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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von gefärbten Polymerfilamenten,
die besonders gut für
die Herstellung von Teppichen geeignet sind. Die erfindungsgemäßen Polymerfilamente
sind Gemische von Propylen mit Nylon oder Polyester. Feste oder
mehrfarbige Filamente (Nylon oder Polyester wird mit Polypropylen
compoundiert) werden unter Verwendung von MB zur Verfügung gestellt;
alternativ werden färbbare Filamente
(Nylon oder Polyester wird mit Polypropylen compoundiert) zur Verfügung gestellt,
die feste Farben oder "space
dyes" ergeben.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Auf
dem Gebiet der Teppichherstellung werden im Allgemeinen Nylonfilamente
für den
Flor wegen ihres Aussehens (Glanz), Griffs (seidenartig) und ihrer
Trocknungsfähigkeit
bevorzugt. Bei manchen Anwendungszwecken sind das Aussehen und der
weiche Griff von Polyesterfilamenten erwünscht. Jedoch sind Nylon und
Polyester ziemlich teuer.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Gemische von Nylon
oder Polyester zur Verfügung
zu stellen, die signifikant billiger sind als reines Nylon oder
Polyester, die aber trotzdem zum großen Teil die erwünschten
Eigenschaften, die den Nylon- und Polyesterharzen zuzuschreiben
sind, aufrecht erhalten.
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Die
japanische Patentanmeldung Nummer 58105751 (Publikations-Nr. 59232135),
eingereicht im Jahre 1983, beschreibt eine Zusammensetzung, hergestellt
durch Vermischen eines modifizierten Polyolefins mit einem Polyamid
und einem kristallinen Polyolefin in einem spezifizierten Mischverhältnis.
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Die
japanische Patentanmeldung Nummer 02329756 (Publikations-Nr. 04331248),
eingereicht im Jahre 1990, lehrt die Herstellung einer Polypropylenzusammensetzung
durch Vermischen von Polypropylen, einem Säure-modifizierten Polypropylen
und einem speziellen Polyamid, um das Polyamid in den Polypropylenen
zu dispergieren.
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Die
US-PS Nr. 5,811,040 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von
Fasern für
ein Teppich-Oberseitengarn, wobei das Garn aus Polyolefin/Polymerfilamenten
hergestellt wird, die eine Vielzahl von in Längsrichtung dispergierten relativ
kleinen und kurzen Polymerfibrillen im Inneren der Filamente enthalten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden zwei unähnliche
Materialien miteinander verbunden, die sonst eine schlechte Haftung
aneinander haben würden.
Diese zwei Materialien sind auf der einen Seite Polypropylen und
auf der anderen Seite Nylon oder Polyester. Gemäß der vorliegenden Erfindung
werden sie mit maleiniertem Polypropylen verbunden.
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Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Herstellung eines Filaments oder Garns umfasst das
Compoundieren und Extrudieren einer Zusammensetzung, umfassend 60–95 Gew.-%
Polypropylen, 0,1–10
Gew.-% maleiniertes Polypropylen und 5–40 Gew.-% Nylon oder Polyester,
durch eine Spinndüse
bei einer Temperatur im Bereich von 235°C–285°C und das Ziehen des resultierenden
Filaments bei einem Ziehverhältnis,
das erheblich geringer ist als das zum Erhalt derselben Dehnung
mit 100% Polypropylen notwendige Ziehverhältnis, unter Erhalt eines Filaments
mit einem Denier-Wert im Bereich von 2–35 pro Filament.
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Die
hierin verwendete Bezeichnung „erheblich
niedriger" bedeutet
in diesem Fall mindestens 10% niedriger bzw. kleiner.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
Farbpigmente in die Zusammensetzung, die compoundiert und extrudiert
wird, eingearbeitet werden. So kann z.B. Nylon oder Polyester in
einen Grundansatz mit Polypropylen, maleiniertem Polypropylen und
einem Pigment in einen herkömmlichen
Extruder durch verschiedene Fülltrichter
compoundiert werden oder zwei oder mehrere dieser Materialien können in
einer ersten Stufe compoundiert und miteinander vermischt werden
und in einer zweiten Stufe zu den restlichen Komponenten gegeben
werden, um das gleiche Endprodukt zu erhalten. Der Grundansatz kann
auch solche herkömmlichen
Additive, wie TiO2, UV-Stabilisatoren und/oder
Antioxidantien, enthalten. Diese Additive können direkt in den Extruder
hineingegeben werden. Wenn mehr als ein Extruder verwendet wird,
dann kann ein mehrfarbiges Garn erhalten werden. Bei Verwendung
dieses Ansatzes können
hohe Verhältnismengen
von Polypropylen mit Nylon oder Polyester vermischt werden, ohne
dass wesentliche Abstriche von dem guten Griff und dem guten Glanz
gemacht werden müssen,
die den letztgenannten Polymeren zuzuschreiben sind.
