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Dokumentenidentifikation DE69317244T2 23.07.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0605333
Titel Multilobales Filament mit verbessertem Aussehen
Anmelder Novalis Fibres, Lyon, FR
Erfinder Beaupere, Pascal, F-62118 Monchy-le-Preux, FR;
Cieslak, Michel, F-62123 Basseux, FR;
Stellati, Jean-Marie, F-01600 Sainte Euphemie, FR
Vertreter Zumstein & Klingseisen, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69317244
Vertragsstaaten BE, DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument Fr
EP-Anmeldetag 17.12.1993
EP-Aktenzeichen 934205014
EP-Offenlegungsdatum 06.07.1994
EP date of grant 04.03.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.07.1998
IPC-Hauptklasse D01D 5/253
IPC-Nebenklasse D01D 5/088   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft synthetische Filamente, die einen multilobalen Querschnitt und eine Oberfläche besitzen, die vielgerichtete Unregelmäßigkeiten aufweist. Solche Filamente sind insbesondere für die Herstellung von Teppichen verwendbar, die ein natürliches Aussehen, das mit dem der Wolle vergleichbar ist, besitzen.

Die Filamente und Fasern, die verschiedenartige, beispielsweise multilobale Querschnitte besitzen, werden wegen eines größeren Volumens und des besseren Deckvermögens, das sie, verglichen mit den Fäden mit runden Querschnitten, bieten, bereits für die Herstellung von Fäden für Teppiche verwendet. Diese herkömmlichen Fäden weisen jedoch eine glatte Oberfläche auf, die eine Reflexion des Lichts auf der Oberfläche der Fäden verursacht, die zu einem unerwünschten Schimmern auf den Textiloberflächen, wie den Teppichen, führt.

Solche Fasern sind beispielsweise Gegenstand der Patente US 4,492,731 und 3,109,220.

Das Patent US 3,616,633 beschreibt die Herstellung und die Form eines tetralobalen Filaments, das durch Schmelzspinnen eines Polyamids mit Durchgang durch eine Gasatmosphäre am Düsenausgang vor Abkühlen in einem flüssigen Bad erhalten wird. Die Filamente umfassen 4 Lappen, die mit den trilobalen Filamenten identische Nachteile aufweisen, die die Herstellung von Textiloberflächen, wie Teppichen, nicht ohne Schimmereffekt ermöglichen.

Für den Versuch, die Reflexion des Lichts auf den Filamenten und Fasern für Teppiche zu verringern, wurde auch versucht, Hohl- oder Vakuolfäden herzustellen. Die amerikanischen Patente Nr. 4,648,830 und 4,770,938 beschreiben solche Filamente, die es tatsächlich ermöglichen, die Reflexion des Lichts dank inneren Hohlräumen des Fadens zu begrenzen; aber die für die Herstellung solcher Fäden verwendeten Düsen sind heikel herzustellen und industriell kostspielig. Außerdem ist das Problem des Schimmerns der Fäden und der Textiloberflächen nicht vollkommen gelöst.

Um das schimmernde Aussehen der Textiloberflächen, insbesondere der Teppiche, zu verringern, wurde gemäß dem USP 5,108,838 auch versucht, Fäden mit komplizierterem Querschnitt herzustellen, der gleichzeitig Lappen und konvexe Abschnitte, die aus Streifen längs jedes Filaments bestehen, umfaßt. Aber die Herstellung solcher Fäden erfordert auch die Verwendung von Düsen mit spezifischer Form, die im Rahmen einer industriellen Nutzung heikel und teuer herzustellen sind.

Das Patent EP 0 227 079 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche von runden Filamenten durch Kontrolle der Abkühlgeschwindigkeit der Filamente am Ausgang der Düse unter Verwendung von aufeinanderfolgenden Abkühlbädem mit verschiedenen Temperaturen. Dieses Patent betrifft nicht das Gebiet der Filamente für Teppiche, sondern die Filamente für künstliche Haare, und es beschreibt nicht die Wirkung der Lappen auf das Schimmern.

