DE1660203C3

DE1660203C3 - Gekräuselte Bikomponentenfaden

Info

Publication number: DE1660203C3
Application number: DE1660203A
Authority: DE
Inventors: Antoni Cwmbran Harcolinski; Martin Richard Worthing Sussex Hofton; Gwilym Garrod Panteg Monmouthshire Thomas
Original assignee: BRITISH NYLON SPINNERS Ltd PONTYPOOL MONMOUTHSHIRE (GROSSBRITANNIEN)
Current assignee: BRITISH NYLON SPINNERS Ltd PONTYPOOL MONMOUTHSHIRE (GROSSBRITANNIEN)
Priority date: 1964-06-09
Filing date: 1965-06-08
Publication date: 1978-11-30
Also published as: GB1095147A; NL6507353A; CH487269A; BE665173A; LU48802A1; DE1660203A1; FR1453316A; DE1660203B2

Description

35

Die Erfindung bezieht sich auf Bikomponentenfaden, die aus zwei polymeren Bestandteilen bestehen, welche sich kontinuierlich entlang der Fäden erstrecken und in einer Anordnung von Hülle und Kern oder Seite an Seite vorliegen.

Derartige Bikomponentenfaden, bei denen ein polymerer Bestandteil eine höhere Schrumpfung aufweist als der andere Bestandteil, sind in der GB-PS 8 05 033 beschrieben. Bei diesen Fäden wird die Kräuselung ausgebildet, wenn sie einer Verstreck- und Entspannungsbehandlung unterzogen werden. Die Kräuselung ergibt sich aus einer unterschiedlichen Schrumpfung der beiden Bestandteile und ist schraubenförmig.

Gekräuselte Heterofäden dieser Art haben den Nachteil, daß die Kräuselung im allgemeinen ziemlich schwach ist und leicht ausgezogen wird, wenn die Fäden in Gewebe verarbeitet und die Gewebe anschließend getragen werden.

Aus der GB-PS 8 84 163 ist es bereits bekannt, Fäden aus einem elastomeren und einem »harten« polymeren Bestandteil zu spinnen. Als harter Bestandteil kann beispielsweise ein Polyamid und ah; elastomerer Bestandteil beispielsweise ein Polyätherurethan verwendet werden. An und für sich sollte durch die Verwendung eines elastomeren Bestandteils eine fto erhöhte Kräuselung erhalten werden. Wenn die Fäden der GB-PS 8 84 163 nach dem Spinnen verstreckt werden, dann wird die Haftung zwischen den beiden Bestandteilen aufgehoben, so daß zwei getrennte Fäden entstehen. Es ist also durch das Verfahren der GB-PS 8 84 163 nicht möglich, die gewünschten stark gekräuselten Fäden herzustellen.

Es wurde nunmehr gefunden, daß man Bikomponentenfaden mk einer außergewöhnlich starken Kräuselung erhalten kann, wenn man bei dem Verfahren der G3-PS 8 84 163 anstelle eines Polyätherurethans ein Polyesterurethan verwendet Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß die Haftung einer Polyamidkomponente und einer Polyesterurethankomponente beim nachfolgenden Verstrecken der Fäden nicht aufgehoben wird.

Gegenstand der Erfindung sind also gekräuselte Bikomponentenfaden, bestehend aus einer Polyamidkomponente und einer Polyurethankomponente, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Polyurethankonponente aus einem Polyesterurethan besteht und über die ganze Länge des Fadens mit der Polyamidkomponente verbunden ist

Als harte Komponente können in den erfindungsgemäßen Bikomponentenfaden Polyamide, wie z. B. Polyhexamethylenadipamid, Poly-epsiloncaprolactam und Polyaminoundecylsäure vorliegen. Der Ausdruck »Polyamide« umfaßt auch Mischpolyamide.

