DE1964193C

DE1964193C - Verbundfäden aus Acrylnitrilpolymerisaten

Info

Publication number: DE1964193C
Authority: DE
Inventors: Makoto; Irie Hisashi; Okamoto Kazuo; Osaka Ohki (Japan)
Original assignee: Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Publication date: 1972-07-06

Description

Es wurden bislang bereits zahlreiche Untersuchungen angestellt, um schraubenförmig gekräuselte Verbundraden herzustellen, indem zwei oder mehrere verschiedene Materialien in der Weise gemeinsam versponnen wurden, daß ein einheitlicher Faden gebildet s wird, der die Komponenten in exzentrischer Beziehung über den Querschnitt des Fadens enthült. Bei Verwendung von zwei Materialien, die erheblich verschiedene physikalische Eigenschaften, beispielsweise ein verschiedenes restliches Schrumpfen besitzen, wird bei einer geeigneten Nachbehandlung der gesponnenen und verstreckten Verbundfaden eine Kräuselung erzeugt. Bei diesen Untersuchungen hat man sich um die Auswahl und die Kombination der beiden miteinander zu verspinnenden Materialien bemüht. Letztere werden entsprechend dem Ziel und dem Verwendungszweck der gesponnenen Verbundfäden bestimmt. Dabei hat sich herausgestellt, daß zusammengesetzte Polyacrylnilrilfasern im allgemeinen in ihrer Kräuselentwicklungsmöglichkeit schlechter sind. Dies ist auf die folgenden Tatsachen zurückzuführen:

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 Wärmeschrumpfbarkeit 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 Copolymeren unterschieden. Zu große Mengen oder zu große qualitative Unterschiede zwischen diesen Acrylnitril-Polymeren, die miteinander versponnen werden sollen, bewirken jedoch entweder eine Verschlechterung der Wärmebeständigkeit oder das Aufspalten der Komponenten der resultierenden Verbundfäden, wodurch ihr Gebrauchswert extrem verringert wird. Es ist daher nicht einfach, eine geeignete Kombination von Spinnmaterialien aufzufinden, die den Bedingungen einer ausgezeichneten Wärmebeständigkeit und einer gegenseitigen Verträglichkeit genügen und die hinsichtlich der Wärmeschrumpfbarkeit sich stark unterscheiden.

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 α höher ist als diejenige der Komponente b, dann bildet der Verbundfaden durch die Wärmebehandlung eine spiralige Kräuselung aus, in welcher naturgemäß die Komponente α mit der höheren Wärmeschrumpfbarkeit im Inneren der Spiralen angeordnet ist. Weiterhin hängen die Kräuseleigenschaften der erhaltenen Verbundfäden, wie die elastischen Eigenschaften und die Kräuselbeständigkeit hauptsächlich von der Natur der Komponente α ab. Es ist daher äußerst wichtig, für die Komponente α 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 zusammen' gesetzten Garne oder FlUchengebilde nicht gleich· förmig sind, was zum großen Teil auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß die Fiiden zusammengedrück werden und in dem Garn oder dem FIHchengebildt die Freiheit zur Bewegung verlieren. Dies führt zi Garnen oder Filichengebilden mit verminderter Deckkraft, so daß von den Eigenschaften der Acrylfaser!! nicht der beste Gebrauch gemacht werden kann.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen neuen zusammengesetzten Polyacrylnitrilfaden zur Verfügung zu stellen, der eine ausgezeichnete Kräuselentwicklungsfähigkeit sowie bessere Kräuseleigenschaften, wie Kräuselfrequenz, Kräuselelastizität und Kräuselbeständigkeit aufweist und bei dem die vorstehend aufgeführten Nachteile vollständig beseitigt sind.

Gegenstand der Erfindung sind daher Verbundfaden aus zwei faserbildenden Acrylnitril-Polymerisatkomponenten, die exzentrisch angeordnet und miteinandei in Seite-an-Seite oder in Hülle-und-Kern-Beziehung durch die gesamte Länge der Fäden verbunden sind, Die Verbundfäden sind dadurch gekennzeichnet, dal? mindestens eine dieser Komponenten aus einem Acrylnitril-Copolymerisat aus 65 bis 95 Gewichtsprozent Acrylnitril und 35 bis 5 Gewichtsprozent 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 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, beträgt und die Komponente, die den größeren Anteil des höherer Alkylacrylats enthält, im Vergleich zu der anderer Komponente weniger Acrylnitril enthält, daß das Gewichtsverhältnis der beiden Komponenten 3 :7 bis 7:3 beträgt, daß das Produkt aus der Differenz dei Schrumpfbarkeit der beiden Komponenten und aus der restlichen Schrumpfspannung mindestens 50 beträgt und daß die Differenz der Schrumpfbarkeil 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.

Die erfindungsgemäßen Fäden sind dazu imstande, durch ihre gesamte Länge hindurch nach dem Erwärmen auf lOO'C im entspannten Zustand eine gleichförmige schraubenförmige Kräuselung auszubilden die eine Frequenz von 80 bis 50, insbesondere IC bis 40 pro 25 mm der gekräuselten Länge, einer 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 vor mindestens 85%, insbesondere mindestens 90%, bezogen auf den Elastizitätsgrad, unter Belastung entsprechend 50 mg pro Denier, besitzt. Die erfindungsgemäßen Verbundfaden sind durch eine hohe Kräuselentwicklungsfähigkeit und Kräuselstabilität beim Verspinnen zu Garn und beim Verweben oder Verwirken zu Flächengebilden charakterisiert.