Es wurde jetzt gefunden, daß es möglich war, multilobale Fäden herzustellen, die sich besonders für die Teppichherstellung eignen, ohne übertrieben komplizierte Hohldüsen zu erfordern. Solche Fäden besitzen gleichzeitig einen guten Glanz ohne Schimmern, eine große Voluminosität, die Elastizität, die Kompaktheit und die Widerstandsfähigkeit gegen Verschmutzung, die besser als die der trilobalen Fäden sind, die üblicherweise für die Teppichanwendungen verwendet werden. Insbesonere weisen die Textiloberflächen und Teppiche, die aus diesen Fäden erhalten werden, einen Griff und ein natürliches Aussehen auf, die mit denen der Wolle identisch sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft Filamente auf der Basis eines synthetischen Polymers, die einen multilobalen Querschnitt, der wenigstens fünf Lappen umfaßt, und vielgerichtete Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweisen. Sie enthalten auch einen Prozentsatz an Mattierungsmittel zwischen 0,4 und 1 %, vorzugsweise zwischen 0,5 und 0,9%. Vorzugsweise verwendet man Titanoxid als Mattierungsmittel.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die geschnittenen Fasern, die Multifilamentfäden, Fasergarne, gekräuselt oder nicht gekräuselt, sowie die Textiloberflächen, insbesondere Teppiche, aber auch Faservliese oder andere Textilstrukturen auf der Basis solcher Filamente und Fasern.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der synthetischen Filamente, wie die oben beschriebenen, durch Spinnen eines geschmolzenen Polymers durch eine Düse, deren Öffnungen wenigstens fünf Lappen umfassen, Abkühlen der Filamente auf einer Strecke zwischen 9 und 20 mm in jedem geeigneten gasförmigen Medium, anschließende Verfestigung der Filamente in einem flüssigen Medium, das das Polymer nicht löst, beispielsweise in wäßrigem Medium, das vorzugsweise auf einer Temperatur zwischen der Raumtemperatur und 50 ºC, vorzugsweise niedriger als 45 ºC gehalten wird. Die Filamente werden dann auf übliche Weise wiederaufgenommen, gereckt und texturiert.

Der verwendete Querschnitt ist vorzugsweise vom pentalobalen oder hexalobalen Typ, beispielsweise in Flockenform, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt sind. Der Querschnitt kann auch 7 oder 8 oder sogar mehr Lappen umfassen.

Im allgemeinen sind die Oberflächenunregelmäßigkeiten ≤ 1 Mikrometer, vorzugsweise in der Größenordnung von 0,5 Mikrometern, und sind auf der ganzen äußeren Oberfläche der Filamente in allen Richtungen zufällig verteilt, wie dies in der Figur 3 sichtbar ist.

Die erfindungsgemäßen Filamente und Fasern sind kompakt, nicht hohl und ermöglichen den Erhalt von Textiloberflächen und Teppichen, die bemerkenswerte Gebrauchseigenschaften aufweisen, insbesondere die Elastizität, die Abriebfestigkeit, die Widerstandsfähigkeit gegen Verschmutzung und die Möglichkeit der Reinigung.

Sie besitzen vor allem ein sehr ästhetisches Aussehen und einen Griff, die mit denen der Wolle identisch sind, wenn der Gamtiter der verwendeten Filamente, beispielsweise für Teppichverwendungen, zwischen 10 und 30 dtex liegt.

Solche Fäden ermöglichen es, das natürliche Aussehen der Wolle zu kombinieren, das heißt das synthetische Aussehen der Fäden zu beseitigen, wobei ihre mechanischen Leistungen und Gebrauchsleistungen bewahrt werden. Zu dem weisen sie eine leichte Verarbeitung auf, ohne die Verwendung einer komplizierten Düse zu erfordern.

Die Fäden können in Form von Endlosfäden oder Fasern verwendet werden, können nicht gekräuselt oder gekräuselt werden, um eine größere Voluminosität insbesondere für die Teppichherstellung zu erhalten. Sie können allein oder gemischt mit anderen Fäden und Garnen verwendet werden, um verschiedene Effekte, beispielsweise Färbeeffekte zu erhalten. Sie eigenen sich besonders für die Herstellung von Teppichen mit Velours-Aussehen oder von Saxony-Teppichen. Sie können auch Zusätze, wie Stabil isatoren, Pigmente und antistatische Mittel, Farbstoffe, Pigmente, enthalten, die dazu bestimmt sind, die Eigenschaften des Aussehens oder des Gebrauchs zu verbessern.

Die Garntiter der erfindungsgemäßen Filamente und Garne sind vorzugsweise die üblicherweise für die Fäden und Garne für Teppiche verwendeten Titer, die im allgemeinen zwischen 10 und 30 dtex, vorzugsweise bei 15 - 25 dtex, für einen Gesamttiter beispielsweise zwischen 300 und 3000 dtex, vorzugsweise bei 900 bis 1100 dtex liegen.

Die Figur 1 stellt einen Schnitt der erfindungsgemäßen pentalobalen Filamente dar (Vergrößerung 350 X). Man stellt an dieser Figur fest, daß die Anordnung der Lappen untereinander unregelmäßig ist, und insbesondere, daß einer von ihnen weiter von den beiden benachbarten Lappen entfernt ist. Diese zusätzliche Unregelmäßigkeit trägt zum Erhalt des natürlichen Aussehens der Gegenstände, wie oben angegeben, bei.

Die Figur 3 zeigt die mikroskopischen Oberflächenunregelmäßigkeiten mit einer Größe ≤ 1 Mikrometer, im allgemeinen kleiner als ein halber Mikrometer.

Diese sind nur mit einer starken Vergrößerung sichtbar: 2000X in der Figur 3; sie sind auf der ganzen Oberfläche der Filamente vollkommen zufällig in allen Richtungen verteilt. Sie bilden keine Streifen oder andere regelmäßige Figur wie gemäß USP 5,108,838.

Das besonders ästhetische Aussehen der Filamente und Fasern wird unter anderem auf eine unterschiedliche Kristallisation der Struktur des Polymers zwischen dem Kern und der Haut zurückgeführt, die gewissermaßen eine in mikroskopischem Maßstab gestörte Schale bildet. Sie ist auch zum Teil durch die Anzahl von Lappen und durch die Mattheit der Fasern bedingt. Die oben angegebenen Elemente tragen dazu bei, einen besonderen optischen Effekt unter der Wirkung des Lichts zu liefern. In der Tat wird ein Teil von diesem bloß und einfach absorbiert und das nicht absorbierte Licht wird reflektiert undloder diffus und anisotrop gestreut.

Die Filamente gemäß der vorliegenden Erfindung besitzen auf ihrer ganzen Länge einen sehr regelmäßigen Querschnitt. Sie werden aus thermoplastischen synthetischen Polymeren, die in geschmolzenem Zustand spinnbar sind, hergestellt.

Unter den verwendbaren Polymeren kann man die Polyester, wie Polyethylen- oder Polybutylenterephthalat, die Polyolefine, wie Polypropylen, und vorzugsweise die Polyamide, wie Polyhexamethylenadipamid (PA 6.6) oder Polycaprolactam (PA 6), oder die Copolyamide 66/6, die von 0 bis 100 varuerbare Prozentsätze von 66/6 umfassen, anführen.

Terpolymere und Gemische von Polymeren können ebenfalls verwendet werden, um die Eigenschaften der Filamente, beispielsweise die Färbeeigenschaften zu modifizieren.

Die erfindungsgemäßen Filamente werden durch Schmelzspinnen der thermoplastischen Polymere, anschließendes Abkühlen in Luft oder in einem anderen Gas, dann in einem flüssigen, vorzugsweise wäßrigen Medium, so daß eine vollständige und schnelle Verfestigung der Fasern ausgeführt wird, erhalten. Die Bedingungen des spezifischen Spinnens, wie Extrusionsgeschwindigkeit, Abkühlmedium, Temperatur usw., variieren in Abhängigkeit von dem gesponnenen Polymer.

Gemäß der vorliegenden Erfindung durchlaufen die Filamente eine kurze Strecke zwischen 9 und 20 mm in einem gasförmigen Medium, wie im allgemeinen Luft, und werden sehr schnell durch das flüssige Medium abgekühlt. Es ist das schnelle Abschrecken der Filamente in dem flüssigen Medium, das das Vorhandensein der Oberfiächenunregelmäßigkeiten der Filamente erzeugt. Vorzugsweise wird das flüssige Medium auf einer Temperatur zwischen der Umgebung und etwa 40 ºC gehalten.

Das geschmolzene Polymer, vorzugsweise Polyamid 66 oder 6, enthält 0,4 bis 1%, vorzugsweise 0,5 bis 0,9% Mattierungsmittel und kann verschiedene Zusätze, wie Stabilisatoren gegen die UV-Strahlung oder die Hitze, Antioxidantien, Zusätze, die es ermöglichen, die statischen Felder zu reduzieren, das Flammverhalten zu verbessern usw., Farbstoffe oder Pigmente, enthalten.

Nach dem Spinnen werden die Filamente im allgemeinen auf übliche Weise, im allgemeinen in der Wärme, beispielsweise durch Durchgang über Walzen, die mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben werden, mit einem für den Fachmann üblichen Grad gereckt.

Im Rahmen der Verwendung der Filamente für die Teppichherstellung können die Filamente gekräuselt werden, um den Fäden Volumen zu geben, oder nicht gekräuselt werden. Der Faden für Teppiche kann in Form von voluminösem Endlosmultifilamentfaden oder von Fasergarnen vorliegen. Die Filamente können untereinander oder mit anderen Typen von Filamenten gemischt werden.

