DE1494544C

DE1494544C - Zusammengesetzte dreidiraensionalgekräuselte Fäden und Fasern und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE1494544C
Authority: DE
Inventors: Corrado; Denti Francesco; Curti Romano; Mestre-Venedig Mazzolini (Italien)
Original assignee: Chatillon Sooietä Anonima Italiana per le Fibre Tessili Artificial! S.p.A., Mailand (Italien)

Description

Die Erfindung betrifft zusammengesetzte dreidimensionalgekräuselte Fäden und Fasern aus mindestens zwei nebeneinander angeordneten Polymeren mit einer unterschiedlichen Wärmeschrumpfung, wobei alle in den Fäden bzw. Fasern enthaltenen Polymerkomponenten mindestens einen Teil des Querschnitts bilden, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Aus der USA.-Patentschrift 3 038 237 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von gekräuselten und kräuselfähigen zusammengesetzten Fäden durch Extrusion von einzelnen Polymeren durch eine gemeinsame Öffnung, Strecken und Erhitzen der Fäden bekannt, um die Komponenten unterschiedlich zu schrumpfen und dadurch eine Kräuselung der Fäden zu bewirken. Eine der Komponenten der Polymeren muß mindestens 50 Milliäquivalente an ionisierbaren Gruppen pro Kilogramm des Polymeren enthalten. Diese Gruppen sind chemisch an die Polymerkette der genannten Komponente gebunden und in einem Quellmittel für die genannte Komponente ionisierbar, um eine reversible Längenänderung in der Komponente zu ermöglichen.

Die notwendige unterschiedliche reversible Längenänderung zwischen den Komponenten wird leicht dadurch bewirkt, daß der Gehalt an ionisierbaren Gruppen in den beiden Polymeren geändert wird. Die ionisierbaren Gruppen werden durch Copolymerisation von Vinylpolymeren, wie Acrylnitril, ζ. Β. mit Monomeren mit sauren oder basischen Gruppen geschaffen.

Die Erfindung vermeidet die Notwendigkeit der Modifikation einer der Polymerkomponenten durch die Zugabe von sauren oder basischen Gruppen. Erfindungsgemäß sind die beiden'als Komponenten verwendeten Polymeren nicht modifizierte, hochsyndiotaktische Vinylchloridpolymere, deren syndiotaktischer Grad verschieden ist und die eine unterschiedliche Wärmeschrumpfung aufweisen. So sind zusammengesetzte dreidimensionalgekräuselte Fäden der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerkomponenten Vinylchloridhomopolymere oder mindestens 85 Gewichtsprozent einpolymerisiertes Vinylchlorid enthaltende Copolymere oder Polymerengemische mit mindestens 85 Gewichtsprozent Polyvinylchlorid verschiedenen syndiotaktischen Grades von mehr als 1,6 sind und die Fäden oder Fasern eine Trockenfestigkeit von mehr als 2,5 g/den, eine Schrumpfung in siedendem Wasser von weniger als 2% und eine Schrumpfung in Trichloräthylen bei 40⁰C von weniger als 1 °/₀ aufweisen.

Durch eine solche Auswahl der Vinylchloridkomponenten wird nach gemeinsamer Extrusion, Strecken und Erhitzen eine dreidimensionalgekräuselte Polyvinylchloridfaser erhalten, die elastisch, beständig und gleichförmig ist.

Die zusammengesetzten dreidimensionalgekräuselten Fäden der vorstehend gekennzeichneten Art werden durch Verspinnen von mindestens zwei Polymeren mit einer unterschiedlichen Wärmeschrumpfung durch die gleiche Öffnung einer Spinndüse, Strecken und anschließende thermische Behandlung der Fasern zum Kräuseln hergestellt, wobei erfindungsgemäß als Polymerkomponenten Vinylchloridhomopolymere oder mindestens 85 Gewichtsprozent einpolymerisiertes Vinylchlorid enthaltende Copolymere oder Polymerengemische mit mindestens 85 Gewichtsprozent Polyvinylchlorid verschiedenen syndiotaktischen Grades von mehr als 1,6 verwendet werden.

Während nach dem obigen bekannten Verfahren eines der Polymeren eine größere reversible Längenänderung als die andere Komponente aufweisen muß, unterscheiden sich die Komponenten¹ der erfindungsgemäßen Fäden bzw. Fasern durch eine verschiedene Wärmeschrumpfung.

Zwischen reversibler Längenänderung und Wärmeschrumpfung besteht keine Beziehung, es sind vielmehr bereits Produkte bekannt, bei denen eine verschiedene reversible Längenänderung trotz gleicher Schrumpfung

ίο feststellbar ist.