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Alternativ
kann bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung eine zusätzliche
Stufe eines sauren oder Dispersionsfärben angewendet werden, um
ein "space-dyed" Garn zu erhalten.
Selbst bei diesem Ansatz kann etwas Pigment zu dem Grundansatz zugesetzt
werden, um färbbare
Filamente zu erhalten, deren Farbe enger an der gewünschten
Endfarbe liegt als die Harze selbst haben würden. Wie in dem oben beschriebenen
Fall kann Nylon mit einem Grundansatz mit Polypropylen, maleiniertem
Polypropylen und einem Pigment in einem herkömmlichen Extruder durch verschiedene
Fülltrichter
compoundiert werden oder es können zwei
oder mehrere dieser Materialien in einer ersten Stufe compoundiert
oder miteinander vermischt werden und in einer zweiten Stufe zu
den restlichen Komponenten gegeben werden, um das gleiche Endprodukt
zu erhalten. Der Grundansatz kann auch solche herkömmliche
Additive, wie TiO2, UV-Stabilisatoren und/oder
Antioxidantien, enthalten. Bei diesem Ansatz ist jedoch das bevorzugte
Additiv ein flüssiges
Farbverstärkungsmittel.
Dieses erhöht
die Anfärbungsstellen
in dem Nylon um etwa 0,5%, wodurch die Verwendung von weniger Nylon
in dem Gemisch gestattet wird. Der flüssige Farbstoffverstärker wird
während
der Verarbeitung nicht aus den Filamenten heraus gewaschen. Das
Produkt kann mit einem Dispersionsfarbstoff oder mit einem sauren Farbstoff,
je nach der relativen Menge des Nylons in dem Gemisch, des Dunkelheitsgrads
der Zielfarbe und dem vorgegebenen Anwendungszweck gefärbt werden.
Dieser Ansatz kann in herkömmlichen
Extrudern durchgeführt
werden, ohne dass die Notwendigkeit für Nebenextruder oder für spezielle
Spinnköpfe,
wie solche, die bei der Herstellung von Bikomponenten-Filamentgarnen vom
Hülle-Kern-Typ
verwendet werden, besteht.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch Teppiche und Vorleger, worin
der Flor Filamente umfasst, die durch ein beliebiges Verfahren gemäß dieser
Erfindung hergestellt worden sind. Bei der Herstellung von solchen
Teppichen oder Vorlegern können
die individuellen Filamente gefärbt
werden und dann zu einem Vorleger zusammengestellt werden oder es
kann ein Verbundmaterial hergestellt werden, worauf das Verbundmaterialstück gefärbt werden
kann. Gemäß der letztgenannten
Technik tritt ein Stückfärben auf,
wenn das Verbundmaterial als Einheit mit dem Färbemedium kontaktiert wird.
Ein Beispiel für
das Stückfärben ist
das Eintauchen des Teppichs (Rückseite
und Flor) in ein Farbstoffbad.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die 1 stellt
einen schematischen Aufriss eines Spinnverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung dar.
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Die 2 zeigt
einen schematischen Aufriss eines Ziehverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Harze
auf Polypropylenbasis sind ohne weiteres für das Verspinnen zu Filamenten
anpassbar. Obgleich Polypropylenharze zufrieden stellend zu Filamenten
versponnen werden können,
muss das Polypropylen doch im Allgemeinen gefärbt sein, um vermarktbare Verbundmaterialien,
wie Teppiche und Vorleger, herzustellen. Ein Ansatz zum Erhalt von
gefärbten
Teppichen besteht darin, das Polypropylen-Harzgemisch, das zur Herstellung
des Teppichs verwendet werden soll, mit einem Pigment zu compoundieren,
bevor es versponnen wird. Der andere Ansatz besteht darin, die Polypropylen-Mischfilamente,
nachdem sie gesponnen worden sind, zu färben. Dies ist jedoch deswegen
schwierig, weil das Standard-Polypropylen für das Anfärben nicht geeignet ist. Daher
verwenden die Hersteller im Allgemeinen Nylon, um Garne herzustellen,
die für
das Anfärben
geeignet sind. Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden diese zwei normalerweise nicht verträglichen Materialien – Nylon
und Polypropylen – genommen
und miteinander und mit einer kleinen Menge von maleiniertem Polypropylen,
das als Klebstoff wirkt, kombiniert, wodurch Mischfilamente erhalten
werden, die die wünschenswerten
Eigenschaften, die von beiden Materialien herrühren, aufweisen.
