DE2015590C3 - Polyamid-Verbundfaser - Google Patents

Description

«stehen, die wenigstens zum Teil über den Umfang Nylon-66, Polymetaxylylen-adipamide, Copolyamide [er Verbundfaser angeordnet sind, und wobei eines und modifizierte Polyamide, bei denen eines der vorier Polyamide die Eigenschaft besitzt, sich elektrisch stehend genannten Polyamide mit maximal sechs jositiv aufladen zu lassen, während das andere Poly- Methylengruppen zwischen benachbarten Amidketten unid die Eigenschaft einer elektrisch negativen Auf- 5 in seiner molekularen Hauptkette vorherrschend ist. iadungsmöglichkeit bei Reibung besitzt. Die mitein- Polyamide, die sich bei Reibung elektrisch negativ

ander verhafteten Komponenten dei Verbundfaser aufladen lassen, sind: Polyundecamethylen-terekonnen nebeneinander, exzentrisch oder konzentrisch phthalamid, Polydodecamethylen-terephthalamid, angeordnet sein, wobei die konzentrische Anordnung Polyundecamethylen-hexahydroterepkihalamid, PoIyeine Mantel-Kern-Anordnung darstellt. Die eine Uer io dodecamethylen-hexahydroterephthalamid, Polypara-Komponenten besteht dabei vorzugsweise aus einem xylylen-dodecanamid, Polypara-bis-cyclohexylmeorganischen, thermoplastischen, lineare Fasern for- than-dodecamethylen-dicarbonamid und Copolymenden Polymer, während die andere Komponente amide sowie modifizierte Polyamide, bei denen eines aus wenigstens zwei verschiedenen Polyamiden be- der vorstehend genannten Polyamide mit wenigstens steht, welche die vorgeschilderten Eigenschaften be- 15 elf Methylengruppen zwischen benachbarten Amidsitzen, also eine Vielzahl miteinander verhafteter und ketten in seiner molekularen Hauptkette vorherrmiteinander vermengter, sehr feiner Lamellen dar- sehend ist.

stellten, die sich im wesentlichen kontinuierlich über Das Verhältnis zwischen der Ladungspolarität und

die gesamte Länge der Faser erstrecken und wenig- der chemischen Struktur wurde noch nicht ermittelt, stens teilweise über deren Umfang angeordnet sind, so Es wird aber angenommen, daß die Polyamide, wobei eines der Polyamide sich elektrisch positiv und welche sich bei den Versuchen als elektrisch negativ das andere Polyamid sich elektrisch negativ aufladen aufladbar erwiesen, im allgemeinen mehr als sechs läßt. Im Rahmen eines weiteren Gestaltungsmerk- Methylengruppen besitzen, und zwar beispielsweise males kann sich auch die eine Komponente einer wenigstens elf Methylengruppen zwischen benachderartigen Polyamid-Verbundfaser aus wenigstens 15 harten Amid-Ketten ihrer molekularen Hauptkette, zwei verschiedenen Polyamiden der geschilderten In Abhändgkeit vor den Herstellungsbedingungen Eigenschaften zusammensetzen. und von dem Gehalt einer Amino-Endgruppe können

Zum Erzeugen derartiger Polyamid-Verbundfasern jedoch selbst Polyamid-Fasern mit noch acht und werden wenigstens zwei verschiedene geschmolzene mehr Methylengruppen die Eigenschaft be*^;tzen, sich Polyamide, von denen das eine sich elektrisch positiv 30 bei Reibung elektrisch positiv aufladen zu lassen. Es und das andere sich elektrisch negativ aufladen läßt, muß deshalb in jedem Einzelfall die Ladungspolarität gebildet, die dann miteinander vereinigt und getrennt der anfallenden Faser gemessen werden. Wird ein werden, und zwar in verschiedenen Phasen zu körni- Polyamid mit positiver Polarität mit einem solchen gen, nebelartigen oder archipelartigen, vielschichtigen mit negativer Polarität vermengt und gesponnen, Gefügen, wonach entweder nur vielschichtig ge- 35 dann kann die negative Reibungselektrizität des ersteschmolzene Polyamide gesponnen werden oder aber ren der positiven Reibungselektrizität des letzteren vielschichtige geschmolzene Polyamide zusammen mit entgegenwirken. Es erweist sich nun als schwierig, einer homogenen, geschmolzenen Komponente, die eine Faser mit verbesserten, antistatischen Eigenaus einem organischen, thermoplastischen, lineare schäften lediglich durch ein gleichmäßiges VerFasern formenden Polymer besteht, oder zusam- 4° mischen dieser beiden Arten von Polyamiden zu ermen mit einem anderen, gleichartig vielschichtigen, halten. Es hat sich herausgestellt, daß eine mit einem geschmolzenen Material, bestehend aus wenigstens Schneckenextruder behandelte Charge aus den beiden zwei Polyamiden. Arten von Polyamiden nicht die in sie gesetzte Erwar-

Es ist allgemein bekannt, daß viele der herkömm- tung erfüllt, die resultierende Faser weist nicht immer liehen Polyamide die Eigenschaft besitzen, sich durch 45 die erwarteten, antistatischen Eigenschaften auf. Es Reibung elektrisch positiv aufzuladen. Im Rahmen wurde sogar festgestellt, daß die resultierende Faser der zur Erfindung führenden, durchgeiührten Ver- im Regelfall eine verringerte Zugfestigkeit besitzt, in suche wurde gefunden, daß es jedoch auch Polyamide welchem Zusammenhang vermutet wird, daß dies auf gibt, welche sich bei Reibung elektrisch negativ auf- eine Mischpolymerisation zurückzuführen ist, die laden lassen. Die Eigenschaft von Polyamiden, sich 50 durch eine Amid-Austauschreaktion zwischen den bei Reibung elektrisch aufzuladen, ist weitgehend beiden Arten von Polyamiden hervorgerufen wird, abhängig von dem verwendeten Rohmaterial und so und weiterhin auf eine Vermengupg der Polyamide insbesondere von dessen chemischen und physika- selbst. Eine aus den beiden Arten von Polyamiden lischen Eigenschaften, wie dem Kristallisationsgrad bestehende Faser, die also durch ein Schmelzen und und dem Orientierungsgrad. Es wurde gefunden, daß 55 Kneten der pulverförmigen oder tablettartigen PoIysich die Polarität der Reibungselektrizität bestimmt amide und deren anschließendes Spinnen entstanden nach der Menge der endseitigen Amino- und ist, besitzt also ein Gefüge, bei welchem die eine der Karboxyl-Gruppen, der Länge einer Methyl-Gruppe Komponenten mit der anderen kornartig oder nadel- und weiterer Faktoren. Natürlich hängt die Reibungs- artig vermengt ist. Eine solche Komponente erstreckt elektrizität auch ab von dem anderen Material, mit 60 sich nicht kontinuierlich über die gesamte Länge der dem ein Polyamid in Reibung kommt, von der Rei- Faser, wie dies die Faser nach Fig. 15 und 16 der bungskraft, der Temperatur, der Feuchtigkeit und Zeichnung erkennen lassen. Solche Fasern besitzen weiteren Faktoren. Praktische und zuverlässige Werte eine geringe Zugfestigkeit, eine geringe Bruchdehhinsichtlich der Aufladung der Fasern durch Rei- nung, eine geringe Elastizität und eine geringe Dauerbungselektrizität lassen sich mittels geeigneter Meß- 65 festigkeit hinsichtlich wiederholter Dehnung und verfahren ermitteln. Biegung. Daraus resultiert das für die Erfindung

Polyamide, die sich bei Reibung elektrisch positiv wesentliche Merkmal, daß ein vielschichtiges Gefüge, aufladen, sind folgende: Nylon-4, Nylon-6, Nylon-7, d. h. ein Gefüge, bei welchem eine Vielzahl sehr fei-

ner Lamellen miteinander verhaftet sind, wobei jede Fig. 3, 4 und 5 dargestellt sind. Damit kann für di

Lamelle sich im wesentlichen kontinuierlich über die Erfindung davon ausgegangen werden, daß diese nu

gesamte Länge der Faser erstreckt, die erfindungs- solche Verbundfasern erfaßt, die wenigstens aus vie

gemäße Faser ausmacht, wie sie in Fig. 14 der Zeich- Einzellamellen bestehen, vorzugsweise jedoch au

nung veranschaulicht ist. Eine Faser mit einem sol- 5 acht und mehr Lamellen, so insbesondere aus zehi

chen vielschichtigen Gefüge läßt sich mittels des und vorzugsweise aus fünfundzwanzig und meh

herkömmlichen, konjugierten Spinnverfahrens her- Lamellen,

stellen. Das in Fig. 3 dargestellte Gefüge stellt praktiscl

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung wer- eine Vervielfachung des aus vier Lamellen bestehen

den aus der nachfolgenden Beschreibung in Ver- io den Gefüges gemäß F i g. 2 dar, wobei wesentlich ist

bindung mit der Zeichnung erkennbar. Es zeigt daß sich die einzelnen Lamellen im wesentlicher

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine herkömmliche kontinuierlich über die gesamte Länge der Verbund-Verbundfaser, bei welcher zwei miteinander ver- faser erstrecken, wobei die einzelnen Lamellen ir haftete Komponenten Seite an Seite angeordnet sind, Bezug aufeinander als »körnige« Lagen auftreten, das

Fig. 2 und 3 Querschnitte durch Verbundfasern 15 Gefüge gemäß Fig. 3 wird im folgenden als ein

gemäß Erfindung, die jeweils ein vielschichtiges, »körniges, viellagiges Gefüge« bezeichnet,

lamellenartiges Gefüge besitzen, wobei die Lamellen Das Gefüge gemäß F i g. 4 besteht vorherrschend

kornartig miteinander vermengt sind. aus sich aus einer Komponente zusammensetzenden

F i g. 4 und 5 Querschnitte durch Verbundfasern Lamellen, die sich im wesentlichen kontinuierlich gemäß Erfindung, welche jeweils ein vielschichtiges, ao über die Länge der Verbundfaser erstrecken und eine lamellenartiges Gefüge besitzen, wobei die Lamellen mehr oder weniger flache und unregelmäßige Querarchipel- bzw. nebelartig miteinander vermengt sind, schnittsform besitzen. Diese Lamellen sind inselartig

Fig. 6, 7 und 8 Querschnitte durch Verbund- angeordnet, weshalb dieses Gefüge im folgenden als

fasern, von denen jede aus zwei miteinander ver- »archipelartiges Gefüge« bezeichnet wird,

hafteten Komponenten besteht, deren eine ein viel- 25 Das Gefüge gemäß Fig. 5 besteht gleichfalls aus

schichtiges, lamellenartiges Gefüge besitzt, und zwar einer Vielzahl von einzelnen, aus einer Komponente

in Seite an Seite, konzentrischer und exzentrischer bestehenden Lamellen, die sich im wesentlichen

Mantel-Kern-Anordnung, kontinuierlich über die Länge der Verbundfaser

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine Verbundfaser erstrecken und im wesentlichen einen kreisförmigen,

aus zwei miteinander verhafteten Komponenten, von 30 ovalen und dergleichen Querschnitt besitzen. Wegen

denen jede ein vielschichtiges, lamellenartiges Gefüge ihrer spezifischen Anordnung innerhalb der Faser

besitzt, und zwar in Seite-an-Seite-Anordnung, wird dieses Gefüge im folgenden als »nebelartiges

Fig. 10 einen Querschnitt durch eine dreilappige Gefüge« bezeichnet.

Faser mit vielschichtigem, lamellenartigem Gefüge, Neben den vorerwähnten Grund-Gefüge kann die

Fig. 11 eine Schemadarstellung zur Veranschau- 35 erfindungsgemäße Verbundfaser in ihrem Gefüge

lichung des Verfahrens zum Herstellen eines multi- jedoch auch noch kompliziertere Zusammensetzun-

lamellierten Gefüges aus zwei Spinnmaterialien, gen besitzen, so können einige der inselartigen oder

Fig. 12 und 13 der Fig. 11 entsprechende sternähnlichen Lamellen aus zwei oder mehr Kom-

Schemadarstellungen zur Veranschaulichung von ponenten bestehen, wobei eine der anderen ver-

Alternativen zu jenem Herstellungsverfahren, 40 schlungen ist und jede Komponente entweder insel-

Fig. 14 bis 16 in perspektivischer Darstellung förmig oder sternähnlich im Querschnitt ist. Für die

Längsschnitte durch verschiedene Verbundfasern zur erfindungsgemäße Verbundfaser maßgebend ist der

Veranschaulichung einer kontinuierlichen bzw. dis- Tatbestand, daß jedes der beiden Polyamid-Kompo-

koiitinuierlichen Erstreckung von miteinander ver- nenten, welche wenigstens das vielschichte Gefüge

hafteten, multi-lamellenartigen Komponenten über 45 ausmachen, wenigstens zum Teil über dem Umfang

die Länge der Verbundfaser, der Faser angeordnet ist und daß die vielen Lamellen

Fig. 17 einen Vertikalschnitt durch eine Spinn- bzw. Schichten sehr fein miteinander vermengt sind,

düse mit einer Einrichtung zum Herstellen der erfin- und zwar in jedem beliebigen Querschnitt der Faser,

dungsgt.näßen Verbundfaser, Um der Reibungselektrizität entgegenzuwirken, ist es

Fig. 18, 19 und 20 Querschnitte durch die Spinn- 50 zweckmäßig, daß beide Polyamid-Komponenten an

düse gemäß Fig. 17 nach den Linien 1-1', 2-2' und der Umfangsfläche der Faser angeordnet sind. In

3-3'. einer Verbundfaser, bestehend aus mindestens zwei

F i g. 1 zeigt im Querschnitt eine bekannte, nur aus Komponenten, wobei die eine Komponente die andere zwei Lagen gebildete Verbundfaser, deren Kompo- mantelartig umgibt, kann die elektrostatische Gegennenten nebeneinander angeordnet sind. Eine solche 55 wirkung auch dann nicht verbessert werden, wenn Faser erfüllt nicht die der Erfindung zugrunde die Anzahl der Lamellen bzw. Schichten der Kernliegende Aufgabe der Schaffung einer Verbundfaser komponente erhöht wird Darauf sei in diesem mit antistatischen Eigenschaften. Die hier dargestellte Zusammenhang besonders hingewiesen. Das andere, Struktur wird als »makroskopisch« vermengt bezeich- wesentliche Teilmerkmal der erfindungsgemäßen net, es sei eingeräumt, daß auch mit dieser Struktur 60 Verbundfaser ist darin zu erblicken, daß die einander in gewissem Umfange eine elektrostatische Gegen- anhaftenden, sehr feinen Lamellen bzw. Schichten wirkung erzielt werden kann, die jedoch nicht voll zu miteinander vermengt sind, und zwar in einer körnibefriedigen vermag. Ein verbessertes Ergebnis erzielt gen, vielschichten, archipelartigen oder nebelartigen man mit einer aus vier Lamellen bestehenden Ver- Struktur, und zwar wenigstens über einen Teil eines bundfaser gemäß Fig. 2, und eine dem gegenüber 65 beliebigen Querschnitts der Faser. Natürlich erstreckt ungleich größere antistatische Gegenwirkung erzielt sich das Gefüge gemäß den Fig. 3, 4 und 5 im ihan dann, wenn die Lamellen vielschichtig aufgeteilt wesentlichen kontinuierlich über die Länge der Verwerden, so daß man Gefüge erhält, wie sie in den bundfaser. Die vorherrschenden Lamellen- bzw.

969

Schichtgefüge haben praktisch eine Länge von mehreren Zentimetern und mehr.

Aus der vorstehenden Schilderung geht hervor, daß die eriindungsgemäßc Verbundfaser trotz des vermengten Gefüges von wenigstens zwei verschiedenen Polyamiden eine hohe dynamische oder mechanische Festigkeit besitzt, was im \vesentlichen zurückzuführen ist auf die Kontinuität des Gefüges.

Die erfindungsgemäße Verbundfaser weist als Folge der Gegenwirkung zwischen einer positiven Reibungselektrizität der einen Polyamidkomponente und der negativen Reibungselektrizität der anderen Polyamidkomponentc nur eine kleine oder gar keine durch Reibungselektrizität erzeugte Aufladung auf. Wird die Gegenwirkung voll erreicht, so ist die resultierende Reibungselektrizität aufgehoben. Herkömmliche Fasern, welche die Fähigkeit besitzen, positive Reibungselektrizität zu erzeugen, werden durch Reibung im Regelfall auf eine Spannung zwischen 800 und 1500 V aufgeladen. Polyamidfasern, die negative Reibungselektrizität erzeugen, erreichen eine Spannung von -500 bis 11500 V.

Erfindungsgemäß kann eine Verbundfaser, die eine Reibungselektrizität von nicht mehr als 500 V, vorzugsweise 400 V, erzeugt, durch Vermengung von sich positiv und negativ aufladenden Polyamiden und durch Bildung einer aus vielen Lamellen bzw. Schichten zusammengesetzten Struktur hergestellt werden. Aber auch Verbundfasern mit einer Reibungselektrizität von weniger als 500 V bzw. weniger als 400 V lassen sich ohne Schwierigkeiten herstellen. Damit kann davon ausgegangen werden, daß die erfindungsgemäße Verbundfaser ausreichende antistatische Eigenschaften besitzt.

Die elektrostatische Gegenwirkung hängt naturgemäß von dem Gewichtsverhällnis zwischen den zwei verschiedenen Polyamiden und von dem Verhältnis der beiden Flächen ab, die von diesen Polyamiden eingenommen werden. Es ist deshalb ohne weiteres möglich, den erwünschten Effekt durch die geeignete Wahl des zweckmäßigen Mischungsverhältnisses der beiden Polyamide zu erhalten. Als Mischungsverhältnis für die beiden Polyamide wählt man im allgemenen die Verhältnisse 1:10 bis 10:1, vorzugsweise 1:4 bis4:l.

In Fig. 11 ist schematisch dargestellt, wie sich zwei Spinnmaterialien unter Verwendung bekannter Mischerdüsen vereinigen lassen. Die beiden Spinnmaterialien α und b werden bei Z₁ miteinander vereinigt, so daß ein zweischichtiges Gefüge entsteht, das bei S wieder geteilt wird und dann wieder bei /, eine zusammenfügung erfährt, um so ein viertägiges Gefüge a, b, a, b zu erhalten. Bei /, bzw. J₂ weist die Faser ein Gefüge auf, die in den F i g. 1 bzw. 2 im Querschnitt dargestellt ist Wenn dieses Vereinigen und Trennen mehrfach durchgeführt wird, dann erhält man also erkennbar ein Erzeugnis, bei welchem die beiden Lagen α und b in der doppelten Rangfolge dieser mehrfachen Phasen steht, wird also «-fach zusammengefügt und getrennt, dann liegen 2" Lagen α und b vor. Um die Anzahl der Lamellen durch Vereinigen und Trennen zu erhöhen, sollte darauf geachtet werden, daß beim Vereinigen die Lamellen bzw. Schichten wenigstens teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig vereinigt werden und daß bei der Trennung die zusammengefügten Strukturen mindestens teilweise, jedoch vorzugsweise vollständig erhalten bleiben. Dies kann dadurch erreicht werden, daß man aufeinanderfolgend die Punkte j der wechselseitigen Vereinigung und die Punkte S dei wechselseitigen Trennung richtungsmäßig gegeneinander verdreht, und zwar vorzugsweise um 90°. Dar auf wird im folgenden mit »Vereinigen und Trenner in verschiedener Phase« Bezug genommen.

Es versteht sich von allein, daß das vorstehend ar Hand der Fig. 11 erläuterte Verfahren zahlreich« Abwandlungen erfahren kann, so können selbst

ίο verständlich mehr als zwei Lagen gleichartig behandelt werden, wie dies in F i g. 12 für drei Lagen veranschaulicht ist. Auch hier werden die drei Lagen a b und c bei /, zunächst miteinander vereinigt, um eit dreischichtiges Gefüge zu erhalten; es erfolgt danr eine Trennung bei S und wieder eine Vereinigung bei J₂, um ein sechsschichtiges Gefüge a, b, c, a, b, c zu erhalten. Bei dieser Art von Vorgehen erhält mar bei einem «-fachen Vereinigen und Trennen einen resultierenden Faden mit 3-2"-¹ Lagen bzw. Schichten. Werden dabei immer nur zwei Lagen miteinander ι ereinigt, hingegen drei Lagen getrennt, danr erhält man einen Verbundfaden mit 2-3"-¹ Lamellen bzw. Schichten. Natürlich kann es sich bei diesel Berechnungsart nur um theoretische Werte handeln wobei vorausgesetzt werden muß, daß das Vereinigen und das Trennen immer vollständig bewirkt wird. Solche idealen Zustände lassen sich jedoch praktisch nicht erreichen, es ist vielmehr damit zu rechnen, daß die Materialien fallweise abbrechen, so daß dann die resultierende Anzahl von Lamellen bzw. Schichten von dem theoretischen Wert abweicht.

Durch das vorstehend beschriebene Verfahren werden wenigstens zwei Polyamidmaterialien zu einem vielschichtigen Schmelzgefüge umgewandelt, das dann zur Extrusion kommt, um so eine körnige, nebelartige oder archipelartige Faser zu bilden, welche den Gegenstand der Erfindung ausmacht. Dabei kann vorgesehen sein, dieses vielschichtige Schmelzmaterial mit einer homogenen Schmelzkomponente zu vereinigen, die aus einem Polyamid, Polyester oder einem anderen organischen, thermoplastischen, lineare Fasern formenden Polymer besteht, und zwar vor dem Zeitpunkt der Extrusion. Die F i g. 6, 7 und 8 zeigen Querschnitte einer Verbundfaser, die auf diese Weise erhalten werden kann. Hier besteht die eine Komponente aus wenigstens zwei verschiedenen Polyamiden in der Form von feinen, aneinander anhaftenden Lamellen odei Schichten, während die andere Komponente aus einem"o*rganischen, thermoplastischen, lineare Fasern bildenden homogenen Polymer besteht. Beide Komponenten können Seite an Seite, konzentrisch odei exzentrisch in einer Mantel-Kern-Anordnung angeordnet sein, wie dies die drei Figuren aufweisen. In der Verbundfaser sollte die Komponente, die aus wenigstens zwei verschiedenen Polyamiden in dei Form aneinanderheftender, feiner Vielfachlamelleri besteht, wenigstens einen Teil des Umfangs der Verbundfaser einnehmen, um dadurch die angestrebte elektrostatische Gegenwirkung zu erreichen. Dies gill auch insbesondere für Verbundfasern des Querschnittstyps der Fig. 7 und 8, gemäß welchem die eine Komponente die andere Komponente mantelartig umgibt. Dies gilt weiterhin für eine Verbundfaser des Querschnittstyps der Fig. 9, wo die beiden Komponenten jeweils aus aneinanderhaftenden feinen Vielfachlamellen bestehen und Seite an Seite angeordnet sind. Auch hier wird wirkungsvoll dei

709 613/1IS

969

Reibungselektrizität entgegengewirkt. Verbundfasern der Querschnittsform gemäß der F i g. 8 und 9 neigen

η' "ρ _fi ^Zü ^aUSe. "· ,

Die Erfindung soll so verstanden werden, daß nicht £L«^errf^UR? Τ ^mit„^einem kre_1Sförm,gen Quer-

chmtt erfaßt werden sollen, sondern auch Verbundfasern mit einem behebigen Querschnitt, also bei-

10

Kanal 104 und werden dann über die Mündung« 105 extrudiert. Die Strömung der Spinnmaterialiei ist in Fi g. 17 durch die eingezeichneten Pfeile ver deutlicht. Mit 111 ist schließlich noch eine Trenn platte bzw. ein Sieb bezeichnet, während 112 dei Halter der Mischdüse bezeichnet. In einer Spinndüse dieser Ausfiihrungsform ist die Richtung des Tren ^{nenS diC g!cidle Wie dic Richlu}"8. ^jn -elcher d» Kanäle angeordnet sind, nämlich umfangsseitig. Dem

ssSä

Austuhrungsformen der Fig. 6 bis 10 die einzelnen welcher vereintet wird

^{bCi iCd}™^h «

Kanal Or n dri e, g

vier scheibenähnliche Mischereinheiten D₁, D D und D₄ auf, die übereinander aufeinanderfolgend angeordnet sind, und zwar zwischen einer da? Spinnmaterial zuführenden Einrichtung mit Behältern Tl und 12 und einer Spinndüsenplatte 100 mit öffnungein 105. In dieser Spinndüse wird die Vereinigung der beiden geschmolzenen Polyamide insgesamt fünffach vorgenommen, so daß «mit 5 anzusetzen ist Jede Mischereinheit ist an ihrer oLTfS m t zwei Behältern 21 und 22 und Kanälen 13 und 23 versehen, welche diese Behälter verbinden, während

an der unteren Fläche zwei Behälter 17, 18 und 27 28 sowie Verteilungskanäle 25 und 26 vorgesehen sind. Die Verteilungskanäle 25, 26 verbinden die unteren öffnungen vertikaler Kanäle 24 abwechselnd mit den beiden Behältern 27 und 28 an der unteren Seite der Mischereinheit D₂. Die Verteilerkanäle 25 und 26 sind weiterhin verbunden über Säte 24 und 23 mit den beiden Behältern 21 und 22 an der oberen Seite der Mischereinheit D,

Zwei verschiedenartige, geschmolzene Polyamide werden in einem vorbestimmten Mischverhältnis mU-tels Οο₅ΐ₆φ_ϋΓηρεη in die Behälter 11 und 12 eirTgefüllt, und es kommt dann in einem mittleren Bereich des Kanals 12 zu einer Vereinigung dieser beiden Polyamide. Ein Teil der vereinigten ^Sge chmoizenS Materialien fließt dann durch dfe vertkaleTK 14 und die Verteilerkanäle 15 in den äußeren Behälter 17, während ein anderer Teil in den inneren Behälter 18 über die vertikalen Kanäle 14 und die Ver teilerkanäle 16 fließt. Die geschmolzenen Materialien des äußeren Behälters 17 fließen dann fiberTeS gen 23 in die Mischereinheit D₂ der zweiten Stufe und zwar über den äußeren Behälter 21, während d£ geschmolzenen Materialien des inneren Behälters 18 über die Kanäle 23 in den inneren Behalte 22 fließen. Es kommt dann wiederum in einem m Seren Bereich der Kanäle 23 zu einer Vereinigung Das

Vereinigen wird in den Kanälen der MischeieinheS D₃ lind D₄ und schließlich in dem Kanal 103 der Spinndüsenplatte 100 wiederholt, andererseits wird die Trennung in den Behältern der Mischereinheit D₃ und D₄ sowie in den Behältern ioiS iSfdS Spinndüsenplatte 100 wiederholt Die geschmolzen^ MatenaHen fließen schließHch durch den vertikalen

₄₅

50

₅₅

60 4^

zu £ dnίη 'ρ' ' T^' '^{St JCd}°^Ch — ΐ schicht iä, C J Polymerkomponente nut v,el·

ReSpSkS ν? ^v,^{erwendct w}«^d' ^um _u ^{s0 einei}

hin beach ef w' Η ⁸TΤ«"?"' 7*' * T n über et" T?'H^daß _IT ^dl!^{se Kom}P^{onen e} V, h Z Umfanges des resul-

Verbundfilaments angeordnet .st. In den

sTT ^'h' ™™™ *

Seri Ϊ ^fun ^" ^*¹*' ^hOmO8ene
p;'^-18 zeigt im Querschnitt die Spinndüse gemafl

Il \ Tu-?" -K'"^{16 N1}'^{: gezei}8^{l ist die AnOrd}-S r Q^uerscl™i« der F i g. 19 nach dei

ν Jl ·ι ί ^Zeii^{gt e Anordnun}S ^der Kanäle 14. dei

JJ ^H Γ ο ^{1S U}"^{d 16 Und der Behälter 17 Und}

iAuTv ^er.^Quci;^s,^chnitt gemäß Fig. 20 nach der

* ²']_nf^ schließlich die Anordnune der Mün-

kanfL Ä ^- ^^{ah] dieser Mündun}8^{en 105}

S S ν H'⁸ ^ ^ ^A"^{Zahl der Kanäle U S}™ ^ ^{von d}'"er unterscheiden.

Fig 17*π ^V°^rs _n ^te^^enden Beschreibung der in den nh ■ dargestellten Spinneinrichtung ist

^ZZ τ ^ ^e _K ^rken _c ^nbar· ^{daß d}^ ^d-" Mischer be^ ¹¹ .^oh.^ne Schwierigkeiten vervielfältigt wer-

^es..^mo|^{hch lst}- ^{die Anzahl der em}" ?S 7 ^envu,^{nschtem Au}™aß zu vergrößern, t ν ί" ^resultieren^den Verbundfasern hängt L Sr?. ? -^{VOn der Anzahl der scheibenför}'

SS??¹¹⁸¹¹*^{11 un},^{d der Art und} ^^^{1 deI} Erfind™?^ω Spinmnatoialien. Im Rahmen der zur d£ M^J*?*¹ . ^Verf ?^e ™^rde festgestellt, ™ ■ u - · ,^{eme hohe AffinitMt} zueinander ' ^beifP^ielswe«e Nylon-6 und Nylon-66,

befuge ergeben, wobei die

^" ^{deS kÖmigen} °^είΓ ^{erTechneten Wert} entspricht

beispielsweise , dann erhalt

bis

bS

'V 969

11 V 12

nebelartigcs Gefüge bei Anwendung von acht und für beide Garne festgelegt. Das Garn Y₁ besaß eine mehr Stufen, insbesondere von zehn und mehr Spannung von + 1280 V, während das Garn Y₂ eine Stufen, wobei jede Stufe ein Zusammenfügen und Spannung von — 1100 V besaß,
ein Trennen unilaßt. In Einzelfällen schafft eine Korn- Darüber hinaus wurden verschiedene Versuche mit

binalion von drei und mehr verschiedenen Poly- 5 einem Mischspinnen gefahren. Zunächst wurden amiden also immer ein körniges Gefüge. Es kann je- beide Polymere P₁ und P., miteinander vermengt und doch auch vorkommen, daß ein archipelartiges oder dann einem Schmelzspinnen unterworfen, und zwar nebelartiges Gefüp.e erhalten wird. Wird das Zusam- unter Verwendung eines Extruders, wobei auf die menfügen und Trennen nur wenige Male durchgc- gleiche Art und Weise vorgegangen wurde wie bei führt, dann erhält man im Regelfall von Polyamiden io dem Garn Y₁, um ein gezogenes Garn zu erhalten, mit positiven Ladungseigenschaften einerseits und das nachfolgend mit Y₃ bezeichnet wird,
negativen Ladungseigenschaften andererseits ein kör- Die Polymere P₁ und P., wurden getrennt, in zwei

niges oder archipelartiges Gefüge, wird dieses Zu- Extrudern geschmolzen und dann der Mischdüse gesammenfügen und Trennen hingegen viele Male maß Fig. 17 zugeführt, und zwar wurde den Behäldurchgeführt, dann erhält man im Regelfall archipel- 15 tern 11 und 12 die Polymere P₁ und P₂ in gleichen artige oder nebelartige Gefüge. Mengen zugeführt. Die Temperatur der Spinneinrich

tung wurde auf 285° C gehalten. Die beiden ge-

Ausführungsbeispiel 1 schmolzenen Materialien wurden einmal miteinander

vereinigt und dann sofort durch 18 öffnungen 105

Epsilon-Kaprolactam wurde erhitzt und auf her- »o der Spinndüse extrudiert, es waren also dabei keine kömmliche Weise unter Verwendung von Essigsäure Mischeinrichtungen D vorhanden. Das resultierende als Viskositäts-Stabilisierungsmittel bei einem Mole- Verbundfilamentgarn zeigte die übliche Seite-ankularverhältnis von 1/300 und Wasser als Katalysator Seite-Anordnung der beiden Komponenten, es wurde polymerisiert, um ein Nylon-6-Polymer zu erhalten, auf ein Rohr aufgewickelt und dann gleichartig wie das dann mit Wasser gewaschen wurde. Das so er- as das Garn Y₁ gestreckt, um ein gestrecktes Garn zu haltene Polymer besaß eine Grundviskosität von 1,10 erhalten, das nachfolgend mit Y₄ bezeichnet wird, in m-Kresol bei einer Temperatur von 30° C. Dieses Auf ähnliche Art und Weise wie dieses Garn Y₄ Polymer wird nachfolgend mit P, bezeichnet. wurde ein Garn unter Verwendung einer Mischerein-

Eine Mischung aus 90 Gew.-⁰/« 1,11-Undeca- heit D₁ hergestellt, so daß das resultierende Gefüge methylendiammonium-Terephthalat und 10 Gew.-°/o 3° körnig war und vier Lagen besaß; dieses Garn wird Epsilon-Kaprolactam wurden zur Polykondensierung nachfolgend mit Y₅ bezeichnet. Geichartig erhielt unter Verwendung von Essigsäure als Viskositäts- man gestreckte Garne Y₆, Y₇, Y₈ und Y₉ unter Ver-Stabilisierungsmittel bei einem Molverhältnis von wendung von zwei bzw. vier bzw. sechs bzw. neun 1/200 über 3 Stunden bei einer Temperatur von Mischereinheiten. Das Garn Y₈ besaß eine körnige, 290° C in Stickstoffgas unter atmosphärischem Druck 35 8- bis 121agige Struktur, das Garn Y₇ (n = 5) besaß erhitzt, anschließend wurde der Druck allmählich eine kornähnliche, archipelartige, multilamellenartige bis auf einen Wert von 300 mm Hg reduziert, unter Struktur mit mehr als 30 Lamellen, das Garn Y₈ welchem eine weitere Polykondensationsreaktion (n = 7) besaß eine nebelartige, archipelartige, multiüber eine Stunde eingeleitet wurde. Hierdurch wurde lamellenartige Struktur mit mehr als 100 Lamellen, ein Polymer mit einer Grundviskosität von 1,06 er- 40 und das Garn Y₉ (n = 10) besaß schließlich eine halten, dieses Polymer wird nachfolgend mit P₂ be- nebelartige multilamellenartige Struktur mit mehr als zeichnet. 200 Lamellen. Der Spannungswert der Reibungs-

Das Polymer P₁ wurde bei einer Temperatur von elektrizität und die Zugfestigkeit bis zum Bruch wur-280° C in einem Schraubenextruder geschmolzen, den in den resultierenden Verbundfaden gemessen, dann durch Mündungen extrudiert, die einen Durch- 45 Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 messer von 0,25 mm besaßen, wobei die Spinndüsen- festgehalten,
platte auf 280° C erhitzt war, und anschließend erfolgte eine Verfestigung in Luft, um ein Filamentgarn Tabelle 1

zu erhalten, welches dann mit einer Geschwindigkeit

von 600 m/min nach Behandlung mit einem ölungs- 5° Garn Spannung Zugfestigkeit

mittel auf eine Spule aufgewickelt wurde. Das so er- bis zum

haltene, frisch gesponnene Garn wurde dann bis auf Reißen

das 3,6fache seiner ursprünglichen Länge bei Raum- (V) (g/d)

temperatur gestreckt, um ein gestrecktes Garn mit
70 Denier und 18 Filamenten zu erhalten. Dieses 55 Y₁ (Nylon-6) Garn wird nachfolgend mit Y₁ bezeichnet Aus dem Polymer P₂ wurde auf gleiche Weise gestrecktes Garn mit 70 Denier und 18 Filamenten hergestellt, dieses Garn wird nachfolgend mit Y₂ bezeichnet. Jedes der beiden gezogenen Garne Y₁ und Y, wurde auf eine 60 durchlöcherte Metallspule aufgewickelt. Die Spule wurde dann einer Auslaugung mit Petroläther unter zogen, bei 80° C eine Stunde lang mit einem neutralen, für Kleiderreinigung verwendeten Reinigungsmittel gewaschen und schließlich mit kochendem 65 Wasser über 4 Stunden gespült, worauf sich eine Trocknung in Luft anschloß. Die Reibungselektrizi- tät wurde mittels des vorbeschriebenen Verfahrens (n = Anzahl der Vereinigungen der Spinnmaterialien.)

Y1 (Nylon-6}	+ 1280	5,4
Y2 (Mischpolymer)	+ 1100	4,4
Ys (Splitter verbunden)	+400	2,9
Y4 (η = 1)	+ 600	4,9
Y5 (n = 2)	+ 480	4,6
Y, (n = 3)	+210	4,7
Y,(n = 5)	+ 330	4,9
Ye(n = 7)	+ 180	4,5
Y9(Ti = IO)	+210	4,8

969

Aus der vorstehenden Tabelle 1 ist erkennbar, daß das Gam Y₃ eine ausgezeichnete, antistatische Eigenschaft besitzt, jedoch infolge seines diskontinuierlichen, lamellenartigen Gefügt in seiner Zugfestigkeit nicht zu befriedigen vermag. Das Garn Y₁ besiJzt kein ausreichend verbessertes, antistatisches Verhalten, die Garne Y₅ bis Y₉, welche nach der Lehre der Erfindung hergestellt wurden, besitzen sowohl ein ausgezeichnetes, antistatisches Verhalten wie auch eine hohe Zugfestigkeit bis zum Bruch.

Ausführungsbeispiel 2

Unter Verwendung der Polymere P₁ und P₂ des Ausführungsbeispiels 1 wurden verschiedene Versuche gefahren, und zwar gleichartig wie im Falle des Filaments Y₇, dabei wurde lediglich das Mischungsverhältnis geändert Das Verhältnis zwischen dem Mischungsverhältnis und dem Spannungswert der Reibungselektrizität am resultierenden Filament » ist in der nachfolgenden Tabelle 2 festgehalten.

Tabelle 2

Mischverhältnis Spannung (Pi/Pi) (V)

10/0	+ 1520
10/1	+ 1100
4/1	+ 620
3/1	+ 400
3'2	+ 390
1/1	+ 330
2/3	+ 90
1/3	-120
1/4	-400
1/10	-880
0/10	-1140

35

Aus der vorstehenden Tabelle 2 geht hervor, daß die geringste Spannung (Absolutwert) nicht dem Mischungsverhältnis 1/1 entspricht. Die geringste Spannung wechselt im Regelfall in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Polymere in ihrem Verhältnis zu den Bedingungen dies Spinnens, in welcher dfc Formgebung der Spinndüse und die Anzahl der Stufen (Mischereinrichtungen) eingeht. Die niedrigste Spannung kann jedoch leicht experimentell ermittelt werden. Filamente mit erheblich verbesserten, antistatischen Eigenschaften können oft über einen weiten Bereich verschiedener Mischungsverhältnisse erhalten werden; diese können beispielsweise zwischen 1/3 und 3/1 schwanken, was sich sehr vorteilhaft für die Durchführung des Herstellungsverfahrens erweist Im Rahmen des hier erwähnten Ausführungsbeispiels wurden das Polymer P₁ und Nylon-66 mit einer Ladungsfähigkeit von +1450 V gleichartig bei H=5 vervielfacht, um Verbundfilamente zu formen die ein arcbipelartiges Qucrschnittsgefügc besaßen' Die resultierenden Filamente zeigen eine geringere Spannung (Absolutwert) in der Größenordnung von ±400V überfeinen weiteren Bereich verschiedener Mischungsverhältnisse (Nylon-66/P., = 2/1 bis 1/3) Gleichartig wurde das Polymer P₁ "und Polydodecamethylenterephthalamid/Epsilon-Kaproamid, nachfolgend mit P₅ bezeichnet, mit einem Mischungsverhältnis von 90/10 Gewichtsteilcn, einer Grundviskosität von 0,81 und einem Spannungswert der Reibungselektrizität von —1400 V mittels einer Spinneinrichtung gemäß Fig. 17 vervielfacht, wobei /1=8 gewählt war. Die resultierenden Filamente zeigten Spannungswerte von ±400V über einen weiteren Bereich von Mischungsverhältnissen, diese schwankten für P-ZP₁ zwischen 3/1 und 1/2.

Ausführungsbeispiel 3

Ein aus Azelainsäure und Bispara-aminocyclohexyhnethan erhaltenes Salz (PACM-9-Salz) wurde bei einer hohen Temperatur polymerisiert, um ein Polymer, nachfolgend P_s bezeichnet, zu erhalten, das eine Grundviskosität von 0,71 aufwies und sich'mitteis Reibungselektrizität bis auf eine Spannung von -1270V aufladen ließ. Dieses Polymer P_e und Nyäon-66 mit einem Spannungswert von +1450 V seiner Reibungselektrizität wurden verarbeitet, um ein Verbundfilament der Querschnittsstruktur gemäß Fig. 7 zu erhalten. Zur Herstellung wurde eine gleichartige Spinndüse, wie in Fig. 17 dargestellt, verwendet, dabei kamen sieben Mischereinheiten zur Verwendung, und es war in der Mitte des vertikalen Kanals 104 ein kleines Rohr angeordnet. Dieses Rohr diente der Extrusion eines kernbildenden, geschmolzenen Materials, indem sein unteres Ende über einen dritten Kanal mit der Kammer verbunden war, welcher das geschmolzene Material zuströmte. Das Polymer P_e wurde in die Kammer 11 zugeführt, und Ny3on-66 wurde sowohl in die Kammer 12 wie auch in die vorerwähnte Kammer eingeführt, welche in Fig. 17 nicht dargestellt ist Das Mischungsverhältnis wurde mit 1:1:1 festgelegt Die geschmolzenen Materialien wurden konjugiert extrudiert, und zwar über Öffnungen mit einem Durchmesser von 0,25 mm, es erfolgte dann eine Abkühlung des MuI-tiilamentgams, das schließlich mit einem Ölungsmittel behandelt und auf eine Spule aufgewickelt wurde. Die Spinndüse wurde auf eine Temperatur von 310" C eingestellt, das resultierende Garn wurde mitlels eines Ziehstiftes bei einer Temperatur von 100° C auf den 3,4fachen Wert seiner ursprünglichen Länge verstreckt, um ein Garn von 75 Denier und 22 Filamenten zu erhalten, das mit Y_1n bezeichnet wird. Dieses Garn Y₁, gemäß F i g. 7 hatte in seiner Reibungselektrizität einen Spannuncswert von +490V.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

formende Polymer ein Polymer ist, das sich mit Patentansprüche· den Polyamiden der anderen Komponenten ver- v ' haften läßt.

1. Polyamid-Verbundfaser mit wenigstens zwei 4. Verbundfaser nach Anspruch 1 gekenn-Komponenten, die in Form zahlreicher, anein- 3 zeichnet durch zwei miteinander verhaftete Komanderhaftender Lamellen oder Schichten mit- ponenten über die gesamte Lange der Faser, woeinander im Faserquerschnitt vermengt sind und bei jede der beiden Komponenten aus wenigstens sich im wesentlichen kontinuierlich über die zwei verschiedenen Polyamiden m der Form von Länge der Fasern erstrecken, dadurch ge- vielen, aneinanderhaftenden, feinen Lamellen kennzeichnet, daß ¹⁰ bzw. Schichten besteht, die in jedem beliebigen

Querschnitt der Faser miteinander vermengt sind

a) die Struktur des Faserquerschnitts vier oder und sich im wesentlichen kontinuierlich über die mehr Lamellen oder Schichten eines ent- Länge der Faser erstrecken, wobei sie wenigstens weder körnigen, viellagigen oder archipel- über einen Teil des Umfangs der Faser angeordartigen oder nebelartigen Gefüges aufweist; 15 net sind und wobei eines der Polyamide bei

b) das eine der Polyamide sieb bei Reibung Reibung sich elektrisch positiv und das andere elektrisch positiv und das andere negativ Polyamid sich elektrisch negativ auffaden läßt aufladen läßt; und wobei schließlich wenigstens eines der PoIy-

c) die mit positiver Reibungselektrizität auf- amide in einer der Komponenten sich von den ladbare Komponente aus NyIon-4, NyIon-6, 20 Polyamiden der anderen Komponente unter-Nylon-7, Nylon-66, Polymetaxylylen-adip- scheidet.

amid oder Copolyamiden oder modifizierten Polyamiden, bei denen eines der genann-

ten Polyamide mit maximal sechs Methylengruppen zwischen benachbarten Amidketten »5

in seiner molekularen Hauptkette vorherr- Polyamidfasern, wie Nylon-6, Nylon-66 u. dgl.,

sehend ist, besteht; die zur Zeit in großen Mengen hergestellt werden,

d) die mit negativer Reibungselektrizität auf- neigen dazu, durch Reibung schnell Elektrizität aufladbare Komponente aus Polyundecamethy- zuladen, was ihre industrielle Venvertbarkeit sowie len-terephthalamid, Polydodecamethylen- 30 ihre Verwendung in der Bekleidungsindustrie beeinterephthalamid, Polyundecamethylen-hexa- trächtigt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, wurde hydroterephthalamid, Polydodecamethylen- bereits vorgeschlagen, dem Polyamid-Rohmaterial hexahydroterephthalamid, Polyparaxylylen- beispielsweise eine geeignete Menge von antistatidodecanamid, Poly-para-bis-cyclohexyl-me- sehen Stoffen beizufügen oder das Polyamid zur than-dodecamethylen-dicarbonamid oder Co- 35 Verbesserung seiner elektrischen Leitfähigkeit chepolyamiden oder modifizierten Polyamiden, misch zu verändern. Die meisten antistatischen Stoffe bei denen eines der genannten Polyamide lösen sich jedoch sehr leicht von der Faser, weil sie mit wenigstens elf Methylengruppen zwi- aus einem oberflächenaktiven Stoff bestehen oder sehen benachbarten Amidkecten in seiner eine wasserlösliche bzw wasseraufnehmende Zusammolekularen Hauptkette vorherrschend ist, 40 mensetzung besitzen, so daß die Entstehung von besteht und Elektrizität innerhalb der Faser nicht mehr wirksam

e) das Gewichtsverhältnis der beiden Kompo- genug verhindert werden kann. Wird das Polyamidnenten zueinander im Bereich von 1 : 10 bis Rohmaterial darüber hinaus mit beliebigen Zusätzen 10:1 liegt. vermengt, wie mit oberflächenaktiven Stoffen oder

45 mit modifizierten Polyamiden, wie einem Mischpoly-

2. Verbundfaser nach Anspruch 1, gekenn- amid, so weist die resultierende Faser im Regelfall zeichnet durch zwei miteinander verhaftete Korn- eine geringere Festigkeit auf. Die aus einem gemeinponenten, von denen die eine aus einem organi- samen Spinnen eines Polyamids mit anderen Stoffen, sehen, thermoplastischen, lineare Fasern formen- wie einem antistatischen Stoff, resultierenden Nachden Polymer und die andere aus mindestens zwei 50 teile beruhen im allgemeinen darauf, daß die Affinität verschiedenen Polyamiden in der Form von des Polyamids zu dem anderen Stoff klein ist und vielen aneinanderhaftenden, feinen Lamellen daß der dem Polyamid zur Verbesserung seiner bzw. Schichten besteht, welche in einem beliebi- Eigenschaften beigefügte Stoff ein geringeres Molegen Querschnitt der Faser miteinander vermengt kulargewicht aufweist. Es wurden deshalb im Rahsind und sich im wesentlichen kontinuierlich 55 men der Erfindung Versuche durchgeführt, ein hochüber die Länge der Faser erstrecken, wobei sie polymeres Material mit ausreichender Affinität zu wenigstens zum Teil über den Umfang der Faser einem Polyamid zu finden, das dessen antistatische angeordnet sind und wobei eines der Polyamide Eigenschaften wirksam verbessern kann. Der Erfinbei Reibung sich elektrisch positiv und das dung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Polyamidfaser andere Polyamid sich elektrisch negativ aufladen 60 mit ausgezeichneten antistatischen Eigenschaften zu läßt. entwickeln.

3. Verbundfaser nach Anspruch 1 oder 2, da- Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch gekennzeichnet, daß die beiden Kompo- eine Polyamid-Verbundfaser vorgeschlagen, weiche nenten Seite an Seite angeordnet sind oder die aus wenigstens zwei verschiedenen, miteinander veraus wenigstens zwei Polyamiden bestehende 65 hafteten Polyamiden über die gesamte Länge der Komponente die andere Komponente mantel- Faser besteht, wobei diese Polyamide aus einer Vielartig konzentrisch oder exzentrisch umgibt und zahl, in jedem beliebigen Querschnitt der Verbunddas organische, thermoplastische, lineare Fasern faser miteinander vermengten, sehr feinen Lamellen