DE1785686C3

DE1785686C3 - Verfahren zum Herstellen eines im wesentlichen aus Polypivalolacton bestehenden Krauselfadens

Info

Publication number: DE1785686C3
Application number: DE19671785686
Authority: DE
Inventors: Tohru Osaka Maeda Hiroshi Kobe Kitazawa (Japan)
Original assignee: Ausscheidung aus 16 60 437 Kanebo Ltd, Tokio
Priority date: 1966-05-02
Filing date: 1967-05-02
Publication date: 1977-09-15

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines im wesentlichen aus Polypivalolacton mit einer grundmolaren Viskosität [η] von mindestens 0,7 bestehenden Kräuselfadens durch Schmelzspinnen des Polymeren durch eine Spinndüsenöffnung mit einem Durchmesser von mindestens 0,3 mm bei einer Temperatur von 240 bis 310°C und Verstrecken des gesponnenen Fadens.

Ein derartiges Verfahren ist aus der GB-PS 7 66 347 bekannt. Dieses bekannte Verfahren erlaubt jedoch nicht, aus Polypivalolacton elastische Kräuselfaden bzw. Kräuselfasern herzustellen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung eines Verfahrens der im Oberbegriff des Anspruchs genannten Art, das zu elastischen Kräuselfaden führt.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei dem genannten Verfahren erfindungsgemäß durch Einhaltung der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs definierten Maßnahmen.

Der auf solche Weise erhaltene Faden besitzt vor seiner Verstreckung einen Orientierungsgrad von mindestens 0,85, eine Dehnbarkeit von mindestens 200% mit einer ungewöhnlich hohen Dauerhaftigkeit der Beibehaltung hoher Dehnbarkeit und nach der Verstreckung einen noch weiter erhöhten Orientierungsgrad, verbunden mit hoher Zugfestigkeit und einem besonders hohen Zugfestigkeitserholungsgrad als Ausdruck der enormen Ermüdungsfestigkeit dieses Fadens nach seiner Verstreckung und Kräuselung.

Die in dieser Beschreibung herangezogene Größe der »grundmolaren Viskosität [τ?]« dient als Anzeichen für das Molekulargewicht des Polymeren und wird unter Benutzung eines Lösungsmittelgemisches bestimmt, das aus 6 Teilen Phenol und 4 Teilen Orthochlorphenol besteht; die Bestimmung wird bei einer Temperatur von 30°C durchgeführt und das Ergebnis nach der folgenden Gleichung berechnet:

[r/] = lim {r/sp/c)

c—O

in der c die Konzentration, ausgedrückt in Gramm Polypivalolacton, enthalten in 100 ml der Lösung, bedeutet und in der ferner bedeuten:

η sp die spezifische Viskosität dieser Lösung, definiert durch (i; - τ]ο)/ηο;

η die Viskosität dieser Lösung und
ηο die Viskosität des Lösungsmittelgemisches.

Der »Orientierungsgrad« gibt den Grad der Orientierung der Kristalle in der den Faden bildenden Polymersubstanz an und wird zum Zwecke der Beschreibung der Erfindung berechnet, indem man zunächst das azimutale Röntgenspektrum einer Anstiegsspitze bei 15,4°; 20 mit einer Laue-Diagramm-Röntgenkamera in einem Transmissionsverfahren unter Benutzung der Cu-K^Strahlen, die durch Nickel monochromatisiert sind, aufnimmt und dann die halbe Breite ödavon in die folgende Gleichung einsetzt:

Orientierungsgrad= 1 - ß/180.
20

Der Zugfestigkeitserholungsgrad wird als Prozentsatz der ursprünglichen Zugfestigkeit nach einer einminütigen Dehnung um 5% und anschließenden Entlastung für 3 Minuten ermittelt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich geworden, Polypivalolacton als Polymerenmaterial für Kräuselfaden auszunutzen und darüber hinaus weisen die so hergestellten Kräuselfäden bzw. Kräuselfasern bezüglich ihrer Kräuselungseigenschaften, Streckbarkeit der Kräuselungen und elastischen Erholbarkeit gegenüber den bisher bekannten Kräuselfäden erheblich überlegene Eigenschaften auf. Sie sind geeignet zur Schaffung von aus elastischen Fasern gewirkten Geweben mit einer überlegenen Dimensionierungsstabilität und Erholungsfähigkeit, die über einen längeren Zeitbereich hinweg sich an eine wiederholt darauf ausgeübte Belastung anpassen und die sofort nach der Entfernung dieser Belastung ihre ursprüngliche Gestaltung wieder zurückgewinnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die dadurch erzielten Vorteile seien nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher geschildert. Vorausgeschickt seien einige Erläuterungen über die verwendeten Untersuchungsmethoden.

