DE2004358C - Kräuselfähige, gefärbte Zweikomponentenfasern aus Polypropylen - Google Patents
Kräuselfähige, gefärbte Zweikomponentenfasern aus PolypropylenInfo
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Description
2 00^358
Um kräuselbare Fasern herzustellen, ist es üblich, mehrere verschiedene Ausgangsmaterialien gemeinsam
zu verspinnen, wodurch sogenannte Zweikomponentenfasern erhalten werden.
Es ist bekannt, daß F'asern aus Polyolefinen, z. B. Polyäthylen, Polypropylen usw., sehr schwierig zu
farben sind, da die Moleküle, welche die Faser bilden, schwierig mit einem Farbstoff zu vereinigen sind und
viele Moleküle des Polymeren in kristallinen Formen vorliegen.
Um tiefgefärbte Polyolefinfasern herzustellen, werden diese Fasern häufig aus Harzen gesponnen, weiche
Pigmente enthalten.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zweikomponentenfasern, weiche aus speziellen Polypropylenen,
die Pigmente enthalten, hergestellt werden.
Die erfindungsgemäßen Zweikomponentenfasern bestehen aus zv.ei Schichten. Diese Schichten erstrecken
sich parallel entlang der Faser. Die Schichten können in bezug auf die Faserachse in einem Seitean-Seite-Verhältnis
oder in einem asymmetrischen Hülle-und-Kern-Verhältnis vorliegen.
Eine Schicht besteht aus Polypropylen mit einem hohen Polymerisationsgrad und enthält Pigmente.
Die andere Schicht besteht aus Polypropylen mit einem niedrigen Polymerisationsgrad und ist im
wesentlichen pigmentfrei. Mit dem Ausdruck »im wesentlichen pigmentfrei" ist nicht nur gemeint,
daß das Polymere überhaupt kein Pigment enthält, sondern darunter soll auch ein P» '.ymeres verstanden
werden, das eine kleine Merge Pigment (nicht mehr als 0.5 Gewichtsprozent) enthält.
Gegenstand der Erfindung sind daher kräuselfähigc.
gefärbte Zweikomponentenfasern aus Polypropylen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie
im Querschnitt zur Faserachse in asymmetrischer Anordnung aus (a) einer Polypropylenkomponente
mit einer Intrinsic-Viskosität von 1.49 oder mehr und
einem Gehalt an einem Pigment und (b) aus einer Polypropylenkomponente mit einer Intrinsic-Viskosität
von 1.35 oder weniger, welche im wesentlichen pigmentfrei ist. bestehen.
Die erfindungsgemäßen Fasern, die eine latente Krüuselfähigkeit besitzen, können entweder in endloser
Form zu Garnen texturiert oder in Form von Stapelfasern zu Garnen versponnen werden. Diese
Fasern können auch mit anderen Fascrarten gemeinsam versponnen werden.
Wenn man die durch Spinnen auf diese Weise erhaltenen Garne der Einwirkung von heißem Dampf
aussetzt, dann werden Garne erhalten, die eine hohe Streckbarkeit, eine hohe Bauschigkeit und einen guten
Griff besitzen. Aus diesen Garnen können Florgewebe. Teppiche. Pullover. Socken usw. mit besonders
guten Eigenschaften hergestellt werden.
Die crfindungsgcmäßen Fasern besitzen eine prozentuale
Schrumpfung von 20% oder mehr.
Die prozentuale Schrumpfung wird in der folgenden Weise bestimmt. Die erfindungsgemäßen Fasern
werden gedehnt, auf eine Länge von 51 mm ge- <*>
schnitten und mit Hilfe einer Kardiermaschinc in
kardierte Faserbänder mit einer Dicke von ungefähr 4.3 g m übergeführt. Nachdem die Faserbänder
24 Stunden ruhen gelassen worden sind, werden sie 1 Sti '·: lang auf 100 C erhitzt, und die Schrumpfung
der Faserbänder wird gemessen. Die Schrumpfung zeigt nicht den tatsächlichen Betrag der Faserverkürzung,
sondern eine scheinbare Schrumpfung der Faserbänder. *
Die scheinbare Schrumpfung der Faserbänder hat ihre Ursache in einer Kräuselung der Fasern, wobei
feine Wellungen oder Spiralen entstehen.
