DE2611830C2

DE2611830C2 - Gemisch aus Polyamidfasern und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE2611830C2
Application number: DE2611830A
Authority: DE
Inventors: Chandrakant Shantilal Seaford Del. Shah
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1975-03-20
Filing date: 1976-03-19
Publication date: 1985-06-27
Also published as: IT1058636B; FR2304701B1; CA1048765A; DE2611830A1; US3994122A; FR2304701A1; GB1536055A; BE839784A

Description

Die Erfindung betrifft ein Gemisch aus Polyamidfasern und ein Verfahren zu dessen Herstellung entsprechend den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 8, vgl. US-PS 32 20 173.

Filamentgarne aus synthetischen Polymeren, deren Fäden einen mehrflügeligen Querschnitt haben, sind hinsichtlich Bauschigkeit Glanz und Schmutzabweisung merklich besser. Aus US-PS 32 20 173 ist bekannt, daß Filamentgarne aus synthetischen Polymeren von hohem Glanz aus dreiflügeligen Filamenten durch geeignete Wahl des Modifizierungsverhältnisses hergestellt werden können. Diese Filamente haben eine verbesserte Gleichmässigkeit des Glanzes, indem sie aus mehreren Gruppen von dreiflügeligen Filamenten zusammengesetzt werden, wobei die Filamente innerhalb jeder Gruppe etwa das gleich Modifizierungsverhältnis haben, aber die Fadengruppen sich voneinander durch ein unterschiedliches Modifizierungsverhältnis unterscheiden. Filamente mit dreiflügeligem Querschnitt sind auch in Fasermischungen für Spinnfasergarne brauchbar. Während nun bestimmte dreiflügelige Querschnitte Bauschigkeit verbessern und hohen Glanz ergeben, können manche dreiflügelige Querschnittsformen auch ein für manche Anwendungen unerwünschtes Funkeln und Glitzern zur Folge haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fasergemisch zur Verfügung zu stellen, das eine ausgewogene Kombination von Bauschigkeit, Glanz und Schmutzabweisung ohne ein unerwünschtes Funkeln oder Glitzern aufweist. Diese Aufgabe wird bei einem Gemisch bzw. bei einem Verfahren zu dessen Herstellung eingangs genannter Art durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 8 gelöst.

Die Erfindung stellt also ein Gemisch aus gekräuselten Polyamidstapelfasern zur Verfügung, das (a) zu 40 bis 60 Gewichtsprozent dreiflüglige Fasern mit einem Modifizierungsverhältnis im Bereich von 1,6 bis 1,9 und (b) zu 40 bis 60 Gewichtsprozent dreiflüglige Fasern mit einem Modifizierungsverhältnis im Bereich von 2,2 bis 2,5 enthält. Ferner umfaßt die Erfindung ein Stapelfasergarn von starker Bauschigkeit hochgradigem Glanz und verbesserter Anschmutzbeständigkeit aus gekräuselten Polyamidfasern, zu welchem das genannte Gemisch verarbeitet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die oben genannten dreiflügiigen Fasern ein Mattierungsmittel, wie Polyäthylenoxid, in Mengen von 0,25 bis 1 %.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung von Stapelfasergarn von hochgradiger Bauschigkeit, starkem Glanz und verbesserter Anschmutzbeständigkeit aus Polyamidfasern durch Kombinieren der Verfahrensstufen des Schmelzspinnens von Polyamidfäden, des Verstreckens der Fäden, des Kräuseins der Fäden, des Zerschneidens der gekräuselten Fäden zu Stapelfasern und gegebenenfalls des Kombinierens mit anderen Stapelfasern, wobei das Mischen der unterschiedlichen Fasern in einer oder mehreren Stufen bei der Herstellung des Stapelfasergarns durchgeführt wird.

Zur Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, die in graphischer Darstellung den Betrag der theoretischen Bauschung und der tatsächlichen Bauschung (Bauschung im Sinne von »spezifisches Volumen«) darstellt, die Garne aus Mischungen von Fasern von verschiedenen Querschnitten aufweisen.

Das Modifizierungsverhältnis (MR) läßt sich bestimmen, indem man den Köpfen der drei im wesentlichen in gleichen Abständen voneinander vorliegenden Flügel des Querschnittes eines dreiflügeligen Fadens einen Kreis umbeschreibt und dann dem Querschnitt unen Kreis einbeschreibt Das Verhältnis des Radius des umbeschriebenen Kreises zum Radius des einbeschriebenen Kreises, wobei diese Kreise ungefähr den gleichen Mittelpunkt aufweisen, ist das Modifizierungsverhältnis. Ein Faden mit einem runden Querschnitt weist ein Modifizierungsverhältnis von 1,0 auf. Das Modifizierungsverhältnis aller trilobalen Querschnitte beträgt dementsprechend mehr als 1,0.

