DE1964193A1 - Verstreckter Verbundfaden - Google Patents

Description

Kanegafuehi Eoseki ICabushilri Kaisha Tokyo / Japan

Verstreokter Verbundfaden

Es wurden bislang bereits sahlreiohe Untersuchungen angestellt, um schraubenförmig gekräuselte Verbundfaden herzustellen, indem zwei oder mehrere verschiedene Materialien in der vVeiüe gemeinsam versponnen wurden, daß ein einheitlicher Faden gebildet wird, der die Komponenten in exzentrischer Beziehung über den Querschnitt äea FadenB enthält. Ίίβ i Verton du ng von -saal Materialien _? die erheblich verschieden',' ph;/;jikali£iühe Eiij^nachaften, beispielsweise sin ver- ;;ühioflener; vea fclioha.?* 3chrumpfen baaifcKen, wird bei, einer ί« Lon iiarjhböh-aniluiKr iloi* tr ο ^ ρ ο mm üu η und ireratraokfcen drsifisa eine K^r"i^.'u.-:ej.>u}^ 6f:.;eugt. Bei diesen (intor-

BAD

suchungen hat man sieh um die Auswahl und die Kombination der beiden miteinander au verspinnenden Materialien bemüht. "Letztere v/erden entsprechend dem Ziel und dem Verwendungszweck dsr gesponnenen Verbundfaden bestimmt.

Dabei hat sich herausgestellt, daß zusammengesetzte Polyacryl-

nitrilfasern im allgemeinen in ihrer Kräuselentwieklungsmög-

lichkeit schlechter sind. Dies ist auf die folgenden Tatsachen zurückzuführen j

Zum ersten besteht naturgemäß eine erheblich enge Beschränkung hinsichtlich der miteinander zu verspinnenden Materialien, die aus Acrylnitril-Polymeren bestehen. Zur Herstellung von. Verbundfäden mit ausgezeichneter Kräuselentwicklungsfähigkeit wird es bevorzugt, daß der Unterschied der Warmeschrumpfbarkeit der beiden miteinander zu verbindenden Materialien so groß wie möglich ist, so daß in den meisten Fällen zur Erzielung guter Ergebnisse zwei Acrylnitril-Polymere eingesetzt wurden, die sich in dem Polymerisationsgrad unterschieden, oder zwei Spinnlösungen von polyacrylnitril mit verschiedenen Konzentrationen, oder manchmal zwei Acrylnitril-Copolymere, ^ die sich voneinander durch die Menge oder die Art ihrer Comonomeren unterschieden. Zu große Mengen oder zu große qualitative Unterschiede zwischen diesen Acrylnitril-Polymeren, die miteinander versponnen werden sollen, bewirken jedoch entweder eine Verschlechterung der Wärniebeständigkeit oder das Aufspalten der Komponenten der resultierenden Verbundfaden, wodurch ihr Gebrauchswert extrem verringert wird. Es ist daher nicht einfach,eine geeignete Kombination von Spinnmaterialien aufzufinden, die den Bedingungen einer ausgezeiohtiGtöri Wärmeboatändigkeit und einer gegensei feigen Verträglichkeit genügen und din hinsichtlich der Wärmeschrumpfbarkeib sich stark lUiier

BAD ORIGINAL

n0!)Ö27/1903

Zum zweiten zeigen Acrylnitril-Polymere, einschließlich ihrer Homopolymeren im allgemeinen eine extrem niedrige Schrumpfspannung, wenn sie durch Erwärmen geschrumpft werden. Im Falle, wenn die Wärmeschrumpfbarkeit der Komponente a. höher ist als diejenige der Komponente t), dann bildet der Verbundfaden durch die Y/ärmebehandlung eine spiralige Kräuselung aus, in welcher naturgemäß die Komponente a mit der höheren Wärmeschrumpfbarkeit im Inneren der Spiralen angeordnet ist. Weiterhin hängen die Kräuseleigenschaften der erhaltenen Verbundfaden, wie die elastischen Eigenschaften und die Kräuselbeständigkeit hauptsächlich von der Natur der Komponente a ab. Es ist daher äußerst wichtig für die Komponente ji ein relevantes Polymeres auszuwählen. Da jedoch die Komponente mit der höheren Wärmeschrumpfbarkeit im allgemeinen eine niedrigere thermische Schrumpfspannung aufweist, haben derartige Verbundfaden oftmals den Nachteil, daß die Kräuselentwicklungsfähigkeit erheblich vermindert wird oder daß die aus solchen Fäden zusammengesetzten Garne oder Flächengebilde nicht gleichförmig sind, was zum großen Teil auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die Fäden zusammengedrückt werden und in dem Garn oder dem Flächengebilde die Freiheit zur Bewegung verlieren. Dies führt zu Garnen oder Flächengebilden mit verminderter Deckkraft, so daß von den Eigenschaften der Acrylfasern nicht der beste Gebrauch gemacht werden kann.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen neuen zusammengesetzten Polyacrylnitrilfaden zur Verfugung zu stellen, der eine ausgezeichnete Kräuselentwicklungsfähigkeit aufweist und bei dem die vorstehend aufgeführten Nachteile vollständig beseitigt sind.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen gleichförmig gekräuselten, zusammengesetzten Polyacrylnitrilfaden her-

009827/1903 BAD original

-A-

zustellen, flor bessere Kräuaeleigenachaften, wie Kräuselfroquens, Ei'Kuselelastisität und Kräuselbeständigkeit aufweist.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein verstreckter Verbundfaden aus zwei faserbildende η Acrylnitril-Polymerkomponenten, die exzentrisch angeordnet und miteinander in Seite-an-Seite- odor in Hüllo-und-Kern-Beziehung durch die gesamte Länge des Fadens verbunden sind, der dadurch gekennzeichnet ist, daß mindestens eine dieser Komponenten aus einem Acrylnitril-Copolymeren aus 65 bis 95 Gew.-$ P Acrylnitril und 35 bis 5 Gew.-/; eiriRs höheren Alkylacrylats mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe besteht, v/obei der Unterschied iir Gehalt des höheren Alkylacrylats zwischen den beiden Komponenten mindestens 5 Gew.-fo, bezogen auf das Polymere, beträgt und die Komponente, die den größeren Anteil des höheren Alkylacrylats enthält, im Vergleich zu der anderen Komponente weniger Acrylnitril enthält und daß das Produkt aus der Differenz der Schrumpfbar keit der beiden Komponenten und aus der restlichen Schrumpfspannung mindestens 50 beträgt.

Der erfindungsgemäße Faden ist dazu imstande, durch seine . gesamte Länge hindurch nach dem Erwärmen auf 100⁰G im entspannten Zustand eine gleichförmige schraubenförmige Kräuselung auszubilden, die eine Frequenz von 80 bis 50, insbesondere 10 bis 40 pro 25 mm der gekräuselten länge, einen Elastizitätsgrad unter Belastung entsprechend 50 mg pro Denier von mindestens 75 #, insbesondere mindestens 80 ^;und eine Retention des Elastizitätsgrades unter Belastung entsprechend 150 mg pro Denier von mindestens 85 «S, insbesondere mindestens 90 #, bezogen auf den Elastizitätsgrad, unter Belastung entsprechend 50 mg pro Denier, besitzt. Der erfindungsgenri'jo Verbundfaden ist durch eine

009827/1903

1364193

hohe Kräuselentwicklungsfähigkeit und Kräuselstabilität beim Verspinnen zu Garn und beim Verweben oder Verwirken zu Pläehengebilden charakterisiert.

Der Einfachheit halber soll unt^r dem Ausdruck "höheres Alkylacrylat", wie er hierin verwendet wird, eine Struktureinheit mit der allgemeinen Formel

"· GHo "* O —

COOR ·

verstanden werden, worin R Wasserstoff oder eine Methylgruppe und R^! eine höhere Alky !gruppe mit 5 bis 14 Kohlenstoff atomen bedeuten.

