DE1669479B - Zusammengesetzte Polyolefm/Polyamid Faden - Google Patents

Description

1 2

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen schaffen, der sowohl die Eigenschaften eines Polyzusammengesetzten Faden, der aus zwei verschiedenen olefinfadens als auch eines Polyamidfadens besitzt,
faserbildenden thermoplastischen synthetischen linea- Die genannten Aufgaben werden gelöst durch ein ren Polymerkomponenten besteht, die in einem Seite- Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten an-Seite-Verhältnis angeordnet sind und sich gleich- 5 Fadens, bei welchen zwei Polymere getrennt geschmolmäßig über die gesamte Länge des Fadens erstrecken zen und gleichzeitig durch eine gemeinsame Öffnung und welche durch Behandlung mit Wärme oder einem ausgepreßt werden, wobei ein zusammengesetzter Quellmittel gekräuselt werden können, sowie auf ein Faden erhalten wird, in welchem diese Polymeren Verfahren zur Herstellung desselben. gleichzeitig in einem Seite-an-Seite-Verhältnis über die

Thermoplastische synthetische lineare Polymere, io Länge eines einheitlichen Fadens angeordnet sind,

wie z. B. Polyamide, Polyester, Polyolefine usw., liefern welches dadurch gekennzeichnet ist, daß als das eine

synthetische Fäden mit einer vorzüglichen Festigkeit Polymer ein Polyolefin und als das andere Polymer

und Dehnfähigkeit sowie einer vorzüglichen Dauer- ein höheres lineares Polyamid, welches sich wieder-

haftigkeit und Waschbeständigkeit. Jedoch besitzen holende Struktureinheiten der folgenden Formel

die aus diesen Polymeren hergestellten Fasern Nach- 15 _r mit/t-u \ xm nr\inu \ rr\ ι

teile bezuglich ihrer Deckeigenschaften, ihrer Färb- _oc)er ^{v 2 2 J}

stoffaffinität und ihres Wasseranziehungsvermögens. __r_ T\ju(rj-[ \ co ]-

Aus diesen Gründen ist man zu einer Mischpolymeri- ^x

sation, zur Verwendung von Gemischen und vielen worin m und η Ganzzahlen von 10 bis 12 darstellen,

anderen chemischen oder physikalischen Verbesse- 20 verwendet wird,

rungen übergegangen. Gemäß der Erfindung können als Polyolefine grad-

Unter diesen hat in jüngerer Zeit ein Verfahren zur kettiger lineare Polyolefine, wie z. B. die bekannten Herstellung von zusammengesetzten Fäden Interesse Poly-α-olefine oder die Derivate derselben, verwendet gefunden, wobei verschiedene Polymere getrennt ge- werden. Als Beispiele sollen hier genannt werden: schmolzen, einer gemeinsamen Öffnung zugeführt und 25 Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten-1, Polypenten-1, beim Spinnen miteinander vereinigt werden, so daß ein Poly-3-methylbuten-l, Poly-4-methylpenten-l usw. zusammengesetzter Faden erhalten wird, in welchem Bezüglich ihrer Herstellungsweisen und ihrer MoIedie verschiedenen Polymeren sich über die gesamte külstruktur besteht bei den Polyolefinen keine BeLänge eines einheitlichen Fadens erstrecken und mit- schränkung; es können Polymere sowohl der isotakeinander verbunden sind. Der erhaltene zusammen- 30 tischen Struktur als auch der ataktischen Struktur vergesetzte Faden besitzt nicht nur jede Eigenschaft der wendet werden. Weiterhin ist der Polymerisationsgrad einzelnen Polymeren, die den Faden bilden, sondern nicht wichtig, solange die Polymeren Fäden zu bilden er tesit2t auch eine latenteKräuselung,dieanschließend vermögen.