Das Modifizierungsverhältnis einer jeden Faseran wird bestimmt indem man zehn Fasern der betreffenden Art mißt und den Mittelwert berechnet Nicht mehr als 10% der Fasern sollen um mehr als 0,15 Einheiten des Modifizierungsverhältnisses vom Mittelwert abweichen.

Der Ausdruck »Gemisch« bezieht sich auf beliebige Kombinationen von mehreren Stapelfaserarten, die in einer Stapelfasermasse verteilt sind.

Der Ausdruck »Mischung« bezieht sich auf beliebige Kombinationen von mehreren Stapelfaserarten, die regellos in einem Stapelfasergarn verteilt sind.

Die besondere Kombination von Eigenschaften, die das Gemisch bzw. das gekräuselte Garn gemäß der Erfindung aufweist, beruht auf der Verwendung der besonderen Fasern von bestimmten dreiflügligem Querschnitt (Modifizierungsverhältnis MR) und den relativen Anteilen derselben. Eine der erforderlichen Fasergruppen muß ein Modifizierungsverhältnis im Pereich von 1,6 bis 1,9 haben. Wenn Fasern verwendet werden, deren Modifizierungsverhältnis außerhalb dieses Bereichs liegt weist das fertige Garn einen unzureichenden Glanz und eine unzureichende Anschmutzbeständigkeit auf.

Die andere erforderliche Gruppe von dreiflügligen Fasern muß ein Modifizierungsverhältnis im Bereich von 2,2 bis 2,5 haben. Die Verwendung von Fasern mit Modifizierungsverhältnissen außerhalb dieses Bereichs führt ii. zur Bildung von Garnen mit zu geringer Bauschigkeit, zu geringem Glanz und zu schlechter Anschmutzbestän-■fi digkeit

Ein anderes kritisches Erfordernis der Erfindung liegt darin, daß die beiden Arten von Fasern in dem Gemisch oder in der Mischung in Mengenverhältnissen von 40 bis 60% enthalten sein müssen. Wenn das Fasergemisch Mengenanteile irgendeiner dieser Fasergruppen außerhalb des angegebenen Bereichs enthält, führt dies zur Bildung von Garnen, die nicht die Gesamtkombination von erwünschten Eigenschaften aufweisen. Wenn man z. B. mehr als 60% Fasern mit Modifizierungsverhältnissen im Bereich von 1,6 bis 1,9 verwendet, erhält man ein Garn mit unzureichender Bauschigkeit. Wenn man andererseits mehr als 60% Fasern mit einem Modifizierungsverhältnis im Bereich von 2,2 bis 2,5 verwendet, erhält man ein Garn mit unzureichendem Glanz und schlechter Anschmutzbeständigkeit. Geringere Mengen, d. h. etwa 5% oder weniger, von anderen Fasern können allerdings in der Mischung bzw. dem Gemisch enthalten sein. So kann man z. B. 7weikomponenten-Stapelfasem mit einem konzentrischen, elektrisch leitenden Kern, wie sie in der US-PS 38 03 453 beschrieben sind, in Mengen von 1% oder weniger zusetzen, um dem Produkt antistatische Eigenschaften zu verleihen. Solche Fasern haben einen runden Querschnitt (MR = 1,0) und üben in geringen Mengen keinen wesentlichen Einfluß auf die Bauschigkeit oder den Glanz des Produkts aus. Andernfalls kann man exzentrische kräuselbare Zweikomponenten-Stapelfasern, wie sie in der US-PS 34 69 387 beschrieben sind, in Mengen von etwa 5% zusetzen, um dem Garn zusätzliche Bauschigkeit zu verleihen. Beispiele für andere natürliche oder synthetische Fasern, die in dem Gemisch oder der Mischung enthalten sein können, sind Wolle, Polyester, Polyäthylen, Polypropylen und Gemische derselben.

Die Fasern gemäß der Erfindung sind Polyamidfasern. Man kann alle bekannten Polyamide verwenden, vie Polyhexamethylenadipinsäureamid (Nylon 66), Polycapronsäureamid (Nylon 6) und Copolyamide derselben. Wie bereits erwähnt, können diese Fasern auch mit anderen natürlichen oder synthetischen Fasern gemischt werden.

