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Dokumentenidentifikation DE69207999T2 22.08.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0530489
Titel Glanzarme und voluminöse drei- und vierlappige Fasern
Anmelder E.I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, Del., US
Erfinder Tung, Wae-Hai, Seaford, Delaware 19973, US
Vertreter Abitz & Partner, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69207999
Vertragsstaaten BE, CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 27.07.1992
EP-Aktenzeichen 921127890
EP-Offenlegungsdatum 10.03.1993
EP date of grant 31.01.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.08.1996
IPC-Hauptklasse D01D 5/253

Beschreibung[de]
Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft svnthetische Filamente mit einer trilobalen oder tetralobalen Querschnittsform mit im wesentlichen konvexen Kurven, die durch Kerbspitzen längs des Umrisses jedes Lappens verhunden sind. Die Filamente eignen sich insbesondere zur Herstellung von Teppichen, die glitzerarm sind, einen hohen Bausch aufweisen und fibrillationsbeständig sind.

Beschreibung des Standes der Technik

Fasern oder Filamente mit trilobalen und tetralobalen Querschnitten werden auf Grund der Vorteile infolge ihres Bausches und Deckvermägens gegenüber Fasern mit runden oder bandförmigen Querschnitten in hohem Maße für Teppichgarne verwendet. Herkömmliche trilobale und tetralobale Filamente weisen jedoch Lappen mit Querschnittskonturen auf, die im allgemeinen flach oder nur leicht konkav oder konvex sind. Infolgedessen wird unter bestimmten Betrachtungswinkeln durch eine spiegelnde Reflexion von diesen Faseroberflächen ein "Glitzereffekt" und ein gesprenkeltes Aussehen an den Teppichgarnen hervorgerufen, der (das) bei vielen Teppichkäufern unerwünscht ist.

Mit dem Begriff "Glitzereffekt" sind die Lichttüpfelchen gemeint, die an Garnen wahrzunehmen sind, wenn starkes Licht auf das Garn gerichtet wird. Das ist darauf zurückzuführen, daß winzige Faserabschnitte als Spiegel oder reflektierende Prismen wirken. Der Begriff "Glitzereffekt" sollte nicht mit dem Begriff "Glanz" verwechselt werden. Mit dem Begriff "Glanz" ist das von reflektiertem Licht ausgelöste gesamte Leuchten der Faser gemeint. Fasern werden alrgemein als einen hellen oder matten Glanz aufweisend darge stellt, sind jedoch oder sind nicht frei von Glitzereffekten.

Beispiele für trilobale und tetralobale Fasern mit einem hohen Glitzer- oder Funkeleffekt werden beschrieben von Bankar et al. in dem USA-Patent 4,492,731 bzw. von Mckinney in dem USA-Patent 3,109,220. In US-A-3,109,220 sind die tetralobalen Filamente ge kennzeichnet als mit einem tetralobalen Querschnitt versehen, der ein festgelegtes Spitzenradiusverhältnis und einen festgelegten Lappenwinkel aufweist. Es werden Spinndüsenöffnungen mit vier Armen offenbart, die von zwei voneinander beabstandeten, durch einen Schlitz verbundenen Mittenstellen ausgehen, wobei die Arme kreisförmige Spitzen haben. Ebenso werden Spinndüsenöffnungen mit zwei sich senkrecht schneidenden Schlitzen offenbart, die in vier kreisförmigen Spitzen enden. Werden diese stark glitzernden Fasern gefärbt oder pigmentiert, entsteht durch spiegelnde Reflexion der Eindruck, daß die Farbe der Fasern heller ist als ihre echte Farbe. Somit ist zusätzlicher Farbstoff oder Pigmentstoff notwendig, um die Reflexionseigenschaften der Fasern auszugleichen. Weiterhin ist eine spiegelnde Reflexion insbesondere in stark gekräuselten Garnen zu sehen, die dazu notwendig sind, an Teppichen mit Premiumqualität hohen Bausch und hohes Deckvermögen zu erzielen.

Die Fachleute haben viele verschiedene Methoden vorgesehen, um die spiegelnde Reflexion von der Oberfläche von Fasern zu vermindem.

zum Beispiel weisen Filamente mit runden Querschnitten typischerweise weniger spiegelnde Reflexion auf und besitzen einen unauffälligeren Glanz. Diese Fasern werden jedoch auf Grund von mangelndem Bausch und mangelndem Deckvermögen nicht so umfassend zum Einsatz in Teppichen herangezogen.

Ebenso werden bekanntlich verschiedene Mattierungsmittel, wie zum Beispiel Titandioxid, zu den Polymerspinnlösungen zugesetzt, wenn trilobale und tetralobale Fasern hergestellt werden. Diese Fasern zeigen zwar einen weniger auffälligen Glanz, weisen jedoch auch ein unerwünschtes, mattes Aussehen auf.

