DE1235500B - Verfahren zur Herstellung wollahnhch gekräuselter Fasern und I aden aus Polyamiden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

DOIf

Deutsche KL: 29 b-3/60

Nummer: 1235 500

Aktenzeichen: F 42893IV c/29 b

Anmeldetag: 15. Mai 1964

Auslegetag: 2. März 1967

Die durch Kondensation von Ammoniumsalzen von Dicarbonsäuren mit Diaminen oder durch Homokondensation von e-Aminocarbonsäuren sowie durch Polymerisation von höhergliedrigen Lactamen erhaltenen Polyamide können auf bekannte Art und Weise zu Fäden und Fasern aus der Schmelze versponnen werden. Nach dem Verstrecken erhält man glatte Fäden und Fasern, die keinerlei wollähnlichen gekräuselten Charakter besitzen. Um gekräuselte Produkte zu erhalten, muß man die Fäden mechanisch, wie z. B. durch Stauchkräuselung, bearbeiten. Nachteilig bei diesen mechanischen Verfahren ist die Tatsache, daß sehr leicht durch mechanische Verletzungen Faserschädigungen auftreten können und daß sich eine solche Kräuselung im Laufe der Zeit durch unsachgemäße Behandlung wieder verliert.

Ferner ist es bekannt, z. B. aus der britischen Patentschrift 950 429, zwei verschiedene Polyamidkomponenten bifilar, d. h. zu einem Verbundfaden, zu verspinnen, um zu gekräuselten Polyamidfäden zu gelangen. Diese beiden Komponenten unterscheiden sich im Aufbau ihrer Dicarbonsäuren und/oder Diamine durch eine unterschiedliche Anzahl von Kohlenstoffatomen. Ein solches Paar ist z. B. das aus PoIyf-aminocapronsäure und dem Polyamid aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure bzw. Sebazinsäure, d. h., man verspinnt bifilar das Polyamid aus a-Aminocapronsäure oder aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure gegen das Polyamid aus Hexamethylendiamin und Sebazinsäure. Nach dem bifilaren Verspinnen werden die so erhaltenen Fäden verstreckt und dann bei erhöhter Temperatur in Wasser behandelt. Infolge des verschiedenen Kochschrumpfes der beiden bifilar versponnenen Polyamidkomponenten tritt eine Kräuselung auf. Die Intensität der Verfahren zur Herstellung wollähnlich
gekräuselter Fasern und Fäden aus Polyamiden

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen

Als Erfinder benannt:

Dr. Harry Kubitzek, Dormagen;

Dr. Ferdinand Bodesheim, Dormagen-Horrem;

Dr. Günter Nawrath,

Dr. Alfred Reichle,

Dr. Günther Nischk, Dormagen

Kräuselung wird durch die Differenz des Kochschrumpfes beider Komponenten bestimmt, und sie ist um so größer, je größer die Differenz des Kochschrumpfes ist. Die so erhaltenen Kräuselungen sind mehr oder weniger irreversibel, d. h., wird die Kräuselung durch zu starke Dehnung entfernt, so gelingt es normalerweise nicht, einen gekräuselten, wollähnlichen Charakter durch Behandeln mit kaltem Wasser wieder zu erhalten.

Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von gekräuselten wollähnlichen Fasern und Fäden aus Polyamiden gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man sulfonsäuregruppenhaltige aliphatische Polyamide, die 0,5 bis 20% eines Strukturelementes der Formel

- N - (CH₂), — N - C — (CH₂)J, - C -

I I

R R'

worin χ und y eine ganze Zahl von 2 bis 12, R Wasserstoff oder die Gruppe — (CH₂)_Z — SO₃Me (z = 4 bis 4-5 6 und Me ein Alkalimetall oder Wasserstoff) und R' die Gruppe -(CH₂)^-SO₃Me bedeutet, in der Kette enthalten, mit Polyamiden aus der Schmelze bifilar verspinnt, die erhaltenen Verbundfäden verstreckt und die Fäden oder Fasern mit Wasser oder Wasserdampf behandelt. Nach dem Verstrecken, Erhitzen und Trocknen erhält man Fäden oder Fasern, die einen schraubenförmig gekräuselten, wollähnlichen Charakter annehmen.

Es ist also nach diesem Verfahren möglich, ein nur wenig modifiziertes Polyamid gegen sein nicht modifiziertes Polyamid zu später gekräuselten wollähnlichen Fäden oder Fasern bifilar zu verspinnen.