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HERSTELLUNG DER FILAMENTE
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Die
Filamente der Stränge,
die gemäß der vorliegenden
Erfindung extrudiert werden, sind auf der Basis von Polypropylenharzen
aufgebaut. Zusätzlich
zu dem Polypropylen enthalten sie wesentliche Verhältnismengen
von zusätzlichen
Harzen, ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus Nylonharzen und Polyesterharzen.
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Geeignete
Polyamide vom Nylon-Typ, die zugemischt werden können, schließen, jedoch
ohne Einschränkung
darauf, Folgende ein: Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 6/10, Nylon 11,
Nylon 12, Copolymere davon und Gemische davon. Das bevorzugte Nylon
ist Nylon 6.
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Alternativ
können
Polyesterharze – z.B.
Kondensationsprodukte von Terephthalsäure, Isophthalsäure, Naphthalindicarbonsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure oder
dergleichen mit Ethylenglykol, 1,3-Propandiol, Neopentylglykol,
1,4-Cyclohexandimethanol oder ähnlichen – mit dem
Grundharz aus Polypropylen vermischt werden. Bevorzugte Polyester
schließen
Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und Polyethylenterephthalat,
vernetzt mit Pentaerythrit, ein.
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Um
die Haftung zwischen dem Polypropylenharz und dem Nylon- oder Polyesterharz
zu fördern,
wird maleiniertes Polypropylen zu dem Gemisch gegeben. Die US-PS
Nr. 6,046,279 beschreibt Gemische von Nylon mit Polypropylen und
maleiniertem Polypropylen, jedoch nicht im Zusammenhang mit Filamenten,
die für die
Herstellung von Teppichen und Vorlegern geeignet sind. Auf die gesamte
Offenbarung dieser Patentschrift wird hierin ausdrücklich Bezug
genommen.
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Verschiedene
andere herkömmliche
Additive können
im Gemisch vor der Verarbeitung zugesetzt werden, mit Einschluss
von Schmiermitteln, Antioxidantien, Ultraviolettlichtstabilisatoren,
Pigmenten, Farbstoffen, antistatischen Mitteln, Mitteln zur Erzielung
einer Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Verschmutzungen, Mitteln zur Erzielung einer Widerstandsfähigkeit
gegenüber
einer Fleckenbildung, antimikrobiellen Mitteln und flammverzögernden
Mitteln.
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Für den Fachmann
wird ersichtlich, dass die Prozessparameter, wie die Temperaturen,
die Ziehverhältnisse
usw., entsprechend der genauen Natur des zu verspinnenden Harzgemisches
variieren. Die einzelnen Filamente können einen beliebigen Querschnitt
haben, z.B. einen runden, einen mehrlappigen, einen hohlen etc.
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Der
Glanz kann dadurch kontrolliert werden, dass die zugegebene Menge
von TiO2 variiert wird. Der Glanz kann auch
dadurch kontrolliert werden, dass die Gestalt der Öffnung des
Spinnkopfes bzw. der Spinndüse
eingestellt wird. Das Anfühlen
oder der Griff des Garns kann dadurch modifiziert wreden, dass der dpf-Wert
(d.h. der Denier-Wert bzw. die Garnzahl pro Filament) verändert wird
oder dass der Gehalt an Nylon oder Polyester erhöht wird.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie die Herstellung
von Teppichen ermöglicht,
die ein geringeres Gewicht haben als vergleichbare Teppiche, die
aus einem zu 100% aus Nylon bestehenden Flor hergestellt worden
sind. Bei gleicher Florhöhe
ist das Gewicht des Teppichs direkt zu dem spezifischen Gewicht
proportional. Ein Vergleich der spezifischen Gewichte von verschiedenen
Zusammensetzungs-Ausführungsformen,
die erfindungsgemäß verwendet
werden können,
mit dem spezifischen Gewicht von Nylon ist wie folgt:
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VERSPINNEN, ZIEHEN
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Die
vorliegende Erfindung schließt
die Technologie von kontinuierlichen Filamenten (CF-Technologie), die
Technologie von voluminösen
kontinuierlichen Filamenten (BCF-Technologie)
und Kräuselungsfasermethoden
(Stapelfasern) ein. CF- oder BCF-Garne können direkt aus dem Extruder
zum Einsatz kommen. Für den
Fachmann wird ersichtlich, dass sie verdreht und hitzegehärtet werden
können.
