DE2034726A1 - Zweikomponentenfaden - Google Patents

Description

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ta JuliΊ970

Anwaltsakte 19 707
Be/Sch

Monsanto Company
St, Louis, Missouri / USA

"Zweikomponentenfäden" i

Seit vielen Jahren ist bekannt, Textilfaden in der Weise herzustellen, daß man zwei polymere Materialien mit ungleichartigen Schrumpfungs- oder Wärmeretraktionseigenschaften konjugiert bzw. paarweise (parallel) verbindet, Did Bindung der beiden Substanzen wird dadurch bewirkt, daß wan sie bei oder nahe dem Funkt der Fadenbildung ohne innige»

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BAD ORIGINAL*

Mischen so zusammenbringt, daß die Substanzen der Länge nach unter Bildung einer kontinuierlichen Grenzfläche aneinander haften. Dies ist bekannt als Seite an Seite Anordnung von ungleichartigen Polymerisaten in einem konjugierten Faden. Ein zweites Verfahren, solche ungleichartige Polymerisate in einen Faden zu konjugieren besteht darin, die Polymerisate bei oder nahe dem Verspinnungspunkt so zusammenzubringen, daß in kontinuierlicher Weise ein exzentrischer Kern und eine Außenschicht-(Haut-)-Anordnung der Polymerisate gebildet wird. Bei beiden Anordnungen, Kern- und Außenschicht oder Seite an Seite, sind die Fäden potentiell kräuselfähig. Die Kräuselung wird nach Verstrecken und Entspannen der Fäden bewirkt und sie Hat die Form einer nicht gedrehten Spirale, die durch zufällige Rückwärts- bzw· Umbiegungen gebildet wird.

Viele Faktoren müssen bei der Auswahl der ungleichartigen Polymerisate in Betracht gezogen werden, um eine opticalβ Konjugation zu erreichen. Oftmals ist es wünschenswert, einen konjugierten Faden zu bilden, der den höchsten Grad an Kontraktion oder Schrumpfungskraft aufweist, die ein Maßstab für die längs angesetzte Kraft ist, die notwendig ist, die spiralige oder schneckenförmig© Schrumpfung zu entfernen und den Faden au efcreoken, Silicatite &n Seit* Anordnung von Bölymerisatem liefert eine viel größer», retraktive Kraft in des Faden» In Vergleich zn ften

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BAO

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Mantel-Kern-Strukturen· Ungünstigerweise können die Seite an Seite konjugierten Fäden dazu neigen, sich in zwei getrennte Unterfäden während der Verarbeitung und Verwendung zu spalten, besonders wenn die Polymerisate wegen ihrer unterschiedlichen Sohruapfungeeigenschaften ausgewählt werden. Einen weiteren bedeutenden Faktor bildet bei dem Schmelzspinnen konjugierter Fäden die Eactrudierbarkeit der beiden ausgewählten Polymerisate innerhalb eines engen Temperaturbereichs. Wenn, die Polymerisate eine gewünschte Haftung und kontraktive Kraft aufweisen, haben sie normalerweise so verschiedene Schmelzpunkte, daß eine teure und komplizierte Vorrichtung sum Beibehalten des erforderlichen Temperaturunterschieds notwendig ist, um den Zerfall des nieder schmelzenden Materials su verhindern und ein geeignetes Konjugieren der Polymerisate sicherzustellen.

Nach der Erfindung können unter Verwendung der neuen Konjugierung der hier beschriebenen Komponenten alle Zuleitungen zu der Schmelzepinnvorrichtung in ein einziges Gefaß geführt werden, dessen Innentemperatur in dem gesamten Gefäß immer auf dem gleichen Wert ohne Schädigung der Eigenschaften der sich ergebenden Fäden gehalten wird.

Dies erreicht man durch einen neuen und brauchbaren, in Spiralform gekräuselten Zweikomponententextilfaden, bei dem die beiden Komponenten aus spezifischen Materialien

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BAD _Ä

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gebildet sind. Die eine Komponente ist ein Schiaelz-verspinnbares Faser-bildendes Polycarbonat einer Bis(hydroxyaryl) -verbindung mit einem Schmelzpunkt im Bereich von ungefähr 180 bis 250⁰O, wobei wenigstens 80/6 der Polycarbonatkomponente wiederkehrende Einheiten der allgemeinen Formel hat

X ein zweiwertiger Rest wie

R"

ist, worin die Reste R und R" ein Wasserstoffatom, eine niedere C^- bis C^-Alkylgruppe oder Phenylgruppe sind. X kann ein Sauerstoff- oder Schwefelatom oder eine - 0 GcH,, -0-, -S- , -S- Gruppe sein oder eine von 00 0

1,1-Gyclopentan, 1,1-Cyclohexan, u.s.w. herrührende Gruppe sein. Die aromatischen Anteile können Halogen-, Stickstoff-, Alkyl-, Alkoxysubstituenten, gewöhnlich in 3- und/oder 5-Stellung aufweisen« Die verbleibenden 20% oder weniger der Polycarbonatkomponente kann andere Einheiten wie Urethan™, Ester-, Äther- und öulfongruppen enthalten, die

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BAD

vorzugsweise mit' aromatischen oder alicyclischen ritruk-

"Duren wie _:.^-"~-"^:~-~—

and

verbunden sind.

Die andere Komponente ist eine elastomere Polyurethanschmelze, die bei einer temperatur von ungefähr 205 bis 240⁰C verspinnbar ist und die einen Blockpolyurethanteil enthält, dessen Schmelzpunkt höher als ungefähr 200⁰G und unter ungefähr 235 0 liegt. Die beiden Komponenten werden der Länge des Badens nach miteinander in jdeite an Seite Anordnung oder in einer exzentrischen Mantel-Kern-Anordnung verbunden. Die Polyuretnankomponente bildet ungefähr 20 bis 80 Gew.j* der Faserstruktur. Der spiralig gekräuselte Faden weist eine hohe iietraKtionskraft, wenn er gespannt wird, und einen hohen Grad an Kräuselung und Kräuselungseinheitlichkeit auf, die durch den Unterschied in der gestreckten und der zusammengezogenen Länge des Faden-Strangs gemessen wird.

Die Erfindung beinhaltet ebenso aus den beiden Komponentenfäden gewirkte Strümpfe, die sowohl ausgezeichnete Passform

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und hohe Kontraktionskraft als auch einen hohen Grad von Materialdehnbarkeit und langer Haltbarkeit aufweisen.

Das Verfahren zur Herstellung der vorliegenden Zweikomponentenfäden beinhaltet, daß man die oben beschriebenen Komponenten zusammen Sehmels-extrudiert unter Verwendung herkömmlicher konjugierter Spinnvorrichtung sum Bewirken der Konjugierung der Komponenten entweder unter Bildung einer Seiten-an~Seiten-Anordnung oder unter Bildung einer exzentrischen Mantel-lern-Anordnung dar Komponenten= Viele bekannte Spinnvorrichtung©» auii Eehael^spiEHen können zur Bildung einer derartigen Konjugierung verwendet werden» Nach dem Extrudieren aus der Spinnvorrichtung wird d®r geschmolzene konjugiert© laden oder es werden die geschmolzen konjugierten Eädea gekühlt_s um ihn (sie) zu verfestigen«. Bies erreicht aan gewöhnlich dadurch₉ daß man den geschmolzenen Strom mit einen Kühlgas in Kontakt bringt«, Die Fäden werden zur Erhöhung der Molekularorientierung P verstreckt, um die gewünschte Zugfestigkeit zu erhalten und die Kontraktionskraft, die die Kräuselung bewirkt, zu bilden. Die Spiralkräuselung wird entwickelt, wenn man die Verstreckungskraft entfernt. Jedoch kann die Intensität der Retraktionskraft der Kräuselung erhöht und das Sehrumpf en des Fadens in siedendem Wasser verringert werden, wenn man eine Nachverstreck-Märmebehandlung verwendet, wobei die Fäden unter geringer Spannung erhitzt und dann gekühlt werden.

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Eine der Komponenten, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Fäden verwendet wird, wird aus der Gruppe der Faser bildenden polymeren Linearen Polycarbonate einer Bis(hydroxyaryl) -verbindung mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 180 bis 25O⁰O ausgewählt. Hierzu gehören Polycarbonate aus 4.4·-Dihydroxy-diphenylnethau, 4.4'-Dihydroxy-3. 3', 5 ·5' tetrachlordiphenylmethan, 4_l4^t-Dihydroxy-diphenyl-1,^<1-äthan, 4,4'-Dihydroxy-diphenyl-1,1-cyclopentan, 4,4'-Dihydroxy-diphenylphenylmethan, 4,4^l-Dihydroxy-diphenyl-2-chlorphenylmethan, 4.4'-Dihydroxy-diphenyl-2.4-dichloΓ-phenylmethan, 4,4'-Dihydroxy-diphenyl-p-isopropylphenylmethan, 4,4'-Dihydroxy-diphenylnaphthylmethan, 4.4'-Dihydroxy-diphenyl-2.2-pΓopan, 4.4^l-Dihydroxy-3-fflethyldiphenyl-2.2-propan, 4,4^t-M!iydroxy-3-cyclohexyl-diphenyl-2,2-propan, 4,4'-Dihydroxy-3-oethoxy-diphenyl-2,2-propan₁, 4,4"-Dihydroxy-3-ieopropyl-diphenyl-2,2-propan,4,4·-Dihydroxy-3, 3'-dichlor-diphenyl-2,2-propan, 4,4'-Dihydroxydiphenyl-2,2-butan, 4_t4'-Dihydroxy-diphenyl-2,2-pentan, 4,4^l-Dihydroxy-diphenyl-2,2-(4-methylpentaii, 4,4'-Dihydroxy dipheny 1-2,2-n-hexan, 4,4'-Dihydroxy-cLiphenyl-2,2-nonan, 4,4-Dihydroxy-diphenyl-4,4-heptan, 4,4·-Dinydroxy-diphenylphenylmethy!methan, 4,4·-Dihydroxy-diphenyl^-chlorphenylmethylmethan, 4,4'-Dihydroxy-diphenyl-3,4-dichlorphenylmethylmethan, 4,4'-DIhydroxy-diphenyl-4-fluorphenylmethylmethan, 4,4'-Dihydroxy-diphenyl-2-naphthylmethylmethan, 4,4*-Dihydroxy-t etraphenylmethan, 4,4'-Dihydroxy-diphenyl-

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phenylcyanomethan, 4,4^l-Dihydroxy-diphenyl-1 .6-(.1 «>6~dioxo» n-hexan), 4,4'-Dihydroxy»diphenylather, 4·₉4'-Dihydroxydiphenylsulfid, 4,4'-Dihydroxy-3,3'-dimethyldiphenylsulfid, 4,4'-Dihydroxy-diphenylsulfoxid, 4_?4°-Dihydroxy-diphenylsulfon, 2,2'-Dihydroxy-3,3° ,!^y-tetramethyldiphenylojethan und 4.4'-Dihydroxy~3· %5«5^e~tetrachlor-diphenyl-»2«,2»propan₀ Hiervon wird das aromatische Polycarbonate das aus .4,4'-Dihydroxy-diphenyl-2,2~propan hergestellt wird, bevorzugt. Die Herstellung dieser Polycarbonate ist dem Fachmann bekannt. Zur Herstellung des Polycarbonate wird wenigstens eine aromatische organische Dihydroxyverbindung (ein Bisphenol) mit Phosgen und/oder einem Chlorkohlensäureester von organischen Dihydroxyverbindungen umgesetzt, wobei das Produkt in Gegenwart eines Säurebinderaittels hergestellt wird. Das Bisphenol kann ebenso mit einem Diarylcarbonat umgesetzt werden» Es werden gewöhnlich Homopolymerisate bevorzugt, obgleich ebenso Mischpolymerisate dieser Polycarbonate verwendet werden können, vorausgesetzt daß ihre Schmelzpunkte innerhalb des angegebenen Bereichs liegen und daß sie unter durchführbaren SpinnbecLingungen extrudierbar sind.

Die jeweilige Auswahl eines Pölyearbonats ist ©teas ¥on der Spinnvorrichtung «nd iron dem Schmelzpunkt - d©r gur V@r° Wendung vorgesehenen Polyur@thankoiapon©nt© abhängige Dia

®u©is© eit =.9«=.

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den höher schmelzenden Polyurethanen zusammen verarbeitet, besonders wenn die !Temperatur des gesamten Spinnkopf es auf einer Temperatur durch einen einzigen Thermostaten gesteuert wird. Kompliziertere Spinnköpfe, die eine unabhängige Temperatursteuerung für Jeden Polymerisatstrom an einem Punkt genau stromaufwärts der Spinnvorrichtung vorsehen, ermöglichen eine weitere Auswahl der Polymerisat» paare, obgleich derartige Vorrichtungen normalerweise nicht notwendig sind. _i

Der Molekulargewichtsbereich der nach der Erfindung brauchbaren Polycarbonate kann praktisch durch Messung ihrer grundmolaren Viskositätszahl festgelegt werden. Faser-bildende Polycarbonate sollen eine grundmolare Viskositätszahl von 0,5 bis 1,5, gemessen in Dioxan bei 30 G mittels üblichem Extrapolieren auf die Konzentration Null, aufweisen. Das Molekulargewicht kann durch die Gegenwart von monofunktioneilen Keaktionspartnern während der Polykondensation reguliert werden. · |

Die andere Komponente,-die zur Herstellung der spiralge- -te^ättseTtfen Fäden verwendet wird, ist eine elastomere Polyurethanschmelze, die bei einer Temperatur von ungefähr 205 bis 250⁰C extrudierbar ist. Zusammen mit dem Polycarbonat als konjugierte Schmelze können einige Polyurethane, die praktisch als Einzelfäden nicht extrudierbar sind,als konju-

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-lO-gierte Fäden versponnen werden* Jedoch haben bei Temperaturen unter 200⁰O extrudierte Faden gewöhnlich nicht zufriedenstellende physikalische Eigenschaften und kleben so übermäßig aneinander j daß die Fäden nicht von Spulen mit den üblichen Geschwindigkeiten ohne übermäßige Spannungsänderungen und Fadenbruch abgenommen werden können.

Ein Hauptproblem beim Verspinnen von Polyurethan-Einzel- bzw. Homofäden besteht in der fortdauernden Klebrigkeit der frisch extrudierten Faden, wobei die Oberflächenverfestigung nur sehr langsam fortschreitet» Eine ähnliehe Schwierigkeit tritt auch beim Verspinnen von konjugierten Fäden mit einer Polyurethankomponente auf· Es wurde jedoch festgestellt, daß die Verarbeitung wesentlich erleichtert wird, wenn das Polymerisat einen Polyurethananteil enthält, dessen Schmelzpunkt höher als ungefähr 200⁰C und unter ungefähr 235°C; liegt, wobei diese Schmelzpunkte mittels Differenzial-Thermoanalyse (DTJl) gemessen wurden. Diese konjugierten Fäden"verfestigen sich innerhalb eines Meters oder wenig mehr von der Spinnvorrichtung und bei Verwendung üblicher Garnappreturlösungen und -emulsionen können sie auf Spulen gewickelt und weiter verarbeitet werden.

Es sind sowohl die Polyester-Urethane als auch Polyäther-Urethane geeignet. Die Polyätherkomponente muß ein Durch-

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Schnittsmolekulargewicht im Bereich von 800 bis 3000 aufweisen, wenn eine übermäßige Klebrigkeit bei den konjugierten Fäden veraieden werden soll. Vorzugsweise wird das Molekulargewicht des Polyethers auf einen Bereich von 800 bis 23ΟΟ begrenzt. Es werden jedoch gewöhnlich Polyester-Urethane bevorzugt, weil sie mit einem größeren Bereich von polymeren Estern verträglich sind und bessere Verarbeitungsbedingungen aufweisen, wobei sie ausgezeichnete Garneigenschaften bilden.

Sa geringe Abweichungen in der chemischen Struktur und in den physikalischen Eigenschaften in allgemeinen schwierig ausreichend zu bestimmen sind, werden die nach der Erfindung brauchbaren Polyurethane am zweckmäßigsten hinsichtlich der zu ihrer Herstellung verwendeten chemischen Reaktionspartner beschrieben. Allgemein werden die Polyurethane dadurch hergestellt, daß «an (1) einen Hydroxy-endständigen Polyester oder einen Polyether mit einem Durchschnittsmolekulargewicht in Bereich von 800 bis 300Q, (2) ein Diisocyanat und (3) ein Glykol-Kettendehnungsmittel zusammen umsetzt.

Geeignete Polyester, die zur Herstellung der Polyurethankomponente geeignet sind, haben ein Molekulargewicht im Bereich von ungefähr 1000 bis 3OOO und werden durch die nor» male Kondensationsreaktion einer Dicarbonsäur© cait einem.

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Glykol oder von einem polymerisierbaren Lacton erhalten. Bevorzugte Polyester stammen von Adipinsäure» Glutarsäure

und Sebacinsäure, die mit einem mäßigen Überschuß von GIykolen wie Äthylenglykol, 1.4-Butylenglykol, ebenso bezeichnet als 1.4—Butandiol, Propylenglykolen, Diäthylenglykol, Dipropylenglykol, 2.3-Butandiol, 1o3-Butandiolj 2.5-Hexandiol, i^-Dihydroxy-^^.^-triraethylpentan oder Gemischen derselben, kondensiert werden. Brauchbare Polyester können ebenso durch die Reaktion eines Caprolactons mit einem Initiator wie Glykol hergestellt werden«, wobei vorzugsweise das Molekulargewicht des Polyesters auf dem Bereich von 1500 bis 2000 eingeengt wird. Zu geeigneten Polyäthern mit Molekulargewichten im Bereich von 800 bis JOOO gehören Poly(oxyäthylen)-glykol, Polyoxypropylenglykol, PoIy-(I,4-oxybutylen)-glykol, ebenso als PoIy(I^-oxytetramethylen)-glykol bezeichnet, PolyCoxypropylen)-, Poly(oxyäthylen)-glykole, usw.

Diisocyanate, die für die Herstellung von Polyurethanen geeignet sind, können aus einem breiten Bereich i-jde alicyclischen, aromatischen, Aryl-aliphatischen und aliphati- sehen Diisocyanaten ausgewählt werden_o Besonders brauch^ bare Diisocyanate sind 2_O4—Tolylenaiisocyanate, ^o^'-Di·= cyclohexyl-orethandiisoeyanatj 4<A'~Diphenylmethandiiso= cyanatj raets= oder para=Xylylendiisocyanat ₉ 1₉4=>Diiso-= G7ana-öoeyeloh@2san₉ Hsicaiaethylendiisocyanat und Tetramethy= leadiisocyanat.

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Es können viele unterschiedliche bekannte Glykole als Ketten-Yedängerungs-o.-Härtungsmittel verwendet werden. Zu diesen Materialien gehören 1.4-Butandiol, Äthylenglykol, Propylenglykol, 1.4-Bis(ß-hydroxyäthoxy)-benzol und Ύ_>7^Χ-Dihydroxy-p-xylen. Die Kombination von Isocyanat und GIykol, sowohl hinsichtlich der Art als auch der Menge muß so ausgewählt werden, daß man einen DTA-Schmelzpunkt im Be-* reich von ungefähr 200 bis 235° C erhält.

Der chemische Aufbau und die Herstellung von elastomeren Polyurethanen ist umfassend in dem Aufsatz Polyurethanes} Chemistry and Technology, von J.H. Saunders und K.O. Frisch, Teil II, Kapitel 9, Interscience Publishers Inc. (1954) behandelt. Weiterhin beschreibt die U_βS,-Patentschrift 3 214 411 spezifische Einzelheiten hinsichtlich der Herstellung von Polyester-urethanen, die zur Fadenbildung nach der vorliegenden Erfindung geeignet sind.

Besonders vorteilhafte Polyester-Urethane können dadurch ä hergestellt werden, daß man bestimmte spezifische Reaktionspartner auswählt und ihre Anteile in ziemlich engen Bereichen, wie nachfolgend angegeben, kombiniert:

- 100 Gew.Teile PoIy-(I.4-butylen)-adipat mit einem Molekulargewicht von 1500 bis 2000, .

- 60 bis 110 Gew.Teile 4.4'-Diphenylmethandiisocyanat und

- Glykol ausreichend, um ein Gesamt N00/0H-Verhältnis im

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Bereich-von 1,01 bis 1,04 zu bilden. Die bevorzugten Ketten-Verlängerungsglykole sind Äthylenglykol, 1,4-Butandiol und 1,4-Bis(ß-nydroxyäthoxy)-benzol, das das Glykol der Formel

HOCH₂GH₂O / s-\ \ OGH₂CH₂QH

In der vorausgehenden Formulierung ist das Verhältnis NCO/OH eine Abkürzung für das Verhältnis der Äquivalenten der Isocyanatgruppen zu den gesamten Äquivalenten der Hydroxygruppen in dem Ketten-Verlängerungsglykol, die mit den reaktionsfähigen Gruppen in dem Polyester verbunden sind. Das optimale Molekulargewicht und die Polymerisatschmelzfestigkeit für maximale Spinngeschwindigkeiten ohne Brechen der feinen Denierfärden werden erhalten, wenn das NCO/OH-Verhältnis im Bereich-von ungefähr 1,01 bis 1,04 liegt.

Die Polyurethane in den Fäden der Erfindung, wie vorausgehend angegeben, werden als Blockmischpolymerisate angesehen, in denen der Polyurethanblock bei einer Temperatur über ungefähr 200 C aber unter ungefähr 235°C schmilzt. Dieser Schmelzpunkt wird mittels Differensial-Thermoanalyse (DTA) gemessen und durch einen bestimmten endothermischen Peak in dem Thermograram angezeigt„ n?enn die Grundtemperatur der Polymerisatprobe erhöht wird. Eine allge-

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meine Beschreibung und Erörterung über die DTA-Verfahren sind in Organic Analysis von A. Weissberger, Band 4, p.p. 370 bis 372, Interscience Publishers Inc. (1960) und in verschiedenen Enzyklopädien der oheaischen Technologie angegeben. .

Die beiden Komponenten (Polyurethan-Polycarbonat) werden vorzugsweise durch nur eine Spinndüse in Seite-an-Seite-Anordnung extrudiert; dadurch erhält «an den höchsten Grad an Retraktionskraft für die Kräuselungen. Jedoch ist es möglich, die beiden Komponenten durch getrennte nebeneinander liegende Düsen zu extrudieren und die beiden extrudierten Ströme von geschmolzenem Polymerisat genau unter ' der Extrudierungsvorderseite der Spinnmaschine zusammenfließen zu lassen. Wenn eine Kräuselung mit verringerter retraktiver Kraft verwendet werden kann, wird eine Mantel-Kern-Struktur der Polymerisate hergestellt, vorausgesetzt daß der Kern im Hinblick auf die Längsachse des Fadens exzentrisch angeordnet ist. Sie Mantel-Kern-Struktur wird dort bevorzugt, wo eine extrem einheitliche Färbung bei dem End-textilen Produkt von Bedeutung ist. Die beiden Komponenten sind vorzugsweise in ungefähr gleichen Gewichts-Mengen vorhanden, Jedoch können die relativen Mengen der beiden Komponenten von ungefähr 20 bis 80# bis 80 zu 20$ variieren und eine hoch gekräuselte Struktur wird erreicht, wenn wenigstens 30# des Querschnitts des verspoaaenen Fadens

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aus der Polyurethankomponente besteht. Nach Extrudieren muß der Komponentenfaden verstreckt werden. Der Faden kann kalt oder, wenn gewünscht, heiß verstreckt werden, solange die gewünschte Zugfestigkeit erhalten wird, ohne daß man die Haftung der beiden Komponenten übermäßig zerreißt. Nach dem Verstrecken kann der Faden unter geringer Zugbeanspruchung erhitzt werden. Diese relaxierenden Bedingungen werden gewöhnlich ausgewählt, um den geringen Schrumpfungsgrad in siedendem Wasser und das Fixieren der Kräuselung in der Polyesterkomponente des Fadens herbeizuführen. Die genauen Bedingungen zum Verstrecken und zur Relaxation können ohne jede Schwierigkeit ausgewählt werden.

Die erfindungsgemäßen Faden können mit herkömmlichen konjugierten Spinnvorrichtungen hergestellt werden» Die beiden polymeren Komponenten können geschmolzen und den Meßpumpen mittels Gitterschmelzvorrichtungen, wie in ILS,,-Patentschrift 3 197 8I3 beschrieben, zugeführt werden. Schneckenextrudier-Schmelzvorrichtungen werden jedoch vorgezogen, weil sie eine genauere Steuerung des Polymerisatflußes ermöglichen. Es kann eine öpinnanordnung, wie sie in der U.S.-Patentschrift 3 166 788 beschrieben ist, verwendet werden, bei der die beiden Polymerisatströme gerade stromaufwärts der Kapillardüsen an der Frontseite der Spinnvorrichtung zusammeng®ftilirt w©rä©n _a

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Kühlluft wird über die extrudieren Fäden geblasen, wobei sie vertikal durch einen herkömmlichen Absehreckkamin zu einer kammartigen Konvergenzführung geleitet werden. Die Faden werden über eine geeignete Ausrüstungsaufbringwalze zu einer Andrückwalze und dann zu einer Umfang-angetriebenen Aufwickelspule geleitet. Jede Neigung der Fäden aneinander zu kleben kann wirksam durch die Aufbringung einer geeigneten flüssigen Ausrüstung verringert werden.

Die versponnenen konjugierten Fäden können auf herkömmlichen Ziehzwirnvorrichtungen und Ziehwickelvorrichtungen verstreckt werden.

Die Erfindung umfaßt demgemäß einen in Wendelform gekräuselten Zweikomponenten-Textilfaden und daraus hergestellte Produkte. Eine Komponente enthält ein elastoraeres Polyurethan, das bei einer Temperatur von ungefähr 205 bis 240⁰G schmelζverspinnbar ist und enthält weiterhin einen Block-Polyurethanbestandteil, dessen Schmelzpunkt höher als ungefähr 200⁰C und unter ungefähr 235°C liegt. Der andere Bestandteil enthält ein aromatisches Polycarbonat mit einem hohen Molekulargewicht und einem Schmelzbereich von 180 bis 250⁰C.

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Beispiel 1

Ein Polyurethan wird in der Weise hergestellt, daß man ein Gemisch von 100 Gew»Teilen Hydroxy-endständigem Polyester mit einem Molekulargewicht von ungefähr 2000, hergestellt aus 1,4-Butylenglyköl und Adipinsäure mit einer Hydroxylzahl von 53 und einer Säurezahl von 1_f5s> ^O Gew.Teilen 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat und ungefähr 38Gew /feilen 1,4-Bis(ß-hydroxyäthoxybenzol) umsetzt, wobei die Reaktionspartner so ausgewählt werden, daß I₉OJ Isocyanatgruppen für jede 1,0 Hydroxygruppe vorliegt» Das innige Gemisch der Reaktionspartner wird bei 100 C hergestellt, auf erhitzte Bleche von 130⁰C gegossen und in eine feste Masse gehärtet, sodaß sie danach in Flocken mit einer rundlaufenden Schneidmaschine gehackt werden können«, Die spezifische Viskosität ist 0,72, gemessen als Q₉4%ig@ Lösung von Polyurethan in Dimethylacetamid, das 0,4$ Lithimachlorid enthält, bei 25⁰G« Eine feinverteilte typisch© Probe hatte einen Schmelzpunkt von ungefähr 225°C„ bestimmt mittels DTA.

Die Faser-bildende Polycarbonatkomponent© wird dadurch hergestellt, daß man unmittelbar Phosgen und 4_O4⁸-Dihydroxydiphenyl-2.2-propan in einem Gemisch von Methylenchlorid und wäßrigem Natriumhydroxid zur Umsetzung bringt„ Die sich ergebende Methylenehloridlösung des Polycarbonats wird abgetrennt, mit wäßriger Säure, dann mit Wasser gewaschen und getrocknet. Das Methylenchlorid wird verdampft, wodurch das

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pulverisierte Polymerisat zurückbleibt. Dieses Pulver wird in Stränge extrudiert und unter Bildung von Pellets serhaokt.

Die Polyurethanschnitzel werden dann in den Beschickungstrichter einer Strangpress-Schmelzvorrichtung und Pellets des Polycarbonate in den anderen Beschiokungstrichter eingeführt. Die Geschwindigkeit der Meßpunpen werden so eingestellt, daß die beiden Schmelzen im Volumverhältnis 1:1 bei einer üpinngesohwindigkeit von 274· m/Min. (300 q.p.m.) ' freigegeben werden. Das Spinnen verläuft ziemlich glatt ohne wesentliche Klebrigkeit in den konjugierten Fäden. Nach dem Spinnen werden die Fäden getrennt als Monofäden auf einem Paar oberflächenangetriebener Bobinen, fünf Kuchen pro Bobine aufgespult. Eine große Anzahl von Spinnkuchen voller Größe werden für die nachfolgende Behandlung gesammelt. Die weiteren wesentlichen Spinnbedingungen waren:

Schmelzextrudiervorrichtung-

Auslaßtemperatur 240 C

Spinnblocktemperatur 240⁰C

Durchmesser der Kapillardüse 0,635 mm (25 mils)

Gesponnene Denier pro Faden _ 105

# Appretur auf dem Garn 3»5

Nachdem man sie von-Hand verstreckt und freigegeben hatte/ zogen sich die gesponnenen Fäden sofort in geschlossene

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schraubenförmige Rollen bzw» Windungen zusammen« Zwei Monofädenstränge wurden sorgfältig unter Vermeidung einer Vorverstreckung auf eine Denierrolle gewickelt«

Wenn sie um 200 bis 400$ handverstreckt wurden, zogen sich die einlaufen gelassenen gesponnenen Fäden sofort in eine Reihe enger Wendel zusammen.

