AMNO" von Atofina. Darüber hinaus
können
auch Maleinsäureanhydrid-Derivate
verwendet werden (z.B. Bynel® CXA, ein eingetragenes
Warenzeichen der E. I. du Pont de Nemours and Company, oder Lotader® Ethylen/Acrylsäureester/Maleinsäureanhydrid-Terpolymere von Atofina),
um ein Polyetheramid-Elastomer zur Verbesserung seiner Haftung an
einem Polyamid zu modifizieren.
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Als
ein anderes Beispiel kann ein thermoplastisches Novolakharz, z.B.
HRJ12700 (Schenectady International) mit einer zahlengemittelten
relativen Molekülmasse
im Bereich von etwa 400 bis etwa 5.000 einem elastomeren (Co)polyetherester-Kern
zugesetzt werden, um dessen Haftung an (Co)polyamid-Flügeln zu
verbessern. Die Menge an Novolakharz sollte im Bereich von 1% bis
20 Gew.-% mit einem mehr bevorzugten Bereich von 2% bis 10 Gew.-%
liegen. Beispiele für
Novolakharze, die hierin verwendbar sind, schließen die Folgenden ein, ohne
auf diese beschränkt
zu sein: Phenol-Formaldehyd, Resorcin-Formaldehyd, p-Butylphenol-Formaldehyd,
p-Ethylphenol-Formaldehyd, p-Hexylphenol-Formaldehyd, p-Propylphenol-Formaldehyd, p-Pentylphenol-Formaldehyd,
p-Octylphenol-Formaldehyd, p-Heptylphenol-Formaldehyd, p-Nonylphenol-Formaldehyd,
Bisphenol-A-Formaldehyd, Hydroxynaphthalen-Formaldehyd sowie Alkyl-(z.B.
tert-Butyl-)phenol-modifizierter Ester (z.B. Pentaerythritester)
von Kollophonium (speziell teilweise maleiertes Kollophonium). Siehe
hierzu die erteilte US-Patentanmeldung mit Aktenzeichen Nr. 09/384
605, eingereicht am 27. August, 1999, für Beispiele von Methoden zur
Gewährung
einer verbesserten Haftung zwischen Copolyester-Elastomeren und
Polyamid.
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Als
haftungfördernde
Additive kann auch Maleinsäureanhydrid
("MA") verwendet werden,
das mit Polyestern funktionalisiert ist. Beispielsweise kann Poly(butylenterephthalat)
("PBT") funktionalisiert
sein mit MA über
radikalisches Pfropfen in einem Doppelschneckenextruder nach J.
M. Bhattacharya, "Polymer
International" (August,
2000), 49: 8, S. 860–866,
die ebenfalls berichten, dass wenige Gewichtsprozent des resultierenden
PBT-g-MA als ein Mittel zum Kompatibilisieren für binäre Blends von Poly(butylenterephthalat)
mit Nylon 66 und Poly(ethylenterephthalat) mit Nylon 66 verwendet
wurden. Beispielsweise könnte
ein solches Additiv verwendet werden, um (Co)polyamid-Flügel stärker an
einen (Co)polyetherester-Kern der erfindungsgemäßen Faser haften zu lassen.
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Die
Polymere und resultierenden Fasern, Garne und Artikel, die in der
vorliegenden Erfindung verwendet werden, können konventionelle Additive
umfassen, die während
des Polymerisationsprozesses oder zu dem erzeugten Polymer oder
Artikel zugesetzt werden können
und zur Verbesserung der Eigenschaften des Polymers oder der Fasern
beitragen können.
Beispiele für
diese Additive schließen
ein: Antistatika, Antioxidantien, antimikrobielle Substanzen, Flammhemmmittel,
Farbstoffe, Lichtstabilisatoren, Polymerisationskatalysatoren und
Zusatzstoffe, Haftvermittler, Mittel zum Entglänzen, wie beispielsweise Titandioxid,
Mattierungsmittel und organische Phosphate.
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Andere
Additive, die beispielsweise während
der Prozesse des Verspinnens und/oder Verstreckens auf die Fasern
aufgebracht werden können,
schließen
Antistatika ein, Glättungsmittel,
Haftverbesserer, Hydrophiliermittel, Antioxidantien, antimikrobielle
Substanzen, Flammhemmmittel, Gleitmittel und Kombinationen davon.
Darüber
hinaus lassen sich diese zusätzlichen
Additive während
der verschiedenen Prozessschritte zusetzen, wie sie auf dem Fachgebiet
bekannt sind.
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Während sich
die vorstehende Beschreibung auf Vorteile konzentriert, wenn die
Faser einen im wesentlichen radial-symmetrischen Querschnitt hat,
ist eine solche Symmetrie, wenn sie auch oftmals angestrebt wird,
für die
Ausführungsformen
der Erfindung nicht erforderlich, wobei:
- (a)
die streckbare synthetische Polymerfaser eine Delaminierungsbewertung
von mindestens etwa 1 hat und eine Abkochschwindung von mindestens
etwa 20%;
- (b) die streckbare synthetische Polymerfaser eine Abkochschwindung
von mindestens etwa 20% hat und eine Streckung von mindestens etwa
10% erfordert, um die Faser im Wesentlichen gerade zu ziehen;
- (c) die streckbare synthetische Polymerfaser einen axialen Kern
aufweist, der ein elastomeres Polymer und eine Mehrzahl von Flügeln hat,
die ein nichtelastomeres Polymer angefügt an den Kern aufweisen, worin der
Kern auf seiner Außenseite
einen Mantel aus einem nichtelastomeren Polymer zwischen den Stelle
hat, wo die Flügel
den Kern berühren;
- (d) die streckbare synthetische Polymerfaser einen axialen Kern
hat, der ein elastomeres Polymer aufweist und eine Mehrzahl von
Flügeln,
die ein nichtelastomeres Polymer angefügt an den Kern haben, worin
der Kern einen weitgehend kreisrunden Querschnitt oder einen Querschnitt
eines regelmäßigen Polyeders
hat; oder
- (e) die streckbare synthetische Polymerfaser einen axialen Kern
hat, der ein elastomeres Polymer aufweist und eine Mehrzahl von
Flügeln,
die ein nichtelastomeres Polymer angefügt an den Kern aufweisen, worin mindestens
einer der Flügel
eine T-, C- oder S-Form hat.
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Die
erfindungsgemäßen Fasern
können
in Form eines Endlosfilamentes vorliegen (entweder als ein Multifilamentgarn
oder ein Monofilament) oder als Stapelfaser (einschließlich beispielsweise
Werggarn oder als Spinnfasergarn). Die gestreckten Fasern der Erfindung
können
eine Denierzahl pro Faser von etwa 1,5 bis etwa 60 haben (etwa 1,7
bis 67 dtex). Vollständig
verstreckte Fasern der Erfindung mit Polyamid-Flügel
haben typischerweise feinheitsbezogene Reißfestigkeiten von etwa 1,5
bis 3,0 g/dtex und Fasern mit Polyester-Flügel etwa 1 bis 2,5 g/dtex,
was von den Flügel/Kern-Verhältnissen
abhängig
ist. Die resultierenden Fasern der Erfindung können eine Abkochschwindung
von mindestens etwa 20% haben. Für
eine größere Streckung
und Erholung in textilen Flächengebilden,
die aus den erfindungsgemäßen Fasern
gefertigt werden, können
die Fasern eine Abkochschwindung von mindestens etwa 45% haben.
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Wenn
ein Garn erzeugt wird, das eine Mehrzahl von Fasern aufweist, können die
Fasern jede beliebige gewünschte
Feinheitsnummer und jeden gewünschten
dpf-Wert haben, wobei die Verhältnisse
von elastomeren zu nichtelastomeren Polymeren von Faser zu Faser
differieren können.
Das Multifilamentgarn kann eine Mehrzahl unterschiedlicher Fasern
enthalten, z.B. von 2 bis 100 Fasern. Darüber hinaus können Garne,
die die Fasern der vorliegenden Erfindung aufweisen, einen Bereich
linearer Dichten pro Faser haben und können außerdem nicht erfindungsgemäße Fasern
enthalten.
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Die
synthetischen Polymerfasern der vorliegenden Erfindung können mit
Hilfe bekannter Arbeitsweisen zur Erzeugung textiler Flächengebilde
verwendet werden, einschließlich
Weben, Kettwirken, Schusswirken (einschließlich Rundstricken) oder Strumpfwirken.
Derartige textile Flächengebilde
verfügen über ein
hervorragendes Streckvermögen
und Erholungsvermögen.
Die Fasern können
nützlich
sein in Textilien und Stoffen, wie beispielsweise in Ausstattungstextilien
und Bekleidung (einschließlich
Unterwäsche
und Strumpfwaren), um die gesamte Kleidung oder einen Teil davon
zu erzeugen, und einschließlich
in engen Kleidungen. Es hat sich erwiesen, dass Bekleidung, wie
beispielsweise Strumpfwaren, und Stoffe, die aus den Fasern und Garnen
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, glatt sind, leicht und
sehr gleichmäßig ("nicht fein") mit guten Streck-
und Erholungseigenschaften.
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Darüber hinaus
wird mit der vorliegenden Erfindung ein Schmelzspinnverfahren zum
Spinnen von polymeren Endlosfasern gewährt und dieses Verfahren unter
Bezug auf 7 beschrieben, bei der es sich
um eine schematische Darstellung eines Apparates handelt, der zur
Erzeugung der Fasern der vorliegenden Erfindung angewendet werden
kann. Allerdings gilt als selbstverständlich, dass andere Apparate
angewendet werden können.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung umfasst das Durchleiten
einer Schmelze, die ein elastomeres Polymer aufweist, durch eine
Spinndüse,
um eine Mehrzahl streckbarer synthetischer Polymerfasern zu erzeugen,
die einen axialen Kern haben, der das elastomere Polymer aufweist,
und eine Mehrzahl von Flügeln
an dem Kern angebracht, welches das nichtelastomere Polymer aufweist.
