DE3345634A1

DE3345634A1 - Polyester-nylon-bikomponentenfilament

Info

Publication number: DE3345634A1
Application number: DE19833345634
Authority: DE
Inventors: Uel Duane Signal Mountain Tenn. Jennings
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1982-12-17
Filing date: 1983-12-16
Publication date: 1984-06-20
Anticipated expiration: 2003-12-17
Also published as: GB8333558D0; CA1204568A; DE3345634C2; KR840007110A; GB2132550B; IT1170266B; JPS59116417A; IT8324218A0; FR2538007A1; US4439487A; KR880002092B1; GB2132550A; FR2538007B1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Polyester-Nylon-Bikomponentenfilament, das während normaler Faserbe- bzw. -verarbeitung oder während normaler Warenerzeugungsprozesse an der Grenzflächenverbindung der Polymeren nicht aufgeht, wie auch ein Bikomponentenfilament, das beim Erhitzen in Form von Garn unter geringer oder ohne Zugspannung schrumpft und sich kräuselt, ohne einer Aufspaltung längs der Grenzflächenverbindungslinie der Polymeren zu unterliegen, woraus ein Garn von hoher Bauschigkeit und guter Deckkraft und mit gespinstartigen taktilen Eigenschaften resultiert.

Bikomponenten-Textilfilamente aus Polyester und Nylon sind bekannt und in der US-PS 3 489 641 beschrieben, nach welcher durch Verwendung eines speziellen Polyesters ein Garn erhalten wird, das sich beim Erhitzen kräuselt, aber nicht aufspaltet. Die vorliegende Erfindung stellt ein anderes Bikomponentenfilament mit diesen erwünschten Eigenschaften zur Verfügung.

Es ist auch bekannt, Bikomponentenfilamente unter Verwendung von Poly-(äthylenterephthalat/5-(natriumsulfo)-isophthalat)-Copolyester als Polyesterkomponente herzustellen. Solche Bikomponentenprodukte sind in ' US-PS 4 118 534 beschrieben. Bei dem Bikomponentenfilament gemäss der vorliegenden Erfindung wird der Polyester von einem solchen Copolyester gebildet.

Es ist auch bekannt, Bikomponentenfilamente herzustellen, bei denen die eine Komponente die andere teilweise einkapselt (US-PS 3 607 611). Bei dem Bikomponentenfilament gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine der polymeren Komponenten von der anderen teilweise eingekapselt.
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Es ist auch bekannt, Bikomponentenfilamente herzustellen, bei denen die Grenzflächenverbindung zwischen den

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beiden polymeren Komponenten zumindest zum Teil gezahnt ist (US-PS 3 781 399). Bei den Bikomponentenfilamenten gemäss der vorliegenden Erfindung ist die Grenzflächenverbindung zwischen den beiden polymeren Komponenten zumindest zum Teil verzahnt.

Schliesslich sind auch Bikomponentenfilamente von hanteiförmigem Querschnitt bekannt (US-PS 3 092 892) . Die Bikomponentenfilamente gemäss der vorliegenden Erfindung haben eine hantelartige Querschnittsform.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Bikomponentenfilament, dessen eine Komponente antimonfreies, mit 0,5 bis 3 Moll 5-(Natriumsulfo)-isophthalat-Einheiten modifiziertes Polyäthylenterephthalat und dessen andere Komponente Polyhexamethylenadipamid ist. Die Grenzflächenverbindung zwischen den beiden polymeren Komponenten des Bikomponentenfilaments ist zumindest zum Teil gezahnt. Das Bikomponentenfilament ist leicht kräuselbar und anfärbbar und hat eine hohe Beständigkeit gegen Längsaufspaltung.

Das Bikomponentenfilament kann auch von Polymeren gebildet werden, die stark unterschiedliche Schmelzviscositätswerte bei der Spinntemperatur haben. Jede der polymeren Komponenten des Bikomponentenfilaments wie auch beide Komponenten können die üblichen Antioxidantien, Antistatika, Aufheller, Pigmente und dergleichen enthalten, die der Fachmann herkömmlicherweise einsetzt.