Der Einfachheit halber soll unter dem Ausdruck »höheres Alkylacrylat«, wie er hierin, verwendet wird eine Struktureinheit mit der allgemeinen Formel

COOR'
verstanden werden, worin R Wasserstoff oder eine

Methylgruppe und R' eine höhere Alkylgruppe mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen bedeutet,

Bisher waren bei der Herstellung von zusammengesetzten Acrylnitrilfasern die ausgewählten Komponenten im allgemeinen auf diejenigen beschränkt, die aus einem Copolymerisat oder einem Terpolymerisat von Acrylnitril und mindestens einem Comonomeren des neutralen oder hydrophilen r^-monoäthylenischen Additionstyps, wie Vinylacetat, Acrylamid, Acrylsiiure, Acrylsulfonat, niedere Alkylacrylate, z. B. Methylncrylat und Methylmethacrylat u. dgl. bestanden. Solche Fasern sind z. B. in den belgischen Patentschriften 654 086, 679 314, 715 834 beschrieben. In der niederländischen Auslegeschrift 6 704 323 werden kräuselbare Acrylnitril-Verbundfäden beschrieben, die aus zwei Copolymerisaten bestehen, die im wesentlichen aus 85 bis 95 Gewichtsprozent Acrylnitril und 5 bis 15 Gewichtsprozent eines ein hydrophobes, nicht kristallines Polymerisat bildendes Monomeren, z. B. Mcthylacrylat oder Vinylacetat, bestehen. Die in den jeweiligen Copolymerisalen enthaltenen Mengen unterscheiden sich jedoch nur um 0,5 bis 3 Gewichtsprozent. In der bekanntgemachten japanischen Patentanmeldung 11,136/1966 sind stark schrumpfende Fasern beschrieben, die durch alleiniges Ver- 2$ spinnen eines Copolymerisate aus Butylacrylat, Octylvinyläther, Laurylvinyläther od. dgl. erhalten werden. In der japanischen Patentanmeldung 19,554/1968 ist die homogene Emulsionspolymerisation von 2-Älhylhexylacrylat beschrieben. Auf die Herstellung von Verbundfaden beziehen sich diese Veröffentlichungen jedoch nicht.

Geeignete höhere Alkylacrylate, d. h. Acrylsäureester höhere Alkohole mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen umfassen beispielsweise die Verbindungen Amylacrylat, Hexylacrylal, 2-Äthylhexylacrylat, Octylacrylat, Decylacrylat, Laurylacrylat, Myristylacrylat, Amylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Octylmethacrylat, 2-Äthylhexylmethacrylat, Decylmethacrylat, Laurylmethacrylat und deren Derivate. Bei Verwendung eines niederen Alkylacrylats mit 4 oder weniger Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe besitzen die resultierenden Verbundfaden nicht die zufriedenstellende Kräuselentwicklungsfähigkeit und die erwünschten Kräuseleigenschaften, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung darstellen bzw. es findet manchmal ein Aufspalten der Komponenten nach dem Verstrecken statt. Andererseits werden bei Verwendung von höheren Alkylacrylaten mit 15 oder mehr Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe die Copolymeren 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, Bruchdehnung u. dgl. besitzen, was auf die erhöhte Entglasung 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, desto opaker oder trüber die Lösungen sind. Insoweit jedoch, als die Anzahl der Kohlenstoffatome der Alkylgruppe in dem obengenannten Bereich sich befindet, ergibt das Copolymere eine Lösung mit guter Filtrierbarkeit und guter Verspinnbarkeil und ist als Spinnmaterial zufriedenstellend geeignet.

Da die Krauselenlwicklungsfähigkeit und die Krauseleigenschaften der VerbundRiden im großen Ausmaß von der Natur der Komponenten mit der höheren WUrmeschrumpfbarkeit, die naturgemäß im Inneren der Spiralen angeordnet ist, abhängt, sind deren physikalische Eigenschaften von sehr großer Bedeutung. Die Komponente mit der höheren Wärmeschrumpfbarkeit sollte daher, um die Ziele der Erfindung zu erreichen, eine hohe Schrumpfspannung, eine hohe Wärmebeständigkeit und eine ausgezeichnete Verträglichkeit mit der anderen Acrylnitril-Polymerkomponente mit niedrigerer Wärmeschrumpfbarkeit besitzen. Diese Erfordernisse werden vollständig durch eine höher schrumpfende Komponente erfüllt, die aus einem Acrylnitril-Copolymeren oder -Terpolymeren aus 65 bis 95 Gewichtsprozent gebundenem Acrylnitril und 35 bis 5 Gewichtsprozent eines gebundenen höheren Alkylacrylats besteht oder das ferner noch eine geringe Menge eines anderen gebundenen n,/(-monoäthylenisch ungesättigten Comonomeren enthält.

Die polymerisierbaren u,f(-monoäthyleniseh ungesättigten Comonomere, die sogenannte Färbungsverbesserer darstellen, schließen saure und basische Comonomere ein, wie p-Styrolsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure und deren Salze; Vinylpyridin, Vinylimidazol, Vinylpyrrolidon u. dgl. Diese Comonomeren können in Mengen bis zu 5 Gewichtsprozent eingesetzt werden. Folglich kann der größte Gehalt des höheren Alkylacrylats 30 bis 35 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere sein, wobei 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 dem beabsichtigten Zweck beliebige Komponenten mit gewünschter Schrumpfbarkeit erhältlich sind, verschiedene Verbundfaden hergestellt werden, die innerhalb eines weiten Bereichs hinsichtlich ihrer Kräuselcigenschaften unterschiedlich sind und die bisher noch nicht hergestellt werden konnten. Somit sind die Verbundfaden 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 kombiniertem Acrylnitril enthalten, wobei die Differenz im Gehalt des höheren Alkylacrylats zwischen den beiden Komponenten mindestens 5%, vorzugsweise 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, betragen sollte, um bei den resultierenden gekräuselten Fasern eine zufriedenstellende Kräuselfrequenz zu gewährleisten.