Florgewebe, die nicht aus den erfinduntsgemäßen
Fasern, sondern aus solchen-mit einer prozentualen Schrumpfung von weniger als 20% hergestellt worden
sind, zeigen keine besonders guten Eigenschaften.
Die erfindungsgemäßen Zweikomponentenfasern, welche aus zwei Schichten bestehen, werden dadurch
erhalten, daß man zwei Polypropylenarten mit verschiedenen Polymerisationsgraden gemeinsam spinnt.
Einige Polypropylene können in zwei Arten von PoIypropylenen mit unterschiedlichen Polynierisationsgraden
dadurch modifiziert werden, daß man verschiedene Spinnbedingungen oder verschiedene thermische
Zersetzungsbedingungen auf das gleiche Polypropylen während des Spinnens anwendet.
Das Polypropylen, das für eine Schicht der Faser verwendet wird, hat eine Viskositätszahl von 1,35
oder weniger. Die Viskositätszahl, die hier angegeben ist, wird in Tetralin bei I35CC gemessen. Der Grund
besteht darin, daß die prozentuale Wärmeschrumpfung von Fasern aus Polypropylen mit einer Viskositätszahl von 1,35 oder weniger, welches keine Pigmente
enthält, kleiner ist. Dies wird in Fig. 4 der Zeichnungen erläutert. In F i g. 4 ist der Zusammenhang
zwischen der prozentualen Wärmeschrumpfung von Polypropylenfasern und der Viskositätszahl von Polypropylen
aufgezeigt, wobei das Polypropylen einmal Pigment enthält und einmal kein Pigment enthält.
Das Polypropylen, das für die andere Schicht der
Faser verwendet wird, hat eine Viskositätszahl von 1.49 oder mehr.
F i g. 1 zeigt den Zusammenhang zwischen der prozentualen Dehnungsrückbildung und dem Streckverhältnis
von Polypropylenfasern und den Zusammenhang zwischen der prozentualen Wärmeschrumpfung
und dem Streckverhältnis. Diese Verhältnisse wurden aus Streckversuchen an den Polypropylenfasern
erhalten. Die Versuche wurden bei Raumtemperatur ausgeführt. Als Versuchsproben wurden
Fasern aus Polypropylen mit einem isotaktischen Index von 99,5% und einer Viskositätszahl von 1.54
sowie Fasern aus Polypropylen mit einer Viskositätszahl
von 1,20 verwendet. Die prozentuale Wärmescnrumpfung
wurde durch Erhitzen der Fasern auf 100 C während einer Stunde ermittelt. Wenn Zweikomponentenfasern,
die aus Polypropylen mit einer Viskositätszahl von 1.54 und aus Polypropylen mit
einer Viskositätszahl von 1.20 gestreckt wurden und die angelegte Kraft wieder weggenommen wurde,
dann entwickelten sich Kräuselungen auf Grund der verschiedenen Dehnungsrückbildungcn der einzelnen
Teile der Fasern. Da außerdem die prozentualen Wärmeschrumpfungen der einzelnen Teile der Fasern
ebenfalls verschieden sind, können die Kräuselungen dichter gemacht werden, wenn man die gestreckten
Fasern wärmebchandelt.
Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen der prozentualen Dehnungsrückbildung und der prozentualen
Wärmcschrumpfung von Fasern, die aus Polypropylen mit einem Gehalt von 2 Gewichtsprozent
eines Farbstoffs der folgenden Reihe
NHCO
CH3
NHCO OH
COOCH3
NHCO OH
NHCO OH
OCH3
N=N
NHCO OH
Cl
OH CONH—
y/ ^
Cl
hergestellt worden sind. Die Polypropylenfasern mit einer Viskositätszahl von 1,20 und ohne einen
Gehalt an Pigment besitzen eine kleine konstante prozentuale Wäimeschrumpfung unabhängig vom
Streckverhältnis. Dagegen besitzen Polypropylenfasern, die ein Pigment enthalten, eine prozentuale
Wärmeschrumpfung, die sich stark mit einer Änderung des Streckverbältnisses verändert. Bei einem
Pigmcntgehalt ist der Unterschied in der prozentualen Wärmeschrumpfung zwischen den Fasern aus Polypropylen
mit einer Viskositätszahl von 1,20 und den Fasern aus Polypropylen mit einer Viskositätszahl
von 1.54 verhältnismäßig klein. Die Zweikomponentenfasern,
die aus zwei verschiedenen Polypropylen mit kleinen Unterschieden in der prozentualen Wärmeschrumpfung
erhalten werden, ergeben keine gute Kräuselung, auch wenn sie wärmebehandelt werden.
Um stark gekräuselte, erfindungsgemäße Fasern zu erhalten, werden Zweikomponentenfasern aus einem
Polypropylen mit einem niedrigen Polymerisations-
grad und ohne Pigmentgchall (um die prozentuale
Wärmeschrumpfung der Fasern stark zu beeinflussen) und aus einem Polypropylen mit einem hohen PoIymerisationsgrad
und einem ausreichenden Pigmentgchalt hergestellt.
F i g. 3 zeigt, daß die prozentuale Wärmeschrumpfung
von Fasern aus Polypropylen, welches eine Pigmentkonzentration von 0.5 Gewichtsprozent oder
weniger enthält, höchstens ungefähr 10% beträgt. Die Pigmentteilchen wirken als Keime, so daß sich
viele kleine spärolitische Polypropylenkristalle bilden und die Dichte des Polypropylens steigt Es wird
angenommen, daß hierdurch die Wärmeschrumpfung der Polypropylenfasern beeinflußt wird.
F i g. 4 zeigt, daß die prozentuale Wärmeschrumpfung der Fasern aus Polypropylen, welches eine
niedrige Viskositätszahl besitzt, durch das Pigment viel stärker beeinflußt wird, als es bei Fasern aus Polypropylen, das eine hohe Viskositätszahl besitzt, der
Fall ist. Es wird angenommen, daß die prozentuale Wärmeschrumpfung der Fasern aus Polypropylen,
welches eine niedrige Viskositätszahl besitzt, durch das Pigment stark beeinflußt wird, weil das Polypropylen mit einem niedrigen Polymerisationsgrad
leichter kristallisiert als dasjenige mit einem hohen Polymerisationsgrad.
Titanoxyd. Eisenoxyd, Cadmiumverbindungen. Ruß. Ultramarin. Phthalocyaninpigmente. Chinacridonpigmente. Azopigmente usw. können gemäß der Erfindung verwendet werden. Organische Pigmente ergeben einen größeren Einfluß auf die prozentuale
Wärmeschrumpfung der Polypropylenfasern als anorganische Pigmente; es können jedoch gekräuselte
Fasern auch bei Verwendung von anorganischen Pigmenten hergestellt werden.
Fasern mit einem guten Glanz können dadurch erhalten werden, daß man durchsichtiges Polypropylen
mit einem niedrigen Polymerisationsgrad al? eine der Komponenten der Compositfasern verwendet. Wenn
bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Compositfasern einige Prozente Pigment mehr als bei der
Herstellung von gewöhnlichen gefärbten Fasern verwendet werden, dann können Zweikomponentenfasern erhalten werden, welche die gleiche Farbtontiefe wie die gewöhnlichen Fasern aufweisen, die aus
dem das Pigment enthaltenden Rohmaterial hergestellt sind.
Es wurden Seite-an-Seite-Zweikomponentenfa^ern
(GewichtsverhäStnis 1:1) gesponnen, bei denen eine Schicht (I) aus Polypropylen mit einer Viskositätszahl von 1.54 und die andere Schicht (Πι aus Polypropylen
mit einer Viskositätszahl von 1.20 bestand, wobei die Schichten die in Tabelle 1 gezeigten Mengen
Phthalocyaninblau enthielten.
Die hergestellten Fasern wurden mit einer Streckgeschwindigkeit von 80 m/min und bei einer Temperatur
von 25:C auf das 3_5fache gestreckt. Die gestreckten
Faserbänder besaßen die in Tabelle I gezeigten prozentualen Schrumpfungen.
Die Fasern von Probe A besaßen einen Titer von ?.6den. eine Zwirnung von 16 Drehungen 25 mm.
bezogen auf die scheinbare Länge der Fasern, eine Reißfestigkeit von 3.25 g/den und eine Reißdehnung
von 88.2%.
