DE1669479A1 - Zusammengesetzte Polyolefin/Polyamid-Faeden - Google Patents

Description

Kanegafuchi Boseki Kabushiki Kaisha in Tokyo/Japan

und

Snla Viscose Societa Kationale Industria Applicazioni

Viscosa Sop.A₀ in Mailand/Italien " '

Zusammengesetzte Polyolefin/Polyamid-Fäden

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen zusammengesetzten Faden, der aus zwei verschiedenen faserbildenden
thermoplastischen synthetischen linearen Polymerkomponenten besteht, die in einem Seite-an-Seite-Verhältnie angeordnet sind und sich gleichmäßig über die gesamte Länge des Fadens erstrecken und welche durch Behandlung mit Wärme oder einem Quellmittel gekräuselt werden können, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung desselben.

Thermoplastische synthetische lineare Polymere, wie z.B.
Polyamide, Polyester, Polyolefine usw», liefern synthetische

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Fäden mit einer vorzüglichen Festigkeit und Dehnfähigkeit sowie einer vorzüglichen Dauerhaftigkeit und Waschbeständigkeit. Jedoch besitzen die aus diesen Polymeren hergestellten Fasern Nachteile bezüglich ihrer Deckeigenschaften, ihrer Farbstoff affinität und ihres Waeeeranziehungsveraögens. Aus diesen Gründen ist man zu einer Mischpolymerisation, zur Verwendung von Gemischen und vielen anderen chemischen oder physikalischen Verbesserungen übergegangen·

Unter diesen hat in jüngerer Zeit ein Verfahren zur Herstellung von zusammengesetzten Fäden Interesse gefunden, wobei verschiedene Polymere getrennt geschmolzen, einer gemeinsamen öffnung zugeführt und beim Spinnen miteinander vereinigt werden» so daß ein zusammengesetzter Faden erhalten wird, in welchem die verschiedenen Polymeren sich über die gesamte Länge eines einheitlichen Fadens erstrecken und miteinander verbunden sind. Der erhaltene zusammengesetzte Faden besitzt nicht nur jede Eigenschaft der einzelnen Polymeren, die den Faden bilden, sondern er besitzt auch eine latente Kräuselung» die anschließend durch eine einfache Wärmebehandlung oder sine Quellmittelbehandlung entwickelt werden kann« Bei der Herstellung eines solchen zueatdtengeeetzten Fadens ist dasjenige Verfahren vorteilhaft, bei welchem die verschiedenon Polymeren miteinander in. einem Seite-an-Seite-Verhältnie verbündet werden, da ein solches Verfahren durch eine verhältnismäßig einfache Spinnvorrichtung ausgeführt werden kann* Je-

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doch mUesen hierbei *ur Erzielung einer guten gegenseitig«* Haftung ßolcho Polymeren verwendet werden, die verhälttiiamaöig ähnliche chemische Eigenschaften oder Strukturen besitzen. Beispielsweise kann als eine Komponente ein Hoaopolymr uad als andere Komponente ein Mischpolymer, das hauptsächlich bus der Monomerkomponente des genannten Homopolymers besteht, rervendet werden. Aus diesem Grunde besitzen die erhaltenen Fäden eine schlechte Kräuselungsfähigkeit, und ihre Eigenschaften können nicht durch eine Kombination verschiedener faserbildender Komponenten in der Weise verbessert werden, daß die einzelnen Vorteile und Nachteile gegeneinander ausgeglichen werden,

Ea wurde nunmehr gefunden, daß Polyolefinpolymere zu verschiedenen Polyamidpolymeren, welche beträchtlich unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften in Bezug auf die genannten Folyolefinpolymeren besitzen, eine vorzügliche Affinität aufweisen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zusammengesetzten Faden vom Seite-an-Seite-Typ aus einem PoIyamidpolymer und einem Polyolef inpolymer herzustellen, der eine vorzügliche Kränselbarkeit ohne Spaltung oder Trennung der beiden Polymeren besitzt. Eine weitere Aufgabe ist es, einen neuen zusammengesetzten Faden zu schaffen, der sowohl die Eigenschaften eines Polyolefinfadens als auch eines Polyamid-

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fadena besitzt.

