DE1435527B1 - Verfahren zur Herstellung kraeuselbarer Verbundfaeden - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her- die beiden Komponenten exzentrisch zueinander verstellung kräuselbarer Verbundfäden durch gemein- laufen.

sames konzentrisches Verspinnen zweier verschie- Die zur Erläuterung der Erfindung dienenden

dener synthetischer linearer Polymerer. Zeichnungen zeigen in

Es ist bereits bekannt, durch Vereinigung von zwei 5 Fig. 1 eine Schemaabbildung der Apparatur zum verschiedenartigen Polymeren unterschiedlicher EIa- Zusammenspinnen der erfindungsgemäß zu bearbeistizität während des Ausspinnens Verbundfäden zu tenden Verbundfäden,

schaffen. Man ordnet bei diesen Verfahren die zwei Fig. 2 bis 4 einige Beispiele von Querschnitts-

Komponenten entweder Seite an Seite nebeneinander anordnungen der erfindungsgemäß zu bearbeitenden oder aber auch in einer solchen Weise an, daß die io Verbundfäden und

eine Komponente die andere im Fadenquerschnitt Fig. 5 und 6 Beispiele von Fadenquerschnitten

exzentrisch umgibt. Man wählt eine solche exzen- der erfindungsgemäß erhältlichen Verbundfäden,
irische Anordnung der Komponenten, weil durch die In F i g. 1 sind die beiden miteinander zu verbin-

unsymmetrische Anordnung der Komponenten zur denden polymeren Komponenten mit den Buchsta-Fadenmitte eine Kräuseltendenz der Fäden erzielt 15 ben A und B bezeichnet. Das Polymere A wird in das wird. Bei einem konzentrischen Zusammenfügen der Polymeres durch die erste DüseN gedrückt und unterschiedlichen Komponenten werden andere danach mit dem Polymeren B durch die zweite Effekte angestrebt. Düse M nach außen versponnen. Der Mittelpunkt der

Bei einem exzentrischen Zusammenspinnen von ersten Düsenöffnung und derjenige der zweiten Dü-Polymeren mit stark unterschiedlichen Viskositäten 20 senöffnung liegen auf einer geraden Linie. Demzufolge treten allerdings ganz außerordentlich schwierige nehmen die Polymeren A und B eine praktisch kon-Probleme bei dem Ausspinnen aus der Spinndüse zentrische, d. h. also im wesentlichen von jeder Exauf, weil die Komponente mit der niedrigeren Vis- zentrizität freie Querschnittsanordnung an und biegen kosität unmittelbar nach dem Austritt aus der Düse sich nach ihrem Austritt aus der Düse M auch nicht die andere Komponente zur Seite drängt. Vor allem, 25 seitwärts ab. Das gleiche Verhalten zeigt sich auch wenn ein Zusammenspinnen von Polyamiden mit dann, wenn die Düsenöffnungen der ersten und der Polyestern, Polyolefinen u. dgl. mit dem Schmelz- zweiten Düse in der gleichen Ebene angeordnet sind, spinnprozeß durchgeführt werden sollte, war das Zu- Die Fi g. 2 bis 4 zeigen einige Beispiele von Fasersammenspinnen mit Schwierigkeiten verbunden, querschnitten, in denen die Komponenten in einem wenn die zwei zusammenzufügenden Polymerarten 30 praktisch konzentrischen Lageverhältnis angeordnet in ihrem Schmelzpunkt oder in ihrer Schmelzvisko- sind.

sität zu stark voneinander abwichen. Diese Schwie- Fig. 2 zeigt eine Kernkomponente mit kreisförmi-