Stapelfasern können
zur Herstellung von vernadelten Teppichen verwendet werden oder
sie können
zu Teppichgarn, gesondert oder vermischt mit anderen Fasern gemäß dieser
Erfindung, versponnen werden.
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Vorzugsweise
hat jeder Faserstrang einen Gesamt-Denier-Wert bzw. eine Gesamt-Garnzahl zwischen etwa
300 und 6000 und einen Denier-Wert bzw. eine Garnzahl pro Filament
zwischen etwa 2 und 30, wie typischerweise bei Garnen gefunden wird,
die für
die Büschelung
zu Teppichen verwendet werden. Mehr bevorzugt hat der Strang einen
Gesamt-Denier-Wert bzw. eine Gesamt-Garnzahl zwischen etwa 400 und
1400 und einen Denier-Wert pro Filament zwischen etwa 3 und 28.
Die Stränge
können
eine unterschiedliche Zahl von Filamenten pro Strang (Filamentzahl)
oder Gesamtstrang-Denier-Werte bzw. Gesamtstrang-Garnzahlen haben,
um gewünschte
Effekte in dem fertigen Garnprodukt zu erzeugen. So ist es z.B.
so, dass je größer der individuelle
Strang, desto größer ist
der Hang des Strangs, in dem Garn intensiv zu sein.
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Nach
der Extrusion werden Filamente abgeschreckt. Ein geeignetes Finish,
das für
den Typ des Filaments (z.B. Polypropylen/maleiniertes Polypropylen/Nylon
6 oder Polypropylen/Polyester) geeignet ist, kann unter Verwendung
einer Anzahl von Aufbringungseinrichtungen für das Finish entsprechend der
Anzahl der Stränge
aufgebracht werden. Die Stränge
werden gesondert, möglicherweise
unter Verwendung einer mit Rillen versehenen Walze, zu und von den
Zugwalzen geführt.
Eine Reihe von Führungsstiften,
die beispielsweise aus Keramik hergestellt sein können, können gleichfalls
zum Einsatz kommen. Die Stifte sind vorzugsweise mit Rillen versehen,
um die Stabilisierung der Komponenten zu unterstützen und um zu verhindern,
dass sie zusammenspringen, bevor sie durch einen Texturierungsstrahl
hindurchgehen. Das Ziehen schließt vorzugsweise das Führen des
Beschickungsgarns auf erhitzten Zugwalzen, die mit mit Rillen versehenen
Separatorwalzen gepaart sind, ein, wobei die Separatorwalzen mindestens
einen gerillten Pfad für
jeden Strang haben, um ihn während
des Ziehens getrennt zu halten. Die erfindungsgemäße Ziehstufe
kann dadurch bewirkt werden, dass ein Ziehverhältnis verwendet wird, das für jeden
hergestellten Typ des Filaments bestimmt wird. Wenn das Garn Polypropylen/maleiniertes
Polypropylen/Nylon 6 ist, dann ist das Ziehverhältnis vorzugsweise etwa 2,2
bis 3.
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1.
Die 1 zeigt eine Spinnvorrichtung 10. Ein
herkömmlicher
Extruder 12 für
das Aufschmelzen von Polymerchips befindet sich in fließfähiger Verbindung
mit einem herkömmlichen
Spinnbaum 14. Im Inneren des Spinnbaums 14 befindet
sich eine herkömmliche
Spinnpackung 16. Die Packung 16 kann eine kreisförmige Bauart
haben und sie filtert das Polymere, wenn das Polymere durch ein
Bett von fein verteilten Teilchen geleitet wird, wie es im Stand
der Technik bekannt ist. Als Teil der Packung 60 ist ein
herkömmlicher Spinnkopf
(nicht gezeigt) enthalten. Die Fließgeschwindigkeiten der Polymeren
durch die Packung können
für den
Bereich von etwa 10 bis 100 Pounds pro Stunde liegen. Die obere
Grenze von 100 Pounds wird nur durch die physikalischen Dimensionen
der Packung 16 definiert und durch Verwendung von größeren Packungen können höhere Fließgeschwindigkeiten
erhalten werden. Der Spinn-Denier-Wert bzw. die Spinn-Garnzahl pro Filament
(dpf) liegt im Bereich von 3 bis 30. Es scheint so zu sein, dass
optimale Eigenschaften und optimale mechanische Qualitäten für das Garn
bei Werten zwischen 4 und 15 dpf erhalten werden.
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Der
Faden bzw. das Filament kann, wenn er die Spinndüse kann, gegebenenfalls mit
einem kalten inerten Gas, wie Luft, abgeschreckt werden. Typischerweise
hat das Gas eine Temperatur von etwa 20°C und es wird mit einer Geschwindigkeit
von etwa sechs Standard-Kubikfeet
pro Minute zugeführt.