Die genannten Aufgaben werden geltet durch ein Verfahren rar Herstellung elnee zueaonengeeetsten Fadens, bei vele&em swvl Polymere getrennt geschmolsen und gleichseitig durch eine gemeinsame öffnung ausgepreßt werden, wobei ein zusammengesetzter Faden erhalten wird, in welchem diese Polymeren glelchsiedg In einem Seite-an-Seite-Verhältnie Über die länge eines ein«· heltliohen Fadens angeordnet sind, welches dadurch gekennzeioh·*- net ist, daß als das eine Polyner ein Polyolefin und als das andere Polymer ein höhere· lineares Polyamid, welches sich wiederholende Struktureinheiten der folgenden Formel -{lH(OH₂)JIH.OO(OH₂)_n-2004— oder

worin m und η Ganzzahlen von 10 bis 12 darstellen, verwendet wird.

Oeatl der Brfindung können eis Polyolefine geradkettig* lineare Polyolefine, wie s.B. die bekannten Poly- ot-elefine oder die Derivate dereelben, rerwendet werden« Als Beispiel· sollen hler genannt werden» Polyäthylen, Polypropylen, Polylmteo-1, Polypenten-1, Poly-J-methyllniten-1, Poly-4-methylpenten-i usw. BesUglloh ihrer Herstellungswelsen und ihrer MolekUlstruktur besteht bei den Polyolefinen keine Beschränkung; ss können Polymere sowohl der Isotaktisohen Struktur als auch der

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ataktisohen Struktur verwendet werden. Weiterhin ist der Polymerisat ionsgrad nicht wichtig, solange dl« Polymeren Fäden au bilden vermögen.

Die gemäfi der Erfindung za verwendenden Polyamine sind, wie aus 4er obigen allgemeinen Formel ersichtlich ist, höhere lineare Polyamide _v in welchen die Anzahl der Xettenkohlen- et off atome in jeder eich wiederholenden Struktureinheit 10 bis 12 beträgt, wie z.B. Nylon-11, Hylon-12, HyIon-11,10, HyIon-11,ί2, Nylon-12,12, sowie die Mischpolymeren und die ' Gemische daraus. Wenn ein Bylon alt weniger al· 9 Kohlenstoffatomen in der sich wiederholenden Struktureinheit verwendet wird, dann tritt wehrend des Verstreokens oder bei anderen Verarbeitungsvorgängen nach dem Verstrecken ein· . Spaltung zwischen dem Nylon und dem Polyolefin auf, so daß der gewünschte zusammengesetzte Faden nicht erhalten werden kann. Insbesondere besitzen Hylon-6 und Nylon-66 im wesentlichen keine Affinität gegenüber Polyolefin, so dafi sie beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht verwendet werden kOn- ( nen. Die Polyamide mit sich wiederholenden Struktureinheiten mit mehr als 13 Kohlenstoff atomen haben niedrigere Sohmelepunkte und sind für faserbildende Materialien nicht geeignet.

Höhere lineare Polyamide, welche eine Kohlenetoff anzahl in den sich wiederholenden Struktureinheiten im obengenannten

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• · _t.'

Berede« tipi*»·«« ergeben gut· übten. Jedoch seifen τβη den **Xya*ldea, «ob denen bisher sugsnefrlssn wurde, das warn ihnen keine wn—ngosetaten lüden diaroh Kooblnation »it Polyolefinen hergestellt werden können, nur die genannten höheren linearen Polymeren gate HaftungBeigenechaften gegenüber Polyolefinen; sie können eonit beia erfindungageaäßen Verfahren yerwendet werden.

Beim <§rfindungegeoaQen Terfahren kann das Eonjugationsrerhaltnie der beiden Polymeren nach Belleben la Bereich τοη ItIO bis 10:1 (TolumenTtrhältnle) je naeh den Terwendiangasweoken gewählt werden; ein Konjfceatiraererbaltnie doflerhalb dieses Bereichs ergibt eine verainderte fjrttoselvngsfähigkeit der erhaltenen aussjsaengeeetsten F&Jen voä wird deshalb berorsugterweise nicht Terwendet.