durch eine einfache Wärmebehandlung oder eine Die gemäß der Erfindungzu verwendenden Polyamine Quellmittelbehandlung entwickelt werden kann. Bei 35 sind, wie aus der obigen allgemeinen Formel ersichtder Herstellung eines solchen zusammengesetzten Hch ist, höhere lineare Polyamide, in welchen die AnFadens ist dasjeni£e Verfahren vorteilhaft, bei welchem zahl der Kettenkohlenstoffatome in jeder sich wiederdie verschiedenen Polymeren miteinander in einem holenden Struktureinheit 10 bis 12 beträgt, wie z. B. Seite-an-Seite-Verhältnis verbunden werden, da ein Nylon-11, Nylon-12, Nylon-11,10 Nylon-11,12, solches Verfahren durch eine verhältnismäßig einfache 40 Nylon-12,12, sowie die Mischpolymeren und die Spinnvorrichtung ausgeführt werden kann. Jedoch Gemische daraus. Wenn ein N>lon mit weniger als müssen hierbei zur Erzielung einer guten gegenseitigen 9 Kohlenstoffatomen in der sich wiederholenden Struk-Haftung solche Poljmeren verwendet werden, die tureinheit verwendet wird, dann tritt während des verhältnismäßig ähnliche chemische Eigenschaften Verstreckens oder bei anderen Verarbeitungsvorgängen oder Strukturen besitzen. Beispielsweise kann als eine 45 nach dem Verstrecken eine Spaltung zwischen dem Komponente ein Homopolymer und als andere Korn- Nylon und dem Polyolefin auf, so daß der gewünschte ponente ein Mischpolymer, das hauptsächlich aus zusammengesetzte Faden nicht erhalten werden kann, der Monomerekomponente des genannten Homo- Insbesondere besitzen Nylon-6 und Nylon-66 im polymers besteht, verwendet werden. Aus diesem wesentlichen keine Affinität gegenüber Polyolefin, so Grunde besitzen die erhaltenen Fäden eine schlechte 50 daß sie beim erfindungsgemäCen Verfahren nicht Kräuselungsfähigkeit, und ihre Eigenschaften könr.en verwendet werden können. Die Polyamide mit sich nicht durch eine Kombination verschiedener faser- wiederholenden Struktureinheiten mit mehrals 13 Kohbildender Komponenten in der Weise verbessert lenstoffatomen haben niedrigere Schmelzpunkte und werden, daß die einzelnen Vorteile und Nachteile sind für faserbildende Materialien nicht geeignet,
gegeneinander ausgeglichen werden. 55 In der französischen Patentschrift 1 366 299 wird

Es wurde nur mehr gefunden, daß Polyolefinpoly- ein zusammengesetzter Faden beschrieben, bei welchem

mere zu verschiedenen Polyamidpolymeren, welche ein Polyamid und Polypropylen in einer bilateralen

beträchtlich unterschiedliche chemische und physi- Struktur miteinander verbunden sind. Der zusammen-

kalische Eigenschaften in bezug auf die genannten gesetzte Faden entwickelt beim Verstrecken bzw. beim

Polyolefinpclymeren besitzen, eine vorzügliche Affini- 60 Verstrecken und darauffolgender Wärmebehandlung

tat aufweisen. Kräusel.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe Das bei dem Verfahren der genannten Patentschrift zugrunde, einen zusammengesetzten Faden vom verwendete Polyamid besteht aber mindestens zu 80% Seite-an-Seite-Typ aus einem Polyamidpolymer und aus ε-Caprolactam. Ein derartiges Polyamid, das haupteinem Polyolefinpolymer herzustellen, der eine vor- 65 sächlich aus ε-Caprolactam besteht, besitzt gegenüber zügliche Kräuselbarkeit ohne Spaltung oder Trennung dem Polypropylen eine niedrige Affinität, so daß beim der beiden Polymeren besitzt. Eine weitere Aufgabe gemeinsamen Verspinnen ein Aufspalten in die einzelist es, einen neuen zusammengesetzten Faden zu nen Komponenten erfolgen kann.

