EP1356141B1 - Textilfasermaterial mit permanenter phobierwirkung - Google Patents

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EP1356141B1
EP1356141B1 EP02718025A EP02718025A EP1356141B1 EP 1356141 B1 EP1356141 B1 EP 1356141B1 EP 02718025 A EP02718025 A EP 02718025A EP 02718025 A EP02718025 A EP 02718025A EP 1356141 B1 EP1356141 B1 EP 1356141B1
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ambivalent
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fiber
spinnable
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C Cramer Weberei Heek-Nienborg & Co KG GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/18—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polymers of unsaturated nitriles, e.g. polyacrylonitrile, polyvinylidene cyanide
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a textile fiber, which has a permanent phobic effect.
  • Textile materials having phobic properties, in particular for repelling oil, Water and dirt are known in the art.
  • fluorine waxes e.g. Impregnating sprays for clothing textiles which are on the fiber surface be sprayed on.
  • the network enveloping the fiber can be characterized by the described Tearing in influences.
  • the repellent system even dissolves over a large area of the fiber product. This also leads to a reinforced Dirt attachment and thus to an ugly appearance of the top fabric.
  • The is currently covered in particular by the fact that only dark cloths Find application.
  • what is desired are precisely in this area of application colored fiber products, suitable for the paint color of a motor vehicle.
  • thermoplastic fiber in particular Polyolefinmaschine, wherein in the polyolefin melt before the Melt extrusion Fluorcarbonester is introduced.
  • This stored Fluorocarbon esters if their nature permits, can be found on the surface concentrate and thereby unfold phobic effects. Because both the Fluorocarbon group as well as the ester group associated hydrocarbon group no connection with the thermoplastic fiber, the lotion is in this case also held purely mechanically in the pulp. A permanent one Phobier Ober is not expected.
  • the document WO 95/01 396 describes a melt extrusion of Polymer compositions. These polymer compositions consist of a Mixture of a spinnable component (polypropylene, polyethylene, polyamide, Polyester) and a fluorocarbon. The resulting product of this melt extrusion has permanent phobic effect.
  • the document WO 99/05 345 discloses the Further, a process for the production of textile fibers, wherein a fluorine-containing Further, a process for the production of textile fibers, wherein a fluorine-containing Compound and a polymer are mixed in a solvent. The Mixture is then dried and then extruded into a fiber. Also This fiber has a permanent phobic effect.
  • the object of the present invention is a production method for a Textile fiber, in which a lasting Phobier Ober is achieved.
  • the phobier group in this case is the affine one Remaining group connected to the fiber polymer.
  • An attrition of the phobia group is Hardly possible, because at the same time the affine residual group from the fiber polymer composite would have to be torn out.
  • Other advantages and features are the Subclaims refer.
  • the affine residue groups are groups that have a marked affinity to the Have fiber polymer to produce, for example, a polyacrylonitrile fiber become ambivalent polymer components with nitrile groups as affine Residual groups are preferred.
  • fiber polymers polyamides, Polyacrylates, etc.
  • Fig. 1a shows a composition.
  • the two essential components provided for the production of a textile fiber with permanent repellent effect, namely the spinnable polymer component 1 and the ambivalent polymer compound 2 are mixed.
  • the ambivalent polymer compound 2 has two different groups, on the one hand the fluorine-containing polymer chain as Phobier mich 2.1, for example Polytretafluorethylen and on the other hand, the ambivalent polymer compound 2 has an affine residual group 2.2 at the other end.
  • This affine residual group 2.2 has the ability to interact with the fiber polymer 1.
  • fiber polymer 1 polyacrylonitrile is provided in FIG. 1 a and, as affine residual group 2.2, a hydrocarbon containing nitrile groups.
  • Both polymer components 1 and 2 are dissolved in the present example in a solvent 3, in particular a polyalcohol, such as polyether glycol.
  • the proportion of polymer components 1 and 2 in the solvent is about 20 to 30% by weight.
  • the polyacrylonitrile and the nitrile groups of the affine residual group 2.2 exist van der Waal'sche interactions, whereby the ambivalent polymer compound 2 is held in the fiber composite.
  • polymer compounds 2 can also be located inside the fiber, as indicated in FIG. 2. These can only move up to the surface 5, if at the surface 5 a place is free. Although this is not so clear from the figures, the fiber 6 has peripherally, ie on its entire surface 5, polymer groups 2.2 with lapping properties.
  • compositions used to prepare the textile fibers may vary depending on Field of application of the fibers contain further additives.
  • Of the Composition will be appropriate in such cases Mixed with color pigments.
  • admixtures of Stabilizers, quenchers, lubricants or ceramic or metallic Reinforcing fibers conceivable.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Textilfaser, welche eine permanente Phobierwirkung aufweist.
Textilmaterialien mit Phobiereigenschaften, insbesondere zur Abweisung von Öl, Wasser und Schmutz sind aus dem Stand der Technik bekannt. So ist in der EP 0 377 813 ein Verdeckstoff für Kraftfahrzeuge beschrieben, wo zur Erzielung der Phobiereigenschaften das Obergewebe mit einem Phobiermittel, hier ein Polymer auf Basis von Fluorpolymeren, ausgerüstet wird. Weiterhin bekannt sind Fluorwachse, z.B. Imprägniersprays für Bekleidungstextilien, die auf die Faseroberfläche aufgesprüht werden. Nachteilig ist jedoch, dass diese Phobiermittel mit der Zeit wieder abgetragen werden, da sie keine dauerhafte feste Verbindung zur Faseroberfläche besitzen.
Bekannte verbesserte Fluorcarbon-Systeme als Phobiermittel sind mit Harzgruppen (Melaminharze, Polyisocyanate) versehen, welche mit sich selbst vernetzen können. Dies führt dazu, dass nach der Beschichtung der Faser mit diesen Fluorcarbonen die Faser von einem aus den Harzgruppen gebildeten Netz eingehüllt wird (siehe Fig. 3). Die Fluorcarbongruppen ragen aus diesem Netz heraus und entfalten ihre abstoßende Wirkung z.B. gegen Wasser oder Schmutz. Derartige Fluorcarbone kommen beispielsweise bei Autoverdeckstoffen zum Einsatz und haben sich durchaus bewährt. Nachteilig ist, dass der beschriebene Phobiereffekt beim Gebrauch der Autoverdeckstoffe, z.B. durch Abtrieb bei Fahrtwind, durch Friktion von Staub, durch Faltvorgänge und andere Umwelteinwirkungen gemindert wird oder gänzlich verloren geht. Das die Faser umhüllende Netz kann nämlich durch die beschriebenen Einflüsse aufreißen. Damit löst sich das Phobiermittelsystem teilweise sogar großflächig vom Faserprodukt ab. Dies führt auch zu einer verstärkten Schmutzanhaftung und damit zu einem unschönen Aussehen des Verdeckstoffs. Das wird derzeit insbesondere dadurch überdeckt, dass nur dunkle Verdeckstoffe Anwendung finden. Gewünscht sind jedoch gerade in diesem Anwendungsbereich farbige Faserprodukte, passend zur Lackfarbe eines Kraftfahrzeuges.
Des Weiteren wird in der US 6,063,474 eine thermoplastische Faser, insbesondere Polyolefinfaser beschrieben, wobei in die Polyolefinschmelze vor der Schmelzextrusion Fluorcarbonester eingebracht wird. Diese eingelagerten Fluorcarbonester können, wenn es ihre Natur erlaubt, sich an der Oberfläche konzentrieren und damit Phobierwirkungen entfalten. Da sowohl die Fluorcarbongruppe als auch die zum Ester zugehörige Kohlenwasserstoffgruppe keine Verbindung mit der Thermoplastfaser eingeht, wird das Phobiermittel in diesem Fall ebenso rein mechanisch in der Fasermasse gehalten. Eine dauerhafte Phobierwirkung ist nicht zu erwarten.
Das Dokument WO 95/01 396 beschreibt eine Schmelzextrusion von Polymerzusammensetzungen. Diese Polymerzusammensetzungen bestehen aus einer Mischung einer verspinnbaren Komponente (Polypropylen, Polyäthylen, Polyamid, Polyester) und einem Fluorcarbon. Das entstehende Produkt dieser Schmelzextrusion besitzt permanente Phobierwirkung. Das Dokument WO 99/05 345 offenbart des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung von Textilfasern, bei dem eine fluorhaltige Weiteren ein Verfahren zur Herstellung von Textilfasern, bei dem eine fluorhaltige Verbindung und ein Polymer in einem Lösungsmittel vermischt werden. Die Mischung wird anschließend getrocknet und dann zu einer Faser extrudiert. Auch diese Faser hat eine permanente Phobierwirkung. Nachteilig bei der verwendeten Schmelzextrusion ist, dass die Fluorcarbonkomponente aufgrund der homogenen Verteilung in der Schmelze auch in der entstehenden Faser gleichmäßig über den Querschnitt verteilt vorliegt und nur der Anteil der Fluorcarbone, die sich an der Oberfläche befinden, zur Phobierwirkung beiträgt. Des Weiteren ist die Schmelzextrusuion auch nicht auf alle verspinnbaren Polymere anwendbar. Eine Polyacrylnitrilfaser lässt sich durch Schmelzextrusion nicht herstellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Herstellungsverfahren für eine Textilfaser, bei der eine dauerhafte Phobierwirkung erzielt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung einer Textilfaser gemäß Anspruch 1 erzielt. Wesentliches Merkmal der durch die Erfindung hergestellten Textilfaser ist die ambivalente Polymerkomponente, die aus zwei unterschiedlichen Gruppen zusammengesetzt ist, einerseits der Phobiergruppe und andererseits der zur Fasermatrix hin affinen Restgruppe.
Im Gegensatz zu dem bekannten oben beschriebenen substantiven Systemen, die an der Faseroberfläche aufliegen, ist die Phobiergruppe in diesem Fall über die affine Restgruppe mit dem Faserpolymer verbunden. Ein Abrieb der Phobiergruppe ist kaum möglich, da gleichzeitig die affine Restgruppe aus dem Faserpolymerverbund herausgerissen werden müsste. Weitere Vorteile und Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Als Phobiergruppen sind insbesondere Fluorcarbongruppen vorgesehen, es sind jedoch auch Silikon-Polymere denkbar.
Die affine Restgruppen sind Gruppen, die eine deutliche Affinität zu dem Faserpolymer aufweisen, soll beispielsweise eine Polyacrylnitrilfaser hergestellt werden, werden ambivalente Polymerkomponenten mit Nitrilgruppen als affine Restgruppen bevorzugt. Bei der Verwendung anderer Faserpolymere (Polyamiden, Polyacrylaten, u.a.) wären entsprechend der chemischen Struktur des Faserpolymers die affinen Restgruppen für die ambivalente Polymerkomponente auszuwählen.
Eine Zusammensetzung aus einer verspinnbaren Polymerkomponente und einer ambivalenten Polymerverbindung, wobei die affine Restgruppe der ambivalenten Polymerverbindung eine Affinität zur verspinnbaren Polymerkomponente aufweist, kann zur Herstellung von Textilfasermaterial, wie beispielsweise Monofilamenten, Multifilamenten, Fasern, Garne oder Flächengebilde verwendet werden. Dies wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1a bis 1c
verschiedene Stufen des erfindungsgemäßen Herstellungsprozesses einer Textilfaser,
Fig. 2
eine Textilfaser im Schnitt und
Fig. 3
eine Textilfaser aus dem Stand der Technik im Schnitt.
Die Fig. 1a zeigt eine Zusammensetzung. Die zwei bereitgestellten wesentlichen Komponenten zur Herstellung einer Textilfaser mit permanenter Phobierwirkung, nämlich die verspinnbare Polymerkomponente 1 und die ambivalente Polymerverbindung 2 werden vermischt. Die ambivalente Polymerverbindung 2 weist zwei unterschiedliche Gruppen auf, einerseits die Fluor enthaltende Polymerkette als Phobiergruppe 2.1, beispielsweise Polytretafluorethylen und andererseits besitzt die ambivalente Polymerverbindung 2 am anderen Ende eine affine Restgruppe 2.2. Diese affine Restgruppe 2.2 hat die Fähigkeit in Wechselwirkung mit dem Faserpolymer 1 zu treten. Als Faserpolymer 1 ist in Fig. 1a Polyacrylnitril vorgesehen und als affine Restgruppe 2.2 ein Kohlenwasserstoff mit Nitrilgruppen. Beide Polymerkomponenten 1 und 2 sind im vorliegenden Beispiel in einem Lösungsmittel 3, insbesondere einem Polyalkohol, wie beispielsweise Polyetherglykol gelöst. Der Anteil der Polymerkomponenten 1 und 2 im Lösungsmittel beträgt ca. 20 bis 30 Gew%. Nach dem Mischen der Komponenten 1 und 2 erfolgt das Ausspinnen des Gemischs, wobei das Lösungsmittel ausgetrieben wird. Die Phobiergruppen 2.1, die vom Faserpolymer 1 abgestoßen werden, orientieren sich bereits in Pfeilrichtung 4, d.h. in Richtung Faseroberfläche (Fig. 1b). Die Restgruppen 2.2 verlangsamen diesen Prozess aufgrund ihrer Affinität zum Faserpolymer 1. In Fig. 1c ist die ausgesponnene Faser zu sehen. Die Phobiergruppen 2.1 ragen aus der Oberfläche 5 der Faser 6 heraus. Zwischen dem Faserpolymer 1, dem Polyacrylnitril und den Nitrilgruppen der affinen Restgruppe 2.2 bestehen van der Waal'sche-Wechselwirkungen, wodurch die ambivalente Polymerverbindung 2 im Faserverbund gehalten wird. Abhängig vom Gewichtsanteil der Polymerverbindung 2 in der Faser 6, bevorzugt werden 10 bis 15 Gew%, können sich natürlich auch noch Polymerverbindungen 2 innerhalb der Faser befinden, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist. Diese können erst an die Oberfläche 5 nachrücken, wenn an der Oberfläche 5 ein Platz frei ist.
Auch wenn dies aus den Figuren nicht so deutlich wird, die Faser 6 weist umfangseitig, d.h. auf ihrer gesamten Oberfläche 5, Polymergruppen 2.2 mit Phobiereigenschaften auf.
Vergleicht man nun diese erfindungsgemäß hergestellte Faser aus Fig. 2 mit dem Stand der Technik, dargestellt in Fig. 3, so wird der wesentliche Unterschied deutlich. Auch bei der bekannten phobierten Faser ragen Fluorcarbone 7.1 von der Oberfläche 5 der Faser 1 ab und entfalten die Phobierwirkung. Endständig befinden sich jedoch keine Gruppen, die in der Fasermasse gehalten werden, sondern eine Harzkomponente 7.2, die mit sich selbst reagiert und das die Faser 6 umspannende Netz 8 bildet. Durch äußere Einflüsse ist es möglich die Polymerverbindung 7 mit der Phobiergruppe 7.1 aus dem Netz herauszulösen, oder gar Teile des Netzes von der Faser abzureißen. Die Faser ist an diesen Stellen dann ferner schmutzanfällig.
Bei der erfindungsgemäßehergestellte Faser 6 (Fig. 2) ist dies nicht und schon gar nicht in diesem Ausmaß möglich, da die ambivalente Polymerverbindung 2 über die Gruppen 2.2 mit der Fasermasse 1 verbunden ist.
Die zur Herstellung der Textilfasern eingesetzten Zusammensetzungen aus Polymerkomponente 1 und ambivalenter Polymerverbindung 2 können je nach Einsatzgebiet der Fasern weitere Additive enthalten. Bei Bekleidungstextilien und Stoffen für die Kraftfahrzeugindustrie sind ferner farbige Fasern gewünscht. Der Zusammensetzung werden in solchen Fällen entsprechende Farbpigmente zugemischt. Für andere Anwendungen sind Beimischungen von Stabilisatoren, Quencher, Gleitmitteln oder keramische bzw. metallische Verstärkungsfasern denkbar.
Bezugszeichenliste :
1
Faserpolymer
2
ambivalente Polymerkomponente
2.1
Phobiergruppe
2.2
affine Gruppe
3
Spinnlösung
4
Pfeil in Richtung Oberfläche
5
Faseroberfläche
6
Faser
7
Phobiermittel (Stand der Technik)
7.1
Phobiergruppe
7.2
Vernetzungsgruppe
8
Polymernetz von 7

Claims (7)

  1. Lösungsspinnverfahren zur Herstellung einer Textilfaser, welche eine permanente Phobierwirkung aufweist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte
    Bereitstellen einer verspinnbaren Polymerkomponente (1) und einer ambivalenten Polymerverbindung (2), die eine Phobiergruppe (2.1) und eine zur verspinnbaren Polymerkomponente (1) affine Restgruppe (2.2) enthält,
    Mischen der ambivalenten Polymerverbindung (2) mit der verspinnbaren Polymerkomponente (1) in einem Lösungsmittel und
    Ausspinnen des Gemisches, wobei einerseits die Phobiergruppen (2.1) sich in Richtung der Oberfläche der entstehenden Faser orientieren sowie an die Oberfläche wandern und andererseits die affinen Restgruppen (2.2) die ambivalente Polymerverbindung (2) in der Polymerverbindung (1) verankern und wobei das Lösungsmittel ausgetrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu 20 Gew% der ambivalenten Polymerverbindung (2) bezogen auf die Gesamtmenge der bereitgestellten Polymerkomponenten, nämlich der verspinnbaren Polymerkomponente (1) und der ambivalenten Polymerverbindung (2), eingesetzt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 20 bis 30 Gew% an bereitgestellten Polymerkomponenten, nämlich der verspinnbaren Polymerkomponente (1) und der ambivalenten Polymerverbindung (2), im Lösungsmittel gelöst werden.
  4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch weitere Additive, wie Lichtstabilisatoren, Quencher oder Farbpigmente, zugesetzt werden.
  5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine ambivalente Polymerverbindung (2) mit Fluorcarbongruppen als Phobiergruppen (2.1) und mit Nitrilgruppen als affine Restgruppe (2.2) eingesetzt wird, welche mit einem Polyacrylnitrilpolymer als verspinnbare Polymerkomponente (1) vermischt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die entstehende Faser zu einem Monofilament, einem Multifilament, einer Spinnfaser, einer Stapelfaser, einem Garn oder einem Flächengebilde weiterverarbeitet wird.
  7. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Textilfasern für Bekleidungstextilien oder technische Textilien, beispielsweise für die Kraftfahrzeugindustrie.
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