DE1250964B - Verfahren zum Herstellen von strukturgekrauselten Faden und Fasern aus Polyamiden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DElTSCHES

PATENTAMT

USLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

DOIf

Deutsche Kl. 29 b - 3/60

Nummer: 1 250 964

Aktenzeichen: F 43260IV c/29 b

Anmeldetag· 25. Juni 1964

Auslegetag: 28. September 1967

Es ist bekannt, daß Polyamide einheitlicher Zusammensetzung, wie beispielsweise Kondensationsprodukte von Ammoniumsalzen von Dicarbonsäuren mit Diaminen oder solche von f-Aminocapronsauren sowie Polymerisationsprodukte hohergliedriger Lactame fur sich allein mono- bzw multifil versponnen, als Faden oder Fasern keine Kräuselung besitzen, auch wenn sie einer thermischen Behandlung, ζ Β Heißluft, unterzogen werden Eine Kräuselung kann diesen Faden oder Fasern nur durch mechanische Einflüsse, wie Stauchkrauselung, aufgeprägt werden Diese Art von Kräuselung ist bei stärkerer mechanischer Belastung nicht stabil, da sie, wenn sie einmal herausgezogen, nicht mehr reversibel ist Es ist auch bekannt, ζ B aus der franzosischen Patentschrift 891 538, daß durch bifilares Verspinnen, d h zu Verbundfäden, von Polyamiden verschiedener Zusammensetzung, die sich in ihrem Hydrophihegrad unterscheiden, die gewonnenen Faden oder Fasern nach dem warmen Verstrecken und anschließender thermischer Behandlung im entspannten Zustand Kräuselung zeigen Diese Art von Kräuselung tritt auf, wenn beispielsweise Polycaprolactam oder das Polyamid aus Hexamethylendiamin und Adipinsäure gegen das Polyamid aus Hexamethylendiamin und Sebacinsäure oder einen Polyester oder Polypropylen bifilar, d h zu Verbundfaden, versponnen werden (ζ Β franzosische Patentschrift 1 366 299)

NH

SO₃Me

SO₃Me

worm R eine direkte Bindung oder eine Alkylengruppe, \ eine ganze Zahl von 2 bis 12 und Me Wasserstoff oder ein Alkalimetall bedeutet, in der Kette enthalten, mit Polyamiden bei erhöhter Temperatur aus der Schmelze bifilar verspinnt, die erhaltenen Verbundfaden verstreckt und die Faden oder Fasern mit Wasser oder Wasserdampf behandelt

Nach dem Trocknen erhalt man Faden oder Fasern, die einen schraubenförmig gekrauselten wollahnhchen Charakter annehmen Es ist also nach diesem Verfahren möglich, ein nur wenig modifiziertes Polyamid gegen sein nicht modifiziertes Polyamid zu spater gekrauselten wollahnhchen Faden oder Fasern bifilar zu verspinnen

Die erfindungsgemaß mitverwendeten arylsulfonsauregruppenhaltigen Polyamide werden gemäß einem alteren Vorschlag des Erfinders dadurch ei-Verfahren zum Herstellen von
strukturgekrauselten Faden und Fasern aus
Polyamiden

Anmelder

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,

Leverkusen

Als Erfinder benannt

Dr Harry Kubitzek, Dormagen,

Dr Otto Unger, Goddelau,

Dr Gunter Nawrath,

Dr Alfred Reichle,

Dr Günther Nischk, Dormagen

Es wurde nun ein Verfahren zum Herstellen strukturgekrauselter Fasern und Faden aus Polyamiden gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man arylsulfonsauregruppenhaltige Polyamide, die 0,5 bis 20% eines Strukturelementes der Formel

NH — CO — (CH₂J₁ — CO

halten, daß man Diaminodisulfonsauren bzw deren Alkalisalze der Formel

NH₂

NH₂

SO₃Me

SO₃Me

in der R eine direkte Bindung oder eine Alkylengruppe und Me Wasserstoff oder ein Alkalimetall bedeutet, zusammen mit etwa äquivalenten Mengen von Alkylendicarbonsauren oder deren Alkalisalzen in Mengen von bis zu 20 Gewichtsprozent polyamidbildenden Ausgangsstoffen, wie Lactamen oder Salzen von Diaminen und Dicarbonsäuren, umsetzt Als Diaminodisulfonsauren, die fur die Hei Stellung der erfindungsgemaß verwendeten arylsulfon-