3 4

Selbst wenn bei dem Verfahren nach der französi- Fäden, welche aus der gleichen Polymerreihe bestehen,

sehen Patentschrift 1 366 299 ein Polyamid verwendet Obwohl die beiden den Faden bildenden Polymeren

wird, das mindestens zu 80% aus ε-CaproIactam und unterschiedliche Eigenschaften besitzen, spalten oder

zum Rest aus Polyamid, z. B. Nylon-11 oder Nylon-12, trennen sich diese Polymeren auch nicht nach einem

besteht, ist dieses Polyamid gegenüber dem Polyolefin 5 langen Gebrauch, so daß die Kräuselung, wenn sie in

schlechter haftbar als dasjenige, welches erfindungs- gewissem Grad durch die wiederholte oder kontinuier-

gemäß verwendet wird, so daß die nach der französi- liehe Anwendung einer Zugspannung abgenommen

sehen Patentschrift 1 366 299 erhältlichen zusammen- hat, leicht durch eine einfache Wärmebehandlung

gesetzten Fäden in ihren Eigenschaften schlechter sind wiederhergestellt werden kann,

als die erfindungsgemäßen Mehrkomponentenfäden. io Weiterhin sind die erfindungsgemäßen zusammen-

Höhere lineare Polyamide, welche eine Kohlen- gesetzten Fäden im Vergleich zu herkömmlichen PoIystoffanzahl in den sich wiederholenden Strukturein- amidfäden nicht nur merklich leichter und besitzen heiten im obengenannten Bereich besitzen, ergeben nicht nur eine höhere Festigkeit, Dehnfähigkeit, Vogute Fäden. Jedoch zeigen von den Polyamiden, von luminosität und Deckung, sondern weisen auch eine denen bisher angenommen wurde, daß aus ihnen keine 15 verbesserte Färbbarkeit, ein verbessertes Wasseranzusammengesetzten Fäden durch Kombination mit Ziehungsvermögen usw. auf. Darüber hinaus kann Polyolefinen hergestellt werden können, nur die ge- billiges Olefin als der eine Teil der faserbildenden nannten höheren linearen Polymeren gute Haftungs- Materialien verwendet werden, so daß die Herstellungseigenschaften gegenüber Polyolefinen; sie können kosten herabgesetzt werden können. Wenn bei der somit beim Verfahren zum Herstellen der erfindungs- 20 Herstellung von herkömmlichen zusammengesetzten gemäßen Fäden verwendet werden. Fäden ein Homopolymer als das eine Polymer und ein

Bei den erfindungsgemäßen Fäden kann das Kon- ähnliches Mischpolymer als das andere Polymer verjugationsverhältnis der beiden Polymeren nach Belieben wendet wird, dann ist bei einer Erhöhung des Mischim Bereich von 1:10 bis 10:1 (Volumverhältnis) je polymerisationsverhältnissesdesMischpolymerszwecks nach den Verwendungszwecken gewählt werden; ein 25 einer Verbesserung der Kräuselbarkeit ein Nachteil Konjugationsverhältnis außerhalb dieses Bereichs nicht zu vermeiden, daß nämlich die Fäden oftmals ergibt eine verminderte Kräuselungsfähigkeit der klebrig werden. Die erfindungsgemäßen Fäden beerhaltenen zusammengesetzten Fäden und wird des- sitzen den Vorteil, daß solche Klebrigkeitserscheinunhalb bevorzugterweise nicht verwendet. gen und die damit verbundenen Schwierigkeiten über-

Die beiden miteinander zu verbindenden Polymeren 30 haupt nicht eintreten.

werden getrennt geschmolzen, einzeln einen Spinnkopf Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele

für gemeinsames Spinnen zugeführt und gleichzeitig näher erläutert.

durch die gleiche Öffnung in einer Menge, die dem In diesen Beispielen wurde die Haftungsfestigkeit der

vorbestimmten Konjugationsverhältnis entspricht, in beiden Polymeren innerhalb eines einheitlichen Fadens

Luft oder nötigenfalls in ein kaltes flüssiges Medium 35 folgendermaßen gemessen: Es wurden Fadenproben

ausgepreßt, wobei sich ein einheitlicher Faden bildet, mit einer Länge von ungefähr 10 cm verwendet. Diese

der im Anschluß daran auf einer Spule aufgewickelt Proben wurden an einem Ende längs eines kurzen

wird. Abschnitts in die beiden Komponenten getrennt, indem

Natürlich kann jede bekannte Spinnkopftype für sie stark gebogen oder mit einem Quellmittel, wie z. B.

