DE2056282B2

DE2056282B2 - Verfahren zur Herstellung synthetischer Fasern

Info

Publication number: DE2056282B2
Application number: DE19702056282
Authority: DE
Inventors: Masao Takatsuki Matsui; Susumu Tokura; Masahiro Neyagawa Osaka Yamabe
Original assignee: Kanebo Ltd
Current assignee: Kanebo Ltd
Priority date: 1969-11-15
Filing date: 1970-11-16
Publication date: 1975-08-14
Also published as: CA955024A; GB1290760A; DE2056282A1

Description

und eine große Zahl (mindestens 4, vorzugsweise

mindestens 8) Schichten einen Faden bilden und wo-35 bei sich die Hauptschichten entlang der Längsachse

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kerstel- des Fadens im wesentlichen mindestens einige Zentilung synthetischer Fasern durch Erspinnen eines meter, im allgemeinen mehrere Meter, fortsetzen. Die Verbundfadens mit einer vielschichtigen Struktur Fig. 1, 4 und 5 sind Querschnitte von Verbundaus zwei Polymeren mit gegenseitig geringer Affini- fäden mit acht, vier und fünf Schichten,
tat, Abkühlung in Luft, Verstreckung, Behandlung 30 Unter den Verbundfäden mit vielschichtiger Strukmit Wasser und Fibrillieren durch eine mechanische tür sind für das erfindungsgemäße Verfahren solche Behandlung. besonders geeignet, die eine vielschichtige Struktur

Bekannte synthetische Fasern, wie Polyesterfasern mit parallel zur Achse laufenden Elementen (Fig. 1), und Polyamidfasern, sind in den Formen ihrer eine vielschichtige, inselartige Struktur (F i g. 2) und Querschnitte und Oberflächen einfach, und vergli- 35 eine vielschichtige, nebeiförmige Struktur (F i g. 3) chen mit natürlichen Fasern besitzen sie einen wachs- aufweisen, da diese Verbundfaden zur Herstellung artigen Griff. Um diese Nachteile zu überwinden, komplizierter fibrillierter Fasern geeignet sind und wurde eine große Anzahl von Mischspinnverfahren die Fäden selbst leicht hergestellt werden können,
vorgeschlagen, aber bis jetzt wurden keine zufrieden- Bei der 'orliegenden Erfindung können folgende

stellenden Möglichkeiten entwickelt. 40 Polymerkombinationen mit geringer gegenseitiger

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- Affinität ausgewählt werden. Beispielsweise sind gründe, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung Polyamid und Polyester und Polyamid und Polyolefin feiner Fasern zu schaffen, die einen Griff aufweisen, Kombinationen von Polymeren, die geringe gegender ähnlich ist wie bei natürlichen Fasern, seitige Affinität aufweisen Polyamide mit geringer Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei 45 Affinität gegenüber Polyester oder Polyolefinen einem Verfahren der oben beschriebenen Art da- schließeneinNylon-o.Nylon-öö.Nylon-olO.Nylon-ll, durch gelöst, daß man zur Herstellung der Verbund- Nylon-12 usw. und deren Mischpolyamide. PoIyfäden ein hydrophiles Polymeres mit einem Wasser- ester mit geringer Affinität zu Polyamid und PoIyabsorptionsvermögen von mindestens 5⁰O und ein olefin schließen ein Polyäthylenterephthalat, Polyhydrophobes Polymeres mit einem Wasserabsorp- 50 äthylenoxybenzoat. Polytetramethylenterephthalat, tionsvermögen von weniger als 5°o verwendet, daß Polvdimethylcyclohexanterephthalat.Polypivalolacton man auf die abgekühlten Verbundfäden, bezogen auf usw. und deren Copolyester, Polyolefine mit geringer das Gesamtgewicht der Fäden, mindestens 2 Ge- Affinität gegenüber Polyamiden und Polyestern wichtsprozent Wasser aufbringt und daß man schließen ein Polyätlylen. Polypropylen usw. Ähnschließlich den Verbundfaden durch eine Drehbe- 55 lieh besitzen Polyäthylenoxyd, Polypropyleiioxyd, handlung fibrilliert. Polystyrol usw. gegenüber Polyamiden und PoIy-Aus der US-PS 3! 17 362 ist zwar bereits ein Ver- estern geringe Affinität Weiterhin gibt es Kombinafahren zur Herstellung eines Verbumlfadens aus zwei tioncn von Polymeren mit geringer gegenseitiger Komponenten mit gegenseitig geringer Adhäsion be- Affinität selbst bei der Kombination von Polymeren, kannt, wobei der Faden fibrilliert wird und wobei 60 die gleiche funktioneile Gruppen enthalten. Beispiclsauch eine Behandlung mit Wasser vorgesehen ist, weise haben Polypivalolacton und Polydimethylcyclodoch kann die Wasserbehandlung bei diesem be- hexanterephthalat gegenüber Polyäthylenterephthalat kannten Verfahren nicht mit der erfindungsgemäß geringe Affinität.