709 649/409

sauregruppenhaltigen Ausgangspolyamide geeignet sind, seien ζ B 4,4'-Diamino-2,2'-diphenylsulfonsaure, 4,4'-Diamino-2,2'-dibenzyldisulfonsaure und 4,4'-Diamino-2,2'-diphenylpropandisulfonsaure genannt Diese Verbindungen liegen als innere Ammoniumsalze vor Bei der Polykondensation der polyamidbildenden Ausgangsstoffe werden nun entweder diese inneren Ammoniumsalze in Verbindung mit Dialkalisalzen von Dicarbonsaure verwendet, oder man fuhrt die inneren Ammoniumsalze der Sulfonsaure in die entsprechenden Alkalisalze über und kondensiert m Gegenwart der freien Dicarbonsaure Als Dicarbonsaure oder ihre entsprechenden Alkalisalze seien Bernsteinsaure, Adipinsäure, Korksaure und Sebacinsäure genannt Um hochpolymere, gut spinnfahige Polyamide zu erhalten, ist es zweckmäßig, die sulfogruppenhaltigen Diamine mit der äquivalenten Menge an Dicarbonsaure bzw ihren Alkalisalzen zu verwenden

Nach dem erfindungsgemaßen Verfahren ist es möglich, eine entsprechend modifizierte sulfonsauregruppenhaltige Polyamidart mit einem nicht modifizierten Polyamid gleicher oder anderer molekularer Zusammensetzung bifilar zu verspinnen, also ζ Β auch die Kombination Polyamid aus Hexamethylendiamin und Sebacinsäure gegen das modifizierte sulfonsduregruppenhaltige Polyamid aus Caprolactam

Der bifilare Verbundfaden wird erhalten, indem man die modifizierten Polyamidkomponenten und nicht modifizierten Polyamide getrennt aufschmilzt und beide zusammen bei Temperaturen zwischen 250 und 300 C, vorzugsweise 265 bis 285 C, so verspinnt, daß beide Komponenten in der ganzen Fadenlange aneinanderhaften

Die so erhaltenen bifilaren Verbundfaden werden dann bei Raum- oder erhöhter Temperatur verstreckt Die Verstrecktemperatur selbst hangt von der Zusammensetzung der Polyamide ab und hegt normalerweise zwischen 20 und 140⁰C Die Faden werden dann einer Hitzebehandlung in Wasser unterworfen, wobei sich schon im Feuchtzustand durch den verschiedenen Kochschrumpf eine Kräuselung andeutet Die Starke der schon angedeuteten Kräuselung hangt außer vom Kochschrumpf auch von der Differenz der hydrophilen Eigenschaften der beiden bifilar versponnenen Polyamide ab Beim Trockenvorgang schrumpft nun der hydrophile Anteil des bifilaren Fadens weitaus starker, so daß auf diese Art eine außerordentlich intensive und gleichmäßig dreidimensionale Kräuselung auftritt, und das Produkt erhalt einen wollahnhchen Charakter Beim Einlegen dieser Faden in kaltes oder warmes Wasser nimmt der hydrophilere Bestandteil des bifilaren Fadens wesentlich mehr Feuchtigkeit auf als der hydrophobe Bestandteil, so daß dadurch ein mehr oder weniger starkes Verschwinden der Kräuselung bedingt ist Beim erneuten Trockenprozeß wird jedoch der alte Krauselungszustand praktisch wieder erhalten Dieser Vorgang laßt sich nach Beheben wiederholen, ohne daß der von Anfang an vorhandene Krauselungseffekt — auch in seiner Intensität — verlorengeht Selbst wenn durch ein starkes überdehnen der Kochschrumpf entfernt wird, laßt sich nach dem Erwarmen in warmem Wasser die alte Kräuselung restlos wiederherstellen, d h , der Krauselungseffekt ist in allen Fallen reversibel

Durch eine thermische Behandlung der verstreckten bifilaren Faden tritt weiterhin durch Heißluft eine Kräuselung auf, die jedoch durch Behandeln mit Wasser nicht entfernt wird Bringt man so behandelte Faden zusatzlich in heißes Wasser, so kommt zu der schon vorhandenen Kräuselung noch die durch heißes Wasser ausgeloste reversible Kräuselung hinzu Zusätzlich lassen sich die auf diesem Wege hergestellten bifilaren Fasern sehr leicht mit basischen Farbstoffen anfärben und besitzen selbst eine sehr gute Lichtechtheit

Beispiel 1

Unmodifizierte Poly-(f-aminocapronsaure), deren l°/oige Losung in m-Kresol bei 25 C eine relative Losungsviskositat von 2,7 hatte, und eine mit 5°/o der Struktureinheit

NH

O O

NH — C — (CHa)₄ — C

SO₃Na

modifizierte Poly-(f-aminocapronsäure) mit derselben relativen Losungsviskositat wurden bei 280 C in Luft von 25 C zu einem bifilaren Verbundfaden gespönnen Die Spinnpumpen wurden so eingestellt, daß das Gewichtsverhaltnis der Austrittsmengen der nicht modifizierten zur modifizierten Komponente 1 1 betrug Mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 800 m/min wurde aus einer 12-Loch-Duse mit einem Lochdurchmesser von 0,25 mm ein multifiler Faden abgezogen, der zwischen zwei 8O⁰C heißen Platten im Verhältnis 1 3,5 verstreckt wurde und einen Einzeltiter von 5 den hatte Dieser Faden entwickelte beim Behandeln mit heißem Wasser und Trocknen im entspannten Zustand eine intensive, spiralförmige Kräuselung Bei einer Belastung von 0,5 mg/den wurden 15 Umwindungen je Zentimeter gemessen

