CH498208A - Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfäden oder -fasern - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfäden oder -fasern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfäden oder -fasern mit hoher mechanischer Kräuselbeständigkeit durch gemeinsames Verspinnen zweier verschiedenartiger thermoplastischer fadenbildender Kunststoffmaterialien aus denselben Spinndüsenlöchern und anschliessendes Verstrekken der Fäden. Die beiden Komponenten der auf diese Weise hergestellten Bikomponentenfasern oder -fäden, die im Faserquerschnitt nebeneinander liegen, müssen fest miteinander verbunden sein und dürfen sich bei keiner der üblichen textiltechnologischen Verfahrensschritte, wie Verstrecken, Fixieren, usw. wieder trennen.



   Es ist bekannt, dass Bikomponentenfäden sich nach dem Verstrecken und Fixieren spontan kräuseln und einen wollähnlichen Charakter annehmen. Die Ursache der Kräuselung beruht auf einer unterschiedlichen Längenänderung der beiden Komponenten, die a) durch unterschiedliche Feuchtigkeitsaufnahme der beiden Komponenten; b) durch verschiedenen Schrumpf beim Abwickeln des verstreckten Fadens von der Streckspule infolge unterschiedlichen Relaxationsverhaltens der beiden Komponenten im gespannten Zustand; c) durch verschiedenen Schrumpf beim Heissfixieren infolge z. B. unterschiedlicher Kristallinität oder Orientierung der beiden Komponenten verursacht sein kan.



   Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfasern oder -fäden bekannt geworden. So wird in der amerikanischen Patentschrift Nr.   2931091    die Herstellung von Bikomponentenfäden beschrieben, von denen die eine Komponente aus Polyestern und die andere Komponente aus Polyamiden besteht. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die Bedingung der unlösbaren Verbindung im Faserquerschnitt bei den in oben angeführter Patentschrift bevorzugten Kombinationen nicht in ausreichendem Masse verwirklicht ist. Es kommt vor, dass sich während des Verstreckprozesses die beiden Komponenten in den Einzelfilamenten trennen, auf welchen Umstand auch in der österreichischen Patentschrift Nr. 228 919 hingewiesen ist.

  In dieser zuletzt genannten Literaturstelle wird als Verbesserung eine Wärmebehandlung vorgeschlagen, und zwar soll eine Trennung der beiden Komponenten dadurch verhindert werden, dass die gesponnenen Bikomponentenfäden bei einer Temperatur von 600 C oder weniger unter dem Schmelzpunkt der bei niedrigerer Temperatur schmelzenden Komponente verstreckt werden. Wenngleich man durch diesen Vorschlag eine gewisse Verbesserung erzielen kann, so ist doch, wie die Patentinhaberin festgestellt hat, eine Verhinderung der Trennung der beiden Komponenten bei der technologischen Weiterverarbeitung nicht gewährleistet.



   Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der Schwierigkeiten, die sich durch eine spätere Trennung der einzelnen Komponenten von Bikomponentenfäden oder -fasern ergeben, und besteht darin, dass die erste Komponente aus einem Homopolyester der   Terephthal-    säure oder einem Copolymer mit mindestens 80   Mol-O/o      Äthylenglykolterephthal ateinheiten    und einem zweiten Diol oder einer zweiten Dicarbonsäure, und die zweite Komponente aus einem Copolyamid, welche als eine Säurekomponente mindestens 20   Mol-O/o    Terephthaleinheiten enthält, besteht.



   Als Homopolyester der Terephthalsäure wird beispielsweise Polyäthylenterephthalat oder Poly-p-(bisoxymethyl)-cyclohexylterephthalat verwendet; als Copolyester der Terephthalsäure kann ein solcher aus Terephthalsäure, Isophthalsäure und Äthylenglykol oder aus Terephthalsäure, Äthylenglykol und einem anderen Glykol der allgemeinen Formel   HO(CH2)nOH,    wobei n = 1-10 bedeutet, verwendet werden. Als Copolyamid wird beispielsweise ein Polykondensat aus Terephthalsäure, Adipinsäure und Hexamethylendia  min, oder aus Terephthalsäure,   r-Caprolactam    und Hexamethylendiamin, oder aus Terephthalsäure, Isophthalsäure und Hexamethylendiamin verwendet.



   Die Verbesserung der Haftfähigkeit zwischen den beiden Komponenten ergibt sich aus der Anwesenheit von strukturell gleichen Elementen, nämlich Terephthalsäure, in beiden Komponenten.



   Die Herstellung der erfindungsgemässen Bikomponentenfäden oder -fasern erfolgt, wie bekannt, derart, dass die beiden Polymeren getrennt voneinander gleichzeitig einer gemeinsamen Spinndüsengruppe zugeführt, ausgepresst und die entstehenden Fäden oder Fasern verstreckt werden. Vorzugsweise werden die beiden Komponenten in einem Verhältnis von 50:50   Gew.-O/o    eingesetzt, doch kann die Menge des Polyamids von 20-80   Gew.- /o    variiert werden.



   Die Bikomponentenfäden kräuseln sich spontan nach dem Verstrecken, wenn sie von der Streckspule abgenommen werden, also nach Aufhebung der Fadenspannung. Das Ausmass dieser räumlichen, spiralförmigen Kräuselung ist, ausser von den gewählten Komponenten, weitgehend von dem bei der Verstreckung angewendeten Streckverhältnis abhängig. Die Filamente zeigen in diesem Zustand naturgemäss beträchtlichen Kochschrumpf.



   Wenn nachfolgend von einer  Einkräuselung  und dem  Kochschrumpf  die Rede ist, sollen darunter folgende Werte verstanden werden: Die  Einkräuselung  in   O/o,    abgekürzt EK, ist durch folgende Gleichung definiert:   
Ls - LK
EK 100   
LX wobei Ls die Länge des Fadens im gestreckten Zustand, unter einer Spannung von 200 mp/den bedeutet (200 mp/den ist die Spannung, unter der die Kräuselung bereits ausgezogen, die  Substanz  jedoch noch nicht wesentlich belastet ist). LK ist die Länge des gekräuselten Fadens unter einer minimalen definierten Spannung, nämlich von 2 mp/den.



   Der  Kochschrumpf , abgekürzt KS, ist die   Sinde-    rung der Länge des Filaments oder Fadens in Prozent, bezogen auf die ursprüngliche Länge, bei einer   t/2-stün-    digen, spannungslosen Behandlung desselben im Sattdampf von 1000 C. Er ist ein Mass für den Fixierungszustand des vorliegenden Fadenmaterials.



   Die verstreckten Bikomponentenfäden können anschliessend nach an sich bekannten Methoden zum Zwecke der Fixierung einer Nachbehandlung, wie z. B.



  einer Wärmebehandlung durch Heissluft oder Sattdampf oder Einwirkung von Fixierung bewirkenden Medien, wie z. B. Methylenchlorid usw., unterworfen werden. Alle diese Fixiermethoden, die kontinuierlich am laufenden Faden angewendet werden können, bewirken je nach der dabei angewendeten Spannung eine Erhöhung oder Erniedrigung der Einkräuselung, in jedem Falle aber eine Abnahme des Kochschrumpfes.



  Durch die genannten Fixiermethoden können Kräuselfilamente oder Kräuselfasern beliebiger Einkräuselung erhalten werden, die eine ausgezeichnete mechanische Kräuselbeständigkeit besitzen und in ihrem Aussehen den auf Falschzwirn- oder Stauchkräuselmaschinen erhaltenen Endlosgarnen weitgehend entsprechen.



   Unter  mechanischer Kräuselbeständigkeit ,   KB,,    ist das Verhältnis der Einkräuselung nach einer Belastung des Filaments zu der Einkräuselung vor dieser Belastung, in Prozent, zu verstehen. Als Belastungen zwischen den beiden Messungen der Einkräuselung   können    Werte wie 0,6, 0,8, 1,0 oder 1,2 p/den gewählt werden. Die Belastungsdauer sowie die Zeit für die Erholung der belasteten Faser vor der zweiten Messung der Einkräuselung beträgt 1 Minute. Auch betreffend die Kräuselbeständigkeit sind die erfindungsgemässen Bikomponenten-Endlosgarne durchaus mit den nach dem Falschdraht- oder Stauchkräuselverfahren hergestellten, mechanisch textuierten Endlosgarnen vergleichbar und zum Teil sogar überlegen.



   Beispiel 1
Polyäthylenterephthalat mit einer Grundviskosität von 0,60 (gemessen in Phenol-Tetrachloräthan 3:2) und ein Copolyamid aus Adipinsäure, Terephthalsäure und   Hexamethylendiamin    mit 20   Mol- /o      Tereplithalat-    einheiten, Grundviskosität   1,04    (gemessen in konz.



  Schwefelsäure) wurden getrennt aufgeschmolzen. Die beiden Schmelzen wurden in gleichen Mengen pro Zeiteinheit durch getrennte Zuführungsleitungen und Sandfilter zu einer Spinndüsenplatte geleitet, bei der sie unmittelbar vor Düsenlöchern aufeinandertrafen und anschliessend nebeneinander durch die Düsenlöcher ausgepresst wurden. Das auf diese Weise hergestellte Bikomponenten-Multifilament wurde mit einer Geschwindigkeit von   400m/Min.    abgezogen und aufgespult. Die Einzelfäden des Multifilaments bestanden somit über ihre ganze Länge aus den beiden oben genannten Komponenten, wobei diese entsprechend der Herstellung Seite an Seite versponnen, im Querschnitt der Faser halbkreisförmig aneinander gebunden, angeordnet waren.



   Die Verstreckung erfolgt auf einer üblichen Streckvorrichtung, ausgestattet mit geheiztem Streckdorn   (75     C) und Heizbügel   (160     C). Beim Abnehmen des Filaments von der Streckspule war dieses stark spiralförmig gekräuselt.



   Bei keiner der Verstreckungen konnte Auftrennung der Fäden in die beiden Komponenten beobachtet werden. Nach einer   diskontinierlichen    Fixierung im Strang bei 1300 C im Sattdampf lag der Kochschrumpf unter 1   O/o,    und es wurden je nach der bei der Fixierung angelegten Spannung Kräuselgarne verschiedener Einkräuselung (Werte zwischen 3 und 30   O/o)    und ausgezeichneter mechanischer Kräuselbeständigkeit erhalten.

 

   Beispiel 2
In gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben wurde folgende Polymerkombination versponnen und verstreckt: Polyäthylenterephthalat mit einer Grundviskosität von 90,58 (gemessen in Phenol-Tetrachloräthan 3:2) gemeinsam mit einem Copolyamid aus E-Caprolactam, Terephthalsäure und Hexamethylendiamin mit 40   Mol-O/o    Terephthalateinheiten, Grundviskosität 0,86 (gemessen in konz. Schwefelsäure).



   Beispiel 3
In gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde folgende Polymerkombination versponnen und verstreckt: Polyäthylenterephthalat mit einer Grundvis  kosität von 0,58 (gemessen in Phenol-Tetrachloräthan 3:2) gemeinsam mit einem Copolyamid aus Isophthalsäure, Terephthalsäure und Hexamethylendiamin mit 35   Mol- /o    Terephthalateinheiten, Grundviskosität 0,64 (gemessen in konz. Schwefelsäure).

 

   Die nach den Beispielen 2 und 3 erhaltenen Bikomponentenfilamente wurden wie in Beispiel 1 verstreckt. Bei der Betrachtung der Fadenquerschnitte im Mikroskop konnte kein Anzeichen von Auftrennung der Komponenten der Bikomponentenfäden beobachtet werden.



   Nach Fixierung des Fadenmaterials bei 1300 C im Sattdampf unter verschiedener Spannung wurden Einkräuselungswerte zwischen 3 und   30 010    und ausgezeichnete mechanische Kräuselbeständigkeit erhalten. 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH

   Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfäden oder -fasern mit hoher mechanischer Kräuselbeständigkeit durch gemeinsames Verspinnen zweier verschiedenartiger thermoplastischer fadenbildender Kunststoffmaterialien aus den selben Spinndüsenlöchern und anschliessendes Verstrecken der Fäden, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Kunststoffmaterial - die eine Komponente - aus einem Homopolyester der Terephthalsäure oder einem Copolyester mit mindestens 80 Mol-O/o ithylenglykolterephthalateinhei- ten und einem zweiten Diol oder einer zweiten Dicarbonsäure, und das andere Kunststoffmaterial - die andere Komponente - aus einem Copolyamid, welche als eine Säurekomponente mindestens 20 Mol- /0 Terephthalateinheiten enthält, besteht.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Homopolyester der Terephthalsäure Polyäthylenterephthalat oder Poly-p-(bis-oxy- methyl)-cyclohexylterephthalat verwendet wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Copolyester der Terephthalsäure ein solcher aus Terephthalsäure, Isophthalsäure und Äthylenglykol oder aus Terephthalsäure, Äthylenglykol und einem anderen Glykol der allgemeinen Formel HO(CH2)nOH, wobei n = 1-10 bedeutet, verwendet wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Copolyamid ein Polykondensat aus Terephthalsäure, Adipinsäure und Hexamethylendiamin, oder aus Terephthalsäure, e-Caprolactam und Hexamethylendiamin, oder aus Terephthalsäure, Isophthalsäure und Hexamethylendiamin verwendet wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der versteckte Bikomponentenfaden im fortlaufenden Arbeitsgang fixiert wird.

   5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung eines vorbestimmten Einkräuselungswertes der Faden bei der Fixierung unter einer vorbestimmten Spannung gehalten wird.