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Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das für die grosstechnische Durchführung geeignet ist und das zu vollständig fibrillierten Faserstrukturen führt, ohne dass noch mechanische Nachbehandlungen erforderlich wären. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das durch Behandeln mit Wasser zu fibril- lierten Strukturen führt, ohne dass dem Wasser nch mehrere Chemikalien zugesetzt werden müssen, so dass bei der Durchführung des Verfahrens keine gesundheitlichen Gefahren für das Bedienungs- personal zu befürchten sind, das umweltfreundlich arbeitet und keine Probleme bei der Abwasser- aufbereitung aufwirft.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das störungs- frei läuft und zu weichen, feintritrigen Gebilden mit seidigem Griff führt, und das ohne grösseren
Aufwand in üblichen Apparaturen wie Waschmaschinen, Färbevorrichtung, Kesseln u. dgl. durchge- führt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von fibrillierten Faserstrukturen durch Spalten von Mehrkomponentenfasern aus Polyamid und Polyester durch Einwirkenlassen eines wässerigen Behandlungsmittels gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man Faserstrukturen, wie Stapelfasern, Filamente, Garne, Flächengebilde u.
dgl. aus Mehrkomponentenfasern aus den
Komponenten Polyalkylenterephthalat und Copolyamiden auf der Basis von e-Caprolactam und Hexa- methylendiamin/Adipinsäure-Salz, die im Fadenquerschnitt matrix- und mehrfach segmentförmig angeordnet sind, wobei die Segmente einen Anteil von etwa 20 bis 80% ausmachen und mindestens drei Segmente peripher ohne völlige Umhüllung durch die Matrixkomponenten angeordnet sind und die peripheren Segmente zur Matrix eine zumindestens temporäre Schrumpfdifferenz von mindestens
10% aufweisen, mit flüssigem oder dampfförmigen Wasser behandelt.
Vorzugsweise werden Copolyamide auf der Basis von 80 bis 90% s-Caprolactam verwendet.
Sehr geeignet sind auch Copolyamide auf der Basis von 10 bis 30 s-Caprolactam. Die Faserstrukturen können vorfixiert sein. Zweckmässig sind die peripheren Segmente durch die Matrixkomponente völlig voneinander getrennt. Es ist günstig, wenn im Fadenquerschnitt mindestens sechs Segmente peripher angeordnet sind. Auch Fadenquerschnitte, in denen mindestens zwölf Segmente peripher angeordnet sind, sind günstig. Vorzugsweise ist jeweils mindestens 20% des Umfangs der peripheren Segmente nicht von der Matrix umgeben, wobei es besonders günstig ist, wenn etwa 50% des Umfangs der peripheren Segmente nicht von der Matrixkomponente umgeben sind.
Der von der Matrixkomponente umgebene Teil des Segmentumfangs der peripheren Segmente kann eine konvexe, im wesentlichen rundliche Form aufweisen.
In einer besonders zweckmässigen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet man Mehrkomponentenfasern mit peripheren Segmenten aus Polyalkylenterephthalat, wobei die peripheren Segmente vorzugsweise aus Polyäthylenterephthalat bestehen.
Das Wasser, mit dem die Faserstrukturen behandelt werden, kann geringe Mengen an gelösten anorganischen Salzen enthalten, wobei insbesondere Kalziumchlorid sehr geeignet ist.
Es ist günstig, wenn die Mehrkomponentenfasern während der Behandlung mit dem Wasser noch einer zusätzlichen mechanischen Behandlung unterworfen werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Mehrkomponentenfasern mit Ultraschall behandelt werden. Vielfach ist es günstig, wenn man die Faserstrukturen während der Behandlung im Wasser bewegt.
Besonders vorteilhaft lassen sich erfindungsgemäss Faserstrukturen aus gekräuselten Mehrkomponentenfasern fibrillieren. In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens verwendet man als Faserstrukturen Kurzschnittfasern einer Länge von etwa 3 bis 8 mm.