gemeinsames Spinnen verwendet werden, aber zur 40 10°/₀ige Ameisensäure oder ähnlichem, behandelt

Verminderung von Schwierigkeiten auf Grund eines wurden, worauf das Ende des einen abgetrennten

großen Schmelzpunktunterschieds zwischen den beiden Bestandteils bei einer gegebenen Geschwindigkeit

Polymeren wird es vorgezogen, einen Spinnkopf zu abgezogen wurde; dabei wurde die zur Trennung der

verwenden, welcher zwei Filterblöcke mit Schmelz- beiden Komponenten notwendige Zugspannung elek-

reservoirs und die üblichen Einrichtungen zum 45 irisch mit Hilfe eines Spannungsmessers gemessen. Die

Erspinnen von zusammengesetzten Fäden besitzt, Bestimmung wurde mit Hilfe eines Spannungsmessers

wobei der Spinnkopf eine Einrichtung zur unabhän- mit einem Meßbereich von +4 g bei einer Trenn-

gigen Steuerung der Temperatur der beiden verschie- geschwindigkeit von 2,0 cm/Min, gemessen, und der

denen Spinnschmelzen und eine Wärmeisolierungs- gemessene Zugspannungswert wurde durch die Länge

einrichtung zur Verhinderung des Wärmeübergangs 50 der Verbindungslinie der beiden Komponenten am

zwischen den beiden Spinnschmelzen aufweist. Querschnitt des Fadens als Korrektur des Titers und

Die erfindungsgemäßen zusammengesetzten Fäden der gebundenen Oberfläche dividiert, und der erhaltene

können in der üblichen Weise verstreckt werden, und Wert wurde als Haftfestigkeit bezeichnet,

die verstreckten Fäden enthalten im Unterschied zu Die prozentuale Kräuselung wurde folgendermaßen

herkömmlichen gekräuselten Fäden bereits nach dem 55 bestimmt: 30 Fäden von 25 cm Länge wurden zur

Verstrecken sehr starke spiralenförmige Kräuselungen. Herstellung einer Probe gebündelt. Das Probenbündel

Wenn jedoch der zusammengesetzte Faden im span- wurde 10 Minuten ohne die Anwendungeiner Belastung

nungslosen Zustand heißer Luft, heißem Wasser, über- in siedendes Wasser eingetaucht, um die Kräuselungen

hitztem Dampf oder einem geeigneten Quellmittel zu entwickeln, worauf die Probe getrocknet wurde,

ausgesetzt wird, dann werden stark verbesserte Krause- 60 Die Länge des getrockneten Bündels wurde mit L₁

lungen erhalten. Die auf diese Weise entwickelten bezeichnet. Wenn die Kräuselungen durch Anhängen

Kräuselungen haben ihren Grund in dem beträcht- einer Belastung von 0,3 g/d an seinem Ende des

liehen Unterschied der Wärmeschrumpfung der Poly- getrockneten Bündels ausgezogen wurde, wurde die

meren, nämlich des Polyamids und des Polyolefins, Länge L₂ erhalten. Hieraus ergab sich die prozentuale

welche völlig verschiedene Eigenschaften besitzen, so 65 Kräuselung durch die folgende Formel:
daß diese Kräuselungen wesentlich feinere und stärkere

spiralenförmige dreidimensionale Kräuselungen sind Prozentuale Kräuselung = —?-^" -¹- · 100.

als diejenigen bei herkömmlichen zusammengesetzten 25

Die Viskositätszahl von Nylon wurde folgendermaßen bestimmt. 0,2 bis 0,6 g des Polymers wurden in m-Kresol bei 30⁰C aufgelöst, so daß 100 cm³ Lösung erhalten wurden. Der Wert, der sich ergibt, wenn man 1 vom Verhältnis aus Fließzeit der Polymerlösung in Sekunden durch Fließzeit des Lösungsmittels in Sekunden — gemessen mit einem Ostwaldschen Viskosimeter — abzieht, wurde als Ordinate aufgetragen, und die Konzentration wurde als Abszisse aufgetragen; der Wert des Schnittpunkts mit der Ordinatenachse bei einer Extrapolation auf eine Konzentration von 0 wurde als Viskositätszahl (intrinsic viscosity) genommen.