Shah offenbart in dem USA-Patent 3,994,122 ein Gemisch aus gekräuselten Polyamid-Stapelfasern und -filamenten, bestehend aus 40 - 60 Gew.-% trilobalen Filamenten mit einem Modifikationsver hältnis im Bereich von 1,6 - 1,9 und aus 40 - 60 Gew.-% trilobalen Filamenten mit eine Modifikationsverhältnis im Bereich von 2,2 - 2,5 auf. Die Filamente erzeugen einen hohen Bausch und hohen Glanz ohne unerwünschten Funkel- und Glitzereffekt sowie eine bessere Verschmutzungsbeständigkeit.

Craig offenbart in dem USA-Patent 2,959,839 die Herstellung von bändchenartigen Filamenten aus einer Reihe von unverbundenen, runden Spinndüsen, die in einem Zickzackmuster angeordnet sind. Die Filamente besitzen wellige Oberflächen und weisen einen verminderten Glitzereffekt auf.

US-A-3,097,416 betrifft synthetische textile Filamente aus Polymer mit gleichmäßigem Querschnitt, jedoch mit drei einstückig verbundenen, symmetrischen Lappen mit festgelegten Abmessungen und mit einem Modifikationsverhältnis von 1,9 bis 4,0. Es wird eine Spinndüse mit einer Y-förmigen Öffnung oder mit einer Öffnung mit Y-Form mit Schlitzen an den Armen entlang offenbart.

Diese oben beschriebenen herkömmlichen Filamente wirken zwar einigermaßen effektiv bei der Verminderung der spiegelnden Reflexion in Teppichen, es sind jedoch trilobale und tetralobale Filamente notwendig, die eine noch geringere Glitzerwirkung zeigen, jedoch auch einen hohen Bausch aufweisen. Mit den Filamenten gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Kombination von geringer Glitzerwirkung, hohem Bausch und Fibrillierungsbeständigkeit in dem fertigen Teppich vorgestellt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft synthetische Filamente mit trilobalem oder tetralobalem Querschnitt mit im wesentlichen konvexen Kurven, die durch Kerbspitzen längs des Umrisses jedes Lappens verbunden sind. Die Filamente sind im wesentlichen frei von ebenen Flächen. Jeder Lappen hat durch 2 bis 20 Krümmungskehren pro Lappen, und die Filamente haben ein Modifikationsverhältnis von etwa 1,2 bis 4,5. Geeignete synthetische Polymere sind Polyamide wie Nylon 66 and Nylon 6, Polyester wie Polyethylenterephthalat; Polyolefine wie Polypropylen, und Polyacrylnitril. Vorzugsweise wird Nylon 66 eingesetzt. Die Filamente können die Form eines gekräuselten Endlosfilamentgarns oder eines gekräuselten Stapelfasergarns aufweisen. Das Garn kann dazu dienen, Teppiche herzustellen, die geringe Glitzerwirkung, hohen Bausch und Fibrillierungsbeständigkeit aufweisen.

Die Erfindung betrifft auch Spinndüsen zur Herstellung dieser Fasern. Die Spinndüsen bestehen aus einer Platte mit oberen und unteren Flächen, die durch eine segmentierte Kapillare verbunden sind. Die segmentierte Kapillare besitzt eine kreisförmige mittige Öffnung mit drei im wesentlichen gleich voneinander beabstandeten, gleich dimensionierten radialen Schlitzen, die strahlenförmig von der Öffnung ausgehen. Es ist auch mindestens eine am Umfang angeordnete Öffnung vorhanden, die im wesentsentlichen an der Längsachse jedes Schlitzes zentriert ist. Bei einer Ausführungsform sind zwei am Umfang angeordnete Öffnungen längs jedes Schlitzes vorhanden. Außerdem kann der Durchmesser der mittigen Öffnung größer sein als oder gleich groß wie der Durchmesser jeder am Umfang angeordneten Öffnung. Das Verhältnis des Durchmessers einer ersten am Umfang angeordneten Öffnung zu der Breite eines radialen Schlitzes ist größer als oder gleich 3,5:1. Das Verhältnis des Durchmessers der mittigen Öffnung zu der Breite eines radialen Schlitzes ist größer als oder gleich 6 : 1.

Bei einer weiteren Ausführungsform sind vier radiale Schlitze vorhanden, die strahlenförmig von der mittigen Öffnung ausgehen, und mindestens eine am Umfang angeordnete kreisförmige Öffnung ist im wesentlichen an der Längsachse jedes Schlitzes zentriert.

BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer runden Spinndüsenkapillare nach dem Stande der Technik.

Fig. 1A ist eine Querschnittsansicht eines Filaments, das durch Kapillaren der in Fig. 1 dargestellten Art ersponnen wurde.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht einer trilobalen Spinndüsenkapillare nach dem Stande der Technik.

Fig. 2A ist eine Querschnittsansicht eines Filaments, das durch Kapillaren der in Fig. 2 dargestellten Art ersponnen wurde.

Fig. 3 ist eine Vorderansicht einer tetralobalen Spinndüsenkapillare nach dem Stande der Technik.

Fig. 3A ist eine Querschnittsansicht eines Filaments, das durch Kapillaren der in Fig. 3 dargestellten Art ersponnen wurde.