Bezug nehmend auf 7 wird eine Beschickung von
thermoplastischem hartem Polymer, nicht gezeigt, bei 20 in
eine Baugruppe der Spinndüsenstapelplatte 35 zugeführt und
eine thermoplastische elastomere Polymer-Beschickung, nicht gezeigt,
bei 22 in eine Spinndüsengruppe
im Stapelaufbau 30 eingeführt. Es können Spinndüsengruppen vor oder nach der
Koaleszens verwendet werden. Die zwei Polymere können als unverstreckte Filamente 40 von der
Spinndüsengruppe 35 im
Stapelaufbau extrudiert werden, die über Düsen verfügt, die so bemessen sind, dass
sie den gewünschten
Querschnitt liefern. In das Verfahren der vorliegenden Erfindung
ist ferner ein Abschrecken der Filamente einbezogen, nachdem sie
aus der Kapillare der Spinndüse
austreten, um die Fasern in beliebiger bekannter Weise zu kühlen, wie
beispielsweise mit Hilfe von Kühlluft
bei 50 in 7. Es kann jede beliebige geeignete
Methode zum Abschrecken zur Anwendung gelangen, wie beispielsweise
quer strömende Luft
oder radial strömende
Luft.
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Die
Filamente werden wahlweise mit einer Appretur behandelt, wie beispielsweise
Silikonöl,
und wahlweise mit Magnesiumstearat unter Anwendung jeder beliebigen
bekannten Methode mit einem Applikator für Appretur 60, wie
er in 7 gezeigt ist. Diese Filamente werden sodann nach
dem Abschrecken gestreckt, so dass sie eine Abkochschwindung von
mindestens etwa 20% zeigen. Die Filamente können in mindestens einem Schritt
zum Verstrecken wie beispielsweise zwischen einer Zuführrolle 80 (die
mit 150 bis 1.000 Meter pro Minute betrieben werden kann) und einer
Streckrolle 90 verstreckt werden, die schematisch in 7 gezeigt ist,
um ein verstrecktes Filament 100 zu erzeugen. Der Schritt
zum Verstrecken kann mit dem Verspinnen gekoppelt werden, um ein
vollverstrecktes Garn zu erzeugen, oder, wenn ein teilorientiertes
Garn angestrebt wird, in einem Split-Prozess, bei dem es zwischen
dem Verspinnen und Verstrecken eine Verzögerung gibt. Das Strecken kann
auch während
des Aufwickelns der Filamente als eine Kette von Garnen ausgeführt werden,
was in der Fachwelt bezeichnet wird als "Kettscheren". Dem Filament kann jedes beliebige
Streckverhältnis
aufgeprägt
werden (dessen Mangel störend
in das Verarbeiten eingreift, indem das Filament reißt), so
dass beispielsweise ein voll orientiertes Garn mit Hilfe eines Streckverhältnisses
von etwa 3,0- bis 4,5-fach erzeugt werden kann und ein teilorientiertes
Garn mit einem Streckverhältnis
von etwa 1,2- bis 3,0-fach erzeugt werden kann. Hierin ist das Streckverhältnis die
Umlaufgeschwindigkeit der Streckrolle 90, dividiert durch
die Umlaufgeschwindigkeit der Zuführrolle 80. Das Verstrecken
kann bei etwa 15° bis
100°C und
typischerweise etwa 15° bis
40°C ausgeführt werden.
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Das
verstreckte Filament 100 kann wahlweise zum Teil relaxiert
werden, z.B. mit Dampf bei 110 in 7. Im Verlaufe
des Spinnens kann eine Wärmerelaxation
mit jedem beliebigen Betrag ausgeführt werden. Je größer die
Relaxation ist, um so elastischer ist das Filament und um so geringer
ist die Schrumpfung, die bei nachgeschalteten Verfahrensschritten
auftritt. Das verstreckte fertige Filament kann nach dem Relaxieren entsprechend
der nachfolgenden Beschreibung mindestens etwa 20% Abkochschwindung
aufweisen. Bevorzugt wird eine Wärmerelaxation
des gerade versponnenen Filaments um etwa 1 bis 35% bezogen auf
die Länge
der verstreckten Filamente vor ihrem Aufwickeln, so dass sie als
ein typisches hartes Garn gehandhabt werden können.
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Die
abgeschreckten, verstreckten und wahlweise relaxierten Filamente
können
sodann durch Aufwickeln mit einer Geschwindigkeit von 200 bis etwa
3.500 Metern pro Minute und bis zu 4.000 Metern pro Minute auf einen
Aufwickler 130 in 7 aufgenommen
werden. Oder es kann eine Mehrzahl von Fasern versponnen und abgeschreckt
werden, wobei die Fasern zusammenlaufen, wahlweise verflochten werden
und anschließend
beispielsweise mit bis zu 4.000 Metern pro Minute auf den Aufwickler 130 und
beispielsweise im Bereich von etwa 200 bis etwa 3.500 Metern pro
Minute aufgewickelt werden. Es können
Monofilament- oder Multifilamentgarne auf einem Aufwickler 130 in 7 in
der gleichen Weise aufgewickelt werden. Sofern Multifilamente versponnen
und abgeschreckt worden sind, lassen sich die Filamente zusammenführen und
wahlweise vor dem Aufwickeln verflechten, wie dieses auf dem Fachgebiet üblich ist.
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Zu
jedem beliebigen Zeitpunkt nach dem Verstrecken kann das Bikonstituentenfilament
trocken oder nass einer Wärmebehandlung
unterzogen werden, während
es vollständig
relaxiert ist, um die angestrebten Streck- und Erholungseigenschaften
zu entwickeln. Eine derartige Relaxation kann während der Filamenterzeugung
beispielsweise während
des vorstehend beschriebenen Relaxationsschrittes ausgeführt werden
oder nachdem das Filament in ein Garn oder ein textiles Flächengebilde
eingebaut worden ist, beispielsweise während des Waschens, Färbens und
dergleichen. Die Wärmebehandlung
in Form der Faser oder des Garns kann auf Heißwalzen oder einem "Hot-Chest" oder in einem Bauschschritt
mit Dampfstrahl ausgeführt
werden. Vorzugsweise wird eine solche relaxierte Wärmebehandlung
ausgeführt,
nachdem sich die Faser in einem Garn oder textilen Flächengebilde
befindet, so dass es bis zu diesem Zeitpunkt wie eine nichtelastomere
Faser behandelt werden kann. Allerdings kann es nach Erfordernis
wärmebehandelt
und vollständig
relaxiert werden, bevor es als eine Faser mit hoher Streckung aufgewickelt
wird. Die Faser kann für
ein höheres
Maß an
Gleichförmigkeit
in dem fertigen textilen Flächengebilde
wärmebehandelt
und relaxiert werden. Die Temperatur der Wärmebehandlung/Relaxation kann
im Bereich von etwa 80° bis
etwa 120°C
liegen, wenn das Medium zum Beheizen Trockenluft ist, und etwa im
Bereich von 75° bis
etwa 100°C
liegen, wenn das Medium zum Beheizen heißes Wasser ist, und im Bereich
von etwa 101° bis
etwa 115°C
liegen, wenn das Medium zum Beheizen Wasserdampf bei Überdruck
ist (z.B. in einem Autoklaven). Niedrigere Temperaturen können zu
einer zu geringen oder keiner Wärmebehandlung
führen
und höhere
Temperaturen können
das elastomere Kernpolymer zum Schmelzen bringen. Der Schritt der
Wärmebehandlung/Relaxation
lässt sich
im Allgemeinen innerhalb weniger Sekunden ausführen.
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Wie
vorstehend ausgeführt,
hat die Spinndüsenkapillare
eine Bemessung entsprechend dem gewünschten Querschnitt der Fasern
der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben wurde, oder
zur Erzeugung anderer Bikonstituenten- oder Bikomponentenfasern.
Die Kapillaren oder Spinndüsenbohrungen lassen
sich mit jeder beliebigen Methode schneiden, die geeignet ist, wie
beispielsweise durch Laserschneiden entsprechend der Beschreibung
in der US-P-5 168 143, durch Bohren, mit Hilfe der elektroerosiven
Bearbeitung (EDM) und mit Hilfe des Stanzens, was in der Fachwelt
bekannt ist. Die Kapillardüse
kann unter Anwendung eines Laserstrahls für einwandfreie Steuerung der
Querschnittsymmetrie der Faser der Erfindung geschnitten werden.
Die Öffnungen
der Spinndüsenkapillare
können
jede beliebige geeignete Abmessung haben und können durchgängig geschnitten sein (Präkoaleszens)
oder unterbrochen sein (Postkoaleszens). Eine nicht durchgängige Kapillare
kann durch Bohren kleiner Löcher
in einem Muster erhalten werden, das dem Polymer ein Zusammenlaufen
unterhalb der Vorderseite der Spinndüse erlaubt und den mehrflügeligen
Querschnitt der vorliegenden Erfindung bildet.