Bisher waren bei der Herstellung von zusammengesetzten Acrylnitrilfasern die ausgewählten Komponenten im allgemeinen auf diejenigen beschränkt, die aus einem Copoiymoren oder einem Torpolymersn von Acrylnitril und mindestens einem Comonomeren des neutralen oder hydrophilen

, ß-monoäthylenischen Additionstyps, wie Vinylacetat, Acrylamid, Acrylsäure, Acrylsulfonat, niedere Alkylacrylate, z.B. Methylacrylat und Methyline thacry lat und dergleichen bestanden, In der befcanntgemachten Japan. Patentanmeldung 11,136/1966 sind stark schrumpfende Pasern beschrieben, die duroh alleiniges Verspinnen eines Copolymere η aus Butylacrylat, Oetylvinyläther, laurylvinyläfcher oder dergleichen erhalten v/erden. In der Japan, Patentanmeldung 19»554/196ö ist die homogene Emaioionnpolymorioatiüri von 2-lthylhü3£yiaorylat bos(jhrieben* Auf die Kor3fcelluag von VorbundfadQn beziehen üioh diene Vorofföntliohuri^eri ,jodoch nichU

Geeignete höhere Alkylacrylate, d.h. Acrylsäureester höherer Alkohole mit 5 bis H Kohlenstoffatomen umfassen beispielsweise dio Verbindungen Amylaerylat, Hexylacrylat, 2-Äthylhexylacrylat, Octylacrylat, Decylacrylat, Laurylacrylat, Myristylacrylat, Amylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Octylmethacrylat, 2-Athylhexylmethacrylat, Decylmethacrylat, Laurylmethacrylat und deren Derivate. Bei Verwendung eines niederen Alkylaerylats mit 4 oder weniger Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe besitzen die resultierenden Verbundfaden nicht die zufriedenstellende Krauselentvvicklungsfähigkeit und die erwünschton Kräusoleigenschaften, die die Merkmale der vorlie-

™ genden Erfindung darstellen bzw. es findet manchmal ein Aufspalten der Komponenten nach dem Verstrecken statt. Andererseits werden bei Verwendung von höheren Alkylacrylate η mit15 oder mehr Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe die öopolymeren nicht nur für den Verspinnprozeß nicht anpassungsfähig, was auf die extreme Erniedrigung ihrer Löslichkeit in den bislang zur Auflösung von Polyacrylnitril verwendeten üblichen Lösungsmitteln zurückzuführen ist, sondern ergeben auch Fasern, die erheblich schlechtere physikalische und mechanische Eigenschaften, wie Glanz, Zugfestigkeit _t Bruchdehnung und dergleichen besitzen, was auf die erhöhte Entglasung

W zurückzuführen ist. Im allgemeinen sind Acrylnitril-Copolymere mit höheren Alkylestern der Methacrylsäure hinsichtlich der Löslichkeit in Lösungsmitteln den mit höheren Alkylestern der Acrylsäure etwas unterlegen, wobei es insbesondere so ist, daß je größer die Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkylgruppe ist, de3to opaker oder trüber die Lösungen sind. Insoweit jedoch, als die Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkylgruppe in dem oben genannten Bereich sich befindet, ergibt das

009827/1903

BAD ORIGINAL

Copolymere eine Lösung mit guter Filtrierbarkeit und guter Verapinnbarkeit und ist als Spinnmaterial zufriedenstellend geeignet.

Da die Kräuselentwicklungsfähigkeit und die Kräuseleigenschaften der Verbundfaden im großen AusmaiS τοη der ITatur der Komponenten mit der höheren Wärme schrumpf barkeit, die naturgemäß im Inneren der Spiralen angeordnet ist, abhängt, sind deren physikalische Eigenschaften von sehr großer Bedeutung. Die Komponente mit der höheren Y/ärmeschrumpfbarkeit sollte daher,um die Ziele der Erfindung zu erreichen, eine hohe Schrumpfspannung, eine hohe Y/ärmebeständigkeit und eine ausgezeichnete Verträglichkeit mit der anderen Acrylnitrilpolymerkomponente mit niedrigerer Wärneschrumpfbarkeit besitzen. Diese Erfordernisse werden vollständig durch eine höher schrumpfende Komponente erfüllt, die aus einem Acrylnitril-Copolymeren oder -lerpolymeren aus 65 bis 95 Gevi.-?a gebundenem Acrylnitril und 35 bis 5 Gew.-fo eines gebundenen höheren Alkylacrylats besteht oder das ferner noch eine geringe Menge eines anderen gebundenen «,ß-monoäthylenisch ungesättigten Comonomeren enthält.

Die polymerisierbarη ^,ß-monoäthylenisch ungesättigten Comonomere, die sogenannte Färbungsverbesserer darstellen, schließen saure und basische Comonomere ein, wie p-Styrolsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure und deren Salze; Vinylpyridin, Vinylimidazol, Vinylpyrrolidon und dergleichen. Diese Comonomeren können in Mengen bis zu 5 Gew.-^ eingesetzt werden. Folglich kann der größte Gehalt des höheren Alkylacrylats 30 bis 35 Gew.-^, bezogen auf das Polymere sein, wobei

009827/1903

einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung darin besteht, daß eine derartige große Menge des höheren Alkylacrylats in das Copolymere eingeführt werden kann. Das bedeutet, es können, da je nach dein beabsichtigten Zweck beliebige Komponenten mit gewünschter Schrumpfbarkeit erhältlich sind, verschiedene Verbundfäden hergestellt werden, die innerhalb eines weiten Bereichs hinsichtlich ihrer Kräuseleigenschaften unterschiedlich sind und die bisher noch nicht hergestellt werden konnten. Somit sind die Verbundfäden gemäß der Erfindung für verschiedene Einsatzzwecke von Acrylnitrilfasern gut geeignet.

Die Komponente mit einer geringeren Menge von gebundenem Acrylnitril sollte das höhere Alkylacrylat in einer größeren Menge im Vergleich zu der anderen Komponente mit einer größeren Menge von kombinierten Acrylnitril enthalten, wobei die Differenz im Gehalt des höheren Alkylacrylats zwischen den beiden Komponenten mindestens 5 ^cf«, vorzugsweise 10 Gew.-$, bezogen auf das Polymere betragen sollte, um bei den resultierenden gekräuselten Pasern eine zufriedenstellende Kräuselfrequenz zu gewährleisten.

Ein weiteres Kennzeichen der erfindungsgemäß eingesetzten Acrylnitril-Copolymerkomponente ist ihre hohe Wärnieboständigkeit. Wenn ein nicht kristallisierbares Comonomeres in ein Acrylnitril-Polymeres eingeführt wird, dann wird gewöhnlich das Phänomen beobachtet, daß die Wärmebeständigkeit des Polymeren entsprechend der Menge des eingeführten Comonomeron erheblich erniedrigt wird. Tatsächlich schrumpfen Garne aus einem Acrylnitril-Copolymeren, welches mehr als 15 bis 16 Gew.-io Methylacrylat enthält, bei der Wasserdampfbe-

«08827/1903 bad

1364193

— Q —

Handlung bei 13O⁰C extrem starfc ein und die einzelnen fäden der Garne kleben aneinander. Demgegenüber ist es nicht vorhersehbar, daß die Einführung von 35 Gew.~$ des höheren Alkylacrylats, das eine Hexylgruppe enthält, ein derartiges Verkleben der erhaltenen Fasern nicht bewirkt. In diesem Zusammenhang kann darauf hingewiesen werden, daß in dem oben genannten Pail die Menge des einverleibten Methacrylate etwa 10 liol-fo beträgt, während diejenige des höheren AZfcylaerylats etwa 14 Mo1-$ ist» Aus dieser Tatsache ergibt sich die Überlegenheit eier Y/ärmebeständigkeit der Komponente, die aus dem höheren Alkylaerylat-Copolymeren besteht.

Die Komponente mit der höheren Schrumpfbarkeit_y welche gemäß der Erfindung verwendet wird, weist den Vorteil einer Fähigkeit sur festen Verbindung bzw«, einer ausgezeichneten Verträglichkeit mit der anderen Komponente mit niedrigerer Schrumpfbarkeit auf, so daß es nicht notwendig ist, die letztere Aerylnitril-Copolymerkomponente vom Gesichtspunkt der gegenseitigen Verträglichkeit her zu spezifizieren. Diese Tatsache erleichtert gleichfalls die Herstellung von verschiedenen Verbundfaden, dio hinsichtlich ihrer Kräuseleigenschaften in f einem weiten Bereich variieren. Dieser Umstand stellt einen wesentlichen Vorteil der vorliegenden Erfindung dar.