Der Glanz der Fasern der Probe A war etwas matter als derjenige der Fasern der Proben B. Der
Glanz diener beiden Fasern näherte sich bei eine
IU Minuten dauernden l.rhitzune auf KK) C zicmlic!
stark. Die verwendeten Polypropylene besaßen eine! isotaktischen Index von 99.3%.
|
Probe
IO |
Pigment;
Schicht (I) |
B |
«hall (%>
Schicht (II) |
Prii/enliicilc
Schrumpfuna der Faserbänder ("«) |
| A | 2.5 | 0 | 36.7 | |
| B | 1.25 | 1.25 | -8.7 | |
| C | 0 | 2.5 | -2.7 | |
| '5 D | 0 | 0 | 34.7 | |
| e i s ρ ie I 2 |
jo (Gewichtsverhältnis 1:1) gesponnen, von dener
eine Schicht (I) aus Polypropylen mit einer Viskositätszahl von 1.49 und die andere Schicht (M) au?
Polypropylen mit einer Viskositätszahl von 1.15 be
stand, wobei die Schichten einen roten Farbstofl
der auf S. 4 angegebenen Art in den in Tabelle 1 angegebenen Mengen enthielten.
Die erhaltenen Fasern wurden mit einer Streckgeschwindigkeit von 100 m/min bei einer Temperatur
von 40 C auf das 3.3fache gestreckt. Die gestreckten
Faserbänder besaßen die in Tabelle 2 gezeigte prozentuale Schrumpfung.
Die Fasern der Proben E besaßen eine Reißfestig keit von 3.11g den. eine Reißdehnung von 95.2%
und einen Titer von 6.1 den. Der Glanz der Fasern der Probe E war nahezu genau so stark wie derjenige
von Probe F.
Probe j
G
Pigmenlgehall I*/.)
Schicht (I) Schicht (II)
2.0
1.0
0
1.0
0
1,0
ZO
Prozentuale
Schrumpfung der
Faserbänder (%i
32.8
4.0
8.8
4.0
8.8
Ein 102 mm langes Faserband wurde aus einem
Faserbündel von 70000den. welches aus Fasern der Probe E bestand, hergestellt. Durch Mischspinrun
dieses Faserbündels mit Polypropylenfasern \on 3d χ 89 mm im Gewich'sverhältnis von 1 : I wurden
Garne mit Garnzahlen von 2 36 hergestellt. Die auf diese Weise hergestellten Garne wurden 10 Minuten
im Dampf von 105X erhitzt. Die erhaltenen Garne besaßen eine Schrumpfung von 25.3%. eine Reißdehnung
von 28.3% und eine Elastizität von 79.3%. Die gebauschten Garne besaßen Gamzahlen von
2 27. Ein Pullover wurde unter Verwendung von
(o drei solchen Garnen gestrickt. Der Pullover "besaß
eine vorzügliche Bauschigkeit, eine hohe Dehnfähigkeit
und Dehnungsrückbilduns sowie einen outen
Griff.
Claims (3)
1. Kräuselfähige. gefärbte Zweikomponentenfasern
aus Polypropylen, dadurch gekennzeichnet,
daß sie im Querschnitt "zur Faser-
achse in asymmetrischer Anordnung aus (a) einer Polypropylenkomponente mit einer Intrinsic-Viskosität
von 1.49 oder mehr und einem Gehalt an einem Pigment und (b) aus einer Polypropylenkomponcn'c
mit einer Intrinsic-Viskosität von 1.35 oder weniger, welche im wesentlichen pigmentfrei
ist, bestehen.
2. Zweikomponentenfasern nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß sie in der PoIy-
NHCO propylenkomponente (a) als Pigment Titanoxid. F'isenoxid. Cadmiumverbindungen, Ultramarin.
Ruß. ein Phthalocyaninpigment. ein Chinacridonpigment und oder ein Azopigment enthalten.
3. Zweikomponentenfasern nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylenkomponente
(a) als Pigment Phthalocyaninblau und/oder einen toten Farbstoff aus der Reihe
NHCO OH
COOCH3
Cl
NHCO OH
NHCO
Cl
Cl
N=N
Cl
enthält und daß die Komponente (b) eine Intrinsic-Viskosität von 1.20 oder weniger aufweist, wobei die
beiden Komponenten Seite an Seite angeordnet sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
209 620/299
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