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Beispielsweise
können
die erfindungsgemäßen Filamente
mit einem Präkoaleszens-Spinndüsenstapel
hergestellt werden, wie er in den 8, 8A und 8B und 8C veranschaulicht
ist. In 8, bei der es sich um eine Seitenansicht
der Baugruppe der Spinndüsenstapelplatte
handelt, die in 7 gezeigt ist, strömt das Polymer
in Pfeilrichtung F. Die erste Platte in der Spinndüsenbaugruppe
ist Platte D, die den Polymer-Schmelzpool enthält und einen konventionellen
Aufbau hat. Platte D ruht auf der Dosierplatte (dargestellt in Querschnittansicht
in 8C), die wiederum auf einer wahlweisen Verteilerplatte
B ruht (dargestellt in Querschnittansicht in 8B), die
auf der Spinndüsenplatte
A ruht (dargestellt in Querschnittansicht in 8A), und
die von der Spinndüsengruppe-Trägerplatte
E gehalten wird. Die Dosierplatte C ist ausgerichtet mit und befindet
sich im Kontakt mit der Verteilerplatte B unterhalb der Dosierplatte,
wobei die Verteilerplatte sich oberhalb der Spinndüsenplatte
A befindet und zu dieser ausgerichtet ist und diese berührt die über darin
hindurchgehende Kapillaren verfügt,
die im Wesentlichen aber keine Senken hat, wobei die Spinndüsenplatte(n)
mit einer Spinndüsenträgerplatte
(E) ausgerichtet ist und mit dieser in Kontakt steht, die über größere Bohrungen verfügt, die
größer sind
als die Kapillaren. Die Ausrichtungen erfolgen derart, dass eine
Polymerbeschickung zu der Dosierplatte C durch die Verteilerplatte
B, Spinndüsenplatte
A und Spinndüsenträgerplatte
E hindurchgehen kann, um eine Faser zu erzeugen. Schmelzpoolplatte
D, die eine konventionelle Platte ist, wird verwendet, um die Dosierplatte
zu beschicken. Die Polymer-Schmelzpoolplatte D und die Trägerplatte
E der Spinndüsenbaugruppe
sind ausreichend dick und starr, so dass sie fest aufeinander gedrückt werden
können
und dadurch verhindert wird, dass das Polymer zwischen den gestapelten
Platten der Spinndüsengruppe
austritt. Die Platten A, B und C sind ausreichend dünn, so dass
die Düsen
mit Hilfe der Lasermethoden geschnitten werden können. Vorzugsweise sind die
Bohrungen in der Spinndüsenträgerplatte
(E) aufgeweitet, z.B. mit einem Winkel von etwa 45° bis 60°, so dass
die gerade versponnene Faser die Ränder der Bohrungen nicht berührt. Ebenfalls
berühren
sich die Polymere vorzugsweise nicht miteinander (präkoaleszens)
in einer Strecke von weniger als etwa 0,30 cm und in der Regel weniger
als 0,15 cm, bevor die Faser gebildet ist, so dass die Querschnittform,
wie sie vorgesehen wird durch die Dosierplatte C, die wahlweise
Verteilerplatte D und die Bemessung der Spinndüsenplatte E in der Faser genauer
abgebildet wird. Eine genauerer Festlegung des Faserquerschnittes
lässt sich
auch dadurch fördern,
indem die Bohrungen durch die Platten entsprechend der Beschreibung
in der US-P-5 168 143 geschnitten werden, wonach ein Multimode-Strahl
von einem Festkörperlaser
zu einem überwiegend
Einzelmode-Strahl (z.B. TM00-Mode) reduziert
wird und auf einen Fleck mit einem Durchmesser von weniger als 100
Mikrometer und 0,2 bis 0,3 mm oberhalb des Metallblechs fokussiert wird.
Das resultierende geschmolzene Metall wird aus der Unterseite des
Metallblechs durch Druckfluid ausgestoßen und fließt koaxial
mit dem Laserstrahl. Der Abstand von der Oberseite der obersten
Verteilerplatte der Vorderseite der Spinndüse lässt sich auf weniger als etwa
0,30 cm herabsetzen.
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Zur
Herstellung von Filamenten mit einer beliebigen Zahl von symmetrisch
angeordneten Abschnitten von Flügelpolymer
wird in jeder der Platten die gleiche Zahl von symmetrisch angeordneten
Düsen verwendet. So
wird beispielsweise in 8A die Spinndüsenplatte
A in einer Draufsicht in einem Winkel von 90° orientiert zu der Baugruppe
der Spinndüsenstapelplatte
von 7 gezeigt. Die Platte A in 8A besteht
aus 6 symmetrisch angeordneten Flügel-Spinndüsenöffnungen 140, die
mit einem mittigen runden Spinndüsenöffnung 142 in
Verbindung stehen. Jede der Spinndüsenöffnungen 140 kann
unterschiedliche Breiten 144 und 146 haben. In 8B ist
die komplementäre
Verteilerplatte B gezeigt, die über
Verteilerdüsen 150 verfügt, die
an der offenen Seite 152 zu einem wahlweisen Schlitz 154 konisch
zulaufen, der die Verteilerdüsen
mit einem mittigen runden Loch 156 verbindet. In 8C ist
die Düsenplatte
C mit Dosierkapillaren 160 für das Flügelpolymer und mit einer zentralen
Dosierkapillare 162 für
das Kernpolymer dargestellt. Die Polymer-Schmelzpoolplatte D kann
jeden beliebigen konventionellen Aufbau bekannter Ausführung haben.
Die Spinndüsenträgerplatte
E verfügt über eine
ausreichend große,
durchgehende Bohrung und ist abweichend von dem Weg des neu versponnenen
Filamentes aufgeweitet (z.B. mit 45° bis 60°), so dass das Filament nicht
die Seitenflächen
der Bohrung berührt,
wie in den 7 und 8 in Seitenansicht
gezeigt ist. Die Platten A bis D der Baugruppe der Spinndüsenstapelplatten
sind so ausgerichtet, dass das Kernpolymer von der Polymer-Schmelzpoolplatte D
durch die mittige Dosieröffnung 162 der
Dosierplatte C und durch die sechs kleinen Kapillaren 164 fließt, durch
die mittige kreisrunde Kapillare 156 der Verteilerplatte
B, durch die mittige kreisrunde Kapillare 142 der Spinndüsenplatte
A und durch die große
aufgeweitete Bohrung in der Spinndüsenträgerplatte E austritt. Gleichzeitig
fließt
das Flügelpolymer
von der Polymer-Schmelzpoolplatte D durch die Dosierkapillaren 160 der Dosierplatte
C für Flügelpolymer,
durch die Verteilerdüsen 150 der
Verteilerplatte B (worin bei wahlweise Vorhandensein von Schlitz 154 die
zwei Polymere zuerst miteinander in Kontakt gelangen), durch die
Düsen 140 der
Spinndüsenplatte
A für Flügelpolymer
und schließlich
nach außen
durch die Bohrung der Spinndüsenträgerplatte
E.
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Der
Spinndüsenstapel
der Erfindung kann zum Schmelzextrudieren einer Mehrzahl von synthetischen Polymeren
verwendet werden, um eine Faser zu erzeugen. In dem Spinndüsenstapel
der vorliegenden Erfindung können
die Polymere direkt in die Spinndüsenkapillaren zugeführt werden,
da die Spinndüsenplatte über keine
wesentliche Senke verfügt.
Unter "keine wesentliche
Senke" wird verstanden,
dass die Länge
jeder vorhandenen Senke (einschließlich etwaige Aussparungen,
welche die Eingänge
der Mehrzahl der Kapillaren verbinden) kleiner ist als etwa 60%
und vorzugsweise kleiner ist als etwa 40% der Länge der Spinndüsenkapillare. Siehe
hierzu 9A, worin eine Querschnittansicht
einer Spinndüsenplatte
bekannter Ausführung
gezeigt ist, und siehe 9B und C, worin ein Querschnitt
von Spinndüsenplatten
der vorliegenden Erfindung gezeigt wird. Das direkte Zudosieren
von mehrkomponentigen Polymerströmen
zu speziellen Stellen an den hinteren Eintritten der fasererzeugenden
Düse in
der Spinndüsenplatte
eliminiert die Probleme der Polymer-Migration, wenn mehrfache Polymerströme in den
Zuführkanälen im Wesentlichen
vor der Spinndüsenöffnung vereint werden,
was die Norm ist.
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Es
kann nützlich
sein, die Funktion der zwei Platten zu einer durch die Verwendung
von ausgesparten Rillen an einer oder an beiden Seiten der Einzelplatte
mit entsprechend geeigneten Bohrungen durch die Platte hindurch
zu vereinen, um die Rillen zu verbinden. Beispielsweise lassen sich
Aussparungen, Rillen und Vertiefungen in die stromaufwärts liegende
Seite der Spinndüsenplatte
schneiden (z.B. mit Hilfe der elektroerosiven Bearbeitung) und können die
Funktion von Verteilungskanälen
oder -mulden in ausgeprägten
Senken übernehmen.
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Es
kann eine Vielzahl von Fasern, die zwei oder mehrere Polymere aufweisen
mit Hilfe des Spinndüsenstapels
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden. Beispielsweise können auf
diese Weise andere Bikonstituentenfasern und Bikomponentenfasern
erzeugt werden, die hierin nicht offenbart und/oder beansprucht werden
sowie einschließlich
die Querschnittprofile, wie sie in den US-P-4 861 660, 3 458 390
und 3 671 379 offenbart werden. Der resultierende Faserquerschnitt
kann beispielsweise ein Seite-an-Seite-Querschnitt sein, ein exzentrischer
Mantel-Kern-Querschnitt, ein konzentrischer Mantel-Kern-Querschnitt,
ein Flügel-und-Kern-Querschnitt,
ein Flügel-und-Mantel-und-Kern-Querschnitt
und dergleichen. Außerdem
kann der erfindungsgemäße Spinndüsenstapel
zum Verspinnen von splitbaren und nichtsplitbaren Fasern verwendet werden.
