DE883037C - Verfahren zur Herstellung von kuenstlichen Gebilden aus synthetischen linearen Polykondensationsprodukten - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBENAM 13. JULI 1953

B 6330 IV c 129b

(Ges. v. 15. 7.5/1)

Es wurde gefunden, daß man wertvolle Fasern, Fäden, Borsten oder Kunstseide erhält, wenn man hochpolymere lineare Polykondensationsprodukte, ζ. B. Polyamide, Polyhydrazide, ferner die Superpolyester, Superpolyäther, Superpolyanhydride und Superpolyacetale, zweckmäßig unter möglichst geringer Orientierung zu Bändchen verformt, diese verdreht und sie während oder nach dem Verdrehen durch Reckung orientiert. Hierbei ist es vorteilhaft, manchen Fällen auch notwendig, die Gebilde

vor dem Drehen, insbesondere vor dem Recken mit Lösungsmitteln, vorzubehandeln bzw. sie in von der Herstellung her gequollenem Zustand zu verarbeiten. Das letztere läßt sich leicht erreichen durch Zugabe von Plastifizierungsmitteln, z. B. Phenolen oder SuIf onamiden, zu den zu verformenden Massen oder besonders einfach durch Verformen aus Lösungen, in welchem Fall der Quellungszustand durch zurückbleibende organische Lösungsmittel, wie Kresol, Essigsäure, Ameisensäure, Alkohol oder Wasser, bedingt sein kann. Beim Verarbeiten mit Lösungen kann man auch mit Vorteil noch plastifizierende, weichmachende und löslichkeitsverbessernde Zusätze geben, insbesondere solche,

welche hygroskopischen Charakter besitzen, z. B. höhere Alkylpolyglykole, Alkylphenolpolyglykoläther, Aminseifen, wie Triäthanolaminoleat, kapillaraktive acylierte Aminosäuren, z. B. Oleylsarkosinkalium, kapillaraktive Guanidin- und Biguanidinsalze, kapillaraktive quartäre Ammoniumsalze, Glycerin, Polyglycerin, Mannit, Harnstoff und Harnstoffderivate, Benzylalkohol, Tetrahydrofurfuralkohol.

ίο Um die Verarbeitbarkeit der Bändchen zu erleichtern und betriebssicher zu gestalten und insbesondere um dickere Gebilde erhalten zu können, kann man mit Vorteil auch mehrere Bändchen übereinanderlegen, z. B. treppenförmig, gegebenenfalls nach Vorbehandlung mit einem leicht quellenden oder klebenden Mittel, falls der ursprüngliche Quellungszustand nicht schon von sich aus eine genügende Adhäsion bewirkt. Um eine bessere Vereinigung zu erzielen, kann man die übereinanderao gelegten Bändchen durch Preßwalzen führen. Man kann ferner die Bändchen durch gleichmäßige oder ungleichmäßige Faltung in der Dicke verstärken, z. B. dadurch, daß man das glatte Band durch zwei entsprechend profilierte Scheiben (Abb. 1 und 2) durchzieht und das gefaltete Bändchen seitlich zur Falzvorrichtung abzieht. Durch eine solche Faltung, die die hochelastischen und verzugsfähigen Bändchen bei genügender Stärke ohne weiteres aushalten, wird die Gefahr des Einreißens während des Verdrehens und während des Verstreckens auf ein Minimum herabgesetzt. Es ist weiterhin möglieh, bei der Herstellung der Bänder zur Verfestigung verzugsfähige, fertige Fasern oder Fäden aus demselben oder verschiedenen Polymeren, insbesondere solchen mit erhöhter Resistenz gegen Quellung und Lösungsmittel, gegebenenfalls auch höherem Schmelzpunkt, mit dem Band haltbar zu verbinden. Es kann dies z. B. in der Weise geschehen, daß man in der Gießmasse für die Herstellung von Folien verzugsfähige, in den Massen z.B. nicht schmelzende oder lösliche Stapelfasern von etwa 3 bis 30 mm Länge, je nach gewünschter Breite und Dicke 'der Bänder, verteilt.

