Verfahren zur Herstellung von mattierten Gespinsten, wie Fäden, Fasern, Borsten, Bändchen u. dgl. mit erhöhter Bauschelastizität, aus linearen Hochpolymeren
Es ist bekannt, den für manche Zwecke der testilen Verarbeitung erforelichen Steif heitsgrad sowie die gewünschte Bauschelastizi- tät von Textilfaser durch nachträgliches Behandelumit nätürlichen und künstlichen Gerb vie wie z. B.
Tannin oder dergleichen, zu verbessern, Die Behandlung der Fäden bzw. der daraus gefertigten Textilmaterialien mit Gerbstoffen weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Diese hisher iibliehe Art der Versteifung von Fäden erfordert einen beson dern Arbeitsgang in einer komplizierten Ap- paratur und führt leicht zu unerwünschten Verfärbungen. man muss daher die Gerbstoffe n.K-hträglichauswaschen,wodurchwiederum die Versteifung und damit die Bausehe] asti- zität im fertigen Stück zum grossen Teil verlorengt.
VorHeg-ende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur von mattierten Ge spinsten, wie Fäden, Fasern, Borsten, Bänd- clic, und dergleichen mit erhöhter Bausch elastixität, aus synthetischen linearen Hochpolymeren, z.
B. aus Polyamiden, im Schmelz spinnverfahren. Dieses Verfahren ist da durci gekennzeichnet, dass man dem Hoch rolymeren vor dem Verspinnen in einer iner ten Atmosphäre ein anderes Hochpolymeres beimischt, welches mit dem Ausgangshoch- polymeren keine chemische Verbidnung ein gent, hei dessein Schmelztemperatur sieh nicht zersetzt und sich in den fertigen Produkten fein dispers verteilt.
Als geeignetstes, dem Ausgangshochpoly- meren beizumischendes zweites Hoehpolymeres hat sich Poly. styrol erwiesen. Das Polystyrol wird dem Hochpolymeren vorzugsweise in einer Menge von 0, 5-35%, insbesondere von 3-25 %, bezogen, auf da. s Gewicht des letzte- ren, zugesetzt. Das Polystyrol bleibt in dem
Hochpolymeren in der Form von mikrosko- pisch kleinen Teilehen eingebettet und kann im Mikroskop, besonders im polarisierten
Licht, deutlieh sichtbar gemach werden. Da durch lassen sich nach diesem Verfahren her gestellte Gespinste jederzeit im Mikroskop identifizieren.
Als lineare Hochpolymere kom men selbstverständlich auch Mischpolymeri sate in betracht,
Die Zumisehung erfolgt z. B. entwecler durch gemeinsames Schmelzen der Komponenten in Sehnitzelform unter Luftausschluss sowie unter Rühren oder Umpumpen oder durch Eintragen der einen Komponente in die Sehmelze der andern oder aber druch Vereinigen der Sehmelzen der beiden Komponen- ten, wobei ebenfalls für gute mechanisehe Vermischung Sorge zu tragen ist. Die Ver mischung kann auch a. n dien chargenweisen oder kontinuierlichen PolykondensationsprozeP, angsechlossen werden, wodurch ein Auf- schmelzen der Hauptkomponenten erspart bleibt.
Die Mischung kann unter Atmosphä- rendruck erfolgent aber auch im Vakuum oder Linter erhöhtem Druck. In allen Fällen muss in einer inerten Atmosphäre gearbeitet werden. Besondere Vorrichtungen fiir die Erzielung einer sehr feinen Verteilung sind nicht notwendig. Fäden aus den besehriebenen Gemischen können auf den üblichen Ma- schinen im Schmelzsipinnverfahren versponnen und verstrekt werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, bei wenig erhöhter Tem- peratur zu verstrecken.
Fäden, Fasern, Borsten, Bändehen und dergleichen, welche nach diesem Verfahren hergestellt sind, weisen ein, en für viele Zweeke ausreichenden Mattierungseffekt auf, so dass auf den Zusatz der sonst üblichen Pigmente, wie Titandioxyd, verzichtet werden kann. Man erreicht also bei dem Verfahren nach der Erfindung nicht nur eine Erhöhung des Steifheitsgrades bzw. der Bauschelastizität, sondern gleichzeitig in einem Arbeitsgang auch eine Mattierung der Fden. Man konnte bisher im Schmelzspinnverfahren hergestellte Fäden aus synthetischen linearen Hoehpoly meren nur dadureh mattieren, dass man cler Spinnlösung anorganische Pigmente, insbesondere Titandioxyd, zusetzte.
Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, dass die Verteilung des Pigmentes in der Spinnlösung Schwierigkeiten bereitet und dass beim Verspinnen solcher Lösungen ein hoher Verse-hleiss des Düsen- materials nicht zu vermeiden ist. Auch werden beim Weiterverarbeiten der gesponnen Fäden die Verstreekungsvorriehtungen, Galetten, Fadenführer, Platinen usw. durch die Schmirgelwirkung des eingelagerten anorga- nisehen Alaterials erheblieh überbeansprtleht, so dass dieselben vielfach schon nach kurzer Zeit ausgewechselt werden müssen. Ausserdem weisen mit TiO2 mattierte Fasern den Nachteil einer geringeren Lichtbeständigkeit auf.
Die bisher erhaltenen Mischpolymerisate hatten insolfen nachteilige Eigenschaten, als sie eine geringere Kristallität, eine glasige Struktur, einen tieferen Schmelzpunkt und eine gewisse Klebrigkeit aufweisen, welche bei den erfindungsgemäss hergestellten Ge spinsten nicht zu beobaehten sind.
Auch wenn man naeh einem bekanntge- wordenen Verfahren arbeitet, wonach man dem monomeren Ausgansprodukt, z. B. dem Caprolaetam, Substanzen, welche sich darin losen, wie Naphtalin, Anthracen, Sytrol oder auch Polystyrol beimischt und dann polyme risiert, erhält man nicht Fäden, welche einen höheren Steifheitsgrad und gleichzeitig einen Mattierungseffekt aufweisen. Naeh diesen ! Verfahren erhält man wohl homogenere Spinn losungen, die daraus gewonnenen Fäden sind jedoch nicht matt, sondern glänzend oder durehseheinend, ohne irgendwelehe verbesserte textile Eigenschaften, wie höhere Steif- heit'und Bausche] astizität, aufzuweisen.
Die Messung der Bauschelastizität (auch Volumenelastizität oder Dmckelastizitä. t genannt) wird in einem Glaszylinder vorgenommen, in welchem eine bestimmte Fasermenge (z. B. 25 g) lose eingebracht wird. Es wird nunmehr die Hohe dieser Fasermenge an dem Zylinder als h1 gemessen und diese Fasermenge mit einem Prüfgewicht (Stempel- oder drucktellergewicht 1200 g) belastet. Man erhält. dadurch die Hohe ho, welche der zusam- mengedrückten Fasermenge entspricht.
Nach Wegnahme des Gewichtes erholt sich die Fasermenge und steigt bis zur Höhe h2 (die nterhalb der Höhe h1 liegt0 wieder auf. nach Definition ist nun h1-h2 = bleibende Volumenveränderung h1
Im Idssalfalle wäre dieser Quotient gleicl dem Wert 0%. je kleiner dieser Wert des Quotienten ist, desto hoher ist die Bameh- elatsizitä t. Praktiseh ergeben sich folgende Werte : 1. Polyamidfasern (ohne Zusatz von z. B.
Polystyrol) 37--40 O/o,
2. Polyamidfasern (welche erfindungsgemäss mit Polystyrol versetzt wurden) 30 bis 35%.
Mit der Bezeiehnung erhöhte Bauseh- elastizitä soll zum Ausdruck gebracht werden, dass bei den erfindungsgemass hergestell ten Gespinsten dieser wie oben gemessene Elastizitätswert höher ist als bei den entsprechenden Gespinsten, die ohne Zumisehung eines weiteren Hochpolymeren (z. B. Polystyrol) nach dem Scmelzspinnverfahren hergestellt wurden.
Das Verfahren besitzt weiterhin den Vor- teil, dass die Bauschelastizität auch in den textilen Fertigerzeugnissen erhalten bleibt.
Ausserdem weisen derartige Textilien eine wesentlich höhere Liehtbeständigkeit als sol clie. Fasern auf, welche TiO2 als Mattierungsmittel enthalten.
Die nachfolgenden Beispiele sollen das Verfahren nach der Erfindung näher erläutern.
Beispiel 1
10 kg Polycaprolactam in Schnitzelform werden mit 1, 5 kg zerkleinertem Polystyrol geschmolzen und einige Stunden bei 250 bis 260 gerührt. Das so erhaltene Gemiseh wird in Bandform ausgegossen, zerkleinert und auf die übliche Weise aus der Schmelze verspon nen. Der Schmelzpunkt liegt bei 217 bis 219 .
Nach. dem Verstreeken im Verhältnis 1 : 4 bei 90 erhält man eine matte Faser von erhöhter Bausehelastizität. Sie läuft ohne Schwierig- keiten über die Kardiermasehine. Ihre Festig- keit beträgt 47 Reisskilometer und ihre Dehnung 20%.
Beispiel 2
10 kg eines Polyamids, in bekannter Weise hergestellt aus Hexamethylendiaminadipat, in Schnitzelform, werden mit 1 kg zerkleinert. em Polystyrol bei 270-275 in einem mit Diphe nvldampf beheizten Kessel gesehmolzen lmd drei Stunden gerührt. Das Gemisch wird in Bandform gegossen, zerkleinert und wie iiblich aus der Schmelze gesponnen und auf Stapelfaser verarbeitet. Der Schmelzpunkt liegt bei 242 , die im Verhältnis 1 : 3 verstreckten Fäden haben eine Festigkeit von 43 Beisskilo- ii-ieter be 25% Dehnung. Die Fasern sind na. eh dem verstrecken gut mattiert und haben eine erhöhte Bauschelastizität.
Beispiel 3
In die Schmelze von 9, 5 kg eines aus #-Caprocatam hergestellten Polyamids werden 0, 5 kg e-ines zerkleinerten Kondensates, gebildet aus Terephthalsäureester und Glykol, eingetragen und die Mischung 2 Stunden im Vakuum igerührt. Die auf übliehe Weise aus der Schmelze gesponnen Fäden enthalten das zweite Kondensat in sehr feiner Verteilung und haben eine erhöhte Bauschelastizität.
Process for the production of matted webs such as threads, fibers, bristles, ribbons and the like. Like. With increased structural elasticity, made of linear high polymers
It is known that the degree of rigidity required for some purposes of testile processing and the desired structural elasticity of textile fibers by subsequent treatment with natural and artificial tanning such as z. B.
To improve tannin or the like, however, the treatment of the threads or the textile materials made therefrom with tannins has a number of disadvantages. This previously usual type of stiffening of threads requires a special operation in a complicated apparatus and easily leads to undesirable discoloration. the tannins must therefore be washed out afterwards, which in turn largely loses the stiffening and thus the structural marriage in the finished piece.
VorHeg-end invention now relates to a method for of matted Ge spins, such as threads, fibers, bristles, Bänd- clic, and the like with increased bulk elasticity, made of synthetic linear high polymers, eg.
B. of polyamides, in the melt spinning process. This process is characterized by the fact that another high polymer is added to the high polymer before spinning in an inert atmosphere, which does not form a chemical bond with the starting high polymer, i.e. its melting temperature does not decompose and becomes fine in the finished products dispersed.
The most suitable second high polymer to be mixed with the starting high polymer has proven to be poly. styrene proven. The polystyrene is preferably added to the high polymer in an amount of 0.5-35%, in particular 3-25%, based on there. s weight of the latter, added. The polystyrene stays in that
High polymers embedded in the form of microscopic parts and can be seen in the microscope, especially in the polarized one
Light to be made clearly visible. As a result, webs produced using this process can be identified in the microscope at any time.
As linear high polymers, copolymers can of course also be considered,
The metering takes place z. B. developed by joint melting of the components in the form of tendons with exclusion of air and with stirring or pumping or by adding one component to the melt of the other or by combining the melt of the two components, whereby care must also be taken to ensure good mechanical mixing . The mixture can also a. n the batch-wise or continuous polycondensation processes are connected, which saves the main components from melting.
Mixing can take place under atmospheric pressure, but also in a vacuum or under increased pressure. In all cases it is necessary to work in an inert atmosphere. Special devices for achieving a very fine distribution are not necessary. Threads from the mixtures described can be spun and drawn using the melt sipinn process on conventional machines, it being particularly advantageous to draw at a slightly elevated temperature.
Threads, fibers, bristles, ribbons and the like, which are produced by this process, have a matting effect that is sufficient for many purposes, so that the addition of the otherwise usual pigments, such as titanium dioxide, can be dispensed with. In the method according to the invention, one thus not only achieves an increase in the degree of stiffness or the bulk elasticity, but at the same time also a matting of the threads in one operation. Up to now, filaments made from synthetic linear high poly mers by melt spinning could only be dulled by adding inorganic pigments, in particular titanium dioxide, to the spinning solution.
This mode of operation has the disadvantage that the distribution of the pigment in the spinning solution causes difficulties and that a high degree of contamination of the nozzle material cannot be avoided when spinning such solutions. Also, during further processing of the spun threads, the streaking devices, godets, thread guides, sinkers etc. are considerably overbeaned by the abrasive effect of the stored inorganic aluminum, so that they often have to be replaced after a short time. In addition, fibers matted with TiO2 have the disadvantage of lower light resistance.
The copolymers obtained so far had disadvantageous properties in that they have a lower crystallinity, a vitreous structure, a lower melting point and a certain stickiness, which are not observed in the inventive Ge spin.
Even if one works after a known process, according to which the monomeric starting product, z. B. the Caprolaetam, substances that are dissolved in it, such as naphthalene, anthracene, Sytrol or polystyrene admixed and then polymerized, you do not get threads that have a higher degree of rigidity and at the same time a matting effect. Naeh this one! In this process, more homogeneous spinning solutions are obtained, but the threads obtained from them are not matt, but glossy or transparent, without any improved textile properties, such as greater stiffness and bulkiness.
The bulk elasticity (also called volume elasticity or thickness elasticity) is measured in a glass cylinder into which a certain amount of fiber (e.g. 25 g) is loosely inserted. The height of this amount of fiber is now measured on the cylinder as h1 and this amount of fiber is loaded with a test weight (stamp or pressure plate weight 1200 g). You get. thereby the height ho, which corresponds to the compressed amount of fiber.
After the weight has been removed, the amount of fiber recovers and rises up to height h2 (which is below height h1 again. By definition, h1-h2 = permanent change in volume h1
In the ideal case this quotient would be the same as 0%. the smaller this value of the quotient is, the higher is the relationship. In practice, the following values result: 1. Polyamide fibers (without the addition of e.g.
Polystyrene) 37--40 O / o,
2. Polyamide fibers (to which polystyrene has been added according to the invention) 30 to 35%.
The designation of increased building elasticity is intended to express the fact that the webs produced according to the invention have a higher elasticity value, as measured above, than for the corresponding webs that are produced by the melt spinning process without the addition of a further high polymer (e.g. polystyrene) were.
The method also has the advantage that the structural elasticity is retained in the finished textile products.
In addition, such textiles have a significantly higher resistance to light than sol clie. Fibers that contain TiO2 as a matting agent.
The following examples are intended to explain the process according to the invention in more detail.
example 1
10 kg of polycaprolactam in chip form are melted with 1.5 kg of crushed polystyrene and stirred for a few hours at 250 to 260. The mixture obtained in this way is poured out in the form of a ribbon, crushed and removed from the melt in the usual way. The melting point is 217 to 219.
To. Stretching in a ratio of 1: 4 at 90 results in a matt fiber with increased structural elasticity. It runs through the carding machine without any difficulties. Its strength is 47 miles and its elongation is 20%.
Example 2
10 kg of a polyamide, prepared in a known manner from hexamethylenediamine adipate, in the form of chips, are comminuted with 1 kg. em polystyrene melted at 270-275 in a kettle heated with diphenic vapor and stirred for three hours. The mixture is poured into tape form, crushed and, as usual, spun from the melt and processed onto staple fiber. The melting point is 242, the threads drawn in a ratio of 1: 3 have a strength of 43 bits per kilometer and 25% elongation. The fibers are well matted anyway after being stretched and have increased bulk elasticity.
Example 3
In the melt of 9.5 kg of a polyamide produced from # -caprocatam, 0.5 kg of e-ines comminuted condensate, formed from terephthalic acid ester and glycol, is introduced and the mixture is stirred in vacuo for 2 hours. The threads spun from the melt in the usual way contain the second condensate in a very fine distribution and have increased structural elasticity.