vorgesehenen Aufbringung von Wasser verglichen Die Verbundfaden, die die oben beschriebenen

werden. Bei dem bekannten Verfahren erfolgt näm- 65 vielschichtigen Strukturen aufweisen, werden im follich die Behandlung mit heißem Wasser zur Krause- genden als »Rohfäden« bezeichnet.
lung der dort beschriebenen Fasern, während erfin- Es wurde gefunden, daß, wenn man Rohfäden,

dungsgemäß genau spezifizierte Wassermengen auf die eine vielschichtige Struktur aufweisen und min-

³ 4

destens zwei Polymere enthalten, einer Drehbehand- ephthalat, Polyäthylenoxybenzoat, Polytetramethylen-

Iung unterwirft, mindestens em TeU der Polymeren terephthalate Polydimethyloylohexanterephthaiat,

von den Rohfaden getrennt werden kann oder daß Polypivalolacton, PolypropyleE und deren Misch-

die Rohfaden m feine Fibnllen geteilt werden kön- polymerisat.

nen (was im folgendeu als Fibriüierung bezeichnet 5 Das »Wasserabsorptionsvennögen« wird folgenwird). Solche fibnlherten Fasern zeigen eine sehr dermaßen bestimmt:

komplizierte Querschnittsform, die sich von der Eine Probe des Polymeren wird auf bekannte

Querschnittsform von Fasern, die gemäß den üb- Weise gesponnen, wobei man nicht verstreckte Fä-

lichen Spinnverfahren erhalten werden, stark unter- den mit einem kreisförmigen Querschnitt und einer

scheidet, und daher haben die Fasern einen ange- io Feinheit von ungefähr 20 den erhält Eine Probe

nehmen Griff und eine ausgezeichnete Flexibilität dieser Fäden wird bei 20° C während 20 Stunden in

Wie oben ausgeführt, haben mindestens zwei Poly- Wasser getaucht. Die Probe, die Wasser absorbiert

mere, die e<-findungsgemäß bei dem Rohfaden ver- hat, wird in einer Zentrifuge 30 Minuten mit

wendet werden, geringe gegenseitige Affinität. Bei- 10 000 Umdrehungen pro Minute bearbeitet. Die

spielsweise neigen in einem Bikomponentenfaden, 15 Menge an so entferntem Wasser, berechnet auf das

der eine Seite-an-Seite-Anordnung der Polymeren Gewicht der trockenen Probe, wird als Wasserabsorp-

besitzt, die zwei Polymere dazu, sich zu trennen. tionsvermögen bezeichnet.

Jedoch liegen in einem vielschichtigen Faden im all- Es gibt zwei Verfahren, um die Drehbehandlung

gemeinen kompliziertere Grenzflächenverhältnisse durchzuführen. Eines ist ein Verfahren, bei dem das

zwischen zwei Polymeren vor als in dem Bikompo- ao Drehen und Aufdrehen (Falschdrallen) kontinuier-

nenten-Faden mit Seite-an-Seite-Anordnung. Dem- lieh in einer Stufe durchgeführt wird (dies wird im

entsprechend sind die physikalischen Haftkräfte zwi- folgenden als FT-Verfahren bezeichnet), und das

sehen den beiden Polymeren bei einem vielschichti- andere ist ein Verfahren, bei dem die Rohfäden,

gen Faden relativ stark, und eine wirksame Trennung nachdem sie verdreht wurden, in der entgege.nge-

der zwei Polymere (Fibrillierung des Fadens) ist 25 setzten Richtung gedreht werden (dieses Verfahren

recht schwierig. wird als Vielstufenverfahren bezeichnet).

Überraschenderweise wurde erfindungsgemäß ge- Erfindungsgemäß können fibrillierte Fasern mit

funden, daß, wenn ein Faden mit einer vielschichtigen unterschiedlichen Eigenschaften erhalten werden, und

Struktur, der ein hydrophiles Polymeres und ein diese Fasern können in zwei Gruppen eingeteilt wer-

hydrophobes Polymeres enthält und das unmittelbar, 30 den.

nachdem er schmelzgesponnen wurde, gekühlt wor- Die Fasern der ersten Gruppe sind solche, die

den war, mit mindestens 2 Gewichtsprozent, bezogen seidenähnlichen Glanz aufweisen, Flexibilität zeigen

auf den Rohfaden, an Wasser behandelt und dann und einen angenehmen Griff besitzen. Der ausge-

gestreckt wird, sich die Grenzflächen des hydrophi- zeichnete Glanz und Griff kommt von den Fibrillen

len Polymeren und des hydrophoben Polymeren, 35 her, die eine große Anzahl nicht gleichmäßiger

teilweise trennen oder dazu neigen, sich leicht zu Querschnitte besitzt. Um solche Fasern herzustel-

trennen. len, ist es erforderlich, daß bei der Drehbehandlung

Der Grund hierfür ist nicht klar, aber ist wahr- im wesentlichen keine Kräuselung erzeugt wird. Wenn scheinlich auf die Erscheinung zurückzuführen, daß eine starke Kräuselung entsteht, wird der seidenähndas hydrophile Polymere mit Wasser schwillt und 40 liehe angenehme Griff verloren. Die Stärke der an den Grenzoberflächen zwischen dem hydrophilen Kräuselung hängt etwas von der Anzahl der VerPolymeren und dem hydrophoben Polymeren Scher- drehungen ab, der Temperatur beim Verdrehen oder kräfte auftreten, die die physikalische Adhäsion zwi- der Temperatur beim Thermofixieren, das zwischen sehen den beiden Polymeren erniedrigen. dem Verdrehen und Aufdrehen durchgeführt wird.

Es wurde gefunden, daß das hydrophile Polymere 45 Im allgemeinen gilt, daß bei einer geringeren Anzahl ν ksam aufgequollen werden kann, wenn man auf von Verdrehungen oder bei niedrigerer Thermod frisch gesponnenen Rohfaden Wa' r in einer fixiertemperatur die Stärke der Kräuselung niedriger Menge von mindestens 2 Gewichtsprozent, Vorzugs- ist. Beispielsweise werden in den meisten Rohfäden, weise von mind ;stens 3 Gewichtsprozent, berechnet die synthetische Polymere mit einem Erweichungsauf das Gesamtgewicht des Rohfadens, aufbringt, so 50 punkt, der höher als 17O⁰C ist, enthalten, keine daß der Wassergehalt des hydrophilen Polymeren, Kräuselungen bei einer Temperatur gebildet, die das in dem Rohfaden enthalten ist, mindestens 2 Ge- niedriger als lOO¹ C, insbesondere niedriger als 60° C, wichtsprozent. vorzugsweise 3 Gewichtsprozent, be- ist. Wenn jedoch die Thermofixiertcmperatur hoch trägt und um mindestens 1 Gewichtsprozent, Vorzugs- ist, tritt in den meisten Fällen keine Kräuselung auf, weise um mindestens 3 Gewichtsprozent, höher ist als 55 wenn die Anzahl der zusätzlichen Verdrehungen geder Wassergehalt des hydrophoben Polymeren. ring ist.

Das hydrophile Polymer, das bei dem erfindungs- Die zweite Gruppe von Fasern, die nach dem ergemäßen Verfahren verwendet werden Kann, schließt findungsgemäßen Verfahren erhalten werden, sind Polymere mit einem Wasserabsorptionsvermögen von solche, die Flexibilität und ausgezeichneten Griff bemindestens 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 8 Ge- 60 sitzen und die weiterhin die Fähigkeit zum Kräuseln wichtsprozent, ein. Beispielsweise sollen allgemein aufweisen. Die Fasern der zweiten Gruppe können bekannte Polyamide, wie Nylon-6, Nylon-66 und durch zusätzliches Verdrehen der Rohfäden auf be-Nylon-610, und deren Copolyamide und Polyure- kennte Weise bei einer Thermofixiertemperatur von thane erwähnt werden. Das hydrophobe Polymere mindestens 80° C, vorzugsweise von mindestens schließt Polymere mit einem Wasserabsorptionsver- 65 150° C, erhalten werden.

mögen von weniger als 5 Gewichtsprozent, Vorzugs- Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneweise von weniger als 3 Gewichtsprozent, ein. Bei- ten Rohfäden können beispielsweise durch Vorrichspielsweise sollen erwähnt werden, Polyäthylenter- tungen hergestellt werden, wie sie in der DT-OS

1816131 oder der DT-OS 17 10 628 beschrieben sind.

Die Erfindung wird an Hand des folgenden Beispiels erläutert:

Beispiel

Nylon-6 mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 1,15 in m-Cresol bei 3O⁰C und einem Wasserabsorptionsvermögen von 12,2°/o und Polyäthylenterephthalat (PET) mit einer grundmolaren Viskositätszahl von 0,62 in o-Chlorphenol bei 30° C und einem Wasserabsorptionsvermögen von l,9°/o wurden geschmolzen und in einem Mischverhältnis von 1:1 in üblicher Weise schmelzgesponnen, wobei man vielschichtige Fäden mit einem Querschnitt, der in F i g. 1 gezeigt wird, mit parallel zur Achse laufenden Schichten erhielt. Die bei 290° C ersponnenen Fäden wurden in Luft gekühlt und auf einer Spule mit einer Geschwindigkeit von 600 m/min aufgewickelt, nachdem man auf sie verschiedene Textilölzusammensetzungen, die verschiedene Mengen von Wasser, wie es in der folgenden Tabelle gezeigt wird, aufgebracht hatte. Die ölmengen wurden so reguliert, daß sie 1 Gewichtsprozent betrugen (als flüssiges Paraffin), indem man die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen änderte. Die Wassermenge und die Wassergehalte von Nylon-6 und dem Polyäthylentercphthalat sind in der Tabelle angegeben.

Die Fäden wurden anschließend auf das 3,9fache ihrer ursprünglichen Länge mit einem Streckstift, der bei 110⁰C betrieben wurde, gestreckt, wobei man die gestreckten Filamente Y₁ bis Y₆ mit 100 d/18 f erhielt.

Der Fibrillationsgrad der gestreckten Fäden Y₁ bis Y₆ wurde auf folgende Weise bestimmt. Der Querschnitt jedes gestreckten Fadens wird mikroskopisch in 10 Teilen mit einem Intervall von ungefähr 1 m untersucht. Der Fibrillationsgrad der gestreckten Fäden wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

IO Fibrillationsgrad (»/o) = (— - lV 100,

worin N der durchschnittliche Wert der Gesamtanzahl der Filamente und Fibrillen in den obigen 10 Teilen und η die Anzahl der extrudierten Fäden (in diesem Fall 18) bedeuten.

Aus der Tabelle wird ersichtlich, daß in den erfindungsgemäß hergestellten gestreckten Fäden Y₁ bis Y₄ die Fibrillation weiter fortgeschritten ist als in den Vergleichsfäden Y₅ und Y₆.

Dann wurden die gestreckten Fäden Y₁ bis Y₆ einer Drehbehandlung mittels einer Zwirnvorrichtung unterworfen, wobei man solche Bedingungen wählte, daß die Anzahl der Umdrehungen 3000 T/M betrug. Man erhielt fibrillierte, vielschichtige Fasern Y₁₁WsY₆₁.

Der Fibrillationsgrad der entstehenden fibrillierten vielschichtigen Fasern Y₁₁ bis Y₆₁ wurde auf gleiche Weise, wie es im Falle des gestreckten Fadens beschrieben ist, bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle angegeben.

Beispiel	Flüssiges	Rezeptur der Spinnölzusammensetzung Kerosin	Hierzu	PET	antistatisches	0	Gestreckter Faden	Fibrilla	Wasser	Fibrillierte	Fase··-
Nr.	Paraffin	(Gewichtsprozent)		Mittel	0	Faden	tionsgrad		vielschichtige	fibrillations-
		nichtionisches			30		(»/.)		Faser	grad
		oberflächenaktives	2,4		35					(Vo)
		Mittel	0,5	1			20,1
Erfindungsgemäß			0,5	2	42		19,7		γ	112
1	5	4	0,3	2	0		19,2	90	^Y21	110
2	20	8		5	^^	19,3	70	Ys	105
3	13	5	0,1				50	Y	101
4	15	15	0	3		18	30
Vergleichsversuch				5	Y₅	13		^Y51	65
5	30	20				15	γ«	42
6	60	35		1 Blatt Zeichnungen		0
Beispiel	Angewandte	Wassergehalt
Nr.	Menge an
	Wasser (Gewichts prozent)

Erfindungsgemäß	18,0
1	3,5
2	3,8
3	2
4
Vergleichsversuch	0,5
5	0
6		(Gewichtsprozent)
	Nylon-6


15,6
3,0
3,3
1,7

0,4
0

1606

Claims

einen speziell zusammengesetzten Verbundfaden aus

Patentanspruch: einem hydrophilen Polymeren und einem hydro

phobem Polymeren aufgebracht werden. Durch die

Verfahren zur Herstellung synthetischer Fasern erfindungsgemäße Wasserbehandlung wird cun eine durch Erspinnen eines Verbundfadens mit einer 5 erhebliche Verbesserung der Aufspaltbarkeit der vielschichtigen Struktur aus zwei Polymeren mit Verbundfaden in die einzelnen Komponenten ergegenseitig geringer Affinität, Abkühlung in Luft, reicht.

Verstreckung, Behandlung mit Wasser und Fi- Durch die Erfindung gelingt es somit, Fasern herbrillieren durch eine mechanische Behandlung, zustellen, welche in ihren Eigenschaften, z.B. im dadurch gekennzeichnet, daß man zur io Griff, den nach bekannten Verfahren hergestellten Herstellung der Verbundfäden ein hydrophiles Fasern überlegen sind.

Polymeres mit einem Wasserabsorptionsvennö- Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Er-

gen von mindestens 5 ⁰Zo und ein hydrophobes findung.

Polymeres mit einem Wasserabsorptionsvennö- Die Fig. 1 bis 5 zeigen Querschnitte von viel-

gen von weniger als 5°/o verwendet, daß man auf 15 schichtigen Verbundflächen.

die abgekühlten Verbundfaden, bezogen auf das Die Fig. 6 und 7 sind Querschnitte von Verbund-

Gesamtgewicht der Fäden, mindestens 2 Ge- fäden, die einen Teil mit einer vielschichtigen Strukwichtsprozent Wasser aufbringt und daß man tür und einen Teil, der eine einzige faserbildende schließlich den Verbundfaden durch eine Dreh- Komponente enthält, besitzen,
behandlung fibrilliert. 20 Der Ausdruck »vielschichtige Struktur« bedeutet

eine Struktur, bei der mindestens zwei Polymere vermischt oder miteinander haftend verbunden sind