1) Längungsprozentsatz von Kräuselungen und
Erholungsprozentsatz von Kräuselungen

Nach Belastung der zu messenden Faser mit 0,002 g pro Denier wird von der zu untersuchenden Faser genau 20 cm einer Längenmessung (Ausgangslänge a) unterworfen. Anschließend wird die Faser einer Belastung von 0,1 g pro Denier ausgesetzt. Nach Ablauf von 30 Minuten wird die dabei erhaltene Länge b gemessen. Nach der Entfernung der Belastung wird die Faser 2 Minuten lang sich selbst überlassen. Danach wird die Faser wieder mit der Ausgangsbelastung beladen und die dabei aufgefundene Länge cgemessen. Diese Werte werden in folgende Gleichungen eingesetzt:

Längungsprozentsatz
der Kräuselung (%)

b-a

Erholungsprozentsatz
der Kräuselung (%)

b-c b-a

χ 100,

χ 100.

Der Längungsprozentsalz von Kräuselungen gibt ein Maß für den Grad der Dehnungsfähigkeit von gekräuseltem Garn. Der Erholungsprozentsatz von Kräuselungen gibt ein Maß für die Fähigkeit, mit der das gekräuselte Garn nach einer Streckung wieder seine ursprüngliche Gestall zurückgewinnen kann und sie steht in Abhängigkeit zur Erholungsfähigkeit von Verformungen.

2) Helancaschrumpfungsprozentsatz

Ein Bündel von Fasern von 4200 Denier in der Form eines Stranges mit einer Länge von 1,125 m wird in warmes Wasser eingetaucht und darin für 10 Minuten bei 60⁰C belassen. Danach wird der Strang bei einer Temperatur zwischen 100⁰C und 105⁰C getrocknet und dabei 10 Minuten lang sich selbst überlassen. Der erhaltene Strang wird mit 2,1 kg belastet. Die Länge des Stranges nach Ablauf von 2 Minuten wird gemessen und mit / bezeichnet. Nach dem Abnehmen der Belastung wird die Faser wieder mit 1,68 kg belastet. Die Länge des Stranges nach Ablauf einer Stunde unter Belastung wird mit /' bezeichnet. Der Helancaschrumpfungsprozentsatz wird ausgedrückt durch

Im Zusammenhang mit Faktoren wie Längungsprozentsatz der Kräuselung und Erholungsprozentsatz der Kräuselung gibt diese Messung einen Maßstab für die praktische Brauchbarkeit im Hinblick auf die Einwirkung von heißem oder warmem Wasser auf das aus der Faser hergestellte Garn und den Ermüdungsgrad bei langdauernden Deformationen; sie bildet ein Anzeichen für die DimensionsstEibilität von gekräuseltem Garn.

Beispiel 1

Polypivalolacton mit einer grundmolaren Viskosität von [tj] gleich 1,40 wurde dem Schmelzspinnprozeß bei den folgenden Bedingungen unterworfen:

Die Spinntemperatur betrug 270°C, der Spinnkopf besaß 80 öffnungen, von denen jede einen Durchmesser von 0,8 mm aufwies, die Auspreßgeschwindigkeit betrug 6 g/min, die Abzugsgeschwindigkeit betrug 500 m/min, das Verhältnis zwischen dem Düsenöffnungsquerschnitt und dem Querschnitt des gebildeten Filamentes betrug 840, der Faden trat in eine Atmosphäre ein, die bei 20⁰C und bei einer relativen Feuchtigkeit von 70% gehalten wurde, und man erhielt einen unverstreckten Faden von 100 den bei 20 Einzelfilamenten und er besaß einen Orientierungsgrad von 0,89, eine Dehnbarkeit von 274% und eine Beibehaltung der Dehnbarkeit von 95% nach Ablauf von 1 Stunde und 89% nach Ablauf von 24 Stunden. Die unverstreckten Filamente wurden unmittelbar darauf bis zu dem 3,3fachen der ursprünglichen Länge bei 60⁰C verctreckt. Die verstreckten Filamente hatten einen Tiler von 1,6 den, einen Orientierungsgrad von 0,91, einen Kristallinitätsgrad von 53°/o, einen unmittelbar nach der Streckgrenze in der Belastungsdehnungskurve gemessenen Modul von 0,31 g/den, eine Zugfestigkeit von 5,1 g/den, eine Dehnbarkeit von 38%, einen Zugfestigkeitserholungsgrad von 98% bei 5% Dehnung, einen Ausgangsmodul von 39 g/den, eine Schrumpfung in heißem Wasser von 2,1% und eine Dichte von 1,163. Diese verstreckten