Fig. 4 ist eine Vorderansicht einer Spinndüsenkapillare gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine kreisförmige mittige Öffnung, drei im wesentlichen gleich voneinander beabstandete radiale Schlitze, die strahlenförmig von der mittigen Öffnung ausgehen, und zwei am Umfang angeordnete kreisförmige Öffnungen längs der Länge jedes Schlitzes aufweist.

Fig. 4A ist eine Querschnittsansicht eines Filaments, das durch Kapillaren der in Fig. 4 dargestellten Art ersponnen wurde.

Fig. 5 ist eine Vorderansicht einer Spinndüsenkapillare gemäß der vorliegenden Erfindung, worin die beiden am Umfang angeordneten Öffnungen längs jedes Schlitzes unterschiedliche Abmessungen aufweisen.

Fig. 5A ist eine Querschnittsansicht eines Filaments, das durch Kapillaren der in Fig. 5 dargestellten Art ersponnen wurde.

Fig. 6 ist eine Vorderansicht einer Spinndüsenkapillare gemäß der vorliegenden Erfindung, worin nur eine am Umfang angeordnete Öffnung längs jedes Schlitzes vorhanden ist und der Durchmesser von jeder annähernd gleich dem Durchmesser der mittigen Öffnung ist.

Fig. 6A ist eine Querschnittsansicht eines Filaments, das durch Kapillaren der in Fig. 6 dargestellten Art ersponnen wurde.

Fig. 7 ist eine Vorderansicht einer Spinndüsenkapillare gemäß der vorliegenden Erfindung, worin nur eine am Umfang angeordnete Öffnung längs jedes Schlitzes vorhanden ist und der Durchmesser von jeder kleiner als der Durchmesser der mittigen Öffnung ist.

Fig. 7A ist eine Querschnittsansicht eines Filaments, das durch Kapillaren der in Fig. 7 dargestellten Art ersponnen wurde.

Fig. 8 ist eine Vorderansicht einer Spinndüsenkapillare gemäß der vorliegenden Erfindung, die eine kreisförmige mittige Öffnung, vier im wesentlichen gleich voneinander beabstandete radiale Schlitze, die strahlenförmig von der mittigen Öffnung ausgehen, und zwei am Umfang angeordnete kreisförmige Öffnungen längs der Länge jedes Schlitzes aufweist.

Fig. 9 ist eine Vorderansicht einer Spinndüsenkapillare gemäß der vorliegenden Erfindung, die vier radiale Schlitze aufweist, und bei der nur eine am Umfang angeordnete kreisförmige Öffnunge längs jedes Schlitzes vorhanden ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Filamente gemäß dieser Erfindung werden im allgemeinen hergestellt, indem Polymerschmelze oder Polymerlösungen durch Spinndüsenkapillaren hindurch ersponnen werden, die so konstruiert sind, daß sie den gewünschten trilobalen oder tetralobalen Querschnitt des Filaments ergeben.

Die Filamente können hergestellt werden aus synthetischen thermoplastischen, schmelzspinnbaren Polymeren. Zu diesen Polymeren zählen zum Beispiel Polyolefine wie Polypropylen, Polyamide wie Folyhexamethylendiaminadipamid (Nylon 66) und Polycaprolactam (Nylon 6) sowie Polyester wie Polyethylenterephthalat. Copolymere, Terpolymere und Schmelzmischungen aus diesen Polymeren sind ebenfalls geeignet. Polymere, die Lösungen bilden, wie zum Beispiel Polyacrylnitril, können ebenfalls verwendet werden. Diese Polymerlösungen werden zu Filamenten trockenversponnen.

Im allgemeinen wird die Polymerschmelze in dem Schmelzspinnverfahren in Luft oder anderes Gas oder in eine geeignete Flüssigkeit extrudiert, wo sie abgeschreckt wird und erstarrt. Geeignete Abschreckgase und -flüssigkeiten sind zum Beispiel Luft bei Zimmertemperatur, gekühlte Luft und Wasser. In dem Trockenspinnverfahren wird die Polymerlösung als kontinuierlicher Strom in eine beheizte Kammer extrudiert, wo das Lösungsmittel entfernt wird, wodurch ein festes Filament entsteht. Es wird eingeräumt, daß die speziellen Spinnbedingungen, z. B. die Viskosität, die Extrusionsgeschwindigkeit, das Abschrecken usw., je nach dem verwendeten Polymer verschieden sind. Dio Polymerspinnlösungen können auch herkömmliche Zusatzstoffe enthalten, wie zum Beispiel Antioxidationsmittel, Farbstoffe, Pigmente, Antistatikmittel, Ultraviolett-(UV-)stabilisatoren usw.

In Fig. 4 ist ein Beispiel für eine geeignete Spinndüsenkapillare zur Herstellung der Filamente gemäß dieser Erfindung dargestellt.