Die sulfonsäuregruppenhaltigen aliphatischen Polyamide werden gemäß einem älteren eigenen Vorschlag dadurch erhalten, daß man Ν,Ν'-Disulf oalkyl-alkylen-

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diamine oder N-Monosulfoalkyl-alkylendiamine der dann einer Hitzebehandlung in Wasser unte rworfen

Formeln wobei sich schon im Feuchtzustand durch den verschiedenen Kochschrumpf eine Kräuselung andeutet.

MeSO₃(CH2)!/—HN—(CH₂)X-NH-(CHa)₂T-SO₃Me Die Stärke der schon angedeuteten Kräuselung hängt

_bzw 5 außer vom Kochschrumpf auch von der Differenz der

' u μ fnvs \ XF« /nu \ Qr, \λ hydrophilen Eigenschaften der beiden bifilar ver-

H₂N-(CH₂Js-NH-(CH₂J₂,-i>u₃Me sponnenen Polyamide ab. Beim Trockenvorgang

schrumpft nun der hydrophile Anteil des bifilaren

in denen χ die Zahlen 2 bis 12, y die Zahlen 4 bis 6 Fadens weitaus stärker, so daß auf diese Art eine

und Me Wasserstoff oder ein Alkalimetall bedeutet, :o außerordentlich intensive und gleichmäßige dreidimen-

zusammen mit etwa äquivalenten Mengen von Alkylen- sionale Kräuselung auftritt, und das Produkt erhält

dicarbonsäuren oder deren Alkalisalzen in Mengen einen wollähnlichen Charakter. Beim Einlegen dieser

bis zu 25 Gewichtsprozent polyamidbildenden Aus- Fäden in kaltes oder warmes Wasser nimmt der

gangsstoffen, wie Lactamen oder Salzen von Diaminen hydrophilere Bestandteil des bifilaren Fadens wesent-

und Dicarbonsäuren, zusetzt, das Reaktionsgemisch 15 lieh mehr Feuchtigkeit auf als der hydrophobe Be-

polykondensiert und die erhaltenen Polyamide aus der standteil, so daß dadurch ein mehr oder weniger

Schmelze zu Fäden oder Fasern verspinnt. starkes Verschwinden der Kräuselung bedingt ist.

In einer besonderen Ausführungsform sollen 0,5 bis Beim erneuten Trockenprozeß wird jedoch der alte

20%) vorzugsweise 1,5 bis 10 °[_a, des nachfolgenden Kräuselungszustand praktisch wieder erhalten. Dieser

Strukturelementes 20 Vorgang läßt sich nach Belieben wiederholen, ohne

daß der von Anfang an vorhandene Kräuselungs-

^ V effekt — auch in seiner Intensität — verlorengeht.

■ ί Selbst wenn durch ein starkes Überdehnen der Koch-

— N — (CHa)₂: — N — C — (CHa)₂, — C — schrumpf entfernt wird, läßt sich nach dem Erwärmen

25 in wenig heißem Wasser die alte Kräuselung restlos

R R' wiederherstellen, d. h., der Kräuselungseffekt ist in

allen Fällen reversibel.

worin χ und y eine ganze Zahl von 2 bis 12, R und R' Durch eine thermische Behandlung der verstreckten

Wasserstoff und die Gruppe — (CHa)₂- SO₃M (z = 4 bifilaren Fäden, beispielsweise durch Heißluft, tritt

bis 6, Me = Alkalimetall oder Wasserstoff) bedeuten, 30 eine weitere Kräuselung auf, die durch Behandeln mit

in der Kette enthalten. Wasser nicht entfernt wird. Bringt man so behandelte

Als Polyamide werden solche verwendet, wie sie aus Fäden zusätzlich in heißes Wasser, so kommt zu der

Lactamen, wie beispielsweise aus ε-Caprolactam, ferner schon vorhandenen Kräuselung noch die durch heißes

aus (»Aminocarbonsäuren, wie ε-Ammocapronsäure, Wasser ausgelöste reversible Kräuselung hinzu. Zu-

11-Aminoundecansäure und aus den Diammonium- 35 sätzlich lassen sich die auf diesem Wege hergestellten

salzen von Alkylendiaminen mit Dicarbonsäuren, wie bifilaren Fasern sehr leicht mit basischen Farbstoffen

beispielsweise von Tetra-, Hexa-, Octamethylendiamin anfärben und besitzen selbst eine sehr gute Licht-

mit Adipin-, Kork- und Sebacinsäure, hergestellt wer- echtheit.

