EP0032215A1

EP0032215A1 - Bikomponentenfasern und -fäden mit verbesserter Kräuselstabilität gegenüber mechanischer Beanspruchung

Info

Publication number: EP0032215A1
Application number: EP80107905A
Authority: EP
Inventors: Christian Dr. Pieper; Alfred Dr. Nogaj; Hermann Dr. Lohwasser; Karl Dr. Hurm; Horst Bong
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1980-01-12
Filing date: 1980-12-15
Publication date: 1981-07-22
Also published as: JPS56101914A; DE3001046A1; DE3001046C2; EP0032215B1; DE3061644D1; ATE2230T1

Abstract

Bikomponentenfasern und -fäden aus zwei Komponenten A und B, die aus verschiedenen, exzentrisch zueinander angeordneten Acrylnitrilpolymerisaten gebildet sind, mit permanenter dreidimensionaler Kräuselung, und die eine Kalterholungsfähigkeit aufweisen, die ihnen noch eine Einkräuselung nach einer mechanischen Belastung von 1 cN/dtex von mindestens 30% ihrer Einkräuselung vor der Belastung verleiht, erhält man aus einer stärker schrumpfenden Komponenten A, die aus einem Polymerisat mit höchstens 2 Gew.-% Comonomeranteilen gebildet ist und aus einer geringer schrumpfenden Komponenten B, die aus einem Polymerisat mit 4 - 15 Gew.-% Comonomeranteilen gebildet ist.

Description

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 Bikomponentenfasern 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 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 Luftemperatur) 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, Formstabilität und Elastizität im Strickstück und zur erhöhten Druckstabilität in Polartikeln und Teppichen beiträgt.
Es wurden nun Bikomponentenfasern und -fäden aus zwei Komponenten A und B, 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 Titer von über 6,0 dtex sogar über 50 % ihrer Einkräuselung vor der Belastung wegen ihrer guten Kalterholungsfähigkeit 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 Kalterholungsfähigkeit 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.
Abb. 2 zeigt ein typisches Kraft-Dehnungsdiagramm, aus dem sich die Aufnahme von elastischer Energie durch Integration von O % Dehnung bis D_y 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 20°C 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 tp > 2,1 t_D gehorchen, sind als Polymere 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 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. ^tp und t sind hier ebenso definiert, wie bei der Komponenten A angegeben. Bevorzugt sind Viskositäten, die zu der Beziehung ^tp = 1,7-2,0 t_D Anlaß geben.
Für eine gute Kräuselstabilität gegenüber einer mechanischen Beanspruchung zeigt es sich, wie bereits erwähnt, als vorteilhaft, wenn die Komponente A nach einer Verdehnung um 10 % bei 20°C 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 Kräuselstabilität 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
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.
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 nachbehandelt. 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 Bikomponentenfäden 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 /_\c.p.c. wurde nach der US PS 3 038 236 ermittelt.
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 Kräuselstabilität gegenüber mechanischer Beanspruchung, die auch Kalterholung genannt werden kann. Die Bestimmung der Kräuselstabilität gegenüber mechanischer Beanspruchung kann wie folgt durchgeführt werden:

1. Eine Faser wird mit 10^-3 cN/dtex belastet und ihre Länge 1₁ wird bestimmt.
2. Die gleiche Faser wird mit 0,3 cN/dtex belastet und ihre Länge 1₂ wird bestimmt.
3. Die gleiche Faser wird 30 Sekunden mit 0,6 cN/dtex belastet, 30 Sekunden zur Erholung entlastet und die Faserlänge 1₃ wird gemessen.
4. Die gleiche Faserlänge 1₄ 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 1₅ wird gemessen.
6. Die Faserlänge l₆ 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

wobei für i = 2 die Belastung 0,6 cN/dtex
i = 3 die Belastung 1,0 cN/dtex
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).
Untersuchungen an mehreren marktüblichen Bikomponentenfasern zeigten immer nur Meßwerte bei Kurve 2 in der _Abb. 3 und 4 und nie die hervorragende Kräuselstabilität gegenüber mechanischer Beanspruchung infolge guter Kalterholungsfähigkeit, 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.

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 das Ergebnis.
Die Einkräuselung wurde dabei wie folgt bestimmt:

Eine Einzelkapillare wird wie unter A mit 10-³ c_N/dtex

vorgespannt. Diese Vorspannung ist so gering, daß die Länge 1_A 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 1B der entkräuselten Faser wird bestimmt.
Die Einkräuselung wird wie folgt errechnet:
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.
Die Werte wurden gemittelt und mit Hilfe des Ver- grö_ßerungsfaktors 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^-3 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.

Beispiel 1

Polymerlösung A: Eine Acrylnitrilcopolymerisatmischung mit t = 2,13 t_D aus 85 % Acrylnitrilhomopolymerisat und 15 % Acrylnitrilcopolymerisat mit t = 1,92 t_D aus 91 % ACN, 5,6 % AME und 3,4 % Na-MS wurden bei 100°C in DMF gelöst, so daß eine 24,5 %ige Lösung entstand.
Polymerlösung B: Ein Acrylnitrilcopolymerisat mit ^t _p = 1,89 t_D aus 93,6 % Acrylnitril (ACN), 5,7 % Acrylsäuremethylester (AME) und 0,7 % Natriummethallylsulfonat wurden bei 80°C 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 120°C 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 % und 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 Schlingenhöchstzugkraftdehnung betrug 15 %. Die Fasern hatten eine Einfriertemperatur von 89°C in Luft und von 48°C 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 n₁₀₀ = 102 ermittelt. Die Fasern zeigten eine Kräuselreversibilität von Δc.p.c. von 0,07. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung b betrugen:
Die Fasern 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 10 % bei 20°C um 59 % der Verdehnung bei dieser Temperatur. Entsprechend dem Kraft-Dehnungsdiagramm können bis zum Punkt Y:E_el = 0,43 . 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 20°C um 46 % der Verdehnung bei dieser Temperatur. Entsprechend dem Kraft-Dehnungsdiagramm können bis zum Punkt Y E_el= 0,26 . 10^-5 Joule an elastischer Energie pro dtex und 100 mm Faserlänge gespeichert werden.

Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)

Polymerlösung A: Ein Acrylnitrilcopolymerisat mit t_p = 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 0,36 %. Sie hatten eine Feinheitsfestigkeit von 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 75°C und von 37°C in Wasser. Ihre Einkräuselung betrug 16 % und ihre Kräuselbogenzahl n₁₀₀= 82. Die Fasern zeigen eine Kräuselreversibilität von/\c.p.c. = 0,09. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung b: betrugen:
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 und unansehnlich. Sein Bausch war außerdem nicht ausreichend, denn es hatte ein spezifisches Gewicht von J = 0,13 g/_cm ³ _.
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 elastisch speicherbare Energieanteil betrug E_el = 0,39 . 10 Joule pro dtex und 100 mm Faserlänge.

Beispiel 3

Es wurden die gleichen Lösungen A und B wie in Beispiel 1 versponnen und nachbehandelt, wobei gegenüber dem Beispiel 1 jedoch die Lösungsmenge 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 n₁₀₀= 75, die Einkräuselung betrug 20 % und die Kräuselreversibilität hatte den Wert von Δc.p.c. 0,08. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung betrugen:
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
= 0,065 g/cm³ hatten.

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 n₁₀₀= 78. Die Kräuselreversibilität hatte den Wert von 0,1. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung waren:
Die Garne waren nach der Strangfärbung wieser an einigen Stellen plattgedrückt und hatten ein höheres spezifisches Gewicht von
= 0,12 g/cm³.

Beispiel 5

Polymerlösung A: Ein Acrylnitrilcopolymerisat mit t_p = 2,12 t_D aus 99,3 % ACN und 0,7 % 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 80°C in DMF gelöst, so daß eine 29,5 %ige Lösung entstand.
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 n₁₀₀= 82 ermittelt. Die Fasern zeigten eine Kräuselreversibilität von Δc.p.c. = 0,1. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung betrugen:
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
= 0,87 g/ cm³ .
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-Dehnungsdiagramm können bis zum Punkt Y E₁ = 0,39 . 10^-5 Joule an elastischer Energie pro dtex und 100 mm Faserlänge gespeichert werden.

Beispiel 6

Polymerlösung A; wie in Beispiel 1

Plymerlösung B: Ein Acrylnitrilcopolymerisat mit t_p = 1,92 t_Daus 91 % ACN, 5,6 % DMF und 3,4 % Na-MS wurde bei 80°C 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 n₁₀₀ = 124. Die Fasern zeigten eine Kräuselreversibilität vonΔc.p.c. = 2,9. Die Werte für das Einkräuselungsverhältnis nach der Belastung betrugen:
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 8 = 0,75 g/cm³. 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 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 20°C um 48 % der Verdehnung. Entsprechend dem Kraft-Dehnungsdiagramm können bis zum Punkt Y E_ei = 0,5 . 10^-5 Joule an elastischer Energie pro dtex und 100 mm Faserlänge gespeichert weiden.

Claims

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 Einkräuselung vor der Belastung verleiht.

2. 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 Viskosität der Komponenten A der Beziehung t_p≧ 2,1 t und die Viskosität der Komponenten B der Beziehung t_p ≦ 2 t_D gehorcht.

4. Bikomponentenfasern und -fäden nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponente A nach einer Verdehnung um 10 % bei 20°C eine um mindestens 10 % höhere Kalterholung zeigt, als die Komponente B.

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 Querschnittsfläche 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.