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Der
erfindungsgemäße Spinndüsenstapel
lässt sich
so modifizieren, dass unterschiedliche mehrflügelige Fasern erzielt werden,
beispielsweise indem die Zahl der Kapillarstege für eine andere
gewünschte
Flügelzahl
verändert
wird, indem die Schlitzabmessungen verändert werden, um die geometrischen
Parameter zu verändern,
die für
die Erzeugung einer anderen Denierzahl pro Filament oder Garnzahl
benötigt
werden, oder nach Erfordernis zur Verwendung mit verschiedenen synthetischen
Polymeren. Beispielsweise ist in der Ausführungsform von 10 ein
relativ dünner
Spinnstapel dargestellt, wie er zur Erzeugung einer Faser mit drei
Flügeln
verwendet wird und wie nachfolgend in Beispiel 7 exemplifiziert
wird. In 10A war die Spinndüsenplatte
0,038 cm (0,015 inch) dick und hatte darin durchgehende Düsen einer
vollen Dicke aus rostfreiem Stahl mit Hilfe der Lasermethoden eingearbeitet,
wie sie hierin offenbart wurden, und zwar in Form von drei geraden
Flügeln 140 in
jeweils zwei Breiten (mit Längen 144 bzw. 146)
und symmetrisch im 120° Abstand
um das Symmetriezentrum angeordnet; wobei es oberhalb der Kapillardüse keine
Senke gab. Jeder Flügel 140 hatte
eine Länge
von 0,102 cm (0,040 inch) von seiner Spitze bis zum Umfang einer
mittigen runden Spinndüsenbohrung 142 mit
einem Durchmesser von 0,030 cm (0,012 inch), deren Zentrum mit dem
Symmetriezentrum zusammenfiel. Bezug nehmend als nächstes auf 10B ist die Verteilerplatte B mit einer Dicke
von 0,025 cm (0,010 inch) koaxial über der Spinndüsenplatte
A so ausgerichtet, dass jede zweite Flügeldüse 150 der Verteilerplatte
B mit einem Flügel 140 der
Spinndüsenplatte
A ausgerichtet war; jede Flügeldüse 150 der Verteilerplatte
B eine Länge
von 0,349 cm (0,1375 inch) von ihrer Spitze bis zum Symmetriezentrum
hatte. Die Dosierplatte C (10C)
hatte eine Dicke von 0,025 cm (0,010 inch) und hatte Bohrungen 160 mit
einem Durchmesser von 0,064 cm (0,025 inch), Bohrungen 162 mit
einem Durchmesser von 0,038 cm (0,015 inch) und eine mittige Bohrung 164 mit
einem Durchmesser von 0,025 cm (0,010 inch). Die Platte C war ausgerichtet mit
der Verteilerplatte B, so dass bei Gebrauch die Zuführung von
Flügelpolymer
zur Schmelzpoolplatte D (siehe 10) zu
den Bohrungen 160 und Zuführung von Kernpolymer zu den
Bohrungen 162 und 164 von Verteilerplatte C von
Platte B bis Platte A so verteilt wurden, dass eine Faser erzeugt
wurde, in der die Flügel
den Kern penetrieren. Es gab keine Senke in der Spinndüsenplatte
A und die vereinigten Dicken der Platten A, B und C betrugen lediglich
etwa 0,089 cm (0,035 inch).
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In
einer anderen Ausführungsform
der Spinndüsengruppe
wurde keine Spinndüsenträgerplatte
E verwendet (siehe 8). Dieses wird in dem nachfolgenden
Beispiel 8 exemplifiziert. In 11A war
die Spinndüsenplatte
A 0,794 cm (0,3125 inch) dick und jede Spinndüsenöffnung hatte einen Durchmesser
von 0,254 cm (0,100 inch) und eine Senke und eine Kapillare einer
Länge von
0,038 cm (0,015 inch) am Boden der Senke. Wie in 11A gezeigt wird, hatte jede Spinndüsenöffnung in
der Spinndüsenplatte
A sechs gerade Flügeldüsen 170,
von denen jede eine Mittellinie der langen Achse hatte, die durch
das Symmetriezentrum führte und
eine Länge
von 0,089 cm (0,035 inch) von ihrer Spitze bis zum Umfang der mittigen
runden Bohrung 172 hatte. Die Länge 174 hatte von
der Spitze jedes Flügels
bis 0,038 cm (0,015 inch) eine Breite von 0,010 cm (0,004 inch);
die Länge 176 hatte
eine Länge
von 0,051 cm (0,020 inch) und eine Breite von 0,007 cm (0,0028 inch).
Die Spitze jedes Flügels
war an der einen Hälfte
der Breite der Spitze gerundet geschnitten. Die Verteilerplatte
B (siehe 11B) hatte eine Dicke von 0,038
cm (0,015 inch) und hatte sechs Flügelöffnungen, von denen jede über eine
entsprechende Senke in der Spinndüsenplatte A zentriert und so
orientiert war, dass jede Flügeldüse in Platte
B mit einer Flügeldüse von Platte
A ausgerichtet war. Jede Flügeldüse 150 in
Platte B hatte eine Länge
von 0,152 cm (0,060 inch) und eine Breite von 0,051 cm (0,020 inch),
wobei deren Spitze auf einen Radius von 0,025 cm (0,010 inch) gerundet
war. Die mittige Bohrung 152 in der Platte B hatte einen
Durchmesser von 0,254 cm (0,100 inch). Die Dosierplatte C (siehe 11C) hatte ebenfalls eine Dicke von 0,038 cm (0,015
inch). In der Platte C hatten die Bohrungen 160 einen Durchmesser
von 0,020 cm (0,008 inch) und befanden sich 0,254 cm (0,100 inch)
vom Zentrum der mittigen Bohrung 162 der Platten B und
A und bildeten den Kern der Faser. Das nichtelastomere Flügelpolymer
wurde in die Bohrungen 160 in Platte C zugeführt und durch
die Flügeldüsen der
Platten B und A geleitet, um die Flügel der Faser zu erzeugen.
Flügel-
und Kernpolymere gelangten erstmalig an der Oberseite der Verteilerplatte
B in Kontakt, die sich 0,833 cm (0,328 inch) oberhalb der Vorderseite
der Spinndüsenplatte
A befindet, von der die Faser mit einem Durchmesser von 0,203 cm
(0,080 inch) extrudiert wurde. Platte C war mit Platte B ausgerichtet,
so dass die sechs Bohrungen 160 der Platte C sich oberhalb
der Mittellinien der Flügeldüsen 150 von
Platte B befanden. Die Platten waren so ausgerichtet, dass das in
die Bohrung 162 der Platte C eingeführte elastomere Kernpolymer
durch das Zentrum lief.
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Die
Erfindung wird anhand der folgenden nicht einschränkenden
Beispiele veranschaulicht. Es wurden die folgenden Prüfmethoden
angewendet.
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PRÜFMETHODEN
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Der
Begriff "Abkochstreckung" wird austauschbar
mit den folgenden Begriffen auf dem Fachgebiet verwendet: "prozentuale Streckung", "erholbare Streckung", "erholbare Schrumpfung" und "Kräuselpotential". Der Begriff "nichterholbare Schrumpfung" wird austauschbar
mit den folgenden Begriffen verwendet: "prozentuale Schrumpfung", "scheinbare Schrumpfung" und "absolute Schrumpfung".
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Die
Streckeigenschaften (Abkochstreckung, Abkochschwindung und Streckerholung
nach dem Abkochen) der Fasern, die in den Beispielen 1A, B, C und
D hergestellt wurden, wurden wie folgt ermittelt. Es wurde ein Strang
mit 5.000 Denier (5.550 dtex) auf eine 137 cm (54 inch)-Spule aufgewickelt.
Beide Seiten des mit Schlaufe versehenen Stranges wurden in den
Denier-Gesamtwert einbezogen. Die anfänglichen Stranglängen mit
einem Gewicht von 2 g (Länge
CB) und mit einem Gewicht von 1.000 g (0,2 g/Denier) (Länge LB)
wurden gemessen. Der Strang wurde 30 Minuten in Wasser mit 95°C ("Abkochen") ausgesetzt und
die anfänglichen Längen (nach
dem Abkochen) mit einem Gewicht von 2 g (Länge CAinitial)
und einem Gewicht von 1.000 g (Länge
LAinitial) gemessen. Nach der Messung mit
dem Gewicht von 1.000 g wurden weitere Längen mit einem Gewicht von
2 g nach 30 Sekunden (Länge
CA30s) und nach 2 Stunden (Länge CA2h) gemessen. Die Abkochschrumpfung wurde
berechnet als 100 × (LB – LA)/LB.
Die prozentuale Abkochstreckung wurde berechnet als 100 × (LA – CA @ 30
s)/CA @ 30 s. Die Erholung nach dem Abkochen wurde errechnet mit
100 × (LA – CA2h)/(LA – CAinitial).
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Der
Test auf Entlastungskraft bei 20% und 35% verfügbarer Streckung wurde wie
folgt ausgeführt.
Es wurde ein Bikonstituentenfaserstrang mit einer Denier-Gesamtzahl
von 5.000 (5.550 dtex) nach dem Abkochen hergestellt. Beide Seiten
des geschlauften Stranges wurden in den Denier-Gesamtwert einbezogen.
Es wurde eine Instron-Zugprüfmaschine
(Canton, MA) bei 21°C
und 65% relativer Luftfeuchtigkeit eingesetzt. Der Strang wurde
in die Spannbacken der Prüfmaschine
eingelegt, zwischen denen ein Spalt von 76 mm (3 inch) bestand.
