DE1469155A1

DE1469155A1 - Verfahren zur Herstellung von vollsynthetischen Zweikomponenten-Faeden und -Fasern

Info

Publication number: DE1469155A1
Application number: DE1962Z0009599
Authority: DE
Inventors: Zimmer Hans Joachim
Original assignee: Vickers Zimmer AG
Current assignee: Vickers Zimmer AG
Priority date: 1962-08-17
Filing date: 1962-08-17
Publication date: 1968-11-28
Also published as: CH425078A

Description

Verfahren zur Herstellung von vollsynthetischen Zweikomponenten-Fäden und -Fasern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von vollsynthetischen Zweikomponenten-Fäden und -Fasern nach dem Schmelzspinnverfahren mit längs der Fadenachse durchgehenden Grenzflächen zwischen den beiden Fadenkomponenten.

Bekanntlich wird das natürliche Kräuselvermögen der Schafwolle auf die asymmetrische Struktur der Faser, die aus zwei Komponenten mit voneinander abweichender chemischer Zusammensetzung besteht, zurückgeführt. Es sind auch bereits synthetische Fasern

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entwickelt worden, die nach diesem Prinzip aufgebaut sind und ebenfalls ein natürliches Kräuselvermögen aufweisen. Man geht hierzu von zwei sich in geeigneter Weise unterscheidenden polymeren Stoffen, die im wesentlichen aus dem gleichen Grundmolekül bestehen, aus, die man als Spinnlösung in einem vorgegebenen Mengenverhältnis kurz vor der Spinndüsenbohrung vereint und auf diese Weise zu Fäden mit bilateraler Struktur verformt. Mit Hilfe einer nachfolgenden Wärme- oder Quellbehandlung ist es dann möglich, beide polymeren Komponenten um einen unterschiedlichen Betrag zu schrumpfen und damit die gewünschte beständige Kräuselung zu erzielen.

So wird Ze B. die PACN-Faser zum Teil nach einem derartigen Verfahren hergestellt, welches der Faser eine sehr wasch- und hitzebeständige Kräuselung erteilt. Allerdings besitzt eine solche PACN-Faser mit bilateraler Struktur auch die bekannten Nachteile der normalen PACN-Faser, nämlich eine hohe Sprödigkeit und die Neigung, unter Belastung zu kriechen.

Es ist auch schon bekannt geworden, eine Kräuselung durch gemeinsames Verspinnen einer Viskose mit hohem und einer solchen mit niedrigem Xanthogenierungsgrad zu erreichen. Die nach diesem Verfahren hergestellte Viskose-Faser besitzt zwar eine dauerhafte Kräuselung, sie ist jedoch nicht von den bekannten Nachteilen der Viskose, wie mangelnde Scheuerfestigkeit, lappiger Griff und Unmöglichkeit einer Thermofixierung frei.

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Alle bekannten Verfahren zur Herstellung von Zweikomponenten-Fäden und -Fasern besitzen über die erwähnten Mangel hinaus noch den Nachteil, daß es schwierig ist, eine genügend starke Kräuselung zu erhalten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei Zweikomponenten-Fäden und -Fasern der eingangs bezeichneten Art die bisherigen Nachteile zu beseitigen und eine starke und beständige Kräuselung zu erzielen.

Dieses geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Schmelzen zweier sich im chemischen Aufbau des Grundmoleküls unterscheidender linearer polymerer Stoffe in Mengenverhältnxssen zwischen 9 ϊ 1 bis 1:9 ohne Durchmischung vereinigt werden, worauf der so erhaltene Faden in an sich bekannter Weise verstreckt wird. Durch die Verwendung von zwei sich im chemischen Grundmolekül unterscheidenden polymeren Stoffen wird eine stärkere Asymmetrie erreicht, die in größeren Unterschieden der Schrumpf- und Quellneigung zum Ausdruck kommt, als bei Zweikomponenten—Fasern, deren Komponenten im wesentlichen aus dem gleichen Grundmolekül bestehen. Darübei^hinaus besitzt das erfindungsgemäße Verfahren noch den Vorteil der Vereinigung der guten Eigenschaften zweier verschiedener vollsynthetischer Fasern in einer Zweikomponenten-Faser ·

us den deutschen Auslegeschriften 1 00*1 JkO und 1 O1A 521 sind zwar schon Verfahren zur Herstellung von Fäden bzw· Borsten bekannt, bei welchen mehrere sich im chemischen Aufbau