Beispiel 1

Als Polyolefinpolymer wurde Polyäthylen mit einer Dichte von 0,930 g/cm³ und einem Schmelzflußindex (in der Folge abgekürzt als MI, ASTM-D-1238, g/10 Min., 190⁰C) von 20 und als Polyamidpolymere wurden NyIon-6, Nylon-11, Nylon-11,10 oder Nylon 11,12 mit Viskositätszahlen von 1,17, 1,0, 1,13 und 1,08 verwendet. Das Polyäthylen und ein Polyamid wurden getrennt geschmolzen und gemeinsam unter Verwendung eines herkömmlichen Spinnkopfs für gemeinsames Spinnen mit einem Zuführgeschwindigkeitsvolumenverhältnis von 50: 50 in einem Seite-an-Seite-Verhältnis gesponnen, und der erhaltene Faden wurde auf einer Spule aufgewickelt. Im Falle von Nylon-6 war die Spinntemperatur 25O°C und bei den höheren Polyamiden war die Spinntemperatur 225°C. Der auf diese Weise erhaltene Faden wurde weiterhin

ίο auf das 4,2fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt, wobei ein zusammengesetzter Faden von 16,3 den erhalten wurde.

Die Eigenschaften der auf diese Weise erhaltenen verschiedenen verstreckten zusammengesetzten Fäden sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1 zeigt, daß die aus höheren Mischpolyamiden und Polyäthylen hergestellten erfindungsgemäßen Fäden beträchtlich verbesserte gegenseitige Haftungseigenschaften besitzen und daß darüber hinaus die mit heißem Wasser behandelten Fäden eine hohe Kräuselung aufweisen.

Tabelle 1

Polyamid, welches mit Polyäthylen verbunden wurde
Nylon-6
(Vergleich)

Nylon-11 I Nylon-11,10

Nylon-11,12

Festigkeit (g/d)

Dehnfähigkeit (°/₀)

Elastizitätsmodul (g/d)

Prozentuale Kräuselung (°/₀)
Haftfestigkeit (g/cm)

3,9
39,4
23,3
58
18

4,1

27,6
26,5
77
97

3,7
28,3
21,8
76
82

3,6
30,6
22,9
80
94

Beispiel 2

Unterschied, daß Polyäthylen mit einer Dichte von 0,960 g/cm³ und einem MI von 7 (ASTM-D-1238, Ein gemeinsames Spinnen wurde in der gleichen 40 g/10 cm, 190° C) verwendet wurde. Die Eigenschaften Weise und unter den gleichen Bedingungen, wie sie der erhaltenen verstreckten Fäden sind in Tabelle 2 im Beispiel 1 beschriebenen sind, ausgeführt, mit dem zusammengestellt.

Tabelle 2

Polyamid, welches mit Polyäthylen verbunden wurde

Nylon-6
(Vergleich)

Nylon-11

Nylon-11,10

Nylon-11,12

Festigkeit (g/d)

Dehnfähigkeit (°/₀)

Elastizitätsmodul (g/d)

Prozentuale Kräuselung (%)
Haftfestigkeit (g/cm)

4,8
28,3
24,1
51
16

5,1
31,5
22,8
72
89

5,0
29,1
21,9
69
81

4,7
30,2
22,0
75
87

Die erfindungsgemäßen Fäden besaßen eine vorzügliche gegenseitige Haftung und eine vorzügliche Schrumpfbarkeit.

Beispiel 3

Isotaktisches Polypropylen mit einer Viskositätszahl von 1,45 und einem MI von 6 (ASTM-D-1238, g/10 cm, 190⁰C) und Nylon-66 mit einer Viskositätszahl von 1,18 oder Nylon-11,12, mit einer Viskositätszahl von 1,13 wurden getrennt geschmolzen und unter Verwendung eines Spinnkopfs für gemeinsames Spinnen bei einer Düsentemperatur von 275° C und einem Zuführungsvolumenverhältnis von 50: 50 in einem Seite-anSeite-Verhältnis gemeinsam gesponnen, und der erhaltene Faden wurde mit einem Abzug von 110 auf einer Spule aufgewickelt und dann auf das 5,0fache unter trockener Wärme und bei einer erhöhten Temperatur von 115°C verstreckt, so daß ein zusammengesetzter Faden von 138 den erhalten wurde. Die

Eigenschaften des auf diese Weise erhaltenen zusammengesetzten Fadens sind in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

Festigkeit (g/d)

Dehnfähigkeit (%)
Elastizitätsmodul (g/d)..
Prozentuale Kräuselung (V₀)

Haftfestigkeit (g/cm) ..