Diese Kurzschnittfasern finden insbesondere bei der Herstellung von Nassvliesen Verwendung.
Das Kräuseln der Mehrkomponentenfasern kann nach dem Stauchkräuselverfahren erfolgen.
Es sind jedoch auch andere übliche Methoden zum Kräuseln anwendbar.
Mehrkomponentenfasern aus Copolyamiden und Polyalkylenterephthalat können auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden, indem man unter Verwendung entsprechender Düsen bzw.
Spinneinrichtungen und Einsatz der benötigten Polymeren Mehrkomponentenfasern nach dem Schmelzspinnverfahren herstellt, diese auf übliche Art und Weise verstreckt, so dass sie, zumindestens temporär eine ausreichende Schrumpfdifferenz, d. h. von mindestens 10% zwischen Matrixkomponenten und den peripheren Segmenten aufweisen, wenn sie mit Wasser behandelt werden.
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Besonders vorteilhaft lassen sich derartige Mehrkomponentenfasern nach einem Verfahren und mit einer Vorrichtung herstellen, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 28 03 136. 9 beschrie- ben werden. Dabei lassen sich Mehrkomponentenfasern mit Querschnitten derart, wie sie in den Fig. l, 2 und 6 angegeben sind, besonders einfach fibrillieren. Es ist nicht unbedingt erforder- lich, dass nur drei oder sechs periphere Segmente vorhanden sind, es können auch ohne weiteres zwölf periphere Segmente oder auch sieben oder neun periphere Segmente vorhanden sein. Gemäss der Erfindung können die Segmente aus Copolyamid bestehen und die Matrix aus Polyalkylenterephthalat, es ist aber auch ohne weiteres möglich, dass die Segmente aus Polyalkylenterephthalat und die Matrix aus Copolyamid bestehen.
Als Polyalkylenterephthalat sind Polyäthylenterephthalat und Polybutylenterephthalat besonders geeignet.
Auch Querschnittsformen gemäss den Fig. 3, 4 und 5 der erwähnten deutschen Patentanmeldung sind im Rahmen der Erfindung geeignet. Sie sind jedoch vorzugsweise einzusetzen, wenn die peripheren Segmente aus Copolyamid bestehen. Weniger geeignet sind diese Querschnitte für Mehrkomponentenfasern, deren Matrix aus Copolyamiden aufgebaut sind. Das zentrale Segment, das bei einer Matrix aus Copolyamid im allgemeinen aus Polyester besteht, kann nämlich den Schrumpf der Matrix beeinträchtigen, so dass nicht so ohne weiteres eine vollständige Fibrillierung erreicht wird.
Es ist nicht unbedingt erforderlich, dass der Mehrkomponentenfaden ein insgesamt kreisrundes Profil besitzt, er kann auch andere Formen wie elliptischen, dreieckigen, trilobalen oder sonstige übliche profilierte Querschnitte besitzen.
Copolyamide, wie sie gemäss der Erfindung zum Einsatz gelangen, sind bereits seit längerem bekannt und können nach Methoden, wie sie bei der Herstellung von Mischpolyamiden üblich sind, hergestellt werden.
Um ein Spalten der Mehrkomponentenfasern in Matrixfasern und Segmentfasern zu erreichen, sollte die Temperatur des Wassers, mit dem die Faserstrukturen behandelt werden, mindestens 5 C unterhalb des Schmelzbereiches bzw. Erweichungsbereiches des verwendeten Copolyamids in Gegenwart von Wasser liegen, da andernfalls das Mischpolyamid erweicht bzw. schmilzt und sich keine zusammenhängenden Copolyamidfasern abspalten können. Vorzugsweise liegt die Temperatur des Wassers mindestens 10 bis 20 C unterhalb des Erweichungsbereiches des eingesetzten Copolyamids. Geht man mit der Temperatur des Wassers höher, so kann es zu Verklebungen kommen, die unter bestimmten Umständen erwünscht sein können, z. B. wenn man nach einer vollständigen Splittung eine Verfestigung einer Faserstruktur wie z.