Nach dem Recken können sie gemäß jedem bekannten Mittel kontinuierlich oder nicht kontinuierlich gekräuselt oder texturiert werden, beispielsweise mittels einer Düse, die mit Druckluft oder gesättigtem Dampf gespeist wird, oder durch Verdichten beispielsweise mittels eines Kräuselkastens. Die Filamente werden dann auf übliche Weise geschmälzt und aufgespult.

Die so erhaltenen Filamente eignen sich für die Herstellung jeder Textiloberfläche, wie die Vliesstoffe, Teppiche usw.

Im Rahmen der Teppichanwendungen kann man die Teppiche vom Tuft-, Velours- oder Saxony-Typ angeben, die auf dem Fachmann gut bekannte Weise aus gekräuselten oder nicht gekräuselten, gedrehten oder nicht gedrehten, gedoppelten oder nicht gedoppelten Garnen hergestellt werden.

In den folgenden Beispielen entsprechen die Versuche praktischen Nutzungen, die intensiv und von langer Dauer sind.

- Das Aussehen des Teppichs wird von Experten im Vergleich untereinander ohne Kenntnis der verwendeten Fasern visuell bestimmt. Die Note ist ein Mittel von 4 Werten, die das Aussehen und das Volumen, die Regelmäßigkeit der Oberfläche des Teppichs berücksichtigen. Der beste Wert ist 1, der schlechteste ist 9.

- Der Nutzunastest oder Rollkettenversuch (Norm ISO 4918) hat zum Gegenstand, die Anderung des Aussehens der Beschichtungen von Textilböden zu bestimmen, wenn sie der Einwirkung von Stühlen mit Rollen, die mit 90 kg belastet und in Bewegung sind, unterworfen werden. Der Versuch wird in zwei Zyklen von 5000 und 25000 Zyklen mit mittlerer visueller Einschätzung durchgeführt, die von Experten im Vergleich mit einem Standard gemäß der Norm ISO TR 9405 ausgeführt wird. Der erhaltene Endwert ist die Summe von 75% des Werts bei 5000 Zyklen und 25% des Werts bei 25000 Zyklen. Um der Nutzung zu genügen, ist der niedrigeste akzeptable Wert 2,5.

- Der Trommeltest des Vetterman-Versuchs ermöglicht die Bestimmung der Änderungen der Oberflächenstruktur und der Farbe aufgrund mechanischer Einwirkungen. Die zu untersuchenden Proben, die im Innern einer Trommel befestigt sind, werden der Einwirkung einer Masse von 7,6 kg in Kugelform, die 14 regelmäßig auf der Oberfläche der Kugel angeordnete Krampen umfaßt, unterworfen. Die Trommel wird in Rotation versetzt, so daß die Kugel einen Verkehr auf der Oberfläche der Proben simuliert. Die ausgeführten Versuche entsprechen einer Rotation von 22000 Zyklen. Der Wert wird visuell gemacht und entspricht einem Mittel von mehreren Werten bezogen auf einen Standard gemäß der Norm ISO TR 9405. Dieser Test, dessen niedrigster akzeptabler Wert 3 ist, entspricht der Norm ISO TR 10361.

- Der Test zur künstlichen Verschmutzung wird auf die folaende Weise durchgeführt: auf der Oberfläche der Proben verteilt man eine definierte Staubmenge, die man leicht in die Struktur der Beschichtung eindringen läßt, indem man sie dem Verkehr des Tests des oben beschriebenen Stuhls mit Rollen unterzieht. Die Proben werden mit dem Staubsager gereinigt, und der Verschmutzungsgrad wird von einer Gruppe Experten durch Vergleich mit der Grauskala (Norm ISO 105 A02) abgeschätzt. Der beste Wert entspricht dem höchsten Wert 1-5.

- Der Test zur Reinigung durch Shamdoonieren: die gemäß den obigen Tests verschmutzten Proben werden mit Hilfe einer Spritz-/Saugmaschine (wäßrige Lösung mit 2g/l Shampoo) shampooniert. Nach dem Trocknen werden die Proben von neuem durch Experten gemäß der Norm ISO 105 A02 bewertet. Bewertung von 1 - 5, wobei der beste Wert der höchste ist.

Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsversuch

Man spinnt ein Polyhexamethylenadipamid mit einer relativen Viskosität von 46 bei einer Temperatur von etwa 282 ºC durch eine Düse, die 2 x 51 Öffnungen umfaßt. Die Öffnungen besitzen entweder eine pentalobale oder eine hexalobale ("Flocke") oder eine trilobale Form (Vergleichsversuch).