rigkeiten sind ausführlich in der britischen Patent- gern Querschnitt und eine hierzu konzentrische Hülle, schrift 965729 geschildert. Wenn der Ablenkungs- Fig. 3 einen konzentrischen Kreis-Ellipsen-Querwinkel des Fadens bei dem Austritt aus der Düse 35 schnitt von Hülle und Kern und F i g. 4 einen kon-90° überschreitet, klebt die herausgedrückte Poly- zentrischen Kreis-Dreiecks-Querschnitt von Hülle merensubstanz an der Spinndüsenoberfläche fest und und Kern. Die Querschnittsformen der Fäden müssen unterbindet damit bereits die Einleitung des Spinn- licht immer bestimmte geometrische Figuren, wie Vorganges. In der erwähnten britischen Patentschrift beispielsweise die Kreis- oder Vielecksform besitzen, wird zur Lösung dieses Problems eine den Ablen- 40 Notwendig ist es jedoch, daß die Schwerpunkte der kungswinkel kompensierende Schräganordnung der von den zwei Komponenten eingenommenen Formen Düsenbohrlochachse zur Außenoberfläche der Düse praktisch auf denselben Ort fallen. Eine gewisse Abvorgeschlagen, um auf diese Weise die Vereinigung weichung von den vorstehend angeführten Merkvon etwas stärker unterschiedlichen Komponenten malen kann als zulässig angesehen werden, jedoch noch zu ermöglichen, weil durch die Vereinigung 45 nur insoweit, daß die beim Verspinnen der Fäden möglichst stark unterschiedlicher Komponenten ein auftretende Abbeugung in dem Ausmaß verhütet verstärkter Kräuseleffekt erzielbar ist; allerdings wird, daß der Spinnvorgang nicht gestört wird,
wird angeführt, daß auch diese Maßnahme nur bis Die Fig. 5 und 6 zeigen einige Beispiele von

zu einer gewissen Grenze unterschiedliche Kompo- Faserquerschnitten, die ursprünglich eine exzentrizinenten zuläßt. Eine größere Abweichungsmöglichkeit 5o tätsfreie Querschnittsanordnung der Komponenten in den Eigenschaften der zwei auszuwählenden Poly- besaßen und später durch mechanisches Deformieren merenkomponenten war aber immer noch zur wei- in die exzentrische Anordnung abgewandelt worden teren Verstärkung des Kräuseleffektes sehr wün- sind. Die Methoden zur Ausführung eines derartigen sehenswert. mechanischen Deformierens können darin bestehen,

Es konnte nun ein neuartiges, äußerst einfaches 55 daß die Fäden unter Benutzung einer scharfen Mes-Herstellungsverfahren für kräuselfähige Verbund- serkante oder eines dünnen Organs mit einem gerinfäden gefunden werden, bei dem die bisher in gen Krümmungsradius krümmend über eine Kante Erscheinung tretenden Fadenablenkungsschwierig- gezogen werden oder auch darin, daß die Fäden zwikeiten bei dem Spinnprozeß nicht mehr auftreten sehen einem Walzenpaar oder einem Zahnräderpaar und demgemäß Komponenten nahezu unbegrenzter ^6o oder auch zwischen einem Paar von Walzen, von Unterschiedlichkeit zusammengesponnen werden denen die eine eine glatte und die andere eine einkönnen. gekerbte Oberfläche besitzt, verpreßt werden, wobei

Diese angestrebten Vorteile werden bei einem Ver- der Fadenquerschnitt in einem Falle kontinuierlich, fahren zur Herstellung kräuselbarer Verbundfäden im nächsten Falle in Zickzackform und schließlich durch gemeinsames konzentrisches Verspinnen zweier ⁶5 im letzten Falle mit Zwischenräumen deformiert verschiedener synthetischer linearer Polymerer erfin- wird.

dungsgemäß dadurch erzielt, daß die Verbundfäden Die vorliegende Erfindung soll an Hand der nachabschließend so mechanisch verformt werden, daß folgenden Beispiele näher erläutert werden.

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Beispiel 1 brauchbar für die Verarbeitung in Geweben. Wenn

zwecks Erzeugung einer gekräuselten Faser anschlie-

Ein gemeinsames Zusammenspinnen unter Benut- ßend eine Heißwasserbehandlung durchgeführt wurde, zung der üblichen Spinndüsentypen mit nebenein- nahm die Kräuselung eine Spiralform an. Der Faden ander angeordneten Düsenöffnungen war undurch- 5 zeigte 8,5 Kräuselungen pro Zentimeter,
führbar, wenn als Polymerenkomponenten einerseits

Polycaprolactam mit einem Gehalt von 0,4% an Beispiel 3

wasserlöslichem Bestandteil und einer in meta-Kresol

als Lösungsmittel bei 30° C gemessenen Grenzvisko- 99,2 Teile des Adipats des Hexamethylendiamine

sitätszahl von 1,14 und andererseits Polycaprolactam io (Metaxylilen) und 0,8 Teile des Azetats dieses Amins mit einem Gehalt von 11,8% an wasserlöslichem Be- in 100 Teilen Wasser wurden vermischt und für die standteil und einer in meta-Kresol als Lösungsmittel Dauer von 2 Stunden in einem Autoklav bei einer bei 30° C gemessenen Grenzviskositätszahl von 0,81 Temperatur von 250° C gehalten. Der Autoklav eingesetzt wurden. Wenn man diese beiden Polymeren wurde währenddessen mit Stickstoff durchströmt, jedoch gleichmittig zueinander zusammenfügte (in 15 Nachdem die Masse während einer Dauer von einem durchschnittlichen Mengenverhältnis von 1:1), 6 Stunden bei 270° C unter langsamer Drucksenkung indem man die in Fig. 1 gezeigte nichtexzentrische bis auf Atmosphärendruck weiterpolymerisiert wor-Spinndüse benutzte und dabei die Polymerenkompo- den war, erhielt man ein Polymeres mit einem nente mit der schwächeren Viskosität auf der Außen- Schmelzpunkt von 245° C und einer in meta-Kresol seite anordnete, ließ sich der Spinnprozeß erfolgreich 20 bei 30° C gemessenen Grenzviskositätszahl von 0,88. durchführen. Der auf diese Weise erhaltene Faden Andererseits wurden 90 Teile Caprolactam und von 45,0 Denier wurde bei Raumtemperatur auf das 10 Teile des AH-Salzes für die Herstellung des PoIy-4,6fache verstreckt; hierbei entwickelte sich jedoch hexamethylenadipamids miteinander vermischt und kerne Kräuselung. Auch neben einer anschließenden im StickstofEstrom bei 260° C für die Dauer von Behandlung der unbelasteten Faser in heißem Wasser 25 4 Stunden erhitzt. Man erhielt hierbei ein Polymeres bei 100° C während einer Dauer von 10 Minuten und mit einem Schmelzpunkt von 198° C und einer anschließendem Trocknen trat keine Kräuselung auf. Grenzviskositätszahl von 0,90. Die zwei Polymeren Der in der beschriebenen Weise verstreckte Faden wurden zusammen durch die in F i g. 1 gezeigte Düse wurde über einer scharfen, auf 120° C erhitzten Mes- versponnen. Man erhielt einen Verbundfaden in serkante kantengekrümmt und dabei zu der einseitig 30 einem durchschnittlichen Komponentenverhältnis von abgeschabten Form, wie sie in F i g. 5 ersichtlich ist, 1:1 und von 61,8 Denier, bei dem das letztgenannte deformiert. Wenn man den Faden einer unbelasteten Polymere den äußeren konzentrischen Ringteil bil-Behandlung in heißem Wasser bei 100° C während dete. Nach einem bei 50° C durchgeführten Vereiner Zeit von 10 Minuten unterzieht, bildet sie sieben strecken dieses Fadens auf das 4,4fache wurde er Kräuselungen pro Zentimeter aus. 35 der gleichen Heißwasserbehandlung unterworfen, wie

sie im Beispiel 1 beschrieben ist. Hierbei trat in dem

Beispiel 2 Faden praktisch kern Kräuseleffekt auf. Nachdem

jedoch ihre Querschnittsanordnung durch Ziehen

85 Teile Undeca-methylendiamin-terephthalat und über eine Kante in der Art deformiert worden war, 15 Teile <5-Caprolactam wurden vermischt und auf 40 wie es in Fig. 6 gezeigt ist, und zwar unter Ver-275° C im StickstofEstrom erhitzt. Nach einer 6stün- wendung eines unmittelbar hinter der auf 50° C digen Reaktion erhielt man ein Polymeres mit einem gehaltenen Verstreckungsstütze angeordneten und Schmelzpunkt von 255° C und einer in meta-Kresol durch einen elektrischen Stromfluß auf 140° C gebei 30° C gemessenen Grenzviskositätszahl von 0,8. brachten Stahldrahts mit einem Durchmesser von Das Zusammenspinnen dieses Polymeren mit dem 45 0,3 mm, bildeten sich pro Zentimeter der Faser Polycaprolactam, das einen Schmelzpunkt von 216° C 4,1 Kräuselungen aus. Nach einer weiterhin durch- und eine in meta-Kresol als Lösungsmittel bei 30° C geführten Heißwasserbehandlung bildete dieser Faden gemessene Grenzviskositätszahl von 0,90 besaß, 11,7 Kräuselungen pro Zentimeter aus.
wurde mit der in F i g. 1 gezeigten Spinndüse in dem