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

behandlung bei 130° C extrem stark ein, und die einzelnen Fäden der Garne kleben aneinander. Demgegenüber ist es nicht vorhersehbar, daß die Einführung von 35 Gewichtsprozent 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 obengenannten Fall die Menge des einverleibten Methacrylate etwa 10 Molprozent beträgt, während diejenige des höheren Alkylacrylats etwa 14 Molprozent ist. Aus dieser Tatsache ergibt sich die Überlegenheit der Wärmebeständigkeit der Komponente, die aus dem höheren Alkylacrylat-Copolymeren besteht.

Die Komponente mit der höheren Schrumpfbar- '5 keil, welche gemäß der Erfindung verwendet wird, weist den Vorteil einer Fähigkeit zur festen Verbindung bzw. einer ausgezeichneten Verträglichkeit mit der anderen Komponente mit niedrigerer Schrumpfbarkeit auf. so daß es nicht notwendig ist, die letztere Acrylnitril-Copolymerkomponente vom Gesichtspunkt der gegenseitigen Verträglichkeit her zu spezifizieren. Diese Tatsache erleichtert gleichfalls die Herstellung von verschiedenen Verbundfäden, die hinsichtlich ihrer Kräuseleigenschaften in 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 Schrumpfbarkeit im wesentlichen aus einem Acrylnitril-Homopolymeren oder aus einem Copolymeren oder Terpolymeren, welches mindestens 75 Gewichtsprozent gebundenes Acrylnitril und bis zu 25 Gewichtsprozent mindestens eines Monomeren vom monoäthylenischen Additionstyp, daß damit mit Einschluß des höheren Alkylacrylats verbunden ist, enthält. Falls der Acrylnitrilgehalt weniger als 75 Gewichtsprozent beträgt, dann wird der Initialmodul, sowie der Kräuselelastizitätsgrad der erhaltenen Verbundfaden erniedrigt, wodurch der sögenannte »Acrylgriff«, die Dimensionsstabilität und die Voluminosität des daraus hergestellten Flächengebildes verschlechtert wird.

Ferner muß die Kombination aus der obengenannten 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 ( 1>%)und der restlichen Schrumpfspannung (IFmg/den) 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 niedrigerer schrumpfenden Komponente zurückbleibt, verstanden werden.

Die Schrumpfbarkeit einer Komponente wird bestimmt, indem man die Schrumpfung eines Fadens aus der Monokomponente. der aus dem betreffenden Polymeren gesponnen und sonst auf praktisch die gleiche Art und bei praktisch gleichen Bedingungen. ⁶S wie der Bikomponentenfaden behandelt worden ist. nach dem Eintauchen in kochendes Wasser bei verschiedenen Spannungen bestimmt. Dies geht nach folgender Arbeitsweise vor sich: Es werden mehrere Proben von dem wie oben hergestellten Monokomponentenfaden genommen. Ein einziges Ende der Probe wird mit einem Gewicht, das einem Dreißigstel Gramm pro Denier entspricht, belastet, worauf die Länge im Belastezustand 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 Wasser bei 100⁰C zum Schrumpfen eingeweicht. Der geschrumpfte Probefaden wird dann im belasteten Zustand 24 Stunden bei 25°C und 65% r. F. an der Luft getrocknet. Die Messungen werden unter Verwendung jedes Differenzgewichtes in der Schrumpfungsbehandlung bei einer genügend großen Probenzahl des gleichen Monokomponentenfadens 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 Länge 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 zeigt die Beziehung zwischen den Schrumpfungen der beiden Komponenten und der aufgebrachten Last und veranschaulicht den Unterschied zwischen der Schrumpfbarkeit und der restlichen Schrumpfspannung.

In der Figur beziehen sich die Kur\ en A und B auf die Schrumpfungen des Fadens A' aus der höher schrumpfenden Komponente und des Fadens B' aus der niederer schrumpfenden Komponente. Die Linie OX zeigt die Schrumpfbarkeit des Fadens/T; die Linie OX' die Schrumpfbarkeit des Fadens B'. Bei der Kombination aus dem Faden A' und dem Faden B' zeigt die Linie XX' die restliche Schrumpfbarkeit, die in dem Faden A' noch zurückbleibt, nachdem der Faden B' geschrumpft ist. d. h. die Differenz der Schrumpfbarkeit (.1#-%) 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/den), die dem Schnittpunkt Z entspricht, stellt die restliche Schrumpfspannung (1 F) dar.

Die Kräuselentwicklungsfähigkeit der Verbundfaden ist durch die Beziehung zwischen der Differenz der Schrumpfbarkeit der beiden Komponenten und der restlichen 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 hierfür ist der, daß die

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erstgenannten Verbundfaden eine stabilere Kräuselung entwickeln.

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 Kräuselentwicklungsbehandlung und dem Färben zu erwarten.

