NO117932B - - Google Patents

Description

Kontinuerlig filament av syntetisk, termoplastisk polymermateriale med vesentlig samme tverrsnittsareal men varierende tverrsnittsform, fremgangsmåte for fremstilling av samme, samt apparat for utførelse av fremgangsmåten.

Denne oppfinnelse vedrører et kontinuerlig filament av syntetisk, termoplastisk polymermateriale med vesentlig samme tverrsnittsareal langs sin lengde samt en fremgangsmåte for fremstilling av et slikt filament.

Ved spinning av filamenter av ensartet polymermateriale er det kjent å forandre et filaments tverrsnittsareal under bibehold av tverrsnittets form, f.eks. ved strekking av partier av filamentet. Det er også tidligere kjent å fremstille filamenter med ikke sirkulært tverrsnitt, hvor tverrsnittsformen forandres samtidig med tverrsnittsarealet ved at filamentet formes med partier med ikke sirkulært tverrsnitt med stort areal som går over i tilspis-sede partier med betydelig mindre tverrsnittsareal og annen tverrsnittsform. Dette oppnås ved forandring av matningstrykket til ekstruderingsdysen og fjernelse av oppløsningsmidlet etter ekstrudering.

Det er videre tidligere kjent å fremstille filamenter med partier med en annen farve enn mellomliggende partiers ved at filamentstrengen like før ekstrudering stedvis påføres en annen polymerkomposisjon som legger seg på den første slik at det dannes filamenter med fortykkede partier med en annen farvevirkning enn mellomliggende partiers.

Et filament som er utført i samsvar med oppfinnelsen utmer-ker seg i det vesentlige ved at tverrsnittsformen varierer langs filamentets lengde fra en vesentlig sirkulær form til en ikke sirkulær form, idet partiene med sirkulær form over overgangspartier går over i partier med avvikende form og omvendt, og at filamentets polymerkomposisjon består av polymerkomponenter med forskjellig viskositet og overflatespenning idet de enkelte polymerkomponenters andel i partiene med sirkulært tverrsnitt er forskjellig fra andelen i partiene med ikke sirkulært tverrsnitt og varierer gradvis langs overgangspartienes lengde. Ved en utførelse av oppfinnelsen har polymerkomponentene forskjellig latent krympningsevne under innvirkning av varme og fuktighet. Overgangspartiene kan ha asymmetrisk tverrsnitt i forhold til filamentaksen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen går i det vesentlige ut på at to adskilte polymerkomponenter som ved ekstruderingstemperatur har forskjellig viskositet og overflatespenning i smeltet tilstand tilføres kontinuerlig i en kontrollert volumetrisk mengde til en blandeinnretning og sammenblandet ekstruderes ved pumping i kontrollert volumetrisk mengde i form av en eneste smeltet strøm gjennom en ikke sirkulær åpning for dannelse av en eneste kontinuerlig streng, idet andelene av komponentene som tilføres blandingsinnretningen varieres periodisk slik at den frembragte blanding alternerende varierer med hensyn til polymersammensetningen hvorved den ekstruderte streng omfatter lengdepartier med varierende polymersammensetning og hvor den ekstruderte streng gis anledning til å stivne med en slik hastighet at noen alternerende lengdepartier beholder ikke-sirkulær tverrsnittsform, mens andre alternerende lengdepartier antar vesentlig sirkulær tverrsnittsform.

I og med oppfinnelsen har man tilveiebragt et nytt termoplastisk polymerfilament med tilsynelatende variabel denier som kan gis en intens optisk virkning ved at filamentene består av flere polymerkomponenter med forskjellige egenskaper og ved at polymersammensetningen varierer langs filamentets lengde i det vesentlige i samsvar med variasjonen av filamentets tverrsnittsform. Ved utførelsen hvor komponentene har forskjellig latent krympningsevne oppnås dessuten at filamentet blir selvkrusende, og ytterli-gere variasjon i krusningen kan oppnås som følge av de ovenfor nevnte overgangspartier med asymmetrisk tverrsnitt i forhold til filamentaksen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av eksempler under henvisning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser i forstørret målestokk en del av en spinnedyse, fig. 2 en perspektivskisse av et parti av et filament fremstilt ifølge oppfinnelsen, fig. 3 viser skjematisk et tverrsnitt av et apparat til fremstilling av filamentet ifølge fig. 2, fig. 4 et snitt langs linjen 4 - 4 på fig. 3, og fig. 5 viser et snitt langs linjen 5 - 5 på fig. 3.