Da es bisher nicht möglich war, unmodifizierte Vinylchloridpolymere in größerem Umfang für die Herstellung von Fäden und Fasern zu verwenden, bei denen es auf gute Schrumpfeigenschaften ankommt, wird erfindungsgemäß ein erheblicher technischer Fortschritt erreicht.

Die Vinylchloridpolymerisatkomponenten der erfindungsgemäßen Fäden unterscheiden sich voneinander in ihren chemischen und/oder physikalischen Eigenschäften und besitzen nach einer kurzen, entweder in siedendem Wasser oder unter Dampf oder in irgendeiner anderen heißen Flüssigkeit vorgenommenen Wärmebehandlung wegen der unterschiedlichen Eigenschaften ihrer Dimensionshaltigkeit gegenüber Wärme eine Kräuselfähigkeit.

Der syndiotaktische Grad der Vinylchloridpolymerisatkomponenten der erfindungsgemäßen Fäden ist durch das Absorptionsverhältnis der Infrarotbanden D 635 und D 692 cirr¹ bestimmt, wie in J. A. C. S., 82, S. 749, beschrieben ist. Als Vinylchloridhomopolymere mit einem syndiotaktischen Grad von mehr als 1,6 können beispielsweise solche verwendet werden, die bei niedriger Temperatur und vorzugsweise bei etwa 0 bis etwa —60° C hergestellt worden sind.

Es ist bekannt, daß die aus der Spinndüse austretenden synthetischen Fasern glatt und gerade und damit für die anschließende Textilbehandlung, wie Karden, · Spinnen u. dgl., nicht geeignet sind, da die Fasern bekanntlich für diese Behandlungen eine Art Wellung oder Kräuselung aufweisen müssen.

In der Textilindustrie sind zahlreiche Versuche unternommen worden, eine gekräuselte synthetische Faser herzustellen, die das Aussehen von Naturfasern aufweist und insbesondere der Wolle ähnelt. Dies ist bisher auf verschiedene Weise, beispielsweise durch mechanisches Kräuseln der Fasern, erreicht worden. Die so erhaltene Kräuselung erfolgte jedoch nur in einer Ebene und war irreversibel, d. h., sie konnte nicht wiederhergestellt werden, wenn sie bei der anschließenden Textilbehandlung und beispielsweise beim Färben verschwindet.

Demgegenüber ist die dreidimensionale (d. h. spiralförmige) Kräuselung der erfindungsgemäßen Fäden dauerhaft und in jedem Maß reversibel und bringt eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit der Fäden bzw. Fasern auf Textilmaschinen mit sich bzw. führt zu einem Garn mit hoher Deckfähigkeit, Weichheit und großem Volumen.

Die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Fäden bzw. Fasern geeigneten Vinylchloridpolymeren verschiedenen syndiotaktischen Grades von mehr als 1,6 werden durch Polymerisation bei tiefer Temperatur erhalten und ergeben Fäden bzw. Fasern mit einer Maßhaltigkeit in der Wärme, die von der Temperatur abhängt, bei der die Polymeren erhalten worden sind. In der Tabelle sind die Beziehungen aufgeführt, die zwischen der Polymerisationstemperatur des Polymeren und der Schrumpfung der durch Maßspinnen

aus einer Cyclohexanlösung erhaltenen Fasern bestehen, die in ein aus einer Mischung von Cyclohexanon, Äthylalkohol und Wasser bestehendes Koagulationsbad extrudiert und anschließend in siedendem Wasser mit einem Streckverhältnis von 1: 8 gestreckt wurden.

Polymerisationstemperatur	Schrumpfung in siedendem Wasser
-5O⁰C -10°C -15⁰C -3O⁰C -40° C	etwa 50% etwa 15°/₀ etwa U-⁰I₀ etwa 10% etwa 7%

Die Schrumpfung wurde auf der Grundlage der Längsänderurig in Prozent einer Garnsträhne gemessen, nachdem diese 5 Minuten in siedendes Wasser getaucht wurde, und zwar nach der Formel:

Li — Lf Li

100,

wobei Li die ursprüngliche Länge der Faser vor dem Eintauchen in Wasser und Lf die Länge der Faser nach dem 5minutigen Eintauchen in Wasser darstellt.

Als Folge dieser unterschiedlichen Schrumpfung der Polyvinylchloridpolymeren in der Wärme kräuseln sich die entstandenen, zusammengesetzten Fasern bei Wärmebehandlung entsprechend der einzelnen Enden einheitlich in drei Dimensionen, wenn durch dieselbe Extrusionsöffnung der Spinndüse gleichzeitig .zwei Spinnlösungen mit im wesentlichen gleicher Viskosität extrudiert werden, die jedoch aus zwei verschiedenen Polymeren, beispielsweise das eine bei —40°C und das andere bei —15'C erhalten, bestehen.

