DE2908101A1 - Multifiler faden aus einzelfilamenten des mehrkomponenten-matrix-segmenttypus - Google Patents

Multifiler faden aus einzelfilamenten des mehrkomponenten-matrix-segmenttypus

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DE2908101A1 DE19792908101 DE2908101A DE2908101A1 DE 2908101 A1 DE2908101 A1 DE 2908101A1 DE 19792908101 DE19792908101 DE 19792908101 DE 2908101 A DE2908101 A DE 2908101A DE 2908101 A1 DE2908101 A1 DE 2908101A1
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Description

A k ζ ο GmbH Wuppertal
Die Erfindung betrifft einen multifilen Faden aus Einzelfilamenten des Mehrkomponenten-Matrix-Segmenttypus, der die Einzelfilamente in im wesentlichen als Matrix und mindestens drei davon abgespaltenen Segmentfasern enthält, wobei die Segmentfasern um mindestens ca. 10% gegenüber der Matrixfaser geschrumpft sind. Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung deb erfindungsgemäßen Fadens.
Fäden aus Exnzelfilamenten des Mehrkomponenten-Matrix-Segmenttypus sind beispielsweise in den deutschen
030037/0-121
~i
- 6 - A3GW3188O
Patentanmeldungen P 28 03 136.9 und P 28 09 346.1, die insoweit zum vorliegend Offenbarten gehören, beschrieben. Sie bestehen aus mindestens zwei verschiedenen Polymeren mit deutlich unterschiedlichem Schrumpfverhalten. Dabei kann durch das Auslösen des unterschiedlichen Schrumpfes eine vollständige oder teilweise Trennung der Komponenten erreicht werden.
Es wurde nun gefunden, daß sich unter bestimmten Bedingungen beim Falschdralltexturieren von Fäden der eingangs beschriebenen Art bei richtiger Auswahl der zusammen verarbeiteten Polymeren und der Texturierbedingungen überraschende Effekte ergeben.
Der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist danach die Bereitstellung eines Fadens aus Einzelfilamenten des Mehrkomponenten-Matrix-Segmenttyps, der eine gute Verarbeitbarkeit zum Flächengebilde ohne Zwirn-, Schlichte- oder andere Behandlungsmaßnahmen zur Erzeugung eines Fadenschlusses und im fertigen Flächengebilde einen sehr feinen Einzeltiter der den Faden aufbauenden Komponenten aufweist.
Dies wird erfindungsgemäß durch einen multifilen Faden aus Einzelfilamenten des Mehrkomponenten-Matrix-Segmenttypus, der die Einzelfilamente im wesentlichen als Matrix und mindestens drei davon abgespaltene Segmentfasern enthält, wobei die Segmentfasern um mindestens ca. 1O% gegenüber der Matrixfaser geschrumpft sind, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die den Faden aufbauenden Einzelkomponenten eine Falschdrallkräuselung aufweisen und die Einzelkomponenten insgesamt oder zum Teil im Fadenverband in unregelmäßigen Abständen durch den Fadenquerschnitt teilweise oder vollständig erfassende Klebstellen verbunden sind.
630037/012
2SÖ8101
- 7 - A3GW3188O
Dabei kann die Matrixkomponente aus Polyamid und die Segmentkomponente aus Polyalkylenterephthalat bestehen. Besonders geeignet ist eine Kombination, bei der die Matrixkomponente aus Polycaprolactam und die Segmentkomponente aus Polyalkylenterephthalat besteht.
Erfindungsgemäß sollte das Gewichtsverhältnis zwischen Matrix- und Segmentanteilen bei ca. 5 s 95 bis 45 : 55 und vorzugsweise bei ca. 10 : 90 bis 25 : 75 liegen.
Weitere Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Fadens ergeben sich aus den Ansprüchen.
Erfindungsgemäß kann die Herstellung des beschriebenen Fadens durch ein Verfahren erfolgen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß ein multifiler Faden aus Einzelfilamenten des Mehrkomponenten-Matrix-Segmenttypus einer Falschdrallbehandlung unterzogen wird, bei welcher eine Fixiertemperatur angewandt wird, die mindestens der für die Komponente mit der niedrigsten Schmelztemperatur erforderlichen entspricht, und die Drehungsdichte abhängig vom Gesamttiter des multifilen Fadens aus Einzelfilamenten des Matrix-Segmenttypus zwischen ca. 1 500 und 4 500 Drehungen/Meter gewählt wird.
Die Fixiertemperatur liegt dabei vorteilhaft im Bereich von ca. 180°C bis 24O°C und insbesondere im Bereich von ca. 190°C bis 23O°C.
Es hat sich gezeigt, daß die Drehungsdichte in der Fixierstrecke vorteilhaft so gewählt wird, daß sie der üblichen Drehungsdichte beim Texturieren eines normalen multifilen Polyäthylenterephthalatfadens etwa gleichen Titers entspricht.
§30031/0121
- 8 " A3GW3188O
Unter Fäden im Sinne der Erfindung sind insoweit außer endlosen, multifilen linearen Gebilde aus endlosen Fasern oder Stapelfasern auch Flächengebilde wie Gewebe, Gewirke, Gelege, Vliese usw. zu verstehen.
Vorteilhaft ist es, wenn der multifile Faden aus Einzelfilamenten des Mehrkomponenten-Matrix-Segmenttypus gemäß der Erfindung bei einer Fixiertemperatur von ca. 190 bis 24O°C einer Falschdrallbehandlung unterzogen wird, nach welcher er ca. 10 bis 40 Klebstellen je Meter aufweist und anschließend zu einem textlien Flächengebilde verarbeitet wird; das textile Flächengebilde wird anschließend in einem organischen Lösungsmittel, weiches die Nullschrumpftemperatur des oder der Segmentpolymeren um mindestens 160 C herabsetzt, einer gleichzeitigen Schrumpfund Walkbehandlung unterworfen wird. Dabei soll die Walkbehandlung sehr intensiv sein, wodurch insbesondere einer nachträglichen Griffveränderung beim Gebrauch vorgebeugt wird.
Als Falschdrallverfahren wird-mit besonderem Vorteil das Strecktexturierverfahren angewandt,.wobei das Verstreckverhältnis in an sich bekannter Weise in Anpassung an das gewünschte Endprodukt gewählt wird»
Als besonders wirkungsvolle organische Lösungsmittel haben sich Methylenchlorid, 1,1,2,2-Tetrachloräthan, 1,1,2-Trichloräthan und Chloroform bewährt.
Schrumpffähig im Rahmen der Erfindung bedeutet, daß sich die Segmentkomponentenfasern beispielsweise durch die Behandlung mit den erfindungsgemäß angegebenen Lösungsmitteln schrumpfen lassen.
9*003-7/0121
_ 9 - A3GW3188O
Von Bedeutung ist, daß die Segmentkomponenten in den erfindungsgemäß angegebenen Lösungsmitteln einen merklichen Schrumpf zeigen; zweckmäßigerweise sollte dieser Schrumpf mindestens 10% betragen, wobei ein Schrumpf von mindestens 15% bevorzugt wird. Auf welchem Wege dabei das Schrumpfverhalten ermittelt werden kann, ist dem Durchschnittsfachmann geläufig.
Wichtig ist, daß die Matrix- und die Segmentkomponenten in dem Lösungsmittel ein unterschiedliches Schrumpfverhalten zeigen; z.B. können die Segmente schrumpfen, die Matrix hingegen nicht. Der Unterschied kann auch darin liegen, daß der Schrumpf unterschiedlich groß ist. Wesentlich ist jedoch, daß die Induktionszeit, d.h. die Zeit, bis zu der der Schrumpf im Behandlungsmedium merkbare Ausmaße gewinnt, unterschiedlich ist. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es von Bedeutung, daß die Induktionszeit für den Schrumpf bei den Segmentkomponenten möglichst klein ist und vorzugsweise nur die Größenordnung von Sekunden zeigt. Der Unterschied im Schrumpfverhalten kann sich· auch darin äußern, daß die peripheren Segmente eine größere Schrumpfgeschwindigkeit als die Matrix besitzen. Zu Bestimmungen der Induktionszeit sind Einzelheiten den beiden Veröffentlichungen von N.L. Lindner in der Zeitschrift Colloid and Polymer Sei.' 1255, 213 ff. und 433 ff. (1977) zu entnehmen.
Die Fäden des Matrix-Segmenttypus, von"denen die Erfindung ausgeht, sind aus Polymeren aufgebaut r die nicht miteinander mischbar sind und keine chemische Reaktion miteinander eingehen und die insbesondere, wenn sie z.B. in der Schmelze miteinander vermengt oder als Komponenten nebeneinander gemeinsam zu einer Mehr kosiponentenf aser versponnen
L ; _J
030037/0121
- Io - A3GW3188O
werden, unter den gegebenen Bedingungen eine deutliche Phasengrenze aufweisen. Zu derartigen unverträglichen Polymeren gehören vornehmlich Polyamide und Polyester, wobei Polyester auf der Basis von Terephthalsäure im Rahmen der Erfindung bevorzugt werden. Diese beiden Polymeren zeigen in der Schmelze, zumindest innerhalb bestimmter Zeiten, auch keine merklichen chemischen Reaktionen miteinander, so daß praktisch keine oder kaum Mischpolymere gebildet werden, die die beiden Phasen fester miteinander, verkleben würden. Es versteht sich, daß Austauschreaktionen, die zwischen Polyester und Polyamiden in der Schmelze innerhalb längerer Zeiten auftreten können, wie sie beispielsweise in Doklady Akademii Nauk SSSR 1962, Band 147, Nr. 6, Seite 13, 165 bis 8 beschrieben werden, außer Betracht bleiben.
Unter Matrix-Komponentenfäden mit Matrix und mehrfach segmentförmig angeordneten Komponenten sind Fäden zu verstehen, bei denen die einzelnen Segmente und die Matrix kontinuierlich durchgehend entlang der Fadenachse angeordnet sind, so daß der Fadenquerschnitt im wesentlichen über die Fadenlänge gleich ist. Beispiele für Fadenquerschnitte, die im Rahmen der Erfindung geeignet sind, werden in den Figuren 1 bis 7 dargestellt, wobei mit a die Matrix, mit b die Segmente bezeichnet sind.
Unter organischen Lösungsmitteln im Sinne der Erfindung sind chemische Stoffe zu verstehen, die andere Stoffe auf physikalischem Wege zur Losung bringen können. Es ist nicht erforderlich und in der Regel sogar unerwünscht, daß die Lösungsmittel eines oder alle Polymeren, aus denen die Mehrkomponentenfasern sich zusammensetzen, selbst
L -11- . J
Q30037/0121
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lösen. In Ausnahmefällen sollte es jedoch geeignet sein, beispielsv/eise die Matrixkomponente nach der Verarbeitung zu einem Flächengebilde ganz oder teilweise herauszulösen. Das Lösungsmittel sollte die Segmentfasern möglichst stark, die Matrix hingegen wenig oder gar nicht schrumpfen lassen.
Die Nullschrumpftemperaturen können nach einem Verfahren bestimmt werden, das zum Beispiel in Lenzinger Berichte Mai 1976, Folge 40, Seite 22 bis 29 erläutert wird. Dabei sind dynamische Schrumpfkurven von Fäden in dem Lösungsmittel zu bestimmen, das für die Behandlung der Mehrkomponentenfäden in Frage kommt. Die Extrapolation des linearen Teils der dynamischen Schrumpfkurve ergibt als Schnittpunkt mit der Abszisse die Nullschrumpftemperatur.
Es hat sich gezeigt, daß erfindungsgemäß insbesondere die oben bereits genannten Lösungsmittel Methylenchlorid, l,l,2,2^Tetrachloräthan, 1,1,2-Trichloräthan und Chloroform die Nullschrumpftemperatur des Segmentpolymeren in ausreichender Weise herabsetzen und eine unerwartet günstige Spaltung der Mehrkomponentenfäden bewirken.
Mehrkomponentenfäden der erfindungsgemäß als Ausgangsmaterial erforderlichen Art, können auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden, indem man unter Verwendung entsprechender Düsen bzw. Spinneinrichtungen die geeigneten Polymeren nach dem Schmelzspinnverfahren erspinnt.und auf übliche Art und Weise verstreckt. Besonders vorteilhaft lassen sich derartige Mehrkomponentenfäden nach einem Verfahren und mit einer Vorrichtung herstellen, wie sie in der deutschen Patentanmeldung P 28 03 136.9 beschrieben werden.
· I
830037/0121 ■
~ 12 -* A3GW3188O
Eine erhebliche Rolle spielt erfindungsgemäß auch die Wahl der (gewichtsmäßigen) Anteile der Matrix- und Segementkomponenten. Es hat sich gezeigt, daß insbesondere bei Fäden im Bereich von ca. 10 bis 25 Gewichtsprozent Matrixanteil das Lösen der Klebstellen vor allem dann erheblich erleichtert wird, wenn Fixiertemperaturen von etwa 225 - 230, äußerstenfalls ca. 235°C nicht überschritten werden.
Entscheidend für die Struktur des fertigen erfindungsge- ' mäßen Fadens sind allgemein die Verteilung der Matrix- und Segmentanteile, die Höhe der aufgebrachten Drehung und insbesondere die Höhe der Fixiertemperatur. Gezeigt hat sich,vor allem, daß - um die erfindungsgemäße Wirkung überhaupt zu erzielen - zur Thermofixierung eine Temperatur gewählt werden muß, die mindestens derjenigen entspricht, die bei Material der Fadenkomponente mit dem niedrigsten Schmelzpunkt, d.h. der die Matrix bildenden Fadenkomponente, als Fixiertemperatur.erforderlich ist.
Je mehr über diese Temperatur hinausgegangen wird, umso größer wird die Zahl nicht nur der nach dem Texturiervorgang vorhandenen, sondern auch der nicht mehr auflösbaren Klebstellen.
Es ist so möglich, durch die passende Auswahl der Fixiertemperatur bezüglich der Wirkung im Flächengebilde eine breite Palette von verschiedenen sog. Griffnuancen zu erzielen. Dabei kommt bei der Behandlung mit dem Lösungsmittel besondere Bedeutung der gleichzeitigen Walkbehandlung zu. Sie muß so gründlich sein, daß sich - etwa durch das Lösen weiterer Klebstellen oder weitere Trennvorgänge zwischen Matrix- und Segmentkomponenten - der Warengriff
L ' ■--■ J
130037/0121
Γ ":· ι : "Ί
A3GW3188O
beim Tragen bzw. während der Benutzung nicht mehr ändern
kann. . '
Die Auswahl des Matrixprofils erfolgt abhängig von den ger >■
wünschten Endeigenschaften. Je feinere Einzelsegmenttiter ■
gewünscht werden, umso höher muß die Anzahl der Segment- !
komponenten je Matrixkomponente sein. ;
Die Spaltung der texturierten Mehxkomponentenfäden, insbe- ; sondere die Auflösung der Klebstellen kann nicht nur an
Strukturen wie Stapelfasern oder Endlosfäden vorgenommen
werden sondern insbesondere auch an Strukturen, die durch l Verarbeitung der texturierten Mehrkomponentenfäden zu
textlien und technischen Gebilden erhalten worden sind. \
Besonders vorteilhaft werden erfindungsgemäß Flächengebilde r-
wie Gewirke und Gestricke und Gewebe hergestellt, indem j
ein erfindungsgemäß texturierter Faden vorgelegt wird, der j
beim Texturieren durch die Wärmebehandlung mindestens I
ca. 10, jedoch möglichst nicht mehr als 40 Klebstellen je \
Meter Fadenlänge erhielt. [
f Zwar kann es auch Fälle geben, in welchen ein nur noch sehr t wenige Stellen mit noch erkennbaren Einzelfilamenten auf- . : weisender Faden, der in seinem Verarbeitungsverhalten stark ·■ einem Monofil ähnelt, wegen der stark strukturierten Oberfläche von besonderem Interesse ist. Diese fallen insoweit
ebenfalls unter die Erfindung, sind jedoch nur ein Ziel
am Rande. \
I Insbesondere dann, wenn der Matrixanteil der vorgelegten ;
Fäden im unteren Bereich, etwa bis ca. 15 Gewichts-%, liegt, \ kann die Wahl einer entsprechenden Fixiertemperatur beim !
?/ti21 !
_ 14 A3GW3188O
Texturieren dazu führen, daß im fertigen Faden nurmehr die Segementkomponenten auszumachen sind, während die Matrix zerrissen wurde und in unterschiedlich großen, in ihren Abmessungen teilweise bereits unterhalb des Auflösungsvermögens eines Lichtmikroskops liegenden Teilen an den Segmentfasern haftet. In solchen Fällen kann es durchaus vorteilhaft sein, den Matrixanteil aus dem Flächengebilde herauszulösen, so daß dann nur noch die sehr feintitrigen Segmentanteile (beispielsweise mit Einzeltitern von etwa 0,1 bis O,3 dtex) vorliegen.
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Claims (21)

' : ·■' I .Patentansprüche s
1. Multifiler Faden aus Einzelfilamenten des Mehrkomponenten-Matrix-Segmenttypus, der die Einzelfilamente im wesentlichen als Matrix und mindestens drei davon abgespaltene Segmentfasern enthält, wobei die Segmentfasern um mindestens ca. 10% gegenüber der Matrixfaser geschrumpft sind, dadurch gekennzeichnet, daß die den Faden aufbauenden Einzelkomponenten eine Falschdrallkräuselung aufweisen und die Einzelkomponenten insgesamt oder zum Teil im Fadenverband in unregelmäßigen Abständen durch den Fadenquerschnitt teilweise oder vollständig erfassende Klebestellen verbunden sind.
2. Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixkomponente aus Polyamid und die Segmentkomponente aus Polyalkylenterephthalat besteht.
3. Faden nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixkomponente aus Polycaprolactam und die Segmentkomponente aus Polyathylenterephthalat besteht.
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4. Faden nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen Matrix- und Segmentanteilen ca. 5 : 95 bis 45 : 55 beträgt.
5. Faden gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen Matrix- und Segmentanteilen ca. 10 : 90 bis 25 : 75 beträgt.
6. Faden nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer Matrixkomponente mindestens sechs Segmentkomponenten zugeordnet sind.
7. Faden nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentkomponenten Einzeltiter im Bereich von ca. 0,08 bis 2,0 dtex aufweisen.
8. Faden nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentkomponenten Einzeltiter von ca. 0,1 bis 1,4 dtex aufweisen.
9. Faden nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Falschdrallkräuselung eine Intensität von ca. 1500 bis 4500 Drehungen/Meter aufweist.
10. Faden nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der mehr als zwei Einzelkomponenten miteinander verbindenden Klebstellen im Mittel ca. 5 bis 40 je Meter beträgt.
11. Faden nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem zunächst eine Dichte von etwa 10 bis 40 Klebstellen je Meter aufweisenden Faden nach der Verarbeitung
' tSO037/ö121
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zu einem Flächengebilde ca. 50 bis 80% gelöst wurden, indem das Flächengebilde einer Behandlung in einem organischen, die Nullschrumpftemperatur des Segmentpoly meren um mindestens 160°C herabsetzenden Lösungsmittel zusammen mit einer Walkbehandlung unterworfen wurde.
12. Faden nach Anspruch 11/ dadurch^gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Methylenchlorid verwendet wurde.
13. Faden nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel 1,1,2,2-Tetrachloräthan verwendet wurde.
14. Faden nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel 1,1,2-Trichloräthan verwendet wurde.
15. Faden nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel Chloroform verwendet wurde.
16. Verfahren zur Herstellung eines multifilen Fadens nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein multifiler Faden aus Einzelfilamenten des Mehrkomponenten-Matrix-Segmenttypus einer Falschdrallbehandlung unterzogen wird, bei welcher eine Fixiertemperatur angewandt wird, die mindestens der für die Komponente mit der niedrigsten Schmelztemperatur erforderlichen entspricht, und die Drehungsdichte abhängig vom Gesamttiter des multifilen Fadens aus Einzelfilamenten des Matrix-Segmenttypus zwischen ca. 1 500 und 4 500 Drehungen/Meter gewählt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch, gekennzeichnet, daß die Fixiertemperatur im Bereich von ca. 180°C bis 240 C gewählt wird.
L "~ J
&3003-7/0121
~i
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18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiertemperatur im Bereich von ca. 190 C bis 23O°C gewählt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehungsdichte in der Fixierstrecke etwa der üblichen Drehungsdichte beim Texturieren eines normalen multifilen Polyäthylenterephthalatfadens etwa gleichen Titers entspricht.
20. Verfahren nach Anspruch 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein multifiler Faden aus Einzelfilamenten des Mehrkomponenten-Matrix-Segmenttypus bei einer Fixiertemperatur von ca. 190 bis 24O°C einer Falschdrallbehandlung unterzogen wird, nach welcher er ca. IO bis 40 Klebstellen je Meter aufweist und anschließend zu einem textlien Flächengebilde verarbeitet wird, worauf das textile Flächengebilde in einem organischen Lösungsmittel, welches die Nullschrumpftemperatur des oder der Segmentpolymeren um mindestens 160 C herabsetzt, einer gleichzeitigen Schrumpf- und Walkbehandlung unterworfen wird.
21. Verfahren nach Anspruch 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Falschdrallverfahren ein Strecktextur ierverfahr en ist, bei welchem das Verstreckverhältnis in an sich bekannter Weise in Anpassung an das gewünschte Endprodukt gewählt wird.
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