Öle beiden sdteiaander eu rerblndenden Polymeren werden getrennt gesehaolsen» einsela eine· Spinnkopf für geaeiaeaaes Spinnen sugeftthrt» und gleichseitig.duroh die gleiche öffnung in einer Menge, die des* Torbestiasrfcen Konjugationererhaitnie entapritAt, In Luft oder nStigenfaXls in ein kaltes flüssiges HedluB ausgepreßt, wobei sich ein einheitlicher Faden bildet, der la Anschluß daran auf einer Spule aufgewickelt wird·

Natürlich kann jede bekannte Spinnkopftype für geaelnsaaes Spinnen verwendet werden, aber sur Verminderung τοη Schwierig-

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keiten aufgrund eines großen SehaelepunkiranteMoliiede swisokei den beiden Polymeren wird ti vorgesogen, sine Spinnkopf type bu verwenden, vie sie in der deutschen Patentanmeldung E 59 941 VIIa/29a angegeben ist.

Die naoh dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen susammtngesetzten Fäden können in der üblichen Weise vorstreckt «erden, und die verstreckten Fäden enthalten im Unterschied su herkönanlichen gekräuselten Fäden bereite naoh dta Verstrecken sehr starke spiralenförmige Kräuselungen· Venn Jed©oh der susanmengeeatzte Faden im eparmungsloeen Zustand hsisssr Luft, beissem Wasser» ttberhitetem Dampf oder eine« geeigneten Quellmittel ausgssetBt wird, dann «erden stark Ysrbesesrts Kräuselungen erhalten. Die auf diese Weise entwickelten Krauselungen haben ihren Grund in dem beträchtlichen Unterschied dar Wärmesonrumpfung der Polymeren, nämlich dee Polyamids und des Polyolefins, welche völlig verschiedene Eigenschaften besitzen, so daß diese Kräuselungen wesentlich feinere und stärkere spiralenförmige dreidimensionale Kräuselungen sind, als diejenigen bei herkömmlichen susammengesetetsn Fäden, welche aus der glichen Polymerreihe bestshen. Obwohl Ais beiden den Faden bildenden Polymeren unterschiedliche Eigenschaften besitzen, spalten oder trennen sich diese Polymeren auch nicht nach einem langen Gebrauch, so dafi die Kräuselung, wenn sie in gewissem Grad durch die wiederholte oder kontinuierliche Anwendung einer Zugspannung abgenommen hat, leicht

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durch eine einfache Wärmebehandlung wieder hergestellt verden kann.

Weiterhin ist der nach dem erfindungegemäßen Verfahren hergestellte zusammengesetzte Faden im Vergleich zum herkömmlichen Polyamidfäden nicht nur merklich leichter und er besitzt nicht nur eine höhere Festigkeit, Dehnfähigkeit, Voluminös!- tat und Deckung» sondern er weist auch eine verbesserte Färbbarkeit, ein -verbessertes Wasseranziehungsvermögen uew. auf. Darüber hinaus kann billiges Olefin als der eine fell der faserbildenden Materialien verwendet werden, so daß die Herstellungskosten herabgesetzt werden können. Wenn bei der Herstellung von herkömmlichen zusammengesetzten Fäden ein Homopolymer als das eine Polymer und ein ähnliches Mischpolymer als das andere Polymer verwendet wird, dann ist bei einer Erhöhung des Mischpolymerisationeverhältnisses des Mischpolymers zwecks einer Verbesserung der Kräuselbarkeit ein Nachteil nicht zu vermeiden, daß nämlich die Fäden oftmals klebrig werden. Der naoh dem erfindungsgemäQen Verfahren hergestellte Faden besitzt den Vorteil, daß solche Klebrigkeitserscheinungen und die damit verbundenen Schwierigkeiten überhaupt nicht eintreten.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.