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

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

Die Ausbildungsfähigkeil einer Kräuselung mit ausgezeichneter Stabilität und hoher Frequenz hängt von dem obengenannten Produkt Ae · AF ab. Jedoch beeinflussen auch andere physikalischen und mechanischen Faktoren, wie der Biegemodul, die relativen Anteile der Komponenten und die Querschnittsgestalt des Verbundfadens die Kräuselstabilität und die Kräuselfrequenz im gewissen Ausmaß, und können somit eine Variierung in der Differenz der Schrumpfbarkeit genauso wie die restliche Schrumpfspannung mit sich bringen. Bei der Arbeitsweise gemäß der vorliegenden Erfindung werden zufriedenstellende Ergebnisse bei einer Differenz der Schrumpfbarkeit If von etwa 2,5 bis 36, einer restlichen Schrumpfspannung IF von etwa 17 bis 43 und einem Produkt .If IF von 65 bis 1200 erhalten.

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

Die Herstellung des Acrylnitril-Copolymercn. das ein höheres Alkylacrylat enthält, kann mit zufriedenstellenden Ergebnissen nach den herkömmlichen Verfahren durchgefiihrt 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 Copolymerisation mit Acrylnitril, wobei die Ausbeute des Copolymeren oftmals, je nach den Polymerisationsbedingungen, über 95% hinausgeht, so daß die Menge der nicht umgesetzten Monomeren, die abgetrennt werden müssen, vorteilhafterweise sehr klein gehalten wird. Es brauchen mit Ausnahme der herkömmlichen Zusatzstoffe, wie Katalysatoren. Emulgatoren u. dgl. für die Polymerisation keine speziellen Additive verwendet werden. Das durch die Polymerisation erhaltene Polymere wird im Falle der Lösungspolymerisation direkt dem Spinnvorgang unterworfen.

Sonst geschieht dies nach dem Reinigen. Trocknen und dem Auflösen in einem Lösungsmittel. Die Spinnlösung stellt eine 15 bis 25%ige (Gewicht Lösung des Polymeren in einem organischen odei anorganischen Lösungsmittel dar und besitzt gewöhnlich eine Viskosität von 100 bis 500 Poise.
Bei dem Spinnverfahren kann entweder eine Seitean-Seite-Verbindung oder eine exzentrische Hüllen-Kern-Anordnung gewählt werden. Die erstere verleihl den erhaltenen Fasern bessere Kräuseleigenschaften Die gemäß der Erfindung hergestellten Fasern

ίο enthalten ferner vorzugsweise etwa gleiche Teile dei beiden Komponenten, obwohl man auch gute Ergebnisse mit zusammengesetzten Fasern erhält, die mindestens 30% oder insbesondere mindestens 40°/i (Gewicht) einer Komponente und bis zu 70%, ins-

'5 besondere bis zu 60% (Gewicht) der anderen Komponente enthalten. Zur Herstellung der Verbundfaden kann jede beliebige bekannte Spinndüse für das gemeinsame Verspinnen eingesetzt werden.

Die Verspinnung kann nach dem Naßverfahren.

Trockenverfahren oder nach dem Semi-Schmelz-Verfahren durchgeführt werden. Im Falle der Naßverspinnung 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 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 Natur 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

Verbundfaden der Erfindung gut geeignet sind, stellen wäßrige Lösungen von bestimmten niederen Alkoholen, wie Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Äthylenglykol, Glycerin u. dgl., von anorganischen Salzen, wie Rhodanaten, Kalziumchlorid, Zinkclilcrid u. dgl. und von anorganischen Säuren, wie Salpetersäure, Schwefelsäure u. dgl., dar. Welche 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. Nach dem auf diese Weise erfolgten Herstellen des

⁶S Fasergefüges werden die verfestigten Fasern auf die herkömmliche Weise heiß verstreckt, getrocknet und gegebenenfalls auf einem Rohr aufgewickelt. Das bevorzugte Verstreckungsverhältnis beträgt beim Trok-

kenspinnen im allgemeinen 4 bis 8 x, sonst 6 bis 12 x. 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 Verwendung der beliebigen bekannten Schrumpfmittel durchgeführt werden. Die Kräuselausbildung wird gewöhnlich durch Verwendung von heißem wäßrigem Medium, wie heißem oder 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 Temperaturen 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 Faser nicht übersteigt. Auf diese Weise erhält der gekräuselte Faden durch seine gesamte Länge hindurch eine gleichförmige und stabile, schraubenförmige Kräuselung mit einer Frequenz von 8 bis 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 des Elastizitätsgrads unter Belastung entsprechend 150 mg pro Denier von mindestens 85%, insbesondere mindestens 90%, bezogen auf den Elastizitätsgrad unter Belastung entsprechend 50 mg pro Denier.

Bei vielen Anwendungsarten der kontinuierlichen oder der stapelfaserförmigen Verbundfaden für Textilmaterialien 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 Kräuselfäden notwendig ist, ist somit für die praktische Verwendung der Fäden sehr wichtig. Die Eigenschaft der erfindungsgemäßen Verbundfaden, 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 Kräuselfaden 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 dieser Erfindung können gekräuselt werden, bevor sie weiterverarbeitet werden oder in einem beliebigen Verarbeitungsstadium, beispielsweise nachdem sie zu Garnen versponnen worden sind oder nachdem die gewebten oder gewirkten &° Waren aus diesen Garnen hergestellt worden sind. Eine weitere wichtige Anwendung stellt die Verarbeitung der endlosen Fäden zu voluminösen Flächengebilden dar, die wiederum mit den endlosen Fäden im gekräuselten oder im ungekräuselten Stadium durchgefilhrt werden kann. Im letzteren Falle kann die Kräuselung nach dem Verweben oder Verwirken der Garne oder in jedem beliebigen Stadium der Ver

arbeitung durchgerührt 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 Kammgarnflächengebilde haben ein Aussehen und eine Griffigkeit, die derjenigen von Produkten, die aus Stapelgarnen hergestellt sind, sehr ähnlich sind. Sie besitzen 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 erfindungsgemaßen Fasern wurde nach dem folgenden Versuch erhalten:

Ein Ursprungsgewicht von 5 mg, wenn die scheinbare Denierzahl des Fadens weniger als 5 ist, bzw. ein Ursprungsgewicht von 10 mg, wenn die scheinbare Denierzahl des Fadens 5 oder mehr beträgt, wird an das eine Ende eines gekräuselten Fadens angebracht Die Gesamtzahl der Kräusel in 25 mm der gekräuselten Lange unter der obengenannten Belastung, d. h die Krauselfrequenz wird abgezählt

Die Fadenlänge /₀ unter dem obengenannten Ursprungsgewicht wird bestimmt. Hierauf wird, nachdem der Faden 30 Minuten mit einem Gewicht das 50 mg pro Denier entspricht, belastet worden war die Lange des belasteten Fadens Z₁ bestimmt. Nach dem Entfernen der Belastung wird der Faden 2 Minuten schrumpfen gelassen, worauf die Länee / des gekräuselten Fadens unter dem obengenannten² Ursprungsgewicht erneut bestimmt wird Der nach dt

Grad der Kräuselelastizität (%) = 'lzL· . ₁₀₀

Zur Bestimmung des Grads der Kräuselelastizitat unter einer Belastung, die 150 mg pro Denier entspricht, wird die obige Arbeitsweise η der gl We.se durchgeführt, mit der Ausnahme daß an

Beispiel 1

Durch Schlamm- oder Emulsions-Polymerisation wurden verschiedene Acrylnitril-Copolymere _a]_s derer schrumpfende Komponenten

50 einem

sponnenen Games vorgewärmtes Stickstoffgas mit 235° C geblasen. Die Garne wurden mit 250 m pro Minute aufgewickelt.

Die gesponnenen Garne wurden in kochendem Wasser auf die 4fache ursprüngliche Länge verstreckt. Die verstreckten Garne wurden dann mit Wasser gewaschen und bei 12O⁰C in einer Trockeneinrichtung getrocknet. Die erhaltenen Garne hatten eine Denierzahl pro Faden von 3. Nach bestimmten Kombinationen aus den erhaltenen Fäden für die niederer schrumpfende Komponente und denjenigen für die höher schrumpfende Komponente wurde die Differenz der Schrumpfbarkeit (J <■·) und die restliche Schrumpfspannung (JF) bestimmt. Die entsprechenden Werte

sind in Tabelle 1 angegeben.
Auf der anderen Seite wurden Verbundfaden aus

den Kombinationen aus den beiden Fädenkompo-. 5 nenten in der gleichen Weise wie oben hergestellt nur mit der Ausnahme, daß eine Spinndüse für eir Seite-an-Seite gemeinsames Verspinnen verwende wurde, die 50 Öffnungen mit einem Durchmesse!

von 0,16 mm enthielt. Die erhaltenen Verbundfädei wurden zur Ausbildung ihrer Kräusel in Wasse von 100⁰C erhitzt, worauf die Kräuseleigenschaftei bestimmt wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind ii Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 1

Nr.	Niedriger schrumpfende Komponente	Höher schrumpfende Komponente	(%)	IF (mg/den)	UlF
1 2 3 4	AN₉₄-Mo₅-MASi AN₉₁-Mo₈-MAS₁ AN₉₃-MH₆-MAS₁ AN₈₉-MH₁₀-MAS₁	AN₈₄-MO₁₅-MAS₁ AN₈₉-^₀-MAS₁ AN₈₇-Ml2₁₂ —MAS₁ AN₈₇-4₁₂—MAS₁	6,4 6,3 3,8 3,9	33,2 6,8 17,4 11,2	212,5 42,8 66,1 43,6

'): In den Tabellen sämtlicher Beispiele bedeuten die Abkürzungen folgende gebundene Comonomere:

AN = Acrylnitril,

M 6 = '-Äthylhcxylmcthacrylal,

MAS = Natriummcthacrylsulfonat,

M 12 = Laurylmethacrylal,

2 = Äthylacrylat,

4 = Bulylacrylat.

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

Tabelle 2

Nr.	Denier	Zugfestigkeit beim Bruch	_ Bruch dehnung	Krauselfrctiiicnz (Nr.,'25 mm)	4	19	Grad der Kra'uselclastizila'l (%) unter einer Belastung von	150 mg. den	Retention des Krauselelastizitüi grades
		(g/den)	(%)		5	50 mg,den	83	("/ο)
Γ	3,2	2,6	32	29	88	—	94.3
2'	3,0	2,8	35	—	76	—
3'	3,0	2,4	29	78	—	97.4
4'	3,0	2,7	33	—	—

In der Tabelle 1 ist die Schrumpfspannung für die Nrn. 1 und 2 sowie für die Nrn. 3 und 4, die praktisch gleiche Unterschiede der Schrumpfbarkeit zeigen, zu vergleichen. Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich ist. sind die restlichen Schrumpfspannungen der Nm. 1 und 3 hoch, und die Produkte aus der Differenz der Schrumpfbarkeit und der restlichen Schrumpfspannung (1* · IF) übersteigen den Wert 50. Diese Werte spiegeln sich in den in Tabelle 2 dargestellten Kräuselcigenschaft wider, worin die Nrn. Γ und 3' hinsichtlich der Kräuselfrequenz, des Grades der Kräuselelastizität und der Rentention des Kräuselelastizitätsgrades überragende Werte zeigen. Diese Proben haben somit ausgezeichnete Kräuseleigenschaften.