Während der Textilbehandlung neigt die Kräuselung wegen der Streckwirkung an den Enden dazu, zu .verschwinden, dies wird jedoch nach einer anschließenden Wärmebehandlung wie beispielsweise dem Färben oder einem einfachen Kochen oder Erwärmen völlig wieder aufgehoben.

Eine dauernde und reversible Kräuselung kann durch eine Wärmebehandlung oder in einer oder in mehreren aufeinanderfolgenden. Phasen und durch abwechselndes Strecken in Abhängigkeit von den Behandlungen oder der nachfolgenden Verarbeitung erfolgen, die die so erhaltenen Fasern durchlaufen müssen.

Dieses Verfahren wird gemäß der Erfindung unter Verwendung von zwei Vinylchloridpolymeren mit unterschiedlichem syndiotaktischem Grad dank der vollkommenen Verträglichkeit dieser Polymeren untereinander in befriedigender Weise durchgeführt.

Nach einer bevorzugten und vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden Lösungen zweier oder mehrerer Vinylchloridpolymerer mit hohem syndiotaktischem Grad, die bei verschiedenen Polymerisationstemperaturen erhalten worden sind, gleichzeitig entweder im Naß- oder im Trockenspinnverfahren versponnen und zur Bildung einer zusammengesetzten Faser, in der die verschiedenen Polymeren nebeneinanderliegen, anschließend gestreckt.

Es wurde gefunden, daß zur Herstellung einer dauerhaften Kräuselung in den erfindungsgemäßen Fäden bzw. Fasern vorteilhafterweise Vinylchloridpolymerisatkomponerrten verwendet werden, die eine am extrudierten und gestreckten Polymeren bestimmte unterschiedliche Schrumpfung von mindestens 1 % und vorzugsweise mindestens 2% besitzen. Außerdem hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fäden bzw. Fasern

ίο verwendeten zwei oder mehreren Vinylchloridpolymeren bei verschiedener Polymerisationstemperatur hergestellt worden sind. Diesbezüglich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das eine Vinylchloridpolymere durch Polymerisieren bei Temperaturen zwischen —50 und —30°C hergestellt worden ist, während das andere Vinylchloridpolymere durch Polymerisieren bei einer Temperatur zwischen —20 und —10^:C hergestellt worden ist.

Die erfindungsgemäßen gekräuselten, zusammengesetzten Fasern weisen alle Vorteile von Polyvinylchloridfasern mit hohem syndiotaktischem Grad im Vergleich zu normalem Polyvinylchlorid auf, wie beispielsweise große Zähigkeit (mehr als 2,5 g/den); Schrumpfung in siedendem Wasser von weniger als 2⁰I₀, ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen zur Trockenreinigung verwendete organische Lösungsmittel wie Trichloräthylen, Perchloräthylen usw. und die Möglichkeit, mit beim Sieden dispergierten Farbstoffen zu färben.

Zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen die folgenden Beispiele, in denen die Fasern nach bekannten Verfahren erhalten werden.

Beispiel!

100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid mit hohem syndiotaktischem Grad, das durch Polymerisation von Vinylchlorid bei —40°C erhalten wurde und eine grundmolare Viskositätszahl [η] = 1,3 g/dl aufweist, wurde unter 30 Minuten Rühren bei 135⁰C in 450 Gewichtsteilen Cyclohexanon gelöst.

100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid mit hohem syndiotaktischem Grad, das durch Polymerisieren von Vinylchlorid bei —15'C erhalten wurde und eine grundmolare Viskositätszahl [η] = 1,5 g/dl aufweist, wurde unter 30 Minuten Rühren bei 135⁰C in 400 Gewichtsteilen Cyclohexanon gelöst.
Die beiden so erhaltenen Lösungen haben eine absolute Viskosität von etwa 50 Poise bei 130° C und werden einer Spinndüse mit 80 Löchern von 150 μ Durchmesser zugeführt, so daß "an jedem Loch die gleiche Menge der beiden Polymeren vorliegt.
Die extrudierten Fäden werden in einem geeigneten Bad koaguliert. Nach dem Koagulieren wird das so erhaltene Fadenbündel gewaschen, mit einem Streckverhältnis von 1:7 gestreckt, auf die erforderliche Größe gebracht und unter Spannung bei einer Temperatur zwischen 120 und 130°C getrocknet.