Die Filamente gemäss der Erfindung haben vorzugsweise verstreckt einen Titer im Bereich von etwa 1 bis 6 dtex (etwa 1 bis 5 den) und eine solche hantelartige Querschnittsform, dass die Breite des Halses (des ungefähr mittig zwischen den Hantelköpfen befindlichen, schmälsten Hantelteils) etwa 30 bis 60 % des Durchmessers des Hantelkopfes beträgt. Vorzugsweise ist bei den Filamen-

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ten gemäss der Erfindung die Grenzflächenverbindung zwischen den beiden polymeren Komponenten zu mindestens 15 % gezahnt - dieser Betrag wird bestimmt, indem man unter dem Mikroskop eine fotografische Aufnahme vornimmt und dann die gesamte Länge der Grenzflächenverbindung misst und hierauf den Prozentsatz errechnet, der gezahnt ist.

Die Erfindung ist nachfolgend näher an Hand der Zeichnungen beschrieben:

Die Fig. 1 zeigt eine Spinnanordnung zum Spinnen der Bikomponentenfilamente gemäss der Erfindung in einer Teilansicht, wobei die Pfeile die Richtungen der Polymerströmung zeigen. Die Polymeren A und B werden der Spinnanordnung, die mit den üblichen Filterungsmedien und zugehörigen Einrichtungen versehen ist, getrennt im geschmolzenen Zustand zugeführt. Die getrennten Polymerströme treten durch gerundete Bohrungen 16, 17 der Dosierplatte 10 hindurch in den Kanal 18 des oberen Abstandsstücks 1 1 ein, um dort aufeinanderzutreffen und Seite an Seite durch das Abstandsstück 12 mit kleinen Rundlöchern, das Abstandsstück 13 mit grossen Rundlöchern, das Abstandsstück 14 mit Langlöchern und eine Kapillare mit Schulterbohrung 20 in der Spinndüsenplatte 15 nach unten zu fliessen. Die Schulterbohrung 20 der Kapillare weist eine Austrittsöffnung 21 auf. Das mit Langlöchern versehene Abstandsstück 14 ist so angeordnet, dass die Langloch-Längsachse parallel zur Längsachse der Austrittsöffnung 21 verläuft. Das Filament tritt aus der Kapillare in einen (nicht eingezeichneten) Schacht aus, um dort abgeschreckt zu werden. Das Filament wird dann in herkömmlicher Weise mit Schlichte überzogen, verstreckt und aufgewickelt.

Die Fig. 2 zeigt an einer Teilansicht des oberen Abstandsstücks 11 von unten die Ausrichtung zwischen den gefasten

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Mündungen der Bohrungen 16, 17 und dem Kanal 18.

Die Fig. 3 zeigt eine (stark vergrösserte) Teildraufsicht auf ein Stück des Abstandsstücks 12.

Die Fig. 4 zeigt eine (stark vergrösserte) Teildraufsicht auf ein Stück des Abstandsstücks 14.

Die Fig. 5 zeigt eine Bodenansicht der Spinndüsenöffnung 21.

Die Fig. 6 zeigt an einer Querschnittsansicht des Filaments gemäss der Erfindung nach dem Strecken eine gezahnte Grenzflächenverbindung zwischen den beiden PoIymerkomponenten A und B.

Beispiel

Als Beispiel für die Herstellung eines 39-dtex-Garns aus Bikomponentenfilamenten werden bei 310° C PoIyhexamethylenadipamid, das eine relative Viscosität (RV) von etwa 55 hat, und antimonfreier Polyester in Form von Poly-(äthylenterephthalat/5-(natriumsulfo)-isophthalat) , das etwa 1 MoH an der Isophthalatkomponente enthält, Seite an Seite schmelzgesponnen. Der Polyester soll eine relative Viscosität (RV) von etwa 17 haben. Die Polyhexamethylenadipamid-Komponente tritt durch die Bohrung 16 und die Polyäthylenterephthalat-Komponente durch die Bohrung 17 einer Spinnanordnung wie in Fig. 1 hindurch. Beide Polymeren können 0,3 % an TiO₇ enthalten. Die Spinndüsenanordnung kann folgende Abmessungen haben:

Dosierplatte 10, Dicke 4,699 mm

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Abstandsstück 11

Dicke 0,127 mm

Kanalbreite 2,032 mm

Kanallänge 6,121 mm

Abstandsstück 12

Dicke 0,127 mm

Lochdurchmesser 0,152 mm

2 Lochhäufigkeit 10 000 pro 6,45 cm

Abstandsstück 13

Dicke 0,076 mm

Lochdurchmesser 1 ,778 mm Abstandsstück 14

Dicke 0,076 mm

Langloch-Länge 0,305 mm

Langloch-Breite 0,076 mm

Langloch-Häufigkeit ungefähr -

10 000 pro 6,45 cm

Spinndüsenplatte 15, Dicke 8,001 mm

Abmessungen der Spinndüsenkapillaren

Schulterbohrung 20, Durchmesser 1,982 mm

Abmessungen der öffnung 21

Breite von Schlitz 24 0,076 mm

²^ Durchmesser der

Kreise 23 und 25 0,229 mm

Mitte-Mitte-Abstand der

Kreise 23 und 25 1,295 mm

Die frischgesponnenen Filamente können durch querströmende Kühlluft abgeschreckt und zu einem Garn zusammengeführt werden. Man kann wässrige Spinnschlichte aufbringen und das Garn zwischen einer Zuführwalze und einer mit einer Oberflächengeschwindigkeit von 3200 m/min arbeitenden Streckwalze bei einem Streckverhältnis von 2 verstrecken. Der Streckpunkt lässt sich mittels einer Wasserdampf-Streckdüse

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lokalisieren, die man zwischen den Walzen anordnet und mit Wasserdampf mit einem Druck p_ü von 4,14 bar (60 psig) speist. Das Garn kann dann über einen Walzensatz in einer geschlossenen, auf 120 C aufgeheizten Kammer geführt werden. Man kann die Garnfilamente mittels Luftdüsen verflechten (Interlacing-Technik) und erneut wässrige Spinnschlichte aufbringen. Das 16 Filamente aufweisende 39-dtex-Garn kann bei ungefähr 3200 m/min zur Bildung einer Packung aufgewickelt werden. Man erhält hierbei eine Garnfestigkeit von 2,12 dN/tex (2,4 g/den) und eine Bruchdehnung von 35 % sowie einen Garnschrumpf in siedendem Wasser bei Einwirkung einer Last von 0,44 mN/tex (5 mg/den) von 7 %.

Der Querschnitt eines typischen, hanteiförmigen Filaments ist in Fig. 6 zeichnerisch dargestellt. Die Komponente A ist das Polyhexamethylenadipamid und Komponente B der Polyester, wobei das Flächenverhältnis A : B gleich 50 : 50 ist. Die Aussenfläche des Bikomponentenfilaments wird zu 80 % von Polyhexamethylenadipamid gebildet. Die Innenfläche zwischen den beiden Polymeren ist in der gezeigten Weise verzahnt.

Wenn man einen Strang des Garns unter Einwirkung einer Last von 0,44 mN/tex (5 mg/den) abkocht (was die Bedingungen approximiert, die während des Waschens oder Färbens der Ware vorliegen), so tritt eine starke Zunahme der Bauschigkeit ein; dies zeigt, dass die Filamente leicht kräuselbar sind. Wenn man dann Schnitte des Garns herstellt, zeigt keines der Filamente eine Aufspaltung oder nennenswerte Trennung an der verzahnten Übergangsfläche zwischen den Polymeren.

Die relative Viscosität (RV) des in dem Beispiel eingesetzten Polyesters wurde bestimmt als Verhältnis der Viscosität einer 4 ,75gew. "sigen Lösung des Polyesters in Hexafluorisopropanol zur Viscosität des

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Hexafluorisopropanols als solchem, gemessen in den gleichen Einheiten bei 25° C. Die relative Viscosität (RV) des Nylons ist gleich dem Verhältnis der Viscosität einer Lösung von 8,4 Gew.% Polymerem in einer Lösung von 90 Gew.% Ameisensäure und 10 Gew.% Wasser bei 25 C zur Viscosität der Ameisensäure-Wasser-Lösung als solchen, gemessen in den gleichen Einheiten bei 25 C.

Da das Garn in dem bei seiner Bildung erhaltenen Zustand fast kräuselfrei ist, lassen sich leicht dichte Spulen wickeln, die grosse Mengen an Garn enthalten. Das Garn lässt sich mit weniger Schwierigkeiten als herkömmliche, vorgekräuselte Garne zur Ware verarbeiten, da sich die Probleme eines Ausziehens der Kräuselung oder einer Zieherbildung nicht stellen. Nach der Verarbeitung der Garne zu den Waren kann man durch Erhitzen der Waren bei geringer oder ohne Zugspannung die Filamente sich kräuseln lassen. Dies führt zu einer Ware von hoher Bauschigkeit, guter Deckkraft und gespinstartigem Griff.

Die Filamente gemäss der Erfindung können auch mit anderen Bikomponentenfilamenten anderer Querschnittsformen, z. B. dreiflügeligen oder -rippigen (trilobalen) Filamenten, gemischt werden. Mit solchen Mischungen können unterschiedliche Garnverarbeitungseigenschaften erhalten werden, und bei der aus ihnen hergestellten Ware sind ein Griff und Aussehen erhältlich, die sich von den Waren aus nur die Filamente gemäss der Erfindung enthaltenden Garnen unterscheiden.

Die Filamente gemäss der Erfindung sind wirtschaftlich lohnend, da sich die mit ihnen hergestellten Garne zu Waren verarbeiten lassen, ohne die Garne zu texturieren. Dieser wirtschaftliche Vorteil ist besonders ausgeprägt, wenn feintitrige Garne einzusetzen sind, denn die (auf das Gewicht bezogenen) Kosten des Texturierens eines feintitrigen Garns sind beträchtlich höher als die (auf das

RD 3575 -ΙΟΙ Gewicht bezogenen) Kosten des Texturierens eines grobtitrigen Garns.

Wenn gewünscht, lässt sich nach der in dem Beispiel gezeigten Arbeitsweise ein Bikomponentenfilament, dessen Aussenfläche zu mindestens 75 %, aber nicht mehr als 95 % von Polyester gebildet wird, einfach herstellen, indem man lediglich die Polyesterkomponente durch die Bohrung und die Polyamidkomponente durch die Bohrung 17 zuführt. _in Ein solches Filament würde sich nicht so leicht wie das Filament anfärben lassen, welches das Polyamid als Hauptbestandteil seiner Aussenfläche aufweist, aber solche Filamente versprechen verbesserte Wash-and-Wear-Eigenschaften.

Wie sich gezeigt hat, ist der Einsatz eines antimonfreien

Polyesters als Polyesterkomponente des Bikomponentenfilaments von Nutzen, weil Antimon in dem Polyester mit Nylon unter Bildung einer Abscheidung in der Spinn-2Q düse reagiert, die zu einer kürzeren und somit schwächeren Verbindungslinie führt.

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Claims

Patentansprüche

Bikomponentenfilament von hantelartiger Querschnittsform, das gebildet wird von 35 bis 65 Voll an antimonfreiem. Polyäthylenterephthalat, das mit 0,5 bis 3 Moll an 5-(Natriumsulfo)-isophthalat-Einheiten modifiziert ist, und der komplementären Menge an Polyhexamethylenadipamid, wobei die Aussenfläche des Bikomponentenfilaments zu mindestens 75 %, aber nicht mehr als 95 % von einer der polymeren Komponenten gebildet wird, die Grenzflächenverbindung zwischen den beiden polymeren Komponenten zumindest zum Teil gezahnt ist und das Bikomponentenfilament leicht kräuselbar und anfärbbar ist und eine hohe Beständigkeit gegen Längsaufspaltung hat.

München-Bogenhausen, Poschingerstraße 6 ■ Telegramm: Chemindus München ■ Telefon: (089) 98 32 22 · Telex: 5 23 992 (abitz d)

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2. Filament nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenfläche des Filaments zu mindestens 75 %, aber nicht mehr als 95 % von Polyhexamethylenadipamid gebildet wird.
3. Filament nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Polymerkomponenten etwa 0,3 % an Titandioxid enthalten.
4. Filament nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Titer im Bereich von 1 bis 6 dtex.
5. Filament nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hals in dem hanteiförmigen Querschnitt 30 bis 60 % des Durchmessers des Kopfes des hanteiförmigen Querschnitts beträgt.
6. Filament nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzflächenverbindung zwischen den beiden polymeren Komponenten zu mindestens 15 % gezahnt ist.

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