Die Prüfmaschine
wurde durch drei Streck- und Relaxationszyklen (Beladung-Entlastung)
gefahren, wobei jeder Lastzyklus ein Maximum einer Kraft von 0,2
g pro Denier hatte (500 gf) und anschließend die Kraft beim dritten
Entlastungszyklus ermittelt wurde. Die effektive Denier-Zahl (d.h.
die tatsächliche
lineare Dichte bei der Testdehnung) wurde ermittelt für 20% und
35% verfügbare
Streckung beim dritten Entlastungszyklus. "20% und 35% verfügbare Streckung" bedeutet, dass der
Strang um 20% bzw. 35% von der Kraft von 0,2 g pro Denier (500 gf)
beim dritten Zyklus relaxiert wurde. Die Entlastungskraft bei 20%
und 35% verfügbarer Streckung
wurde in Milligramm pro effektive Denier-Zahl (mg/Denier) aufgezeichnet.
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Es
wurde die Delaminierung der Flügel
von dem Kern einer Faser ermittelt, indem zunächst ein Strang mit 5.000 Denier
(5.550 dtex) auf einer 1,25 m-Spule aufgespult wurde (in die Stranggröße waren
beide Seiten der resultierenden Schlaufe einbezogen). Der Strang
wurde für
30 Minuten in einem Autoklaven einem Dampf von 102°C ausgesetzt.
Es wurde eine Länge
von 20 cm einer einzelnen Faser aus dem Strang ausgewählt und in
der Hälfte
umgelegt. Das offene Ende der resultierenden Schlaufe wurde an der
Unterseite zusammengewickelt und die umwickelte Schlaufe vertikal
an einen Haken gehängt.
Es wurde ein Gewicht von 1 Gramm pro Denier (50 Gramm für eine Schlaufe
von 25 Denier) an dem unteren (umwickelten) Ende der Schlaufe angebracht.
Das Gewicht wurde bis zur Stelle angehoben, bei der die Schlaufe
durchhing, und wurde anschließend langsam
zur Streckung der Schlaufe abgesenkt und das volle Gewicht aufgebracht.
Nach 10 derartigen Zyklen wurde die Schlaufe auf Delaminierung unter
Vergrößerung untersucht
und bewertet. Es wurden drei Proben wie folgt bewertet:
0 =
keine Flügel/Kern-Delaminierung
entlang der Faser sichtbar
1 = eine geringfügige Delaminierung an einem
oder mehreren der Umlaufknoten sichtbar
2 = eine Delaminierung
dort sichtbar, wo die Faser gegen den Haken gescheuert wurde, von
dem sie herabhing
3 = eine geringfügige Delaminierung (in kleinen
Schlaufen und lediglich an einigen wenigen Stellen)
4 = kleine
Schlaufen zeigen eine Delaminierung entlang der gesamten Faser
5
= starke Delaminierung (große
Schlaufen alle entlang der Faser)
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Die
Ergebnisse von den drei Proben wurden gemittelt.
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R1 und R2 wurden gemessen,
indem zwei Kreise auf einer Mikrophotographie eines Querschnittes
der Faser so übereinandergelegt
wurden, dass der eine Kreis (R1) ungefähr den äußersten
Polymerkern umschrieb und der andere Kreis (R2)
ungefähr
den innersten Umfang des Flügelpolymers
einschrieb.
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BEISPIELE
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BEISPIEL 1
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Jede
Faser hatte eine lineare Dichte von 26 Denier (28,6 dtex) und war
weitgehend radialsymmetrisch. Die Eigenschaften nach dem Abkochen
sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
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BEISPIEL 1A (VERGLEICH)
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Es
wurden unter Anwendung des in 7 veranschaulichten
Apparates und der Baugruppe der Spinndüsenstapelplatte in 8 Bikonstituentenfasern
versponnen. Als erstes wurde ein Polymer, welches die Kerne der
Fasern erzeugte, bei 20 zum Spinnen der Filterplatte 30 in 7 eingeführt. Das
Kernpolymer war ein Polyetheresteramid (PEBAXTM 3533SN,
von Atofina) und wurde volumetrisch zur Erzeugung eines Kerns zudosiert,
der 51 Gew.-% jeder Faser ausmachte. Bei 22 in 7 wurde
ein schmelzflüssiges
Nylon-Copolymer eingeführt,
um Filterplatte 30 zu spinnen. Das Nylon-Copolymer, welches
die sechs Flügel
erzeugte, war Poly(hexamethylen-co-2-methylpentamethylenadipamid),
worin der Hexamethylen-Teil mit 80 Mol.-% Diamin-derivierten Teilen
vorlag. Es gab keine signifikante Durchdringung des Flügels durch
den Kern oder umgekehrt (R1/R2 =
1,09).
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Die
Präkoaleszens-Spinndüsenbaugruppe
bestand aus übereinander
gestapelten Platten mit der Bezeichnung A bis E und ist in Seitenansicht
in 8 gezeigt. Die Düsen wurden durch Spinndüsenplatte
A aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von 0,038 cm (0,015 inch)
geschnitten als sechs symmetrisch im Winkel von 60° um ein Symmetriezentrum
angeordnete Flügel
unter Anwendung des in der US-P-5 168 143 beschriebenen Verfahrens.
Wie in 8A veranschaulicht ist, war
jede Flügeldüse 140 geradlinig
mit einer Mittellinie in der langen Achse, die durch das Symmetriezentrum
verlief und eine Länge
von 0,124 cm (0,049 inch) von der Spitze bis zum Umfang eines mittigen
runden Spinndüsenbohrung 142 (Durchmesser
0,030 cm (0,012 inch)) mit dem Radius-Ursprung hatte, der der gleiche
wie der des Symmetriezentrums war. Es gab keine Senke am Eintritt
zur Spinndüsenkapillare.
Die Flügellänge 144 von
der Spitze bis 0,069 cm (0,027 inch) hatte eine Breite von 0,0107
cm (0,0042 inch); die restliche Länge 146 von 0,056
cm (0,022 inch) hatte eine Breite von 0,0081 cm (0,0032 inch). Die
Spitze jedes Flügels
war auf eine Hälfte
der Breite der Spitze gerundet geschnitten. Die Verteilerplatte
B (8B) mit einer Dicke von 0,038 cm (0,015 inch)
war mit der Spinndüsenplatte
A (8A) so ausgerichtet, dass ihre Verteilerdüsen kongruent
mit den Spinndüsen
in der Spinndüsenplatte
A waren. Die sechs Flügeldüsen 150 der
Platte B hatten eine Länge
von 0,239 cm (0,094 inch) und eine Breite von 0,051 cm (0,020 inch)
und ihre Flügelspitzen
waren auf einen Radius ihrer halben Breite gerundet. Wie in 8B veranschaulicht
ist, war jede der sechs Flügeldüsen 150 der
Verteilerplatte B zu einem gerundeten (Durchmesser 0,015 cm (0,006
inch)) offenen Ende konisch geformt und verlief dann als ein Schlitz 154 einer
Länge von 0,033
cm (0,013 inch) und einer Länge
von 0,0046 cm (0,0018 inch) zur mittigen Bohrung 156. Die
mittige Bohrung 156 in dieser Platte hatte einen Durchmesser
von 0,032 cm (0,0125 inch). Ein Schlitz 154 verband die mittige
Bohrung mit dem Ende jeder Flügel-Verteilungsdüse. Die
Dosierplatte C hatte eine Dicke von 0,025 cm (0,010 inch) (siehe 8C).
Jede der Dosieröffnungen
war oberhalb einer Mittellinie der langen Achse des Flügels oder
oberhalb des Symmetriezentrums in der Verteilerplatte B zentriert.
Die mittige Dosieröffnung 162 und ein
Loch pro Flügel 160 hatten
einen Durchmesser von 0,025 cm (0,010 inch); die Mitten der Bohrungen 160 waren
von der Mitte der Bohrung 162 0,305 cm (0,120 inch) entfernt.
Die mittige Dosieröffnung
wurde mit filtriertem, schmelzflüssigem
elastomeren Polymer von einer konventionellen Schmelzpoolplatte
D (siehe 7) beschickt und erzeugte das
Kernelement im Inneren der abschließenden Faser. Die äußeren sechs
Dosierbohrungen 160 der Platte C wurden mit einem nichtelastomeren
Polymer aus der Schmelzpoolplatte D beschickt, um zu den Polymerflügeln zu
werden. Große
Löcher
(im typischen Fall 0,4763 cm (0,1875 inch) Durchmesser) in der Spinndüsenträgerplatte
E (siehe wiederum 8) waren ausgerichtet mit den
Spinndüsen
in der Spinndüsenplatte
A und waren in einem Winkel von 45° aufgeweitet. Die Spinndüsenplatte
A, Verteilerplatte B und Dosierplatte C waren sandwichartig durch
die Schmelzpoolplatte D und die Spinndüsenträgerplatte E entsprechend der
Darstellung in 8 eingeschlossen. Im typischen
Fall hatte die Platte E eine Dicke von 0,4 bis 1,3 cm (0,2 bis 0,5
inch) und die Platte D eine Dicke von 0,05 bis 0,08 cm (0,02 bis
0,03 inch).
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In
der Spinndüsenplatte
A gab es keine Senke und die vereinigte Dicke der Platten A, B und
C betrug lediglich etwa 0,102 cm (0,040 inch). Die Flügel- und
Kernpolymere kamen erstmals miteinander unmittelbar oberhalb der
Verteilerplatte B in Kontakt, so dass sie miteinander für etwa 0,076
cm (0,038 cm Verteilerplatte + 0,038 cm Spinndüsenplatte) koaleszierten, bevor
die Faser gebildet wurde.
