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Dokumentenidentifikation DE3304491C2 11.06.1987
Titel Verfahren zur Herstellung von Spinnfasern und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens
Anmelder Barmag AG, 5630 Remscheid, DE
Erfinder Hensen, Friedhelm, Dr.-Ing., 5630 Remscheid, DE;
Schäfer, Klaus, Dipl.-Ing., 5600 Wuppertal, DE;
Koslowski, Gerhard, Dipl.-Ing., 5630 Remscheid-Lennep, DE
DE-Anmeldedatum 10.02.1983
DE-Aktenzeichen 3304491
Offenlegungstag 03.11.1983
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 11.06.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.06.1987
IPC-Hauptklasse D01D 5/42
IPC-Nebenklasse D01D 5/30   
Zusammenfassung Es wird ein Herstellungsverfahren zur Erzeugung von ultrafeinen Spinnfasern aus hochpolymeren Chemiewerkstoffen beschrieben. Nach der Erfindung werden in einem Schmelzspinnverfahren zwei oder mehrere chemisch nicht affine Polymere aufgeschmolzen und in geeigneten Mengen dispers ineinander verteilt, um dann durch Einkomponenten-Spinndüsen zu Matrix-Fibrillen-Filamenten ausgesponnen zu werden, die gekühlt und verstreckt werden. In einer nachfolgenden Behandlungsstufe werden die gebildeten Spinnkabel auf einem Reißkonverter, insbesondere einer Kurzreißmaschine, in ein Spinnband umgewandelt, welches Spinnfasern mit Titern von vorzugsweise 0,01 bis 1,7 dtex und Faserlängen von 25 bis 60 mm aufweist. Beim Behandeln des Filamentkabels auf dem Reißkonverter werden die Matrix-Fibrillen-Filamente durch Dehnung bis zum Bruch belastet. Durch das unterschiedliche Dehnverhalten der einzelnen Polymerkomponenten kommt es zur Trennung der vorliegenden Strukturen und die Bi- oder Mehrkomponentenfasern spleißen in feine Einzelfasern auf, da die Haftung der Fibrillen in der Matrix wegen deren geringer Benetzbarkeit an den Phasengrenzflächen gering ist bzw. die Polymeren u.a. unter diesem Kriterium ausgewählt sind. Es werden außerdem Besonderheiten der Spinnvorrichtung und die erzeugten Produkte und deren Eigenschaften beschrieben.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Spinnfasern nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Dieses Verfahren ist zum Beispiel durch den Aufsatz "Reißkonvertierung - Stand und Entwicklung" in der Zeitschrift "Chemiefasern/Textilindustrie", Jahrgang 1981, S. 818 ff., bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Erzeugung eines Spinnbands zu schaffen, das in statistischer Verteilung einen großen und vorzugsweise überwiegenden Anteil ultrafeiner Spinnfasern enthält, welche in besonderer Weise die textilen Eigenschaften, wie Aussehen, Griff, Volumen, Saugfähigkeit, Atmungsfähigkeit etc., beeinflussen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Spinnfasern im Sinne dieser Anmeldung sind Fasern begrenzter Länge, welche aus spinnbaren Polymeren bestehen und zu Spinnfasergarn versponnen oder zu Filzen, Vliesstoffen, Watte, Füll-, Filter- und Isoliermaterial verarbeitet werden. Ein Spinnband im Sinne dieser Anmeldung ist ein verziehbares Faserband, das aus im wesentlichen parallelen Spinnfasern besteht, die unterschiedliche Länge aufweisen.

Als ultrafein oder feinsttitrig im Sinne dieser Anmeldung werden Spinnfasern bezeichnet, deren Faserfeinheit kleiner oder gleich 4 dtex, insbesondere kleiner oder gleich 1,7 dtex ist.

Zwar ist es bekannt, Matrix-Fibrillen-Filamente aus einer Polymer-Schmelzedispersion zu erspinnen.

Das technische Wissen auf diesem Gebiet ist zusammenfassend dargestellt in einem Aufsatz und Vortrag "Stand und Entwicklungsschwerpunkte auf dem Gebiet der Herstellung von ultrafeinen Faserstoffen", der auf der 20. Internationalen Chemiefasertagung in Dornbirn/Österreich vom 23. bis 25. September 1981 von Berger, Kammer, Dawczynski (nachfolgend "Vortrag" genannt) gehalten worden ist.