So kondensiert man beispielsweise 5 % der Struktur- 40

einheiten in Caprolactam, s-Aminocapronsäure, Unmodifizierte Poly-e-aminocapronsäure, deren

co-Aminoundekansäure oder in Ammoniumsalze von l%ig^e Lösung in m-Kresol bei 25°C eine relative

Alkylendicarbonsäuren mit Alkylendiaminen ein. Zu Lösungsviskosität von 2,7 hatte, und eine mit 5Vo der

den Letztgenannten gehören z. B. die Kombinationen Struktureinheit

Hexamethylendiamin—Adipinsäure, Octamethylendi- 45 OO

amin—Adipinsäure, Sebazinsäure—Hexamethylendi- _t| ,

Selbstverständlich ist es auch möglich, eine ent- ^H (CH₂)_e N C (CH₂)₄ C

sprechend modifizierte Polyamidart mit einem nicht I

modifizierten Polyamid anderer molekularer Zusam- 50 (CHa)₄SO₃Na

mensetzung bifilar zu verspinnen Dazu gehört z. B. _aug ^ _Verbind

die Kombination Polyamid aus Hexamethylendiamin ° °

und Sebazinsäure gegen das modifizierte sulfonsäure- NH₂ — (CH₂),, — NH — (CH₂)₄ — SO₃H
gruppenhaltige Polyamid aus Caprolactam.

Der bifilare Verbundfaden wird erhalten, indem 55 und saurem Natriumadipat modifizierte Poly-e-aminoman die so hergestellten modifizierten Polyamid- capronsäure mit derselben relativen Lösungsviskosität, komponenten und nicht modifizierten Copolyamide wurden bei 280 ⁰C in Luft von 25 ⁰C zu einem bifilaren getrennt aufschmilzt und beide zusammen bei Tem- Verbundfaden gesponnen. Die Spinnpumpen wurden peraturen zwischen 250 und 300⁰C, vorzugsweise 265 so eingestellt, daß das Gewichtsverhältnis der Aus- und 285⁰C, so verspinnt, daß beide Komponenten in 60 trittsmengen der nicht modifizierten zur modifizierten der ganzen Fadenlänge aneinander haften. Vorzugs- Komponente 1:1 betrug. Miteiner Abzugsgeschwindigweise liegen die Gewichtsverhältnisse der beiden ver- keit von 800 m/min wurde aus einer 12-Loch-Düse sponnenen Komponenten zwischen 5:1 und 1:5. mit einem Lochdurchmesser von 0,25 mm ein multi-Die so erhaltenen bifilaren Verbundfäden werden filer Faden abgezogen, der zwischen zwei 80 ⁰C dann bei Raum- oder erhöhter Temperatur verstreckt. 65 heißen Platten im Verhältnis 1: 3,5 verstreckt wurde. Die Verstrecktemperatur selbst hängt von der Zu- Dieser Faden entwickelt beim Behandeln mit heißem sammensetzung der Polyamide ab und liegt Vorzugs- Wasser und Trocknen im entspannten Zustand eine weise zwischen +20 und +140⁰C. Die Fäden werden intensive spiralförmige Kräuselung.

Claims (3)

Beispiel 2 Wie im Beispiel 1 wurde ein Verbundfaden hergestellt, wobei das Austrittsmengenverhältnis der beiden Komponenten 1 Gewichtsteil unmodifizierte und 2 Gewichtsteile modifizierte Poly-s-aminocapronsäure betrug. Beispiel 3 Aus den Komponenten des Beispiels 1 wurden bei einer Spinntemperatur von 280° C mit einer Geschwindigkeit von 400 m/min bifilare Verbundfäden gesponnen, die nach einer Verstreckung im Verhältnis 1:4 zwischen 20 und 180cC heißen Platten einen Einzeltiter von 15 den besaßen. Das Aüstrittsmengenverhältnis der beiden Komponenten betrug 1:1. Die nach Beispiel 1 entwickelte spiralige Kräuselung zeichnete sich durch eine im Vergleich zum 5-den-Faden des Beispiels 1 niedrigere Kräuselzahl (Anzahl der Umwindungen pro Zentimeter) und einen größeren Durchmesser der Kräuselspirale aus. Beispiel 4 Unter den im Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen wurde Poly-e-aminocapronsäure und eine modifizierte Poly-e-aminocapronsäure), die 5 % der Struktureinheit O O - N — (CH2)6 — N — CTCH^e — ΟΙ I (CHJ1 (CH2)4 I I SO3Na SO3Na hergestellt aus der Verbindung NH — (CH2), - NH - (CH2)4 - SO3H (CHs)4SO3H 35 40 und neutralem Natriumadipat, enthält, bifilar im Mengenverhältnis 1:2 zu Verbundfäden versponnen. Nach dem Verstrecken bei 950C im Verhältnis 1: 3,8 zeigten die mit heißem Wasser behandelten Fäden eine stärkere spiralige Kräuselung als die Fäden, die im Beispiel 1 beschrieben wurden. Beispiel 5 Unmodifizierte Poly-s-aminocapronsäure wurde gemäß den im Beispiel 1 gegebenen Bedingungen gegen eine modifizierte Poly-e-aminocapronsäure, die 2,5% der im Beispiel 1 angegebenen Struktureinheit enthält, zu einem bifilaren Verbundfaden versponnen. Das Mengenverhältnis der beiden Komponenten im Faden wurde durch Pumpendosierung auf 1 Teil Modifiziertes und 2 Teile Unmodifiziertes festgelegt. Nach dem Verstrecken im Verhältnis 1:3,9 bei 95° C zeigten die Fäden einen Einzeltiter von 15 den. Die durch Wasserbehandlung und Trocknung erzielte Kräuselung ist nahezu gleich der, die aus Fäden gemäß Beispiel 1 erhalten wurden. Beispiel 6 Entsprechend den im Beispiel 1 gegebenen Bedingungen wurde Poly-e-aminocapronsäure gegen modifizierte ε-Aminocapronsäure, die 10% der im Beispiel 1 angegebenen Struktureinheit enthält, im Verhältnis 1 :1 zu einem bifilaren Verbundfaden versponnen. Die erhaltenen Fäden wurden nach Verstrecken bei 13O0C im Verhältnis 1: 3,75 (Einzeltiter 15 den) mit Wasser behandelt und sind nach dem Trocknen sehr fein und regelmäßig gekräuselt. Beispiel 7 Modifizierte Poly-e-aminocapronsäure, die zu 3% die im Beispiel 1 angegebene Struktureinheit enthält und eine relative Viskosität von 2,65 (l°/oige Lösung in m-Kresol) zeigt, wurde bei 278 °C mit dem Polyamid aus Sebazinsäure und Hexamethylendiamin, relative Viskosität 2,55 (l%ige Lösung in m-Kresol), zu einem bifilaren Verbundfaden versponnen. Dabei verhielten sich die Austrittsmengen von modifiziertem Polyamid-(6) zu reinem Polyamid-(6,10) wie 65: 35. Nach Verstrecken im Verhältnis 1:3,7 bei 7O0C wurde bei den Fäden (Einzeltiter 15 den) durch Heißwasserbehandlung eine sehr feinbogige intensive Kräuselung ausgelöst. Beispiel 8 Modifiziertes Polyhexamethylenadipamid, das zu 4% die im Beispiel 1 angegebene Struktureinheit enthält und eine relative Viskosität von 2,68 (l%ige Lösung in m-Kresol) besitzt, wird gegen das im Beispiel? beschriebene Polyamid aus Sebazinsäure und Hexamethylendiamin bei 2850C zu einem Verbundfaden versponnen. Dabei verhalten sich die Austrittsmengen von modifiziertem Polyamid zu reinem Polyamid wie 6:5. Nach Verstrecken im Verhältnis 1: 3,8 bei 950C zeigten die Fasern einen Einzeltiter von 15 den. Durch Behandeln mit heißem Wasser gemäß Beispiel 1 wurde eine äußerst feine spiralige Kräuselung erhalten. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von gekräuselten wollähnlichen Fasern und Fäden aus Polyamiden, dadurch gekennzeichnet, daß man sulfonsäuregruppenhaltige aliphatische Polyamide, die 0,5 bis 20% eines Strukturelementes der Formel

O O

R'

worin χ und y eine ganze Zahl von 2 bis 12, R Wasserstoff oder die Gruppe — (CH₂)Z — SO₃Me (z = 4 bis 6 und Me Alkalimetall oder Wasserstoff) und R' die GrUpPe-(CHa)₂-SOaMe bedeutet, in der Kette enthalten, mit Polyamiden aus der Schmelze bifilar verspinnt, die erhaltenen Verbundfäden verstreckt und die Fäden oder Fasern mit Wasser oder Wasserdampf behandelt.

2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Temperaturen zwischen 20 und 140⁰C verstreckt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfäden nach dem Verstrecken einer zusätzlichen thermischen Behandlung unterworfen werden.