-
Es
wurde frisch versponnene Faser 40 (siehe 7)
bis zu ihrer Erstarrung mit Hilfe von strömender Luft 50 gekühlt und
5 Gew.-% (bezogen auf das Fasergewicht) einer Appretur aus Silikonöl und einem
Metallstearat bei 60 aufgebracht. Die Faser wurde bis zur
Streckzone zwischen der Zuführrolle 80 und
der Streckrolle 90 vorwärts
bewegt und mehrere Umläufe
um jede Rolle aufgenommen. Die Geschwindigkeit der Streckrolle 90 betrug
das vierfache (4-fach) der Zuführrolle 80 (letztere
mit 350 Meter pro Minute) bei einem Streckverhältnis von 4,0. Sodann wurde
das Filament mit 0,87 kPa (6 pounds per square inch) in einer Kammer 110 mit Dampf
behandelt und die Aufwickelvorrichtung 130 mit einer Geschwindigkeit
von 20% geringer als derjenigen des Streckrollpaares 90 betrieben,
so dass die Faser teilweise (20%) relaxiert wurde, um die Schrumpfung
in der fertigen Faser zu verringern. Die verstreckte und teilweise
relaxierte Faser 120 wurde auf dem Aufwickler 130 aufgewickelt
und hatte eine lineare Dichte von 26 Denier (29 dtex).
-
BEISPIEL 1B (VERGLEICH)
-
Es
wurden eine Faser mit sechs Flügeln
aus Poly(hexamethylen-co-2-methylpentamethylenadipamid),
worin der Hexamethylen-Teil mit 80 Mol.-% vorlag, und einem Kern
aus PEBAXTM 3533SN im Wesentlichen wie in
Beispiel 1A mit der Ausnahme versponnen, dass 5 Gew.-% bezogen auf
das Gesamtgewicht des Flügelpolymers
Nylon 12[Poly(dodecanlactam), "N12"] (Rilsan® AMNO
von Atofina) zu dem Flügelpolymer
zugesetzt, um die Flügel/Kern-Kohäsion zu
fördern.
Das Flügel/Kern-Verhältnis betrug
48/52 und R1/R2 betrug 1,05.
-
BEISPIEL 1C (ERFINDUNGSGEMÄß)
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Es
wurden eine Faser mit sechs Flügeln
aus Poly(hexamethylen-co-2-methylpentamethylenadipamid) (20
Mol.-% 2-Methylpentamethylen-Teile bezogen auf die von Diamin derivierten
Teile) und ein PEBAXTM 3533SN-Kern (Biegemodul
19,300 kPa (2.800 psi)) weitgehend wie in Beispiel 1A mit der Ausnahme
hergestellt, dass die Dosierplatte C einen anderen Satz von Löchern 164 (entsprechend
der Darstellung in 8C) hatte, jeweils ein pro Flügel auf
der Mittellinie des Flügels,
jedes Loch hatte einen Durchmesser von 0,013 cm (0,005 inch) und
einen Abstand vom Symmetriezentrum der Löcher von 0,121 cm (0,0475 inch).
Diese zusätzlichen
Löcher
und das mittige Loch wurden mit schmelzflüssigem Polymer von einem gemeinsamen
Schmelzpool beschickt, um den Kern und die in die Flügel hineinragenden
Kernelemente zu erzeugen. Als Ergebnis gab es eine Flügelpenetration
durch das Kernpolymer (R1/R2 =
1,6, geschätzt
anhand des Verhältnisses ähnlich hergestellter
Fasern), damit die Flügel
besser an dem Kern haften konnten. Der Faserquerschnitt war im Wesentlichen
wie in 2 veranschaulicht.
-
BEISPIEL 1D (ERFINDUNGSGEMÄß)
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Es
wurde eine Faser im Wesentlichen wie in Beispiel 1C versponnen,
jedoch mit 5 Gew.-% Nylon 12[Poly(dodecanlactam)] (Rilsan® AMNO)
als Kohäsionsadditiv
in den Flügeln.
Die Fasern hatten eine Penetration eines Flügelabschnittes durch das Kernpolymer
(R1/R2 = 1,5), damit
die Flügel
besser an dem Kern hafteten. Der Faserquerschnitt war im Wesentlichen
wie in 2 dargestellt.
-
-
Diese
Daten zeigen, dass die Fasern für
Anwendungen von Strumpfwirkwaren und Bekleidung sehr gut waren.
Das überlegene
Verhalten der Fasern mit an dem Kern angebrachten Flügeln zeigt
sich anhand der Delaminierungsdaten. Die erfindungsgemäßen Fasern
können
eine Delaminierungsbewertung von weniger als etwa 1,0 haben. Darüber hinaus
zeigen die Daten, dass die Verwendung eines Additivs für die Adhäsion, wie
beispielsweise N12, im Flügelpolymer
von Vorteil ist.
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BEISPIEL 2A
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Es
wurde ein erfindungsgemäßes Dreifilament-Bikonstituentengarn
im Wesentlichen wie in Beispiel 1D mit den folgenden Unterschieden
versponnen. Jede Platte hatte fünf
Löcher
für das
Flügelpolymer,
die mit einem Abstand von 72° symmetrisch
angeordnet waren, so dass jede Faser fünf Flügel hatte. Das Polymer in den
fünf Flügeln bestand
zu 95 Gew.-% aus Polycaprolactam (3.14 IV, konventionell hergestellt
und erhalten von DuPont do Brasil) mit 5 Gew.-% Nylon 12 als Additiv.
Das Flügel/Kern-Verhältnis variierte
entsprechend den Angaben in Tabelle 2A. Die Appretur war eine Mischung
von Kokosnussfett, quaternärem
Amin, Wasser und nichtionischem Tensid, das mit 2 Gew.-% bezogen
auf die Faser aufgetragen wurde. Die Geschwindigkeit der Zuführrolle
betrug 420 Meter pro Minute und die verstreckte Faser wurde einer
Relaxation von 15% vor ihrem Aufwickeln unterworfen. Der Querschnitt
war im Wesentlichen der in 2 gezeigte;
R1/R2 betrug etwa 1,4
und die verstreckte Faser hatte 23 Denier (25 dtex).
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Die
prozentuale Abkochstreckung für
Garne mit variierendem Flügel/Kern-Verhältnis wurde
wie vorstehend bestimmt.
-
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Die
Ergebnisse in Tabelle 2A zeigen, dass eine höhere Abkochstreckung erhalten
wird, wenn das Flügel/Kern-Gewichtsverhältnis kleiner
ist als etwa 50/50 in der Faser des Beispiels, was bevorzugt wird,
wenn keine Begleitfaser mit der erfindungsgemäßen Faser verwendet wird. Oftmals
sind sogar geringere Flügel/Kern-Verhältnisse
bevorzugt (beispielsweise etwa 20/80 bis etwa 40/60), wenn mit der
erfindungsgemäßen Faser
zur Erhöhung
der Kraft der Wiederherstellung in dem Kombinationsgarn Begleitfasern
verwendet werden.
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BEISPIEL 2B
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Die
Haltbarkeit von Strumpfwirkware, das Durchscheinen und die Streckung
wurden als Funktion der linearen Gesamtdichte (Denier, Decitex)
der Flügel
bewertet. Die Fasern aus Beispiel 2A wurden zu Strumpfwirkwaren
gewirkt. Es wurde keine andere Faser verwendet. Die Gesamt-Denierzahl
der Faser und das Flügel/Kern-Volumenverhältnis wurden
variiert. Ein Gremium von Prüfern
bewertete subjektiv die Strumpfwirkware auf a) Haltbarkeit auf der
Grundlage der Nutzungsdauer, b) das ästhetische durchscheinende
Aussehen (in Bezug auf einen Referenzstandard für Strumpfwirkware, der ähnlich aus
10 Denier LYCRATM-Spandex umsponnen mit
7 Denier (8 dtex) Nylon 6-6 aus 5 Fasern gewirkt war), und c) prozentuale
Abkochstreckung. Die Haltbarkeit wurde dann als akzeptabel bewertet,
wenn sie 7 Tage überschritt;
das durchscheinende Aussehen wurde dann als akzeptabel bewertet,
wenn es dem Referenzstandard gleich war, und die prozentuale Streckung
wurde als akzeptabel bewertet, wenn er zwischen 40 und 120% lag
und ein Ausbeulen und "Absacken" der Strumpfwirkware
vermieden wurde. Die mit (*) versehenen Nummern und die fett gedruckten
Nummern in Tabelle 2B zeigen die Decitex-Zahl und die Flügel/Kern-Verhältnisse,
die qualitativ auf der Grundlage der drei Bewertungsbereiche bevorzugt
sind. Die Zahlen in der Tabelle sind auf Decitex der Flügel für jede Faser
summiert.
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-
Wenn
die Decitex-Gesamtzahl über
etwa 33 hinaus erhöht
wurde, war das durchscheinende Aussehen der Strumpfwirkware verringert.
Wenn die Decitex-Gesamtzahl bis unterhalb von etwa 22 verringert
wurde und die Summe der Flügel-Decitexzahl
unterhalb von etwa 11 fiel, begann die Haltbarkeit zu leiden. Wenn
die Flügel-Kern-Gewichtsverhältnisse
bis über
etwa 50/50 anstiegen, begann die prozentuale Streckung abzufallen
(wie zuvor in Beispiel 2A gezeigt wurde).
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Als
Ergebnis dieses Tests wurde der Schluss gezogen, dass eine bevorzugte
Bikonstituentenfaser der Erfindung eine lineare Gesamtdichte im
Bereich von etwa 22 bis 33 dtex, eine summierte Decitex-Zahl für den Flügelabschnitt
von mindestens etwa 11 und ein Flügel/Kern-Gewichtsverhältnis zwischen
35/65 und 50/50 haben kann.
