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"Procédé et filière pour le filage de filaments possédant des torsions Il .
La présente invention est relative à un procédé et à un appareil pour produire un filament possédant une anisotropie dans la configuration en section transversale et/ou la structure du filament et des torsions suivant la direction longitudinale
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autour de l'axe du filament, procède et apparuil gvacn auxqaal> un ou pJuxiuui'x g<'nrt*M (le po1ym&t'N 1 hH!al.f'<'!S thlwmo()laHt:1quef.> sont soiimix à un filait! en fusion ou à 8(4L.
Le tp'me Ilini.%3uttlupi(l' tel qu'utilisé ici signifie que lei {H'OIH'iétÓe. physiques avec liax directions. Par exempif) l'anil'wtr'opie de configuration concerne une forme autre
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qu' un cercle et l'anisotropie structurale concerne une structure dans laquelle, si même elle est de forme circulaire) l'agencement interne des matières constituantes n'est pas concentrique,
Des fibres dont le volume, la propriété de recouvre- ment et particulièrement une propriété de brillance remarquable sont augmentées par des moyens tels que la section transversale des fibres thermoplastiques reçoit d'autres formes que celle d'un cercle, par exemple .une forme en haltère , en polygone et en étoile ainsi que des procédés pour leur production ont déjà été suggérés et mis en oeuvre pratiquement (brevets japonais publiés nos.
20.770 de 1961, 5.268 de 1962 et 19.688 de 1965, brevet britannique n 816.877, brevets aux Etats-Unis d'Amérique nos. 1.944.378, 2.373.892, 2.387.791, 2.843.449, 3.109.220.
3.156.607 et 3.194.002, et brevet italien n 546.143). La brillance offerte par un tel fil à section transversale non circulaire est provoquée par les rayons lumineux réfléchis à partir des parties planes de la section transversale des fibres, Etant donné que de tolles fibres sont produites par filage habituellement à travers des trous de filage de forme .spéciale, les parties planes de la section transversale sont formées en continu et parallèlement à l'axe des fibres, Par conséquent, le brillant du fil apparaîtra sous un angle de vision mais n'apparaîtra guère sous un autre, Les tissus tissés et tricoté- faits de tels fibres auront des points de brillance mal répartis, ce qui n'est pas désirable pour l'usage pratique.
Ainsi, dans le but d'éliminer ces inconvénients, l'on a offert précédemment des suggestions telles qu'un procédé pour appliquer des tordions à des filaments à section transversale non circulaire préalable- mont aux opérations de tricotage et de tissage (brevet aux Etats-Unis d'Amérique n 3.109.278) et un fil possédant des torsions ou flexions altérées (modèle d'utilité Japonais publié n 22.673 de 1965).
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L'application de torsions à des monofilaments, toutefois, exige un processus distinct, complexe et inefficace, tel que le trai-
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tement des Monofilaments, qui n'ont par nature aucune torsion lorsqu'ils sont filés, sur une machine de torsion ou, après le traitement de rétrécissement, en les faisant passer sur une plaque chaude chauffée à une température égale à celle du trai.- tement de rétrécissement. Ainsi, l'on ne dispose jusqu'à pré- sont d'aucun procédé simple.
En outre, l'on connaît un procédé suivant lequel deux ou plus de deux genres de polymères linéaires thermoplastiques sont liés simultanément lorsqu'ils sont filés afin de former un
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filament dans lequel les polymères sont disposés non aanconiquQ- ment dans la section transversale du Tilramcnt unitaire et ensuite le filament résultant est soumis à un traitement engendrant une ondulation appropriée, en utilisant les différences dans les pro- priétés de rétrécissement ou de gonflement thermique entre des polymères différents pour produire un filament composé frisé
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ou ondulé (brevets aux Etats-Unis d'Amérique non.2.499.814, . 43r? i $1 S, etc).
Etant donné qu'un filament, composé fil.6 pos- sédant une telle structure anisotropiquo en section transversale n'a par nature aucune torsion, les mêmes constituants formant ledit filament s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal du filament et, par conséquent, les ondulations engendrées se présenteront sous la forme de spirales monotones inversées en certains endroits, en ne donnant donc jamais une forme complexe
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dans les trois dimensions.
En outre, si un tel monotithament pratiqufment dépourvu de torsions est utilisé pour procluire des articles tricotes ou tissée,étant donné que le sens de liaison de différents polymères dans les monofilaments composés contiti- tuant l'article tricoté est en rapport pratiquement fixe avec la
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surface de l'article tricoté tissé, les contraintes dues aux ondulations engendrées par le traitement d'ondulation ultérieur seront concentrées localement, en donnant par conséquent une apparence superficielle inégale à l'article tricoté ou tissé.
Afin d'éliminer ces inconvéneients, il a déjà été proposé un procédé suivant lequel un monofilament composé reçoit préalablement une torsion donnée pour modifier de façon variée le sens de liaison des polymères par rapport à la surface de l'article tricoté ou tissé, comme décrit dans la demande de brevet japonais n 55.372 de 1964. Dans ce but est également nécessaire un filament composé possédant des torsions dans le sens longitudinal autour de l'axe du filament et l'apparition d'un procédé simple pour la production d'un tel filament sera importante.
En outre, récemment, est apparue une tendance crois- sante pour l'utilisation de fibres thermoplastiques dans des applications industrielles, alors que le plus grand inconvénient des fibres thermoplastiques filées en fusion est que leurs sur- faces lisses provoquent aisément le relâchement des noeuds lors- que de telles fibres sont utilisées pour des filets ou articles analogues et lorsqu'elles sont utilisées pour des cordages, la résistance entre les brins vis-à-vis du glissement est faible.
Afin d'améliorer de telles propriétés, l'on a déjà réalisé un procédé consistant à tordre fortement un petit fais$au de fila- ments, à les réunir ensemble et à tordre à nouveau fortement les faisceaux rassemblés, en augmentant par conséquent la ré- sistance au glissement entre les filaments. Toutefois, il est impossible avec un tel procédé de supprimer le "caractère lisse" qui pput être attribué au procédé de production lui-même, à par- tir de la surface des faisceaux des fibres forant un cordage.
Pour éliminer ces inconvénients, l'on a déjà proposé précédemment un procédé pour la production d'un monofilament à haute résistance vis-à-vis du glissement possédant une forme ovale ou plante en section transversale et offrant une forme de torsion suivant l'axe
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des fibres (brevet japonais publié np 12.936 de 1966), Toutefois, un progrès industriel important sera obtenu avec un procédé de production suivant lequel de tels monofilaments peuvent être obtenus lors de leur filage sans devoir faire appel à un traitements ultérieur spécial quelconque.
Un but de la pré- sente invention est d'offrir un filament tel que quand il est façonné en une structure telle que des articles tricotés et tissés, cette structure présentera des effets brillants répartis uniformément ou une apparence uniforme..¯ -------
Un autre but est de produire un filament possédant un volume accru, une meilleure propriété de revêtement, une meilleur: cohésion et une résistance plus élevée au glissement. Un autre but est d'offrir un nouveau procédé et un nouvel appareil pour produire efficacement de tels filaments.
Le procédé suivant l'invention se caractérise en ce qu'alors que des polymères thermoplastiques en fusion ou dissous ; sont extrudés à travers un trou de filage, la partie d'une pla- que d'ajutage présentant le trou de filage est mise en rotation autour de l'axe central du trou de filage, en communiquant par conséquent des torsions au fil extrudé,
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exem- ple non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
Les figures 1 à sont des vues en coupe verticale représentant chacune la partie principale d'une filière incorpo- ! rant la présente invention.
Les figures 4 à 7 sont des vuesen coupe verticale à grande échelle illustrant une partie adjacente à la plaque d'a- jutage de la filière.
Les figures 8 à 11 sont des vues en coupe transversale
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à grande échelle de filaments produits suivant le procédé de l'invention.
La figure 12 est une vue en perspective illustrant l'état de torsion de filaments filés par le procédé suivant l'invention.
Une forme de réalisation de l'appareil utilisé pour la mise en oeuvre du présent procédé sera tout d'abord décrite en se référant aux dessins. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle illustrant la partie principale d'une filière suivant la présente invention. Sur la surface inférieure
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d'un bloc de filtre 1 4et nnnté à rotation un arbre rotatif 3 portant une roue dl r-ngreu.1gt.> 2, enserrant une pJaque mc>t,:z3.7.iqtre:
super.! cure 4.. une p.!aqup métallique intcrmédinirp 5 Aet 4tit, ptaoue métallique inÚ f'ut't 6 eoutt'" le bloc cle filtre 1 .x3 rnn'\'n d'itnc vix 7. {If. ou ,1 r introduction 8 percé dans le contr't.- <';. ro 3 rhr zct t f 1 sai. ;r.i (f1 cOIlI1tt1.mical:.ion <W(C un trou d' s ..zs..;tï.oxi un J9iiU' ;li, i'i.lagc' 19 dans le bloc de fjltre 1 ct (1\';uA,.'nt ave* un trou de d 1 ;;J?;<' 12 dans une plaque d'ajutage il t'.xéú à 1 'extrémité inférieure dé 1 'arbre rotatif, avec un bourrage 10 lnt.erl)ost: enti-o les deux. La roue dentée 2 de 1f ul'br'e rota- tif 3 engrène avec une roue dentée 14 possédant un arbre 13, 1 la- dite roue dentée 14 étant engagée par une roue dentée 15 entraf-- née par une source d'entraînement (non représentée).
La roue dentée 2 et l'arbre rotatif 3 ainsi que la roue dentée 14 et l'arbre 13 sont couplés intégralement au moyen de clavettes 16 et 17) respectivement. Afin que les roues dentées 2 et 15 puissent être supportées entre la plaque métallique supérieure 4 et la plaque métallique inférieure 6 tout en pouvant tourner librement, la plaque métallique intermédiaire 5 définit la dis- tance entre les plaques métalliques supérieure et inférieure .
Une plaque de fixation d'ajutage 18 est vissée sur la partie inférieure de l'arbre rotatif 3 et une plaque de réception d'a-
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jutages 19 est fixée à la plaque de fixation d'ajutage 18 par une vis 20, tandis que la plaque d'ajutage 11 est ajustée à la presse sur la surface inférieure de l'arbre rotatif 3.
Un bloc chauffant 21 est monté de façon à maintenir l'ensemble de la filière à une température convenable. Le trou de filage 12 traversant la plaque d'ajutage 11 est situé sur la ligne d'axe de l'arbre rotatif et a une section transversale de forme non circulaire, comme par exemple une forme en fente, ou une forme) radiale avec deux branches ou plus.
Dans un tel appareil, un polymère thermoplastique en fusion ou dissous est amené à traverser le trou d'alimentation en liquide de filage 9 et l'alésage d'introduction 8 vers le trou de filage 12, à travers lequel il est extrudé son,;;
la forme d'un filament, Etant donné que la section transversale du trou de filage 12 n'est pas circulaire, comme décrit précédemment, le filament filé présente naturellement une forme en section transversale qui n'est pas circulaire,
Si la source d'entraînement est mise on action, la puissance est transmise successivement parles roues dentées 14 et 15 à la roue dentée 2, en faisant tourner par conséquent l'arbre rotatif 3' Etant donné que la plaque d'ajutage 11 est mise en rotation conjointement avec l'arbre rotatif 3,
le filament! file reçoit des torsions autour de son axe longitudinal suivant le nombre de rotations de la plaque d'ajutage
La figure 2 représente une autre forme de réalisation de la présente invention, dans laquelle le bloc de filtre 1 pré- sente plusieurs trous d'alimentation en liquide de filage, par exemple trois trous 9,22 et 23 et la plaque métallique supérieure! 4 présente des trous d'introduction 24et 25. En outre, l'arbre rotatif 3 possède, en plus du trou d'introduction 8, des gorges annulaires 26 et 27 pratiquées le long du bord périphérique
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de l'arbre rotatif et également des trou/d'introduction 28 et 29 s'étendant vers le bas depuis les gorges annulaires respec- tives.
La plaque d'ajutage 11 possède également des trous d' introduction 30 et 31 mis en communication avec le trou de filage 12, Les trous d'introduction 24 et 25 sont mis en com- munication avec les trous d'alimentation en liquide de filage 22 et 23 et les gorges annulaires 26 et 27 .respectivement.
Dans un tel appareil, des polymères dissemblables pouvant se lier mutuellement, en fusion ou dissous sont utilisés, Par axemple, si un polymère A est fourni par l'intermédiaire du trou d'alimentation en liquide de filage 9, un polymère B par l'intermédiaire du trou d'alimentation en liquide de filage 22 et un polymère C par l'intermédiaire du trou d'alimentation en liquide de filage 23, ces polymères sont amenés à traverser les conduits 8, 28, et 29 vers la plaque d'ajutage 11, respec- tivement , où ils s'écoulent conjointement et sont ensuite extrudés à travers le trou de filage 12 pour produire un fila- ment composé .
Il est évidemment possible de rendre la section transversale du filament filé non circulaire, en donnant à la section transversale du trou de filage 12 une forme non circu- laire. Dans ce cas, étant donné que les polymères dissemblables sont situés au voisinage l'un de l'autre en association mutuel- lement liée dans la section transversale du filament unique et donc que le filament possède une structure anisotropique en section transversale, une forme circulaire en section transver- sale du filament unique satisfait également les buts de l'in- vention.
Ainsi, si la source d'entraînement est actionnée au cours du filage, la plaque d'ajutage 11 est mise en rotation à cause de la rotation de l'arbre rotatif 3, de telle sorte que le fil qui est filé reçoit des torsions autour de son axe lon- gitudinal.
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Bien que l'on ait représenté à la figure 2 un exemple de l'appareil destiné à produire un filament com- posé possédant des torsions a partir do trois polymères dif- férents, il est possible de Modifier largement les constituants de tels filaments composés en augmentant ou diminuant de façon convenable le nombre des trous et conduits d'alimentation en liquide de filage.
La figure 3 représente une autre forme de réalisation perfectionnée de l'appareil suivant l'invention, danq laquelle à l'arbre rotatif 3 est fixée une bague 32 qui est dotée de plusieurs lames 33 et 34 qui lui sont fixées et qui s'en étendent vers l'extérieur, tandis que ladite bague est suppor- tée entre la plaque métallique supérieure 4 et la plaque mé- tallique inférieure 6. La plaque métallique supérieure 4 pré- sente une gorge annulaire 35'formée dans la surface en contact glissant avec l'arbre rotatif 3 et une autre gorge annulaire 36 formée dans la surface en contact glissant avec la bague 32.
En outre, la plaque métallique inférieure 6 présente une gorge annulaire 37 formée dans la surface en contact glissant avec l'arbre rotatif 3 et une autre gorge annulaire 38 formée dans la surface en contact glissant avec la bague 32. La pla- que métallique intermédiaire 5 comporte un espace libre 46 prévu pour recevoir l'arbre rotatif 3,la bague 32 et les lames 33 et 34. Un trou de tuyère à fluide 35 s'étendant à partir de source d'alimentation en fluide comprimé ( non représentée ) et débouchant dans l'espace libre 46 en étant dirigé vers la lame 34, est percé sous un angle par rapport à l'axe central de l'arbre rotatif 3 et un trou d'évacuation de fluide ( non représenté)
ctst percé de façon à s'étendre depuis l'espace libre 46 vers l'extérieur, Les plaques Métal- liques supérieure et inférieure 4 et 6, respectivement,
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comportent des trous d'introduction de fluide comprimé 40 et
41 percés de façon à déboucher dans les gorges annulaires 35 et 37, respectivement, et les gorges annulaires 35, 36 et 37,
38 sont mises en communication mutuelle grâce à des trous d'introduction 42, 43 et 44,45, respectivement.
Dans l'appareil représenté à la figure 3, si un fluide comprimé est fourni à partir de la source d'alimenta- tion/en fluide comprimé, par l'intermédiaire du trou de tuyère à fluide 39 et des trous d'introduction de fluide comprimé 40 et 41, les gorges annulaires 35 , 36, 37 et 38 sont alors rem- plies du fluide comprimé en formant par conséquent des paliers à fluide et, simultanément, l'arbre rotatif 3 est mis en pots- tion parla pression du fluide agissant sur les lames ou pales
33 et 34.
Dans ce cas, en tant que fluide comprima. l'on peut utiliser de l'air, de l'azote gazeux ou n'importe quel autre gaz approprié, une pression d'environ 5 à 10 kg/cm2 étant suffisante. Un polymère thermoplastique en fusion ou dissous est envoyé dans le trou d'alimentation en liquide de fixage 9 et le trou d'introduction 8 et il est filé à travers le trou de filage 12 afin de donner un filament à section transversale ani- sotropique, comme décrit précédemment à propos de la figure 1.
Dans un tel appareil, il est également facile de rendre anisotropique la structure en section transversale du fil filé en prévoyant plus d'un trou d'alimentation en liquide de filage, avec un trou d'introduction communiquant avec chacun de ces trous d'alimentation. Dans un tel appareil, il est possible d'augmenter énormémentle nombre de rotations de l'arbre rotatif 3,ce qui augmente en conséquence le nombre de torsions dans les filaments
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produits et également de modifier à volonté le nombre de rutations de l'arbre rotatif , par un réglage approprié de la pression de fluide.
Les figures 4 à 7 sont des vues en coupe longitudinale représentant des variantes de réalisation de la plaque d'ajutage utilisée pour la Mise en oeuvre de la présente invention et illustrant également la partie d'extrémité inférieure de l'arbre rotatif sur laquelle est montée l'une des plaques d'ajutage,
Par exemple, si l'on désire obtenir des filaments compo- sés à partir de doux genres de polymères, l'arbre rotatif 3 est remplace par un arbre possédant deux trotta d'introduction et l'on utilise une plaque d'ajutage telle que représentée à la figure 4 ou à la figure 5.
A la figure 4, un polymère A est introduit. par le @rou d'introduction 8 en 48 et un polymère B par l'intermédiaire du trou d'introduction 29 en 48, après quoi ils s'écoulent ensemble et sont filés en association de liaison à travers le trou de filage 12. De même, à la figure 5, des polymères A et B sont introduits par les trous d'introduction 28 et 29 en 49 et 50, respectivement, après quoi ils sont extrudés en tant que fila- ment unique à travers le trou de filage 12.
La figure 6 représente un agencement pour le filage d'une forme de filament avec des polymères différents disposés à la façon d'un noyau et d'une gaine dans la section transversale du filament, un polymère A fourni par l'intermédiaire des trous d'introduction 28 et 29 étant envoyé par les gorges 51 et 52 de la plaque d'ajutage 11 à un trou d'introduction 54. D'un autre côté, un polymère B fourni par l'intermédiaire du trou d'introduction 8 est chassé à travers un conduit tubulaire 53 dans un trou d'introduction 54, où le polymère B conjointement avec le
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polymère A est filé à travers le trou de filage 12, en for- mant par conséquent un filament dans lequel le polymère B est entouré par le polymère A.
Dans ce cas, si le conduit tubulaire 53 est situé en association excentrique vis-à-vis de l'axe central du trou d'introduction 54j le filament filé sera tel que Ses polymères constituants sont disposés excen- tritluement dans la section transversale du filament.Dans le cas où la section transversale du trou de filage 12 n'est pas circulaire, il n'est pas nécessaire que le conduit tubu- laire 53 prenne une position excentrique par rapport à l'axe central du trou d'introduction 54.
La figure 7 représente une autre forme de réalisation de plaque d'ajutage pour le filage d'un filament composé dans lequel des polymères sont situés côte à côte en étant liés mutuellement, les polymères étant fournis chacun par$l'intermédiaire de trous d'introduc- tion 8,28 et 29 pour atteindre les trous d'introduction 57, 55 et 56 dans la p-laque d'ajutage 11, respectivement et ils sont ensuite extrudés à travers leurs trous de filage respec- tifs. Le trou d'introduction 57 sur la ligne d'axe de l'ar- bre rotatif est vertical, tandis que les trous d'introduction 55 et 56 en position excentrique sont inclinés par rapport à l'axe central , les axes centraux desdits trous d'introduction se recoupant mutuellement en un point situé sur l'axe central de l'arbre rotatif.
Des polymères filés à travers une telle plaque d'ajutage viendront en contact et seront liés succes- sivement après avoir été extrudés, pour former un filament composé ayant une forme en section transversale telle que représentée à la figure 8.Lorsque l'arbre rotatif 3 est mis
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en rotation, le liquide de filage provenant de la position excentrique de la plaque d'ajutage 11 est naturellement souè mis à l'influence de la force centrifuge, de telle sorte qu'il est nécessaire de tenir compte de certte dernière,
Dans le procédé décrit précédemment, la combinaison de polymères à fournir et la forme du trou de filage peuvent être sélectionnées de diverses façons en fonction des buts particuliers à atteindre, Ceci revient à dire que la forme )
du trou de filage et la combinaison des polymères sont choisira! de telle sorte que quand un filament est doté de corsions autour de son axe longitudinal par la rotation de l'arbre rotatif, l'effet dû aux torsions peut apparaître clairement ou, en d'autres mots, la forme ou la structure en section transversale peuvent avoir une anisotropie. Par exemple, lorsque l'on utilise un trou de filage à section transversale non circulaire, le filament résultant n'est pas circulaire en section transversale et possède déjà une anisotropie, de telle sorte qu'il devient sans importance du point de vue structural que les filaments soient composés d'un seul polymère ou de plusieurs polymères.
Dans le cas où la sec- tion transversale du filament est pratiquement circulaire, il est nécessaire que le filament soit composé d'au moins deux genres de polymères afin de la rendre anisotropique sur le plan structural.
Bien que le filament possédant ainsi une anisotropie soit dans la forme, soit dans la structure de la section transversale , recevra des torsions immédiatment après avoir été filé par le mouvement de rotation de la plaque d'ajutage,
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il est possible de modifier l'état de ces torsions suivant les buts particuliers en commandant le nombre de rotations de l'arbre rotatif ou en effectuant sa rotation suivant des sens alternés ou encore avec une rotation intermittente .
Bien que le système d'entraînement pour l'arbre rotatif constituant la partie principale du présent appareil' ait été représenté à titre d'exemple comme un système d'enga- gement entre une première roue dentée fixée à l'arbre rotatif et une seconde roue dentée entraînée à partir de la source d'entraînement, ou en tant que système utilisant un jet de fluide, il est également possible d'utiliser convenablement d'autres systèmes tels/qu'un entraînement à courroies, à chaîne et un système d'entraînement par induction électro- magnèt@@@e, grâce à une simple modification de con@@ption des le cadre de la présente invention.
En outre, en disposant plusieurs de ces plaques d'ajutage rotatives sur une filière commune, il est possible d'obtenir uno filière destinée à filer efficacement des multi- filaments, dans lesquels les filaments ont chacun leur tersion respective. Les figures 8 à 11 représentent quelques exemples de section transversale des filaments obtenus suivant l'in- vention, La figure 12 est une vue en perspective illustrant l'état des torsions communiquées aux filaments, Parmi les polymères linéaires thermoplastiques pouvant être appliqués suivant l'invention, l'on rencontre des polymères synthétiques ou semi-synthétiques tel que les polyamides, polyester, éther de polyester, polyoléfine, chlorure de polyvinyle,
chlorure
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de polyvinylidène, polyacrylonitrile, alcool polyvinylique) polyaxyméthylène, polyuréthane, polystyrène et polyfluoro- éthylène, un polymère semi-synthétique d'acétate de cellulose ou un copolymère et polymère greffe constitué principalement par celui-ci et des mélanges de ceux-ci.
L'on peut aussi utiliser des préparations comportant , en plus desdites matières, un colorant un pigment, un agent délustrant, un plastifiant, une charge,un stabilisateur à la lumière, un agent de résistance à la chaleur ou un agent antistatique, ajoutes suivant la nécessité.Les filaments obtenus par le présent procédé peuvent être étirés suivant la pratique nt habituelle et leurs torsions subsiste et s'étendent suivant l'axe longitudinal même après l'étirage, de telle sorte que la brillance est répartie convenablement.
En outre, dans le cas ou le filament possède une structure anisotropique en section transversale, un traitement ultérieur engendrant un crépage ou une ondulation provoquera des ondulations qui sont extrêmement complexes dans les trois dimensions, de telle sorte que le produit résultant possède un haut degré de volume, et bonnes de propriétés de revêtement, de cohésion et de résistance au glissement.
Ce filament peut être utilisé comme tel ou en tant que fibres coupée$ et si on l'utilise pour produire des struc- tures telles qu'un fil, des articles tricotés et tissés pour vêtements, des tissus non tissés, des tapis, des draps) des ornements, des filets, des cordages et de la toile de base pour des produits de remplacement du cuir, des points bril- lants seront répartis sur toute la surface de telles structures ! ou les produits résultants auront un excellent volume et une
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très bonne propriété de revêtement, tout en étant exempta de glissement et offrant un aspect et un toucher remarquables:
L'appareil suivant la présente invention est de construction simple, de telle sorte que l'entretien , l'as- semblage et le fonctionnement sont faciles et l'état des torsions peut être modifié largement pendant le filage, de telle sorte que le processus de torsion classique peut être omis.
L'invention sera encore illustrée de façon plus détaillée par les exemples suivants qui ne limitent en aucune façon la portée de la présente invention,
EXEMPLE 1. -
Une solution de filage constituée par 26,5 % en poids d'acé- tate de cellulose, 1,25% en poids de bioxyde de titane, sur la base de l'acétate de cellulose, 1,75% en poids d'eau et le reste constitué par un solvant à l'acétone,a été filée à sec en utilisant la filière représentée à la figure 1.
Comme plaque d'ajutage, l'on a utilisé une plaque avec un trou de filage on forme d'étoile à six branches. Le nombre de rotations de l'arbre rotatif était de 880 par minute,
Les autres conditions de filage étaient les sui- vantes:
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<tb> température <SEP> de <SEP> filtre <SEP> : <SEP> : <SEP> 65 C
<tb>
EMI16.2
tcmpët'ûtur d'extrusionl 629C
EMI16.3
<tb> vitesse <SEP> d'évacuation: <SEP> 80 <SEP> m/min,
<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> de <SEP> l'air
<tb>
<tb> chaud <SEP> dans <SEP> le <SEP> cylindre
<tb>
<tb> do <SEP> filage <SEP> (à <SEP> l'admission): <SEP> 85 C
<tb>
<tb>
<tb> débit <SEP> d'air <SEP> chaud: <SEP> 15m3/min.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
, <SEP> facteur <SEP> d'étirage: <SEP> 1,la
<tb>
La rayonne d'acétate enroulée sur une bobine Avait un titre de 36 deniers, 10 torsions par mètre et une section
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transversale en forme d'étoile, en possédant un degré élevé de maniabilité, tandis que les points brillants étaient répartis uniformément sur l'axe longitudinal du filament, EXEMPLE 2.- Du poly-#-capramide ayant un point de fusion de 225 C et une viscosité intrinsèque de 0,94 et un copolymère( point de fusion de 201 C, viscosité intrinsèque - 1,36)
constitué par 90 parties en poids de #- caprolactame et de 10 parties en poids d'isophthalamide de polyhéxaméthylène ont été soumis à un filage conjoint en utilisant l'appareil tel que re- présenté à la figure 3. Deux trous d'alimentation à liquide de filage étaient prévus et l'arbre rotatif ainsi que la ent plaque d'ajutage utilisée étai du type représenté à la figure 5, le rapport de liaison étant de 1:1, la forme de liaison étant du type côte à côte. La forme des trous de filage était circulaire. La vitesse d'enroulement du fil filé était delOOm/min. et la vitesse de rotation de l'arbre rotatif de 8.000 touts minute.
Le fil filé a été étiré à 3,5 fois sa longueur primitive par une machine de torsion et d'étirage et les filaments composés de 20 deniers ainsi obtenus ont été utili- sés pour tricoter des bas de dames. Après mise en forme é pralable, l'on a réalisé la production d'ondulations, ce qui a donné des bas de dames avec une extensibilité élevée tout en présentant un aspect attrayant.
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"Method and die for spinning filaments having twists II.
The present invention relates to a method and apparatus for producing a filament having anisotropy in the cross-sectional configuration and / or the structure of the filament and twists in the longitudinal direction.
EMI1.1
around the axis of the filament, proceeds and appeared gvacn auxqaal> un or pJuxiuui'x g <'nrt * M (the po1ym & t'N 1 hH! al.f' <'! S thlwmo () laHt: 1quef.> are soiimix to a single spin! in fusion or to 8 (4L.
The tp'me Ilini.% 3uttlupi (l 'as used here means that the physical with liax directions. For example) the configuration anil'wtropia relates to another form
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that a circle and structural anisotropy relates to a structure in which, even if it is circular in shape) the internal arrangement of the constituent materials is not concentric,
Fibers whose bulk, covering property and particularly a remarkable gloss property are increased by such means that the cross section of the thermoplastic fibers is given other shapes than that of a circle, for example, a hoop shape. dumbbell, polygon and star as well as methods for their production have already been suggested and practically implemented (Japanese Patent Laid-Open Nos.
20,770 of 1961, 5,268 of 1962 and 19,688 of 1965, British Patent No. 816,877, U.S. Patents Nos. 1,944,378, 2,373,892, 2,387,791, 2,843,449, 3,109,220.
3,156,607 and 3,194,002, and Italian patent no. 546,143). The sheen afforded by such a non-circular cross-sectional yarn is caused by the light rays reflected from the planar parts of the cross-section of the fibers, since thin fibers are produced by spinning usually through shaped spin holes. .special, the flat parts of the cross section are formed continuously and parallel to the axis of the fibers, Therefore, the shine of the yarn will appear in one viewing angle but hardly appear in another, Woven and knitted fabrics - made of such fibers will have poorly distributed shine points, which is not desirable for practical use.
Thus, in order to eliminate these drawbacks, suggestions have previously been offered such as a method for applying twists to filaments of non-circular cross-section prior to knitting and weaving operations (US Pat. United States of America No. 3,109,278) and a yarn with altered twists or bends (Japanese utility model released No. 22.673 of 1965).
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The application of twists to monofilaments, however, requires a separate, complex and inefficient process, such as the trai-
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monofilaments, which by nature have no twist when spun, on a twisting machine or, after shrinkage treatment, by passing them over a hot plate heated to a temperature equal to that of the processing. shrinkage. Thus, no simple method is available until now.
Further, a process is known whereby two or more kinds of thermoplastic linear polymers are bonded simultaneously when spun to form a
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filament in which the polymers are arranged unevenly in the cross-section of the unitary mesh and then the resulting filament is subjected to a treatment to give rise to an appropriate corrugation, using the differences in thermal shrinkage or swelling properties between different polymers to produce a crimped compound filament
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or corrugated (U.S. Patents No. 2,499,814,. 43r? i $ 1 S, etc.).
Since a filament, composed of a filament. 6 having such an anisotropic structure in cross-section has by nature no twist, the same constituents forming said filament extend parallel to the longitudinal axis of the filament and therefore , the ripples generated will appear in the form of inverted monotonous spirals in certain places, thus never giving a complex shape
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in all three dimensions.
Further, if such a practically twist-free monofilament is used to produce knitted or woven articles, since the bonding direction of different polymers in the compound monofilaments contiguous with the knitted article is substantially fixed in relation to the fabric.
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surface of the woven knitted article, the stresses due to the corrugations generated by the subsequent corrugation treatment will be locally concentrated, therefore giving an uneven surface appearance to the knitted or woven article.
In order to eliminate these drawbacks, it has already been proposed a method according to which a compound monofilament receives a given twist beforehand in order to modify in various ways the direction of binding of the polymers relative to the surface of the knitted or woven article, as described. in Japanese Patent Application No. 55,372 of 1964. Also necessary for this purpose is a compound filament having twists in the longitudinal direction about the axis of the filament and the appearance of a simple process for the production of such. filament will be important.
In addition, recently there has been an increasing trend for the use of thermoplastic fibers in industrial applications, while the greatest disadvantage of melt-spun thermoplastic fibers is that their smooth surfaces easily cause knots to loosen when used. - that such fibers are used for nets or the like and when they are used for ropes, the resistance between the strands vis-à-vis slipping is low.
In order to improve such properties, a method has already been carried out which consists in strongly twisting a small bundle of filaments, bringing them together and again sharply twisting the bundled bundles, thereby increasing the diameter. - slip resistance between the filaments. However, it is impossible with such a process to remove the "smoothness" which can be attributed to the production process itself, from the surface of the bundles of the cord-drilling fibers.
In order to eliminate these drawbacks, a process has already been proposed for the production of a monofilament with high resistance to sliding having an oval or plant shape in cross section and offering a shape of torsion along the axis.
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fibers (Japanese Patent Laid-Open No. 12,936 of 1966). However, significant industrial progress will be obtained with a production process whereby such monofilaments can be obtained during spinning without having to resort to any special further processing.
An object of the present invention is to provide a filament such that when it is shaped into a structure such as knitted and woven articles, this structure will exhibit evenly distributed shiny effects or a uniform appearance. ---
Another object is to produce a filament having increased bulk, better coating property, better cohesion and higher slip resistance. Another object is to provide a new method and apparatus for efficiently producing such filaments.
The process according to the invention is characterized in that while molten or dissolved thermoplastic polymers; are extruded through a spinning hole, the part of a nozzle plate having the spinning hole is rotated about the central axis of the spinning hole, thereby imparting twists to the extruded wire,
Other details and features of the invention will emerge from the description below, given by way of nonlimiting example and with reference to the accompanying drawings, in which:
Figures 1 to are vertical sectional views each showing the main part of an incorporated die! rant the present invention.
Figures 4-7 are large scale vertical sectional views illustrating a portion adjacent to the die nozzle plate.
Figures 8 to 11 are cross-sectional views
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on a large scale of filaments produced according to the process of the invention.
FIG. 12 is a perspective view illustrating the state of twist of filaments spun by the process according to the invention.
An embodiment of the apparatus used for carrying out the present method will first be described with reference to the drawings. Figure 1 is a partial longitudinal sectional view illustrating the main part of a die according to the present invention. On the lower surface
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of a filter block 1 4 and a rotating shaft 3 carrying a wheel dl r-ngreu.1gt.> 2, enclosing a plate mc> t,: z3.7.iqtre:
Great.! cure 4 .. a p.! metallic aqup intcrmedinirp 5 Aet 4tit, metallic paddle inÚ f'ut't 6 eoutt '"the filter key block 1 .x3 rnn' \ 'n of itnc vix 7. {If. or, 1 r introduction 8 drilled in the contr't.- <';. ro 3 rhr zct tf 1 sai.; Ri (f1 cOIlI1tt1.mical: .ion <W (C a hole of s ..zs ..; tï .oxi a J9iiU '; li, i'i.lagc' 19 in the 1 ct fjlter block (1 \ '; uA,.' nt ave * a 1 ;; J?; <'12 hole in a plate nozzle is attached to the lower end of the rotary shaft, with a packing 10 lnt.erl) ost: enti-o both. The toothed wheel 2 of 1f ul'br'e rotary 3 meshes with a toothed wheel 14 having a shaft 13, said toothed wheel 14 being engaged by a toothed wheel 15 driven by a drive source (not shown).
The toothed wheel 2 and the rotary shaft 3 as well as the toothed wheel 14 and the shaft 13 are integrally coupled by means of keys 16 and 17) respectively. In order that the toothed wheels 2 and 15 can be supported between the upper metal plate 4 and the lower metal plate 6 while being able to rotate freely, the intermediate metal plate 5 defines the distance between the upper and lower metal plates.
A nozzle fixing plate 18 is screwed onto the lower part of the rotary shaft 3 and a nozzle receiving plate.
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nozzles 19 is fixed to the nozzle fixing plate 18 by a screw 20, while the nozzle plate 11 is press-fitted to the lower surface of the rotary shaft 3.
A heating block 21 is mounted so as to maintain the entire die at a suitable temperature. The threading hole 12 passing through the nozzle plate 11 is located on the axis line of the rotary shaft and has a cross-section of non-circular shape, such as for example a slit shape, or a radial shape with two branches or more.
In such an apparatus, a molten or dissolved thermoplastic polymer is passed through the spinning liquid feed hole 9 and the introduction bore 8 to the spinning hole 12, through which it is extruded; ;
the shape of a filament, Since the cross section of the spinning hole 12 is not circular, as described above, the spun filament naturally has a cross sectional shape which is not circular,
If the drive source is turned on, power is successively transmitted by the gears 14 and 15 to the gear 2, thereby rotating the rotary shaft 3 'As the nozzle plate 11 is turned on. rotating together with the rotary shaft 3,
the filament! file receives twists around its longitudinal axis according to the number of rotations of the nozzle plate
Fig. 2 shows another embodiment of the present invention, wherein the filter block 1 has several spun liquid supply holes, for example three holes 9.22 and 23 and the upper metal plate! 4 has introduction holes 24 and 25. In addition, the rotary shaft 3 has, in addition to the introduction hole 8, annular grooves 26 and 27 formed along the peripheral edge.
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of the rotary shaft and also the introductory holes 28 and 29 extending downward from the respective annular grooves.
The nozzle plate 11 also has introduction holes 30 and 31 in communication with the spinning hole 12. The introduction holes 24 and 25 are in communication with the extrusion liquid supply holes. 22 and 23 and the annular grooves 26 and 27 respectively.
In such an apparatus dissimilar polymers which can be mutually bonded, molten or dissolved are used, For example, if a polymer A is supplied through the spinning liquid feed hole 9, a polymer B through the through the supply hole of spinning liquid 22 and a polymer C through the supply hole of spinning liquid 23, these polymers are fed through the conduits 8, 28, and 29 to the nozzle plate 11, respectively, where they flow together and are then extruded through the spin hole 12 to produce a compound filament.
It is of course possible to make the cross section of the spun filament non-circular, by giving the cross section of the spinning hole 12 a non-circular shape. In this case, since the dissimilar polymers are located adjacent to each other in interrelated association in the cross section of the single filament and therefore the filament has an anisotropic structure in cross section, a circular shape in cross section of the single filament also satisfies the objects of the invention.
Thus, if the drive source is actuated during spinning, the nozzle plate 11 is rotated due to the rotation of the rotary shaft 3, so that the yarn which is spun receives twists around it. of its longitudinal axis.
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Although an example of the apparatus for producing a compound filament having twists from three different polymers is shown in Figure 2, it is possible to vary widely the constituents of such compound filaments by suitably increasing or decreasing the number of holes and conduits for supplying spinning liquid.
FIG. 3 shows another improved embodiment of the apparatus according to the invention, in which to the rotary shaft 3 is fixed a ring 32 which is provided with several blades 33 and 34 which are fixed thereto and which are attached thereto. extend outwardly, while said ring is supported between the upper metal plate 4 and the lower metal plate 6. The upper metal plate 4 has an annular groove 35 'formed in the surface in sliding contact with it. the rotary shaft 3 and another annular groove 36 formed in the surface in sliding contact with the ring 32.
Further, the lower metal plate 6 has an annular groove 37 formed in the surface in sliding contact with the rotary shaft 3 and another annular groove 38 formed in the surface in sliding contact with the ring 32. The intermediate metal plate 5 has a free space 46 provided to receive the rotary shaft 3, the ring 32 and the blades 33 and 34. A fluid nozzle hole 35 extending from a compressed fluid supply source (not shown) and opening into the free space 46 while being directed towards the blade 34, is drilled at an angle with respect to the central axis of the rotary shaft 3 and a fluid discharge hole (not shown)
ctst drilled so as to extend from the free space 46 outwards, The upper and lower metal plates 4 and 6, respectively,
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have compressed fluid introduction holes 40 and
41 drilled so as to open into the annular grooves 35 and 37, respectively, and the annular grooves 35, 36 and 37,
38 are put in mutual communication by means of introduction holes 42, 43 and 44,45, respectively.
In the apparatus shown in Figure 3, if a compressed fluid is supplied from the compressed fluid / power source, through the fluid nozzle hole 39 and the fluid introduction holes. compressed 40 and 41, the annular grooves 35, 36, 37 and 38 are then filled with the compressed fluid thus forming fluid bearings and, simultaneously, the rotary shaft 3 is put into pressure by the fluid pressure. acting on the blades or blades
33 and 34.
In this case, as a compressed fluid. air, nitrogen gas or any other suitable gas can be used, a pressure of about 5 to 10 kg / cm2 being sufficient. A molten or dissolved thermoplastic polymer is passed through the fixing liquid feed hole 9 and the introduction hole 8 and is spun through the spinning hole 12 to give a filament of anisotropic cross section. as described previously in connection with figure 1.
In such an apparatus, it is also easy to make the cross-sectional structure of the spun yarn anisotropic by providing more than one spinning liquid feed hole, with an introduction hole communicating with each of these feed holes. . In such an apparatus, it is possible to greatly increase the number of rotations of the rotary shaft 3, which consequently increases the number of twists in the filaments.
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products and also to modify at will the number of rutations of the rotary shaft, by an appropriate adjustment of the fluid pressure.
Figures 4 to 7 are longitudinal sectional views showing alternative embodiments of the nozzle plate used for the implementation of the present invention and also illustrating the lower end portion of the rotary shaft on which is mounted one of the nozzle plates,
For example, if it is desired to obtain filaments composed from soft kinds of polymers, the rotary shaft 3 is replaced by a shaft having two introductory trotta and a nozzle plate such as shown in Figure 4 or Figure 5.
In Figure 4, a polymer A is introduced. through the introduction hole 8 at 48 and a polymer B through the introduction hole 29 at 48, after which they flow together and are spun in bonding association through the spinning hole 12. From Similarly, in Figure 5, polymers A and B are introduced through the introduction holes 28 and 29 at 49 and 50, respectively, after which they are extruded as a single filament through the spinning hole 12.
Fig. 6 shows an arrangement for spinning one form of filament with different polymers arranged like a core and sheath in the cross section of the filament, a polymer A supplied through the holes d. the introduction 28 and 29 being sent through the grooves 51 and 52 of the nozzle plate 11 to an introduction hole 54. On the other hand, a polymer B supplied through the introduction hole 8 is driven out. through a tubular duct 53 into an introduction hole 54, where the polymer B together with the
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Polymer A is spun through spinning hole 12, thereby forming a filament in which Polymer B is surrounded by Polymer A.
In this case, if the tubular duct 53 is located eccentrically with respect to the central axis of the introduction hole 54j the spun filament will be such that its constituent polymers are disposed eccentrically in the cross section of the filament. In the event that the cross section of the spinning hole 12 is not circular, it is not necessary for the tubular duct 53 to take an eccentric position with respect to the central axis of the introduction hole 54.
Fig. 7 shows another embodiment of a nozzle plate for spinning a compound filament in which polymers are located side by side by being mutually bonded, the polymers each being supplied through holes. introduction 8, 28 and 29 to reach the introduction holes 57, 55 and 56 in the nozzle plate 11, respectively and they are then extruded through their respective spinning holes. The introduction hole 57 on the axis line of the rotating shaft is vertical, while the introduction holes 55 and 56 in eccentric position are inclined with respect to the central axis, the central axes of said holes introduction intersecting each other at a point on the central axis of the rotary shaft.
Polymers spun through such a nozzle plate will contact and be bonded successively after being extruded, to form a compound filament having a cross-sectional shape as shown in Fig. 8 When the rotating shaft 3 is put
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in rotation, the spinning liquid coming from the eccentric position of the nozzle plate 11 is naturally subjected to the influence of centrifugal force, so that it is necessary to take account of the latter,
In the process described above, the combination of polymers to be provided and the shape of the spinning hole can be selected in various ways depending on the particular goals to be achieved. This amounts to saying that the shape)
of the spinning hole and the combination of polymers are to choose! so that when a filament is provided with corsions around its longitudinal axis by the rotation of the rotary shaft, the effect due to the twists can be clearly seen or, in other words, the shape or structure in cross section can have anisotropy. For example, when using a non-circular cross-sectional spinning hole, the resulting filament is not circular in cross-section and already has anisotropy, so that it becomes structurally unimportant that the filaments are composed of a single polymer or of several polymers.
In the case where the cross section of the filament is substantially circular, it is necessary that the filament be composed of at least two kinds of polymers in order to make it structurally anisotropic.
Although the filament thus having anisotropy in either shape or structure of the cross section, will receive twists immediately after being spun by the rotational movement of the nozzle plate,
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it is possible to modify the state of these twists according to the particular purposes by controlling the number of rotations of the rotary shaft or by carrying out its rotation in alternating directions or alternatively with intermittent rotation.
Although the drive system for the rotary shaft constituting the main part of the present apparatus has been illustrated by way of example as an engagement system between a first toothed wheel fixed to the rotary shaft and a second one. toothed wheel driven from the drive source, or as a system using a fluid jet, it is also possible to suitably use other systems such as a belt drive, chain drive and drive system. Electromagnetic induction drive, by a simple design modification within the scope of the present invention.
Further, by arranging a plurality of such rotating nozzle plates on a common spinneret, it is possible to obtain a spinneret for efficiently spinning multifilaments, in which the filaments each have their respective tersion. Figures 8 to 11 show some examples of cross section of the filaments obtained according to the invention, Figure 12 is a perspective view illustrating the state of the twists imparted to the filaments, Among the thermoplastic linear polymers which can be applied according to the invention. invention, there are synthetic or semi-synthetic polymers such as polyamides, polyester, polyester ether, polyolefin, polyvinyl chloride,
chloride
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of polyvinylidene, polyacrylonitrile, polyvinyl alcohol) polyaxymethylene, polyurethane, polystyrene and polyfluoroethylene, a semisynthetic polymer of cellulose acetate or a copolymer and graft polymer consisting mainly of the same and mixtures thereof.
It is also possible to use preparations comprising, in addition to said materials, a colorant, a pigment, a delustering agent, a plasticizer, a filler, a light stabilizer, a heat resistance agent or an antistatic agent, added according to The filaments obtained by the present process can be stretched according to the usual practice and their twists remain and extend along the longitudinal axis even after stretching, so that the gloss is distributed properly.
Further, in the case where the filament has an anisotropic structure in cross section, further processing causing creping or corrugation will cause corrugations which are extremely complex in all three dimensions, so that the resulting product has a high degree of crimping. bulk, and good coating, cohesive and slip resistance properties.
This filament can be used as such or as staple fibers $ and if used to produce structures such as yarn, knitted and woven articles for clothing, non-woven fabrics, carpets, bed sheets. ) ornaments, nets, ropes and base canvas for leather substitutes, shiny dots will be distributed over the entire surface of such structures! or the resulting products will have excellent volume and
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very good coating property, while being free of slippage and offering a remarkable appearance and feel:
The apparatus according to the present invention is of simple construction, so that maintenance, assembly and operation are easy and the state of the twists can be changed widely during spinning, so that the process. conventional twist can be omitted.
The invention will be further illustrated in more detail by the following examples which in no way limit the scope of the present invention,
EXAMPLE 1. -
A spinning solution consisting of 26.5% by weight of cellulose acetate, 1.25% by weight of titanium dioxide, based on cellulose acetate, 1.75% by weight of water and the remainder, consisting of an acetone solvent, was dry spun using the die shown in Figure 1.
As the nozzle plate, a plate was used with a threading hole in the form of a six-pointed star. The number of rotations of the rotary shaft was 880 per minute,
The other spinning conditions were as follows:
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<tb> temperature <SEP> of <SEP> filter <SEP>: <SEP>: <SEP> 65 C
<tb>
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extrusion nozzle 629C
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<tb> <SEP> evacuation speed: <SEP> 80 <SEP> m / min,
<tb>
<tb>
<tb> Air <SEP> temperature <SEP>
<tb>
<tb> hot <SEP> in <SEP> the <SEP> cylinder
<tb>
<tb> do <SEP> spinning <SEP> (at <SEP> admission): <SEP> 85 C
<tb>
<tb>
<tb> flow <SEP> of hot <SEP> air: <SEP> 15m3 / min.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
, <SEP> <SEP> stretching factor: <SEP> 1, the
<tb>
The acetate rayon wound on a spool had a count of 36 denier, 10 twists per meter and a section
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transverse star-shaped, possessing a high degree of workability, while the bright spots were evenly distributed along the longitudinal axis of the filament, EXAMPLE 2.- Poly - # - capramide having a melting point of 225 C and an intrinsic viscosity of 0.94 and a copolymer (melting point of 201 C, intrinsic viscosity - 1.36)
consisting of 90 parts by weight of # - caprolactam and 10 parts by weight of polyhexamethylene isophthalamide were subjected to joint spinning using the apparatus as shown in Figure 3. Two liquid feed holes The spinning shaft was provided and the rotating shaft as well as the nozzle plate used was of the type shown in Figure 5, the linkage ratio being 1: 1, the linkage form being of the side-by-side type. The shape of the spinning holes was circular. The winding speed of the spun yarn was 100 m / min. and the speed of rotation of the rotary shaft of 8,000 every minute.
The spun yarn was drawn to 3.5 times its original length by a twist and draw machine and the resulting 20 denier filaments were used to knit ladies' stockings. After pre-shaping, the production of ripples was achieved, which resulted in ladies' stockings with high stretchability while exhibiting an attractive appearance.