B. eines Vlieses angestrebt wird. Zur Bestimmung des Erweichungs-Bereiches wird ein 70 cm langer Strang des verwendeten Copolyamids mindestens 1 min lang in Wasser von einer bestimmten Temperatur getaucht ; dann wird im noch nassen Zustand sein Verhalten begutachtet. Wenn der Schrumpf über zirka 50% liegt oder wenn der Faden sich gummiartig verhält oder sich gar zusammengeklumpt hat, ist der Erweichungs-Bereich erreicht.
In der folgenden Tabelle sind in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Copolyamids die günstigsten Behandlungstemperaturen für das erfindungsgemässe Verfahren und der Beginn des Erweichens des Copolyamids angegeben.
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Tabelle
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<tb>
<tb> Zusammensetzung <SEP> günstige <SEP> Behandlungs-Beginn <SEP> des <SEP> Erweichens <SEP> in <SEP> Gegenwart
<tb> Caprolactam <SEP> temperatur <SEP> von <SEP> Wasser
<tb> C <SEP> C <SEP>
<tb> 90 <SEP> zirka <SEP> 120 <SEP> - <SEP> 130 <SEP> zirka <SEP> 135 <SEP> - <SEP> 140 <SEP>
<tb> 85 <SEP> zirka <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 105 <SEP> zirka <SEP> 115 <SEP> - <SEP> 120 <SEP>
<tb> 80 <SEP> zirka <SEP> 85 <SEP> - <SEP> 90 <SEP> zirka <SEP> 95 <SEP> - <SEP> 105 <SEP>
<tb> 60 <SEP> zirka <SEP> 55 <SEP> - <SEP> 60 <SEP> zirka <SEP> 65 <SEP> - <SEP> 75 <SEP>
<tb> 30 <SEP> zirka <SEP> 85 <SEP> - <SEP>
90 <SEP> zirka <SEP> 100 <SEP> - <SEP> 110 <SEP>
<tb> 15 <SEP> zirka <SEP> 120 <SEP> - <SEP> 130 <SEP> zirka <SEP> 135 <SEP> - <SEP> 145 <SEP>
<tb>
Diese günstigen Behandlungs-Temperaturen beziehen sich auf Flachstrickstücke aus glattem
Endlosgarn. Auch unterhalb dieser Behandlungs-Temperatur kann man unter speziellen Bedingungen eine praktisch vollständige Splittung erreichen, z. B. wenn die Faserlänge sehr klein ist (zirka
5 mm) oder wenn die wässerige Behandlung gleichzeitig durch eine mechanische Behandlung unter- stützt wird (Aufschlagen von Kurzschnitt-Faser bei der Nassvlies-Herstellung) oder wenn ein spe- zielles Copolyamid aus 60 Teilen Caprolactam und 40 Teilen AH-Salz verwendet wird.
Wenn sich solch extrem günstige Bedingungen summieren, genügt sogar die Einwirkung von feuchter Luft bei
Zimmertemperatur, um im Laufe von 1 bis 2 Tagen eine vollständige Splittung zu erreichen.
Die einzelnen Komponenten, nämlich das Polyalkylenterephthalat oder das Mischpolyamid kön- nen jeweils einzeln oder auch beide zusammen flüssige, feste oder gasförmige Zusätze wie Pigmente, Russ, Stabilisatoren, Antistatika, Silikonöle, Stickstoff usw. enthalten. Die Fäden können vor der Behandlung im Wasser mit Präparationen versehen werden. Dadurch ist es möglich, in bestimmten Fällen das Spalten der Mehrkomponentenfaser in Matrix und Segmentfäden noch zu beschleunigen bzw. zu verbessern
Die Fäden können im noch ungespaltenen Zustand auf an sich bekannte Weise zu Faserstrukturen wie Stapelfasern, Filamente, Garne, Flächengebilde u. dgl. verarbeitet werden.