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ihrer Grundmoleküle unterscheidende hochpolymere Stoffe zur Faden- bzw. Borstenbildung herangezogen werden. Die Stoffe werden hierbei jedoch vor dem Ausspinnen miteinander vermischt, so daß sich einheitliche Fäden bzw. Borsten ergeben, deren Querschnitte ein völlig homogenes Bild zeigen. Eine Verbesserung der Kräuseleigenschaften wird weder erzielt noch ist diese beabsichtigt.

Es hat sich gezeigt, daß eine Zweikomponenten-Faser nach der Erfindung mit besonders guten Eigenschaften dann erhalten wird, wenn man für den einen polymeren Stoff ein Polyamid, bestehend aus mindestens 8o % il-Caprolactanijund für den anderen polymeren Stoff ein Mischpolymerisat, bestehend aus 8o bis 95 % Äthylenterephthalat und 5 bis 20 % Äthylenisophthalat, verwendet und die Verspinnung bei einer Temperatur von 2^0 bis 310 C_s vorzugsweise 265 bis 29O⁰ C, durchführt. Durch diese Kombination läßt sich eine Faser mit nicht nur einem hervorragenden Kräuselvermögen, sondern auch mit besonders hervorstechenden textlien Eigenschaften erzeugen. Zu diesen Eigenschaften trägt die Polyamid-Komponente mit ihrer hohen Scheuerfestigkeit und die Polyester-Komponente mit ihrem guten textlien Griff bei.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht von der Kombination Polyamid, bestehend aus mindestens 80 % έ-Caprolactam, und Polypropylen mit einem isotakti-

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sehen Anteil von mindestens 90 % aus, wobei die Verspinnung bei einer Temperatur von 250 bis 310° C, vorzugsweise 270 bis 300° C erfolgt. Infolge der erheblich höheren Hitzeschrumpftendenz des verwendeten Polypropylens wird bei dieser Zweikomponentenfaser eine sehr starke Kräuselung erzielt. Ferner sorgt der Polyamid-« anteil für eine gute Scheuerfestigkeit.

Eine besonders starke Kräuselung im Faden ergibt auch die Kombination von Polyester-Mischpolymerisat, bestehend aus 8o bis 95 % Äthylenterephthalat und 5 bis 20 % Isophthalat, und Polypropylen, das einen isotaktischen Anteil von mindestens 90 % besitzt. Die Verspinnung erfolgt hierbei bei einer Temperatur von 250 bis 310° C, vorzugsweise 270° bis 300° C. Weitere Vorteile dieser Polymerkombination sind der gute textile Griff und die geringe Neigung, unter Belastung zu kriechen.

Die Bildung von Fasern mit bilateraler Struktur kann z. B. in bekannter Weise dadurch erfolgen, daß man die Schmelzen aus den beiden Polymerkomponenten kurz vor der Spinndüsenbohrung zusammenführt, ohne daß eine nennenswerte Mischung eintritt. Möglich sind auch Anordnungen, bei denen die beiden geschmolzenen polymeren Stoffe getrennt durch eng benachbarte Düsenbdrungen treten und sich nach Austritt zu einer Kapillare vereinigen. Zur Erleichterung der Vereinigung ist es dabei zweckmäßig, die Düsenbohrungen in Spinnrichtung konvergierend anzuordnen. Je nach dem vorgegebenen Verhältnis der Fördermengen beider polymeren Stoffe ändert sich das Verhältnis der Verteilung beider Komponenten im Quer-

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schnitt. Ein zwischen 2 : 1 bis 1: 2 liegendes Mengenverhältnis hat sich besonders gut bewährt. Falls jedoch die eine der beiden Polymerkomponenten eine unerwünschte Eigenschaft mitbringen sollte, kann sie auch in einer kleineren Menge im Vergleich zur anderen Komponente eingesetzt werden, ohne daß das Kräuselvermögen verloren geht.