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Zb diesen Beispielen wurde die Baftungefeetigkeit der beide* Polymeren innerhalb θ ine β einheitlichen faden» folgenden»!** gemessen: Be wurden Padenproben mit einer Hage van ungefghr 10 cm verwendet· Diese Proben wurden an eines find· lings eines kurzen Abschnitts in die beiden Komponenten getrennt, iadea sie stark gebogen oder mit einem Quellmittel, nie s.B· 10*1*· Ameisensäure oder ähnlichem, behandelt «orden, vorauf da« Ende des einen abgetrennten Bestandteile bei eimer gegebenen Geschwindigkeit abgezogen wurde; dabei wurde die «ur Tresoang * der beiden Komponenten notwendige Zugspannung elektrisch mit Hilfe eines Spannungsmesser β gemessen« Sie Bestimmung wurde mit Hilfe eines Spannungsmessers mit einem Meßbereich voa + 4 g bei einer Trenngeechwindlgkeit von 2,0 om/mla eesen, und der gemessene Zugspannungsvert wurde durch die Lange der Verbindungslinie der beiden Komponenten am Querschnitt des Fadens als Korrektur des Titers und der gebundenen Oberfläche dividiert und der erhaltene Wert wurde als Haftfestigkeit bezeichnet.

Die prozentuale Kräuselung wurde folgendermaßen bestimmt: 30 Fäden von 25 cm Länge wurden war Herstellung einer Probe gebündelt. Das Probenbündel wurde 10 Hinuten ohne die Anwendung einer Belastung in siedendes Wasser eingetaucht, um die Kräuselungen zu entwickeln, worauf die Probe getrocknet wurde. Die Länge des getrockneten Bündels wurde mit L₁ bezeichnet· Wenn die Kräuselungen durch Anhängen einer Belastung von 0,3 g/d

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an einen Jnde dee getrockneten Blind els aussogen wurde, warft· die Länge L₂ erhalten. Hieraue ergab «ion die prozentuale Kräuselung durch die folgende Formel:

Prozentuale Kräuselung * 2 ** t _ _inft

Die Vlakoeitätszahl von Nylon wurde folgendermaßen bestimmt. O₁2 bis 0,6 g des Polymere wurden Ia a-Kresol bei 30°0 aufgelöst» so daß 100 ca' LBsung erhalten worden. Der Vert der öioh ergibt, wenn man 1 vom Verhältnis aas Fliefleeit der " PolymerlSeung in Sekunden durch Fließzeit des Luaungemittels in Sekunden - gemessen mit einen Ostwald 'sehen Viskosimeter absieht, wurde als Ordinate aufgetragen and dl· Konsentration wurde als Abszisse aufgetragen; der Vert des Schnittpunkts mit der Ordlnatenaohse bei einer Extrapolation auf eine Konzentration von 0 wurde als Viekositätesahl (intrinsic visoosity) genommen·

Beispiel 1

Als Polyolefinpolyaer wurde Polyäthylen mit einer Dichte von 0,930 g/cDp und einem Schmelzfluß Index (in der Folge abgekürzt ale Kt, ASTÄ-J3-1238, g/10 min, 190°ö) τοη 20 und als Polyamidpolymere wurden Nylon-6, Hylon-11, Fylon-11,10 oder Nylon 11,12 mit Tiskpsitätszahlen von 1,17» 1,0, 1,13 und 1,08 verwendet. i)as Polyäthylen und ein Polyamid wurden getrennt geechmolaen und gemeinsam unter Verwendung eines her» köramlichen Spinnkopf 8 für gemeinsames Spinnen alt einem

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von 50150 in etpe*

Seite-an-Seite-Verfalltnie gesponnen, und der erhaltene VsAm, wurde auf «inor Spul· aufgewickelt. Im PsUe rm Hylon-6 mr die Spinnteaperatur 250⁰O und bei den höheren Polyamiden *ar die Spinntemperatur 225⁰O. Der auf diese Weis· erhaltene Faden wurde weiterhin auf das 4,2-fache seiner ureprün^liohen veretredet, voeei ein eusaanengesetBter ?«den tos 16,3 den erhalten wurde.