Bei der Verarbeitung zu diesen Faserstrukturen sind die Mehrkomponentenfasern vorzugsweise noch im wesentlichen ungespalten, eine geringfügige, mässige Spaltung kann jedoch hingenommen werden, sofern keine nachteilige Beeinflussung bei der Verarbeitung auftritt.
Die Fasern können vor der Behandlung im Wasser einer Vorfixierung unterzogen werden. Dabei werden die Fasern stabilisiert. Eine derartige Behandlung kann z. B. in Luft von 150 C vorgenommen werden. Während dieser Vorfixierung ist es möglich, den Schrumpf des Polyesters zu verringern und ihn bis nahezu 0% herabzusetzen. Wichtig allerdings ist, dass durch die Behandlung nicht auch das Schrumpfvermögen des Polyamids so verändert wird, dass es gegenüber dem Polyester keine Schrumpfdifferenz mehr während der Behandlung im Wasser aufweist. Deshalb ist beim Vorfixieren das Einwirken von Feuchtigkeit tunlichst zu vermeiden.
Das Wasser, mit dem die Faserstrukturen behandelt werden, kann geringe Mengen an Salzen enthalten wie beispielsweise Magnesiumchlorid, Lithiumfluorid. Besonders geeignet ist Calciumchlorid.
Dem Wasser können auch Netzmittel zugesetzt werden, wie z. B. Seifen oder übliche kationische, anionische, amphotere oder nicht ionogene oberflächenaktive Mittel z. B. das am Anmeldetag unter dem Namen Lensodel bei der Firma Shell erhältliche Produkt.
Kann die Behandlung mit Wasser auf Grund der Zusammensetzung des Copolyamids bei Temperaturen von etwa 120 bis 130 C durchgeführt werden, was z. B. bei Copolyamiden auf der Basis von 90% und mehr bzw. 15% und weniger E-Caprolactam möglich ist, so kann der Spaltprozess mit einem HT-Färbeverfahren kombiniert werden.
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Vielfach ist es günstig, wenn während der Behandlung mit Wasser die Faserstruktur gleichzeitig einer zusätzlichen mechanischen Behandlung unterworfen wird. Diese zusätzliche mechanische Behandlung der Faserstruktur wie Stapelfasern, Filamente, Garne oder Flächengebilde kann in der Weise geschehen, dass man das Gut in der Behandlungsflotte bewegt, beispielsweise durch Rühren, durch regelmässiges oder durch unregelmässiges Heben und Senken ; ist es aber möglich, z. B. durch Pressen und Entspannen oder durch eine walkartige Behandlung für die zusätzliche Behandlung zu sorgen.
Besonders geeignet ist ein Verfahren, bei dem während der Behandlung mit Wasser die Faserstruktur der Einwirkung von Ultraschall ausgesetzt wird. Dies kann auf die Weise geschehen, dass man die Behandlung mit Wasser in Gefässen durchführt, wie sie bei der Ultraschallreinigung zum Einsatz gelangen. Geräte dieser Art sind im Handel erhältlich und werden z. B. im Bulletin CP-100 BE-1-72 der Firma Bransoe Europa n. v. erwähnt. Derartige Geräte bestehen im allgemeinen aus einer Wanne zur Behandlung des Gutes mit Flüssigkeit und besitzen einen im Gehäuse bereits eingebauten Ultraschallgenerator. Weitere Hinweise auf Ultraschall sowie entsprechende Geräte, die mit Ultraschall arbeiten, sind z. B. in Römpp-Chemie-Lexikon, Frank'sche Verlagshandlung Stuttgart, 7.