Zur Herbeiführung der Kräuselung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Eine gewisse Kräuselung ist bereits nach dem Verstrecken des gesponnenen Fadens zu beobachten. Die Verstreckung kann ohne und mit Aufheizung des Fadens von außen erfolgen, wobei sich bei allen drei beschriebenen Polymerkombinationen die Heißverstrekkung als zweckmäßig gezeigt hat.

Die Kräuselung läßt sich erheblich durch eine nachfolgende Wärmebehandlung unter freiem oder zugelassenem Schrumpf des Fadens steigern. Dabei ist es möglich, durch geeignete Wahl der Temperatur den Unterschied im Schrumpfvermögen beider Komponenten und damit den Kräuseleffekt vorzugeben.

In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich auch die Schrumpftendenz beider Polymerkomponenten durch Verwendung von Wasser oder Wasserdampf während der Verstreckung und/oder Wärmebehandlung aufeinander abstimmen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand von Beispielen zur Bildung von Zweikomponentenfasern beschrieben.

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Beispiel It

PolycaproIactarn mit einer rel. Lösungsviskosität von 2,8 (Lösungsmittel H SOr, Meßtemperatur 20 C, Lösungskonzentration 1 g/100 cm ) und ein Mischpolymerisat, bestehend aus 90 % Äthylenterephthalat und 10 % Äthylenisophthalat mit einer rel. Lösungsviskosität von 1,36 (Lösungsmittelgemisch aus 60 % Phenol und kO % Tetrachloräthan, Heßtemperatur 20 C, Lösungskonzentration 0,5 g/100 cm ) werden getrennt aufgeschmolzen und bei 275 C im Mengenverhältnis 1:1 einer Spinndüsenanordnung, wie sie zur Herstellung eines Zweikomponentenfadens üblich ist, zugeführt. Der gesponnene Faden mit bilateraler Struktur wird anschliessend in Dampf von 1OO C im Verhältnis 1 : 3j3 verstreckt und zu Stapelfasern geschnitten· Mit Hilfe einer nachgeschalteten Wärnebehandlung in Dampf von 120 C, bei welchem die Fasern frei schrumpfen können, tritt eine spiralförmige Kräuselung ein· Durch die Kräuselung erhält die Faser einen weichen, wollähnlichen Griff· Die Kräuselung ist gegenüber Kochwäsche beständig und bleibt auch bei starker Zugbeanspruchung erhalten. Das mikroskopische Bild des Querschnittes läßt im Mittel zwei etwa gleich große Segmente erkennen, die fest aneinander haften«

Beispiel 2,;

Ein Mischpolymerisat aus 90 % Caprolactam und 10 % AH-SaIz mit ^r'ier rel. Lösungsviskoeität von 2,7 (Lösungsmittel H₃SO., Meßtemperatur 20 C, Lösungskonzentration 1 g/100 cm ) und Polypropylen mit einer rel· Lösungeviskosität von 1,22 (Lösungsmittel Dekalin, Meßtemperatur 135 C, Lösungskonzentration 0,1 g/100 cm ).

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werden getrennt aufgeschmolzen und im Mengenverhältnis 3 : 2, der in Beispiel 1 erwähnten Spinndüsenanordnung zugeführt. Der bei 292 C gesponnene multifile Faden mit bilateraler Struktur wird in einem Wasserbad bei 90° C im Verhältnis 1 : 3,8 verstreckt und anschließend durch eine Infrarotheizstrecke geführt, in der er bei 130 C um einen zugelassenen Betrag von 22 % schrumpft. Die durch den Schrumpfvorgang erzielte Kräuselung ist sehr dauerhaft, sie gibt der Faser eine hervorragende Bauschelastizität und einen ansprechenden textilen Griff.

Beispiel 3:

Ein Mischpolymerisat aus 95 % Äthylenterephthalat und 5 % Isophthalat mit einer rel.Lösungsviskosität von 1,3^ (Lösungsmittelgemisch aus 60 % Phenol und 4o % Tetrachloräthan, Meßtemperatur 20 C, Lösungskonzentration 0,5 g/100 cm ) wird getrennt von Polypropylen mit einem isotaktischen Anteil von 95 % und einr rel. Lösungsviskosität von 1,22 (Lösungsmittel: Dekalin, Meßtemperatur 135° C, Lösungskonzentration 0,1 g/100 cm ) aufgeschmolzen und im Mengenverhältnis 3 · 2 einer Spinndüsenanordnung, wie in Beispiel 1 erwähnt, zugeführt. Der bei 290 C gesponnene multifile Faden mit bilateraler Struktur wird anschließend in Dampf von 100 C im Verhältnis 1 : 3j5 verstreckt und zu Stapelfasern geschnitten. Mit Hilfe einer nachgeschalteten Wärmebehandlung in Dampf von 120 C, bei welcher die Fasern frei schrumpfen können, wird eine dauerhafte Kräuselung erzielt, die auch bei erheblicher Zugbeanspruchung erhalten bleibt. Das mikroskopische Bild läßt einen Querschnitt erkennen, welcher aus zwei Segmenten unterschiedlicher Größe besteht, die fest aneinander haften.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von vollsynthetischen Zweikomponenten-Fäden und -Fasern nach dem Schmelzspinnverfahren mit längs der Fadenachse durchgehenden Grenzflächen zwischen den beiden Fadenkomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzen zweier sich im chemischen Aufbau des Grundmoleküls unterscheidender linearer hochpolymerer Stoffe getrennt hergestellt und unmittelbar vor oder nach dem Verspinnen in Mengenverhältnissen zwischen 9 ϊ 1 bis 1:9 ohne Durchmischung vereinigt werden, worauf der so erhaltene Faden in an sich bekannter Weise verstreckt wird»

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den einen polymeren Stoff ein Polyamid, bestehend aus mindestens 8θ % t-Caprolactam, verwendet wird und sich der andere polymere Stoff aus einem Mischpolymerisat, bestehend aus 80 bis 95 % Athylenterephthalat und 5 bis 20 % Athylenisophthalat, zusammensetzt, wobei die Verspinnung bei einer Temperatur von 240 bis 310 C, vorzugsweise 265 bis 290° C₁ erfolgt.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß für den einen pdymeren Stoff ein Polyamid, bestehend aua

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mindestens 8o % έ-Caprolactam, verwendet wird und der andere polymere Stoff aus Polypropylen mit einem isotaktischen Anteil von mindestens 90 % besteht, wobei die Verspinnung bei einer Temperatur von 250 bis 310° C, vorzugsweise 270 bis 300° C, erfolgt.

4β Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der eine polymere Stoff aus einem Mischpolymerisat, bestehend aus 80 bis 95 % Athylenterephthalat und 5 bis 20 % Athylenisophthalat, zusammensetzt und der andere polymere Stoff aus Polypropylen mit einem isotaktischen Anteil von mindestens 90 % besteht, wobei die Verspinnung bei einer Temperatur von 25Ο bis 310 C, vorzugsweise 27Ο bis 300° C, erfolgt.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis der beiden polymeren Stoffe zwischen 2 : 1 und 1 : 2 beträgt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5j dadurch gekennzeichnet, daß die gesponnenen Fäden mit bilateraler Struktur bei Temperaturen bis 5° C unterhalb ihres optischen Schmelzpunktes in ein oder zwei Stufen heiß verstreckt werden«

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7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die verstreckten Fäden mit bilateraler Struktur einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur bis 5 C unterhalb ihres optischen Schmelzpunktes unterzogen werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 6 und 7j dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden mit bilateraler Struktur während der Verstreckung und/oder Wärmebehandlung mit heißem Wasser oder Dampf in Berührung gebracht werden.

9· Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die verstreckten Fäden mit bilateraler Struktur während der Wärmebehandlung frei schrumpfen läßt.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die verstreckten Fäden mit bilateraler Struktur um einen zugelassenen Betrag bis zu 35 % schrumpfen läßt.

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