In den erfindungsgemäßen Bikomponentenfaden sind als Polyesterurethankomponente vorzugsweise Kondensationsprodukte enthalten, die aus einem Copolyester mit einem Molekulargewicht über 1500 und endständigen Hydroxylgruppen, einem zweiwertigen Alkohol und einem aliphatischen oder cycloaliphatischen Diisocyanat hergestellt worden sind, wobei das Diisocyanat während der Polykondensation zu keinem Zeitpunkt in einem molaren Überschuß vorlag. Ein solches Herstellungsverfahren ist beispielsweise in der DE-AS 15 70 241 beschrieben.

Die Polyesterurethankomponente sollte eine erholbare Dehnung von mindestens 80% aufweisen, wenn ein daraus hergestellter Faden um 100% gedehnt worden ist. Die Kräuselung der Heterofäden kann dadurch verbessert werden, daß man die gekräuselten Fäden einer Wärmefixierungsbehandlung unterwirft.

Bei dem Verstrecken der erfindungsgemäßen Bikomponentenfaden sollte das Ausmaß, um welches die Fäden verstreckt werden, die maximale dauernde Dehnung des Polyesterurethanbestandteils um mindestens 20% und vorzugsweise um mindestens mehr als 50% übersteigen, um eine gute Kräuselung in den verstreckten Bikomponentenfaden zu erzielen.

Die Heterofäden können mit einer üblichen Spinnvorrichtung gesponnen werden, mit der es möglich ist, die beiden Komponenten innerhalb eines Fadens Seite an Seite oder als Hülle und Kern anzuordnen, wobei im letzteren Fall eine exzentrische Anordnung wichtig ist, da sich die Fäden sonst nicht kräuseln.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Teile und Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen, wenn nichts anderes angegeben ist. In den Beispielen wurde die inhärente Viskosität der Polymere aus dem Ausdruck η/ηο bestimmt, worin

t] die Viskosität einer Lösung cdes Polymers in einem

geeigneten Lösungsmittel ist,
Tjo die Viskosität des Lösungsmittels bei der gleichen

Temperatur ist und
c die Konzentration des Polymers im Lösungsmittel

Für Polyamide war das Lösungsmittel ein Gemisch aus 90% Phenol und 10% Wasser und war c gleich 0,5Gew.-%. Für Polyesterurethane war das Lösungsmittel m-Cresol und war cgieich 0,5 Gew.-%.

In den Beispielen 1 -3, welche alle die Herstellung

von Bikomponentenfaden mit Seite-an-Seite-Anordnung betreffen, wurden die Fäden durch Schmelzspinnen wie folgt hergestellt:

Ein gesinterter Stab aus gleichen Teilen der beiden Komponenten, die sich Seite an Seite befanden, wurde hergestellt und in eine Spinnvorrichtung eingebracht, in welcher der gesinterte Stab geschmolzen und durch eine öffnung ausgepreßt wurde.

Beispiel 1

Die harte Komponente war ein Nylon-6,6/6,10-Mischpolyrner. Es hatte einen Vicat-Erweichungspunkt von 190° C und eine inhärente Viskosität von 0,962.

Die elastomere Komponente war ein Polyesterurethan, das in Beispiel 1 der DE-AS 15 70 241 beschrieben ist. Es hatte einen Erweichungspunkt von 171° C und eine inhärente Viskosität von 0,79.

Die beiden Komponenten wurden in der oben beschriebenen Weise zu einem Monofaden versponnen, wobei eine Spinntemperatur von 215³C und eine Aufspulgeschwindigkeit von 121,9 m/min verwendet wurde. Der gesponnene Monofaden hatte einen Titer von 104 den.

Der Monofaden wurde anschließend bei Raumtemperatur mit einem Verstreckverhältnis von 4,0 verstreckt. Der Faden kräuselte sich spontan bei der Erholung von der Verstreckspannung und hatte die folgenden physikalischen Eigenschaften:

Monofaden erhalten. Die physikalischen Eigenschaften des verstreckten Monofadens waren wie folgt:

Titer(den)

Reißfestigkeit (g/den)
Reißdehnung (%)
Anfangsmodul für 1% Dehnung
(g/cien/100% Dehnung)

Beispiel 2

Die harte Komponente bestand aus Nylon-11 mit einer inhärenten Viskosität von 0,62 und einem Erweichungspunkt von 195°C. Die elastomere Komponente hatte die gleiche Zusammensetzung wie in Beispiel 1, besaß jedoch einen Erweichungspunkt von 178°C und eine inhärente Viskosität von 1,2.