Eine noch bessere Verfestigung erzielt man, wenn man in an sich bekannter Weise die verzugsfähigen Einlagefäden durch die Bändehen- oder Foliendüse gemeinsam mit der zu verformenden Lösung austreten läßt. Hierbei können die Fäden gleichmäßig oder in beliebiger Musterung auch hinsichtlich Farbe in die Folie oder das Band eingeführt werden. Bei der Herstellung breiter Bänder, die später geteilt werden sollen, ist es zweckmäßig, je zwei Fäden in geringem Abstand voneinander anzuordnen, worauf man die Folie zwischen diesen Fadeneinlagen mechanisch zerschneidet oder zerreißt. Der Einlagefaden kann aus mehr oder weniger dicken Einzelfäden' bestehen, man kann aber auch gedrehte oder nicht gedrehte Fadenbündel benutzen, wobei natürlich bei der Verdrehung darauf zu achten ist, daß die Verzugsfähigkeit nicht zu sehr beeinträchtigt wird. Durch die Drehung kann den Fäden eine rauhe, unregelmäßige Oberfläche erteilt werden, die die Verbindung mit dem Bändchen verbessert. Besonders mit Zwirnen aus verschieden schrumpffähigem, verzugsfähigem Material, das bereits eine Schrumpf vorbehandlung erfahren haben kann, lassen sich gute Rauheffekte erzielen. Auch durch mechanische Prägung der Einzelfäden und der Fadenbündel kann man nach Wunsch Unregelmäßigkeiten erzeugen, die auch noch im fertigen Verbundgebilde erhalten bleiben. Die Hilfsfäden können gleichzeitig dazu dienen, verschiedenartige optische Effekte zu erzeugen, beispielsweise können sie in beliebiger Weise mit nicht auslaufenden Farbstoffen angefärbt sein oder beliebige weiße oder bunte Pigmente, z. B. Titandioxyd, Aluminiumbronze, Phthalocyanine, enthalten. Die Einverleibung der Fäden oder Einzelfäden in die Bändchen oder die Verbindung mit diesen kann auch in der Weise durchgeführt werden,- daß man die Folien beim Gießen oder Spinnen mit dem Einlagematerial zusammenbringt, z. B. indem man die Masse aufgießt auf eine Trommel, über welche eine parallele Fadenschar in gewünschter Anordnung weggezogen wird.

Beim Vergießen der Schmelzen oder Lösungen auf Unterlagen kann man zugleich mit der Einführung von Einlagefäden oder auch ohne eine solche noch die Oberfläche rauhmachende Stoffe aufbringen, z. B. kurzgeschnittene Fasern aus ver- go zugsfähigem Material. Man kann in diesem Fall aber auch aufrauhende und effektgebende Mittel anwenden, welche wesentlich andere physikalische Eigenschaften aufweisen als der verzugsfähige Baustoff des Bändchens, z. B. Wollstaub, kurzgeschnittene Viscose- oder Acetatzellwollfasern, staubförmiges Celluloseacetat, pulvrige bis feinkörnige Polyvinylharze, z.B. Polyvinylchlorid. Alle diese Stoffe können gegebenenfalls schon vorgefärbt sein. Sie können auch Quellmittel enthalten oder mit Klebstoffen imprägniert sein.

Die Herstellung der Bänder erfolgt in an sich üblicher Weise durch Aufgießen der geschmolzenen plastifizierten oder gelösten Masse durch Düsen oder Gießschlitze je nach Breite der gewünschten Bänder. Die Bänder können auch durch Abdrehen von Rundstäben oder Blöcken sowie durch Plattwalzen dicker Fäden, Borsten oder Drähte gewonnen werden. Sie können auch die normale Folienbreite besitzen und nachträglich mit an sich bekannten no Schneidvorrichtungen zerteilt werden. Sehr zweckmäßig ist das Aufteilen der Bahnen mit heißen Messern oder elektrisch beheizten Schneidedrähten. Durch dieses Abschmelzen wird gleichzeitig eine die Widerstandsfähigkeit des Gebildes erhöhende Verdickung an den Rändern der Bänder erzielt. Besonders leicht gelingt die Trennung, wenn die Folien durch eingepreßte oder eingegossene verzugsfähige Fäden entsprechend unterteilt sind. Eine ähnliche Wirkung erreicht man auch einfacher durch Rippen in den Bändern oder Folien, die man leicht dadurch erhält, daß man die geschmolzene oder gelöste Masse auf eine entsprechend profilierte Trommel aufgießt (Abb. 4). Diese Rippen können durch eingebettete verzugsfähige Einzelfäden oder Fäden in ihrer Festigkeit noch weiter gesteigert werden.

Gleichzeitig sind damit auch neue Effektmöglichkeiten gegeben. Die Rippen sind auch besonders dann wertvoll, wenn es sich darum handelt, dem Gebilde durch Prägung, z. B. zwischen feingezähnten Rollen, vor, während oder nach dem Recken eine Oberrlächengliederung zu geben. Durch eine solche Prägung wird die Haftfestigkeit der neuen Fäden erheblich verbessert. Besonders erwünscht ist dies bei der Verwendung der Fasern als Ersatz

ίο für natürliche Fasern oder Haare in Filzen oder filzähnlichen Materialien, z. B. bei der Herstellung von technischen Filzen oder Textilfilzen unter Beimischung von Wolle oder Tierhaar. Die für das Filzen wichtige Verwerfungs- und Kräuselungserscheinungen können außerdem noch durch bestimmte Wahl der Komponenten hinsichtlich Ouellbarkeit und/oder Schrumpfbarkeit beeinflußt werden. Man hat es so in der Hand, die Eigenschaften der Endprodukte weitgehend abzustimmen.

Es kann dies schließlich auch dadurch geschehen, daß man verschiedene Fäden dieser Art, insbesondere solche mit unterschiedlichem Verhalten beim Schrumpfen, zusammenzwirnt und gegebenenfalls nachher noch schrumpft, ohne daß in diesem Fall eine irreversible Verbindung einzutreten braucht. Diese Vereinigung kann vor oder nach dem vollständigen bzw. endgültigen Ausrecken durchgeführt werden. Man kann aber in jedem Fall die fertigen Gebilde auch noch durch Nachbehandlung mit !umbildenden Stoffen, z. B. Imprägnieren mit trocknenden Ölen, mit Lösungen oder Emulsionen von Cellulosederivaten oder Vinylpolymerisaten oder auch von filmbildenden Polyamiden, verfestigen und versteifen.

Für das Verfahren sind beliebige hochpolymere lineare Kondensationsprodukte verwendbar, die aus Lösungen oder aus der Schmelze auf kalt reckbaren Fäden oder Folien verarbeitet werden können, z. B. lineare Polyester, Polyäther, Polyacetale und insbesondere Polyamide, Polyharnstoffe und Polyurethane. Die Ausgangsmaterialien können einheitlich oder gemischt polymer sein. Gemischte Polymere sind oft besonders vorteilhaft, namentlich wenn die Verformung aus Lösungen erfolgt. Der Löslichkeitsbereich der Mischpolymeren ist in der Regel erheblich größer als der der einheitlichen Kondensationsprodukte, insbesondere sind solche Stoffe in manchen Fällen auch in billigen, leichtflüchtigen Lösungsmitteln, z. B. in Methylalkohol oder Äthylalkohol, löslich. Auch Polymere mit substituierten Seitenketten,, insbesondere solche mit Methylgruppen, zeichnen sich durch verhältnismäßig gute Löslichkeit aus und kommen für die Verarbeitung aus Lösungen vornehmlich in Frage,

z. B. die Kondensationsprodukte aus a-co-Diaminen und /j-Methyladipinsäure.

Von den Mischpolymeren sind besonders interessant die Produkte der gemeinsamen Kondensation von Lactamen, z. B. ε-Caprolactam, und Salzen aus Diaminen und Dicarbonsäuren, z.B. Hexamethylendiaminadipat. Bei bestimmten Mischungsverhältnissen sind diese Kondensationsprodukte in warmem Methyl- oder Äthylalkohol leicht und klar löslich, und die erhaltenen Lösungen sind innerhalb eines bestimmten Mischungsgebietes auch eine Zeitlang in der Kälte beständig, besonders wenn kapillaraktive Zusatzstoffe, z.B. Oleylpolyglykol, in geringer Menge zugesetzt sind.

Die aus alkohollöslichen Polyamiden hergestellten Fäden zeigen eine höhere Wasserquellbarkeit als einheitliche Stoffe und eignen sich deshalb besonders zur Herstellung von Filzen, weil die Ouellbarkeit den Walkprozeß erheblich erleichtert. Auch durch hydrophile Gruppen, z. B. durch Hydroxyl oder Sauerstoffätherbrücken, in den Komponenten wird die Quellbarkeit gesteigert.

Die neuen Fasern und Fäden sind sehr vielseitiger Verwendung fähig. Ganz allgemein sind sie für die meisten Zwecke der Weberei und Wirkerei brauchbar. Besonders wichtig ist das große Gebiet der Effekt- und Zierfäden einschließlich der Kreppfäden. Man erzielt schon mit verhältnismäßig geringer Drehung kräftige Kreppeffekte. Besonders eignen sie sich für gröbere Kreppeffekte, bei denen auch noch mechanische, z. B. durch Prägung erzeugte Unregelmäßigkeiten erwünscht und gesucht sind. Die neuen Fäden sind weiterhin von großem Wert als Nähfaden für Textilien und Leder.

Stark gekräuselte Fasern nach der Erfindung, die z. B. durch Prägung noch besonders strukturiert sein können, sind hochwertige Ausgangsmaterialien und Beimischungskomponenten für die Herstellung von textlien und technischen Filzen. Die den tierischen Fasern sehr ähnliche Anfärbbarkeit ist hierbei von besonderem Nutzen. Für sich allein oder im Gemisch mit anderen künstlichen oder natürlichen Faserstoffen sind stark gekräuselte Fasern nach der Erfindung auch wertvoll als Polstermaterial. Schließlich sind die neuen Gebilde auch verwendbar als sterile chirurgische Nähfäden, als Saiten für Musikinstrumente, als Isoliermaterial für elektrische Leitungen, als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Fischereinetzen und anderen Seilerwaren, z. B. Bergseilen und Schiffstauen.

Die Zeichnungen zeigen in

Abb. ι und 2 die für die Faltung der Bändchen verwendeten profilierten Scheiben 1 und i^a bzw. 2 und 2";

Abb. 3 zeigt das gefaltete Bändchen im Querschnitt;

Abb. 4 zeigt die Oberfläche 4 einer Gießtrommel mit dem Bändchen 6 und der zwecks Verhinderung des Einreißens beim Verzwirnen vorgesehenen Randverstärkung 5.

Beispiele

i. Eine io%ige Lösung des gemischten Polyamids aus ε-Caprolactam und Hexamethylendiaminadipat (Gehalt an einkondensiertem e-Caprolactam 66²/s%) in warmem Methanol wird mit 2,5% Dodecylbiguanidhydrochlorid und 2,5 % Tetrahydrofurfuralkohol (Prozente auf Polyamid berechnet) versetzt und aus einem Gießschlitz auf eine hochpolierte, rotierende Gießtrommel ausgegossen, die mit 40⁰ warmer Luft umspült wird. Der klare Film läßt sich selbst in noch plastischem, lösungs-

mittelhaltigem Zustand leicht von der Trommel ablösen. Er wird auf dem Weitertransport in schmale Bändchen zerschnitten, welche, je vier vereinigt, mit Hilfe einer Effektzwirnspindel zusammengedreht werden. Das mit etwa 500 Touren pro Meter verzwirnte Material wird anschließend kalt auf die drei- bis vierfache Länge verdehnt. Zum Schluß werden die Fäden durch eine Dämpfkammer geführt, worauf sie in Strangform aufgehaspelt werden.

2. Ein Blockkondensat aus Hexamethylendiaminadipat und ε-Caprolactam, welches 66Vs °/o ε-Caprolactam enthält (Rundstäbe), wird durch Abdrehen auf ein 3 mm breites, kontinuierlich aufgespultes Band verarbeitet. Je vier solcher Bänder werden durch Abziehen über den Kopf der Spule vereinigt, mit 25°/oiger wäßriger Methylglykollösung, die im Liter 0,5 g Oleylpolyglykol enthält, genetzt und mit 400 Touren pro Meter zusammengedreht unter

gleichzeitiger Reckung um etwa 100%. Das verdrehte Fädengebilde wird dann weitergereckt auf im ganzen das Fünffache seiner ursprünglichen Lange. Man erhält einen starken, aber gleichwohl weichen, elastischen und sehr festen Faden, der für viele Zwecke, z. B. zum Nähen von Leder, verwendbar ist.

3. Ein Mischpolymerisat aus ε-Caprolactam und Hexamethylendiaminadipat, enthaltend 50% ε-Caprolactam, wird aus der Schmelze auf ein Roßhaar

von etwa 800 den. versponnen. Dieses wird durch Durchleiten zwischen polierten Walzen zu einem etwa 30 μ starken Bändchen zusammengepreßt. Je drei solcher aus einer Düse gebildeten Bändchen werden nach Benetzung mit 3o%iger Essigsäure mit 600 Touren verzwirnt, anschließend auf das Fünffache der Länge gestreckt, ausgewaschen und schließlich noch durch Prägen zwischen feingezwirnten Walzen bei ioo° gekräuselt. Das auf Stapel geschnittene Produkt dient als Roßhaarersatz in Filzen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ι. Verfahren zur Herstellung von künstlichen Gebilden, wie Fäden, Fasern oder Borsten, aus synthetischen, linearen Polykondensationsprodukten, wie Polyamide oder Mischpolymerisate, insbesondere Mischpolymerisate, welche polymeres Caprolactam enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß Polykondensationsprodukte zu Bändchen verformt, sodann ein oder mehrere Bändchen verdreht oder verzwirnt und während oder nach dem Verdrehen durch Reckung orientiert werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Bändchen vor dem Verdrehen oder Verzwirnen einer geringen Vorstreckung unterworfen werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reckung der Bändchen in leicht gequollenem Zustand erfolgt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bändchen mit mindestens einem nicht orientierten Faden aus linearen Hochpolymeren zusammen verzwirnt und nach der Verzwirnung mit demselben zusammengereckt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   I 5258 7.53