Durch die DE-OS 20 56 282 ist es ferner bekannt, Matrix- Fibrillenstrukturen aus unterschiedlichen Polymeren mit gegenseitig geringer Affinität zu erspinnen und eine Trennung der einzelnen Bestandteile durch eine zusätzliche Verdreh- oder Zwirnbehandlung zu bewirken.

Durch eine derartige Trennung der Fibrillen aus der Matrix erfolgt keine Herstellung von Spinnfasern begrenzter Länge. Daher ist das bekannte Verfahren nur für endlose Chemiefasern anwendbar.

Das Fibrillieren von Fäden, die als Matrix-Fibrillenstrukturen ersponnen worden sind, wird ebenfalls in der DE-OS 28 56 091 beschrieben. Dort erfolgt das Austrennen der Fibrillen aus der Matrix durch Anwendung von Lösungsmitteln, durch die ein unterschiedlicher Schrumpf in der Matrix einerseits und in den Fibrillen andererseits ausgelöst wird. Dabei kann die Schrumpfbehandlung an Endlosfäden oder auch - wie auf Seite 17 dargestellt ist - an Fasern endlicher Länge, z. B. Kurzschnittfasern und Stapelfasern, durchgeführt werden. Die Fibrillierung ist daher unabhängig von der Herstellung der Stapelfaser.

Demgegenüber hat die Erfindung den Vorzug, daß die Trennung der Matrix- und der Fibrillenkomponente mit technisch und wirtschaftlich geringem Aufwand erfolgt und die Umweltbelastung durch Lösungsmittel für das Herauslösen der Fibrillen aus der Matrixkomponente und die Rückgewinnung des Lösungsmittels entfällt.

Vor allem aber zeichnet sich das durch das Verfahren erzeugte Produkt insbesondere dadurch aus, daß neben ultrafeinen Spinnfasern der verschiedenen Polymerkomponenten auch noch zusammenhängende Matrixanteile vorhanden sind, bei denen die fibrillären Anteile als Einschlüsse in den Matrixanteilen vorliegen und die häufig in Längsrichtung der Fasern Bruchzonen und Risse zwischen den unverträglichen Komponenten aufweisen, die bis an die Oberfläche reichen. Diese letzteren Anteile bewirken dann Effekte, wie sie bei Hohlfasern beobachtet werden.

Die hohe Saug- und Atmungsfähigkeit des Spinnfaserproduktes ist dabei nicht nur auf den Anteil der ultrafeinen Fasern, sondern insbesondere auf die Dochtwirkung der sich infolge der teilweisen oder vollständigen Auffibrillierung der Filamente ergebende Oberflächenvergrößerung und die dadurch verursachten Kapillarkräfte zurückzuführen.

In den Verfahrensansprüchen sind bevorzugte Spinnmaterialien für die Anwendung als Fibrillen- oder Matrix-Komponente (Ansprüche 2 bis 5) sowie die optimalen Verstreckverhältnisse (Ansprüche 6 bis 7) für die daraus ersponnenen Spinnkabel angegeben. Die Anteile der Spinnmaterialien im Polymergemisch richten sich dabei insbesondere nach dem späteren Anwendungszweck der erzeugten Stapelfasern, sofern das erzeugte Spinnband direkt weiterverarbeitet werden soll, beispielsweise zu Spinnfäden für die Herstellung von Textilien od. dgl. Andererseits kann die Zusammensetzung des Fasergemischs der Spinnbänder aber auch noch in einer späteren Produktionsstufe durch Mischung mit Spinnbändern anderer Zusammensetzung in bekannter Weise modifiziert werden.

Ansprüche 8 bis 10 beziehen sich auf das Misch- und das nachfolgende Beruhigungsverfahren.

Ansprüche 11 und 12 behandeln ein geeignetes Vor- und Nachbehandlungsverfahren für das im Reißkonverter hergestellte Spinnband.