Die Komponenten wurden bei einer Temperatur von 205°C und mit einer Geschwindigkeit von 1,3 g/min versponnen. Der erhaltene Monofaden wurde in einem Verhältnis von 3,5 verstreckt und kräuselte sich spontan. Er hatte die folgenden Eigenschaften:

Titer (den)

Reißfestigkeit (g/den)
Reißdehnung (%)

Beispiel 3

In diesem Beispiel bestand die harte Komponente aus einem ternären Mischpolymer, das sich aus Nylon-6,6, Nylon-6,10 und Nylon-6 zusammensetzte. Der Vicat-Erweichungspunkt war 160°C und die inhärente Viskosität war 0,981.

Die elastomere Komponente war die gleiche wie im vorhergehenden Beispiel.

Die Komponenten wurden bei einer Temperatur von 200°C in einen Bikomponentenfaden verstreckt, der anschließend kalt unter einem Verhältnis von 4,0 verstreckt wurde. Dabei wurde ein gekräuselter Titer (den)

Reißfestigkeit (g/den)
Reißdehnung (%)
Anfangsmodul für 1 % Dehnung
(g/den/100% Dehnung)

21.5

2.9

61

Die Kräuselung des erhaltenen Monofadens konnte durch übliches feuchtes oder trockenes Erwärmen noch weiter verstärkt werden.

B e i s ρ i e 1 4

Die harte Komponente bestand aus Poiy-s-caprolactam mit einer relativen Viskosität von 28 und einem Erweichungspunkt von 225° C.

Die relative Viskosität η_Γ des Polymers wurde bestimmt, indem die Viskosität einer 0,5 gewichtsprozentigen Lösung in 90%igem wäßrigen Phenol (Äther) und die Viskosität des Lösungsmittels (Äthanol) bei der gleichen Temperatur gemessen wurden und der Wert mit der folgenden Gleichung

1\r = 7//7Jo

berechnet wurde.

Die elastomere Komponente war ein Polyesterure-

'° than, wie es in der DE-AS 15 70 241 beschrieben ist. Es war aus einem copolyester, der sich aus Athylenadipat und 2,2-Dimethyltrimethylenadipat im Verhältnis von 7:3 zusammensetzte (Molekulargewicht = 1760) (65%) und Hexamethylendiisocyanat-butan-l,4-diol hergestellt.

Die beiden Komponenten wurden bei einer Spinntemperatur von 230°C in ein sechsfädiges Garn versponnen. Dabei wurde eine übliche Vorrichtung verwendet, die einen Gitterschmelzer und Zahnradzuführpumpen aufwies. Das abgezogene Garn wurde in einen Monofaden (100 den) und in ein fünffädiges Garn (500 den) unterteilt. Die Fäden wurden mit 442 m/min aufgewickelt. Sowohl der Monofaden als auch das fünffädige Garn wurden mit einem Verhältnis von 3,5 verstreckt, wobei stark gekräuselte Fäden erhalten wurden. Das verstreckte einfädige Garn besaß die folgenden Eigenschaften:

Titer

Reißfestigkeit (g/den)

Reißdehnung(%)

Anfangsmodul für 1% Dehnung

(g/den/100% Dehnung)

36,7
1.8
62

ss Die spontane Kräuselung, die beim Verstrecken der frisch gesponnenen Fäden der Beispiele erhalten wurde, wurde auf folgende Weise charakterisiert.

Ein 5 cm langes Fadenstück wurde zwischen den Backen eines üblichen Zugfestigkeitsprüfgeräts eingespannt und auf ein bestimmtes Verstreckverhältnis mit einer Geschwindigkeit von 1000% je Minute verstreckt. Anschließend wurde die Entlastung mit der gleichen Geschwindigkeit vorgenommen. Die durch das Instrument angezeigte Belastung nahm rasch ab und wurde

fts null, wenn der Abstand der Backen einen Wert erreicht hatte, der größer war als die ursprüngliche Länge der Pi obe. Nachdem die Entfernung der Backen auf 5 cm abgenommen hatte, bildeten sich im Faden Kräuselun-

gen aus. Bei einem Abstand von 5 cm war der Faden aufgrund einer engen schraubenförmigen Kräuselung straff gespannt Der Abstand zwischen den beiden Backen, bei dem die Belastung null geworden war (Lo) wurde als Maß der Fadenlänge ohne Kräuselung genommen.