Polyamide, die mit
dem Polypropylen
verbunden wurden

Nylon-66
(Vergleich)

Nylon-11,12

6.6

22
26,9

57
14

5.7
28

23,2

72
68

Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen zusammengesetzten Fäden eine verbesserte Kräuselbarkeit und verbesserte gegenseitige Haftungseigenschaften besitzen. Weiterhin wurde das spezifische Gewicht der beiden obigen zusammengesetzten Fäden gemessen, und es wurde gefunden, daß der zusammengesetzte Faden, der aus herkömmlichem Nylon-66 und Propylen hergestellt worden war, ein spezifisches Gewicht von 1,03 besaß, während der aus Nylon-11,12 und Polypropylen gemäß der Erfindung hergestellte zusammengesetzte Faden ein spezifisches Gewicht von 0,95 aufwies, so daß der letzte Faden ein verhältnismäßig geringes spezifisches Gewicht besaß.

Tabelle 4

Festigkeit (g/d)

Dehnfähigkeit(%) ...
Elastizitätsmodul (g/d).
Prozentuale Kräuselung (%)

Haftfestigkeit (g/cm) ..

Polyamide,

die mit Polypropylen

verbunden wurden

Nylon-66
(Vergleich)

Nylon-11,12

5,5
28
25,7

59
16

5,2
34
22,1

71
72

Beispiel 4

Gemeinsames Spinnen wurde in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen, wie es im Beispiel 3 beschrieben ist, ausgeführt, mit dem Unterschied, daß isotaktisches Polypropylen mit einer Viskositätszahl von 1,26 und einem MI von 10 (ASTM-D-1238, g/10 cm, 190⁰C) und als Polyamide Nylon-66 mit einer Viskositätszahl von 1,18 und Nylon-11,12-Mischpolymer (Mischpolymerisationsverhältnis 90:10) mit einer Viskositätszahl von 1,18 verwendet wurden.

Die Eigenschaften der erhaltenen verstreckten Fäden sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Eine Belastung von 1 g/den wurde auf die beiden obengenannten gekräuselten Fäden 10 Minuten lang angewendet, worauf sie weggenommen wurde. Nach Minuten wurde die obengenannte Belastung wieder angebracht. Nach einer fünfmaligen Wiederholung dieses Vorgangs hatte der Nylon-11,12 enthaltende zusammengesetzte Faden gemäß der Erfindung nach wie vor gute gegenseitige Haftungseigenschaften, während der Nylon-66 enthaltende zusammengesetzte Faden weitgehend in zwei Komponenten geteilt war.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Zusammengesetzte Polyloefin/Polyamid-Fäden, die aus einer faserbildenden Polyolefinkomponente und einer faserbildenden Polyamidkomponente bestehen, welche in einem Seite-an-Seite-Verhältnis angeordnet sind und sich gleichmäßig über die gesamte Länge des Fadens erstrecken, wobei die Fäden eine ausgezeichnete Kräuselung entwickeln, wenn sie der Wärme oder einem Quellmittel ausgesetzt werden, ohne daß dabei eine Spaltung oder Trennung der beiden Komponenten eintritt, d adurch gekennzeichnet, daß sie als Polyamidkomponente ein höheres lineares Polyamid enthalten, das mindestens eine sich wiederholende Struktureinheit der Formel

   oder

   -[ NH(CH₂VNH · CO(CH₂)„-₂CO -]
   [- NH(CH₂)^₁CO -]

   worin m und η Ganzzahlen von 10 bis 12 darstellen, besitzt.

   109 525/365