DE3001046A1

DE3001046A1 - Bikomponentenfasern und -faeden mit verbesserter kraeuselstabilitaet gegenueber mechanischer beanspruchung

Info

Publication number: DE3001046A1
Application number: DE19803001046
Authority: DE
Inventors: Horst 4047 Dormagen Bong; Dipl.-Chem. Dr. Karl Hurm; Dipl.-Chem. Dr. Hermann Lohwasser; Dipl.-Chem. Dr. Alfred Nogaj; Dipl.-Phys. Dr. Christian 4040 Neuß Pieper
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1980-01-12
Filing date: 1980-01-12
Publication date: 1981-07-23
Also published as: JPS56101914A; DE3001046C2; EP0032215A1; EP0032215B1; DE3061644D1; ATE2230T1

Description

BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk

Zentralbereich HÜ. Jan. 19Si

Patente, Marken und Lizenzen Dn/ABc

Bikomponentenfasern und -fäden mit verbesserter Kräuselstabilität gegenüber mechanischer Beanspruchung

Die Erfindung betrifft Bikomponentenfasern aus zwei verschiedenen exzentrisch zueinander angeordneten fadenbildenden Acrylnitrilpolymeren mit permanenter dreidimensionaler Kräuselung, die sich nach starken mechanischen Belastungen besonders gut bei Raumtemperatur erholt.

In der Vergangenheit hat sich gezeigt, daß durch die gleichzeitige Verspinnung und Verstreckung zweier unterschiedlich schrumpfender Acrylnitrilpolymere Bikoraponentenfasern mit rundbogiger dreidimensionaler Kräuselung erhalten wurden. Es wurden große Anstrengungen unternommen, aus solchen Fasern Artikel herzustellen, die neben den bekannten Vorteilen für synthetische Fasern, wie z.B. Pflegeleichtheit, Lichtechtheit und verbesserte mechanische Werte, auch die Vorteile wie hohes Volumen, guter Griff, Formstabilität und Elastizität der Artikel erreichen, wie sie für Wolle bekannt sind. Es wurden zwar Fortschritte erzielt, jedoch widersteht die Kräuselung von bisher bekannten Bikomponentenfasern den mechanischen Beanspruchungen, wie sie bei der Garnherstellung vorkommen, nicht ausreichend, so daß

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das Volumen sich in den Garnen nicht voll entwickeln kann.

Eine Verbesserung wurde dadurch erreicht, daß man Komponenten mit unterschiedlichem Quellgrad verwendete, so daß durch feuchte, thermische Behandlung beim Färben oder Dämpfen der Garnverband gelockert wurde und bei einer anschließenden Trocknung eine Volumenentwicklung entsprechend der von Wolle stattfinden konnte.

Eine solche unter Wassereinwirkung nichtstabile Kräuselung hat den Nachteil, daß sich Artikel im feuchten Zustand längen oder verfilzen und zur Erzielung ihrer Ausgangslänge eine Trocknung bei erhöhter Temperatur (also nicht bei Luftemperatür) benötigen.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, aus Acrylnitrilpolymeren bestehende Bikomponentenfasern herzustellen, die eine permanente, dreidimensionale Kräuselung aufweisen, welche auch nach starken mechanischen Belastungen noch mit einem möglichst großen Anteil vorhanden ist und die zur Volumenentwicklung, Formstabilitat und Elastizität im Strickstück und zur erhöhten Druckstabilität in Polartikeln und Teppichen beiträgt.

Es wurden nun Bikomponentenfarern und -fäden aus zwei Komponenten A und B_y die aus verschiedenen, exzentrisch zueinander angeordneten Acrylnitrilpolymerisaten gebildet sind, gefunden, die auch nach einer starken mechanischen Belastung von über 1 cN/dtex noch über 30 %, für gröbere

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Titer von über 6,0 dtex sogar über 50 % ihrer Einkräuselung vor der Belastung wegen ihrer guten KaIterholungsfähigkeit aufweisen. Diese Kräuselung trägt dann im Strickstück zum erhöhten Bausch, zur erhöhten Formstabilität und Elastizität und im Polartikel zur erhöhten Druckstabilität bei. Die vorliegende Erfindung betrifft daher solche Fasern und Fäden.

Bikomponentenfasern mit solcher Kräuselstabilität werden dann erhalten, wenn man als stärker schrumpfende Komponente A ein Polymeres verwendet, das einen Comonomerenanteil von höchstens 2 Gew.-% hat, und als schwächer schrumpfende Komponente ein Polymeres verwendet, das einen Comonomerenanteil von 4 bis 15, vorzugsweise 4-8 Gew.-% hat. Die Komponente A unterscheidet sich vorteilhafterweise zusätzlich von der Komponenten B dadurch, daß sie eine um mindestens 10 % höhere KaIterholungsfähigkeit nach einer Dehnung von 10 % hat. Ferner ist bevorzugt, wenn die Komponente A mindestens 15 % mehr an elastischer Energie spechern kann als die Komponente B.

In den der weiteren Erläuterung der Erfindung dienenden Abbildungen ist folgendes dargestellt:

Abb. 1 zeigt die Abhängigkeit des Streckbandkochschrumpfes von dem Ausmaß der Verstreckung, wenn man die zum Aufbau der erfindungsgemäßen Bikomponentenfasern verwendeten Polymeren A (Kurve A) und B (Kurve B) jeweils für sich alleine verspinnt.

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Abb, 2 zeigt ein typisches Kraft-Dehnungsdiagramm, aus dem sich die Aufnahme von elastischer Energie durch Integration von O % Dehnung bis D ergibt. E entspricht der Dehnung im Punkt y, d.h. dem Punkt an dem die Kraft-Dehnungs-Kurve abflacht.

Abb. 3 zeigt in der Kurve 1 das Einkräuselungsverhältnis in % in Abhängigkeit von der mechanischen Belastung von erfindungsgemäßen Fasern. Kurve 2 zeigt die gleiche Abhängigkeit für handelsübliche Bikomponentenfasern.

Abb. 4 entspricht der Abb. 3, stellt jedoch die beschriebene Abhängigkeit für Fasern höheren Titers dar.

Als stärker schrumpfende Komponente A der erfindungsgemäßen Fasern kommen Acrylnitrilhomo- und solche Copolymerisate in Frage, die einen Comonomeranteil von höchstens 2 Gew.-% aufweisen. Besonders bevorzugt sind dabei solche Polymerisate, die ein höheres Molekulargewicht haben. Ein Maß für das Molekulargewicht sind die Zeiten, die definierte Lösungsmengen zum Durchlaufen einer Kapillare benötigen. Die Zeit t , die eine 0,5 %ige Polymerlösung in Dimethylformamid (DMF) zum Durchlaufen der Kapillare bei 20⁰C benötigt, wird mit der Zeit t_D verglichen, die reines DMF zum Durchlaufen der gleichen Kapillare bei der gleichen Temperatur benötigt. Polymere, die der Beziehung t ^ 2,1 t_D gehorchen, sind als PoIymere für die Komponente A besonders geeignet. Vorzugsweise beträgt t das 2,1- bis 2,5fache von t_D·

Als Comonomere kommen die in dieser Technik üblichen, mit Acrylnitril mischpolymerisierbaren Monomeren, wie

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Acryl- oder Methacrylsäureester, wie der besonders bevorzugte Acrylsäuremethylester, Acrylsäureethylester, Methacrylsäuremethylester, Methacrylsäureethylester, Vinylester, wie Vinylacetat, Allyl- oder Methallylsulfonsäure oder deren Alkalisalze, oder Styrolsulfonsäure u.a. in Frage.

Werden diese Polymere vorzugsweise trocken nach üblichen Techniken versponnen, gewaschen und verstreckt, so haben sie einen Streckbandkochschrumpf, der in Abhängigkeit von der VerStreckung etwa den in Abb. 1 mit Kurve A wiedergegebenen Verlauf hat.

Die die schwächer schrumpfende Komponente B bildenden Polymerisate mit einem Comonomeranteil von mindestens 4 Gew.-% können als Comonomere die gleichen wie für die Komponente A genannten enthalten. Die Auswahl der Comonomeren für die Komponente B sollte so erfolgen, daß nach dem Spinnen, Waschen und Strecken unter den gleichen Bedingungen wie für die Komponente A in etwa ein Streckband in Abhängigkeit von der Verstreckung erhalten wird, wie es in Abb. 1 durch die Kurve B dargestellt ist.

Besonders bevorzugte Polymerisate für die Komponente B sind solche, die eine Viskosität aufweisen, welche sie der Beziehung t <2 t gehorchen läßt, t und t_Q sind hier ebenso definiert, wie bei der Komponenten A angegeben. Bevorzugt sind Viskositäten, die zu der Beziehung t = 1,7-2,0 t_D Anlaß geben.

Für eine gute Kräuselstabilität gegenüber einer mechanischen Beanspruchung zeigt es sich, wie bereits erwähnt,

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als vorteilhaft, wenn die Komponente A nach einer Verdehnung um 10 % bei 20⁰C eine um 10 % höhere Kalterholung zeigt als die Komponente B. Die Kalterholung b ist durch Gleichung (3) weiter unten definiert.

Weiterhin zeigt es sich für die KrauseiStabilität von Vorteil, wenn in der Komponenten A 15 % mehr elastischer Energie gespeichert werden kann als in der Komponenten B. Die elastische Energie, die in einer Faser gespeichert werden kann, erhält man durch Aufnahme eines Kraft-Dehnungs-Diagrammes entsprechend der Abb. 2. Aus dem Diagramm erhält man den elastisch gespeicherten Energieanteil durch Integration bis D

^Eel ⁼ ^ K(D)dD (1)

Die Polymeren A und B werden nach den üblichen Techniken zu Bikomponentenfasern versponnen, so daß die Polymerisate im Querschnitt exzentrisch zueinander angeordnet sind. Besonders bevorzugt ist das Trockenspinnverfahren. Als Spinnlösungsmittel kommen die zum Trockenspinnen bekannten Lösungsmittel in Frage, z.B. Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, N-Methylpyrrolidon, vorzugsweise aber Dimethylformamid.

Die Spinnlösungen aus den beiden Polymerisaten A und B werden so angesetzt, daß sich vorzugsweise Spinnlösungen mit etwa gleicher Viskosität ergeben.

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- r-6

Die Bifilar-Düsen, aus denen die Polymeren nach den üblichen Technologien gesponnen werden, sind vorzugsweise so aufgebaut, daß zu jedem Düsenloch ein Kanal mit der Polymerlösung A und ein Kanal mit der Polymerlösung B führt. Durch diese Kanäle werden die Lösungen zu den Düsenlöchern gepumpt, so daß jede Faser mindestens 30 % jeder der beiden Komponente enthält.

Nach dem Spinnen werden die Fäden nach den üblichen Technologien nachbehandeln Die Fäden werden zu Bändern von etwa 2 Mio dtex zusammengefaßt, das Restlösungsmittel wird entfernt, die Fäden werden anschließend verstreckt, getrocknet, gekräuselt und als Kabel verpackt oder zur Herstellung von Fasern nach dem Kräuseln geschnitten und gedämpft.

Die erfindungsgemäßen Fäden und Fasern weisen pilz-, lippen-, trilobale- und/oder hantelförmige Querschnitte auf. Welche Querschnittsform jeweils überwiegt, hängt von den gewählten Spinnbedingungen ab. Vorzugsweise treten pilz- und lippenförmige Querschnitte auf.

Die erfindungsgemäßen Bikomponentenfaden und -fasern zeigen neben einer ausgewogenen und stabilen Kräuselung gute Fasereigenschaften wie Rohton, Reißfestigkeit, Reißdehnung und gute Anfärbbarkeit. Sie weisen vorzugsweise eine irreversible Kräuselung auf, denn Artikel aus Fasern mit reversibler Kräuselung verlieren unter Feuchteeinwirkung ihren bauschigen und fülligen Charakter und neigen zum Verfilzen, da die Kräuselung dieser Fasern bei Feuchteeinwirkung verschwindet oder verstärkt wird. Die Kräuselreversibilität /\cp.c. wurde nach der US PS 3 038 236 ermittelt.

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Zahl der Kräuselbögen (25⁰C trocken)-Zahl

der Kräuselbögen (60° naß)

Länge der gekräuselten Faser,

wobei die Zahl der Kräuselbögen nach einer Standardvorschrift (entsprechend Strecker, B.F.: Faserkräuselung Chemiefasern 1974 Seite 852) ermittelt wurde.

Kabel und Fasern werden dann zum Beispiel nach den für die Kammgarn-Spinnerei üblichen Verfahrensschritten zu gefärbten Garnen verarbeitet, wobei sowohl eine Strangfärbung als auch eine Kammzugfärbung oder eine Flockefärbung und eine Dämpfung der fertigen Garne zur Anwendung kommen. Erfindungsgemäße Fasern aus solchen Garnen zeigen nun eine überragende und überraschende Kräuselstabxlität gegenüber mechanischer Beanspruchung, die auch Kalterholung genannt werden kann. Die Bestimmung der Kräuselstabxlität gegenüber mechanischer Beanspruchung kann wie folgt durchgeführt werden:

1. Eine Faser wird mit 10~ cN/dtex belastet und ihre Länge 1. wird bestimmt.

2. Die gleiche Faser wird mit 0,3 cN/dtex belastet und ihre Länge I₂ wird bestimmt.

3. Die gleiche Faser wird 30 Cekunden mit 0,6 cN/dtex belastet, 30 Sekunden zur Erholung entlastet und die Faserlänge 1, wird gemessen.

4. Die gleiche Faserlänge 1. wird unter einer Belastung von 0,3 cN/dtex gemessen.

5. Die gleiche Faser wird 30 Sekunden mit 1 cN/dtex

belastet, 30 Sekunden zur Erholung entlastet und die Faserlänge I₅ wird gemessen.
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^bad'original

6. Die Faserlänge 1,- wird unter einer Belastung von 0,3 cN/dtex gemessen,
u.s.w.

Es ergibt sich die Kalterholung b in Abhängigkeit von der Belastung zu

9 i — 7 τ — 1

(3) b = —=-= =-= ■— mit i = 2,3, usw.

I₂ - I₁

wobei für i = 2 die Belastung 0,6 cN/dtex

i = '3 die Belastung 1,0 cN/dtex

1Q i = 4 die Belastung 1,5 cN/dtex

i - 5 die Belastung 2,0 cN/dtex gewählt wurde.

Der Vorgang wurde bis zum Reißen der Fasern wiederholt. Die erfindungsgemäßen Fasern, die aus fertigen Garnen herauspräpariert wurden, hatten nun die in der Abb. 3 dargestellte Kalterholung in Abhängigkeit von der Belastung (Kurve 1). Es hat sich nun gezeigt, daß Fasern mit größeren Titern höhere Rückkräuselungen nach Belastung zeigen als Fasern mit geringeren Titern. Daher wurden in der Abb. 3 zum Vergleich für Fasern mit geringeren .Kräuselverhältnissen auch nur solche gewählt, die den gleichen Titer hatten (Kurve 2). Für höhere Titer wurden die entsprechenden Kurven in Abb. 4 dargestellt (Kurve 1 für Kräuselungen, die nach der Belastung stark rückkräuseln, Kurve 2 für Kräuselungen die nach der Belastung geringer rückkräuseln).

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Untersuchungen an mehreren marktüblichen B!komponentenfasern zeigten immer nur Meßwerte bei Kurve 2 in der Abb. 3 und 4 und nie die hervorragende Kräuselstabilität
gegenüber mechanischer Beanspruchung infolge guter KaIterholungsfähigkeit, wie sie an den erfindungsgemäßen
Fasern beobachtet wurden.

Fasern werden im Laufe der Weiterverarbeitung zu Garnen stark mechanisch beansprucht- Bei der Verarbeitung zum Kammgarn durchlaufen sie zum Beispiel folgenden Weg:

Die Fasern werden als Flocke im Ballen angeliefert und in eine Krempel eingegeben. Das Krempelband durchläuft zwei Vorstrecken und gelangt zum Kannenstuhl. Das Band wird anschließend auf zwei Nachstrecken verfeinert,
durchläuft eine Regelstrecke und zwei Schnelläufer zur weiteren Verfeinerung. Das nun sogenannte Vorgarn wird gesponnen und auf Kopse gespult. Mehrere Einzelgarne
werden dann zum Rohgarn gezwirnt, gehaspelt, stranggefärbt und getrocknet, ^n_x

An erfindungsgemäßen Fasern mit dem Titer 3,3 dtex und Vergleichsfasern nach Beispiel 2 wurde die Einkräuselung, die sich infolge der mechanischen Beanspruchung der
Fasern verringert, nach einzelnen Verfahrensschritten
gemessen. Tabelle 1 zeigt dac Ergebnis.

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Tabelle 1 Einkräuselung der Pasern nach den einzelnen

Verfahrensschritten in der Kammgarnspinnerei

Verfahrensstufe Einkräuselung (%)

erfindungsgemäße Fasern Vergleich

1. Flocke 25,9

2. Krempelband 21,0

3. Band nach der 1. Vorstrecke 21,6 4„ Band nach der 2. Vorstrecke 18,3

5. Kannenstuhl 19,4

6. Band nach der 1. Nachstrecke 22,4

7. Band nach der 2. Nachstrecke 19,9

8. Band nach der Regelstrecke 19,2

9. Band nach dem 1. Schnell-

Läufer 16,4

10. Band nach dem 2. Schnell-

Läufer 16,6

11. Vorgarn 18,0

12. Gereinigtes Einfachgarn

(Nm 16) 9,6

13. Garn vom Kops 10,1

14. Garn nach dem Zwirnen

(Nm 16/4) . 7,6

15. gefärbter und getrockneter
Strang 11 r8

Die Einkräuselung wurde dabei wie folgt bestimmt: Eine Einzelkapillare wird wie unter A mit 10 cN/dtex

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24	,3
15	,2
15	,3
11	,1
12	,2
14	,5
12	,0
12	,0
8	,7
8	,6
10	,2
4	,8
5	,0
4	,0
6	,2

vorgespannt. Diese Vorspannung ist so gering, daß die Länge 1 der gekräuselten Kapillare gemessen werden kann, ohne daß die Kräuselung nennenswert beeinträchtigt wird. Anschließend wird die Kapillare mit 0,3 cN/dtex gespannt. Unter dieser Vorspannung wird die Kapillare entkräuselt. Die Länge 1_ der entkräuselten Faser wird bestimmt.
Die Einkräuselung wird wie folgt errechnet:

E = — . 100 %

¹B

An den Garnen aus den erfindungsgemäßen Fasern und aus den Vergleichsfasern wurden Griff, Optik und Bausch verglichen.

a) Bezüglich des Griffs war das Garn aus den erfindungsgemäßen Fasern etwas kerniger, fülliger und elastischer.

b) Bezüglich der Optik wird das Garn aus den erfindungsgemäßen Fasern fülliger, trotz einer geschlossenen Oberfläche.

c) Der Bausch der Garne wurde objektiviert durch die Messung des spezifischen Gewichtes der Garne.

Hierzu wurden Garnstücke in einen Rahmen gehängt, der in einen Diaprojektor geschoben wurde. Die Garne wurden auf eine Leinwand projiziert und die Garndurchmesser wurden so an verschiedenen Stellen ausgemessen.

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"BAD=ORIQf^AL

Die Werte wurden gemittelt und mit Hilfe des Vergrößerungsfaktors wurde der wahre Garndurchmesser errechnet. Mit Hilfe des Garndurchmessers wurde das Volumen V von 1 m Garn bestimmt. Anschließend wurden 50 Stück 1 m lange Garnstränge, deren Länge unter einer Belastung von 10 cN/dtex bestimmt wurde, ausgeschnitten, gewogen "und deren mittleres Gewicht G bestimmt. Das spezifische Gewicht der Garne errechnet sich zu:

Beim Vergleich von Garnen aus erfindungsgemäßen Fasern mit Garnen aus Vergleichsfasern hatten die Garne aus den erfindungsgemäßen Fasern ein geringeres spezifisches Gewicht, wobei spezifische Gewichte erreicht wurden, wie sie auch für Wollgarne auftreten.

Wurden Garne aus den erfindungsgemäßen Fasern in Vergleichsversuchen im Teppichsektor und im Polsektor eingesetzt, so zeigte sich, daß Teppiche und Polartikel aus den erfindungsgemäßen Fasern eine höhere Druckstabilität aufweisen als solche Teppiche und Polartikel aus Vergleichsfasern.

Die folgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung. Teil- und Prozentangaben beziehen sich, wenn nicht anders vermerkt, auf das Gewicht.

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Beispiel 1

Polymerlösung A: Eine Acrylnitrilcopolymerisatmischung mit t = 2,13 t_ aus 85 % Acrylnitrilhomopolymerisat und 15 % Acrylnitrilcopolymerisat mit t = 1,92 t aus 91 % ACN, 5,6 % AME und 3,4 % Na-MS wurden bei 10O⁰C in DMF gelöst, so daß eine 24,5 %ige Losung entstand.

Polymerlösung B: Ein Acrylnitrilcopolymerisat mit t = 1,89 t_D aus 93,6 % Acrylnitril (ACN), 5,7 % Acrylsäuremethylester (AME) und 0,7 % Natriummethallylsulfonat wurden bei 80⁰C in Dimethylformamid (DMF) gelöst, so daß eine 29,5 %ige Lösung (Menge PAN bezogen auf die Lösungsmenge) entstand.

Beide Lösungen wurden einer Bifilardüse so zugeführt, daß jedes Düsenloch im Verhältnis 1:1 mit den Lösungen bedient wurde und es wurden Seite an Seite Bikomponentenfasern trocken ersponnen. Das Spinngut wurde zu einem Kabel von 2 Millionen dtex zusammengefaßt, bei 95°C 1:4,0 fach verstreckt, bei 95°C gewaschen, präpariert, unter Spannung bei 120⁰C über 45 Sekunden getrocknet, gekräuselt, geschnitten und über 1,5 Minuten in Dampf fixiert. Die Fasern hatten einen Titer von 3,3 dtex, einen pilzförmigen Querschnitt und ein fibrillierte Oberfläche, eine Feuchte von 2 % "and einen Präparationsauftrag von 0,35 % (mit Methanol extrahiert). Sie hatten eine Feinheitsfestigkeit von 2,5 cN/dtex und eine Höchstzugkraftdehnung von 40 %-. Die Schlingenhöchstzugkraft der Faser betrug 55 % der Faserfestigkeit und die Schlingen-

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- in - 300 Ί

höchstZugkraftdehnung betrug 15 %. Die Fasern hatten eine Einfriertemperatur von 89⁰C in Luft und von 48⁰C in Wasser. Sie hatten eine Dichte vor dem Kochen von 1,18 g/cm und eine Dichte nach dem Kochen von 1,17. Ihre Einkräuselung betrug E = 25,9 % und es wurde eine Kräuselbogenzahl von n_1fm =102 ermittelt. Die Fasern zeigten eine Kräuselreversibilität von /\c.p.c. von 0,07. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung b betrugen;

i.	b:%	Belastung	(cN/dtex)
1	53	0,6
2	38	1,0
3	26	1,5

Die Pasern hatten in der Weiterverarbeitung in der Kammgarnspinnerei die in Tabelle 1 wiedergegebenen Einkräuselungswerte für die erfindungsgemäßen Fasern. Das Garn (Nm 16/4) aus den Fasern hatte einen weichen angenehmen wollartigen Griff, eine geschlossene Garnoberfläche mit klarem Zwirnaufbau und einen hohen Bausch. Es hatte ein spezifisches Gewicht von ^ = 0,075 g/cm .

Wurde die.-Polymerlösung A alleine unter gleichen Bedingungen wie oben versponnen und nachbehandelt, so zeigte sich, daß das Kabel nach der VerStreckung einen Kochschrumpf von 24 % aufwies. Die Fasern aus diesem Polymerisat hatten eine Längsquellung von 1,8 % und sie schrumpfen bzw. erholen sich nach einer Verdehnung von

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10 % bei 2O°C um 59 % der Verdehnung bei dieser Temperatur. Entsprechend dem Kraft-Dehnungsdiagramm können bis zum Punkt Y:E , = O.,43 . 10 Joule an elastischer Energie pro dtex und 100 mm Faserlänge gespeichert werden.

Wurde die Polymerlösung B alleine unter den gleichen Bedingungen wie oben versponnen und nachbehandelt, so zeigte sich, daß das Kabel nach der VerStreckung einen Kochschrumpf von 20 % aufwies. Die Fasern aus diesem Polymerisat hatten eine Längsquellung von 1,6 % und sie schrumpfen bzw. erholen sich nach einer Verdehnung von 10 % bei 20⁰C um 46 % der Verdehnung bei dieser Temperatur. Entsprechend dem Kraft-Dehnungsdiagramm können bis zum Punkt YE, =O₇26 . 10 Joule an elastischer Energie pro dtex und 100 mm Faserlänge 5 gespeichert werden.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Polymerlösung A: Ein Acrylnitrilcopolymerisat mit t = 1,9 t_d aus 90,3 % Acrylnitril, 9 % AME und 0,7 % Na-MS wurden bei 80°C in Dimethylformamid gelöst, so daß eine 29,5 %ige Lösung entstand.

Polymerlösung B: wie in Beispiel 1

Die beiden Lösungen wurden wie in Beispiel 1 versponnen und das Spinngut ebenfalls wie in Beispiel 1 nachbehandelt. Die Fasern hatten einen pilzförmigen Querschnitt und eine fibrillierte Oberfläche,· eine Feuchte von 2 % und einen Präparationsauftrag von 0₇36 %. Sie Tratten eine Feinheitsfestigkeit von

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2,4 cN/dtex und eine HöchstZugkraftdehnung von 42 %. Die Schlingenhöchstzugkraft der Fasern betrug 60 % der Faserfestigkeit und die Schlingenhöchstzugkraftdehnung 16 %. Die Fasern hatten eine Einfriertemperatur in Luft von 75⁰C und von 37⁰C in Wasser. Ihre Einkräuselung betrug 16 % und ihre Kräuselbogenzahl η = 82. Die Fasern zeigen eine Kräuselreversibilität von/\c. p.c. = 0,09. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung b: betrugen: i b: % Belastung (cN/dtex)

1 35 0,6

2 15 1,0

3 9 1,5

Die Fasern hatten in der Weiterverarbeitung in der Kammgarnspinnerei die in Tabelle 1 wiedergegebenen Einkräuselungswerte für die Vergleichsfasern. Das Garn (Nm 16/4) aus den Fasern hatte einen weichen Griff, jedoch war das Garn an einzelnen Stellen, auf denen es in der Färbeapparatur gelegen hatte, stark zerdrückt ^un(3· unansehnlich. Sein Bausch war außerdem nicht ausreichend, denn es hatte ein spezifisches Gewicht von ^P = 0,13 g/cm³.

Wurde die Polymerlösung allein unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 versponnen und nachbehandelt, so zeigte sich, daß das Kabel einen Kochschrumpf von 21 % aufwies« Die Fasern aus diesem Polymerisat hatten eine Längsquellung von 1,4 % und sie schrumpfen bzw. erholen sich nach einer Verdehnung von 10 % bei 20°C um 48 % der Verdehnung bei dieser Temperatur. Der

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elastisch speicherbare Energieanteil betrug E₁ =0,39

-5
10 Joule pro dtex und 100 mm Faserlänge.

Beispiel 3

Es wurden die gleichen Losungen A und B wie in Beispiel 1 versponnen und nachbehandelt, wobei gegenüber dem Beispiel 1 jedoch die Losungsmenge pro Spinnloch verdoppelt wurde. Die Fasern hatten einen Titer von 6,2 dtex, wieder einen pilzförmigen Querschnitt und eine fibrillierte Oberfläche, eine Feuchte von 2,4 % und einen Präparationsauftrag von 0,33 %. Sie hatten eine Feinheitsfestigkeit von 2,6 cN/dtex und eine Höchstzugkraftdehnung von 40 %. Schlingenwerte, Einfriertemperatur und Dichte entsprachen den Werten wie in Beispiel 1 . Die Zahl der Kräuselbögen betrug n.. „ = 75, die Einkräuselung betrug 20 % und die Kräuselreversibilität hatte den Wert von^A^c.p.c. 0,08. Die Werte für das Einkrauselungsverhältnxs nach der Belastung betrugen:

Belastung (cN/dtex)

1 55 0,6

1/0 1,5 2,0

Garne aus den Fasern mit den gröberen Titern sind in der Regel etwa fülliger als Garne mit Titern von 3,3 dtex. Diese Garne haben einen etwas kernigeren Griff. Mit diesen Fasern konnten sehr elastische gefärbte Garne hergestellt werden, die ein spezifisches Gewicht S = 0,065 g/cm hatten.

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i	b: %
1	55
2	53
3	50
4	50

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Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel]

Es wurden die gleichen Lösungen A und B wie in Beispiel 2 versponnen und nachbehandelt, wobei gegenüber dem Beispiel 2 jedoch wieder die Lösungsmenge pro Spinnloch verdoppelt wurde. Die Fasern hatten einen Titer von 6,7 dtex und wiederum etwa die gleichen Faserdaten wie in Beispiel 2. Sie hatten jedoch eine Einkräuselung von E = 14 % und eine Kräuselbogenzahl von n_1OQ = 78. Die Kräuselreversibilität hatte den Wert von 0,1. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung waren:

i b:% Belastung (cN/dtex)

1 50 0,6

2 15 · 1,0 3 9 1,5

Die Garne waren nach der Strangfärbung wieser an einigen Stellen plattgedrückt und hatten ein höheres spezifisches Gewicht von $ = O₇12 g/cm .

Beispiel 5

Polymerlösung A: Ein Acrylnitrilcopolymerisat mit t = 2,12 t_D aus 99,3 % ACN und O₃,7 % Na-MS wurden bei 100°C in DMF gelöst, so daß eine 24,5 %ige Lösung entstand.

Polymerlösung B: Ein weiteres Acrylnitrilcopolymerisat mit t =.1,89 t_D aus 93,6 % Acrylnitril (ACN), 5,7 % AME und 0,7 Na-MS wurde bei 80⁰C in DMF gelöst, so daß eine 29,5 %ige Lösung entstand.

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Die Lösungen wurden wie in Beispiel 1 versponnen und nachbehandelt. Die Fasern hatten einen Titer von 3,3 dtex, einen lippenförmigen Querschnitt, eine Feuchte von 3 % und einen Präparationsauftrag von 0,35 %. Sie hatten eine Feinfestigkeit von 2,4 cN/dtex und eine Höchstzugkraftdehnung von 39 %. Ihre Einkräuselung betrug 18 % und es wurde eine Kräuselbogenzahl von ⁿ1oo ⁼ ^ ermittelt. Die Fasern zeigten eine Kräuselreversibilität von /\c.ρ.c. =0,1. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung betrugen: i b: (%) Belastung (cN/dtex)

1 44 0,6

2 35 1,0

3 33 1,5

Ein Handstrickgarn aus diesen Fasern (Nm 16/4) hatte einen weichen wollartigen Griff, eine geschlossene Garnoberfläche mit klarem Zwirnaufbau und einen hohen Bausch. Es hatte ein spezifisches Gewicht von J= 0,87 g/ cm .

Wurde die Polymerlösung A alleine unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 versponnen und nachbehandelt, so zeigte es sich, daß das Kabel nach der Verstreckung einen Schrumpf von 23 % aufwies. Die Fasern aus diesem Polymerisat hatten eine Längsquellung von 1,6 % und sie schrumpfen bzw. erholen sich nach einer Verdehnung von 10 % bei 20°C um 59 % der Verdehnung bei dieser Temperatur. Entsprechend dem Kraft-Deltnungsdiagramm können bis zum Punkt YE. = O₇.39 . 10 Joule an elastischer Energie pro dtex und 100 mm Faserlänge gespeichert werden.

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^:V3 -AG

Beispiel 6

Polymerlösung Ä; wie in Beispiel 1

Plymerlösung B: Ein Acrylnitrilcopolymerisat mit t 1,92 t_D aus 91 % ACN, 5,6 % DMF und 3,4 % Na-MS wurde bei 80⁰C in DMF gelöst, so daß eine 28,5 %ige Lösung entstand.

Die Lösungen wurden wie in Beispiel 1 versponnen und nachbehandelt. Die Fasern hatten einen Titer von 6,9 dtex, einen pilzförmigen Querschnitt, eine Feuchte von 1,2 % und einen Präparationsauftrag von 0,5 %. Sie hatten eine Feinheitsfestigkeit von 2,6 cN/dtex und eine Höchstzugkraftdehnung von 36,3 %. Ihre Einkräuselung betrug 26 % und die Zahl der Kräuselbögen η = 124. Die Fasern zeigten eine Kräuselreversibilität von/\c .p.c. = 2,9. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung betrugen?

i b: (%) Belastung (cN/dtex)

1 35 0,6

2 14 1,0
3 8 1,5

Ein Handstrickgarn aus diesen Fasern (Nm 8/3) hatte einen weichen wollartigen Griff, eine geschlossene Garnoberfläche mit klarem Zwirnaufbau und .einen hohen Bausch. Es hatte ein spez. Gewicht von ^ = 0,75 g/cm . Es längt sich jedoch unter Feuchtigkeitseinwirkung um etwa 15 % und muß bei Trockenhitze wieder in seine ansprechende Form gebracht werden. Wurde die Polymerlösung B alleine unter

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-»-"■ 300 Ί

den gleichen Bedingungen wie Beispiel 1 versponnen und nachbehandelt, so zeigte es sich, daß das Kabel nach der Verstreckung einen Schrumpf von 21 % aufwies. Die Fasern aus diesem Polymerisat hatten eine Längsquellung von 3,7 % und sie schrumpfen kalt bzw. erholen sich nach einer Verdehnung von 10 % bei 2O°C um 48 % der Verdehnung. Entsprechend dem Kraft-Dehnungsdiagramm können bis zum Punkt YE . =0,5 . 10~ Joule an elastischer Energie pro dtex und 100 mm Faserlänge gespeichert werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Bikomponentenfasern und -fäden aus zwei Komponenten A und B, die aus verschiedenen, exzentrisch zueinander angeordneten Acrylnitrilpolymerisaten gebildet sind, mit permanenter dreidimensionaler Kräuselung, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kalterholungsfähigkeit aufweisen, die ihnen noch eine Einkräuselung nach einer mechanischen Belastung von 1 cN/dtex von mindestens 30 % ihrer TO Einkräuselung vor der Belastung verleiht.

ο Bikomponentenfasern und -fäden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer stärker schrumpfenden Komponenten A, die aus einem Polymerisat mit höchstens 2 Gew.-% Comonomeranteilen gebildet ist und aus einer geringer schrumpfenden Komponenten B bestehen, die aus einem Polymerisat mit 4-15 Gew.-% Comonomeranteilen gebildet ist.

3. Bikomponentenfasern und -fäden nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskositat der Komponenten A der Beziehung t S2,1 t_ und die Viskosität der Komponenten B der Beziehung t *5-2 t gehorcht.

4. Bikomponentenfasern und -fäden nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A nach einer Verdehnung um 10 % bei 2O^DC eine um mindestens 10 % liöhere Kalterholung zeigt, als die Komponente B.

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5. Bikomponentenfasern und -fäden nach den Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Komponente A mindestens 15 % mehr an elastischer Energie gespeichert werden können, als in der Komponente B.

6. Bikomponentenfasern und -fäden nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß keine der Komponenten A oder B einen Flächenanteil der Querschnitts fläche der Fasern oder Fäden von weniger als 30 % einnimmt.

7. Bikomponentenfasern und -fäden nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß sie Titer von 1,6 bis 30 dtex aufweisen.

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