Zusammensetzungsverhältnis von 1:1 durchgeführt, 50 Beispiel 4

wobei das letztgenannte Polymere an der Außenseite

angeordnet wurde. Bei diesem Prozeß besaß die Polyäthylen-terephthalat mit einem Schmelzpunkt

innere in Fig. 1 gezeichnete DüsenöffnungN eine von 164° C und einer in meta-Kresol als Lösungs-Dreiecksform, und die äußere DüsenöfEnung M besaß mittel bei 30° C gemessenen Grenzviskositätszahl eine Kreisform. Der bei diesem Verfahren erhaltene 55 von 0,61 und ein anderes Polymeres, das durch Co-Verbundfaden von 46,8 Denier hatte einen Quer- polykondensation von 95 Teilen Polyäthylen-tereschnitt, wie er in F i g. 4 gezeichnet ist. Wenn er bei phthalat und 5 Teilen Polyäthylen-isophthalat mit Raumtemperatur auf das 4,lfache verstreckt wurde, einem Schmelzpunkt von 240° C und einer Grenzentwickelte dieser Faden keine Kräuselung. Immer- viskositätszahl von 0,58 erhältlich ist, wurde ein hin trat bei diesem Verbundfaden nach dem Ver- 60 Zusammenspinnprozeß durchgeführt. Das Zusamstrecken und einer lOminutigen unbelasteten Behänd- menspinnen wurde in einem Verhältnis der beiden lung in heißem Wasser und anschließender Trocknung Polymeren von 1:1 durchgeführt und das Letzteine leichte Kräuselung auf; es zeigten sich 1,6 Krau- genannte als Innenteil in einer solchen Weise ausseiungen pro Zentimeter. Nach einem auf das Ver- gebildet, daß der dabei erzeugte Verbundfadenstrecken folgenden Verpressen des Fadens zwischen 65 querschnitt eine konzentrische Form annahm. Der zwei auf eine Temperatur von 140° C erhitzten Wal- Verbundfaden wurde, nachdem er bei 60° C auf das zen entwickelte sich in dem Faden praktisch keine 3,4fache verstreckt worden war, unter Verwendung Kräuselung, und sie erwies sich als unmittelbar einer scharfen, auf 150° C erhitzten Messerkante

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gekrümmt. Zwecks Deformierung seiner Querschnittsanordnung wurde ein Teil dieses Verbundfadens auf diese Weise abgeschabt. Nach einer weiteren Behandlung in kochendem Wasser ohne Belastung während der Dauer von 10 Minuten und dem anschließenden Trocknen zeigten sich 6,2 Kräuselungen pro 1 cm.

Ein seitlich nebeneinander angeordnetes Zusammenspinnen einer jeden der in den vorangehenden Beispielen 2, 3 und 4 beschriebenen Polymerenkombinationen rief erhebliche Schwierigkeiten hervor oder war gänzlich unmöglich.

In den Fällen, in denen die beiden Komponenten des Verbundfadens im Fadenquerschnitt gleichmittig angeordnet waren, erwies es sich als vorteilhaft, die Komponente mit dem höheren Viskositätsgrad als Innenteil anzuordnen. Um dem Verbundfaden ein hohes Maß an Biegeelastizität zu verleihen, ist es zweckmäßig, die Polymerenkomponente mit dem höheren Elastizitätsmodul auf der Außenseite anzuordnen. Wenn die innere Komponente des Verbundfadens eine höhere Anfärbbarkeit besitzt, ist es hinwiederum vorzuziehen, den Faserquerschnitt so zu deformieren, wie es in F i g. 5 gezeigt ist. Um eine gegenseitige Adhäsion zwischen den unverstreckten, auf einer Haspelspule nah dem Spinnen aufgenommenen Fasern zu verhüten, ist es ratsam, auf der Außenseite ein Homopolymeres oder ein Polymeres mit geringer Adhäsionskraft anzuordnen. Die vorbeschriebenen Beispiele beschreiben die Herstellung von Verbundfäden aus Polymersubstanzen des gleichen Typs. Der erfindungsgemäße Prozeß ermöglicht indessen die Produktion von Verbundfaden aus Polymeren unterschiedlicher Art. Beispielsweise ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, Verbundfaden aus Polymeren des Polyamid- und Polyestertyps miteinander zu spinnen, wobei die erstgenannte Komponente außen und die letztgenannte innen angeordnet wird.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung kräuselbarer Verbundfäden durch gemeinsames konzentrisches Verspinnen zweier verschiedener synthetischer linearer Polymerer, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfäden anschließend so mechanisch verformt werden, daß die beiden Komponenten exzentrisch zueinander verlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verformung durch einseitiges Abschaben der Verbundfäden erfolgt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen