Фильеры с мундштуками для улучшения поперечных сечений волокна

1 Настоящее изобретение относится к фильерам с мундштуками для улучшения поперечных сечений волокна, а более конкретно, для формования волокон с улучшенным поперечным сечением, которые имеют множественные продольные канавки в периферийном участке поперечных сечений волокна. Примерно 40 лет назад Памм и Роджерс изложили в патенте США 2 816 349, что ткани, устойчивые к образованию пилинга могут быть изготовлены из сформованного из расплава синтетического штапельного волокна с денье на волокно не более 1,6 и коэффициентом волокна (коэффициентом модификации) по меньшей мере примерно пять, причем соответствующие волокна изготовлены с помощью формовки из расплава через мундштуки, по существу имеющие форму паза с шириной не более 2 мил (50 микрон), с резко расширенными краями и дополнительными резкими расширениями,отделяющими каждые 10-20 мил (250-500 микрон) длины паза, при этом пазы по существу прямоугольны с длиной, в 5 и более раз превышающей их ширину, а расширенные края предпочтительно являются круглыми, но могут быть прямоугольными, квадратными, ромбовидными или овальными при условии, что большая длина некруглых вариантов осуществления изобретения по существу перпендикулярна длине паза. Лемик в патенте США 2 945 739 описал по существу схожие мундштуки фильер, а также описал возможность конструкции в форме Y, Т,креста, спирали и других подобных форм, где это возможно. Их намерение состояло в том,чтобы формировать волокна с высоким коэффициентом волокна (коэффициентом модификации), т.е. такие, которые имеют поперечные сечения с соотношением длины с шириной 5 или более. Волокна с множеством долей были описаны, например Страханом, примерно 30 лет назад в патенте США 3 156 607, Горрафой примерно 20 лет назад в патенте США 3 914 488,Франклином, Кларком и другими примерно 10 лет назад в патентах США, соответственно,4 634 625 и 4 707 407, а позднее Тореем (Тсукамото и др.) в японской патентной выкладке 4-119118, опубликованной 20 апреля 1992 года. Страхан описал волокна с поперечным сечением по существу овальной формы (соотношение А: В от 1,3 до 1,8) с 6-8 долями и соотношениями радиуса от 0,15 до 0,6 и соединением с помощью плавных непрерывных периферийных линий, которые были свободны от резких изменений направления. Страхан формовал свои волокна через мундштуки в форме паза, имеющие такую конфигурацию, как представленная на фиг.7 для 6 долей и на фиг. 8 для 8 долей, а соотношение радиуса контролировалось путем изменения ширины пазов или путем обеспечения круглых апертур на крайних точках, как показано на фиг.9. Торей (японская патентная 2 выкладка 4-119118) описал в некотором роде аналогичное деформированное овальное поперечное сечение с 8 долями для волокна на фиг.1 в его документе, причем для волокна, формованного с помощью мундштука в форме паза фильеры, показанной на фиг. 2 в его документе,при этом был предоставлен более длинный центральный вертикальный паз в противоположность более коротким вертикальным пазам на любой из сторон; размеры паза фильеры Тореем не были представлены. Горрафа, Франклин и Кларк и др. описывали волокна, имеющие такие поперечные сечения, которые сейчас называются гребешково-овальными, при этом соотношения А: В составляют от 1,4:1 до 2,4:1, причем описаны соотношения радиуса края и четыре канавки. Горрафа представил две конфигурации мундштука фильеры: фиг. 5 его документа была использована для формования его волокон в его примере 1, а мундштук включал 3 отверстия в форме ромба, которые были разделены, но расположены близко, чтобы позволить осуществить слияние расплава после экструзии; фиг. 6 его документа была использована для формования его волокон в его примере 2, и эти мундштуки включали 3 круглых отверстия, соединенные 2 каналами; Горрафа описал габариты его мундштука фильеры в своих примерах; его цель состояла в изготовлении из его волокон ворсистых тканей, имитирующих натуральный мех. Франклин заявил новые тканые материалы с нитями, которые были сплетены из частично ориентированных подаваемых нитей, волокна которых имели гребешково-овальное поперечное сечение. Франклин использовал мундштуки фильер, как показано на фиг. 2 в его документе,которые представляли собой 3 ромбообразных узла, соединенные пазами; размеры мундштука фильеры Франклином представлены не были. Описание мундштуков фильеры, представленное Кларком, было аналогично описанию, представленному Франклином, но Кларк создал волокно, диспергируемое с помощью воды,имеющее небольшую длину разреза. Примерно 15 лет назад Минемура и другие описали в патенте США 4 316 924 синтетические меха с защитными волосообразными торчащими синтетическими волокнами, как описано в японской патентной публикации 484910, с денье на волокно от 10 до 100, имеющими измененное поперечное сечение по меньшей мере с одним сжатым участком, как показано,например, на фиг. с 1 А по 1S в документе Минемуры, полученными с помощью фильер,имеющих мундштуки как показано на фиг. с 2 А по 2S. Как следует из уровня техники, практически оказалось трудным сконструировать конфигурации мундштука фильеры, которые обеспечивают получение нити с тонким (мелким) денье на волокно и множественными канавками,которые проходят по длине волокон, и все же 3 дают возможность избежать проблем при обработке, таких как фибриллирование, т.е. разделение участков волокон путем разрыва вдоль канавки во время формования или во время последующей обработки волокон. Именно эта проблема возникла перед авторами настоящего изобретения и была ими решена. Соответственно, предложена фильера для изготовления волокон с множеством канавок,включающая пластину, имеющую верхнюю и нижнюю поверхности, соединенные капилляром, причем капилляр образован на нижней поверхности сложным мундштуком, который включает множество апертур, при этом вышеуказанные апертуры имеют площади поперечного сечения (а), расположены в ряд и имеют ширину (Н) в направлении, перпендикулярном вышеуказанному ряду, апертуры соединены с помощью пазов, которые также расположены в ряду, при этом пазы имеют проходные площади сечения (а) и ширину (h), при этом ширина (h) также размещена в направлении, перпендикулярном ряду, в котором размеры проходных площадей сечения А и а таковы, что соотношение А/а для апертуры и для соседнего с ней паза составляет от 0,02:1 до примерно 0,2:1, а ширина Н и h такова, что соотношение h/H для апертуры и для соседнего с ней паза составляет от примерно 0,05:1 до примерно 0,25:1. Предпочтительно, чтобы не все апертуры были круглыми, но большинство должны иметь большую ширину, чем круг, т.е. должны выступать из ряда пазов в большей степени и предпочтительно иметь форму ромба, например, как показано на фиг. 1, 2 или 4, на которые имеется ссылка в данном описании, но могут иметь другие некруглые формы, такие, например, как показанная на фиг. 5 настоящего описания. В предпочтительных вариантах осуществления фильер ширина (Н) апертуры в конце ряда составляет меньше ширины (Н) апертуры между концами ряда, особенно так, чтобы получить нить с множеством канавок с периферийным участком, по существу, гребешковоовальной формы с множеством углублений, таких, которые могут быть получены, например,путем формования волокон из мундштуков, как показано на фиг. 1 или на фиг. 4. Фиг. 1 представляет собой увеличенный местный вид снизу фильеры в соответствии с настоящим изобретением, где показаны 4 апертуры и 3 соединительных паза капиллярного мундштука для формования 6-канавочных волокон. Фиг. 2 - местный вид мундштука, в какойто степени схожий с левой стороной на фиг. 1,показывающий как площади проходного сечения (А) и (а) измеряются и подсчитываются, а также ширину (Н) апертуры и ширину (h) пазов. Фиг. 3 - увеличенный местный вид снизу фильеры, которая не находится в соответствии с 4 настоящим изобретением, но имеет 4 апертуры без соединительных пазов. Фиг. 4 - увеличенный местный вид снизу фильеры в соответствии с настоящим изобретением, как на фиг. 1, но для формования 8 канавочных волокон. На фиг. 5 схематично представлены в увеличенном виде другие варианты осуществления мундштуков фильер в соответствии с настоящим изобретением с различными формами апертур. Описание заявки 08/778 462 на патент США, поданное одновременно с данной заявкой, представлено в настоящем описании в качестве ссылки, т.к. в ней описаны волокна и их поперечные сечения, а также фильеры, которые могут быть для них использованы. Технические знания, связанные с фильерами для формования синтетических полимерных волокон, известны и описаны в соответствии с уровнем техники, например, в патенте США 5 487 859, который внесен в настоящее описание в качестве ссылки,также как представленные здесь другие ссылки. Сущностью настоящего изобретения является форма сложного капиллярного мундштука на нижней (т.е. лицевой) поверхности фильеры, так что значительная часть раскрытия сущности изобретения, представленная ниже, сосредоточена на этой особенности и на форме волокон,которые необходимо сформовать на ней. Как указано выше в предпосылках, Горрафа и другие ранее описывали волокна с множеством долей, имеющие такие поперечные сечения, называемые гребешково-овальными. Термин гребешки относится к углублениям в периферийных поперечных сечениях, которые соответствуют продольным канавкам, которые простираются вдоль волокон. Особое внимание в опубликованных документах в соответствии с уровнем техники уделено конфигурации с множеством долей, а не углублениям или канавкам между такими долями. В противоположность этому, в соответствии с настоящим изобретением, особое внимание уделяется выполнению улучшенных канавок в волокнах, которые могут быть обработаны, например, без фибриллирования за счет трещин вдоль таких канавок. В соответствии с настоящим изобретением, такие волокна с множеством канавок формуются с помощью фильер со сложными мундштуками, имеющими новую форму, представляющую собой ряд апертур, соединенных пазами, причем площади проходного сечения и ширина апертур и соседних пазов находится, как заявлено в пунктах формулы изобретения, в пределах определенного диапазона. Настоящее изобретение будет далее описано со ссылкой на сопроводительные чертежи,на всех из которых представлены виды снизу 5 Мундштук на фиг. 1 предназначен для формования волокон с гребешково-овальным поперечным сечением и 6 канавками. Все 4 апертуры имеют форму ромба, причем внешние ромбы на каждом краю меньше, чем внутренние ромбы, чтобы обеспечить гребешково-овальную форму, а 4 ромба не пересекаются, но соединены 3 каналами. На фиг. 2 показан участок (левая сторона) мундштука, несколько схожий с изображенным на фиг. 1, но еще более увеличенный (по сравнению с фиг. 1), чтобы объяснить, как подсчитываются или измеряются площади проходного сечения (А и а) и ширина (Н и h) вдоль лицевой поверхности фильеры. Ширина измеряется в направлениях, перпендикулярных ряду пазов и апертур. Площади проходного сечения (А) апертур в форме ромба измеряются и подсчитываются как для полностью ромбовидных форм,то есть, эти площади проходного сечения простираются за пределы краев каждого паза, при этом стороны ромба экстраполированы, пока эти стороны не встретятся внутри пазов. Соответственно, площади проходного сечения (а) пазов измеряются и подсчитываются, чтобы исключить полностью ромбовидные формы, как объясняется в предыдущей фразе. На основе большой проделанной работы было определено,в соответствии с настоящим изобретением, что соотношения а/А, такие как a1/А 2, для расположенного по левую руку паза по отношению к каждому соседнему ромбу, являются ключевым параметром и должны составлять от примерно 0,02:1 до примерно 0,2:1, и предпочтительно от 0,5:1 до примерно 0,15:1, т.к. более высокие соотношения будут уменьшать глубины любых пазов между соответствующими долями получаемого в результате волокна, в то время как более низкие соотношения будут увеличивать опасность фибриллирования и, похожим образом, соотношения h/H, такие как h1/H1 и h1/H2 для этого паза и для соседних апертур также являются ключевым параметром и должны составлять от примерно 0,05:1 до примерно 0,25:1,а предпочтительно от примерно 0,05:1 до примерно 0,2:1; наблюдения. и эксперименты проводились с рядом других параметров и было определено, что они не столь важны как соотношения а/А и соотношения h/H. Площади поперечного сечения (А) и ширина (Н) апертур не должны быть одинаковыми и, схожим образом, площади проходного поперечного сечения (а) и ширина (h) пазов не должны быть все одинаковыми, как можно увидеть из различных чертежей. На самом деле, для формования волокон с гребешково-овальным поперечным сечением предпочтительно экструзировать большее количество полимера через любую центральную апертуру и меньшее его количество через внешние апертуры, чтобы получить необходимый, по существу, овальный периферийный участок для поперечного сече 000919 6 ния волокна (с канавками). Хотя для формования таких волокон предпочтительны, в основном, апертуры в форме ромба, могут быть использованы другие формы апертур, как показано, например, на фиг. 5. Следует отметить, что эти формы, большей частью, выступают от ряда пазов, то есть, их ширина (Н) больше, чем их длина вдоль ряда. Круглые формы, в основном,нежелательны, но могут комбинироваться с предпочтительными формами, как проиллюстрировано, например, на фиг. 5h, где круглые апертуры расположены на концах ряда. Число пазов и апертур будет зависеть от желаемого числа канавок, например 2-10 апертур (соответственно, 1-9 пазов), а предпочтительно 2-6, так как понятно, что нечетное число пазов будет, по существу, давать в результате наличие центральных канавок в волокнах, в то время как четное число пазов, расположенных симметрично, может обеспечить волокна с максимальной шириной в середине поперечного сечения этого волокна, таким образом, имеется продольная канавка на каждой стороне каждого из утолщений, которые привносят увеличение максимальной ширины волокна. Фиг. 3 аналогична фиг.1 в том, то мундштук имеет 4 апертуры в форме ромба. Эти ромбы расположены в ряд без пазов между ними, так что фильера, изображенная на фиг. 3, не соответствует настоящему изобретению. Нити,которые были отформованы с помощью такой фильеры, имели множество долей, но без глубоких пазов между долями, таких, которые были получены при использовании фильер в соответствии с настоящим изобретением. Фиг. 4 аналогична фиг. 3 заявки 08/778 462 на патент США, на которую имеется ссылка выше, и которая подана одновременно с рассматриваемой заявкой. Фиг. 5 уже была рассмотрена. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Фильера для изготовления волокон с множеством канавок, содержащая пластину,имеющую верхнюю и нижнюю поверхности,соединенные капилляром, образованным на нижней поверхности составным мундштуком,который включает множество апертур, имеющих площади проходного сечения (А), расположенных в ряд, имеющих ширину (Н) в направлении, перпендикулярном ряду, и соединенных пазами, которые также расположены в этом ряду, имеют площади проходного сечения(а) и ширину (h) в направлении, перпендикулярном ряду, причем размеры площадей проходного сечения А и а таковы, что соотношение а/А для апертуры и для соседнего с ней паза составляет от примерно 0,02:1 до примерно 0,2:1, а величины ширины Н и h таковы, что соотношение h/H для апертуры и для соседнего с ней паза составляет от примерно 0,05:1 до примерно 0,25:1. 2. Фильера по п.1, в которой апертура в капиллярном мундштуке имеет форму ромба. 3. Фильера по любому из пп.1, 2, в которой ширина (Н) апертуры на конце ряда меньше,чем ширина (Н) апертуры между краями ряда.