Es wird jedoch vom Standpunkt der Qualität der Verbundfaden bevorzugt, daß die Komponente mit niedrigerer Sohrampfbarkeit Ik wesentlichen aus oinem Acrylnitril-Hcr-or^lyinorcm όή,β^ _£113 oifi<?m öopolymeron oder Jerpolylaoreft-, ve*.'.'.ches-¹- ^idGBtonsi 75 Gow.-^ gebundenes Aoryl» iiitril ?;:id bis.: si* 2^£> Oew_e-^S mi^dößtsJiB ein^B Moaomoren vom Tionofirftylenifc^herj Iddltionstyp, aaß damit mit Bin-

BAD OMGINAl.

Schluß des höheren Alkylacrylats verbunden ist, enthält. Falls der Acrylnitrilgehalt weniger als 75 Gew.-# "beträgt, dann wird der Initialmodul, sowie der Kräuselelastiaitätsgrad der erhaltenen Verbundfaden erniedrigt, wodurch der sogenannte "Acrylgriff", die Dimensionsstabilität und die Voluipinosität des daraus hergestellten Fläehengebildes verschlechtert wird.

Ferner muß die Kombination aus der oben genannten höher } schrumpfenden Komponente und aus der niedrigerer schrumpfenden Komponente, die den Verbundfaden der Erfindung bildet, dem Erfordernis genügen, daß das Produkt aus der Differenz der Schrumpfbarkeit der beiden Komponenten (a£$) und der restlichen Schrumpf spannung (δ F mg/denier) mindestens 50, vorzugsweise mindestens 100 beträgt.

Unter der Bezeichnung "restliche Schrumpfspannung" soll eine Schrumpfspannung der höher schrumpfenden Komponente, die dem Unterschied der Schrumpfbarkeit zwischen den beiden Komponenten entspricht oder mit anderen Worten eine Schrumpfspannung, die in der höher schrumpfenden Komponente nach der Beendigung der Kontraktion der W niedrigerer schrumpfenden Komponente zurückbleibt, verstanden werden.

Die Schrumpfbarkeit einer Komponente wird bestimmt, indem man die Schrumpfung eines Fadens aua der Monokomponentöjder aua dem botreffenden Polymeren gesponnen und" sonst auf praktisch die gleiche Art und bei praktisch gleichen Bedingungen, wie der Bikomponentenfaden behandelt worden ist, nach dem Eintauchen in kochendoD Wassor boi verschiedenen Spannungen bestimmt. Dies geht nach folgender Arbeitsweise vor sich:

BAD ORIGINAL

009827/1903

Es werden mehrere Proben von äem wie oben hergestellten Monokomponentenfaden genommen. Ein einziges Ende dar Probe wird mit einem Gewicht, das einem Dreißigstel Gramm pro Denier entspricht, belastet, worauf die Länge im Belastozustand bei 25 C und 65 # r.F. genau gemessen wird. Nachdem man das Gewicht durch ein anderes Gewicht, das 0 bis 700 mg pro Denier entspricht, ersetzt hat, wird der Probefaden 10 Minuten in kochendem Y/asser bei 100⁰C zum Schrumpfen eingeweicht. Der geschrumpfte Probefaden wird dann im belasteten Zustand 24 Stunden bei 25⁰C und 65 fo r.F. an der Luft getrocknet. Die Messungen werden unter Verwendung jedes Differenzgewichtes in der Schrumpfungsbehandlung bei einer ge- . nügend großen Probenzahl des gleichen Monokomponentenfaden durchgeführt, bis praktisch kein Schrumpfen mehr beobachtet wird, was auf das Gleichgewicht der Belastung mit der Schrumpfspannung zurückzuführen ist. Nachdem man das Gewicht wieder durch das Ursprungsgewicht ersetzt hat, bestimmt man die Länge des getrockneten Probefadens. Die Schrumpfung wird als prozentualer Verlust der ursprünglichen Lange nach dem Schrumpfen, d.h. als prozentualer Unterschied zwischen der Länge vor dem Schrumpfen und der Länge nach dem Schrumpfen gegenüber der ersteren Länge angegeben. Die in verschiedenen Meßreihen erhaltenen Schrumpfungen werden als Belastungs-Schrumpfungskurve grafisch dargestellt, aus welcher die Differenz der Schrumpfbarkeit der beiden Komponenten und die restliche Schrumpfspannung erhältlich ist.

Im folgenden wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Das Diagramm der Zeichnung zei£t die Beziehung zwischen den Schrumpfungen der beiden Komponenten und

008827/1903

ORIGINAL

der aufgebrachten Last und veranschaulicht den Unterschied zwischen der Schrumpfbarkeit und der restlichen Sehrumpfspannung.

In der Figur beziehen sich die Kurven (A) und (B) auf die Schrumpfungen des Fadens (A¹) aus der höher schrumpfenden Komponente und des Fadens (B¹) aus der niederer schrumpfenden Komponente. Die Linie OX zeigt die Schrumpfbarkeit des Fadens (A¹); die Linie OX' die Schrumpfbarkeit des Fadens (B^!)· Bei der Kombination a us dem Faden (A¹) und dem Faden (B¹) zeigt die Linie XX¹ die restliche Schrumpfbarkeit, die in dem Faden (A¹) noch zurückbleibt, nachdem der Faden (B¹) geschrumpft ist, d.h. die Differenz der Schrumpfbarkeit ( d £ fo) zwischen
den beiden Fadenkomponenten. Die Ausdehnung der horizontalen geraden Linie in der Kurve (B) schneidet die Kurve (A) beim Punkt Y. Die den Schnittpunkt Y durchlaufende Senkrechte schneidet die Abszisse bei dem
Punkt Z. Die Belastung (mg/denier),die dem Schnittpunkt Z entspricht, stellt die restliche Schrumpfspannung
) dar.

Die Kräuselentwicklungsfähigkoit der Verbundfaden ist durch die Beziehung zwischen der Differenz der Schrumpfbarkeit der beiden Komponenten und der rostlichen
Schrumpfspannung charakterisiert. Vom Standpunkt des praktischen Betriebs her ist es von größerem Vorteil, Verbundfaden mit der Kombination von Komponenten, die eine große restliche Schrumpfspannung zeigen, herzustellen, als Verbundfaden mit großer Unterschiedlichkeit der Schrumpfbarkeit zwischen deren beiden Komponenten zu bilden. Der Hauptgrund bierfür ist der, daß die erstgenannten Verbundfäden eine stabilere Kräuselung entwickeln.

009827/1903

Es ist schon herausgestellt worden, daß die Wahrscheinlichkeit zur Deformation bei Polyacrylnitril-Kräuselfasern mit dem Problem verbunden ist, die Lösung in der Wärmebehandlung, wie der Krauselentwicfclungsbehandlung und dem Farben zu erwarten.

Die Komponente mit der höheren Schrumpfbarkeit in dem Verbundfaden der Erfindung zeigt immer einen höheren Wert der restliohen Schrumpfspannung im Vergleich mit beliebigen Komponenten bei beliebigen herkömmlichen zusammengesetzten Polyacrylnitrilfäden, die eine unterschiedliche Schrumpfbarkeit zwischen den beiden Komponenten haben, die derjonigen des Verbundfadens der Erfindung gleich ist. Polglich kann der Verbundfaden gemäß der Erfindung Kräusel mit ausgezeichneter Stabilität im Vergleich zu den herkömmlichen zusammengesetzten Polyacrylnitrilfäden erzeugen.

In diesem Zusammenhang kann gesagt werden, daß die Padenkomponenten so ausgewählt und kombiniert werden sollton, daß das Produkt aus der Differenz in der Schrumpfbarkeit und aus der höher schrumpfenden Komponente mindestens 50, vorzugsweise mindestens 100 betragen kann. Palis dieses weniger als 50 ist, dann entwickelt der Verbundfaden so eine geringe Kräuselung bzw, die Kräuselung ist für praktische Zwecke nicht brauchbar.

Die Ausbildungsfähigkeit einer Kräuselung mit ausgezeichneter Stabilität und hoher frequenz hängt von dem oben genannten Produkt 4 £ x 6 P ab. Jadooh beeinflußen auch andere physikalischen und mechanischen Paktoren, wie der Biegemodul, die relativen Anteile

nnoft97/1ona

•der Komponenten und die Querschnitts-gestalt des Ver-' buMfadens die Kräuselstabilität und die Kräuselfreqnenz im gewissen Ausmaß und können somit eine Variierung in der Differenz der Schrumpfbarkeit genauso wie die restliche Schrumpfspannung mit sich bringen. Bei ■den in den Beispielen beschriebenen Arbeitsweisen werden zufriedenstellende Ergebnisse bei einer Differenz der Schrumpfbarkeit Δ ί von etwa 2,5 bis 36, einer rostlichen Schrumpfspannung ö F von etwa 17 bis 43 und einem Produkt &£ χ Δ F von 65 bis 1200 erhalten.

Im folgenden soll das Verfahren zur Herstellung der Verbundfäden näher beschrieben werden.

Die Herstellung des Acrylnitril-Copolymeren, das ein höheres Alkylacrylat enthält, kann mit zufriedenstellenden Ergebnissen nach den herkömmlichen Verfahren durchgeführt werden, wobei jedoch auf Grund der geringen Wasserlöslichkeit des Monomeren aus dem höheren Alkylacrylat die Emulsionspolymerisation und die Lösungspolymerisation bevorzugt werden. Ein höheres Alkylacrylat hat eine ziemlich gute Fähigkeit für die Oopolymerisation mit Acrylnitril, wobei die Aua-P beute des Gopolymeren oftmals,je naoh den Polymerisationsbedingungen, über 95 # hinausgeht, so daß die Menge der nicht umgesetzten Monomeren, die abgetrennt werden müssen, vortoilhafterweise sehr klein gehalten wird. Es brauchen mit Ausnahme der herkömmliohen Zusatzstoffe, wie Katalysatoren, Emulgatoren und dergleichen¹ für die Polymerisation keine speziellen Additive verwendet werden. Daa duroh die Polymerisation erhaltene Polymere wird im Falle der üöaungspolymerisation direkt dem Spinnvorgnng unterworfen·

0Ö9827/1803 .

D OWÖlNW-

Sonst geschieht dies nach dem Reinigen, Trocknen und dem Auflösen in einem Lösungsmittel. Die Spinnlösung stellt eine 15 bis. 25 "folge (Gewicht) Lösung des Polymeren in einem organischen oder anorganischen Lösungsmittel dar und besitzt gewöhnlich eine Viskosität von 100 bis 500 Poise.

Bei dem Spinnverfahren kann entweder eine Seite-anSeite-Verbindung oder eine exzentrische Hüllen-Kern-Anordnung gewählt werden. Die erstore verleiht den erhaltenen Pasern bessere Kräuseleigenschaften,

Die gemäß der Erfindung hergestellten Fasern enthalten ferner vorzugsweise etwa gleiche Teile der beiden Komponenten, obwohl man auch gute Ergebnisse mit zusammengesetzten Pasern erhält, die mindestens 30 i<> oder insbesondere mindestens 40 % (Gewicht) einer Komponente und bis zu 70 fof insbesondere bis zu 60 fo (Gewicht) der anderen Komponente enthalten. Zur Herstellung der Verbundfäden kann jede beliebige bekannte Spinndüse für das gemeinsame Verspinnen eingesetzt werden.

Die Verspinnung kann nach dem Naßverfahren, Trockenverfahren odor nach dem Semi-Schmelz-Verfahren durchgeführt werden* Im Falle der ITaßvorspinnung ist eine besondere Berücksichtigung der Fällungsbedingungen erforderlich. Einer der verschiedenen Gründe,warum bis jetzt noch keine höheren Alkylacrylate,zumindest in der Faserindustrie,noch nicht technisch hergestellt worden sind, stellt ihren Nachteil der unbefriedigenden Spinnbarkeit oder Verstreckbarkeit, der auf ungeeignete Fällungsbedingungen zurückzuführen ist, sowie die Entglasung der erhaltenen Fasern, die dadurch bewirkt

009827/1903 BADORtG₁NAL

wird und den unzulänglichen Glanz und die unzulängliche Qualität dar. Insbesondere, wenn das Lösungsmittel für die Polymermischung ein organisches Lösungsmittel, z.B. Dimethylformamid ist und wenn das Fällungssystem eine wässrige Lösung desselben oder ein Gemisch damit darstellt, dann findet es nicht selten statt, daß obwohl es auch in gewissem Maße von der Fatür der Polymermischung abhängen kann, daß die Durchführung des Spinnbetriebs unmöglich wird, so daß die geeigneten Bedingungen der Fällung auf einen extrem engen Bereich eingeschränkt sind.

Die Fällungssysteme, die für die Herstellung der Verbundfäden der Erfindung gut geeignet sind, stollen wässrige Lösungen von bestimmten niederen Alkoholen, wie Methanol, Äthanol, Propanole Isopropanol, Butanol, Ithylenglyeol, Glycerin und dergleichen,· von anorganischen Salzen, wie Rhodanaten, Kalziumchlorid, Zinkchlorid und dergleichen und von anorganischen Säuren, wie Salpetersäure, Schwofelsäure und dergleichen dar. ?/elche Lösungsmittel für die Spinnlösung auch immer verwendet werden, eine gute Verspinnbarkeit und Fasern mit ausgezeichneter Qualität sind bei derartigen Fällungssystemen erhältlich. Schließlich kann es noch notwendig sein, die Koagulationsbedingungen so auszuwählen und zu regeln, daß das Lösungsmittel in der gesponnenen fadenartigen Lösung extrahiert und soweit wie möglich in das Fällungsbad hineindiffundiert werden kann, wodurch sowohl im inneren Teil als auch in dem Umfangsteil der Faser eine homogene Fällung stattfinden kann. Von diesem Standpunkt aus gesehen, ist es für die Verbundfaden der Erfindung vorzuziehen, diese nach einem Trockenspinnverfahren herzustellen.

0 0 9 8 2 7/1903 bad

196-193

Fach dem auf diese Weise erfolgenden Herstellen des Fasorgefüges werden die verfestigten Fasern atf die herkömmliche Weise heiß vorstreckt, getrocknet und gegebenenfalls auf einem Rohr aufgewickelt. Das bevorzugte Verstreckungsverhältnis beträgt beim Trockenspinnen im allgemeinen 4 bis 8x, sonst 6 bis 12x. Auf Grund der guten Verträglichkeit findet bei den Verbundfaden der Erfindung während oder nach dem Verstrecken kein Aufspalten der einzelnen Komponenten statt.

Die Kräuselausbildung der Verbundfaden kann durch Verwondung der beliebigen bekannten Schrumpfmittel durchgeführt werden. Die Kräusolausbildung wird gewöhnlich durch Verwendung von heißem wässrigem Medium, wie heißem odor kochendem Wasser, Wasserdampf oder einer heißen hochfeuchten Atmosphäre durchgeführt, oder durch die Verwendung von heißer Luft oder anderer heißer gasförmiger oder flüssiger Medien, die gegenüber den Polymeren der Verbundfaden chemisch inert sind. Die Temperatur der Kräuselausbildung liegt gewöhnlich in der Nachbarschaft von 100⁰C, kann aber auch höher oder niedriger sein, wobei sie jedoch den Schmelzpunkt der niederer schmelzenden Polymerkomponente der Paser nicht übersteigt. Auf diese Weise erhält der gekräuselte Faden durch seine gesamte Länge hindurch oine gleichförmige und stabile, schraubenförmige Kräuselung mit einer Frequenz von 8 bi3 50, insbesondere 10 bis 40 pro 25 mm der gekräuselten Länge, einem Elastizitätsgrad unter Belastung entsprechend 50 mg pro Denier von mindestens 75 #, insbesondere mindestens 80 # und einer Retention dee Elastizitätsgrads untor Belastung entsprechend 150 mg pro Denier von mindestens 85 #, insbesondere

ORIGINAL

008827/1903

mindestens 90 $, bezogen auf den Elastizitätsgrad unter Belastung entsprechend 50 mg pro Denier.

Bei vielen Anwendungsarten der kontinuierlichen oder der stapelfaserförmigen Verbundfaden für Toxtilmaterialien werden auf die Flächengebilde und somit auf die einzelnen Fäden bei der täglichen Verwendung dieser Materialien relativ hohe Zugspannungen ausgeübt. Eine selbst bei hohen Spannungen hohe Kräuselstabilität, die für die Dimensionsstabilität der Kammgarn- oder Wirkprodukte aus diesen Kräuselfaden notwendig ist, ist somit für die praktische Verwendung der Fäden sehr wichtig. Die Eigenschaft der erfindungsgemäßen Verbundfäden, daß sie eine intensive Kräuselbarkeit unter Ausbildung von stabilen und dauerhaften Kräuseln auch nach der Anwendung'von hohen Zugspannungen oder hohen Belastungen auf die Fäden haben, macht sie für viele Textilanwendungen besonders geeignet, bei denen hoch gekräuselte voluminöse Fäden gewünscht sind und wo eine hohe Kräuselretention unter hoher Spannung von großer Wichtigkeit ist. Dies trifft auch auf die Kräuselfäden zu, die zu Stapellängen zerschnitten werden und die gewöhnlich zu Garnen versponnen und nach den bekannten Textilverfahren zu gewirkten oder gewebten Waren weiterverarbeitet werden. Die Stapelfasern die-' ser Erfindung können gekräuselt werden, bevor sie weitervorarbeitet werden oder in einem beliebigen Verarbeitungsstadium, beispielsweise nachdem sie zu Garnen versponnen worden aind oder nachdem dia gewebten oder gewirkten Waren aus diesen Garnen hergestellt worden sind. Bine weitere wichtige Anwendung stellt die Verarbeitung der endlosen Fäden zu voluminösen

009827/1803 bad

Fläehangebilden dar, die wiederum mit den endlosen Fäden im gekräuselten oder im ungekräuselten Stadium "durchgeführt, werden kann. Im letzteren Falle kann die Kräuselung nach dem Verweben oder Verwirken der Garne oder in jedem "beliebigen Stadium der Verarbeitung · durchgeführt werden. Sehr interessante Anwendungsarten für die endlosen Garne sind beispielsweise die Herstellung von Kammgarnflächengebilden, die aus den ungekräuselten Garnen, die die potentielle Kräuselung enthalten, hergestellt werden und die nach dem Verweben und Fertigstellen gekräuselt werden. Die Kammgarnflächengabilde haben ein Aussehen und eine Griffigkeit, die derjenigen von Produkten, die aus Stapelgarnen hergestellt sind, sehr ähnlich sind. Sie be-, sitzen aber nicht die Nachteile bei der Verarbeitung und bei der Verwendung dieser Flächengebilde.

In den nachstehenden Beispielen, die die Erfindung erläutern, sind die prozentualen Angaben, wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht bezogen. Ferner wurden in sämtlichen Beispielen die Polymeren in Form ihrer Lösungen in gleichen Volumina der Spinndüse zugeführt.

Die Kräuselfrequenz und der Elastizitätsgrad unter Belastung entsprechend 50 mg pro Denier der erfindungsgemäßen Fasern wurde nach dem folgenden Versuch erhalten:

Ein Ursprungsgewicht von 5 mg, wenn die scheinbare Den-Zahl des Fadens weniger als 5 ist, bzw. ein Ursprungsgewicht von 10 mg, wenn die scheinbare Den-Zahl des Fadens 5 oder.mehr beträgt, wird an das eine Ende eines gekräuselten Fadens angebracht. Die Gesamtzahl

009827/1903 BAD OßtGiNAL

der Kräusel in 25 mm der gekräuselten Länge unter der oben genannten Belastung, d.h. die Kräuselfrequenz wird abgezählt.

Die Fadenlänge ^₀ unter dem oben genannten Ursprungsgewicht wird bestimmt. Hierauf wird,nachdem der Faden 30 Minuten mit einem Gewicht, das 50 mg pro Denier entspricht, belastet worden war, die Länge des belasteten Fadens £. bestimmt. Nach dem Entfernen der Belastung wird der Faden 2 Minuten schrumpfen gelassen, worauf die Länge £ r, des gekräuselten Fadens unter dem oben genannten Ursprungsgewicht erneut bestimmt wird. Der Grad der Kräuselelastizität wird nach der folgenden Gleichung erhaltens

Z₁ - L· Grad der Kräuselela'stizität ($) = ^ ^- χ 100

Zur Bestimmung des Grads der Kräuselelastizität unter einer Belastung, die 150 mg pro Denier entspricht, wird die obige Arbeitsweise in der gleichen Weise durch geführt, mit der Ausnahme, daß anstelle des Gewichts, " das 50 mg pro Denier entspricht, ein Gewicht, welches 150 mg pro Denier entspricht, verwendet wird.

Beispiel 1

Durch Schlamm- oder Emulsions-Polymerisation wurden verschiedene Acrylnitril-Copolymere als niederer aohrump· fende Komponenten und verschiedene Acrylnitril-Copolymere mit höherem Alkylmethacrylat als höher schrumpfende Komponenten hergestellt. Diese Polymeren wurden in Dimethylformamid aufgelöet, um die jeweiligen Spinn-

0 0 9 8 2 7/1903 BAD original.

lösungen mit einer Polymerkonzentration von 25 fo herzustellen. Die Spinnlösungen wurden aus einer Spinndüsemit 50 Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,16 mm trocken versponnen, wodurch die jeweiligen Monokomponenten-Fädengarne gebildet wurden. Die Lösungen wurden bei 105⁰C extrudiert. Durch die Spinnzelle wurde parallel zur Laufrichtung des gesponnenen Garnes vorgewärmtes Stickstoffgas mit 255°0 geblasen. Die Garne wurden mit 250 m pro Minute aufgewickelt.

Die gesponnenen Garne wurden in kochendem Wasser auf die 4-fache ursprüngliche Länge verstreckt. Die verstreckten Garne wurden dann mit Wasser gewaschen und bei 120⁰O in einer Trockeneinrichtung getrocknet. Die erhaltenen Garne hatten eine Denierzahl pro Faden von Nach bestimmten Kombinationen aus den erhaltenen Fäden für die niederer schrumpfende Komponente und denjenigen für die höher schrumpfende Komponente wurde die Differenz der Schrumpf bar ke it (£ £ ) ^und die restliche Schrumpfspannung ( A F) bestimmt. Die entsprechenden Werte sind in Taballe 1 angegeben.

Auf der anderen Seite wurden Verbundfäden aus den Kombinationen aus den beiden Fäden-Komponenten in der gleichen Weise wie oben hergestellt, nur mit der Ausnahme, daß eine Spinndüse für ein Seite-an-Seite ge meinsames Verspinnen verwendet wurde, die 50 öffnungen mit einem Durchmesser von 0,16 mm enthielt. Die er haltenen Verbundfäden wurden zur Ausbildung ihrer Kräusel in Wasser von 100°0 erhitzt, worauf die Kräuseleigonschaften boetimmt wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

BAD ORIGINAL

009827/1803

	Niedriger schrumpfende Komponente	Tabelle 1	•	(mg/den.)	212,5
	ANq / —Mo,- —MAS *		Δ€	55,2	42,8
Nr.	AN91-Me8-MAS1	Höher schrumpfende Komponente	6,4	6,8	66,1
1	AN95-M^gMAS1	AN84-Me1^-MAS-,	6,3	17,4	45,6
2	AN89-MI^MAS1	Α%Γ21Ο -IMS1	3,8	11,2
3	AN87-MI^2-MAS1	3,9
4	A%7~412 -MS1

Fußnote 1) In den Tabellen sämtlicher Beispiele bedeuten

die Abkürzungen folgende gebundene Comonomere:

AN Acrylnitril

M6 ..... 2-Ä'thylhexylmethacrylat

MAS Natriummethacrylsulfonat

M12 ..... Laurylmethacrylat

2 ..... Äthylacrylat

4 ..... Butylacrylat

Fußnote 2) Die als Index angegebenen Zahlen bedeuten den prozentualen Gehalt des jeweiligen gebundenen Comonomeren.

0091*7/1803

- 23 Tabelle 2

ITr. Den. Zugfestig- Bruch- Kräusel- Grad der Kräusel- Retention keit beim dehnung frequenz elastizität QQ d.Kräusel-Bruch (<fo) (Ho./ unter exner Be- elastizitäi (g/dcn.) 25 mm) lastung von grades

50 mg/ 150 mg/ (#) den. den.

1«	3,2	2,6	32	29
2«	3,0	2,8	35	4
3'	3,0	2,4	29	19
4«	3,0	2,7	33	5

76

94,3

97,4

In der Tabelle 1 ist die Schrumpfspannung für die Nr. 1 und 2 sowie für die ITr* 3 und 4, die praktisch gleiche Unterschiede der Schrumpfbarkeit zeigen, zu vergleichen. Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist, sind die restlichen SchrumpfSpannungen der Nr. 1 und 3 hoch und die Produkte aus der Differenz der Schrumpfbarkeit und der restlichen Schrumpfspannung (Δε χ Δ F) übersteigen den Wert 50. Diese Werte spiegeln sich in den in Tabelle 2 dargestellten Kräuseleigenschaft wider, worin die Nr. 1¹ und 3¹ hinsichtlich der Kräuselfrequenz, des Grades der Kräuselelastizität und der Retention des Kräuselelastizitätsgrades überragende Werte zeigen. Diese Proben haben somit ausgezeichnete Kräuseleigenschaften.

Dazu im Gegensatz weisen, da das Produkt aus der Differenz der Schrumpfbarkeit una aus der restlichen Schrumpfspannung auf Grund der schlechten restlichen Schrumpf-Spannung bei den Nr. 2 und 4 weniger als 50 beträgt,

009827/1903

BAD

die entsprechenden Verbundfäden Nr. 2' und 4¹, dio aus den Polymeren der EIr. 2 und 4 hergestellt sind, eine derartig niedrige Kräuselbarkeit, daß sie für den praktischen Gebrauch nicht geeignet sind.

Beispiel 2

Durch Schlamm- oder Emulsions-Polymerisation wurden verschiedene Acrylnitril-Polymere als nieder schrumpfen-

J) de Komponenten und höher schrumpfende Komponenten hcrgestollt. Diesepolymeren wurden in Dimethylformamid aufgelöst, um. ihre jeweiligen Spinnlösungen mit einer Polymerkonzentration von 20 $ herzustellen. Die Spinnlösungen wurden aus einer Spinndüse in ein Isopropylalkoholbad mit 20⁰C naß versponnen, um ihre jeweiligen Monokomponenten-Fädengarne zu bilden. Die gesponnenen Garne wurden in einer 50 $igen wässrigen lösung von Isopropylalkohol bei 45⁰C 2,5x und dann 3,5x in kochendem Wasser weiter verstreckt. Die verstreckten G-arne wurden mit Wasser gewaschen und dann 1,2x bei 150⁰C in einer Trockeneinrichtung verstreckt. Die erhaltenen Garne

fc mit 300 Denier von 100 Fäden wurden mit 42 m pro Minute aufgewickelt.

Mach bestimmten Kombinationen der erhaltenen Fäden für die niedriger schrumpfende Komponente und denjenigen für die höher schrumpfende Komponente wurde die Differenz der Schrumpf barkeit (Ai) und die restliche Schrumpfspannung ( Δ F) bestimmt. Diese Werte sind in Tabelle 3 • zusammengestellt.

Auf dor anderen Seite wurden aus den Kombinationen der beiden Fädenkomponenten Verbundfaden mit 300 Denier von

009827/1903 _BA0

1964]93

100 laden in der gleichen Weise wie oben hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß die beiden Spinnlösungen gleichzeitig in Seite-an-Seite-Anordnung aus den gleichen Öffnungen einer Spinndüse extrudiert wurden. Die erhaltenen Verbundfaden wurden in Wasser von 100⁰C zur Ausbildung ihrer Kräusel erhitzt. Die Kräuseleigenschaften wurden bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt.

Tabelle 3

Niedriger
Mr. schrumpfende
Komponente

Höher

schrumpfende

Komponente

α ε

(mg/den.) Δ

5	AN93-6	5- MAS2	AN9^	Γ67,	- 110	5-I.iAS2	2,4	11,1	27
6	AN98	- MAS2	AN93-	-65	Γ67,	-MAS2	3,0	25,5	77
7	AN93-6	5- MAS2	AN89	-19	-610	-MAS2	3,7	12,2	45
8	AN9q51	7(5MAS2	AN88-VAc1	-610	0-MAS2	4,2	11,3	47
9	AN98	- MAS2	AN88-	-BiAS2	5,0	27,1	136
10		Il		5-MAS2	5,4	37,6	203
11	AU93-6	5 -MAS2	AN88	-MAS2	5,5	21,0	116
12	AN98	- MAS2	AN88	-MAS2	8,5	42,4	360

Fußnote 3) 6 2-Äthylhexylacrylat

1 ..... Mathylacrylat VAc····· Vinylacetat

009827/1903

	Den.	,0	Zugfestig keit beim	Bruch dehnung	Tabelle 4	G-rad der Kräusel elastizität (<fo)	-	-	84	78 '	93
		,1	Bruch (g/den.)	(#)		unter einer Belastung von 50 mg/ 150 mg/ den. den.	83	Retention d.Kräusel-	81	76	94
Nr.	3	,8	3,4	25	Kräusel frequenz	-	-	elastizi- tätsgrades (*)	80	77	96
	3	fO	3,6	24	(No./ 25 mm)	84	-	-
5»	2	,4	3,2	28	2	-		99
6·	3	,9	3,5	26	16	—	-
7'	3	,0	3,5	29	6	—
8·	2	,0	3,5	26	5	(nicht bestimmbar, weil sich die Kompo nenten aufspalteten)
9'	3		3,1	30		21
10'	3	3,3	30		18
11'			28
12'

In der obigen Tabelle 3 wird die Differenz der Schrumpfbarkeit (Δ I ) umso größer je größer die Probennummer wird. Die Nummern 6, 10, 11 und 12, die gemäß der Erfindung verwendbare Kombinationen darstellen,zeigen hohe restliche Schrumpfspannungen. Die Produkte aus der Differenz der Schrumpfbarkeit und der restlichen Schrumpfspannung gehen hierbei Über 50 hinaus, so daß die daraus hergestellten Fäden eine ausgezeichnete Schrumpfbarkeit aufweisen.

00982.7/1903

Insbesondere kann trotz der Tatsache, daß die Nummer im Vergleich zu den Nummern 7 und 8 eine geringere Differenz der Schrumpfbarkeit zeigt, die erstere doch ihre ausgezeichneten Kräusel ausbilden, was auf die hohe restliche Schrumpfspannung der höher schrumpfenden Komponente zurückzuführen ist, während die letzteren Nummern praktisch keine Kräusel ausbilden können, was auf die schlechteren restlichen Schrumpfspannungen ihrer höher schrumpfenden Komponenten zurückzuführen ist. Somit sind diese für den praktischen Gebrauch nicht geeignet.

Diese Ergebnisse werden durch die in Tabelle 4 angegebenen Kräuseleigenschaften voll bestätigt. Die Krauselfrequenz, sowie der Grad der Kräuselelastizität ist nämlich bei den Nummern 6·, 10', 11' und 12» groß. Insbesondere ist bei diesen Nummern die Retention des Kräuselelastizitätsgrads unter einer Belastung, die 150 mg pro Denier entspricht, und die in hohem Maß die Stabilität der Kräusel repräsentiert, erheblich hoch. Im Gegensatz dazu entwickeln die Nummern 7' und 8¹, wie aus der Kräuselfrequenz in der Tabelle 4 hervorgeht, Kräusel mit wenig zufriedenstellenden Eigenschaften. Ferner besitzen trotz der Tatsache, daß das Produkt aus der Differenz der Schrumpfbarkeit und der restlichen Schrumpfspannung mehr als 50 beträgt, die Fädenkomponenten in dem Verbundfaden der Nummer 9' keine gegenseitige Verträglichkeit, so daß bei diesem Verbundfaden eine teilweise Entschichtung oder ein Aufspalten der Komponenten beobachtet wird, wodurch die gebildeten Kräusel nicht durch die gesamte Länge des Fadens gleichförmig sind. Ein derartiges EntschichtungBphänomen wurde beobachtet, als

009827/1903 ^

Zähigkeit und die Dehnung des Fadens auf einem Instron Tensile Tester gemessen wurde. Es wurde auch durch die Belastungs-Dehnungs-Kurven, die auf einem Meßblatt automatisch aufgenommen werden und die gesonderte Brüche der jeweiligen individuellen Komponenten zeigten, bestätigt.

Beispiel 3

Durch Schlamm- oder Emulsions-Polymerisation wurden verschiedene Acrylnitril-Polymere als nieder schrumpfende Komponenten und Acrylnitril-Copolymere mit höherem Alkylacrylat als höher schrumpfende Komponenten hergestellt. Die Polymere wurden in Dimethylformamid aufgelöst, um ihre jeweiligen Spinnlösungen mit einer Polymer konzentrat ion von 20 i<> herzustellen. Die Spinnlösungen wurden aus einer Spinndüse mit Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,09 mm in ein Fällungsbad aus Isopropylalkohol naß versponnen, um ihre jeweiligen Monokomponenten-Fädengarne zu bilden. Die gesponnenen Garne wurden 2x bei 6o°o in einem heißen Wasserbad verstreckt und in kochendem Wasser 'weiter verstreckt. Die verstreckten Garne wurden mit Wasser gewaschen_f bei 150⁰O getrocknet und mit 38 m pro Minute aufgewickelt. Die erhaltenen Garne hatten 300 Denier von 100 Fäden. Das gesamte Verstreckungsverhältnis betrüg 9x.

Nach bestimmten Kombinationen der erhaltenen Fäden für die niedriger schrumpfende Komponente und denjenigen für die höher schrumpfenden Komponente wurde die Differenz der Schrumpfbarkeit (at) und die

009827/1903

BAD

restliche Schrumpfspannung ( Δ F) bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.

Auf der anderen Seite wurden aus Kombinationen der beiden Fädenkomponenten in der gleichen Weise wie oben Verbundfäden hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß die beiden Spinnlösungen aus denselben Öffnungen einer Spinndüse gleichzeitig in Seite-anSeite-Anordnung extrudiert wurden. Die erhaltenen Verbundfäden wurden in heißem Wasser bei 10O⁰O zur Ausbildung ihrer Kräusel erhitzt« Die Kräuseleigenschaften wurden bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben.

Tabelle 5

Niedriger Nr, schrumpfende Komponente

Höher

schrumpfende

Komponente

(mg/den.) ac

13 A	N96 - MAS2	AN93-I5-MAS2	2,3	10,9	25
14	Il	AN93-35-MAS2	2,5	16,5	41
15	It	AN93-55-MAS2	2,9	22,6	66
16	Il	AN93-S5-MAS2	3,3	35,7	118
17	Il	AN93HO5-MAS2	3,1	34,8	108
18	Il	AN93^5-MAS2	3,0	30,9	93
19	Il	AN93-H5-MAS2	2,5	26,0	65
20	Il	AN93^5-MAS2	1,8	20,1	36
		•

009827/1903

•Fußnote 4)

3 ..·.·. Propylacrylat

5 Amylacrylat

8 ...... Ootylacrylat

10 ...... Decylacrylat

12 ..;.,. Laurylacrylat

14 Myristylacrylat

16 ...... Cetylacrylat

Tabelle

Nr. Den« Zugfestig- Bruchkeit beim dehnung Bruch (g/den.) Kräusel- Grad der Kräusel- Retention frequenz elasti2sität (ft) d.Kräusel-(No./ unxer einer elastizimm) Belastung von tatsgrades mg/ 150 mg/ ($) den. den.

13' 3,0

H¹ 3,2

15· 3,4

16« 2,8

17' 2,7

18' 3,1

19» 3,0

20» 2,9

3,6 3,5 3,3 3,5 3,7 3,0 3,2 3,3

27	3	-
25	4	85
24	10	82
26	22	81
26	20	83
27	17	81
25	12
24	2

83 79 79 80 80

98 96 98 96 99

008827/1903 BAD

Di8 Tabelle 5 zeigt verschiedene Verbundfäden, bei denen die niedriger schrumpfenden Komponenten aus dem gleichen Polymeren und die höher schrumpfenden Komponenten aus Acrylnitril-Copolymeren mit 5 # Acrylat, welches sich in der Anzahl der Kohlenstoffatome unterscheidet, bestehen. Solche Kombinationen, wie sie in den Nummern und 14 gezeigt sind, bei denen das Copolymere ein gebundenes niedriges Alkylacrlyat enthält, ergeben eine geringere Differenz der Schrumpfbarkeit und eine niedrigere restliche Schrumpfspannung im Vergleich zu den Kombinationen, die Copolymere mit einem gebundenen höheren Alkylacrylat enthalten. Demgemäß besitzen die ersteren ein Produkt aus der Differenz der Schrumpfbarkeit und aus der restlichen Schrumpfspannung von weniger als 50, so daß die daraus hergestellten Verbundfäden eine geringe Kräuselung entwickeln. Im Gegensatz hierzu zeigen die Kombinationen, die eine höher schrumpfende Komponente mit einem höheren Alkylacrylat enthalten, zufriedenstellend große Werte sowohl der Differenz der Schrumpfbarkeit als auch der restlichen SchrumpfSpannung. Wie aus der Tabelle 6 hervorgeht, bilden daher die daraus hergestellten Verbundfäden ihre Kräuselung rasch aus und die gekräuselten Fäden sind auf Grund ihrer hohen Retention des Kräuselelastizitätsgrads, d.h. ihrer hohen Kräuselstabili tat für die Praxis gut geeignet.

Die Polymerkomponente, die als ihr Comonomeres ein Acrylat mit der höheren Alkylgrupp© mit 16 Kohlenstoffatomen enthält, liefert keine klare Spinnlösung, sondern eine leichte opake, trübe Lösung mit unzureichender Verspinnbarfceit.

009827/1903

BAD ORIGINAL Beispiel 4

Durch Emulsions-Polymerisation wurden verschiedene Acrylnitril-Copolymere als niedriger schrumpfende Komponenten und höher schrumpfende Komponenten hergestellt. Wie in dem vorstehenden Beispiel 3 wurden diese Polymere in Dimethylformamid aufgelöst, um ihre jeweiligen Spinnlösungen mit einer Polymerkonzentration von 20 $> herzustellen. Die Spinnlösungen wurden getrennt aus einer Spinndüse mit öffnungen mit einem Durchmesser von 0,09 mm in eine 40 'folge wässrige Kalziumchloridlösung naß versponnen und zu ihren jeweiligen Monokomponenten-Garnen verfestigt. Die gesponnenen Garne wurden 2x bei 60 C in einer 30 folgen wässrigen Kalziumchloridlösung verstreckt und hierauf weiter bei 90⁰O in einem Äthylenglycolbad verstreckt. Die vorstreckten' Garne wurden mit Wasser gewaschen, bei 15O⁰O getrocknet und mit 37 m pro Minute aufgewickelt. Die erhaltenen Garne haben 300 Denier von 100 Fäden. Das gesamte Yerstreckungsverhältnis betrug 8,5x.

Nach bestimmten Kombinationen der erhaltenen Fäden für die niedriger schrumpfende Komponente und denjenigen für die höher schrumpfende Komponente wurde die Differenz der Schrumpfbarkeit (<I £ ) und die restliche Schrumpf spannung (ΔΡ) bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 7 zusammengestellt.

Auf der anderen Seite wurden Verbundfäden mit 300 Denier von 100 Fäden aus den Kombinationen der beiden Fädenkomponenten in der gleichen Weise wie oben hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß die beiden Spinnlösungen

009827/1903

96419

gleichzeitig aus den gleichen Öffnungen einer Spinndüse in Seite-an-Seite-Anordnung gemeinsam versponnen wurden. Die erhaltenen Verbundfaden wurden in heißem Wasser bei 100⁰G zur Ausbildung ihrer Kräusel erhitzt. Die Kräuseleigenschafton wurden bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 8 susammengestellt.

Tabelle

Niedriger Hoher

Nr. schrumpfende schrumpfende Komponente Komponente

3~ ¹2Q""MA£>2

3~ 3₂q-MAS2 AN₆₈- 33_O™' AN₇₈- S₂₀-MAS₂ AN₆₈-AN₇₈-8₂q—MAS₂ AN₆₈-AN₇₈-IO₂₀-MAS₂ AN₆₈-IO₅₀-MAS₂ AN₇₈-I2₂₀-MAS2 AN₆₈-I2_3o-MAS₂ AN₇₈-H₂₀-MAS₂ AN₇₈-I6₂₀-MAS₂

(mg/den.)

(nicht bestimmbar, weil ein Zusammenkleben stattf.) ( " )

30,9	20,7-	640
35,2	32,8	1155
33,4	31,8	1062
31,0	27,5	853
24,9	22,5	560

(wegen geringer Löslichkeit nicht verspinnbar)

BAD

Tabelle 8

Kr. Den. Zugfestig» Bruch- Krause],- Grad der Kräusel- Retention kalt beim dehnung frequenz elastizität (fl) _d Kräusel-Bruoh (*) (No./ üh-fcer einer (g/den.) 25 mm) Belastung von

50 mg/ 150 mg/ den. den.

21« -

22« -

23» 2,7

24·' 3,0

25' 3,1

26· 2,8

27« 3,1

28« -

2,8 2,7 2,9 3,2

3,1

elastizitätsgrades

48	39
45	48
43	47
46	43
44	34

73

69
69
70
74

Wie aus der !Tabelle 7 hervorgeht, sind die Polymerkomponenten, die eine große Menge des gebundenen niedrigeren Alkylacrylats enthalten, hinsichtlich ihrer Wärmebeständigkeit so extrem unterlegen, daß die eine derartige Polymerkomponenta enthaltenden Garne bei dem Verstreckungsprozeß in heißem Wasser oder in der QJrockeneinrichtung klebrig werden, wodurch ein Zusammenkleben der einzelnen Fäden erfolgt und den Garnen eine steife Griffigkeit verliehen wird. Darüber hinaus sind die Kräuseleigenschaften und die Schrumpfung der Verbundfäden, die aus einer solchen Polymerkomponente hergestellt sind, unmöglich zu bestimmen, ferner ergibt die

009827/1903

BAD ORIGINAL

Polymerkomponente, die als öomonomeres ein Acrylat mit einer höheren Alkylgruppe mit 16 Kohlenstoffatomen enthält, eine opake, trübe Spinnlösung, die nicht nur sehr rasch.koaguliert, sondern auch eine ungenügende Verstreckbarkeit und führt zu Fasern mit geringem praktischem Wert.

Auf der anderen Seite sind die laden gemäß der Erfindung, deren niedriger schrumpfende Komponente ein höheres Alkylacrylat enthält, mit einer ausgezeichneten Kräuselentwicklungsfähigkeit versehen und ergeben für die Praxis geeignete Kräuselfäden mit überlegenen Kräuseleigenschaften, wie aus Tabelle 8 her-" vorgeht.

BAD ORISiNAL 009827/1903

Claims (13)

1. Patentansprüche

   Verstreckter Verbundfaden aus zwei faserbildenden Acrylnitril-Polymerkomponenten, die exzentrisch angeordnet und miteinander in Seite-an-Seite-oder in Hülleund-Kern-BeZiehung durch die gesamte länge des Fadens verbunden sind, dadurch gekennzeichne t , daß mindestens eine dieser Komponenten aus einem Acrylnitril-Copolymeren aus 65 bis 95 Gew.-^ Acrylnitril und 35 bis 5 Gew.-$ eines höheren Alkylacrylats mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe besteht, wobei der Unterschied im Gehalt des höheren Alkylacrylats zwischen den beiden Komponenten mindestens 5 Gew.-^, bezogen auf das polymere, beträgt und die Komponente, die den größeren Anteil des höheren Alkylacrylats enthält, im Vergleich zu der anderen Komponente weniger Acrylnitril enthält und daß das Produkt aus der Differenz der Schrumpfbarkeit der beiden Komponenten und aus der restlichen Schrumpfspannung mindestens 50 beträgt.
2. 2. Verstreckter Verbundfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß das höhere Alkylacrylat Amylacrylat, Hexylacrylat, 2-Ä'thylhexylacrylat, Octylacrylat, Decylacrylat, Laurylacrylat, Myristylacrylat, Amylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Octylmethacrylat, 2-Äthylhexylmethacrylat, Decylmethacrylat, laurylmethacrylat bzw. ein Derivat davon ist.
3. 3. Verstreckter Verbundfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylnitril-Copolymere ferner noch eine geringe Menge eines ./,ß-

   009827/1903 _BAD ORIGINAL

   monoäthylenisch ungeeätitgten Comonomeren aus der Gruppe p-Styrolsulfonsäure, Ally1sulfonsäure, Methallylsulfonsäure und deren Salzen und Vinylpyridin, Vinylimidazol und Vinylpyrrolidon enthält.
4. 4. Verstreckter Verbundfaden nach Anspruch 3, dadurch go kennzeichne t, daß die Monge des *,ßmonoäthylenisoh ungesättigten' Comonomerea bis -zu 5 Gew.-S bezogen auf daa Polymere, beträgt.
5. 5. Verstrecktor Verbundfaden nach Anspruch 1_? dadurch gekennzeichnet , daß die Differenz im Gehalt des höheren Alkylacrylats mindestens 10 Gew.-^, bezogen auf das Polymere, beträgt.
6. 6. Verstreckter Verbundfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Komponente, die die größere Menge des gebundenen Acrylnitrils enthält, im wesentlichen aus dem Acrylnitril-Homopolymer besteht.
7. 7. Verstreckter Verbundfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, äaß die Komponente, die die größere Bienge döß gebundenen Aerylnitrils enthält, aus einem Copolymere^ oder Terpolymeren aus mindestens 75 Gew»-$i gafcundsiiem Aorylnitril und bis su 25 Gew. mindeetena eines llonomaven rom monoäthylsnisoh unga sättigten Additioustypi das damit verbunden ist, be

   BAD ORIGINAL

   009827/1903
8. 8. Verstreckter Verbundfaden nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das gebundene Monomore ein höheres Alkylacrylat ist,
9. 3. Verstreckter Verbundfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennze ich net , daß das Produkt aus der Differenz der Schrumpfbarkeit zwischen den beiden Komponenten und aus der restlichen Schrumpfspannung mindestens 100 beträgt.
10. 10» Verstreckter Verbundfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der
    Schrumpfbarkeit zwischen den beiden Komponenten etwa
    2,5 bis 36, die restliche Schrumpfspannung etwa 17 bis
    43 und das Produkt daraus etwa 65 bis 1200 ist.
11. 11. Verstreckter Verbundfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gewiohtsverhält nis der beiden Komponenten 3:7 bis 7:3 beträgt.
12. 12· Verstreckter Verbundfaden nach Anspruch "*, dadurch gekennzeichnet, daß das G-e\vichtsverhält nis der beiden Komponenten 4s6 bis 6:4 ist.
13. 13. Vorstrookter Verbundfaden öaoh Anspruch 1, dadurch gekeanseiohneti daß das SewichtsvQrhält nis der beiden Komponenten etwa Ijt iat.

    009827/1903