Grundsätzlich ist es möglich, den gesamten Prozeß zur Herstellung des Spinnbandes kontinuierlich zu gestalten, doch ist die bevorzugte Lösung ein diskontinuierliches Verfahren, bei welchem in der ersten Prozeßstufe ein gekräuseltes Filamentkabel aus Matrix-Fibrillen-Filamenten ersponnen, verstreckt und in Spinnkannen abgelegt wird. In einer zweiten Prozeßstufe können dann die in mehreren Spinnanlagen gewonnenen Spinnkabel gemischt und gemeinsam einem Reißkonverter vorgelegt und zu Spinnbändern gerissen werden, die dann nochmals in einer Stauchkammer nachgekräuselt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der lediglich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Anlage zum Spinnen von Matrix-Fibrillen-Filamenten und zur Erzeugung eines Spinnbandes mit einem Reißkonverter;

Fig. 2 einen Querschnitt eines Matrix-Fibrillen-Filamentes mit angedeuteten Bruchlinien (stark vergrößert);

Fig. 3 das durch den Reißprozeß in unterschiedliche Anteile aufgespaltene Matrix-Fibrillen-Filament mit herausgelösten, ultrafeinen Faseranteilen.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Faserspinnanlage besteht im Extrusionsteil - ähnlich wie eine Bikomponentenspinnanlage - aus zwei Extrudern 1, 2 zum Aufschmelzen und Liefern zweier homogener Schmelzeströme der beiden im wesentlichen unverträglichen, hochpolymeren Thermoplaste, wie beispielsweise Polypropylen und Polyamid 6 od. dgl. Nach der Erfindung werden als Matrix- und Fibrillenkomponente verspinnbare Thermoplaste verwandt, die chemisch keine Affinität besitzen und bei ihrer Abkühlung unter den Schmelzpunkt an den Phasengrenzen benachbarter Komponenten derartige Oberflächenspannungen aufweisen, daß keine oder nur eine technisch unbedeutend geringe Benetzung und damit praktisch keine gegenseitige Haftung der Komponenten vorliegt. Solche Thermoplaste werden im Sinne dieser Anmeldung als unverträglich bezeichnet.

Die Extruder 1, 2 sind unabhängig voneinander, so daß jeweils die günstigsten Temperaturen und Drücke für die Extrusion der jeweiligen Thermoplaste gefahren und die für die gewünschte Fördermenge günstigste Schneckendrehzahl eingestellt werden kann. Im übrigen unterscheiden sich die beiden Extruder 1, 2 hinsichtlich Schnitzelzufuhr, einer eventuellen Inertgasabschirmung, Entgasung oder einer ebenfalls nicht dargestellten Schmelzefiltration nicht von Spinnextrudern üblicher Bauart.

Die an die Ausstoßzone der Extruder 1, 2 angeschlossenen Schmelzekanäle 3, 4, in welchen vorzugsweise jeweils eine Dosierpumpe oder ein Drosselventil zur Einstellung der gewünschten Ausstoßleistungen und zur Druckanpassung liegt, sind in einem Hosenstück 5 vereinigt und bilden von dieser Stelle an einen gemeinsamen Schmelzekanal 6, der zu dem Spinnkopf 7 oder über ein geeignetes Schmelzeverteilersystem zu mehreren Spinnstellen führt.

Die Thermoplaste werden nach dem Aufschmelzen in Volumenströmen, die dem späteren Mischungsverhältnis der Komponenten in der Spinnfasermischung entsprechen, genau dosiert zusammengeführt.

In dem gemeinsamen Schmelzekanal 6 ist eine mehrstufige, statische Mischeinrichtung 8 angeordnet, um die verschiedenen, im wesentlichen unverträglichen Polymerströme ineinander zu verteilen. Derartige Mischer 8 sind beispielsweise aus den DE-PS 11 38 023, 11 78 404 oder aus der einschlägigen Fachliteratur (Chem.-Ing.-Techn. 51, 1979, Nr. 5, Seiten 347 bis 364) bekannt, so daß auf ihren Aufbau und ihre Wirkungsweise hier nicht näher eingegangen zu werden braucht.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wurde in der Faserspinnanlage nach Fig. 1 eine statische Mischeinrichtung 8 des Typs "Multiflux" verwandt, bei der die Anzahl der Mischstufen mehr als fünf betrug. In dem Mischer werden die Schmelzeströme in dünne Schichten aufgespalten, räumlich umgeschichtet, dabei ineinander verteilt und dann wieder vereinigt, um eine Mischung der beiden Komponenten zu erreichen. Die Mischung soll jedoch nur so weit gehen, daß sich diskrete Polymeranteile bzw. dünne Schichten noch erkennen lassen, wogegen ein sehr hoher Dispersionsgrad im Sinne einer Feinstverteilung nicht angestrebt ist. Es wurden bis zu 15 Mischstufen angewandt, und es wurde festgestellt, daß der Dispersionsgrad der beiden Polymerschmelzen immer höher wurde. Da andererseits festgestellt wurde, daß ein sehr hoher Dispersionsgrad beim späteren Nachbehandeln, insbesondere dem Reißen des Filamentkabels auf dem Reißkonverter, keine Vorteile mit sich bringt und das Auflösen der erzeugten Fibrillen-Matrix-Struktur bei sehr hohem Dispersionsgrad eher erschwert wird, wird eine Mischstufenzahl zwischen fünf und zwölf bevorzugt, wobei die genaue Anzahl von den speziellen Betriebs- und Stoffparametern abhängt und für den Einzelfall durch Versuche ermittelt wird.