Et smeltespunnet filament fremstilles ved ekstrudering av et polymer gjennom en ikke sirkelformet åpning, såsom 2 2 ifølge fig. 1, hvor filamentet dannes ved smeltens størkning. Man er kom-met frem til at det faste filaments tverrsnitt tilveiebragt etter ekstrudering gjennom en bestemt ikke sirkelformet åpning er i det vesentlige avhengig av ekstruderingssmeltens skjærviskositet og den dynamiske overflatespenning. Innenfor systemets grenser søker overflatespenningen å begrense overflatespenningens energi til et minimum som svarer til et sirkelformet tverrsnitt. De viskøse krefter motvirker derimot strømningene i smeltefilamentet. Derfor vil et filament av polymermateriale med stor viskositet stort sett søke å beholde den ikke sirkelformede åpnings generelle tverrsnittsform, mens et smeltefilament med liten viskositet vil søke å innta sirkelaktig tverrsnittsform før størkning.

Disse betraktninger er lagt til grunn for dannelse av et nytt filament med i det vesentlige konstant deniertall, men varierende tverrsnittsform. Etter ekstruderingen har filamentstrengen ikke sirkelformet tverrsnitt og er sammensatt av makroskopisk adskilte polymerkomponenter som varierer sterkt med hensyn til viskositet og overflatespenning. Strengen omdannes til et filament med varierende tverrsnittsform langs filamentets lengde, som vist på fig. 2. Av denne figur fremgår at filamentet 24 har en øvre del 26 som har i det vesentlige korsformet tverrsnitt som tilnær- met svarer til spinneåpningens 2 2 tverrsnitt. Filamentets 24 nedre del 2 8 har i det vesentlige sirkelformet tverrsnitt, og er vesentlig smalere i diameter enn delens 26 tilsynelatende bredde, hvis projeksjon er vist ved streket linje 30, selv om tverrsnittsarea-lene til delene 26 og 2 8 er like store.

Filamenter med den forklarte form har mange anvendelser». Variasjon i filamentets tilsynelatende tykkelse bevirker at filamentet får stor voluminøsitet samtidig som friksjonen mellom filamentene innbyrdes blir større. Da filamentet imidlertid har omtrent konstant deniertall over hele sin lengde, er også filamentets fysikalske styrke i det vesentlige konstant over hele filamentet. Filamenter av den her nevnte art kan trekkes ved hjelp av vanlig utstyr med bare mindre modifikasjoner.

Et eksempel på et apparat til fremstilling av filamentet ifølge fig. 2 er vist på fig. 3-5.

Apparatet ifølge fig. 3 omfatter en spinnedyseblokk 20 med en kanal 32 som er forbundet med innløpet til en vanlig doserings-pumpe 33 med konstant volum. En kort kanal 37 fører polymeret fra doseringspumpens 3 3 utløp til spinnedysens 18 bakside, hvor polymeret ekstruderes gjennom dysens ikke sirkelformede åpning 22. To tilførselskanaler 34 og 36 med sirkelformet tverrsnitt forløper nedover gjennom blokken 2 0 og kan alternativt forbindes med kanalen 32 ved hjelp av en doseringsmekanisme 38. Den sistnevnte meka-nisme består av en aksel 4 0 som strekker seg gjennom og er dreibart lagret i blokken 20, slik at den går gjennom kanalene 34 og 36. En doseringskanal 42 går gjennom akselen 40 i flukt med kanalen 34 og forbinder denne kanal med kanalen 32 når akselen 40 er innstilt tilsvarende. En lignende doseringskanal 44 finnes i akselen 40 for å forbinde kanalen 36 med kanalen 32 når kanalen 34 ikke er forbundet med kanalen 32. Kanalenes 42 og 44 akser strekker seg loddrett på hverandre sett i akselens 4 0 retning. Akselen er ut-styrt med dreieinnretninger, f.eks. et tannhjul 46, som kan drives av en motor.

I den på fig. 3 viste stilling er kanalen 34 ved kanalen 42 forbundet med kanalen 32, mens kanalen 36 er avstengt fra kanalen 32, hvilket er en følge av kanalenes 42 og 44 innbyrdes plassering. Når akselen 4 0 dreies omtrent 9 0°, forandres stillingen og polymeret i kanalen 36 vil føres gjennom kanalen 44 til kanalen 32 for å ledes til doseringspumpens 33 innløp. I mellomliggende rotasjons- stillinger vil både kanalen 34 og kanalen 36 være forbundet med kanalen 32, men i forskjellig grad, slik at doseringspumpen 33 all-tid vil tilføres polymermateriale. Hele spinneblokken er omgitt av en varmekappe (ikke vist) for nøyaktig styring av polymersmel-tens temperatur.

For å danne et filament med ny tekstur ifølge fig. 2, hvor filamentmaterialet ved spinnetemperatur kan variere vesentlig med hensyn til forholdet mellom viskositet og overflatespenning, føres to polymermaterialer under trykk til kanalene 34 og 36 ved hjelp av en passende pumpeanordning (ikke vist). Polymermaterialene må kunne forenes med hverandre, dvs. de vil kunne blandes, slik at en sterk forbindelse vil kunne dannes mellom komponentene. I polymeret i kanalen 34 kan forholdet mellom viskositet og overflatespenning være forholdsvis stort sammenlignet med forholdet i polymeret i kanalen 36.

Doseringsakselen 4 0 dreies enten med konstant eller med varierende dreiehastighet, slik at polymeret alternativt tilføres kanalen 32 fra kanalen 34 og kanalen 36. Derfor vil polymerstrengen ekstrudert fra dyseåpningen 22 ha partier som hovedsakelig eller utelukkende består av polymeret fra kanalen 34 og partier som hovedsakelig eller utelukkende består av polymeret fra kanalen 36, samt mellomliggende partier eller overgangsområder, som antydet ved 48, som inneholder polymerkomponenter fra begge tilførselska-naler.

Den således ekstruderte filamentstreng avkjøles og størkner med passende hastighet, slik at polymerkomponenten fra kanalen 34

søker å opprettholde åpningens 2 2 tverrsnittsform (delen 26 på fig. 2), mens komponenten fra kanalen 36 søker å gå sammen inn i et parti med sirkelformet tverrsnitt. Avkjøling kan bevirkes f.eks. ved en luftstrøm som ledes mot den ekstruderte polymerstreng.

Om nødvendig kan det brukes andre innretninger til å sikre at det ekstruderte polymervolum pr. tidsenhet holdes konstant. Således kan forskjellige pumpetrykk anvendes for polymerene i kanalene 34 og 36, eller doseringskanalene 42 og 44 kan ha forskjellige tverrsnitt for å kompensere differansene i polymerenes viskositet.

Hvis polymere velges slik at de ikke bare skiller seg fra hverandre ved forholdet mellom viskositet og overflatespenning, men også ved den latente krympeevne under varmens eller fuktighe tens innvirkning, får man et selvkrusende filament som produkt. Selvkrusende filamenter har man fremstilt tidligere ved flerspinning under forhold som sikret filamentene i det vesentlige konstant tverrsnittsform. Den nye fremgangsmåte ved spinning gjennom ikke sirkelformede åpninger bringer med seg klare fordeler like overfor den kjente fremgangsmåte, fordi filamentets tverrsnittsform varierer kontinuerlig, og fordi, hvilket er mer viktig, over-gangen fra en polymerkomponent til en annen foregår overveiende aksialt asymmetrisk, som vist ved 48 på fig. 2. Derfor vil den vanlige jevne skrueformede krusning ikke utvikles. I stedet vil krusningen være tilfeldig både med hensyn til sin art og utstrek-ning. Det kan finnes skrueformede vindinger som strekker seg over noen centimeter som så følges av sagtakkede vindinger med meget tilfeldig amplitude og hyppighet og beliggende i et aksialt plan. Voluminøsiteten og mellomfilamentær kohesjon vil derfor ved slike selvkrusende filamenter være vesentlig større enn ved vanlige fila-mentgarn, som er spunnet ved flerspinning og som har sirkelformet tverrsnitt.

En annen nyttig modifikasjon som også er i og for seg kjent går ut på å velge polymere som ikke bare er forskjellige med hensyn til forholdet mellom viskositet og overflatespenning, men også med hensyn til evne til å farves. Man kan f.eks. ekstrudere et polymer med liten viskositet, såsom nylon 6, og et annet polymer med stor viskositet, såsom nylon 66. Hvis disse polymere ekstruderes gjennom en ikke sirkelformet åpning, vil nylon 6 vanligvis farves mørkere enn nylon 66 med den følge at man får uregulære striper langs filamentene. Alternativt kan nylon 66 som inneholder dypfarve for tilsetninger, kombineres med et normalt nylon 66 polymer. En lignende modifikasjon kan fåes ved ekstrudering av strenger av smeltefarvede polymere, f.eks. en polymerstreng farvet med blåpigment og en polymerstreng farvet hvit eller ufarvet. Det fremstilte filament vil da inneholde blått og hvitt og vil virke meget tiltalende når det forarbeides til tekstilvare.