ίο Filamente wurden mit 1800 Verdrehungen/m gezwirnt und anschließend bei 200⁰C während einer Zeitdauer von 10 Sekunden hitzebehandelt, worauf die Zurückdrehung erfolgte. Die dabei erhaltenen gekräuselten Filamente hatten eine stark erhöhte Zugfestigkeitserholungsfähigkeit und zeigten einen Längungsprozentsatz der Kräuselung von 140% sowie einen Erholungsprozentsatz der Kräuselung von 99%.

Beispiel 2

Polypivalolacton mit einer grundmolaren Viskosität von 3,0 wurde schmelzversponnen. Das benutzte Polypivalolacton enthielt 0,3% 4,4'-Butyliden-bis-(6-tert.-butyl-m-cresol). Der Spinnprozeß wurde in einer Atmosphäre ausgeführt, die bei 22⁰C gehalten wurde und eine relative Feuchtigkeit von 65% enthielt. Folgende Bedingungen wurden eingehalten:

Die Spinntemperatur betrug 290⁰C, der Spinnkopf besaß 18 Spinndüsenöffnungen, von denen jede einen Durchmesser von 0,7 mm aufwies, die Abzugsgeschwindigkeit betrug 550 m/min und das Verhältnis A betrug 500. Die so erhaltenen unverstreckten Filamente besaßen einen Einzeltiter von 10,5 den, einen Orientierungsgrad von 0,88, eine Dehnbarkeit von 296%, eine Beibehaltung von 95% dieser Dehnbarkeit nach Ablauf von einer Stunde und von 93% nach Ablauf von 24 Stunden. Diese unverstreckten Filamente wurden dann auf das 3fache ihrer ursprünglichen Länge bei einer Temperatur von 100⁰C heißverstreckt; man erhielt Filamente mit einem Einzeltiter von 3,9 den,

4c einer Zugfestigkeit von 5,3 g/den, einer Dehnbarkeit von 34%, einen Zugfestigkeitserholungsgrad von 99,5% bei 5% Dehnung, einen Ausgangsmodul von 43 g/den, einen Orientierungsgrad von 0,91, einen Kristallinitätsgrad von 49%, einen unmittelbar nach der Streckgrenze in der Belastungsdehnungskurve gemessenen Modul von 0,32 g/den.

Diese verstreckten Filamente wurden anschließend einer lockeren Verdrehung unter den folgenden Bedingungen unterworfen: Die Zahl der Drehungen betrug 2,950 T/m, die Temperatur betrug 170⁰C, die Fadeneinführungsgeschwindigkeit betrug 50 m/min und die Einführungsverhältniszahl betrug -20%. Der Helancaschrumpfungsprozentsatz der entstehenden gekräuselten Filamente betrug 265%.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herüellen eines im wesentlichen aus Polypivalolacton mit einer grundmolaren Viskosität [η] von mindestens 0,7 bestehenden Kräuselfadens, durch Schmelzspinnen des Polymeren durch eine Spinndüsenöffnung mit einem Durchmesser von mindestens 0,3 mm bei einer Temperatur von 240 bis 310⁰C und Verstrecken des gesponnenen Fadens, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze unter Ausübung eines derart hohen Zuges versponnen wird, daß folgende Bedingung erfüllt ist:

A ^ 1367[_(/]-⁵·⁶¹²,

worin A die Verhältniszahl zwischen den Querschnitten der Düsenöffnung und des verfestigten, noch unverstreckten Fadens ist, und daß der Faden nach dem Verstrecken einem üblichen mechanischen Kräuselungsverfahren bei einer Temperatur im Bereich von 120 bis 220°C unterworfen wird.