Die Kapillare weist eine kreisförmige mittige Öffnung 1 mit drei im wesentlichen gleich voneinander beabstandeten radialen Schlitzen 2, 3 und 4 auf, die strahlenförmig von der mittigen Öffnung (1) ausgehen. Längs jedes Schlitzes sind eine oder mehrere am Umfang angeordnete kreisförmige Öffnungen vorhanden. Fig. 4 zeigt drei "erste" am Umfang angeordnete Öffnungen 5, 6 und 7 sowie drei "zweite" am Umfang angeordnete Öffnungen 8, 9 und 10. Mit dem Begriff "erste am Umfang angeordnete Offnung(en)" sind die Öffnungen gemeint, die von der Mitte entfernt befindlich sind und sich nahe an der mittigen Öffnung befinden. Mit dem Begriff "zweite am Umfang angeordnete Offnung(en)" sind die Öffnungen gemeint, die von der Mitte entfernt befindlich sind und sich nahe an den ersten am Umfang befindlichen Öffnungen befinden. Alle am Umfang befindlichen kreisförmigen Öffnungen sind im wesentlichen an der Längsachse ihres entsprechenden Schlitzes zentriert. Die am Umfang angeordneten Öffnungen können im wesentlichen gleiche Abmessungen nach der Darstellung in den Fig. 4, 6 und 7 aufweisen oder können ungleiche Abmessungen nach der Darstellung in Fig. 5 aufweisen. Die radialen Schlitze können ebenfalls im wesentlichen gleiche Abmessungen aufweisen.

Die Öffnungen und Schlitze der Spinndüsenkapillare weisen typischerweise die folgenden Abmessungen auf. Die kreisförmige mittige Öffnung kann einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,01 bis 0,02 Zoll (0,25 bis 0,51 mm) aufweisen, während die am Umfang angeordneten kreisförmigen Öffnungen einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,005 bis 0,02 Zoll (0,13 bis 0,51 mm) aufweisen können. Jeder Schlitz weist typischerweise eine Länge von 0,02 bis 0,03 Zoll (0,51 bis 0,76 mm) und eine Breite von etwa 0,002 bis 0,003 Zoll (0,051 bis 0,076 mm) auf.

Es ist erforderlich, daß sowohl die Öffnungen als auch die Schlitze der Spinndüsenkapillare die folgenden Kriterien erfüllen:

A/B ≥ 3,5 und C/B ≥ 6

wobei C = Durchmesser der mittigen Öffnung

B = Breite der verbindenden radialen Schlitze; und

A = Durchmesser einer ersten am Umfang angeordneten Öffnung. Filamente, die aus Kapillaren ersponnen werden, die andere Abmessungen als die oben genannten Verhältnisse aufweisen, haben oft Querschnitte, die einen hohen Glitzereffekt herbeiführen oder beim Begehen anfällig gegen Fibrillierung sind.

Es versteht sich jedoch, daß spezielle Abmessungen und Verhält nisse innerhalb der obigen Bereiche je nach solchen Faktoren wie Art des Polymers, Viskosität und Abschreckmedium unterschiedlich sein können. Für Polymere mit hoher Viskositän, wo mit Wasserabschreckspinnen gearbeitet wird, ist ein kleineres Verhältnis des Öffnungsdurchmessers zur Breite der radialen Schlitze erforderlich als bei Polymeren mit hoher Viskosität wo mit Luftabschreckspinnen gearbeitet wird. Das gewünschte "Modifikationsverhältnis" bei den fertigen Filamenten ist ebenfalls ein wichtiger Faktor. Mit dem Begriff "Modifikationsverhältnis" (MR) ist das Verhältnis des Radius eines Kreises, der den Querschnitt des Filaments umschreibt, zu dem Radius des größten Kreises gemeint, der in den Querschnitt des Filaments eingeschrieben werden kann, wie in dem USA-Patent 2,939,201 an Holland offenbart wird.

Wie in Fig. 6 zu sehen ist, können die mittigen und die am Umfang angeordneten Öffnungen gleiche Abmessungen haben. Die kreisförmige mittige Öffnung hat, wie in Fig. 4, 5 und 6 zu sehen ist, jedoch einen Durchmesser, der größer ist als derjenige der am Umfang angeordneten kreisförmigen Öffnungen, so daß die fertige Faser besser gefestigt wird. Bei einer besonders erwünschten Konfiguration ist der Durchmesser der mittigen Öffnung größer als der Durchmesser einer ersten am Umfang angeordneten Öffnung 21, der seinerseits größer ist als der Durchmesser einer zweiten am Umfang ange ordneten Öffnung 22, wie in Fig. 5 zu sehen ist. Der größere Durchmesser der mittigon Öffnung und die kleineren Durchmesser der am Umfang angeordneten Öffnungen an den Endpunkten sorgen für ein relativ niedriges Modifikationsverhältnis in dem Filament.

Bei einer weiteren Ausführungsform, die in Fig. 8 und 9 zu se hen ist, weist die Kapillare eine kreisförmige mittige Öffnung mit vier und nicht mit drei im wesentlich gleich voneinander beabstandeten radialen Schlitzen auf, die strahlenförmig von der mittigen Öffnung ausgehen. Längs jedes Schlitzes sind drei oder mehr am Umfang angeordnete kreisförmige Öffnungen vorhanden. Durch diese Kapillaren können tetralobale Filamente gemäß dieser Erfindung gebildet werden.

Es versteht sich ebenfalls, daß die oben beschriebenen Spinndüsenkapillaren so modifiziert werden können, daß sie Filamente mit Querschnitten bilden, wie sie in Fig. 4A - 7A zu sehen sind. Die Öffnungen können zum Beispiel eine quadratische, eine fünfeckige oder eine sechseckige Form aufweisen, vorausgesetzt, daß das Polymer eine Oberflächenspannung aufweist, die so groß ist, daß Querschnitte entstehen, wie sie in Fig. 4A - 7A zu sehen sind. Wie aus Fig. 4A - 7A hervorgeht, kommt es darauf an, daß die fertigen Filamente im wesentlichen frei von ebenen Flächen sind.

Ebenso kommt es darauf an, daß die mittigen und die am Umfang angeordneten Öffnungen so durch Schlitze verbunden sind, daß die Polymerströme miteinander verschmelzen, bevor sie durch den unteren Bereich der Kapillare strömen. Dadurch entstehen die trilobalen und die tetralobalen Filamente mit hohem Bausch sowie mit geringem Glitzereffekt.

Dagegen wird bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von bändchenartigen Filamenten, die in dem oben erwähnten USA-Patent 2,959,839 an Craig und dem USA-Patent 3,249,669 an Jamieson behandelt werden, der Polymerstrom oberhalb der Spinndüsenkapillare verschmolzen. Der Grad der Verschmelzung des Polymers hängt jedoch von solchen Bedingungen wie der Viskosität und der Temperatur des Polymers, dem Abstand zwischen den Öffnungen und den Abschreckbedingun gen ab. Ist zum Beispiel die Viskosität niedrig und ist die Temperatur des Polymers hoch, verschmelzen die Ströme stark miteinander, die Kerbspitzen sind jedoch flach, und die Faseroberfläche weist einen hohen Glitzereffekt auf. Andererseits weist die Faseroberfläche einen niedrigen Glitzereffekt auf, wenn die Viskosität hoch ist und die Temperatur des Polymers niedrig ist. Die Ströme sind jedoch so schlecht miteinander verschmolzen, daß sich die fertigen Filamente beim Texturieren leicht auflösen und fibrillieren oder unter normalen Abnutzungsbedingungen eine fusselige Teppichoberfläche entstehen lassen.

Das Polymer strömt durch die speziell konstruierten Öffnungen und Schlitze, so daß ein entsprechendes Filament entsteht, wie es zumbeispiel in Fig. 4A zu sehen ist. Die Filamente weisen ein kreisförmiges mittiges Element 11 und drei im wesentlichen gleich voneinander beabstandete Lappen 12, 13 und 14 auf. Diese im wesentlichen symmetrischen Lappen oder Arme sind an einer mittigen Stelle einstückig miteinander verbunden. Jeder Lappen besteht aus einem oder aus mehreren kreisförmigen Segmenten 15, 16, 17, 18, 19 und 20 mit Kerbspitzen 23 und 24 an ihren Verbindungsstellen.

Die trilobalen und die tetralobalen Filamente gemäß dieser Erfindung weisen ein Modifikationsverhältnis von etwa 1:2 bis 4:5 auf und sind des weiteren gekennzeichnet durch das Vorhandensein von im wesentlichen konvexen Kurven, die längs des Umrisses jedes Lappens durch Kerbspitzen verbunden sind. Diese Vorsprünge und Vertiefungen, die sich längs des Umrisses der Filamente ausbilden, können auf ihre "Krümmungskehren pro Lappen" gemessen werden. Mit "Krümmungskehren pro Lappen" sind die festen Punkte an einem Lappen des Filaments gemeint, wo eine Stelle, die sich an der Kurve des Lap pens entlangbewegt, ihre Bewegungsrichtung ändert. In Fig. 4A sind diese Krümmungskehren als Kerbspitzen 23 und 24 gekennzeichnet. Die Filamente weisen im allgemeinen etwa 2 bis 20 Krümmungskehren pro Lappen auf und sind im wesentlichen frei von ebenen Flächen. Wie angenommen wird, sind der geringe Glitzereffekt, der hohe Bausch und das Fibrillierungsfestigkeitsvermögen der Filamente gemäß dieser Erfindung auf diese besondere Struktur zurückzuführen.

Die Filamente weisen längs ihrer Länge im allgemeinen einen gleichmäßigen Querschnitt auf und können zu mehreren verschiedenen Zwecken dienen, zu denen auch ein Einsatz in Teppichen, Textilien oder Vuesstoffen gehört. Bei Verwendung für Teppiche können die Filamente gekräuselt oder ungekräuselt sein, um dem Teppichgarn zusätzlichen Bausch zu verleihen. Das Teppichgarn kann die Form von Endlosfilament-Bauschgarn (BCF) oder Stapelfasergarn aufweisen. Es wird auch eingeräumt, daß die Filamente gemäß dieser Erfindung miteinander oder mit anderen Filamenten gemischt werden und damit Filamentmischungen bilden können. Das Kräuseln oder das Texturieren des Garns kann mit Verfahren erfolgen, die in der Technik bekannt sind, zum Beispiel durch Heißluftdüsenbauschen, Zahnradkräuseln und Stauchkammerverfahren. Wenn die Faser gemäß dieser Erfindung hauptsächlich zur Verwendung in Teppichgarn bestimmt ist, liegt der Denier-Wert pro Filament (dpf) vorzugsweise im Bereich von 6 bis 25 (6,6 bis 27,5 dtexpf), während der Gesamt-Denierwert im Garn mindestens etwa 500 (556 dtex) beträgt.

Dann werden die Teppichgarne mit Verfahren, die in der Technik bekannt sind, in ein Teppichgrundgewebe eingetuftet. Das Garn kann in Form von Schlingen eingebracht werden, so daß Langflorteppiche entstehen. Bei Schnittflorteppichen können die Schlingen so zerschnitten werden, daß sie im wesentlichen parallele, vertikale Noppen bilden, die dann gleichmäßig auf eine gewünschte Höhe geschert werden. Die aus den Garnen gemäß dieser Erfindung hergestellten Teppiche sind im wesentlichen frei von Glitzereffekten, weisen einen hohen Bausch auf und sind fibrillierungsbeständig.

Testverfahren Teddichglitzereffekt- und Bauschwerte

Es wurden die Bausch- und die Glitzergrade an verschiedenen Schnittflorteppichproben visuell in einem Vergleich nebeneinander verglichen, ohne daß bekannt war, welche Teppiche aus welchen Garnen gefertigt waren. Die Teppiche wurden durch eine Kommission von Personen untersucht, die mit der Tepichkonstruktion und der Oberflächentextur vertraut waren.

Als Referenzpunkte wurden Teppichproben gewählt, die aus Fasern mit rundem Querschnitt bestanden und denen ein Wert ohne Glitzereffekt und mit geringem Bausch zugeordnet wurde. Hinsichtlich des Bauschs wurden den übrigen Proben ein subjektiver Wert zugeordnet, der entweder niedrig, mittelhoch oder hoch war. Hinsichtlich des Glitzereffektes wurde den übrigen Proben ein subjektiver Wert zugeordnet, der entweder Null betrug, mittelhoch oder hoch war.

Relative Viskosität

Es wurde die relative Viskosität (RV) von Nylon 66 gemessen, indem 5,5 Gramm des Polymers Nylon 66 in 50 cm³ Ameisensäure aufgelöst wurde. Der RV-Wert ist das Verhältnis der absoluten Viskosität der Lösung von Nylon 66 und Ameisensäure zur absoluten Viskosität der Ameisensäure. Beide absoluten Viskositäten wurden bei 25 ºC gemessen.

BEISPIELE Beispiele 1 - 7

In den folgenden Beispielen wurden Filamente aus Nylon 66 mit verschiedenen Querschnitten hergestellt. Die Filamente aus Nylon 66 waren aus verschiedenen Spinndüsen ersponnen. Jede Spinndüse hatte 160 Kapillaren mit einer speziellen Konstruktion, die in Fig. 1 - 7 zu sehen ist.

Das in allen Beispielen verwendete Polymer Nylon 66 war ein glänzendes Polymer. Die Spinnlösung des Polymers enthielt kein Mattierungsmittel und wies eine relative Viskosität (RV) von 68 ± 3 Einheiten auf. Die Temperatur des Polymers vor dem Spinndüsenpaket wurde auf etwa 290 ± 1 ºC eingeregelt, und der Spinndurchsatz betrug 70 pounds pro Stunde. Das Polymer wurde durch die verschiedenen Spinndüsen extrudiert und in zwei Segmente von je 80 Filamenten geteilt. Die Kapillarenabmessungen für die Spinndüsen sind unten beschrieben. Dann wurde die Faserschmelze rasch in einem Kühlschacht abgeschreckt, wo Kühiluft von 9 ºC mit 300 Kubikfeet pro Minute (0,236 Kubikmetern/s) an den Filamenten entlanggeblasen wurde. Die Filamente wurden von einer Speisewalze, die mit einer Oberflächendrehzahl von 800 yd/min (732 m/min) lief, durch die Abschreckzone gezogen, und wurde dann mit einem Schmälzmittel zum Strecken und Kräuseln beschichtet. Die beschichteten Garne wurden mit 2197 yd/min (2009 m/min) (einem 2,75-fachen Streckverhältnis) mit Hilfe eines Paars beheizter Streckwalzen (220 ºC) gestreckt. Dann wurden die Garne zu einer Bauschdüse mit zwei Aufprallstellen (mit Heißluft von 240 ºC) weitergeleitet, die ähnlich der in dem USA-Patent 3,525,134 an Coon beschriebenen war, so daß zwei Garne von 1200 Denier (1333 dtex) und 15 Denier pro Filament (dpf) (16,61 dtexpf) entstanden.

Die gesponnenen, gestreckten und gekräuselten Endlosfilament- Bauschgarne (BCF-Garne) wurden auf einer Kabliermaschine auf 5,75 Drehungen pro Zoll (tpi) kabliert und auf einer Superba-Thermofixiermaschine zu den Standard-Prozeßbedingungen für BCF-Garne aus Nylon 66 thermofixiert. Dann wurden die Testgarne auf einer Schnittflor-Tuftingmaschine mit einer Teilung von 1/8 Zoll (0,32 cm) zu Teppichen von 40 oz/yd² (1356 g/m²) mit einer Polhöhe von 5/8 Zoll (1,59 cm) getuftet. Die getufteten Teppiche wurden in einer Färbeanlage zu mittelstark malvenfarbenen Teppichen gefärbt. Die ästhetischen Merkmale der Teppiche wurden von einer Kommission von Fachleuten bewertet, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel)

Mit dem oben beschriebenen Verfahren wurden Filamente mit einem runden Querschnitt hergestellt, wie sie in Fig. 1A zu sehen sind. Die Filamente wurden durch eine Spinndüsenkapillare nach der Darstellung in Fig. 1 mit einer runden Öffnung mit 0,010 Zoll (0,25 mm) Durchmesser ersponnen.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Mit dem oben beschriebenen Verfahren wurden Filamente mit einem trilobalen Querschnitt hergestellt, wie sie in Fig. 2A zu sehen sind. Die Filamente wurden durch eine Spinndüsenkapillare nach der Darstellung in Fig. 2 mit drei einstückig verbundenen Armen (Lappen) ersponnen, die im wesentlichen symmetrisch waren. Die Arme wiesen eine Breite von 0,008 Zoll (0,20 mm) und eine Länge von 0,017 Zoll (0,43 mm) auf.

Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)

Mit dem oben beschriebenen Verfahren wurden Filamente mit einem tetralobalen Querschnitt hergestellt, wie sie in Fig. 3A zu sehen sind. Die Filamente wurden durch eine Spinndüsenkapillare nach der Darstellung in Fig. 3 mit vier einstückig verbundenen Armen (Lappen) ersponnen, die im wesentlichen symmetrisch waren. Die Arme wiesen eine Breite von 0,010 Zoll (0,25 mm) und eine Länge von 0,025 Zoll (0,64 mm) auf.

Beispiel 4

Mit dem oben beschriebenen Verfahren wurden Filamente mit einem trilobalen Querschnitt hergestellt, wie sie in Fig. 4A zu sehen sind. Die Filamente wurden durch eine Spinndüsenkapillare nach der Darstellung in Fig. 4 ersponnen, die die folgenden Abmessungen aufwies. Die mittige Öffnung 1 hatte einen Durchmesser von 0,020 Zoll (0,51 mm), und die Schlitze 2 - 4 wiesen Breiten von 0,002 Zoll (0,05 mm) auf. Die ersten und die zweiten am Umfang angeordneten Öffnungen 5 - 10 hatten Durchmesser von 0,015 Zoll (0,38 mm). Der Abstand vom Mittelpunkt einer ersten am Umfang angeordneten Öffnung, z. B. 5, längs des Schlitzes zu dem Mittelpunkt einer zweiten am Umfang angeordneten Öffnung, z. B. 8, betrug 0,0210 Zoll (0,53 mm). Der Abstand vom Mittelpunkt der mittigen Öffnung, längs des Schlitzes zu dem Mittelpunkt der ersten am Umfang angeordneten Öffnungen betrug 0,0235 Zoll (0,60 mm).

Beispiel 5

Mit dem oben beschriebenen Verfahren wurden Filamente mit einem trilobalen Querschnitt hergestellt, wie sie in Fig. 5A zu sehen sind. Die Filamente wurden durch eine Spinndüsenkapillare nach der Darstellung in Fig. 5 ersponnen, die die folgenden Abmessungen aufwies. Die mittige Öffnung 1 hatte einen Durchmesser von 0,0170 Zoll (0,43 mm), und die Schlitze wiesen Breiten von 0,0025 Zoll (0,064 mm) auf. Die erste am Umfang angeordnete Öffnung, z. B. 21, hatte einen Durchmesser von 0,0090 Zoll (0,006 mm), und die zweite am Umfang angeordnete Öffnung, z. B. 22, hatte einen Durchmesser von 0,0070 Zoll (0,58 mm). Der Abstand vom Mittelpunkt der ersten am Umfang angeordneten Öffnung längs des Schlitzes zu dem Mittelpunkt der zweiten am Umfang angeordneten Öffnung betrug 0,0255 Zoll (0,65 mm). Der Abstand vom Mittelpunkt der mittigen Öffnung längs des Schlitzes zum Mittelpunkt der ersten am Umfang angeordneten Öffnungen betrug 0,0285 Zoll (0,72 mm).

Beispiel 6

Mit dem oben beschriebenen Verfahren wurden Filamente mit einem trilobalen Querschnitt hergestellt, wie sie in Fig. 6A zu sehen sind. Die Filamente wurden durch eine Spinndüsenkapillare nach der Darstellung in Fig. 6 ersponnen, die die folgenden Abmessungen aufwies. Die mittige Öffnung hatte einen Durchmesser von 0,0150 Zoll (0,38 mm), und die Schlitze wiesen Breiten von 0,0025 Zoll (0,06 mm) auf. Die am Umfang angeordneten Öffnungen hatten Durchmesser von 0,0150 Zoll (0,38 mm). Der Abstand vom Mittelpunkt der mittigen Öffnung zum Mittelpunkt der am Umfang angeordneten Öffnungen betrug 0,0285 Zoll (0,72 mm).

Beispiel 7

Mit dem oben beschriebenen Verfahren wurden Filamente mit einem trilobalen Querschnitt hergestellt, wie sie in Fig. 7A zu sehen sind. Die Filamente wurden durch eine Spinndüsenkapillare nach der Darstellung in Fig. 7 ersponnen, die die folgenden Abmessungen aufwies. Die mittige Öffnung hatte einen Durchmesser von 0,0170 Zoll (0,43 mm), und die Schlitze wiesen Breiten von 0,0025 Zoll (0,06 mm) auf. Die am Umfang angeordneten Öffnungen hatten einen Durchmesser von 0,0090 Zoll (0,23 mm). Der Abstand vom Mittelpunkt der mittigen Öffnung zu dem Mittelpunkt der am Umfang angeordneten Öffnungen betrug 0,0285 Zoll (0,72 mm).

Tabelle I
Beispiel Querschnitt Glitzereffekt Bausch Rund MR* trilobal MR tetralobal Keiner Hoch Gering Mittelhoch MR* - Modifikationsverhältnis


Anspruch[de]

1. Filament, bestehend aus einem synthetischen Polymer mit einem dreilappigen Querschnitt mit im wesentlichen konvexen Kurven, die durch Kerbspitzen (23, 24) längs des Umrisses jedes Lappens (12, 13, 14) verbunden sind und im wesentlichen frei von flachen Oberflächen sind, gekennzeichnet durch 2 bis 20 Krümmungskehren pro Lappen und ein Modifikationsverhältnis von etwa 1,2 bis 4,5.

2. Filament, bestehend aus einem synthetischen Polymer mit einem vierlappigen Querschnitt mit im wesentlichen konvexen Kurven, die durch Kerbspitzen (23, 24) längs des Umrisses jedes Lappens (12, 13, 14) verbunden sind und im wesentlichen frei von flachen Oberflächen sind, gekennzeichnet durch 2 bis 20 Krümmungsumkehren pro Lappen und ein Modifikationsverhältnis von etwa 1,2 bis 4,5.

3. Filament nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin das synthetische Polymer ausgewählt ist aus Polyamiden, Polyestern, Polyolefinen und Polyacrylnitril.

4. Filament nach Anspruch 3, worin das Polyamid Polyhexamethylendiaminadipamid (Nylon 66) ist.

5. Gekräuseltes Garn aus Endlosfilamenten, bestehend aus den Filamenten nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4.

6. Gekräuseltes Garn aus Stapelfasern, bestehend aus den Filamenten nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4.

7. Teppich, bestehend aus dem Garn nach Anspruch 5 oder 6.

8. Spinndüse, umfassend:

a) eine Platte mit oberen und unteren Flächen die verbunden sind durch eine segmentierte Kapillare,

b) wobei die segmentierte Kapillare eine kreisförmige mittige Öffnung (1) und drei im wesentlichen gleich voneinander beabstandete, gleich dimensionierte radiale Schlitze (2, 3, 4) umfassen, die strahlenförmig von der kreisförmigen mittigen Öffnung ausgehen, worin mindestens eine am Umfang angeordnete, kreisförmige Öffnung im wesentlichen auf die Längsachse jedes Schlitzes zentriert ist, das Verhältnis des Durchmessers einer ersten am Umfang angeordneten Öffnung (5, 6, 7) zu der Breite eines radialen Schlitzes größer als oder gleich 3,5 : 1 ist und das Verhältnis des Durchmessers der mittigen Öffnung zu der Breite eines radialen Schlitzes größer als oder gleich 6 : 1 ist.

9. Spinndüse nach Anspruch 8, worin zwei am Umfang angeordnete kreisförmige Öffnungen (5, 8) vorhanden sind, die im wesentlichen auf jeden Schlitz zentriert sind.

10. Spinndüse nach Anspruch 8 oder 9, worin der Durchmesser der kreisförmigen mittigen Öffnung (1) größer ist als der Durchmesser von jeder am Umfang angeordneten kreisförmigen Öffnung (5, 8).

11. Spinndüse nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, worin der Durchmesser der kreisförmigen mittigen Öffnung im wesentlichen gleich dem Durchmesser von jeder am Umfang angeordneten kreisförmigen Öffnung ist.

12. Spinndüse, umfassend:

a) eine Platte mit oberen und unteren Flächen, verbunden durch eine segmentierte Kapillare,

b) wobei die segmentierte Kapillare eine kreisförmige mittige Öffnung (1) und vier im wesentlichen gleich voneinander beabstandete, gleich dimensionierte radiale Schlitze umfaßt, die strahlenförmig von der kreisförmigen mittigen Öffnung ausgehen, worin mindestens eine am Umfang angeordnete kreisförmige Öffnung im wesentlichen auf die Längsachse jedes Schlitzes zentriert ist, das Verhältnis des Durchmessers einer ersten am Umfang angeordneten Öffnung zu der Breite eines Schlitzes größer als oder gleich 3,5 : 1 ist und das Verhältnis des Durchmessers der mittigen Öffnung zu der Breite eines radialen Schlitzes größer als oder gleich 6 : 1 ist.

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