Der Faden wurde dann aus dem Prüfgerät entnommen und in Luft mit 60% relativer Feuchte 24 st im spannungsfreien Zustand konditioniert

Dann wurden die folgenden Parameter an den konditionierten Proben gemessen:

Gekräuselte Fadenlänge (cm) a

Anzahl der Schlingen in der

gekräuselten Länge η

Anzahl der Kräuselungsumkehrungen

in der gekräuselten Länge r

Schraubendurchmesser des

gekräuselten Fadens (mm) d

Kräuselungsfrequenz, KF, aus dem Ausdruck:

KF= —.

Umkehrfrequenz, UF, aus dem Ausdruck

UF = -.

Das konditionierte Garn wurde unter einer Belastung von 0,3 g/den eine Minute lang belastet, in horizontalem ungespannten Zustand eine Minute lang entspannen gelassen, worauf dann die gekräuselte Fadenlänge (b cm) wieder gemessen wurde.

Die Krauselungsperrr.anenz KP, wurde dann aus dem Ausdruck

KP =

L₀-U

berechnet.

Die erhaltenen Werte sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Beispiel

Verstreckverhältnis

KF

UF

KP

1 4,5

2 3,5
3 4,0

4 4,0

8,2 0,70 0,74 0,38

3,8 0,33 0.59 0.79

11,2 0,88 0,82 0,28

113 8,7 0,95 0,19

Die Kräuselungspermanenz der Fäden kann durch eine Wärmefixierung nach dem Kräuseln verbessert werden, indem die Fäden in einem spannungslosen Zustand sofort nach dem Verstrecken und vor dem Aufwickeln über eine heiße Platte geführt werden. Alternativ können die Fäden unter einer geringen Spannung aufgewickelt werden, worauf anschließend die Fäden im aufgespulten Zustand wärmefixiert werden. Sie können auch in einem Behälter abgelegt und im Behälter wärmefixier', werden.

Garne, die aus den erfindungsgemäßen Bikomponentenfaden bestehen, eignen sich besonders zur Herstel-

w lung von gestrickten und gewirkten Erzeugnissen, Sie können auch in nichtgewebte Textilstoffe verarbeitet werden, wobei sie in willkürlicher Weise auf einer Oberfläche abgelegt und dann erhitzt werden, um den elastomeren Bestandteil klebrig zu machen, so daß sich die Fäden an den Berührungspunkten miteinander verkleben.

Claims

Patentansprüche:

1. Gekräuselte Bikomponentenfaden, bestehend aus einer Polyamidkomponente und einer Polyurethankomponeni e, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethankomponente aus einem Polyesterurethan besteht und über die ganze Länge des Fadens mit der Polyamidkomponente verbunden ist ίο

2. Bikomponentenfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile Seite an Seite nebeneinander vorliegen.

3. Bikomponentenfaden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyesterurethan- ι s komponente aus dem Kondensationsprodukt eines Copolyesters mit einem Molekulargewicht über 1500 und endständigen Hydroxylgruppen, eines zweiwertigen Alkohols und eines aliphatischen oder cycloaliphatisciien Oiisocyanats hergestellt ist, wobei das Diisocyanat zu keinem Zeitpunkt während der Polykondensation in einem molaren Überschuß vorlag.

4. Verfahren zur Herstellung der Bikomponentenfaden nach einem der Ansprüche 1 bis 3, durch Verspinnen eines Polyamids und eines Polyurethans sowie Verstrecken der erhaltenen Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden in einem solchen Ausmaß verstreckl werden, daß die minimale bleibende Dehnung des elastomeren Bestandteils um mindestens 20% überschritten wird.