Wenn die Luft zu heiß ist,
z.B. eine Temperatur oberhalb von 45°C hat, dann werden die Eigenschaften
des gesponnenen Garns in signifikanter Weise verschlechtert.
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Unmittelbar
unterhalb und eng anliegend (d.h. luftdicht) an den Spinnbaum 14 montiert,
befindet sich eine ausgedehnte Säule 18 nach
der Spinnkammer. Die Säule
umfasst ein isoliertes Rohr mit einer Länge von etwa 2 Meter oder mehr.
Der Innendurchmesser des Rohrs ist genügend groß (z.B. 12 inch), so dass alle
Filamente von der Spinndüse
durch die Länge
des Rohrs ohne Behinderung hindurchgehen können.
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Im
Inneren des untersten Endes der Säule 18 befindet sich
ein perforierter abgestumpfter Konus 19, der als Einrichtung
zur Verringerung von Luftturbulenzen wirkt. Der Konus 19,
vorzugsweise mit einer Länge von
drei Feet und mit einem Durchmesser, der mit dem Rohrdurchmesser
am obersten Ende co-extensiv ist, und mit einem Durchmesser von
etwa der Hälfte
desjenigen am Bodenende, wird dazu verwendet, um die Luft auf dem
Wege über
eine ventilierte Ablassöffnung 21 von
dem untersten Ende des Rohrs abzulassen, so dass eine Bewegung in
der Fadenlinie aufgrund von Luftturbulenzen im Wesentlichen verringert
oder vollständig
eliminiert wird.
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Im
Inneren des untersten Endes der Säule 18 befindet sich
ein perforierter, abgestumpfter Konus 19, der als Einrichtung
zur Verringerung von Luftturbulenzen wirkt.
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Unterhalb
des untersten Endes der Säule
konvergiert die Fadenlinie. Diese Konvergenz kann durch eine Finish-Aufbringungseinrichtung 20 bewerkstelligt
werden. Dies ist der erste Kontakt, den das Garn nach dem Verlassen
der Spinndüse
erfährt.
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Nach
einer ersten Aufbringung des Finish an der Finish-Aufbringungseinrichtung 20 wird
das Garn um ein Paar von Godet-Walzen aufgenommen. Die erste Finish-Aufbringung
kann durchgeführt
werden, um statische Elektrizität
zu verringern, die sich auf den Filamenten aufgebaut hat. Da jedoch
dieses Finish manchmal abgeworfen wird, wenn die Filamente über die
Godet-Walzen laufen, dann kann das Finish leicht nach den Godet-Walzen
wieder aufgebracht werden.
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Im
Falle von BCF läuft
das Garn nach dem Ziehen durch einen Texturierungskasten (A), in
dem ein Heißluftdruck
angewendet wird. Es läuft
dann durch eine Kühltrommel
(C) und hierauf durch einen Verschlingungskasten (B) und schließlich auf
eine herkömmliche
Spannungskontroll-Aufwicklungseinrichtung 24. Die Aufwicklungsgeschwindigkeit
ist typischerweise größer als
3040 mpm (9800 fpm) bei einer maximalen Geschwindigkeit von 5800
mpm (19000 fpm). Der optimale Bereich liegt zwischen etwa 1000 mpm
(3280 fpm) und 3800 mpm (12400 fpm).
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2.
Wie in 2 ersichtlich wird, wird das gesponene Garn danach
gezogen bzw. gestreckt. Ein einstufiger oder ein zweistufiger Zug
bzw. Streckvorgang kann angewendet werden. Jedoch bringt eine zweite Stufe
nur einen geringen zusätzlichen
Vorteil. Oftmals ist der Zug bzw. Streckvorgang direkt mit dem Spinnvorgang
gekuppelt, wodurch ein Spinn/Zug-Prozess
zur Verfügung
gestellt wird.
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Das
wie-gesponnene Garn kann von einem Aufsteckgatter 30 auf
eine Beschickungswalze 34 aufgegeben werden, die auf eine
Temperatur von Umgebungstemperatur bis etwa 150°C erhitzt sein kann. Danach wird
das Filament auf eine Zug- bzw. Streckwalze 38 aufgegeben,
die auf eine Temperatur von Umgebungstemperatur bis ungefähr 155°C erhitzt
sein kann. Wenn erhitzte Walzen nicht verfügbar sind, dann kann eine Heizplatte 36 verwendet
werden, die auf eine Temperatur von 120–145°C aufgeheizt worden ist. Die
Heizplatte 36 (mit einer gekrümmten Kontaktoberfläche von
6 inch) wird in die Zug- bzw. Streckzone eingesetzt, d.h. zwischen
die Beschickungswalze 34 und die Zug- bzw. Streckwalze 38.
Die Zug- bzw. Streckgeschwindigkeiten liegen im Bereich von 75 bis
300 Meter pro Minute. Ein typisches Zug- bzw. Streckverhältnis ist
etwa 1,65 für gesponnene
Garne, hergestellt mit etwa 38000 Meter pro Minute. Die optimale
Walzentemperatur, die die höchste
Zugfestigkeit liefert, ist etwa 145°C. Die optimale Temperatur der
Zug- bzw. Streckwalze oder Heizplatte ist etwa 145°C. Die Temperatur
der Zug- bzw. Streckwalze
ergibt eine gewisse Kontrolle der Heißluftschrumpfung, wobei niedrigere
Temperaturen der Zug- bzw. Streckwalzen zu höheren Schrumpfungen des gestreckten
Garns führen.
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Ähnliche
Ergebnisse können
im Fall von Stapelfasern erhalten werden. Jedoch wird anstelle des
Aufsteckgatters ein Spinnbereich (Extrudierung, Spinnpumpen, Spinnöffnungen,
Ab schreckungsluft etc.) verwendet. Das Kabel aus den Filamenten
wird, beginnend von der Beschickungswalze 34, behandelt
und wird durch eine Aufbringungseinrichtung für Spinn-Finishöl sowie
eine Texturierungseinheit geleitet und sodann zu einer Schneideinrichtung
geleitet und zum Schluss zu der Palettenpresse (pallet press) geleitet.
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FÄRBUNG DER FILAMENTE/FÄRBUNG DER
TEPPICHE ODER VORLEGER
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Die
Filamente können
in der Schmelze entsprechend jedem beliebigen herkömmlichen
Verfahren zur Färbung
gefärbt
werden. Die Färbung
in Schmelze wird auch als Lösungsfärben bezeichnet.
Unterschiede in der Farbe oder der Färbbarkeit können durch herkömmliche
Verfahren zum Erhalt einer unterschiedlichen Färbbarkeit erzielt werden, beispielsweise
dadurch, dass ein Beschickungsgarn aus regulärem, anionisch färbbarem
Nylon hergestellt wird und das andere Garn aus einem mit einem kationischen
Farbstoff färbbaren
Nylon hergestellt wird, was nach Verfahren durchgeführt wird,
die dem Fachmann gut bekannt sind.
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Das
Verbundmaterial kann erfindungsgemäß in jeder beliebigen Art und
Weise, die zu einem Färben des
gesamten Verbundmaterials oder zu einem großen Teil davon im Wesentlichen
zur gleichen Zeit führt, Stück-gefärbt werden.
Beispielsweise kann das gesamte Verbundmaterial in ein Farbstoffbad
eingetaucht werden oder der Farbstoff kann aufgepaddelt werden oder
darauf aufgesprüht
werden oder dergleichen. Weiterhin können große Teile, z.B. Rollen des Teppichs,
kontinuierlich gefärbt
werden, indem sie in ein Bad eingetaucht werden, bevor sie auf die
Walzen aufgebracht werden.
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Die
für die
Zwecke der Erfindung geeigneten Farbstoffe können alle beliebigen Farbstoffe
umfassen, von denen bekannt ist, dass sie die jeweils ausgewählte polymere
Zusammensetzung färben.
Es erfolgt eine Kontaktierung mit einem geeigneten Förderungsmittel
für die
Farbaufnahme. Diese Erfindung ist besonders gut zur Verwendung mit
Dispersionsfarbstoffen geeignet. Beispiele für Farbstoffe, die für die erfindungsgemäße Erfindung
im Handel erhältlich
sind, sind Foronblau ER (MFG), C.I. Dispersionsblau 73 oder Terasilblau
GL (MFG), Polyfarbstoffrot BC (MFG) und dergleichen. Befeuchtungsmittel
und Einstellungsmittel für
den pH-Wert können
gleichfalls zu dem ausgewählten
Farbstoff zugegeben werden, um optimale Farbcharakteristiken zu erzeugen.
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Erfindungsgemäß können die
Einfärbungsbedingungen
im Allgemeinen alle beliebigen Bedingungen umfassen, die zum Färben des
Verbundmaterials führen.
Speziell kann die Konzentration des Farbstoffs jede beliebige Konzentration
sein, die zu einer differentiellen Färbung des Verbundmaterials
führt.
Der Konzentrationsbereich kann von etwa 0,1 bis etwa 2,0 Gew.-%,
bezogen auf das Gewicht des Filaments, variieren oder sogar noch
höher oder
niedriger sein. Es können
auch ein oder mehrere Farben mit unterschiedlichen Schattierungen
verwendet werden, um ein "space
dye"-Garn herzustellen,
das eine fixierte Wiederholung von Farbschattierungen hat, mit einer
Wiederholung von 1 inch bis über
5 feet.
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Gemäß dieser
Erfindung wird die Zeitspanne für
das Stückfärben jede
beliebige Zeitspanne umfassen, die zu einem Färben des Verbundmaterials führt. Im
Allgemeinen ist ein Be reich von etwa 10 bis etwa 100 Minuten zufrieden
stellend, obgleich auch kürzere
und längere
Zeitspannen möglich
sind.
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Die
Temperatur des Färbemediums
während
des Färbeprozesses
kann jede beliebige Temperatur umfassen, die zu einer differentiellen
Einfärbung
des Verbundmaterials führt.
Im Allgemeinen können
die Temperatur im Bereich von etwa 50°C bis etwa 150°C liegen,
obgleich auch höhere
oder niedrigere Temperaturen ebenfalls in den Rahmen dieser Erfindung
fallen.
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BEISPIELE
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Die
folgenden nicht-beschränkenden
Beispiele illustrieren verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung.
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BEISPIEL 1-Festes gefärbtes Garn,
Florherstellung von Teppichen oder Vorlegern
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84
Pounds handelsübliche
Polypropylen-Pellets (MFI 18-30) werden in einen Reaktor mit 2 Pounds handelsüblichem
maleiniertem Polypropylen, 10 Pounds handelsüblichem Nylon 6 und 4 Pounds
rotem Farbstoff MB aufgeschmolzen (umfassend z.B. 25% TiO2 auf der Basis von Polypropylen oder Polyester
oder Nylon). Die aufgeschmolzenen Materialien werden in einen herkömmlichen
Extruder einströmen
gelassen, der mit herkömmlichen
Spinnöffnungen
und einer herkömmlichen
Spinnpumpe ausgerichtet ist. Der Extruder wird auf 250°C erhitzt
und die Filamente werden extrudiert und dann unter Verwendung von
herkömmlichen
Godet-Walzen gezogen
bzw. gestreckt. Das Zug- bzw. Streckverhältnis zwischen der langsamen
Godet-Walze und der schnellen Godet-Walze ist jedoch 15% niedriger
als dasjenige, das normalerweise bei Verwendung von 100% Polypropylen
zum Erhalt der gleichen Dehnung verwendet wurde. Die Viskosität dieses
Gemisches beträgt
8400 CPAs (Methode 02983) und das Garn hat eine Zähigkeit
von 2,15, eine Bruchlast von 14, eine Dehnung von 65,5% und ein
gesamtes spezifisches Gewicht von 0,925.
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Das
durch dieses Verfahren erzeugte Garn wurde dazu verwendet, um den
Flor in einem Teppich zu liefern. Es wurde beobachtet, dass die
Farbe des Flors ein vollständig
homogenes Rot ohne irgendeine Streifenbildung war. Die Kosten für dieses
rot gefärbte
Garn sind um ungefähr
45% niedriger als die Kosten für
ein vergleichbares Garn aus 100% Nylon.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform
werden der rote Farbstoff MB, das maleinierte Polypropylen und das
Nylon in einer ersten Stufe vermengt und zu dem Gemisch wird in
einer zweiten Stufe das Polypropylen zugesetzt.
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BEISPIEL 2 – Gefärbtes Garn,
Florherstellung von Teppichen oder Vorlegern
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62
Pounds handelsübliche
Polypropylenpellets werden in einem Reaktor mit 6 Pounds handelsüblichem
maleiniertem Polypropylen, 30 Pounds handelsüblichem Nylon 6 und 1,5 Pounds
gelbem Farbstoff MB aufgeschmolzen. ½ Pound eines flüssigen Verstärkers für den Farbstoff
wird über
eine Dosierungspumpe an der Drossel eines herkömmlichen Extruders, der mit
herkömmlichen
Spinndüsen
und mit einer herkömmlichen Spinnpumpe
ausgerüstet
ist, eingespritzt. Der Extruder wird auf 250°C erhitzt und Filamente werden
extrudiert und unter Verwendung von herkömmlichlen Godet-Walzen gezogen
bzw. gestreckt. Das Zug- bzw. Streck verhältnis zwischen der langsamen
Godet-Walze und der schnellen Godet-Walze ist jedoch um 20% niedriger
als normalerweise bei Verwendung von 100% Polypropylen zum Erhalt
der gleichen Dehnung angewendet wird. Nach dieser Produktion des
Garns wurde das Garn in einem Bad eine gelben Dispersionsfarbstoffs
mit drei unterschiedlichen Schattierungen gefärbt.
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Das
durch diesen Prozess erzeugte Garn wurde dazu verwendet, um den
Flor in einem Vorleger zu ergeben. Der Vorleger war mit 315000 Knoten/m2 und einer Florhöhe von 11,5 mm mit 8 Farben
und einem Gewicht von 3 kg/m2 gewebt. Es
wurde beobachtet, dass die gelbe Farbe des Flors für jede Schattierung
vollständig
homogen war, so dass unterschiedliche Schattierungen beobachtet
werden können,
die durch die gleiche Zeitperiode wiederholt werden ("space dye"). Die Kosten für dieses
Garn sind ungefähr
um 35% niedriger als die Kosten für ein vergleichbares Garn aus
100% Nylon.
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BEISPIEL 3 – Getufteter
Teppich mit mehreren Farben
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Vier
feste Farbpolymergemischströme
werden gesondert in eine Vier-Extruder-Spinnpackung eingeleitet und in gleichförmig proportionierten
Strängen
jeweils mit 34 Filamenten extrudiert. Jeder Polymerstrom enthält 84 Gew.-%
Garn Polypropylen/2 Gew.-% maleiniertes Polypropylen/10 Gew.-% Nylon,
6/4 Gew.-% Farbmttel. Die Farben sind strohgelb, zedernfarbig, segeltuchfarben
bzw. schwarz. Jeder Block nimmt etwa ein Viertel des rechteckigen
Bereichs der Spinndüse
ein. Die extrudierten Filamente werden abgeschreckt, bevor ein Finish
gesondert auf die Stränge
aufgebracht wird. Die Stränge
werden zu dem Garn auf Zug- bzw. Streckwalzen kombiniert und mit
einem Zug- bzw. Streckverhältnis
von 2,7 gezogen bzw. gestreckt und dann unter Verwendung eines einzigen
Texturierungsstrahls texturiert. Schließlich wird das Garn mit Luft
verschlungen, bevor es auf einer Aufwickelungseinrichtung mit 1650
Meter pro Minute aufgenommen wird. Das 2500 Denier/136 Filament-Garn
ist für
das Tuften oder das Verweben geeignet.
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Bei
der Teppichherstellung wurde eine Rolle mit dem Messwert 10, einer
Höhe von
3/8'', einer Niveauschleife
oder mit einem Schnitt erhalten. Die Herstellung eines Teppichs
mit 18 Ounce/Squareyard wird durch herkömmliche Verfahrensweisen durchgeführt.
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BEISPIEL 4 – Festes
oder färbbares
Polyestergarn
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Für eine feste
Farbe wurden 84 Gew.-% Polypropylen, 10 Gew.-% Polyester, 4 Gew.-%
maleiniertes Polypropylen, 1,5 Gew.-% Farbmittel und 0,5 Gew.-%
UV-Stabilisator in einem Extruder aufgeschmolzen, der bei 285°C betrieben
wurde und der eine Spinndüse
mit 250 Löchern
hatte. Unter Anwendung eines Zug- bzw. Streckverhältnisses
von 2,5 und einer Aufwicklungsgeschwindigkeit von 2200 mpm wurde
ein gefärbtes
Polyestermischgewebe erhalten, das um 40% billiger war als ein vergleichbares
gefärbtes
Gewebe aus 100% Polyester. Das gefärbte Polyestermischgewebe kann
direkt als CF oder BCF eingesetzt werden oder es kann verzwirnt
und hitzegehärtet
werden. In ähnlicher
Weise, jedoch Raum-gefärbt,
kann auch das Garn hergestellt werden. Das gefärbte Polyestermischgewebe kann
unter Verwendung einer herkömmlichen Seitenweb-,
Einzelschuss-Technik eingesetzt werden, um Teppiche mit 535500 Knoten/m2, einer Florhöhe von 12 mm und einem Gewicht
von 3,75 kg/m2 herzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung kann auch in speziellen Formen ausgeführt werden,
die gegenüber
denjenigen, die hierin offenbart worden sind, alternativ sind, ohne
dass jedoch von dem Gedanken oder wesentlichen Attributen davon
abgewichen wird. Der Rahmen der patentierten Erfindung wird daher
nur durch die angefügten
Ansprüche
abgesteckt.