Die so erhaltene, kontinuierliche Faser zeigt:

einen Titer von 240 den

eine Zähigkeit von 3,9 g/den

eine Bruchdehnung von 18 %

eine Schrumpfung in siedendem H₂O

. von 10%

Durch die Behandlung in siedendem Wasser bei freier Schrumpfung kräuseln sich die Fäden, und nach

dem Trocknen mit Heißluft von 60^cC wurden die Kräuseleigenschaften geprüft, sie zeigen dann:
Zahl der Wellen pro Zentimeter .... 7

Kräuselungsbetrag= ' ' ....". 0,15

Lj — Länge des gestreckten Fadens,
L₁ — Länge des gekräuselten Fadens.
Die mechanischen Eigenschaften der Fasern nach dem Schrumpfen in siedendem Wasser für 30 Minuten sind folgende: .

Titer 260 den

Zähigkeit 3,2 g/den

Bruchdehnung 32 %

Schrumpfung in siedendem Wasser..
Schrumpfung in Trichlorethylen bei

40⁰C

Schrumpfung in Luft bei 130⁰C ...

0%

0,2% 4% .

Die erhaltene Faser zeigte:

Titer 55 den

Zähigkeit 3,8 g/den

Bruchdehnung 20°/₀

Schrumpfung in siedendem H₂O ... 12%

Während der Behandlung in siedendem Wasser bei

freier Schrumpfung kräuselt sich der Faden und zeigt nach dem Trocknen mit Heißluft bei 60° C die gleichen

ίο Eigenschaften wie der gemäß Beispiel 1 erhaltene Faden.

Claims

Patentansprüche: Ein Querschnitt einer Faser wurde unter dem ao Mikroskop geprüft, und es wurde festgestellt, daß alle Enden konjugiert sind und jeder Querschnitt etwa .50% des einen Polymeren und etwa 50% des anderen Polymeren beträgt. Die so erhaltene Faser wurde dann im kalten Zu- »5 stand mit einem Streckverhältnis von 1:1,15 gestreckt, um die Kräuselung zu entfernen. Es konnte gezeigt werden, daß durch eine anschließende Behandlung in siedendem Wasser die ursprüngliche Kräuselung praktisch wiederhergestellt werden konnte. Beispiel 2 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid mit hohem syndiotaktischem Grad, das durch Polymerisation von Vinylchlorid bei —30cC erhalten wurde und eine grundmolare Viskositätszahl [η] =- 1,5 g/dl aufweist, wurde unter 30 Minuten Rühren bei 135C C in 450 Gewichtsteilen Cyclohexanon gelöst. 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid mit hohem syndiotaktischem Grad, das durch Polymerisieren von Vinylchlorid bei — 100C erhalten wurde und eine grundmolare Viskositätszahl [/;] = l,7gdl aufweist, wurde unter 30 Minuten Rühren bei 135°C in 400 Gewichtstcilen Cyclohexanon gelöst. Die beiden Lösungen wurden durch eine Spinndüse mit 20 Löchern von 250 μ Durchmesser gezogen. Die extrudierten Fäden wurden mit einem Streckverhältnis von 1: 6 gestreckt.

1. Zusammengesetzte dreidimensionalgekräuselte Fäden und Fasern aus mindestens zwei nebeneinander angeordneten Polymeren mit einer unterschiedlichen Wärmeschrumpfung, wobei alle in den Fäden bzw. Fasern enthaltenen Polymerkomponenten mindestens einen Teil des Querschnitts bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerkomponenten Vinylchloridhomopolymere oder mindestens 85 Gewichtsprozent einpolymerisiertes Vinylchlorid enthaltende Copolymere oder Polymerengemische mit mindestens 85 Gewichtsprozent Polyvinylchlorid verschiedenen syndiotaktischen Grades von mehr als 1,6 sind und die Fäden oder Fasern eine Trockenfestigkeit von mehr als 2.5 g'den, eine Schrumpfung in siedendem Wasser von weniger als 2° ₀ und eine Schrumpfung in Trichlorethylen bei 40'C von weniger als 1% aufweisen.

2. Verfahren zur Herstellung der zusammengesetzten dreidimensionalgekräuselten Fäden und Fasern nach Anspruch 1 durch Verspinnen von mindestens zwei Polymeren mit einer unterschiedlichen Wärmeschrumpfung durch die gleiche öffnung einer Spinndüse, Strecken und anschließende thermische Behandlung der Fasern zum Kräuseln, dadurch gekennzeichnet, daß man als Polymerkomponenten Vinylchloridhomopolymere oder mindestens 85 Gewichtsprozent einpolymerisiertes Vinylchlorid enthaltende Copolymere oder Polymerengemische mit mindestens 85 Gewichtsprosent Polyvinylchlorid verschiedenen syndiotaktischen Grades von mehr als 1,6 verwendet.