Beispiel 2

—

D©r in Beispiel 1 ausgeführte Spinnablauf wird fortgesetzt, ausgenommen daß der Anteil Polycarbonat zu Polyurethan durch Änderung der relativen Geschwindigkeiten der Meßpumpen geändert wird; es werden nur geringe Kompensierungsänderungen in der üpinnblocktemperatur erforderlich» Es werden verschiedene volle Spinnkuchen aus Fäden mit einem Gehalt von 25$, 35$ und 65$ Polyurethan gesammelt₀ Jeder der beiden zuletzt genannten Fäden zieht sich nach Handverstrecken in enge opiralwicklungen zusammen» Fäden mit"25$ fe Polyurethan ziehen, sich in lose offene Wendel zusammen„

Diese und die im Beispiel 1 hergestellten Spinnkuchen werden einer ,ötandardstrecksitfirnvorrichtung- zugeführt₉ di® bei eisern Masohinenverstreekungsverhältnis von 4-„05 und mit einer Garngeschwindigkeit von 532 m/Min_o (5ö5y°P^ffl>) arbeitet. Jeder Faden u-aiscliließt einen Standard Ό „95 cffl Verstreelss-Sif1₉ der die Yerstreckungszone zn lokalisieren be-

BAD

strebt ist, um $60°. Bei verschiedenen Stellungön der Streckzwirnvorrichtung wird der Faden, der die Ziehrolle . verläßt, axial durch ein erhitztes Rohr aus rostfreiem Stahl (22,8 cm Länge bei einem Durchmesser von 1,27 om) geleitet, durch welches gleichlaufend zu dem sich bewegenden Faden erhitzte Luft geleitet wird. Die Lufttemperatur wird bei 140⁰G gehalten und der Faden wird mit einer 35#- igen Geschwindigkeitsreduktion aufgewickelt j d.h. der Faden kommt mit einer 35$ geringeren Geschwindigkeit aus dem Rohr als er in dieses eintritt. Dieses wiedererhitzte Garn wird als "vorgebauscht¹¹ bezeichnet.

Verschiedene Stränge von jeder Charge frisch verstrecktem Garn wurden von den Spulen abgezogen, um die nachfolgenden Prüfungen des Schrumpfens und #igen Bauschens vorzubereiten. Ausgenommen Fäden mit einem Gehalt von 25$ Polyurethan zogen sich die Fäden in losen Strängen langsam in enge Wendel nach ungefähr 30 Minuten zusammen. Die "vorgebauschten" Proben zogen sich jedoch viel langsamer zusammen und nehmen nur eine lose offene Schraubenform nach mehreren Stunden ein. Alle diese Stränge wurden kochendem Wasser ausgesetzt und,wie vorausgehend beschrieben, konditioniert.

Beispiel 3

Man folgt wiederum dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren, wobei man 100 Gew.Teile Polyester, der aus 1,4-Buty™ . ' .-'■■' - ■ -22- .

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lenglykol und Adipinsäure hergestellt wurde und ein Molekulargewicht von ungefähr 200O₉ eine Hydroxylzahl von 55
und eine Säurezahl von 1,5 aufwies, 90 Gew.Teile 4,4-·-Diphenylmethandiisocyanat und ungefähr 27 Gew-'Xeile 1,4-Butandiol verwendete, wobei das genaue Verhältnis so ausgewählt wurde, daß man ein NGQ/OH-Verhältnis von 1,02 erhielt. Die sich ergebenden gemischten Polyurethanschnitzel hatten einen DTA-Schraelspunkt von ungefähr 220⁰C und eine spezifische Viskosität von 1,19« Die laden wurden leicht
paarweise mit Faser-bildendem Polycarbonat gesponnen« Die -■ konjugierten Garne verarbeiten sich leicht ohne unangenehmes Verkleben. Die Garneigenschaften dieser beiden Fadenarten sind denen von Beispiel 1 si©mlich ähnlich»

Beispiel 4·

Man verwendet das Verfahren und di@ Bestandteile wie in
Beispiel 3» ausgenommen daß.ein Polyester aus £. -Caprolaeton mit einer Hydro2Eylzahl von 5^ verwendet wird«, DiS
sich ergebende Polyurethan hat einen DSA-Sehmelzpunkt von ungefähr 215 bis 220⁰G und kann mit Polycarbonat sehr zufriedenstellend ohne Verkleben konjugiert schmelzversponnen werden. - ·

Beispiel 5

Verwendet wird wiederum das Verfahren von Beispiel 3? ausgenommen daß anstelle des Polyesters ein PoIy=(I_s4—oxybuty-

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SAD

ien)-glykol mit einem Molekulargewicht von ungefähr I5OQ und einer Hydroxylzahl von 70 verwendet wird. Das sich ergebende Polyurethan hat einen DTA-Sohmelzpunkt von ungefähr 220 bis 225⁰C. Dieses Polyurethan kann zufriedenstellend mit Faser-bildendem Polycarbonat konjugiert schmelzversponnen werden·

Beispiel 6

Das Verfahren von Beispiel 5 wird wiederholt, ausgenommen daß ein Poly-(1,2-oxypropylen)-glykol mit einem Molekulargewicht von ungefähr 2000 und einer Hydroxylzahl von 55 verwendet wird. Das Polyurethanprodukt hat einen DTA-Schmelzpunkt von ungefähr 210 bis 215⁰O. und ist mit PoIycaitonat ohne übermäßiges Kleben oder Brechen beim Verspinnen paarweise sohmelzverspinnhar.

Aus den vorausgehenden Ausführungen ist zu ersehen, daß die Fäden nach der Erfindung viele technische und praktische Vorteile im Vergleich zu den Verstreckfäden nach dem Stand der Technik aufweisen, wobei die Hauptvorteile dem hohen Ausmaß sowohl der Rückgewinnung der Kontraktionskraft als auch der Dehnung bei Geweben zuzuschreiben ist« Obgleich das vorausgehend nicht besonders betont wird© ist festzuhalten_f daß die Polycarbonatkomponente eine hohe Glasübergangstemperatur und eine sehr niedere Feuchtigkeitsabsorption hat. Folglich wird die hohe Glesube^ssagsteapera--■

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tür auch dann beibehalten, wenn die Faser naß ist„ Zusätzlich behalten die Polycarbonate charakteristischerweise ihre Zähigkeit bei sehr niederen Temperaturen bei. Das hier beschriebene konjugierte Garn behält seine beträchtliche Festigkeit, Biegsamkeit und Dehnungsfähigkeit von ungefähr -40⁰O bis zu 150⁰C bei.

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Claims (10)

- 25 Patentansprüche:

1. Spiralgekräuselter-Zweikomponenten-Textilfaden, bei dem die beiden Komponenten kontinuierlich der Länge nach vorliegen und im wesentlichen aneinander haften, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Komponente aus einem Schmelzverspinnbaren Faser-bildenden Polycarbonat mit einem Schmelzpunkt im Bereich von ungefähr 180 bis 250⁰C und¹ die andere Komponente aus einer elastomeren Polyurethanschmelze, die bei einer Temperatur von ungefähr 205 bis 240⁰O verspinnbar ist und einen Blockpolyurethanteil enthält, dessen Schmelzpunkt höher als ungefähr 200⁰O und unter ungefähr 235°0 liegt, gebildet ist.

2. Faden gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Polycarbonat wiederkehrende Einheiten der allgemeinen Formel

aufweist.

3·'Faden gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan das Heaktionsprodukt von ungefähr 100 Gew.· Teilen PoIy-(I.4-butylen)-adipat mit einem Molekularge-

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wicht von ungefähr 2000, 80 bis 90 Gew,Teilen 4.4'-*Bi~^; phenylnsethandiisooyanat und ausreichend 1,4-Butändiol, um ein NGQ/OH-Verhältnis von 1,01 bis 1,04- zu bilden, ist.

4. Faden gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan das Reaktionsprodukt von 100 Gew.. Teilen PoIy-(1,4-butylen)-adipat mit einem Molekulargewicht von ungefähr 2000, 60 bis 110 Gew.Teilen 4„4⁹-Diphsnylmethandiisocyanat und ausreichend Glykole um ein Gesamt-NCQ/QH-Verhältnis im Bereich von 1„01 bis 1,04 zn bilden, ist, wobei das Glykol Äthylenglykol, 1₉4->Butandiol und/oder das duroh dia Formel HOGHgCHgO^/QVoGHgCHgOS dargestellte Glykol ist,

5. Faden gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan das leaktionsprodukt ist von 100 Gei-joTeilen PoIy-(I,4—butylen)-adipat mit einem Molekulargewicht von ■ungefähr 2000, 60 Geis.Teilen 4₉4'=Diphenylmethandiiso-Gyanat und ungefähr 38 Gew.Teilen des Glykols der Formel

bei einen IIGO/OH-Yerhältnis von ungefähr' 1,01 bis 1_sO4₀ist

6. laden geraäß Anspruch 1₉ bei dem die beiden Komponenten kontinuierlich der Läng® nach vorliegen und im i-jes ent liehen

aneinander haften dadurch gekennzeichnet, daß eine der Komponenten ein Faser-bildendes Polycarbonat mit den sich wiederholenden Struktureinheiten

und die andere Komponente ein Polyester-Urethan ist, das mit einem Diphenylmethandiisocyanat hergestellt ist und bei einer Temperatur von ungefähr 205 bis 240⁰O verspinnbar ist.

7. Faden gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten in Seite-an-Seite-Anordnung oder exzentrisch in Hantel-Kern-Anordnung der Länge nach vorliegen.

8. Faden gemäß Anspruch Λ dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethankomponente ungefähr 20 bis 80 Gew.# der Fadenstruktur bildet.

9. Gestricktes Gewebe, sofern es Fäden gemäß Anspruch 1 enthält.

10. Gewobenes Gewebe dadurch gekennzeichnet₉ - SaS ®s wenig= stens.20 Gew.% Fäden gemäß Anspruch' 1 enthält.

003886/21.41.