Dazu im Gegensatz weisen, da das Produkt aus der Differenz der Schrumpfbarkeit und aus der restlichen Schrumpfspannung auf Grund der schlechten restlichen Schrumpfspannung bei den Nm. 2 und 4 weniger als 50 beträgt, die entsprechenden Verbundfäden Nrn. 2' und 4'. die aus den Polymeren der Nm. 2 und 4 hergestellt sind, eine derartig niedrige Kräuselbarkeit, daß sie für den praktischen Gebrauc nicht geeignet sind.

B e i s ρ i e 1 2

Durch Schlamm- oder Emulsions- Polymerisatic wurden verschiedene Acrylnitril-Polymere als nied schrumpfende Komponenten und höher schrumpfen« Komponenten hergestellt. Diese Polymeren wurd< in Dimethylformamid aufgelöst, tfm ihre jeweilig! Spinnlösungen mit einer Polymerkonzentration ve 20% herzustellen. Die Spinnlösungen wurden a einer Spinndüse in ein Isopropylalkoholbad mit 20 naß versponnen, um ihre jeweiligen Monokomp nenten-Fädengame zu bilden. Die gesponnen Garne wurden in einer 50%igen wäßrigen Lösu von Isopropylalkoholbei45°C 2,5 χ und dann 3,5 in kochendem Wasser weiter verstreckt. Die v( streckten Game wurden mit Wasser gewaschen ui dann 1,2 χ bei 150⁰C in einer Trockeneinrichtu verstreckt. Die erhaltenen Garne mit 300 Denier v: 100 Fäden wurden mit 42 m pro Minute aufgewicke

?419

Nach bestimmten Kombinationen der erhaltenen Fiiclen für die niodrigor schrumpfende Komponente und denjenigen für die höher schrumpfende Komponente wurdo die Differenz der Schrumpfbarkeil (Λή und die restliche Schrumpfspannung (/IF) bestimmt. Diese Werte sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

Auf der anderen Seite wurden aus den Kombinationen der beiden Füdenkomponenlen Verbundfaden mit 300 Denier von 100 Fäden in der gleichen Weise wie oben hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß die beiden Spinnlösungen gleichzeitig in Seite-an-Seile-Anordnung aus den gleichen öffnungen einer Spinndüse eatrudiert 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

NIr	Niedriger schrumpfende	Höher schrumpfende	(%)	\F	I₁. I /·"
1^i1.	Komponente	Komponente	2,4	(mg/den)	M I /
5	AN₉₃-O₅-MAS₂	AN₉Q₁J — 6_7i5 — MAS₂	3,0	11,1	27
6	AN₉₈ — MAS₂	AN₉₃ — 6₅ — MAS₂	3,7	25,5	77
7	AN₉₃-O₅-MAS₂	AN₈₉-I₉-MAS₂	4,2	12,2	45
8	AN₉₀₅-I₇₅-MAS₂	AN₈₈-VAc₁₀-MAS₂	5,0	11,3	47
9	AN₉₈ — MAS₂	AN₈₈-I₁₀-MAS₂	5,4	27,1	136
10	AN₉₈-MAS₂	AN₉₀,₅ — 6₇,₅ — MAS₂	5,5	37,6	203
11	AN₉₃ — 6₅ — MAS₂	AN₈₈-O₁₀-MAS₂	8,5	21,0	116
12	AN₉₈ — MAS₂	AN₈₈-O₁₀-MAS₂	42,4	360

"): 6 — '-ilhvlhexylneryltt·.

1 = Methylucrylat,
VAc = Vinylacetat.

Tabelle

Nr.	Denier	Zugfestigkeit beim Bruch	Bruch dehnung to/ \	Kräuselfrequenz (Nr./25mm)	Grad der Kräuselelastizität (%) unter einer Belastung von	84	150 mg/den	Retention des Kräuselelastizitäts- grades	93
		(g/a cn j	\ A> \|		50 mg/den	81	_	(%)	94
5'	3,0	3,4	25	2	__	80	OI		96
6'	3,1	3,6	24	16	84	—	99
7'	2,8	3,2	28	6	—	—	—
8'	3,0	3,5	26	5	—	—
9'	3,4	3,5	29	(nicht bestimmbar, weil sich	die Komponenten aufspalten)
10'	2,9	3,5	26	21	78
11'	3,0	3,1	30	18	76 ψ
12'	3,0	3,3	30	28	77

In der obigen Tabelle 3 wird die Differenz der Schrumpfbarkeit (Ae) um so größer, je größer die Probennummer wird. Die Nm. 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.

Insbesondere kann trotz der Tatsache, daß die Nr. 6 im Vergleich zu den Nrn. 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 Kräuselfrequenz sowie der Grad der Kräuselelastizität ist nämlich bei den Nrn. 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 Nrn. T und 8', 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 Nr. 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 Entschichtungsphänomen wurde beobachtet, als 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

/ο

der jeweiligen individuellen Komponenten zeigten, bestätigt,

Beispiel 3

Durch Schlamm- oder Emulsions-Polymerisulion wurdon verschiedene Acrylnitril-Polymerc als nieder schrumpfende Komponenten und Acrylnitril-Copolymere mit höherem Alkylacrylat als höher schrumpfende K omponenten hergestellt. Die Polymere wurden in Dimethylformamid aufgelöst, um ihre jeweiligen Spinnlösungen mit einer Polymerkonzentration von 20% 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 '5 Monokomponenten-Fädengarne zu bilden. Die gesponnenen Garne wurden 2 χ bei 6O⁰C in einem heißen Wasserbad verstreckt und in kochendem Wasser weiter verstreckt. Die verstreckten Garne wurden mit Wasser gewaschen, bei 15O⁰C getrocknet

und mit 38 m pro Minute aufgewickelt, Die erhalienen Garne hatten 300 Denier von 100 Fäden. Das gesamte Verstreckungsverhültnis betrug 9 χ,

Nach bestimmten Kombinationen der erhaltenen Faden fUr die niedriger schrumpfende Komponente und denjenigen für die höher schrumpfende Komponente wurde die Differenz der Schrumpfbarkeit (Ai) und die restliche Schrumpfspannung (AF) bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengestellt.