Das verwendete Polyamid 6.6 enthält gemäß den Beispielen 0,30 oder 0,85% Titanoxid in Gewicht des Polymers.

Nach einem kurzen Durchgang (14 mm) durch Luft, werden die Filamente in einem wäßrigen Bad, das auf einer Temperatur von 36 ºC gehalten wird, verfestigt, auf übliche Weise geschmälzt, von Walzen wiederaufgenommen, dann auf übliche Weise zwischen Zuführungs- und Zugwalzen mit einem Reckgrad von 2,5X gereckt. Die Filamente werden dann mittels einer Düse, die mit gesättigtem Dampf gespeist wird, texturiert, dann geschmälzt und auf übliche Weise mit einer Geschwindigkeit von 1300 m/min aufgespult.

Die erhaltenen Fäden haben, wie auch immer ihre Form ist, einen Garntiter von 20 dtex.

Sie werden mit Z200/S200 Umdrehungen doppelendig gedreht und verzwirnt und mittels einer Maschine "Superba" bei 138 ºC thermoflxiert.

Die so erhaltenen Fäden wurden getuftet und die Teppiche am Stück bei 98 ºC mit einem sauren Farbstoff gefärbt, glattgeschnitten, überzogen. Die Teppiche werden unter den folgenden Bedingungen hergestellt:

- Gauge: 1/10 inch

- Punkte: 48 (Punkteanzahl pro linearem dm)

- Höhe der Punkte: 10 mm

- Rücken: synthetisches Faservlies des Handels

- Gewicht des eingesetzten Velours: 1000 g/m

Alle Teppiche werden auf die gleiche Weise hergestellt und untersucht.

Die erhaltenen Ergebnisse sind die folgenden:

Vergleichsversuch 4

Ein trilobaler Faden mit dem gleichen Garntiter, der 0,3% Titanoxid enthält, wurde auf bekannte Weise durch Schmelzspinnen und Abkühlen an Luft hergestellt. Er wurde auf die gleiche Weise wie die oben erhaltenen Fäden gereckt und texturiert. Er weist eine glatte Oberfläche auf, und der Teppich, der auf die gleiche Weise wie die oben hergestellten Teppiche erhalten wurde, besitzt die folgenden Merkmale:

- Aussehen: 8

- Nutzungstest: 2,7

- Vetterman-Trommel: 2,5

- Verschmutzung: 2

- Reinigung: 3

In den obigen Beispielen wird die relative Viskosität des PA 6.6 an einer Lösung mit 8,4 Gew.-% pro Volumen in 90%iger Ameisensäure gemessen.


Anspruch[de]

1 - Filament auf der Basis eines synthetischen Polymers, das einen kompakten multilobalen Querschnitt, der wenigstens 5 Lappen umfaßt, und vielgerichtete Oberflächenunregelmäßigkeiten besitzt und 0,4 bis 1% Mattierungsmittel enthält.

2 - Filament gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß der Gehalt an Mattierungsmittel zwischen 0,5 und 0,9% liegt.

3 - Filament gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Unregelmäßigkeiten eine mittlere Größe besitzen, die kleiner als ein Mikrometer ist.

4 - Filament gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Unregelmäßigkeiten eine mittlere Größe besitzen, die kleiner als 0,5 Mikrometer ist.

5 - Filament gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß es auf PA 6.6 basiert.

6 - Gekräuseltes Endlosfilament gemäß Anspruch 1.

7 - Gekräuselter Multifilamentfaden, der die Filamente gemäß Anspruch 1 enthält.

8 - Gekräuselter Faden, der aus geschnittenen Fasern aus den Filamenten gemäß Anspruch 1 besteht.

9 - Verwendung der Fäden gemäß Anspruch 7 oder 8 zur Teppich- Herstellung.

10 - Verfahren zur Herstellung von Filamenten mit einem kompakten multilobalen Querschnitt, der wenigstens 5 Lappen umfaßt, gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die geschmolzene Masse des synthetischen Polymers am Ende der Düse auf einer Länge zwischen 9 und 20 mm ein gasförmiges Medium und dann ein flüssiges Medium, das die Verfestigung der Filamente ermöglicht, durchläuft.

11 - Verfahren gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß das flüssige Medium ein wäßriges Medium ist, das auf einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und 50 ºC gehalten wird.

12 - Verfahren gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Tatsache, daß die Filamente anschließend gereckt, texturiert und aufgespult werden.







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