Gegebenenfalls können die Fasern auch herkömmliche Mattierungsmittel enthalten. Im allgemeinen beträgt der Anteil des Mattierungsmitiels 0 bis 10 Gewichtsprozent So kann man z. B. Titandioxid in Mengen bis 1% verwenden. Wenn man Polyäthylenoxid als Mattierungsmittel verwendet, wie es in der US-PS 34 75 898 beschrieben ist, geschieht dies im allgemeinen in Mengen von 2 bis 10%. Im Falle der Erfindung ist diese Menge jedoch unnötig. In Anbetracht der besonderen Kombination von Eigenschaften, die durch die Verwendung von Mischungen aus Fasern mit den angegebenen Modifizierungsverhältnissen erzielt wird, liefern schon sehr geringe Mengen an Polyäthylenoxid den gewünschten Effekt. Insbesondere kann man die erforderliche Mattie· rungswirkung in den Fasern schon mit 0,25 bis 1% Polyäthvlenoxid erzielen. Obwohl das in der US-PS 34 75 898 beschriebene Polyäthylenoxid bevorzugt wird, kann man auch andere herkömmliche Mattierungsmittel, wie Titandioxid, Polyäthylen usw., für sich allein oder in Kombination verwenden. Die Teilchengrößen der Mattierungsmittel und die Art der Einlagerung derselben in die Fasern sind an sich bekannt und spielen für die Erfindung keine ausschlaggebende Rolle.

Ein anderes wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Fasern gekräuselt sind. Die Kräuselung kanu nach verschiedenen bekannten Methoden herbeigeführt werden, z. B. mit einer Stopfbüchsenkräuselvorrichtung gemäß der US-PS 23 11 174. Auch andere Arten von Kräuselvorrichtungen können verwendet werden; die Kräuselung kann z. B. durch Zahnräder oder mit Hilfe einer Düse durchgeführt werden. Gekräuselte Fasern sind im Rahmen der Erfindung erforderlich, um dem Garn die gewünschte Bauschigiceit zu verleihen. Daher sollen die ^inzelfasern mindestens 2,4 Krause! je cm aufweisen.

Das Stapelfase^garn gemäß der Erfindung dient in erster Linie als Teppichgarn. Daher kann der Tiler der einzelnen dreiflügligen Fasern innerhalb des für Teppichgarne üblichen Bereichs liegen, z. B. im Bereich von 11 bis 22 dtex. Normalerweise sollen die beiden Hauptkomponenten ungefähr den gleichen Fasertiter aufweisen.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung liegt die Neuheit in den Verfahrensstufen des Mischens, in denen Gruppen von Fasern mit bestimmten Modifizierungsverhällnissen zu den Produkten gemäß der Erfindung

vereinigt werden. Was die Herstellung von Garn anbelangt, sind alle anderen Verfahrensstufen für die Herstellung von Stapelfasergarn an sich bekannt und in ihrer Reihenfolge nicht ausschlaggebend für die erfolgreiche Herstellung des Garns. Daher braucht auf die Verfahrensstufen des Schmelzspinnens von Polyamidfäden, des Verstreckens der Fäden, des Kräuseins der Fäden, des Zerschneidens der gekräuselten Fäden zu Stapelfasern Und gegebenenfalls des Kombinierens der Stapelfasern mit anderen Stapelfasern nicht besonders eingegangen zu werden.

Wie bereits erwähnt, ist das Mischen die kritische Verfahrensstufe bei dem Ve; fahren gemäß der Erfindung. Das Mischen kann z. B. in der Spinndüse oder durch Verwendung mehrerer Spinndüsen oder aber bei der Herstellung des Kabels erfolgen. Dies wird als Mischen beim gemeinsamen Erspinnen bezeichnet. Eine andere Möglichkeit, das Mischen durchzuführen, ist die gemeinsame Verstreckung gesonderter Fadengruppen. Ferner_ ist es auch möglich, das Mischen an der Stapelfaserschneidvorrichtung durchzuführen. Die Fäden können auch durch Spinnen, Verstrecken und Zerschneiden als gesonderte Einheiten verarbeitet und dann vor der Weiterverarbeitung zum Garn in Faserform miteinander gemischt werden. Das Mischen in der Carde ist ein sehr zufriedenstellendes Verfahren.