Beispiel 2

Wie im Beispiel 1 wurden bifilare Verbundfaden hergestellt, wobei das Austnttsmengenverhaltnis der beiden Komponenten 1 Gewichtsteil unmodifizierte und 2 Gewichtsteile modifizierte Poly-(f-aminocapronsäure) betrug Die getrockneten Faden besaßen nach einer im spannungslosen Zustand vorgenommenen Sattdampfbehandlung von 10 Minuten bei 115°C eine intensive Kräuselung von 20 Umwindungen je Zentimeter unter 0,5 mg/den Belastung

Beispiel 3

Aus den Komponenten des Beispiels 1 wurden bei einer Spinntemperatur von 280⁰C mit einer Geschwindigkeit von 400 m/mm bifilare Verbundfaden

gesponnen, die nach einer Verstreckung im Verhältnis 1 : 4 zwischen 20 und 180⁰C heißen Platten einen Einzeltiter von 15 den besaßen. Das Austrittsmengenverhältnis 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 (7 Um-

NH

windungen je Zentimeter) und einen größeren Durchmesser der Kräuselspirale aus.

Beispiel 4

Unmodifiziertes Polycaprolactam mit der relativen Viskosität von 2,7 und ein mit 5% der Struktureinheit

Il

NH — CO — (CH₂)₄ — C

LiO₃S SO₃Li

modifiziertes Polycaprolactam mit der gleichen relativen Viskosität wurden bei 280⁰C in Luft zu einem Verbundfaden versponnen. Das Gewichtsverhältnis der Austrittsmengen der modifizierten zur nicht modifizierten Komponente betrug 1 : 1. Mit einer Abzugsgeschwindigkeit von 600 m/min wurde aus einer 12-Loch-Düse mit einem Lochdurchmesser von 0,25 mm ein multifiler Faden abgezogen, der zwischenzwei 80⁰C heißen Platten im Verhältnis 1 : 3,5 verstreckt wurde und einen Einzeltiter von 3,5 den aufwies. Dieser Faden entwickelt beim Behandeln mit heißem Wasser und Trocknen im entspannten Zustand eine intensive Kräuselung von 20 Umwindungen je Zentimeter.

Beispiel 5

Das im Beispiel 4 aufgeführte modifizierte Polycaprolactam wurde bei 278' C mit dem Polyamid aus Sebacinsäure und Hexamethylendiamin (relative Viskosität 2,55, gemessen an der l%igen Lösung in m-Kresol) zu einem Verbundfaden versponnen. Dabei verhielt sich die Austrittsmenge von modifiziertem Polyamid-6 zu reinem Polyamid-6 10 wie 65 : 35. Nach Verstrecken im Verhältnis 1 : 3,8 bei 7O⁰C wurde bei den Fäden (Einzeltiter 15 den) durch Heißwasserbehandlung eine sehr feinbogige intensive Kräuselung ausgelöst (20 Umwindungen je Zentimeter).

Beispiel 6

Modifiziertes Polyhexamethylenadipamid (PoIyamid-66), das 5°/o der im Beispiel 1 bezeichneten arylsulfonsäuregruppenhaltigen Struktureinheiten enthält und eine relative Viskosität von 2,7, gemessen an der l°/_oigen Lösung in m-Kresol, zeigt, wurde bei 270⁰C gegen Polyaminoundecansäure (Polyamid-11) mit der relativen Viskosität von 2,3 zu einem bifilaren Verbundfaden versponnen. Die Austrittsmengen der beiden polymeren Komponenten, nämlich sauer modifiziertes Polyamid-66 zu Polyamid-11, verhielten sich dabei wie 6 : 4. Die erhaltenen Fäden hatten nach dem Verstrecken im Verhältnis 1 : 3,8 einen Einzeltiter von 15 den. Nach Entwicklung gemäß Beispiel 1 wurde eine äußerst feine spiralige Kräuselung erhalten (20 Umwindungen je Zentimeter).

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von smikturgekräuselten Fasern und Fäden aus Polyamiden, dadurch gekennzeichnet, daß man arylsulfonsäuregruppenhaltige Polyamide, die 0,5 bis 20% eines Strukturelementes der Formel

35

40

NH

NH — CO — (CH₂)* — CO

SO₃Me

SO₃Me

worin R eine direkte Bindung oder eine Alkylengruppe, χ eine ganze Zahl von 2 bis 12 und Me Wasserstoff oder ein Alkalimetall bedeutet, in der Kette enthalten, mit Polyamiden bei erhöhter Temperatur aus der Schmelze bifilar verspinnt, die erhaltenen Verbundfäden verstreckt und die Fäden oder Fasern mit Wasser oder Wasserdampf behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Spinntemperatur zwischen 250 und 300⁰C arbeitet.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 891 538,1 366 299.