Im Anschluß an die Mischzone 8 des gemeinsamen Schmelzekanals 6 ist eine Beruhigungszone vorgesehen, in welcher im Schmelzstrom Deformationen infolge von Dehn- und Scherbeanspruchungen beim Durchfluß durch den statischen Mischer 8 abgebaut werden. Es sei erwähnt, daß die Beruhigungszone das besondere Merkmal aufweist, daß ihr Strömungsquerschnitt gleich oder größer als der Strömungsquerschnitt des statischen Mischers ist, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des vermischten Polymerstroms gleich bleibt oder abnimmt. In der Beruhigungszone kann nach den vorangegangenen Dehn- bzw. Scherbeanspruchungen der hochviskosen Schmelzeschichten eine Relaxierung erfolgen. Die optimale Länge der Beruhigungszone ist bei einer bestimmten, festgelegten Anzahl von Mischstufen für die Ausbildung der Matrix-Fibrillen-Struktur kritisch und wird durch Versuche ermittelt.

Am Ende des gemeinsamen Schmelzekanals 6 befinden sich die Spinnstellen mit den Spinnköpfen 7. Der Schmelzestrom wird hier gefiltert und durch die Düsenplatte, insbesondere Rechteckdüsenplatte oder Runddüse, mit ring- oder sternförmig angeordneten Düsenbohrungen vertikal nach unten ausgepreßt und wie beim üblichen Schmelzspinnprozeß zu Matrix-Fibrillen- Filamenten 9 versponnen. Es werden Filamente ersponnen und verstreckt, deren Titer (vor dem Reißen) hinsichtlich Herstellungsverfahren und Vorrichtung mit den heute zur Verfügung stehenden Mitteln unproblematisch sind. Der Filamenttiter vor dem Reißen beträgt je nach Polymerkombination beispielsweise 3 bis 12 dtex, kann jedoch auch niedriger, beispielsweise bei 1,7 dtex, liegen. Unterhalb der Spinnköpfe 7 werden die erzeugten Filamente 9 mit Kühlluft angeblasen und gleichmäßig abgekühlt. Danach wird eine Spinnpräparation aufgetragen. Die Fadenschar wird nun zu einem Spinnkabel zusammengefaßt und über eine horizontal gelagerte Abzugs- oder Umlenkgalette 10 zur Verstreckung in ein Umschlingungsstreckwerk 11 geführt. Dieses besteht im einfachsten Fall aus einem ersten Lieferwerk 12, einer Heizzone - beispielsweise einer Heißluftstrecke 13 - und einem Abzugswerk 14. Das Lieferwerk 12 und das Abzugswerk 14 sind ähnlich ausgebildet und - je nach Kapazität der Anlage und der aufzubringenden Verstreckkräfte - als Trios, Quintette oder ggf. als Septette ausgebildet.

Es sei erwähnt, daß sich das dargestellte Streckwerk 11 bei der Verstreckung von im wesentlichen Polyolefine enthaltenden Filamenten gut bewährt hat und daß zur Verstreckung anderer Polymerkombinationen modifizierte, beispielsweise mehrstufige Streckwerke oder ggf. Streckwerke für eine Einzelverstreckung günstiger angewandt werden. Die Verstreckung erfolgt so, daß das maximale Verstreckverhältnis der niedriger verstreckbaren Komponente nicht erreicht wird.

Am Ausgang des Streckwerkes 11 wird die Fadenschar bzw. das Spinnkabel 15 in einer nicht dargestellten Stauchkräuselkammer gekräuselt und in eine Spinnkanne 16 abgelegt und dort zwischengespeichert. Die Kräuselung des Filamentkabels dient dazu, dieses für den Einzug in die nachfolgende Behandlungsstufe griffiger zu machen.

In der nachfolgenden Behandlungsstufe werden aus mehreren vollen Spinnkannen 16 die Spinnkabel 15 entnommen und gemeinsam einem Reißkonverter 17 vorgelegt. Ein geeigneter Reißkonverter wird beispielsweise von der Firma Seydel & Co. in Bielefeld gebaut, und zwar der Typ 770 als Kurzstapel- Reißkonverter. Eine solche Maschine hat sich für die erfindungsgemäße mechanische Auffaserung der Matrix-Filbrillen-Filamente 9 und die Erzeugung eines Spinnbandes 26 mit einstellbaren, mittleren Stapellängen zwischen 28 und 50 mm Länge gut bewährt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, besteht ein derartiger Reißkonverter 17 beispielsweise aus einem als Klemmwalzenpaar ausgebildeten Lieferwerk 18, einer Heizeinrichtung 19, weiteren, mit unterschiedlicher, stufenlos einstellbarer Geschwindigkeit angetriebenen Streckwalzen 20, 21 zum mehrstufigen Vordehnen der Spinnkabel 15 und der eigentlichen Reißzone 22 zwischen zwei Klemmwalzenpaaren 23 und 24, deren Distanzweite einstellbar ist. In dem Reißkonverter wird das Filamentkabel aus Matrix-Fibrillen-Filamenten nachverstreckt und unter mechanischer Auffibrillierung in mehreren Stufen gerissen, um ein Spinnband zu erzeugen, das aus einem Gemisch ultrafeiner Spinnfasern der gemeinsam ausgesponnenen Polymerkomponenten und noch teilweise zusammenhängender Mehrkomponentenanteile besteht. Das bevorzugte maximale Verstreckverhältnis ist kleiner als 1 : 5,0 und vorzugsweise kleiner als 1 : 4,0. Am Ende des Reißkonverters 17 ist noch eine mit 25 bezeichnete Stauchkräuselvorrichtung zur Kräuselung des Spinnbandes 26 angeordnet, hinter der das Spinnband in eine Spinnkanne 16 abgelegt wird. Von hier kann es dann weiterverarbeitet werden, beispielsweise einer Ringspinn- oder vorzugsweise einer Offenendspinnmaschine vorgelegt werden, um Spinnfäden herzustellen.

Bezüglich Einzelheiten der Arbeitsweise des Reißkonverters und der auf diesem durchzuführenden, erfindungsgemäßen Behandlung zum mechanischen Trennen der Matrix-Fibrillen- Strukturen wird auf die Literaturstelle "Reißkonvertierung" in "Chemiefasern", Nov. 1981, Seiten 818 bis 828, verwiesen.

In Fig. 2 ist der Querschnitt eines Matrix-Fibrillen- Filamentes 9 aus Polypropylen und Polyamid 6 schematisch stark vergrößert dargestellt. Es ist zu erkennen, daß das Polyamid 6 als Fibrillenkomponente 27 in der Polypropylen-Matrix 28 dispers verteilt vorliegt, und zwar in einer statistischen Verteilung hinsichtlich Querschnitt und Lage der fibrillären Anteile des Filamentquerschnitts. Weiterhin sind mit 29 und 30 Bruchlinien angedeutet, längs derer das Filament 9 bei der mechanischen Beanspruchung auf dem Reißkonverter 17 auffibrilliert wird. Dabei verbinden die Bruchlinien 29, 30 insbesondere die im Querschnitt gesehen größten Inselbereiche der fibrillären Komponente 27, da diese Einlagerungen zu den größten Kerbbeanspruchungen des Filamentquerschnittes führen und das Matrix-Fibrillen-Filament 9 hier erhebliche Schwachstellen aufweist. Die Bruchlinien verbinden mehrere solcher Inselbereiche miteinander.