Auflage, Seite 3726 bis 3728 und dem Aufsatz von R. Sievers in der Fachzeitschrift
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Das Behandeln mit Ultraschall kann gleichzeitig mit einer der oben erwähnten mechanischen Behand- lungsarten, z. B. bei denen das Gut bewegt wird, kombiniert werden.
Es war besonders überraschend, dass durch das erfindungsgemässe Verfahren eine vollständige
Spaltung in Matrix und Segmentfasern möglich ist, insbesondere dass durch den Einsatz von Copoly- amiden neben Polyestern zur Herstellung von Bikomponentenfäden und durch deren Behandlung mit
Wasser ohne jeglichen Zusatz von speziellen Mitteln eine Spaltung sogar von vielteiligen Bikompo- nentenfäden selbst im Flächengebilde erreicht wird. Die auf diese Weise erhaltenen Produkte besitzen einen seidenartigen Charakter und verfügen über einen besonders weichen Griff. Harte, papierartige Strukturen, wie sie häufig nach den bekannten Verfahren, die mit wässerigen Systemen arbeiten, erhalten werden, treten nicht auf.
Das Verfahren ist äusserst einfach durchzuführen ; es können dabei übliche Apparaturen eingesetzt werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es, Faserstrukturen mit äusserst feinem Titer herzustellen. Die Behandlungsdauer ist ziemlich kurz, wodurch eine Minderung der mechanischen Eigenschaften der Fäden nicht auftritt.
Das Verfahren arbeitet äusserst umweltfreundlich, da der Zusatz von organischen Lösungsmitteln und sonstigen bei der Abwasseraufarbeitung Probleme aufwerfenden Substanzen nicht erforderlich ist.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert :
Beispiel 1
Unter Verwendung einer in der DE-OS 2803136 beschriebenen Spinndüse wird aus Polyäthylenterphthalat (relative Viskosität 1, 63) und einem Copolyamid auf Basis vn 85 Teilen s-Caprolactam und 15 Teilen Hexamethylendiamin/Adipinsäure-Salz (relative Viskosität 2, 20) im Gewichtsverhältnis von 75 Teilen zu 25 Teilen Matrix-Segment-Faden gemäss Fig. 2 der erwähnten Anmeldung mit einem Titer von 50 dtex f 5 gesponnen. Der Spannabzug beträgt 1200 m/min, das Verstreckungsverhältnis 1 : 3, 26. Auf dem so hergestellten Faden wird ein Flachstrickstück gefertigt. Zur Fibrillierung wird die Probe einer normalen Kochwäsche in einer Haushaltswaschmaschine unterworfen (Waschvollautomat Fa.
BOSCH, Type VT 595, Programm-Kochwäsche 95 C, Programmwählter auf Ni.1, verwendetes Waschmittel PRODIXAN).
Nach Ablauf des Waschprogramms wird die Probe getrocknet. Man erhält ein vollkommen fibrilliertes Strickstück mit weichem, voluminösem Griff, mit hoher Deckkraft und seidigem Aussehen. Wie man deutlich unter dem Mikroskop erkennen kann, liegen die Polyestersegmente bevorzugt an der Warenoberfläche, während die schrumpfende Copolyamid-Komponente in das Innere des Strickstückes gezogen wird.
Beispiel 2
Aus noch nicht gespaltenen Endlosfäden analog Beispiel 1, jedoch mit einem Copolyamid auf
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der Basis von 10 Teilen c-Caprolactam und 90 Teilen Hexamethylendiamin/Adipinsäure-Salz wird ein Flachstrickstück hergestellt. Zur Fibrillierung werden zirka 10 g der Probe in einem Labor- - HT-Färbegerät (Linitext HT-Labor-Färbeapparat der Fa. Original Hanau) 30 min bei 1250C behan- delt. Das Behandlungsmedium ist Wasser mit einem Zusatz von 5% Netzmittel (Lensodel AB 6). Nach dem Abkühlen wird die Probe dem Becher entnommen, gut ausgespült und getrocknet. Das voll- kommen fibrillierte Strickstück zeichnet sich durch hohe Deckkraft, weichen voluminösen Griff und seidigen Glanz aus.
Beispiel 3
Wie in Beispiel 1 beschrieben, wird ein Matrix-Segment-Faden mit einem Copolyamid auf der
Basis von 15 Teilen c-Caprolactam und 85 Teilen Hexamethylendiamin/Adipinsäure-Salz hergestellt und ein Flachstrickstück gefertigt. Diese Probe wird in dem in Beispiel 2 erwähnten Labor-Testge- rät einer HT-Färbebehandlung unterworfen. Nach Ablauf des Färbeprozesses wird das Strickstück gewaschen und getrocknet. Die Probe wird gleichzeitig mit der Färbung des Polyesteranteiles durch diese Behandlung auch fibrilliert und erhält die in Beispiel 1 und 2 beschriebenen Eigenschaften.
Beispiel 4
Ausgehend von einem Matrix-Segment-Faden entsprechend Beispiel 1, jedoch mit einem Copoly- amid auf der Basis von 60 Teilen e-Caprolactam und 40 Teilen Hexamethylendiamin/Adipinsäure- salz wird Kurzschnitt mit einer Faserlänge von zirka 5 mm hergestellt. Nach dem Schneiden des feuchten Faserkabels kann man beobachten, dass die 5 mm langen kompakten Faserbündel beim Stehen an Luft (Temperatur zirka 22 C, relative Luftfeuchtigkeit zirka 65%) voluminös und locker werden. Unter dem Mikroskop kann man bei 100facher Vergrösserung den Fibrillierungsfortgang direkt beobachten. Deutlich ist an den Schnitt-Enden zu erkennen, wie die Copolyamid-Matrix schrumpft und sich die Polyester-Segmente abspalten. Nach zirka 1 Tag ist die Splittung vollständig.
Beispiel 5
5 g des frisch geschnittenen Kurzschnittes gemäss Beispiel 4 (also noch kaum fibrilliert) werden in einem Becherglas in zirka 5 l Wasser von 60 C mit einem Rührstab 1 min lang kräftig gerührt. Dabei findet eine vollständige Fibrillierung statt, wie man unter dem Mikroskop sehen kann.
Mit dieser Faser-Suspension wird auf einem Blattbildungs-Apparat (Fa. Ernst Hooker, Mülheim/Ruhr) ein Nass-Vlies gelegt. Das Faser-Blatt wird mittels Filterpapier von überschüssigem Wasser befreit und mit IR-Strahlern getrocknet. Dabei schmilzt die homogen verteilte Copolyamid- - Matrix. Nach dem Abkühlen erhält man ein gebundenes, voluminöses und weiches Faser-Vlies mit hoher Deckkraft und sehr gutem Saugvermögen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von fibrillierten Faserstrukturen durch Spaltung von Mehrkomponentenfasern aus Polyamid und Polyester durch Einwirkenlassen eines wässerigen Behandlungsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass man Faserstrukturen, wie Stapelfasern, Filamente, Garne, Flächengebilde u.
dgl. aus Mehrkomponentenfasern aus den Komponenten Polyalkylenterephthalat und Copolyamiden auf der Basis von c-Caprolactam und Hexamethylendiamin/Adipinsäure-Salz, die im Fadenquerschnitt matrix- und mehrfach segmentförmig angeordnet sind, wobei die Segmente einen Anteil von etwa 20 bis 80% ausmachen und mindestens 3 Segmente peripher ohne völlige Umhüllung durch die Matrixkomponenten angeordnet sind und die peripheren Segmente zur Matrix eine zumindestens temporäre Schrumpfdiferenz von mindestens 10% aufweisen, mit flüssigem oder dampfförmigen Wasser behandelt.