Som det fremgår av ovennevnte, muliggjør fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen fremstilling av et filament med et utseende som ligner utseendet til et filament med varierende denier, selv om filamentets denier i virkeligheten holdes konstant langs filamentets lengde. Bruken av polymerkomponenter hvis evne til å krympe under varmens eller fuktighetens innvirkning varierer, skaf fer et selvkrusende filament med tilfeldig krusningsmønster. Kom-binasjonen av polymerkomponenter som varierer med hensyn til evne til å oppta farvestoff, skaffer muligheter for nye filamenter med ønskelig tilfeldig varierende farvemønstre. De nye filamenter er behagelige ved berøring, har passende glans og porøsitet og fila-mentenes natur bevirker at det er en vesentlig friksjon mellom filamentene etter at disse er forarbeidet til et tekstilprodukt e.l.

Claims (8)

1. Kontinuerlig filament av syntetisk, termoplastisk polymermateriale med vesentlig samme tverrsnittsareal langs sin lengde,karakterisert vedat tverrsnittsformen varierer langs filamentets lengde fra en vesentlig sirkulær form til en ikke sirkulær form, idet partiene med sirkulær form over overgangspartier går over i partier med avvikende form og omvendt, og at filamentets polymerkomposisjon består av polymerkomponenter med forskjellig viskositet og overflatespenning idet de enkelte polymerkomponenters andel i partiene med sirkulært tverrsnitt er forskjellig fra andelen i partiene med ikke sirkulært tverrsnitt og varierer gradvis langs overgangspartienes lengde.

2. Filament ifølge krav 1,karakterisert vedat komponentene har forskjellig latent krympningsevne under innvirkning av varme og fuktighet slik at filamentet er selvkrusende.

3.. Filament ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at overgangspartiene har asymmetrisk tverrsnitt i forhold til filamentaksen. M-.

Fremgangsmåte for fremstilling av et filament ifølge krav 1 eller 3,karakterisert vedat to adskilte polymerkomponenter som ved ekstruderingstemperatur har forskjellig viskositet og overflatespenning i smeltet tilstand tilføres kontinuerlig i en kontrollert volumetrisk mengde til en blandeinnretning og sammenblandet ekstruderes ved pumping i kontrollert volumetrisk mengde i form av en eneste smeltet strøm gjennom en ikke sirkulær åpning for dannelse av en eneste kontinuerlig streng, idet andelene av komponentene som tilføres blandingsinnretningen varieres periodisk slik at den frembragte blanding alternerende varierer med hensyn til polymersammensetningen hvorved den ekstruderte streng omfatter lengdepartier med varierende polymersammensetning og hvor den ekstruderte streng gis anledning til å stivne med en slik hastighet at noen alternerende lengdepartier beholder ikke-sirkulær tverrsnittsform, mens andre alternerende lengdepartier antar vesentlig sirkulær tverrsnittsform.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4 til fremstilling av filamentet ifølge krav 2,karakterisert vedat de nevnte polymerkomponenter også varierer med hensyn til latent krympningsgrad under innvirkning av varme og fuktighet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5,karakterisert vedat komponentene på i og for seg kjent måte avviker fra hverandre med hensyn til farvemottagelighet eller sin farve.

7. Apparat til utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 4, 5 eller 6, omfattende en ikke sirkulær ekstruderingsåpning og innretninger for kontinuerlig tilførsel av smeltet polymer til åpningen,karakterisert vedat apparatet foran åpningen omfatter adskilte tilførselskanaler (34, 36) som hver fører kontinuerlig en strøm av smeltet polymermateriale fra sin resp. adskilte tilførsel til en felles blandingskanal (32) som inneholder en blanding av materiale fra de adskilte tilførselskanaler, en doserings-innretning (38) i materialets bevegelsesbane mellom tilførselska-nalene (34, 36) og blandingskanalen (32) for å variere mengden av strømmen som passerer en tilførselskanal (34) i forhold til mengden som passerer den annen tilførselskanal (3 6) og føres inn i nevnte blandingskanal (32), og en pumpeinnretning (33) ved blan-dingskanalens (32) utleveringsende for utlevering av blandingsma-teriale i kontrollert volumetrisk mengde i form av en kontinuerlig strøm til den nevnte ekstruderingsåpning (22).

8. Apparat ifølge krav 7, hvor ekstruderingsåpningen er anord-net i en spinneblokk,karakterisert vedat doserings-innretningen (38) omfatter en dreibar aksel (40) som strekker seg gjennom spinneblokken (20) og har radiale kanaler (42, 44) som er i avstand fra hverandre langs akselens aksialretning og hvilke kanaler (42, 44) er innrettet til å innta varierende stillinger i forhold til tilførselskanalene, og hvor kanalene (42, 44) er an-ordnet med vinkel i forhold til hverandre, slik at en (42) av dem ad gangen er i flukt med sin tilsvarende tilførselskanal (34) i en grad som er forskjellig fra den annen kanal (44) som er i flukt med den annen tilførselskanal (36).