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BEISPIEL 3A
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Es
wurde eine Bikonstituentenfaser der Erfindung im Wesentlichen entsprechend
der Beschreibung in Beispiel 2A mit der Ausnahme versponnen, dass
4 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Faser) einer Appretur auf
Polysiloxanbasis (entsprechend der Beschreibung in der US-P-4 999
120) anstelle der Appretur von Beispiel 2A aufgebracht wurde, die
Faser 20% relaxiert wurde, bevor sie aufgewickelt wurde, und der
bei dem Relaxationsschritt verwendete Dampf 20,7 kPa (3 psi) hatte.
Das Flügel/Kern/herausragender
Kern-Gewichtsverhältnis
betrug 38/53/9 und R1/R2 betrug
etwa 1,4. 5 ist eine Mikrophotographie
der Faser im Querschnitt, die 32 Denier (36 dtex im verstreckten
Zustand) und 108% Abkochstreckung, 24% Abkochschrumpfung und 92%
Erholung nach dem Abkochen hatte.
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BEISPIEL 3B
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Aus
der Faser von Beispiel 3A wurden auf einer kommerziellen Maschine
Strumpfrohlinge gewirkt, die typischerweise für jeden Durchlauf mechanisch
auf doppelumsponnene Spandex- Beinkonstruktionen
eingestellt war. Die Maschine war eine MATEC HSE 4.5, die mit etwa
700 U/min im Schenkelbereich und 800 U/min im Fersenbereich arbeitete
und auf Größe F eingestellt
war. Es wurde in etwa 2 min ein Beinrohling gewirkt. Die Beingarne
wurden der Maschine in der normalen Weise für Hartgarne zugeführt und
keine elektronischen Spanner verwendet. Die Strumpfhosenrohlinge
wurden durch Taumel-Dampfbehandlung bei Atmosphärendruck für 30 min appretiert. Die Kleidungsstücke wurden
anschließend
unter Anwendung einer automatischen Anlage eines Strumpfform-Autoklaven,
wie er in der Industrie Standard ist, für vier Sekunden bei 102° fixiert, gefolgt
von einem Trocknen bei 95°C
für 30
Sekunden. Die Stücklänge für das Strumpfformen
wurde so klein wie möglich
gewählt,
während
das Stück
in einem knitterfreien Zustand gehalten wurde. Die Stücke wurden unter
Verwendung von Standard-Säurefarbstoffen
bei 98°C
für 45
min gefärbt
und unter Anwendung der gleichen Formabmessung und Bedingung nachfixiert.
-
Das
resultierende Flächengebilde
hatte eine unerwartet hohe Wärmeleitfähigkeit
von 3,38 × 10–4 Watt/cm·°C.
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BEISPIEL 4
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Unter
Anwendung eines Apparates, wie er in 7 dargestellt
ist, wurden gemäß der Erfindung
Dreifilament-Bikonstituentengarne mit Polyesterflügeln und
Polyetheresterkernen hergestellt. Das Kernpolymer der Faser 4A war
HYTREL® 3078,
ein Polyetherester-Elastomer (ein eingetragenes Warenzeichen der
E. I. du Pont de Nemours and Company; Biegemodul 27.600 kPa (4.000
psi)). Das Kernpolymer für
die Fasern von Beispiel 4B und 4C war ein Polyetherester-Elastomer
mit einem weichen Segment aus Poly(tetramethylen-co-2-methyltetramethylenether)glykol
und einem harten Segment aus Butylenterephthalat (4G-T), hergestellt
im Wesentlichen entsprechend der Beschreibung in den US-P-4 906
721. Die Menge an 3-Methyltetrahydrofuran, die in das Copolyetherglykol
eingebaut wurde, betrug 9 Mol.-%, die Glykolzahl der mittleren relativen
Molekülmasse
betrug 2.750 und das Molverhältnis
von 4G-T zu Copolyetherglykol betrug 4,6:1. In Tabelle 4 wird dieses
Polymer bezeichnet als "2MePO4G:4G-T". Das Flügelpolymer
in den Fasern der Beispiele 4A und 4B war Poly(butylenterephthalat)
(4G-T, Crastin® 6129;
ein eingetragenes Warenzeichen der E. I. du Pont de Nemours and
Company; Biegemodul 2,4 Millionen kPa (350.000 psi)) und in Faser
4C war es Poly(trimethylenterephthalat) (3G-T). Das 3G-T wurde aus
1,3-Propandiol und
Dimethylterephthalat in einem Zweikesselprozess unter Verwendung
von Tetraisopropyltitanat als Katalysator, Tyzor® TPT
(ein eingetragenes Warenzeichen der E. I. du Pont de Nemours and
Company), bei 60 ppm bezogen auf das Polymer hergestellt. Dem 3G
wurde bei 185°C
in einem Umesterungskessel schmelzflüssiges DMT und Katalysator
zugegeben und die Temperatur bis 210°C erhöht, währenddessen Methanol abgetrieben
wurde. Das resultierende Intermediat wurde in einen Kessel zur Polykondensation übertragen,
wo der Druck auf 10,2 kg/cm2 (1 Millibar)
herabgesetzt und die Temperatur bis 255°C erhöht wurde. Sobald die gewünschte Schmelzviskosität erreicht
wurde, wurde der Druck erhöht
und das Polymer extrudiert, gekühlt
und zu Pellets geschnitten. Die Pellets wurden in der festen Phase
bis zu einer Grenzviskosität
von 1,04 dl/g in einem Taumeltrockner polymerisiert, der bei 212°C betrieben
wurde. Der Spinndüsenstapel
und die Spinnbedingungen für
die jeweiligen Fasern dieses Beispiels waren im Wesentlichen die
gleichen wie in Beispiel 2A mit der Ausnahme, dass es in den Flügeln kein
Polymeradditiv gab, die Flügel
40 Gew.-% der Gesamtfaser ausmachten, 4 Gew.-% (bezogen auf die
Faser) der in Beispiel 3A beschriebenen Appretur aufgebracht wurden
und die Faser um 20% relaxiert wurde, bevor sie mit Hilfe von Dampf
bei 20,7 kPa (3 Pounds per square inch) aufgewickelt wurde. Die
Fasern hatten die in Tabelle 4 angegebenen Eigenschaften.
-
-
Die
Delaminierungsbewertung für
die Faser 4B betrug 0,0. Das durchscheinende Aussehen der Strumpfrohlinge,
die aus Fasern der Beispiele 4A, 4B und 4C gewirkt wurden war nach
dem Dampffixieren, Färben
und Appretieren gleichförmig
und haben eine gute Streckung und Erholung.
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BEISPIEL 5A
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Es
wurde eine Bikonstituentenfaser nach der vorliegenden Erfindung
mit den Polymeren und der Appretur von Beispiel 1D unter Anwendung
des Apparates von 7 und dem Spinndüsenstapel
und den Spinnbedingungen von Beispiel 3A mit der Ausnahme versponnen,
dass 13 Gew.-% Appretur bezogen auf das Gewicht der Faser verwendet
wurden. Die Flügel-
und Kernpolymere gelangten erstmalig miteinander etwa 0,076 cm vor
dem Verspinnen zu Fasern in Kontakt.
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Der
Kern penetrierte den Flügel,
so dass das Flügel/Kern/herausragender
Kern-Gewichtsverhältnis 39/51/10
(R1/R2 etwa 1,5)
betrug. Die Faser hatte eine lineare Dichte von 20 Denier (22 dtex),
eine prozentuale Abkochstreckung von 100%, eine Abkochschwindung
von 23% und eine Erholung nach dem Abkochen von 94%.
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BEISPIEL 5B
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Es
wurden vier Enden der Faser von Beispiel 5A mit einem Luftstrahl
unter Bildung eines Bikonstituentengarns verflochten. Das textile
Flächengebilde
wurde auf einer SULZER RUTI 5100 (Luftstrahl-Webstuhl) in einen
3/1-Aufbau unter Verwendung von mit Luftstrahl verflochtenen Bikonstituentengarn
als Schuss mit 38 Garnen pro Zentimeter (96 Schusseinträge/inch)
und 44 Denier (48 dtex/34 Filament TACTELTM (ein
eingetragenes Warenzeichen der E. I. du Pont de Nemours and Company)
Typ 6342 Nylon als die Kette bei 48 Kettenden pro Zentimeter (121
pro inch) gewebt. Das Gewebe wurde mit Hilfe von Dampf und Relaxieren
bei 115°C,
MCF-Strahlwäsche
bei 70°C;
MCF-Strahlfärbung bei
100°C für 60 min
unter Anwendung von Standard-Säurefarbstoffen
für Nylon
und Warmfixieren bei 190°C
für 30
Sekunden fertiggestellt. Diese textilen Flächengebilde waren bauschfrei
und glatt ohne Knitterstellen beim Lufttrocknen und sie zeigten
eine gute Streckung und Erholung und einen hervorragenden Hartfaser-Griff
und ästhetisches
Aussehen. Das relaxierte fertiggestellte Gewebe hatte die folgenden
Eigenschaften:
-
-
Ein
Gewebe einer Breite von 5 cm × 10
cm Länge
ließ sich
von Hand um 40% strecken, wonach es sich um mehr als 95% erholte.