In den folgenden Beispielen beziehen sich Teile, Prozentwerte und Verhältnisse, falls nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

Beispiel 1

Polyhexamethylenadipinsäureamid wird in herkömmlicher Weise hergestellt Das Polyamid wird gemäß der US-PS 29 39 201 geschmolzen und zu dreiflügligen Fäden mit einer relativen Viscosität von 68 versponnen. Die Fäden werden durch Hindurchleiten durch einen quer gerichteten Luftstrom gekühlt und dann zu einem Kabel zusammengefaßt Das Kabel wird auf das 3,75faehe yerstreckt und in der Stopfbüchse gekräuselt. Das gekräuselte Kabel wird dann zu Stapelfasern mit einer mittleren Länge von 19 cm zerschnitten. Die auf diese Weise hergestellten Stapelfasern A haben einen Fasertiter von 20 dtex, ein mittleres Modifizierungsverhältnis von 1,8, weisen 4,72 Krause! je cm auf und enthalten 0,52% Polyäthylenoxid und 0,002% Titandioxid. Die auf die oben beschriebene Weise hergestellten Stapelfasern B haben einen Fasertiter von 20 dtex, ein mittleres Modifizierungsverhältnis von 2,3, weisen 5,12 Kräusel je cm auf und enthalten 0,52% Polyäthylenoxid und 0,002% Titandioxid.

Die Stapelfasern A und B werden in der Karde zu den in der nachstehenden Tabelle beschriebenen Garnen gemischt.

	Stapelfasern^	45	·) MR - Modifizierungsverhältnis.	Garn	2	3	4	5
35	(MR*) =1,8)	1	60%	40%	20%
Stapelfasern B	100%
40 (MR = 2,3)		40%	60%	80%	100%
Spezifisches Garnvolumen cm³/g Glanz	—
Anschmutzbeständigkeit		4,98	5,05	5,09	5,11
4,67	8	9	12	13
7	4,4	5,0	5,0	7,7
3,0

Messung des spezifischen Garnvolumens

Die Bauschigkeit oder das spezifische Garnvolumen wird nach der Zylindermethode an im Strang gefärbten Garnen bestimmt, die 24 Stunden bei 2PC und 65% relativer Feuchte konditioniert worden sind. Eine Garnprobe von 2 g wird in Stapellängen von 12,7 mm geschnitten und in einen Zylinder eingebracht In den Zylinder wird ein Kolben eingesetzt, der einen Druck von 0,22 kg/cm² ausübt Nach 100 Sekungen langem Zusammendrücken wird das Garnvolumen gemessen und das spezifische Volumen berechnet

Glanzwert

Im Strang gefärbte Garne werden auf Glanzmessungskarten aufgewickelt, mit künstlichem Licht beleuchtet und nach einer Skala von dem niedrigsten Glanz (höchster Wert) bis zum höchsten Glanz (niedrigster Wert) geordnet

Anschmutzbeständigkeit

Die Anschmutzbeständigkeit wird bestimmt, indem 19 cm χ 56 cm messende Teppichproben in einem Flur ausgelegt werden. Jedesmal, wenn eine Person die Teppichproben begeht wird λόπ einem elektrischen Zähler ein »Begehungstakt« registriert An j Mem Ende der Prüffläche wird ein Schutzteppich zum Entfernen von überschüssigem Wachs und Schmutz von den Schuhen der Versuchspersonen ausgelegt, so daß eine über die Prüffläche hinweggehende Versuchsperson zunächst über den Schutzteppich und erst dann über die Teppich-

proben geht. Die Lagen der verschiedenen Proben werden von Zeit zu Zeit nach einem regellosen Schema ausgewechselt, und jede Probe wird täglich um 180° gedreht und mit einem handelsüblichen Teppichreinigungsgerät gereinigt. Nach 10 000 »Begehungstakten« werden die Proben aus dem Flur entfernt und von sieben Personen subjektiv auf ihre Anschmutzbeständigkeit beurteilt. Die Beurteilungsnoten werden nach einer Skala von 1 bis 10 gegeben, in der 1 die beste Anschmutzbeständigkeit und 10 die geringste Anschmutzbeständigkeit bedeutet.

Die Zeichnung zeigt in Form eines Diagramms die Abhängigkeit des spezifischen Volumens der Mischungen von dem Garnquerschnitt (MR) bei Verwendung unterschiedlicher prozentualer Anteile von Stapelfasern A und Stapelfasern B. Die gestrichelte gerade Linie zeigt das theoretische spezifische Volumen des aus Mischungen von Stapelfasern A und Stapelfasern B hergestellten Garns, wenn sich die Mengenverhältnisse der beiden Arten von Stapelfasern von 0 bis 100% ändern.

Die durch Verwendung der Mischungen von Fasern unterschiedlicher Querschnittsformen gemäß der Erfindung erzielte überraschende synergistische Wirkung ergibt sich aus der gekrümmten Linie zwischen den Punkten A und B. Hieraus ersieht man, daß die erfindungsgemäßen Erzeugnisse ein größeres spezifisches Volumen aufweisen, als es sich aus der Summenbeziehung für das Mischen der Stapelfasern A und B ergibt (theoretische Linie). Bisher war man der Ansicht, daß hochgradige Bauschigkeit, starker Glanz und gute Anschmutzbeständigkeit in diesem Ausmaß nicht bei einem einzigen Produkt erzielbar wären.

Beispiel 2

Polyhexamethylenadipinsäureamid wird in herkömmlicher Weise hergestellt. Das Polyamid wird gemäß der US-PS 29 39 201 aus der Schmelze zu dreiflügligen Fäden mit einer relativen Viscosität von 68 versponnen. Das Polyamid wird aus zwei Spinndüsen versponnen, von denen die eine Fäden mit Querschnitten mit einem Modifizierungsverhältnis von 1,8 und die andere Fäden mit Querschnitten mit einem Modifizierungsverhältnis von 2,3 erzeugt Alle Fäden werden durch einen quergerichteten Luftstrom gekühlt und dann zu einem Kabel vereinigt. Das Kabel wird auf das 3,75fache verstreckt und in der Stopfbüchse gekräuselt. Das gekräuselte Kabel wird dann zu Stapelfasern von einer mittleren Länge von 19 cm zerschnitten; das so erhaltene Stapelfasergemisch besteht zu 50 Gewichtsprozent aus dreiflügligen Fasern mit einem Modifizierungsverhältnis von 1,8 und zu 50 Gewichtsprozent aus dreiflügligen Fasern mit einem Modifizierungsverhältnis von 2,3. Alle Fasern haben einen Fasertiter von 20 dtex und enthalten 0,46% Polyäthylenoxid und 0,003% Titandioxid.

Dieses Gemisch aus gekräuselten Polyamidstapelfasern wird dann in der Karde zu einem Garn gemischt. Das so erhaltene Garn hat ein spezifisches Volumen von 5,03 cm³/g; seine sonstigen Eigenschaften sind denen der Garne Nr. 2 und 3 gemäß der obigen Tabelle vergleichbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gemisch aus Polyamidfasern, welches dreiflüglige Fasern mit einem Modifizierungsverhältnis im Bereich von 1,6 bis 1,9 in einem Anteil von 40 bis 60 Gewichtsprozent und dreiflüglige Fasern mit einem Modifizierungsverhältnis im Bereich von 2,2 bis 2,5, enthält dadurch gekennzeichnet, daß -die Fasern gekräuselte Stapelfasern sind, und daß db dreiflügiigen Fasern mit einem Modifizierungsverhältnis von 2,2 bis 2,5 in einem Anteil von 40 bis 60 Gewichtsprozent vorliegen.

Z Gemisch aus Polyamidfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zu einem gekräuselten Garn von starker Bauschigkeit, hochgradigem Glanz und verbesserter Anschmutzbeständigkeit verarbeitet ίο ist

3. Gemisch aus Polyamidfasern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Teil der Mischung Fasern mit mehr als drei Flügeln mit einem Modifizierungsverhältnis im Bereich von 1,4 bis 2,8 in Mengen bis 5 Gewichtsprozent enthält

4. Gemisch aus Polyamidfasern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß es als Teil der Mischung andere natürliche und/oder synthetische Fasern in Mengen bis 5 Gewichtsprozent enthält.

5. Gemisch aus Polyamidfasern iiach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß es ein Mattierungsmittel in Mengen von 0 bis 10 Gewichtsprozent enthält

6. Gemisch aus Polyamidfasern nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es als Mattierungsmittel Polyäthylenoxid enthält

7. Gemisch aus Polyamidfasern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß es das Mattierungsmittel in Mengen von 0,25 bis 1 Gewichtsprozent enthält

8. Verfahren zur Herstellung eines Gemisches aus Polyamidfasern gemäß Anspruch 2 durch Schmelzspinnen von Polyamidfäden und Verstrecken der Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fäden kräuselt zu Stapelfasern zerschneidet gegebenenfalls mit anderen Stapelfasern kombiniert, und daß man die dreiflügligen Fäden bzw. Fasern unterschiedlichen Modifizierungsverhältnisse während einer oder mehrerer Stufen der Herstellung des Garns mischt

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Mischen bei der Verstreckung durchführt

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Mischen nach dem Zerschneiden zu Stapelfasern durchführt.