Fig. 3 zeigt das aufgefaserte Endprodukt eines Matrix- Fibrillen-Filamentes 9 nach Fig. 2. Dabei läßt sich erkennen, daß dieses im wesentlichen aus reinen Polyamidfibrillen 27 (teilweise mit feinverteilten Einlagerungen aus Polypropylen), ggf. aus reinen Polypropylen-Matrixfaseranteilen 28 und aus Bikomponentenstrukturen 31 besteht, die an ihren Rändern sehr unregelmäßig ausgebildet sind, weil sich die an den Bruchlinien 29 und 30 befindlichen Polyamidfibrillen 27, die keine Haftung zur Matrixkomponente 28 haben, herausgelöst haben. Es sei jedoch erwähnt, daß die in Fig. 3 in einer "Explosionsdarstellung" völlig getrennt nebeneinander gezeichneten Faseranteile in Längsrichtung der Filamente 9 tatsächlich oft noch Verbindungsstellen aufweisen, so daß ein lockerer, netzwerkähnlicher Verbund innerhalb der Filamente 9 bestehen bleibt. Schließlich ist zu erkennen, daß die herausgelösten Fibrillen 27 unterschiedliche Querschnitte haben, die alle aber höchstens nur einen kleinen Bruchteil des gesamten Filamentquerschnittes des vertreckten Matrix-Fibrillen-Filamentes 9 gemäß Fig. 2 ausmachen. Die beim Kurzfaserreißen festgestellten Faserquerschnitte liegen dabei je nach Spinntiter und Polymerkombination insbesondere zwischen 0,01 und 3 dtex. Sie liegen in einer statistischen Verteilung vor.

Es ist aber auch zu erkennen, daß dort, wo die fibrilläre Komponente 27 in der Matrix-Struktur 28 sehr fein verteilt vorliegt, die Wahrscheinlichtkeit einer Rißbildung während der mechanischen Beanspruchung des Verstreck- und Reißprozesses wesentlich geringer ist als bei größeren Einschlüssen. Dies ist auch der Grund dafür, daß beim Mischen der Polymerströme durch Aufteilung in diskrete Schichten und räumliches Umschichten der Dispersionsgrad und damit auch die Anzahl der statischen Mischeinrichtungen 8 sowie die Länge der nachfolgenden Beruhigungszone begrenzt werden müssen und es für jede Polymerkombination und Spinndüsenkonstruktion ein von den Spinnmaterialien und Spinnbedingungen abhängiges Optimum für die Mischstufenzahl und die Länge der Beruhigungszone gibt.

Schließlich sei erwähnt, daß es auch Bereiche von Matrix- Fibrillen-Filamenten 9 gibt, in denen die Bruchlinien 29, 30 in Längsrichtung nicht vollständig durchlaufen und zum Aufspleißen und Herauslösen der Fibrillenkomponente 27 geführt haben, insbesondere, wenn die fibrilläre Komponente 27 feinverteilt vorliegt. Solche Risse oder Bruchlinien führen jedoch zu vorteilhaften, textiltechnischen Effekten, die ähnlich denen sind, die bei Hohlfasern beobachtet werden. Sie sind auf Kapillarwirkungen und Oberflächenvergrößerungen in den Mehrkomponentenstrukturen zurückzuführen. Hinsichtlich der textiltechnischen Eigenschaften der Stapelfasern ergibt sich aus solchen inneren Rissen eine gewisse Porosität, die zu einem guten Feuchtigkeitstransport führt. Die versponnenen Fasern eignen sich daher besonders gut zum Einsatz für Sport- und Freizeitkleidung u. dgl.

Bei einem Ausführungsbeispiel, in dem gemäß oben beschriebener Verfahrensweise aus einer 15 000-Loch-Düse Matrix- Fibrillen-Filamente mit einer Zusammensetzung von 60 Gew.-% Polypropylen und 40 Gew.-% Polyamid 6 ersponnen wurden, die als Spinnkabel bis zu einem Ausgangstiter der Filamentfäden von 4,2 dtex verstreckt wurden, ergab sich nach dem Reißen auf dem Reißkonverter folgende Titerverteilung der Fasern:

zwischen 0 und 1 dtex 30% Anteile;

zwischen 1 und 2 dtex 30% Anteile;

zwischen 2 und 3 dtex 22% Anteile und

zwischen 3 und 4 dtex 8% Anteile.

Die mittlere Festigkeit der Fasern lag bei 48,4 cN/tex, was für derartige Feinstfilamente sehr hoch ist. Der Variationskoeffizient für die Festigkeitswerte lag bei 38,5%, bedingt durch die differierenden Werte für die Festigkeit der unterschiedlichen Materialien. Die mittlere Dehnung der Fasern lag bei 26,5%, mit einem Variationskoeffizienten von 32,9%. Die mittlere Stapellänge der Fasern betrug 51,8 mm bei einer Hauptlänge von 52 mm und einer Standardabweichung s=11,93. Die Stapelfasern ließen sich gut zu textilen Garnen verspinnen.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung von Spinnfasern durch Spinnen, Verstrecken und Reißen von aus Polymeren bestehenden Spinnkabeln, dadurch gekennzeichnet,

    daß wenigstens zwei unterschiedliche, chemisch nicht affine, unverträgliche Polymere mit geringer gegenseitiger Benetzbarkeit an den Phasengrenzen aufgeschmolzen, die nach dem Aufschmelzen zusammengeführten Polymerströme durch eine mehrstufige, statische Mischeinrichtung (8) geführt, in dünne Schichten gespalten und durch räumliche Umschichtung über den Strömungsquerschnitt zu einem gemeinsamen dispersen Schmelzestrom mit - in Strömungsrichtung gesehen - dünnen, nebeneinander liegenden Schichten der Polymeren vermischt, die Schmelzeteilströme hinter der statischen Mischeinrichtung (8) wieder vereinigt und durch eine Beruhigungszone geführt und danach zu Matrix-Fibrillen-Filamenten (9) versponnen werden,

    und daß die Matrix-Fibrillen-Filamente (9) mit einem Verstreckverhältnis, welches niedriger ist als das maximale Verstreckverhältnis der am geringsten verstreckbaren Komponente, verstreckt und in einem Reißkonverter (17) zur Erzeugung eines Spinnbandes mit wählbarem Stapeldiagramm zerrissen werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (28) aus einem Polyolefin, insbesondere Polypropylen, und die Fibrillen (27) aus Polyamid, vorzugsweise Polyamid 6, bestehen.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (28) aus einem Polyolefin, insbesondere Polypropylen, und die Fibrillen (27) aus Polyester, vorzugsweise Polyäthylenterephthalat, bestehen.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (28) aus Polypropylen und die Fibrillen (27) aus einem Polyäthylen, insbesondere einem Niederdruckpolyäthylen (HDPE) in Spinnqualität mit einem Schmelzindex (MFI = melt flow index) von 20 bis 60, gemessen nach DIN 53 735, bei einer Temperatur von 190°C und einer Belastung von 5 kg besteht.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Matrixkomponente (28) mehr als 50% vom Volumen beträgt.
  6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreckung der Matrix-Fibrillen-Filamente (9) im Verhältnis von 1 : 1,5 bis 1 : 5, vorzugsweise von 1 : 2,5 bis 1 : 3,5 erfolgt.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstreckverhältnis VR in dem Reißkonverter (17) größer ist als
    wobei Vvmax das maximale Verstreckverhältnis der am höchsten verstreckbaren Komponente und Vs die eingestellte Verstreckung nach Anspruch 1 bzw. nach Anspruch 6 ist.
  8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Mischen und Dispergieren des zusammengeführten Schmelzestroms dieser mehrfach, vorzugsweise mehr als viermal in der statischen Mischeinrichtung (8) in Schichten zerlegt, verformt und unter ungleichförmiger Drehung der Schichtebenen wieder vereinigt wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzestrom in der statischen Mischeinrichtung (8) in drei bis zwanzig, vorzugsweise im mehr als sechs und weniger als zwölf aufeinanderfolgenden Stufen umgeschichtet und wieder vereinigt wird.
  10. 10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beruhigungszone zwischen der statischen Mischeinrichtung (8) und der Spinndüse (7) mehr als 100 mm lang ist und die mittlere Verweilzeit des Schmelzestroms in der Beruhigungszone - unter Berücksichtigung des Durchsatzes und des Querschnitts der Beruhigungszone - mehr als 0,5 s beträgt.
  11. 11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix-Fibrillen-Filamente (9) vor dem Reißen gekräuselt, insbesondere stauchkammergekräuselt werden.
  12. 12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Reißkonverter (17) erzeugte Spinnband (26) nach dem Reißen stauchkammergekräuselt wird.






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