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BEISPIEL 6
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Dieses
Beispiel veranschaulicht die Verwendung einer Spinndüse in voller
Dicke zur Herstellung der erfindungsgemäßen Faser. Es wurde der gleiche
Präkoaleszens-Spinndüsenstapel
wie in Beispiel 1C mit der Ausnahme verwendet, dass Trägerplatte
E durch eine Spinndüse
(11A) einer Dicke von 0,794 cm (0,3125 inch) mit
einer Spinndüsenkapillare
(Länge
0,038 cm (0,015 inch)) des gleichen Musters, der gleichen Größe, Axialrapport
und der gleichen radialen Orientierung wie die Düse der Spinndüsenplatte
A (8A) und mit einer runden Senke mit einem Durchmesser
von 0,357 cm (0,1406 inch) ausgetauscht wurde. Das Flügel- und das
Kernpolymer gelangten miteinander erstmals etwa 0,87 cm (0,794 cm
Spinndüse
+ 0,038 cm Platte A + 0,038 cm Platte B) vor der Erzeugung der Faser
in Kontakt. Es wurde eine 25 Denier(28 dtex)-Bikonstituentenfaser
hergestellt, die sechs Flügel
aus Poly(hexamethylen-co-2-methylpentamethylenadipamid)
hatte, worin der Hexamethylen-Teil mit 80 Mol.-% der Diamin-derivierten
Teile vorlag (konventionell hergestellt, relative Viskosität 90) und
einen Kern aus PEBAX 3533SN, Polyetheresteramid, das unter Anwendung
des Apparates von 7 mit einem Streckverhältnis von
4-fach versponnen
wurde und bei 1.400 m/min aufgewickelt wurde. Das Flügel/Kern/herausragender
Kern-Gewichtsverhältnis betrug
45/48/7 und R1/R2 betrug
etwa 1,4. In der auf diese Weise versponnenen Faser penetrierte
der Kern den Flügel,
jedoch ohne den oftmals bevorzugten verringerten Verstreckungsabschnitt,
wie er in 3 gezeigt ist.
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BEISPIEL 7
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Dieses
Beispiel veranschaulicht eine Bikonstituentenfaser mit drei Flügeln, in
der die Flügel
den Kern penetrieren, und veranschaulicht außerdem die Verwendung eines
dünnen
Spinndüsenstapels
zur Herstellung der Faser. Das Flügelpolymer war Poly(hexamethylendodecanamid)
(Grenzviskosität
1,18, Zytel® 158,
ein eingetragenes Warenzeichen der E. I. du Pont de Nemours and
Company) und das Kernpolymer war PEBAX® 3533SA,
Polyetheresteramid. Es wurde ein Zehnfilamentgarn von 70 Denier
(78 dtex) mit einem Volumenverhältnis
von Flügel
zu Kern von 40/60 bei einer Spinndüsentemperatur von 265°C versponnen.
Es wurde der allgemein in 10 gezeigte
Präkoaleszens-Spinndüsenstapel
verwendet, wobei sich jedoch die einzelnen Platten von denen in
den vorangegangenen Beispielen unterschieden. Die in 10A gezeigte Spinndüsenplatte A aus rostfreiem
Stahl hatte eine Dicke von 0,038 cm (0,015 inch) und hatte durch
sie hindurch mit Hilfe der Methode nach Beispiel 1A geschnittenen
Düsen in
Form von drei geraden Flügeln 1 für jede zweite
Breite und symmetrisch angeordnet im Abstand eines Winkels von 120° um ein Symmetriezentrum;
es gab keine Senke oberhalb der Kapillardüse. Jeder Flügel 140 war
0,102 cm (0,040 inch) lang (Länge 144 plus
Länge 146 in 10A) von seiner Spitze bis zum Umfang einer mittigen
runden Spinndüsenbohrung 142 mit
einem Durchmesser von 0,030 cm (0,012 inch), deren Mitte mit dem
Symmetriezentrum zusammenfiel. Als nächstes bezug nehmend auf 10B ist die Verteilerplatte B mit einer Dicke
von 0,025 cm (0,010 inch) koaxial über der Spinndüsenplatte
A so ausgerichtet, dass jede zweite Flügeldüse 150 der Verteilerplatte
B mit einem Flügel 140 der
Spinndüsenplatte
A ausgerichtet war; jede Flügeldüse 150 der
Verteilerplatte B war 0,349 cm (0,1375 inch) von seiner Spitze bis
zum Symmetriezentrum lang. Die Dosierplatte C (10C) hatte eine Dicke von 0,025 cm (0,010 inch)
und hatte Bohrungen 160 mit einem Durchmesser von 0,064
in (0,025 inch), Bohrungen 162 mit einem Durchmesser von
0,03 cm (0,015 inch) und die mittige Bohrung 164 mit einem
Durchmesser von 0,025 cm (0,010 inch). Platte C war mit der Verteilerplatte
B so ausgerichtet, so dass bei Gebrauch das Flügelpolymer mit Hilfe der Schmelzpoolplatte
D (siehe kurz 10) zu den Bohrungen 160 zugeführt wurde und
Kernpolymer zu den Bohrungen 162 und 164 der Verteilerplatte
C zugeführt
und durch Platte B zur Platte A verteilt wurde, um ein Filament
zu erzeugen, worin die Flügel
den Kern penetrierten. Es gab in der Spinndüsenplatte A keine Senke und
die vereinte Dicke der Platten A, B und C betrug lediglich 0,089
cm (0,035 inch). Das Garn wurde mit einer Geschwindigkeit der Streckrolle
von 1.225 Meter pro Minute 3,5-fach verstreckt und in einem Dampfstrahl
bei Atmosphärendruck
mit einer Aufwickelgeschwindigkeit von 1.045 Meter pro Minute relaxiert.
Das Garn wickelte eine spiralige Verdrillung bei Dampfbehandlung
in relaxiertem Zustand und hatte eine hohe Streckung und Erholung.
Eine Mikrophotographie des Querschnittes einer nach diesem Beispiel
erzeugten Faser ist in 13 gezeigt.
-
BEISPIEL 8
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Dieses
Beispiel veranschaulicht die Verwendung einer Spinndüsenplatte
mit konventioneller Dicke für die
Herstellung der erfindungsgemäßen Faser.
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Beispiel
1A wurde mit den folgenden Unterschieden wiederholt. Es wurde keine
Spinndüsenträgerplatte
E verwendet (siehe 8). Die Spinndüsenplatte
A hatte eine Dicke von 0,794 cm (0,3125 inch) und jede Spinndüse hatte
eine Senke mit einem Durchmesser von 0,254 cm (0,100 inch) und eine
0,038 cm (0,015 inch) lange Kapillare am Boden der Senke. Wie in 11A gezeigt wird, hatte jede Spinndüse in der
Spinndüsenplatte
A sechs gerade Düsenöffnungen 170,
von denen jede eine Mittellinie entlang der langen Achse hatte, die
durch ein Symmetriezentrum verlief und eine Länge von 0,089 cm (0,035 inch)
von ihrer Spitze bis zum Umfang der mittigen runden Bohrung 172 hatte.
Die Länge 174 von
der Spitze jedes Flügels
bis 0,038 cm (0,015 inch) hatte eine Breite von 0,010 cm (0,004
inch); die Länge 176 war
0,051 cm (0,020 inch) lang und 0,007 cm (0,0028 inch) breit. Die
Spitze jedes Flügels
war zu einer Hälfte
der Breite der Spitze gerundet geschnitten. Die Verteilerplatte
B (siehe 11B) hatte eine Dicke von 0,038
cm (0,015 inch) und hatte sechs Flügeldüsen 150, die jeweils über eine
entsprechenden Senke in der Spinndüsenplatte A zentriert waren
und so orientiert waren, dass jede Flügeldüse 150 in Platte B
ausgerichtet war mit einer Flügeldüse 170 von
Platte A. Jede Flügeldüse 150 in
Platte B war 0,152 cm (0,060 inch) lang und 0,051 cm (0,020 inch)
breit und hatte eine auf einen Radius von 0,025 cm (0,010 inch)
gerundete Spitze. Eine mittige Bohrung 152 in Platte B
hatte einen Durchmesser von 0,254 cm (0,100 inch). Die Dosierplatte
C (siehe 11C) war ebenfalls 0,038 cm (0,015
inch) dick. In Platte C hatten die Bohrungen 160 einen
Durchmesser von 0,020 cm (0,008 inch) und waren 0,254 cm (0,100
inch) von der Mitte einer mittigen Bohrung 162 entfernt,
die einen Durchmesser von 0,203 cm (0,080 inch) hatte. Platte C
war ausgerichtet mit Platte B, so dass die sechs Bohrungen 160 von
Platte C sich oberhalb der Mittellinien der Flügeldüsen 150 von Platte
B befanden. Die Platten waren so ausgerichtet, dass das zu der Bohrung 162 von
Platte C zugeführte
elastomere Kernpolymer durch die Mitte der Platten B und A strömte und
den Kern der Faser bildete. Es wurde nichtelastomeres Flügelpolymer
den Bohrungen 160 in Platte C zugeführt und strömte durch die Flügeldüsen der
Platten B und A, um die Flügel
der Faser zu erzeugen. Die Flügel-
und Kernpolymere gelangten erstmalig an der Oberseite der Verteilerplatte
B in Kontakt, die sich 0,833 cm (0,328 inch) oberhalb der Vorderseite
der Spinndüsenplatte
A befand, von der die Faser extrudiert wird.
-
Die
Spinndüsentemperatur
betrug 247°C.
Es wurde ein Garn mit 14 Filamenten versponnen, 5 Gew.-% einer Appretur
auf Polyetheresterbasis anstelle der zuvor verwendeten Appretur
aufgebracht und das Garn mit 15% (bezogen auf die gestreckte Garnlänge) relaxiert,
bevor es aufgewickelt wurde. Das verstreckte und zum Teil relaxierte
Garn hatte eine lineare Dichte von 75 Denier (83 dtex) und R1/R2 betrug 1,20.
Eine Mikrophotographie des Querschnittes der Faser ist in 6 gezeigt.
-
Obgleich
die Erfindung in Verbindung mit ihrer detaillierten Beschreibung
beschrieben wurde, gilt als selbstverständlich, dass die vorstehend
ausgeführte
Beschreibung von der Natur her exemplarisch und beispielhaft ist
und zur Veranschaulichung der Erfindung und ihrer bevorzugten Ausführungsformen
vorgesehen ist.