Sie Elgenuohaften der auf diese Weise erhaltenen rereahied nen -rerstreokten suBSHBengesetsten Paden sind in Tabelle 1 susannengestellt·

Polyamid, wel ches mit Poly äthylen verbun den wurde.	Hylon-6	Nylon-11,	ffylon-11,10	Hylon-11,12
Festigkeit (e/d)	3,9	4,1	3,7	3,6
Dehnfähigkeit	39,4	27,6	28,5	30,6
Blastisitäts- modul (g/d)	23.3	26,5	21,8	22,9
Prosentuale Kräuselung (H)	58	77	76	80
Haftfeetigkeit (g/cm )	18	97	82	94

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Tabelle 1 zeigt, daß die aus höheren Misohpolyamldenund Polyäthylen naoh den erflnduagsgemfteen Verfahren hergestellten Fäden beträchtlich verbesserte gegenseitige Hafttmgeelgenschaften besitzen und daß darüber hinaus die mit heiseeil Wasser behandelten Fäden eine hohe Kräuselung aufweisen.

Beispiel 2

Ein gemeinsames Spinnen wurde in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen, wie sie in Beispiel 1 beschrieben flad» ausgeführt, mit dem Unterschied, daß Polyäthylen mit einer Dichte von 0,960 g/cm' und einen HI von 7 (ASTM-D-1238, g/10 ca, 190⁰C) verwendet wurde. Die eigenschaften der erhaltenen veretreckten Fäden sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Tabelle 2

Polyamid, wel ches mit Poly äthylen verbun den wurde	Nylon-6	Nylon-11	Nylon 11,10	Nylon-11,12
Festigkeit (g/d)	4,8	5,1	5,0	4,7
Sohnfähigkeit(%	I 28,3	31,5	29,1	30,2
Elastizitäts modul (g/d)	24,1	22,8	21,9	22,0
Prozentuale Kräuselung (%)	51	72	69	75
Haftfestigkeit (g/cm)	16	89	81	87

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Die nach dem erfindungsgeatJen Verfahren erhaltenen Fttdea besaßen eine vorzügliche gegenseitige Haftung und eine vorzügliche Sohrumpfbarkeit.

Beispiel 3

Isotaktieofees Polypropylen mit einer Viskositätssahl von 1,45 und einem HI von 6 (ASTM-D-I238, g/10 <sm, 190⁰C) und Hylon-66 mit einer Viskoeitätszanl von 1,18 oder Nylon-11,12, mit einer VJekositätszahl Ton 1,15 wurden getrennt geschmolzen und unter Verwendung eines Spinnkopfs für gemeinsames Spinnen bei einer Dusentemperatur τοη 275°C und einem ZufUhrungsvoluiaenv-erhältnie von 50:50 in einem Seite-an-Seite-Verhältnie gemeinsam gesponnen, und der erhaltene Paden wurde mit einem Absug von 110 auf einer Spule aufgewickelt und dann auf das 5,0-fache unter trockener Wärme und bei einer erhöhten Temperatur von 115⁰C verstreckt, so daß ein susaninengeeetzter Faden von 198 den erhalten wurde· Die Eigenschaften des auf diese Weise erhaltenen zusammengesetzten Fadens sind in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

Polyamide, die mit dem Polypropylen verbunden wurden	Nylon-66	Nylon 11,12
Festigkeit (g/d)	6,6	5,7
Dehnfähigkeit (Jl)	22	28
Elastizitätsmodul (g/d)	26,9	23,2
Prozentuale Kräuselung (Jf)	57	72
Haftfestigkeit (g/cm )	H	68

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Au« Tabelle 3 let ersiohtlioh, dme die durch dae erfindungsgeaäße Verfahren erhaltenen suflaanengeeetaten 1 Iden ein· verbesserte Xxäuselbarkeit und Verbesserte gegenseitige Haftungseigeneohaften besitzen· Weiterhin vurde da· epeeifieche Gtewioht der beiden obigen susaaMngeeetsten PBden geaeseen^ und es vurde gefunden» daß der ausaiaMngeaetste Pad en, der aus herkömsoliehoB Nylon-66 und Polypropylen hergeetellt worden war, ein spezifieohee Qowioht von 1,03 beeaS, vfihrend der aus Mylon-11,12 und Polypropylen geaäß der Erfindung herge-™ stellte ssusairaiengesetate Faden ein spazifiachee G^vioht von

0,95 aufwies, so dafl der letete Paden ein verhältnienäßig - geringes spezifisches Gewicht besaß.

Baispiel 4

Qeaeineauee Spinnen wurde in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen» wie es in Beispiel 3 beschrieben ist» ausgeführt, mit den Unterschied» daß isotaktisches Polypropylen mit einer Viskositätszahl von 1,26 und einen MI von 10 (ASTM-D-1238, g/10 cm,. 190⁰O) und als Polyamide JSTylcn-66 mit einer Yiskositätszahl von 1,18 und Nylon-11,12-Hischpolymer (MisohpolyBerisatlonsverhältnia 90t 10) adt einer Viskositätszahl von 1,18 verwendet wurden· '

Die Eigenschaften der erhaltenen verstreckten Fäden sind in Tabelle 4 zusammengestellt·

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BAU utitGlNAL tabelle 4

Polyaaid·, die Bit Polypropylen verbunden wurden	Iylon-66	Hjrlao-11,12
Festigkeit (g/d)	5,5	5,2
Dehnfahigkelt (*)	28	34
Elastizitätsmodul (g/d)	25,7	22,1
Prozentuale Kräuselung {%)	59	71
Haftfestigkeit (g/ca )	16	72

Eine Belastung Ton 1 g/den wurde auf die beiden obengenannten gekräuselten fäden 10 Minuten lang angewendet, worauf sie weggenommen wurde. Naoh 5 Minuten wurde die obengenannte Belastung wieder angebracht. Naoh einer fünfmaligen Wiederholung dieses Vorgange hatte der Hylon-11,12 geaäß der Erfindung enthaltende zusammengesetzte Faden naoh wie vor gute gegenseitige Haftungseigenschaften» während der Hylon-66 enthaltende susaamengesetzte Faden weitgehend In zwei Komponenten geteilt war.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. ftueaanengeaetzter Polyolofin/Polyamid-Jaden, d«r au* einer faeerbildenden Polyolsfinkoaponente und einer faaerblldenden Folyamldkomponente besteht, die in eines Seite-an-Seit«-VerhältniB angeordnet Bind und eich gleichmäßig¹ Über die gesamte Länge des Padene erstrecken, vel- * eher Faden eine ausgezeichnete Kräuselung entwickelt, wenn er der Wärme oder einem Quellmittel ausgesetzt wird, ohne daß dabei eine Spaltung oder Trennung der beiden Eonponenten eintritt, dadurch gekennzeichnet, daß er als Polyamidkompotienta ein höheres lineares Polyamid enthalt, das mindestens eine sich wiederholende Strukturslnhelt der Formel

—^HH( CH₂ )_mNH.CO(OH J_n-2 ⁰⁰I— oder

worin m und η Ganezahlen von 10 Ms 12 darstellen, btsitst.

2. Zusamengesetzter Folyolefin/Polyanid-Faden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er als faserbildende PoIyanidkoaponente liylon-11» Nylon-12, Nylon-11,10, Hylon-11,12, Nylon-12,12, Mischpolymere daraus oder gefälschte Polymere daraus enthalt..

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3· Zuaanniengeaetzter Polyolefin/Polyamid-Paden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er als faserbildende
Polyolefinkoaponente Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten-1, Polypenten-1, Poly-3-nethylbuten-i, Poly-4-a9thylp«nt#n-1, Hlechpolymere daraus und gemischte Polymere daraus enthält.

4. Zusammengesetzter Polyolefin/Polywaid-Faden nach einem der Ansprüche 1 bia 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolefinkomponentd und die Polyamidkomponente im Faden in einem Volumverhältnis von 1:10 ble 10:1 anwesend sind, λ

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