' Auf der anderen Seite wurden aus Kombinationen der beiden FUdenkomponenten in der gleichen Weise wie oben Verbundfäden hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß die beiden Spinnlösungen aus denselben öffnungen einer Spinndüse gleichzeitig in Seite-an-Seite-Anordnung extrudiert wurden. Die erhaltenen Verbundfaden wurden in heißem Wasser bei 100⁰C zur Ausbildung ihrer Kräusel erhitzt. Die Kräuseleigenschaften wurden bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 6 angegeben.

Tabelle

Nr	Niedriger schrumpfende	Höher schrumpfende	Komponente	.11	IF	l <? · 1 F
IN Γ·			-I₅-MAS₂	(%)	(mg/den)	,1 f Ii
13	AN₉₈-	AN₉₃	— 3₅ — MAS₂	2,3	10,9	25
14	AN₉₈-	AN₉₃	— 5₅ — MAS₂	2,5	16,5	41
15	AN₉₈-	AN₉₃	— 8₅ — MAS₂	2,9	22,6	66
16	AN₉₈-	AN₉₃	-1O₅-MAS₂	3,3	35,7	118
17	AN₉₈-	AN₉₃	— 12₅ —MAS₂	■■ 3,1	34,8	108
18	AN₉₈-	AN₉₃	— 14₅ —MAS₂	3,0	30,9	93
19	AN₉₈-	AN₉₃	— 16₅ — MAS₂	2,5	26,0	65
20	AN₉₈-	AN₉₃	1,8	20,1	36
Komponente
-MAS₂
-MAS₂
-MAS₂
-MAS₂
-MAS₂
-MAS₂
-MAS₂
-MAS₂

⁴): 3 = Propylacrylat,

5 = Amylacrylat,

8 = Octylacrylat,

10 = Decylacrylal,

12 = Laurylacrylat,

14 = Myristylacrylal,

16 = Celylacrylat.

Tabelle

Nr.	Denier	Zugfestigkeit beim Bruch (g/den)	Bruch dehnung IQ/ \	Kräuselfrequenz (Nr./25 mm)	Grad der Kräuselelastizität (%) unter einer Belastung von	150 mg/den	Retention des Kräuselelastizitäts- grades
		3,6	\ 'O)		50 mg/den	—	(%)
13'	3,0	3,5	27	3		—	—
14'	3,2	3,3	25	4	—	83	—
15'	3,4	3,5	24	10	85	79	98
16'	2,8	3,7	26	22	82	79	96
17'	2,7	3,0	26	20	81	80	98
18'	3,1	3,2	27	17	83	80	96
19'	3,0	3,3	25	12	81	—	99
20'	2,9	24	2	—	—

Die Tabelle 5 zeigt verschiedene Verbundfaden, 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 Nrn. 13 und 14 gezeigt sind, bei denen das Copolymere ein gebundenes niedriges Alkylacrylat 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 Verbundfaden eine geringe Kräuselung entwickeln. Im Gegensatz hierzu zeigen die Kom-

209 628/248

bintUionen, die eine höher schrumpfende Komponente mit einem höheren Alkylaorylal 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 Verbundfaden ihre Kräuselung rasch aus, und die gekräuselten Fflden sind auf Grund ihrer hohen Retention des KriiuselelastiziUitsgrads, d, h, ihrer hohen Kräuselstabililiit für die Praxis gut geeignet.

Die Polymerkomponente, die als ihr Comonomeres ein Acrylat mit der höheren Alkylgruppe mit 16 Kohlenstoffatomen enthlilt, liefert keine klare Spinnlösung, sondern eine leichte opake, trübe Lösung mit unzureichender Verspinnbarkeit.

Beispiel 4

IO

"5

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%ige wäßrige Kalziumchloridlösung naß versponnen und zu ihren jeweiligen Monokomponenlen-Garnen verfestigt. Die gesponnenen. Garne wurden 2 χ bei 6Ü"C in einer 30%igen wiißrlgen Kalziumchloridlösung verstreokt und hierauf weiter bei 90¹¹C in einem Äthylenglykolbad verstreckl. Die verstreckten Garne wurden mit Wasser gewaschen, bei 15O⁰C getrocknet und mit 37 m pro Minute aufgewickelt. Die erhaltenen Garne haben 300 Denier von 100 Füden. Das gesamte Verstreckungsverhältnis betrug 8,5 χ.

Nach bestimmten Kombinationen der erhaltenen Faden für die niedriger schrumpfende Komponente und denjenigen für die höher schrumpfende Komponente wurde die Differenz der Schrumpfbarkeit (,·!/■) und die restliche Schrumpfspannung (AF) 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 gleichzeitig aus den gleichen öffnungen einer Spinndüse in Seite»an-Seite-Anordnung gemeinsam versponnen wurden. Die erhaltenen Verbundfaden wurden in heißem Wasser bei 100°C zur Ausbildung ihrer Kräusel erhitzt. Die Kräuseleigenschaften wurden bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 8 zusammengestellt.

