DE68907740T2

DE68907740T2 - Verfahren zum Erzeugen von Kräuseln auf Fäden mit hohem Zugelastizitätsmodul.

Info

Publication number: DE68907740T2
Application number: DE89101032T
Authority: DE
Inventors: Mutsuo Katsu
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1988-01-22
Filing date: 1989-01-21
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2009-01-22
Also published as: JP2581727B2; EP0327867A2; EP0327867A3; DE68907740D1; JPH01192839A; EP0327867B1; US4912821A

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum Herstellen von gekräuselten Filamenten mit hohem Zugelastizitätsmodul durch Kompressionskräuselung gemischter Filamente.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich also allgemein mit einem Verfahren zum Herstellen einer Kräuselung in Filamenten mit hohem Zugelastizitätsmodul. Speziell befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem Verfahren zum Herstellen einer Kräuselung in künstlichen Filamenten mit einem hohen Zugelastizitätsmodul von 5000 kg/mm² oder mehr durch ein Kompressionskräuselungsverfahren zur Gewinnung gekräuselter Filamente mit hohem Zugelastizitätsmodul, welche mit Stapelfasern verbunden werden können, die besser für ein Verspinnen geeignet sind.
Es ist beispielsweise aus der JP-A-48-35155 bekannt, daß künstlichen Filamenten mit Hilfe eines Kompressionskräuselungsverfahrens oder eines Zahnradkräuselungsverfahrens eine künstliche Kräuselung erteilt werden kann. Es ist ebenfalls bekannt, daß unter dem Aspekt der Produktivität das Kompressionskräuselungsverfahren, bei dem mit einer Stauchkammer gearbeitet wird, am besten geeignet ist, und folglich wurden Versuche unternommen, Filamente mit hohem Zugelastizitätsmodul künstlich zu kräuseln, beispielsweise Aramidfilamente vom Paratyp mit einem Zugelastizitätsmodul von 7100 kg/mm² mittels des Kompressionskräuselungsverfahrens, bei dem mit einer Stauchkammer gearbeitet wird.
Wenn ein Kompressionskräuselungsverfahren mit einem Strang aus Filamenten mit hohem Zugselastizitätsmodul in einer Kompressionskräuselungsvorrichtung durchgeführt wird, stellt sich häufig heraus, daß kurz nach dem Beginn des Kräuselungsvorganges der Bündelungszustand des aus Filamenten bestehenden Stranges, welcher der Kräuselungsvorrichtung zugeführt wird, in Unordnung ist und daß gleichzeitig ein Schütteln der Kräuselungsvorrichtung eintritt und somit der Kräuselungsprozeß nicht fortgesetzt werden kann. Außerdem haben die dabei erhaltenen gekräuselten Filamente unbefriedigende Kräuselungseigenschaften und sind somit in der Praxis nicht brauchbar.
Wenn derselbe Kräuselungsprozeß, wie er oben beschrieben wurde, auf andere Filamente mit hohem Zugelastizitätsmodul angewandt wurde, beispielsweise auf Stahlfilamente mit einem Zugelastizitätsmodul von 20000 kg/mm² und Glasfilamente mit einem Zugelastizitätsmodul von 7000 kg/mm², trat in derselben Weise, wie dies oben beschrieben wurde, ein Schütteln der Kräuselungsvorrichtung ein und die dabei erhaltenen gekräuselten Filamente zeigten unbefriedigende Kräuselungseigenschaften.
Wenn die gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls in Form von Stapelfasern einem Spinnprozeß unterworfen wurden, zeigte es sich, daß ein Wickel der Fasern um die Kardierwalze gewickelt wurde, und folglich konnte der Spinnprozeß nicht fortgesetzt werden.
Die Entwicklung eines effektiven Verfahrens zum Erzeugen einer befriedigenden Kräuselung in Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls unter Verwendung einer Kompressionskräuselungsvorrichtung ist also stark erwünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, um in Filamenten mit hohem Zugelastizitätsmodul eine Kräuselung mit einer hohen Wirksamkeit und Produktivität herzustellen.
Diese Aufgabe wird durch das eingangs angegebene Verfahren gelöst, welches gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß die gemischten Filamente hergestellt werden, indem man eine Anzahl von einen hohen Zugelastizitätsmodul aufweisenden Filamenten mit einem Zugelastizitätsmodul von 5000 kg/mm² oder mehr mit einer Anzahl von zusätzlichen Filamenten mischt, welche einen Zugelastizitätsmodul von 3000 kg/mm² aufweisen.
Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß das Verfahren zum Herstellen einer Kräuselung in den Filamenten mit hohem Zugelastizitätsmodul kontinuierlich unter Verwendung einer Kompressionskräuselungsvorrichtung durchgeführt werden kann, ohne ein Schütteln der Vorrichtung und ohne eine Unordnung der Filamente.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß nach dem Verfahren gekräuselte Filamente mit hohem Zugelastizitätsmodul erhalten werden, die eine befriedigende stabile Kräuselung aufweisen und die zur Erzeugung von Stapelfasern mit hohem Zugelastizitätsmodul brauchbar sind, welche verbesserte Spinneigenschaften haben.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine erläuternde Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Bewirken des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 2 eine erläuternde Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zum Trennen von gekräuselten Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls in einer Mischung von gekräuselten Filamenten von darin befindlichen, gekräuselten zusätzlichen Filamenten.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß die zusätzlichen Filamente, welche einen Zugelastizitätsmodul von 3000 kg/mm² oder weniger haben und mit den Filamenten gemischt sind, die einen hohen Zugelastizitätsmodul von 5000 kg/mm² oder mehr haben, dahingehend wirksam sind, daß unter Kräuselungsbedingungen, unter denen die Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls bei Fehlen der zusätzlichen Filamente nicht befriedigend gekräuselt werden können, Filamenten mit hohem Zugelastizitätsmodul eine befriedigende, stabile Kräuselung erteilt werden kann.
Die Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls, die für die vorliegende Erfindung brauchbar sind, werden vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die besteht aus Poly-p-phenylen- terephthalamid-Filamenten, beispielsweise solchen, die unter dem Handelsnamen Kevlar von der Firma Du Pont hergestellt werden; Copoly-p-phenylen/3,4'-oxydiphenylen-terephthalat- Filamente, beispielsweise solche, die unter der Warenbezeichnung TECHNOLA von der Firma Teijin Ltd. hergestellt werden; Glasfilamente und Stahlfilamente mit einem Zugelastizitätsmodul von 5000 kg/mm² oder mehr und Mischungen von mindestens zwei Typen der vorstehend erwähnten Filamente.
Die zusätzlichen Filamente, die für die vorliegende Erfindung brauchbar sind, werden vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die besteht aus Viskose-Rayon-Filamenten, Cupra- Rayon-Filamenten, aliphatischen Polyamid-Filamenten, beispielsweise Nylon 6- und Nylon 66-Filamenten, Polyacryl-Filamenten, Polyester-Filamenten, beispielsweise Polylethylenterephthalat-Filamenten, wasserunlöslichen, modifizierten Polyvinylalkohol-Filamenten, Poly-m-phenylenisophthalamid- Filamenten und Polybenzimidazol-Filamenten mit einem Zugelastizitätsmodul von 3000 kg/mm² oder weniger sowie Mischungen mindestens zweier Typen der vorstehend erwähnten Filamente.
Bei dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung werden mehrere Filamente mit hohem Zugelastizitätsmodul mit mehreren zusätzlichen Filamenten gemischt, um die gemischten, zu kräuselnden Filamente zu erhalten.
In den gemischten Filamenten beträgt der Anteil der zusätzlichen Filamente vorzugsweise 40 bis 98 Gew.-%, insbesondere 60 bis 98 Gew.-%.
Wenn der Anteil der zusätzlichen Filamente in den gemischten Filamenten höher als 98 Gew.-% ist (der Anteil der Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls ist geringer als 2 Gew.-%), dann ist die Menge der resultierenden, gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls sehr klein, und daher wird, wenn die gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls von den zusätzlichen Filamenten getrennt werden, eine sehr kleine Ausbeute an getrennten, gekräuselten Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls erhalten, und folglich ist das Verfahren sehr teuer. Auch wenn die gekräuselten gemischten Filamente ohne die Trennung verwendet werden, beispielsweise zur Herstellung von gemischten Stapelfasern, die in gesponnene Garne umgewandelt werden sollen, ist der Beitrag der gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls zu den verschiedenen Eigenschaften, beispielsweise der Zugfestigkeit der gesponnenen Garne, unbefriedigend.
Wenn der Anteil der zusätzlichen Filamente in den gemischten Filamenten kleiner ist als 40 Gew.-%, dann ist der Beitrag der zusätzlichen Filamente zur Bildung der Kräuselung in den Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls unbefriedigend.
Die Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls und die zusätzlichen Filamente, die für das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet werden sollen, haben vorzugsweise einen Titer der Einzelfilamente von 0,5 bis 10 den.
Die gemischten Filamente werden einem Kompressionskräuselungsverfahren unterworfen, vorzugsweise unter Verwendung einer Stauchkammer. Vor dem Kompressionskräuselungsprozeß werden die gemischten Filamente vorzugsweise bei einer Temperatur von 60 bis 100ºC und bei einem mittleren Feuchtigkeitsgehalt von 10 Gew.-% oder mehr konditioniert.
Die Temperatur von 60 bis 100ºC, die den gemischten Filamenten im nassen (feuchten) Zustand erteilt wird, senkt den Elastizitätsmodul der zusätzlichen Filamente effektiv ab, um die Wellenbildung der Filamente bei der Kompression zu fördern und damit die Bildung einer Kräuselung in denselben und um bei der Kompression der Filamente beim Krümmen derselben spitze Krümmungswinkel zu erreichen.
Der Feuchtigkeitsgehalt von 10 Gew.-% oder mehr ist nicht nur für ein Quellen der Filamente wirksam, um eine Absenkung des sekundären Übergangspunktes und des Elastizitätsmoduls des Filamentes zu bewirken, sondern auch zur Förderung der Bündelung der gemischten Filamente und zur Stabilität des auf die gemischten Filamente ausgeübten Kräuselungsprozesses.
Im allgemeinen liegen die gemischten Filamente in Form eines Stranges vor, und der Strang der gemischten Filamente hat vorzugsweise einen Gesamttiter von 40000 den pro 25 mm Breite einer einen Klemmspalt bildenden Zuführwalze, durch die ein Strang der Kompressionskräuselungsvorrichtung zugeführt wird.
Ein übermäßig kleiner Gesamtiter des Stranges bewirkt in einigen Fällen ein unerwünschtes Schütteln der Kompressionskräuselungsvorrichtung.
Üblicherweise wird der Strang aus gemischten Filamenten der Kompressionskräuselungsvorrichtung mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 300 m/min zugeführt. Dies ist jedoch in Abhängigkeit vom Typ und der Dicke der Filamente in dem Strang variabel.
In der Kompressionskräuselungsvorrichtung werden die gemischten Filamente durch Kompression gestaucht, um darin eine Kräuselung zu bilden und vorzugsweise bei einer Temperatur von 80ºC oder mehr, insbesondere von 100ºC oder mehr, und, was noch mehr bevorzugt wird, von 100 bis 180ºC, thermisch fixiert, und zwar bei einer Temperatur, bei der die Filamente nicht miteinander verschmelzen und bei der die in den gemischten Filamenten enthaltene Feuchtigkeit so schnell wie möglich verdampft wird.
Wenn die Stauchauslenkwinkel, die den gemischten Filamenten erteilt werden, während des Kompressionskräuselungsprozesses zunehmen, ist die resultierende Kräuselung der gemischten Filamente unbefriedigend. Um eine Zunahme der Auslenkwinkel der gemischten Filamente zu verhindern, werden die gemischten Filamente daher in der Kompressionskräuselungsvorrichtung bei einer Packungsdichte von 0,5 g/cm² oder mehr thermisch fixiert.
Das Verfahren gemäß der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 noch weiter erläutert werden.
Gemäß Fig. 1 wird ein Strang A aus zusätzlichen Filamenten mit einem Zugelastizitätsmodul von 3000 kg/mm² an einem Paar von Zuführwalzen 2 mit einem Strang B von Fasern hohen Zugelastizitätsmoduls gemischt, die von einer Walze 1 zugeführt werden, um einen Strang C aus gemischten Filamenten zu bilden. Der Strang C aus gemischten Filamenten wird in einem Schlichtebad 3 mit einer Schlichte versehen, im Spalt eines Paares von Walzen 4 ausgequetscht und dann in einer Konditionierkammer 5 mit Hilfe von Dampf bei einer vorgegebenen Temperatur und einem vorgegebenen Feuchtigkeitsgehalt konditioniert. Der konditionierte Strang C aus gemischten Filamenten wird dann zwischen einem Paar von Schiebewalzen 7 hindurch in eine Kompressionskräuselkammer, beispielsweise eine Stauchkammer 7, eingespeist, die mit einer Heizeinrichtung 8 ausgerüstet ist. Die gemischten Filamente werden mit einer Packungsdichte von 0,5 g/cm² oder mehr gepackt, durch Kompression in der Stauchkammer 7 gewellt, um darin eine Kräuselung zu erzeugen, und mit Hilfe der Heizvorrichtung 8 bei einer Temperatur von 80ºC oder mehr thermisch fixiert.
Der so erhaltene Strang D aus gekräuselten, gemischten Filamenten wird zu einer Kanne 9 geliefert.
Das Verfahren des Mischens des Stranges B aus Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls mit dem Strang A aus den zusätzlichen Fasern kann an jedem Punkt stromaufwärts von den Schiebewalzen 6 (richtig: 7!) bewirkt werden; da es jedoch zu bevorzugen ist, den Konditionierprozeß auf den Strang C aus gemischten Filamenten vor dem Kompressionskräuselungsprozeß anzuwenden, wird der Mischprozeß vorzugsweise an irgend einem Punkt stromaufwärts von der Konditionierkammer 5 durchgeführt.
Hinsichtlich des Mischprozesses bestehen keine Einschränkungen; vorzugsweise werden die Filamente mit hohem Zugelastizitätsmodul jedoch gleichmäßig mit den zusätzlichen Filamenten gemischt, so daß in einem Querschnitt des erhaltenen Stranges aus gemischten Filamenten die Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls gleichmäßig in dem Strang aus gemischten Filamenten verteilt sind. Dieses gleichmäßige Mischen verhindert das Entstehen eines Schüttelns in der Kompressionskräuselungsvorrichtung wirksam.
Das Anbringen der Schlichte in dem Schlichtebad 3 führt dazu, dar die gemischten Filamente mit vorgegebenen Mengen von Schlichte und Wasser versehen werden. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren brauchbare Schlichte kann unter den üblichen Schlichten für Stapelfasern ausgewählt werden, die versponnen oder nach einem Trocken-Bahnbildungsverfahren in einen nicht gewebten Stoff umgewandelt werden sollen.
Die Schlichte und die Feuchtigkeit, die an den gemischten Fasern angebracht werden, tragen zu einer Stabilisierung des Kompressionskräuselungsprozesses bei.
Wie oben ausgeführt, beträgt der mittlere Feuchtigkeitsgehalt der gemischten Filamente vorzugsweise 10 Gew.-% oder mehr, insbesondere 10 bis 30 Gew.-%.
Das Kompressionskräuselungsverfahren wird derart durchgeführt, daß in den Filamenten hohen Zugelatizitätsmoduls eine Kräuselung bzw. Wellen gebildet werden, vorzugsweise in einer Anzahl von 10 Kräuselung/25 mm oder mehr bei einer prozentualen Kräuselung von 10 % oder mehr.
Die resultierenden gekräuselten, gemischten Filamente, die aus den Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls und den zusätzlichen Filamenten zusammengesetzt werden, können ohne Trennung verwendet werden. Wenn die gemischten gekräuselten Filamente nämlich auf eine vorgegebene Länge geschnitten werden, können die resultierenden gekräuselten, gemischten Stapelfasern (kurz) verwendet werden, um nicht gewebte Stoffe oder gesponnene Garne zu liefern. Alternativ werden die gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls in den gemischten Filamenten von den gekräuselten zusätzlichen Filamenten getrennt, und die getrennten gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls sowie die zusätzlichen Filamente werden dann getrennt auf vorgegebene Längen geschnitten. Die Länge der resultierenden geschnittenen Filamente beträgt gewöhnlich 32 bis 153 mm. Die geschnittenen Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls und die zusätzlichen Filamente werden dann getrennt den vorgegbenen Zwecken unterworfen, beispielsweise (zur Herstellung) von gesponnenen Garnen oder von nach einem Trocken-Bahnbildungsverfahren hergestellten nicht-gewebten Stoffen.
Die Trennung der Filamente hohen Zugelelastizitätsmoduls von den zusätzlichen Filamenten kann mit Hilfe irgend einer Trennvorrichtung bewirkt werden.
Gemäß Fig. 2, welche ein Ausführungsbeispiel der Filament- Trennvorrichtung zeigt, wird ein Strang D aus gekräuselten, gemischten Filamenten zwischen einem Paar von Zuführwalzen hindurchgeführt und in einen Strang E aus gekräuselten Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls sowie in einen Strang F aus gekräuselten zusätzlichen Filamenten geteilt, und zwar mittels einer Schwingwalze 12 und einer Schwingwalze 13, die in vertikaler Richtung beweglich sind, wie dies durch Pfeile angezeigt ist. Der abgetrennte Strang E aus Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls wird über Führungsrollen 14 und 15 hinweg einer Schneidvorrichtung 16 zugeführt und von der Schneidvorrichtung 16 auf eine vorgegebene Länge geschnitten, um gekräuselte Stapelfasern hohen Zugelastizitätsmoduls zu erhalten.
Der Strang F aus den zusätzlichen Filamenten wird über Führungsrollen 17 und 18 hinweg einer Schneidvorrichtung 19 zugeführt und auf eine vorgegebene Länge geschnitten.
Um den Strang E aus gekräuselten Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls gleichmäßig von dem Strang F aus gekräuselten zusätzlichen Filamenten zu trennen, werdend die Abzugsgeschwindigkeiten für die Stränge E und F zu den Schneidvorrichtungen 16 bzw. 19 auf ein Niveau geregelt, welches etwas höher ist als die Zuführgeschwindigkeit derselben zu den Zuführwalzen 11. Die Abzugsgeschwindigkeiten für die Stränge E und F zu den Schneidvorrichtungen 16 und 19 werden jeweils gemäß den Spannungen in den Strängen auf den Schwingwalzen 12 und 13 geregelt. Die Spannungen, die in den Strängen E und F erzeugt werden, können nämlich dadurch geregelt werden, daß die Abzugsgeschwindigkeiten für die Stränge E und F zu den Schneidvorrichtungen 16 bzw. 19 geregelt werden.
Wenn die Anzahl der Kräuselung (Wellen) in den Filamenten geringer ist als 10 Wellen/25 mm und/oder deren prozentuale Kräuselung geringer als 10 %, können die Filamente im Verlauf der Brems- und Kardier- bzw. Krempel-Prozesse nicht in jedem Fall befriedigend geöffnet werden und können somit nicht gleichmäßig miteinander gemischt werden. Daher haben die resultierenden gemischten, gesponnenen Garne eine ungleichmäßige Zusammensetzung und Struktur und ungleichmäßige Eigenschaften.
Auch wenn die getrennten, gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls weniger als 10 Wellen/25 mm und/oder eine prozentuale Kräuselung von weniger als 10 % haben, können die Filamente in den Brems- und Kardier- bzw. Krempelprozessen nicht befriedigend geöffnet werden; die Filamente wickeln sich häufig um den Kardierzylinder, und eine grobe Menge von Faserstaub wird während des Kardierprozesses gebildet, so daß die Spinnprozesse häufig unterbrochen werden müssen.
Die gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, haben Kräuselungseigenschaften, die denjenigen gewöhnlicher Filamente ähnlich sind, die einen relativ niedrigen Zugelastizitätsmodul haben, und können unabhängig von oder gemeinsam mit gewöhnlichen Filamenten mit relativ niedrigem Zugelastizitätsmodul ohne Schwierigkeiten verwendet werden, um gesponnene Garne oder nicht gewebte Stoffe herzustellen.

Beispiele

Die vorliegende Erfindung wird anhand spezieller Ausführungsbeispiele noch näher erläutert werden, die representativ sind und in keiner Weise den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken.

Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1

In Beispiel 1 wurde ein Strang A aus zusätzlichen Filamenten aus 163900 Poly-m-Phenylenisophthalamid-Filamenten hergestellt, die unter dem Handelsnamen Teijinconex von der Firma Teijin Ltd. erhältlich sind und die hergestellt werden durch Naßspinn-, Streck- und thermische Fixierprozesse, einen Titer der Einzelfilamente von 1,67 dtex (1,5 den), einen Zugelastizitätsmodul von 990 kg/mm² haben und mit einem Schlichtemittel versehen sind.
Ein Strang B aus gekräuselten Filamenten mit hohem Zugelastizitätsmodul wurde hergestellt aus 70000 Copoly-p- Phenylen/3,4'-Oxydiphenylenterephthalamid-Filamenten, die unter der Warenbezeichnung Technola von der Firma Teijin Ltd. erhältlich sind und einen Zugelastizitätsmodul von 7100 kg/mm² und einen Titer der Einzelfilamente von 1,67 dtex (1,5 den) haben.
Der Strang A wurde in einer Menge von 70 Gewichtsteilen gleichmäßig mit 30 Gewichtsteilen des Stranges B gemischt, um einen Strang aus gemischten Filamenten mit einem Gesamttiter von 389000 dtex (350000 den) zu erhalten, und der Strang aus gemischten Filamenten wurde dann mit einem konventionellen Schlichtemittel behandelt. Der gemischte und mit einer Schlichte versehene Filamentstrang wurde dann bei einer Temperatur von 75ºC und einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % konditioniert und einer Kompressionskräuselmaschine zugeführt, die mit einem Paar von Zuführwalzen mit einer effektiven Breite von 100 mm ausgerüstet war. Der Strang wurde dann mit einer Kräuselgeschwindigkeit von 20 m/min bei einer Temperatur von 95ºC und einer Packungsdichte von 0,84 g/cm² einer Kompressionskräuselung unterworfen. Der Strang aus gekräuselten, gemischten Filamenten wurde auf eine Länge von 51 mm geschnitten, und die dabei erhaltenen geschnittenen Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls (Technola) sowie die zusätzlichen Filamente (Teijinconex) besagen die in Tabelle 1 angegebenen Kräuselungseigenschaften.
Der Kompressions-Kräuselungsprozeß wurde kontinuierlich und stabil für 24 Stunden durchgeführt. Während des kontinuierlichen Betriebes von 24 Stunden trat lediglich einmal ein Schütteln in der Kompressionskräuselvorrichtung auf. Tabelle 1 (Beispiel 1) Filament Gegenstand Anteil (Gew.-%) Zahl der Wellen pro 25 mm Prozentuale Kräuselung (%) Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls (Technola) Zusätzliche Filamente (Teijinconex)
Bei dem Vergleichsbeispiel 1 wurden dieselben Prozesse bzw. Schritte wie in Beispiel 1 durchgeführt mit der Ausnahme, daß keine zusätzlichen Fasern zugefügt wurden und daß der Gesamttiter des Stranges aus Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls auf 389000 dtex (350000 den) eingestellt wurde.
Die resultierenden, gekräuselten Fasern hohen Zugelastizitätsmoduls besagen eine Länge von 51 mm und die unbefriedigenden, in Tabelle 2 angegebenen Kräuselungseigenschaften,
Der Kräuselungsschritt war instabil und eine Minute nach dem Beginn des Kräuselungsschrittes trat ein Schütteln der Vorrichtung ein. Tabelle 2 (Vergleichsbeispiel 1) Filament Gegenstand Anteil (Gew.-%) Zahl der Wellen pro 25 mm Prozentuale Kräuselung (%) Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls (Technola)

Beispiele 2 bis 4 und Vergleichsbeispiel 2

Gemäß Beispiel 2 wurden dieselben Prozesse bzw. Schritte durchgeführt wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Copoly-p-phenylen/3,4'-Oxydiphenylenterephthalat-Filamente durch Stahlfilamente mit einem Titer der Einzelfasern von 2,5 den und einem Zugelastizitätsmodul von 2000 kg/mm² ersetzt wurden.
Gemäß Beispiel 3 wurden dieselben Prozesse bzw. Schritte wie im Beispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Stahl filamente durch Glasfilamente mit einem Titer der Einzelfasern von 1,89 dtex (1,7 den) und einem Zugelastizitätsmodul von 7000 kg/mm² ersetzt wurden.
Gemäß Beispiel 4 wurden dieselben Prozesse bzw. Schritte wie in Beispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die Stahlfilamente durch Poly-p-phenylenterephthalamid-Filamente ersetzt wurden, die unter der Warenbezeichnung Kevlar von Du Pont erhältlich sind und bei denen der Titer der Einzelfilamente 1,67 dtex (1,5 den) betrug und die einen Zugelastizitätsmodul von 5900 kg/mm² besaßen.
Bei dem Vergleichsbeispiel 2 wurden dieselben Prozesse bzw. Schritte wie in Beispiel 2 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß keine zusätzlichen Filamente verwendet wurden und daß der Strang der Stahlfilamente auf einen Gesamttiter von 389000 dtex (350000 den) eingestellt wurde.
Bei jedem der Beispiele 2 bis 4 und dem Vergleichsbeispiel 2 wurde die Stabilität des kontinuierlichen Kompressionskräuselungsprozesses für 24 Stunden beobachtet und gemäß den folgenden Klassen ausgewertet: Klasse Anmerkung (bei kontinuierlichem 24-Stunden-Betrieb) Schütteln der Vorrichtung zweimal oder weniger Schütteln der Vorrichtung drei- bis zehnmal Schütteln der Vorrichtung elfmal oder öfter Schütteln der Vorrichtung innerhalb von eins bis fünf Minuten nach dem Start des Kräuselungsvorgangs Schütteln der Vorrichtung innerhalb einer Minute nach dem Start des Kräuselungsvorganges.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Die resultierenden geschnittenen Fasern hohen Zugelastizitätsmoduls mit einer Länge von 51 mm zeigten die in Tabelle 3 angegebenen Kräuselungseigenschaften. Tabelle 3 Komponente Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls Gegenstand Beispiel Nr. hohe Zugel (Gew.-%) zusätzl. Filamente (Gew.-%) Stabilität Kräuselungsvorgang Zahl der Wellen/25 mm Prozentuale Kräuselung (%) Beispiel Vergleichsbeispiel Stahl Glas Kevlar Teijinconex

Beispiele 5 bis 7 und Vergleichsbeispiel 3

Gemäß Beispiel 5 wurden 40 Gewichtsteile von Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls aus Copoly-p-phenylen/3,4'-Oxydiphenylenterephthalamid-Filamenten mit einem Titer der Einzelfasern von 1,67 dtex (1,5 den) und einem Zugelastizitätsmodul von 7000 kg/mm², wie sie unter der Warenbezeichnung Technola von der Firma Teijin Ltd. erhältlich sind, mit 60 Gewichtsteilen zusätzlicher Filamente gemischt, die aus Polyethylenterephthalat-Filamenten bestanden, die durch Schmelzspinnen, Strecken und Wärmefixierverfahren hergestellt waren und einen Titer der Einzelfasern von 2,22 dtex (2,0 den) und einen Zugelastizitätsmodul von 850 kg/mm² besaßen, um einen Strang aus gemischten Filamenten mit einem Gesamttiter von 444000 dtex (400000 den) zu schaffen.
Der Strang aus gemischten Filamenten wurde bei einer Temperatur von 75ºC und einem Feuchtigkeitsgehalt von 12 % konditioniert und über Zuführwalzen mit einer effektiven Breite von 100 mm einem Kompressionskräuselungsprozeß mit einer Kräuselungsgeschwindigkeit von 30 in/min und einer Packungsdichte von 0,97 g/cm³ zugeführt.
Der dabei erhaltene Strang aus gekräuselten, gemischten Filamenten wurde bei einer Temperatur von 120ºC getrocknet und entspannt.
Der entspannte Strang wurde in einen Strang aus gekräuselten Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls und einen Strang aus gekräuselten zusätzlichen Filamenten geteilt, und jeder Strang wurde auf eine Länge von 51 mm geschnitten.
Die Stabilität des Kompressionskräuselungsprozesses und die Kräuselungseigenschaften der gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls sind in Tabelle 4 angegeben.
Gemäß Beispiel 6 wurden die gleichen Schritte wie in Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß die zusätzlichen Filamente aus Nylon 66-Filamenten bestanden, die in zwei Schritten verstreckt waren und einen Titer der Einzelfilamente von 2,22 dtex (2,0 den) sowie einen Zugelastizitätsmodul von 420 kg/mm² besagen.
Die Stabilität des Kompressionskräuselungsprozesses und die Kräuselungseigenschaften der gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmodula sind in Tabelle 4 angegeben.
Gemäß Beispiel 7 wurden dieselben Schritte durchgeführt wie in Beispiel 5, mit der Ausnahme, daß die zusätzlichen Filamente aus Polyacryl-Filamenten bestanden, die durch Naßspinn-, Streck- und Wärmefixierverfahren hergestellt waren und einen Titer der Einzelfilamente von 3,33 dtex (3,0 den) sowie einen Zugelastizitätsmodul von 510 kg/mm² besaßen.
Die Stabilität des Kompressionskräuselungsprozesses und die Kräuselungseigenschaften der resultierenden Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls sind in Tabelle 4 angegeben.
Gemäß Vergleichsbeispiel 4 wurden dieselben Schritte wie in Beispiel 5 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß keine zusätzlichen Filamente verwendet wurden und daß die Gesamttiter des Stranges aus Filamenten hohen Zugelastizitätsmoduls auf 444000 dtex (400000 den) eingestellt wurde.
Die Stabilität des Kompressionskräuselungsprozesses und die Kräuselungseigenschaften der resultierenden gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls sind in Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4 Komponente Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls (Technola) Gegenstand Beispiel Nr. hohe Zugel. (Gew.-%) zusätzl. Filamente (Gew.-%) Stabilität Kräuselungsvorgang Zahl der Wellen/25 mm Prozentuale Kräuselung (%) Beispiel Vergleichsbeispiel Technola Polyester Nylon 66 Polyacryl
Tabelle 4 zeigt deutlich folgendes: Bei den Beispielen 5 bis 7 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wurden die Kompressionskräuselungsprozesse stabil durchgeführt und die resultierenden gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls besapen befriedigende Kräuselungseigenschaften.
Bei dem Vergleichsbeispiel 4 war der Kompressionskräuselungsprozeß sehr instabil und die Kräuselungseigenschaften der resultierenden gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls waren unbefriedigend.

Beispiele 8 bis 11

Bei jedem der Beispiele 8 bis 11 wurden dieselben Schritte durchgeführt wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dar die prozentualen Mischungsanteile der Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls und der zusätzlichen Filamente die in Tabelle 5 angegebenen Werte hatten.
Die Stabilität des Kompressionskräuselungsprozesses und die Kräuselungseigenschaften der resultierenden gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls sind in Tabelle 5 im Vergleich zu den Ergebnissen gemäß Vergleichsbeispiel 1 angegeben. Tabelle 5 Komponente (Gew.-%) Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls Gegenstand Beispiel Nr. hohe Zugel. (*)1 zusätzl. Filamente (*)2 Stabilität Kräuselungsvorgang Zahl der Wellen/25 mm Prozentuale Kräuselung (%) Vergleichsbeispiel Beispiel

Anmerkung:

*1 ... Copoly-p-phenylen/3,4'-Oxydiphenylenterephthalamid-Filamente (Technola
*2 ... Poly-m-phenylenisophthalamid-Filamente (Teijinconex)
Tabelle 5 zeigt, daß die Kräuselungseigenschaften der gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls, die gemäß den Beispielen 8 bis 11 nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden, denjenigen gemäß Vergleichsbeispiel 1 überlegen sind.
Im Hinblick auf die Ergebnisse der Beispiele 8 bis 11 nehmen die Kräuselungseigenschaften der gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls mit einer Zunahme des Anteils der Filamente mit hohem Zugelastizitätsmodul in den gemischten Filamenten ab. Insbesondere beträgt der Anteil der Filamente mit hohem Zugelastizitätsmodul an den gemischten Filamenten vorzugsweise 40 Gew.-% oder weniger, jedoch nicht weniger als 2 Gew.-%.

Beispiele 12 bis 16

Bei jedem der Beispiele 12 bis 16 wurde ein Strang aus gemischten Filamenten mit einem Gesamttiter von 533000 dtex (480000 den) hergestellt durch Mischen von zehn Gewichtsteilen von Filamenten mit hohem Zugelastizitätsmodul, die aus Copoly-p-phenylen/3,4'-Oxydiphenylenterephthalamid-Filamenten (Technola) bestanden und einen Titer der Einzelfilamente von 1,5 den sowie einen Zugelastizitätsmodul von 7100 kg/mm² besagen mit 90 Gewichtsteilen zusätzlicher Fasern hergestellt, die aus Poly-m-phenylenisophthalamid-Filamenten (Teil Inconex) bestanden, wobei die Einzelfilamente einen Titer von 2,2 dtex (2,0 den) und einen Zugelastizitätsmodul von 950 kg/mm² besaßen.
Der Strang aus gemischten Filamenten wurde mit einem Schlichtemittel behandelt und durch Einblasen von Dampf bei der Temperatur und dem Feuchtigkeitsgehalt behandelt, die in Tabelle 6 angegeben sind.
Der Strang aus konditionierten gemischten Filamenten wurde einer Kompressionskräuselvorrichtung durch den Spalt einer Zuführwalze mit einer effektiven Breite von 120 mm zugeführt und bei einer Kräuselgeschwindigkeit von 15 m/min und einer Packungsdichte von 0,5 g/cm³ oder mehr bei der in Tabelle 6 angegebenen Temperatur einer Kompressionskräuselung unterworfen.
Der Strang aus gekräuselten, gemischten Filamenten wurde auf eine Länge von 51 mm geschnitten.
Die Stabilität des Kompressionskräuselungsprozesses und die Kräuselungseigenschaften der resultierenden Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls sind in Tabelle 6 angegeben. Tabelle 6 Konditionieren Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls Gegenstand Beispiel Nr. Feuchtigkeitsgehalt (%) Temperatur Kräuselungstemperatur Stabilität des Kompressionskräuselungsprozesses Anzahl der Wellen/25 mm Prozentuale Kräuselung (%)
Tabelle 6 zeigt, daß die Kräuselungseigenschaften der gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls mit der Zunahme des Feuchtigkeitsgehalts und der Temperatur des konditionierten Stranges aus gemischten Filamenten zunehmen sowie mit einer Zunahme der Temperatur des Stranges aus gemischten Filamenten in der Kompressionskräuselungsvorrichtung. Außerdem nimmt die Stabilität des Kompressionskräuselungsprozesses mit der Zunahme des Feuchtigkeitsgehalts und der Temperatur des konditionierten Stranges aus gemischten Filamenten zu.

Beispiel 17

Dieselben Schritte wie in Beispiel 1 wurden durchgeführt, und der resultiertende Strang aus gemischten gekräuselten Filamenten wurde geschnitten, um gemischte Stapelfasern mit einer Länge von 51 mm zu erhalten.
Die resultierenden gemischten Stapelfasern wurden den üblichen Spinnprozeduren unterworfen, und es wurde festgestellt, daß die gemischten Stapelfasern bei den Brems- und Kardierschritten befriedigend geöffnet wurden; und die Menge von unerwünschtem fliegenden Faserstaub, der bei dem Kardierschritt erzeugt wurde, war sehr klein. Außerdem hatten die resultierenden gesponnenen Garne eine befriedigende gleichmäßige Dicke und Qualität.

Beispiele 18 und 19 und Vergleichsbeispiel 4

Bei jedem der Beispiele 18 und 19 und dem Vergleichsbeispiel 4 wurden dieselben Schritte durchgeführt wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß die Kräuselungsbedingungen derart geändert wurden, daß die gekräuselten Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls die in Tabelle 7 angegebene Anzahl von Kräuselungen bzw. Wellen und die angegebene prozentuale Kräuselung besagen.
Die resultierenden gekräuselten, gemischten Stapelfasern wurden den üblichen Spinnprozeduren unterworfen. Die Eigenschaften der gekräuselten, gemischten Stapelfasern beim Passieren der Kardiervorrichtung und die Gleichmäßigkeit der erhaltenen Lunte wurden, wie nachstehend beschrieben, ausgewertet.

Eigenschaften beim Passieren der Kardiereinrichtung

Eine vorgegebene Menge der gekräuselten, gemischten Stapelfasern wurde einem üblichen Kardierprozeß bei einer Temperatur von 25ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 55 % mit einer Zuführgeschwindigkeit von 3,54 g/m (300 grains/6 yards) bei einer Drehzahl von 14 UpM unterworfen.
Bezüglich des Phänomens der Entstehung eines aufgewickelten Streifens, des Aufwickelns der Fasern auf dem Kardierzylinder, der Menge des Faserstaubs und des Fallens bzw. des Herunterhängens der Lunte wurden die Eigenschaften der gemischten Fasern bezüglich des Passierens der Kardiereinrichtung gemäß den drei folgenden Klassen bewertet: hervorragend, gut und unbefriedigend.

Gleichmäßigkeit der Lunte

Nach einem Streckschritt wurden das Aussehen und die Gleichmäpigkeit der erhaltenen Lunte mit dem nackten Auge betrachtet und gemäß den drei (folgenden) Klassen bewertet: hervorragend, gut und unbefriedigend.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7 Gegenstand Filamente hohen Zugelastizitätsmoduls Beispiel Nr. Anzahl der Wellen/25mm prozentuale Kräuselung (%) Passieren der Kardiereinrichtung Gleichmäßigkeit der Lunte Beispiel Vergleichsbeispiel hervorragend gut unbefriedigend

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von gekräuselten Filamenten mit hohem Zugelastizitätsmodul durch Kompressionskräuselung gemischter Filamente,

dadurch gekennzeichnet, daß die gemischten Filamente hergestellt werden, indem eine Anzahl von einen hohen Zugelastizitätsmodul aufweisenden Filamenten mit einem Zugelastizitätsmodul von 5000 kg/mm² oder mehr mit einer Anzahl von zusätzlichen Filamenten gemischt wird, welche einen Zugelastizitätsmodul von 3000 kg/mm² oder weniger aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zusätzlichen Filamente in den gemischten Filamenten in einem Anteil von 40 bis 98 Gew.-% vorhanden sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die gemischten Filamente, die der Kompressionskräuselung zu unterwerfen sind, bei einer Temperatur von 60 bis 100ºC und einem mittleren Feuchtigkeitsgehalt von 10 Gew.-% oder mehr konditioniert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Kompressionskräuselungsschritt für die gemischten Filamente in einer Stopfbuchse bewirkt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die gemischten Filamente in der Stopfbuchse auf eine Temperatur von 80ºC oder mehr erwärmt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die gemischten Filamente in der Stopfbuchse mit einer Packungsdickte von 0,5 g/cm³ oder mehr gewellt und komprimiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Filamente mit hohem Zugelastizitätsmodul ausgewählt werden aus der Gruppe, die besteht aus:

Poly-p-phenylenterephthalamid-Filamenten, copoly-p-phenylen/3,4'-oxydiphenylen-terephthalamid- Filamenten, Stahlfilamenten und Mischungen von mindestens zwei der vorstehend erwähnten Filamente.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zusätzlichen Filamente aus der Gruppe ausgewählt werden, die besteht aus Viskose-Reyonfilamenten, Cuoxam-Faserstoff-Filamenten, aliphatischen Polyamid-Filamenten, Polyacryl-Filamenten, Polyester-Filamenten, wasserunlöslichen, modifizierten Polyvinyl-Alkohol-Filamenten, Poly-m-phenylenisophthalamid-Filamenten, Polybenzimidazol-Filamenten und Mischungen von mindestens zwei der vorstehend genannten Filamente.

9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die gekräuselten, einen hohen Zugelastizitätsmodul aufweisenden Filamente unter den gemischten Filamenten von den gekräuselten zusätzlichen Filamenten getrennt werden.