DE3244778C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung spontan auskräuselnder, in Längsrichtung aneinanderhaftender Bikomponenten-Filamentfäden nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie auf die nach diesem Verfahren hergestellten Produkte und deren Verwendung.

Bikomponentenfasern nach dieser Erfindung sind Chemiefasern, die aus zwei in Längsrichtung fest, aber trennbar miteinander verbundenen Polymeren unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Aufbaus, z. B. aus einem Homopolymer und einem modifizierten Copolymer oder aus zwei artverschiedenen Poly­ meren hergestellt sind. Sie liegen in einer Seite-an-Seite- oder Kern-Mantel-Struktur oder in einer Mischung mit inhomo­ gener Verteilung, einem sog. Matrix/Fibrillensystem vor. Bikomponenten-Fäden sind zu unterscheiden von Filamentmisch­ fäden oder Heterofäden, d. h. Fäden, die aus Mischungen von Filamenten mit unterschiedlicher chemischer oder physika­ lischer Zusammensetzung aufgebaut sind. Ebenso sind sie zu unterscheiden von bistrukturellen oder bikonstituenten Fasern, d. h. Chemiefasern, die aus einem Polymer, aber mit unterschiedlicher physikalischer Struktur, mit mehr oder weniger scharfen Übergängen, asymmetrisch innerhalb der Einzelfilamente aufgebaut sind.

Bikomponenten-Filamentfäden nach dieser Erfindung bestehen also aus in Längsrichtung aneinanderhaftenden, thermopla­ stischen Polymeren, wobei die einer gemeinsamen Spinndüse getrennt zugeführten beiden Polymerkomponenten gemeinsam ausgesponnen und die erzeugten Fäden verstreckt und weiter­ bearbeitet oder abgelegt werden. Die bekannten Bikompo­ nenten-Filamentfäden erhalten eine Selbstkräuselung dadurch, daß unterschiedliche physikalische oder chemische Strukturen der aneinanderhaftenden Polymeren in den Fäden latente Biege­ kräfte erzeugen. Diese entstehen insbesondere durch ein unterschiedliches Schrumpfverhalten der aneinanderhaftenden Komponenten und werden durch Wärmeeinwirkung entwickelt. Dabei stellt sich eine mehr oder weniger starke schrauben­ linienförmige Kräuselung ein, bei der die stärker schrumpfen­ de Komponente auf der Innenseite der Schraubenlinie liegt (US-PS 24 39 815).

Für sämtliche Bikomponenten-Filamentfäden, deren Kräuselung auf einem unterschiedlichen Schrumpfverhalten der einzelnen Komponenten beruht, wird die Kräuselung üblicherweise durch Wärmeeinwirkung im spannungsreduzierten Zustand entwickelt. Hierbei kommt es zu einer Rekristallisation oder zu einer Nachkristallisation noch amorpher Restbereiche. Ein unter­ schiedliches Kristallisationsverhalten erzeugt Schrumpfspan­ nungen zwischen den unterschiedlichen Komponenten des Fila­ mentfadens, die über eine unregelmäßige und nicht gezielt einstellbare Kräuselung abgebaut werden.

Wesentlich für die textilen Eigenschaften der bekannten Bikomponenten-Filamentfäden ist es, daß zumindest die eine Komponente, üblicherweise diejenige, welche zur Festigkeit der Fäden hauptsächlich beiträgt, bis zum niedrigsten maxima­ len Verstreckverhältnis verstreckt wird, während der Anteil der anderen Komponente im Faserquerschnitt ebenfalls in einem hohen Maße viskoplastisch, jedoch unterhalb des maximalen Streckverhältnisses dieser Komponente beansprucht wird. Dies bedeutet, daß auf jeden Fall der größte Teil der durch Verstreckkräfte aufgebrachten Dehnung im gesamten Faserquer­ schnitt irreversibel vorliegt.

Beispiele für Bikomponenten-Filamentfäden, bei denen die Komponenten mit unterschiedlichen Schrumpfeigenschaften aus thermoplastischen Polypropylenen bestehen, sind beispiels­ weise aus der DE-OS 28 48 897 und der US-PS 41 15 620, bekannt.

Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von spontan auskräuselnden Bikomponenten-Fila­ mentfäden aus thermoplastischen, verspinnbaren Polypropylenen zu schaffen, bei dem die Kräuselung nicht auf einem unter­ schiedlichen Schrumpfverhalten der Komponenten beruht und nicht durch eine thermische Behandlung der Filamentfäden unter Zugbeanspruchung rückgängig gemacht werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dieser Lösung ist es in verfahrenstechnischer Hinsicht wesentlich, daß neben einem reichlich verfügbaren thermopla­ stischen Polypropylen in üblicher Spinnqualität ein artver­ wandtes Block- oder Copolymer, ein Polymergemisch oder Misch­ polymerisat auf der Basis des Grundpolymeren zur Anwendung kommt, welches ohne besondere Schwierigkeiten oder chemische Abbauerscheinungen aufgeschmolzen und bei etwa gleichen Temperaturen und Viskositäten versponnen werden kann wie das Grundpolymere selbst. Es hat sich nämlich in überraschender Weise gezeigt, daß für ein Bikomponentensystem, in dem die eine Komponente durch ein thermoplastisches Polypropylen gebildet wird, als zweite Komponente ein mit EPDM-Anteilen modifiziertes Polypropylen mit elastomerähnlichem Verfor­ mungsverhalten geeignet ist, obwohl mit EPDM-Anteilen modifi­ zierte Polymere in Fachkreisen nicht als spinnfähige Polymere galten. Das mit EPDM-Anteilen modifizierte Polypropylen nach der Erfindung ist derart eingestellt, daß es nach dem Ver­ spinnen ein elastomerähnliches, entropie-elastisches Verfor­ mungsverhalten aufweist. Dies bedeutet, daß der Anteil des modifizierten Polypropylens nach dem Verstrecken des Fila­ mentfadens bis zum maximalen Verstreckverhältnis des thermo­ plastischen Polypropylens eine viskoelastische, d. h. eine im wesentlichen vollständig reversible Längenänderung besitzt und beim Nachlassen der äußeren Zugbeanspruchung versucht, zu seiner ursprünglichen Länge vor der Verstreckung zurückzukeh­ ren. Dies ist aber wegen der irreversiblen, viskoplastischen Dehnung des thermoplastischen Polypropylens nicht möglich, so daß nunmehr eine spontane Kräuselung eintritt, um den Zustand des inneren Kräfte- und Momentengleichgewichts im Filament­ faden wiederherzustellen. Die Kräuselung wird im Filament­ faden in einer intensiven, schraubenlinienförmigen Textur sichtbar, die durch verschiedene Parameter im Sinne des vor­ gesehenen Einsatzzweckes eingestellt werden kann. Die Dreh­ richtung der Schraubenlinie wechselt dabei in unregelmäßigen Abständen von einer S-Drehung zu einer Z-Drehung und umge­ kehrt. Zwischen den Stellen der Änderung der Drehrichtung liegen jeweils Umkehrstellen vor.

Es sei erwähnt, daß für andere Polymersysteme wie Polyester und Polyamide analoge Polymerkomponenten mit elastischem Verformungsverhalten schon bekannt geworden sind, beispiels­ weise Polyester-Polyesteräther (JA-OS 53-1 11 116) oder Poly­ ester-Mischung aus Polyester und Polyäther-Polyamid-Block­ copolymeres (JA-OS 55-1 22 020), die der Herstellung von Bikom­ ponenten-Filamentfäden dienten.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eignet sich sowohl für die Erzeugung endloser Filamentfäden als auch für Stapel­ fasern.

Die Bikomponenten-Filamentfäden können entweder eine Kern- Mantel-Struktur aufweisen, wobei das modifizierte Polypropy­ len im Kern, bevorzugt exzentrisch im Kern, und das thermo­ plastische, teilkristalline Polypropylen in der Hülle vor­ liegt. Dies hat den Vorteil, daß die die Kräuselung bewirken­ de elastomerähnliche Polypropylenkomponente in einem Gewebe oder dgl. nach außen hin nicht in Erscheinung tritt und das Anfärbeverhalten oder den Griff und ähnliche textile Eigen­ schaften nicht beeinflußt. Diese werden im wesentlichen aus­ schließlich durch das Eigenschaftsprofil des thermopla­ stischen Polypropylens vorgegeben.

Alternativ ist es möglich, die Bikomponenten-Filamentfäden in einer Seite-an-Seite-Struktur zu erspinnen, wobei nur eine Grenzfläche zwischen den beiden Komponenten vorliegt. Der Querschnitt dieser Fäden weicht vorzugsweise stark von der Kreisform ab und ist beispielsweise elliptisch, trilobal oder anderweitig profiliert.

Da das Grundpolymere, wie beispielsweise Polypropylen, in großen Mengen hergestellt wird, während das erfindungsgemäß zur Anwendung kommende modifizierte Copolymere oder Misch­ polymere mit entropie-elastischen Verformungseigenschaften im Vergleich dazu nur in kleinen Chargen hergestellt wird und dementsprechend teuer ist, sollte schon aus wirtschaftlichen Überlegungen ein möglichst geringer Anteil des modifizierten Polypropylens im Querschnitt der Bikomponenten-Filamentfäden angewandt und die Kräuselfrequenz durch Variation anderer Parameter optimiert werden. Vorzugsweise liegt der Flächen­ anteil des modifizierten Polypropylens im Gesamtquerschnitt der Filamentfäden bei der vorliegenden Polymerkombination zwischen 5% und 20%.

Die zur Anwendung kommenden modifizierten Polymere sind bei verschiedenen Polymerherstellern erhältlich. So wird bei­ spielsweise ein in der angegebenen Weise modifiziertes Poly­ propylen von den Chemischen Werken Hüls AG unter dem Marken­ namen Vestopren TP angeboten. Spinnversuche zur Herstellung von Bikomponenten-Filamentfäden aus thermoplastischem Poly­ propylen einesteils und einem niedrigen Anteil Vestopren TP anderenteils waren sehr erfolgreich und ergaben Fäden mit einer ausgezeichneten und dauerhaften Kräuselung und Kräuse­ lungsbeständigkeit. Die erfindungsgemäßen Bikomponenten-Poly­ propylenfasern und -fäden unterscheiden sich von den in der Literatur beschriebenen spontan kräuselnden Polypropylen­ fasern und -fäden durch die Zusammensetzung der versponnenen Polymerkomponenten und durch die höhere Kräuselintensität bei gleicher Konstruktion des Faseraufbaus, was im wesentlichen auf die Entropiestabilisierung des Molekulargefüges der einen der miteinander versponnenen Polypropylenkomponenten zurück­ zuführen ist.

Sofern Polymere versponnen werden, die an ihrer gemeinsamen Grenzschicht keine ausreichenden Bindungskräfte aufweisen, um nach dem Verstrecken und dem Nachbehandeln bzw. Verarbeiten in Längsrichtung noch fest aneinanderzuhaften, wird vorge­ schlagen, einen geeigneten Haftvermittler für die Polymerkom­ ponenten in die Grenzschicht zwischen diese einzuspinnen. Trotz dieser möglichen dritten Komponente sollen die auf diese Weise erzeugten Fasern Bikomponenten-Fasern im Sinne der beschriebenen Erfindung sein.

Besonders hochwertige Fasern werden erhalten, wenn die aus thermoplastischem Polypropylen bestehenden Filament- oder Faseranteile bis zu ihrem maximalen Verstreckverhältnis ver­ streckt sind. Bei einem hohen Anteil des thermoplastischen Polypropylens im Faserquerschnitt von etwa 90% kann hierbei annähernd die Festigkeit entsprechender Fäden ausschließlich aus diesem Polymeren erzielt werden, obwohl andere Faser­ eigenschaften wie Dehnung, Kräuselung und dgl. erheblich verbessert werden.

Der Titer der hergestellten Fäden richtet sich im wesent­ lichen nach dem Verwendungszweck. So können Fäden vorzugs­ weise mit einem Strecktiter zwischen 1 dtex und 30 dtex hergestellt werden. Die niedrigen Titer werden im allgemeinen für textile Einsatzzwecke verwendet während die gröberen Titer für Heimtextilien und insbesondere für technische Anwendungsgebiete benutzt werden, wo neben der Bauschigkeit der Filamentfäden oft auch eine hohe Steifigkeit des daraus gebildeten Erzeugnisses verlangt wird. Es ist jedoch zu beachten, daß mit wachsendem Titer die Kräuselintensität geringer wird und der Krümmungsradius der Schraubenlinie bzw. deren Durchmesser größer ist. Dies bedeutet anderer­ seits, daß bei sehr niedrigen Strecktitern eine sehr feine, gleichmäßige und spontane Auskräuselung der Filamentfäden erzeugt wird, die über die Kräuselung der durch Wärmeschrumpf stabilisierten Molekülketten wesentlich hinausgeht.

Wegen eventueller Verarbeitungsprobleme kann es in manchen Fällen günstig sein, die vorhandene Kräuselung nicht sofort zum Vorschein kommen zu lassen, sondern die Filamentfäden als glatte Fäden unter Spannung aufzuwickeln und erst im textilen Flächengebilde auskräuseln zu lassen. Hierzu ist keinerlei zusätzliche thermische Behandlung notwendig, sondern aus­ schließlich ein Nachlassen des mechanischen Spannungszustan­ des und damit das Wirksamwerden des unterschiedlichen Deh­ nungsverhaltens der beiden miteinander einen Filamentfaden bildenden Polypropylenkomponenten. Dennoch kann eine Schrumpfbehandlung der Filamentfäden oder der daraus herge­ stellten textilen Erzeugnisse von Vorteil sein. Es sei jedoch betont, daß eine derartige Wärmebehandlung für die Entropie­ stabilisierung der Molekülketten und die Kräuselintensität ohne wesentliche Auswirkung bleibt.

Die hergestellten Bikomponenten-Polypropylenfasern eignen sich für die Weiterverarbeitung zu textilen Flächengebilden, Vliesstoffen oder Heimtextilien wie Möbelbezugsstoffe oder Polfäden für Teppichböden. Sie können aber auch in gröberen Titern für technische Zwecke, wie beispielsweise im Hoch- oder Tiefbau zum Drainieren von Gebäuden, Sportanlagen, im Straßenbau oder für Deichbefestigungen angewandt werden, wobei aus den groben Filamentfäden dicke Vliese oder Matten hergestellt werden, die auf bekannte Weise chemisch oder durch Wärmeeinwirkung oder dgl. verfestigt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 das Verformungsverhalten eines thermoplastischen Polypropylens;

Fig. 2 das Verformungsverhalten eines modifizierten Poly­ propylens mit elastomerem Verformungsverhalten;

Fig. 3 das Verformungsverhalten eines Polymerverbundes mit einer thermoplastischen und einer elastomeren Poly­ propylenkomponente;

Fig. 4a bis 4c Querschnitte von bevorzugten Anordnungen der Poly­ propylenkomponenten im Filamentfaden;

Fig. 5 ein schraubenlinienförmig gekräuselter Bikompo­ nenten-Filamentfaden in starker Vergrößerung.

Bei der Verstreckung (plastische Verformung) eines thermo­ plastischen Polypropylens im mittleren Temperaturbereich, in dem die Temperatur oberhalb der Glastemperatur T _g und unter­ halb der Temperatur des viskosen Fließens liegt, findet ein Aneinandervorbeigleiten und Ausrichten von Glasstrukturen (amorphe Bereiche) und teilkristallinen Gefügebereichen statt. Ein solches Verformungsverhalten ist in Fig. 1 verein­ facht dargestellt. Nach Aufbringung einer Kraft P stellt sich gegenüber der unbelasteten Polypropylenprobe (gemäß Punkt 1 in Fig. 1) eine Dehnung ε (gemäß Punkt 2 in Fig. 1) ein. Diese Dehnung ε bleibt bestehen, solange die Kraft P wirkt (σ<0). Wird diese jedoch aufgehoben (für σ=0) (für Punkt 3 in Fig. 1), so bleiben große Bereiche der Probe plastisch verformt (ε plastisch=ε₄-ε₁), während ein geringer Teil der Längenänderung elastisch relaxiert (ε elastisch=ε₃-ε₄).

Durch die plastische Verformung hat sich eine Gefügestruktur gebildet, die bis nahe an die Temperatur, bei der die Kraft P aufgebracht wurde, thermodynamisch stabil ist. Der Grund hierfür ist, daß die freie Energie der Kettenmoleküle durch ein Ausrichten der gefalteten Kettenmoleküle erniedrigt wird und die Moleküle eine energetisch günstigere Lage einnehmen. Diese Erscheinung wird als Energie- oder Enhalpiestabili­ sierung bezeichnet.

Bei einer Erhöhung der Temperatur kann eine derartige Verfor­ mungsstruktur wieder aufgehoben werden und das Polymere kann unter Bildung von geknäulten Ketten und nach außen sicht­ baren Schrumpferscheinungen rekristallisieren.

Beim Verstrecken eines elastomerähnlich modifizierten Poly­ propylens werden die verknäulten Kettenmoleküle auseinander­ gezogen. Die hierzu benötigte freie Energie, die die defekte Kette in eine perfekte Kette umwandelt, ergibt sich aus dem Entropieunterschied zwischen ungeordnet verknäultem und gestrecktem Zustand der Molekülkette. Dieser gereckte Zustand ist thermodynamisch nicht stabil, da durch die Ausrichtung der Kettenmoleküle in Kraftrichtung die Entropie erhöht wird, das System aber den Zustand geringster Entropie anstrebt und sich deshalb zurückzubilden sucht. Dieser Vorgang wird als Entropiestabilisierung des Molekulargefüges bezeichnet. Voraussetzung hierfür ist, daß das Polypropylen mit elasto­ merähnlichem Verhalten entweder eine verknäulte Molekülkette oder nur eine schwer kristallisierbare Kette oder eine schwach vernetzte Kette besitzt.

Ein Polypropylen mit derartigem Gefügeaufbau zeigt ein viskoelastisches Verformungsverhalten entsprechend Fig. 2. Nach Aufbringung einer Kraft P stellt sich zeitlich verzögert eine Dehnung ε ein, die für σ<0 monoton ansteigt, bis sie am Punkt 20 ihren Endwert erreicht hat und die nach einer Entlastung zeitlich verzögert wieder zurückgeht. Bei einem elastomerähnlich modifizierten Polypropylen verbleibt jedoch - im Gegensatz zu einem reinen Elastomeren und je nach Einstellung des Polypropylens - eine geringe plastische Dehnung, die meist vernachlässigt werden darf.

Das Verformungsverhalten eines Verbundsystems aus einem thermoplastischen Polypropylen mit einer im wesentlichen plastischen Dehnung nach Fig. 1 und einem elastomerähnlich modifizierten Polypropylen nach Fig. 2 ist in Fig. 3 darge­ stellt. Wird ein solches Verbundsystem, beispielsweise ein Bikomponenten-Filamentfaden entsprechend der Erfindung verstreckt, so stellt sich eine Dehnung ε ein, die dazu führt, daß der thermoplastische Anteil des Querschnitts des Filamentfadens zum größten Teil plastisch verformt bleibt (Punkt 4) - zwischen den Punkten 3 bzw. 30 und 4 liegt der Bereich der elastischen Rückbildung der Verformung - während der elastomerähnlich modifizierte Anteil des Querschnitts des Filamentfadens größtenteils elastisch verformt wird und beim Nachlassen der Beanspruchung seine Dehnung annähernd wieder gegen den Wert Null zurückgeht (Punkt 40). Durch die verblei­ bende hohe, durch die unterschiedliche elastische Dehnung bedingte Restenergie kommt es bei dem Verbundsystem nach der Erfindung zu einem Spannungsabbau durch Deformation, d. h. insbesondere zu einer helixförmigen Eigenkräuselung des Filamentfadens. Da hierbei die Enden des Filamentfadens als eingespannt zu betrachten sind entsteht ein Falschdrall mit abwechselnder Drehungsrichtung der Schraubenlinie in S- und Z-Richtung und dazwischen liegenden Umkehrstellen.

Die beschriebene Eigenkräuselung kann durch verschiedene Parameter eingestellt werden, wie noch gezeigt wird. Dadurch, daß der elastomerähnlich modifizierte Polypropylenanteil aber immer den Zustand geringster Entropie anstrebt, wird diese Kräuselung als entropiestabilisiert bezeichnet.

In den Fig. 4a bis 4c sind lediglich beispielhaft Quer­ schnitte von Verbundfäden gezeigt, und zwar in Fig. 4a und Fig. 4b eine Kern-Mantel-Struktur aus einem thermoplastischen Polypropylen A im Mantel und einem modifizierten Polypropylen B mit dem Verformungsverhalten eines Elastomeren im Kern, wobei das Zentrum der Komponente B im Kern des Filamentfadens um einen Betrag a asymmetrisch zum Zentrum des Grundpolymeren A vorliegt. Bei einem Filamentdurchmesser von d gilt für die Exzentrizität

Fig. 4b zeigt einen gleichartigen Aufbau des Filamentfadens, jedoch unter zusätzlicher Verwendung einer bei Verbund­ systemen gebräuchlichen Haftvermittlerschicht C. Eine derar­ tige Filamentkonstruktion ist zwar bei verschiedenen Poly­ meren erforderlich, gilt aber wegen der wesentlich kompli­ zierteren Spinndüsen nicht als bevorzugt.

Fig. 4c zeigt schematisch eine Seite-an-Seite-Anordnung der Komponenten A und B im Verbundfaden, wobei zwischen den Grenzschichten der Komponenten ebenfalls ein Haftvermittler C eingesponnen ist. Die Komponenten haben bevorzugt eine einzige gemeinsame Grenzschicht, die - wie dargestellt - gekrümmt oder auch geradlinig verlaufen kann. Die Anordnung der Komponenten nach Fig. 4c kommt bevorzugt dann zum Ein­ satz, wenn die beiden fadenbildenden Komponenten sich hin­ sichtlich ihrer textiltechnischen Eigenschaften nur gering­ fügig unterscheiden oder wenn es hierauf nicht wesentlich ankommt.

In Fig. 5 ist ein Bikomponenten-Filamentfaden gemäß der Erfindung dargestellt. Er besteht aus Polypropylen und einem mit EPDM-Anteilen modifizierten Polypropylen "Vestopren TP" (vgl. Kunststofftaschenbuch, 20. Auflage, S. 447/448; hier­ nach ist EPDM: ein ungesättigter Äthylen-Propylen-Kautschuk, der als Terkomponente Diene enthält und mit Schwefel vulkani­ sierbar ist. Da bei den Terpolymeren die ungesättigten Stellen außerhalb der Hauptkette liegen, bleiben auch bei einer Vernetzung mit Schwefel die Eigenschaften eines gesät­ tigten, polymeren Olefins erhalten).

Es handelt sich um eine Seite-an-Seite gesponnenen Verbund­ filamentfaden, welcher bei einer für Polypropylenfäden üblichen Verstreckung spontan auskräuselt. Die Kräuselfre­ quenz beträgt im vorliegenden Beispiel 40 Kräuselbögen je cm Fadenlänge. Die Kräuselung ist hinsichtlich Kräuselfrequenz und Krümmungsradius gezielt einstellbar und reproduzierbar, wie im folgenden gezeigt wird.

Nach der Verstreckung bewirken die unterschiedlichen Rück­ stellkräfte der plastisch und der elastisch verformten Poly­ propylenkomponente ein Drehmoment auf den Verbundfilament­ faden, so daß sich die helix- oder schraubenlinienförmige Kräuselung nach Fig. 5 einstellt. Über die Größe dieses Dreh­ moments lassen sich nun unterschiedliche Kräuselungen ein­ stellen.

Es gilt M _k=a · PR;

mit
M _k=Kräuselmoment,
a=Asymmetrie oder Exzentrizität der eingesponnenen Komponente;
PR=resultierende Rückstellkraft.

Hierbei ist PR=PR 1-PR 2
PRi=Rückstellkraft der einzelnen Komponente.

Wird davon ausgegangen, daß die Rückstellkraft der gemäß Fig. 1 plastisch verformten ersten Komponente (Thermoplast) etwa gleich Null ist (max. Verstreckung) und die modifi­ zierte, zweite Komponente bei dieser Verstreckung noch im elastischen Bereich (auf der Newtonschen Geraden) liegt, so ergibt sich in vereinfachter Form der Zusammenhang:

σ=E · ε=P/A,

worin
E=Elastizitätsmodul
ε=Dehnung
σ=Zugspannung
A=Fläche

und mit
PR=-PR 2

das Kräuselmoment zu:

|MK|∼E₂ · ε · A₂ · a;

Das Kräuselmoment und damit auch der Kräuselungsgrad sind - wie aus der angegebenen Beziehung ersichtlich - daher über die folgenden Parameter gezielt einstellbar:

Materialauswahl (E-Modul); Verstreckungsgrad (Dehnung ε); Volumenanteil der modifizierten zweiten Komponente (Fläche A); und die Asymmetrie der Einlagerung der modifizierten Komponente (Exzentrizität a). Als weiterer Parameter kommt u. a. noch der Fadentiter hinzu, der einen Einfluß auf den Krümmungsradius der Helixstruktur hat.

Die angegebenen Parameter sind von Fall zu Fall so einzu­ stellen, daß mit einem geringen Aufwand für das Material, insbesondere für die mit EPDM-Anteilen modifizierte Poly­ propylenkomponente eine möglichst starke Kräuselung erzielt wird, indem ein optimal hohes Kräuselmoment eingestellt wird.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung spontan auskräuselnder, in Längsrichtung aneinander haftender Bikomponenten- Filamentfäden aus thermoplastischen Polymeren durch gemeinsames Verspinnen der getrennt zugeführten beiden Polymerkomponenten und Verstrecken, wobei die erste Polymerkomponente ein teilkristallines Polypropylen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Polymerkomponente ein mit EPDM-Anteilen modifiziertes Polypropylen mit elastomerähnlichem, entropie-elastischem Verformungsverhalten, insbesondere Dehnungsverhalten, ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bikomponenten-Filamentfäden eine Kern-Mantel- Struktur aufweisen, wobei das modifizierte Polypropylen im Kern, bevorzugt exzentrisch im Kern, und das teilkristalline Polypropylen in der Hülle vorliegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bikomponenten-Filamentfäden eine Seite-an-Seite- Struktur aufweisen und ihre Querschnitte von der Kreisform abweichen, insbesondere einen elliptischen, trilobalen oder anderweitig profilierten Querschnitt haben.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Querschnitt der Bikomponenten-Filamentfäden vorliegende Flächen-Anteil des modifizierten Polypropylens geringer als 60%, insbesondere geringer als 40% ist und vorzugsweise 5 bis 20% beträgt.

5. Gekräuselte Bikomponenten-Polypropylenfaser in Form von Filamentfäden oder Stapelfasern mit einer dreidimensionalen schraubenlinienförmigen Textur, deren Drehungsrichtung in jedem Einzelfilament oder jeder Einzelfaser in unregelmäßigen Abständen von einer S-Drehung zu einer Z-Drehung und umgekehrt wechselt, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamentfäden oder Stapelfasern teilweise aus einem mit EPDM-Anteilen modifizierten Polypropylen, das ein elastomerähnliches, entropie-elastisches Verformungs­ verhalten aufweist, und einem weiteren, im Querschnitt der Filamentfäden oder Stapelfasern überwiegenden, teilkristallinen Polypropylen bestehen.

6. Gekräuselte Bikomponenten-Polypropylenfaser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem teilkristallinen Polypropylen bestehenden Filament- oder Faseranteile bis zu ihrem maximalen Verstreckverhältnis verstreckt sind, während die aus dem modifizierten Polypropylen bestehenden Anteile keine oder nur eine sehr geringe plastische Verformung aufweisen.

7. Gekräuselte Bikomponenten-Polypropylenfaser nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamentfäden oder Fasern einen Strecktiter zwischen 1,0 und 30 dtex haben und die Kräuselung der Einzelfasern einen im wesentlichen konstanten Krümmungsradius und eine Kräuselfrequenz von mehr als 4, insbesondere mehr als 10, und vorzugsweise zwischen 20 und 40 Kräuselbögen je Zentimeter Faserlänge aufweist.

8. Verwendung von gekräuselten, entropie-stabilisierten Bikomponenten-Polypropylenfasern nach den Ansprüchen 5 bis 7 als Teppichbodenobermaterial.

9. Verwendung von gekräuselten Bikomponenten-Polypropylen­ fasern nach den Ansprüchen 5 bis 7, mit einem Strecktiter von mehr als 10 dtex und insbeson­ dere mehr als 20 dtex zur Herstellung einer voluminösen Matte für den technisch-konstruktiven Bereich, insbeson­ dere im Hoch- oder Tiefbau oder für Deichbefestigungen.