Tabelle

Mr	Niedriger schrumpfende	Komponente	Höher schrumpfende	Komponente	u	IF	30,9	20,7	I»- IF	)
INI.		ι		-I₃₀-	(%)	(mg/den)	.35,2	32,8
21	AN₇₈	-5J₀-	AN₆₈		(nicht bestimmbar, weil e	33,4	31,8	in Zusammen
	AN₆₈	- 3_2O -		— 3_3O —	kleben stattfand)	31,0	27,5
22	AN₇₈	— 5₂₀-	AN₆₈	— ⁵io ~	desgl.	24,9	22,5
23	AN₇₈	S₂₀—	AN₆₈	8_3O —	640
24	AN₇₈	-1O₂₀-	AN₆₈	-JO₃₀-	1155
25	AN₇₈	-12₂₀-	AN₆₈	-12₃₀-	1062
26	AN₇₈	-1420-	AN₆₈	-I4₃₀-	853
27	AN₇₈	-16,o-	AN₆₈	— I630-	560
28	AN₇₈		AN₆₈		(wegen geringer Löslichkeit nicht ver
		-MAS,		-MAS₂	spinnbar
- MAS₂
-MAS,	-MAS,
-MAS₂	-MAS₂
-MAS₂	-MAS₂
-MAS₂	-MAS₂
-MAS₂	-MAS₂
-MAS₂	-MAS₂
-MAS₂	-MAS₂

Tabelle

Nr.	Denier	Zugfestigkeit beim Bruch	Bruch dehnung 10/ \	Kräuselfrequenz (Nr./25 mm)	Grad der Kräuselelastizität (%) unter einer Belastung von	150 mg/den	Retention des Kräuselelastizitäts- grades
		lg/aenj	( /Oj		50 mg/den
IY		_
22'	—	—	—	—	—	73
23'	2,7	2,8	48	39	80	69	91
24'	3,0	2,7	45	48	78	69	88
25'	3,1	2,9	43	47	79	70	87
26'	2,8	3,2	46	43	78	74	90
27'	3,1	3,1	44	34	81	—	9I₄
28'	—	—	—	—	—

Wie aus der Tabelle 7 hervorgeht, sind die Polymer- Garne bei dem Verstreckungsprozeß in heißem Wasser komponenten, die eine große Menge des gebundenen 65 oder in der Trockeneinrichtung klebrig werden, niedrigeren Alkylacrylats enthalten, hinsichtlich ihrer
Wärmebeständigkeit so extrem unterlegen, daß die

eine derartige Polymerkomponente enthaltenden wodurch ein Zusammenkleben der einzelnen Fäden erfolgt und den Garnen eine steife Griffigkeit ■ ver-

schäften und die Schrumpfung der Verbundfaden, die aus einer solchen Polymerkomponente hergestellt sind, unmöglich zu bestimmen, Ferner ergibt die Polymerkomponente, die als Comonomeres ein Acrylat mit einer höheren Alkylgruppe mit 16 Kohlenstoff- s atomen enthält, ein opake, trübe Spinnlösung, die nicht nur sehr rasch koaguliert, sondern auch eins ungenügende Verstreckbarkeit und führt zu Fasern mit geringem praktischem Wert.

Auf der anderen Seite sind die Fäden 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 hervorgeht.

Claims

Patentansprüche:

1. Verbundfaden aus zwei faserbildenden Acrylnitril-Polymerisatkomponenten, die exzentrisch angeordnet und miteinander in Seile-anSeite- oder in Hülle-und-Kern-Beziehung durch die gesamte Länge des Fadens verbunden sind, d adurch gekennzeichnet, daß mindestens eine dieser Komponenten aus einem Acrylnitril-Copolymerisat aus 65 bis 95 Gewichtsprozent Acrylnitril und 35 bis 5 Gewichtsprozent 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 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, betrügt und die Komponente, die den größeren Anteil des höheren Alkylacrylats enthält, im Vergleich zu der anderen Komponente weniger Acrylnitril enthält, daß das Gewichtsverhältnis der beiden Komponenten 3:7 bis 7:3 beträgt, daß das Produkt aus der Differenz der Schrumpfbarkeit der beiden Komponenten und aus der restlichen Schrumpfspannung mindestens 50 betrögt und 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.

2. Verbundfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das an derBildunfi der Copolymerisat-Komponente beteiliguUröwere Alkylacrylat Amylacrylat, Hexylacrylat, 2-ÄthyIhexylacrylai, Octylacrylat, Decylacrylat, Laurylacrylat, Myristy I-acrylat, Amylmethacrylat, Hexylmethacrylat, Octylmethacrylat, 2-ÄthyIhexylmethacrylat, Decylinethacrylat, Laurylmethacrylat bzw. ein Derivat davon ist und gegebenenfalls an der Bildung der Acrylnitril-Copolymerisatkomponente ferner noch eine geringe Menge eines α,/ϊ-monoäthylenisch ungesättigten Comonomeren aus der Gruppe p-Styrolsulfonsäure, Allylsulfonsäure, Methallylsulfonsäure und deren Salzen und Vinylpyridin, Vinylirnidazol und Vinylpyrrolidon beteiligt ist.

3. Verbundfaden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des «,/?-monoäthylcnisch ungesättigten Comonomeren bis zu 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymere, beträgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen