DE1202932B - Verfahren zur Herstellung gekraeuselter Verbundfaeden - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

DOId

Deutsche Kl.: 29 a-6/20

Nummer: 1 202 932

Aktenzeichen: P 13646 VII a/29 a

Anmeldetag: 24. Februar 1955

Auslegetag: 14. Oktober 1965

Es ist bekannt, Kunstfäden bzw. -fasern durch mechanische Behandlung zu kräuseln. Ebenso sind Verbundfäden, deren Komponenten ein verschiedenes Schrumpfvermögen aufweisen und die aus einem Kern und einer ihn umfassenden Mantelschicht bestehen, bekannt. Auch ist es bekannt, solche Verbundfäden durch eine Schrumpfbehandlung zu kräuseln. Und schließlich ist auch nicht mehr neu, gekräuselte Verbundfäden in der Weise herzustellen, daß man Verbundfäden, deren eine Komponente ein höheres Schrumpfvermögen und gleichzeitig eine niedrigere elastische Erholung gegenüber der anderen Komponente aufweist, nach dem Erspinnen streckt und danach einer Schrumpfbehandlung unterwirft.

Jedoch ist die Beständigkeit derartiger Kräuselungen nicht immer ausreichend. Wohl kann in Fällen, in denen diese Fäden während ihrer Verarbeitung bzw. ihrer Verwendung nur geringer Spannung unterliegen, ihre Kräuselung genügend fest sein. Indessen genügt sie nicht höheren Anforderungen.

Es wurde nun gefunden, daß die Eigenschaften, insbesondere die Beständigkeit der Kräuselung, durch eine Längenfixierung des gestreckten Verbundfadens vor der Kräuselung erheblich verbessert werden kann. Diese Längenfixierung ist von wesentlicher Bedeutung.

Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung gekräuselter Verbundfäden durch gleichzeitiges Verspinnen mindestens zweier verschiedener vollsynthetischer polymerer Komponenten in exzentrischer oder geradseitig längsgeschichteter Anordnung und nachfolgendes Strecken der Verbundfäden, wobei die eine der Komponenten ein höheres Schrumpfvermögen und eine niedrigere elastische Erholung als die andere Komponente oder die anderen Komponenten aufweist, wobei die Erfindung darin besteht, daß die Verbundfäden während oder nach dem Strecken in ihrer Länge fixiert und darauf einer Schrumpfbehandlung in der Wärme, gegebenenfalls nach ihrer Verarbeitung zu einem Gewebe oder Gewirke oder auch nach dem Zerschneiden der Verbundfäden zu Stapelfasern, unterworfen werden.

Das Strecken kann hierbei auf wenigstens 200% der Anfangslänge der Verbundfäden erfolgen. Ferner wird zweckmäßig der gestreckte Faden hierbei durch Behandeln mit einer polaren organischen Flüssigkeit in der Länge fixiert. Auch kann die Längenfixierung durch eine Wärmebehandlung der gespannten Fäden erfolgen, zweckmäßig bei einer Temperatur über der unteren Kristallisationstemperatur des die niedrigere elastische Erholung aufweisenden Bestandteils, jedoch vorzugsweise unterhalb der unteren Kristallisations-Verfahren zur Herstellung gekräuselter
Verbundfäden

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,

Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Abitz, Patentanwalt,

München 27, Pienzenauer Str. 28

Als Erfinder benannt:

Alvin L. Breen, West Chester, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 26. Februar 1954 (412 781)

temperatur des Bestandteils mit der höheren elastischen Erholung.

Ein geeignetes Verfahren zur Bestimmung der unteren Kristallisationstemperatur ist in der USA.-Patentschrift2 578 899 beschrieben.

Der Begriff »elastische Erholung« ist in gleicher Weise zu definieren wie der englische Begriff »Tensile Recovery«. Die Definition dieses Begriffes findet sich in der USA.-Patentschrift 2 604 689, ferner in Textile Research Journal, Vol. 20, Nr. 7, Juli 1950, S. 441, und ebenso in »Textile Fibre Yarns and Fabrics« von E. R. K a s w e 11, erschienen bei Reinhold Publishing Corporation, New York, 1953. Die Bestimmung der durch diesen Begriff gekennzeichneten Eigenschaft wird durch Anwendung einer konstanten Streckungsgeschwindigkeit durchgeführt. Zum Beispiel wird ein bestimmtes Garn auf 5% der ursprünglichen Länge mit einer Geschwindigkeit von 1% der Fadenlänge je Minute gestreckt und der gestreckte Faden 30 Sekunden festgehalten, worauf mit der gleichen Geschwindigkeit, wie der Faden gestreckt wurde, die Zugkraft nachzulassen und dann die Länge des Fadens zu messen und diese Länge prozentual zur ursprünglichen Fadenlänge auszudrücken ist.

Vorzugsweise sind die Polymeren im Fadenquerschnitt so angeordnet, daß ein Kern aus einem Bestandteil von einer oder mehreren exzentrischen, kreisförmigen Hüllen der anderen Bestandteile umgeben ist (Mantelfasern). Dabei soll das Polymere

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mit der größeren Schrumpfung, vorzugsweise folgenden 300 Kräuselungen auf 25 mm ergibt. Die Kräusel-

Bedingungen ganz oder teilweise entsprechen: beständigkeit, nach der oben aufgeführten Methode

a) Es hat einen Anfangsmodul von wenigstens bestimmt, beträgt 50 bis 100%· Verbundfasern mit 5,0 g/Denier, einer Kräuselbeständigkeit von 80% oder mehr sind

b) eine Schrumpfung von wenigstens 7%; 5 zu bevorzugen.

c) es weist bei einer Dehnung von 50 % seiner Bruch- Zudem können bereits die gestreckten und fixierten, dehnung eine bleibende Dehnung von weniger eine potentielle Kräuselung aufweisenden Verbundais 10% ^aui> und fäden oder die aus ihnen erhältlichen Stapelfasern

d) die Bruchdehnung ist größer als 15 %. durch Spinnen, Weben, Wirken u. dgl. zu Textilhalb-Der erfindungsgemäß erhaltene Verbundfaden hat io oder Textilfertigwaren verarbeitet werden, und diese

im allgemeinen eine beständige wendeiförmige Krau- können dann einer Schrumpfbehandlung zwecks

seiung, wobei das Polymere mit größerer elastischer Auslösung der Kräuselung unterworfen werden.

Erholung im Innern der Wendel liegt. Das Polymere Bei der Herstellung von Geweben oder Gewirken,

größerer Schrumpfung ist vorzugsweise ein Polyamid, _z. B. Teppichen, hat es sich als besonders vorteilhaft

und es ist vornehmlich als Hülle zu dem Kern an- 15 erwiesen, an Stelle der gekräuselten Fäden oder Garne

geordnet. Dabei kann das andere Polymere ein Poly- die gestreckten und gegebenenfalls längsfixierten

ester sein. Verbundfäden, denen also eine Kräuselfähigkeit

Der Bestandteil mit der größeren elastischen potentiell innewohnt, vor dem Schrumpfen zu verErholung unterliegt bei den erfindungsgemäß ge- weben und zu verwirken.

kräuselten Verbundfäden beim Geraderichten der _ao Beim Spinnen werden die Polymeren nicht wesent-

Kräuselung durch eine äußere Kraft der größeren Hch vermischt, sondern getrennt nach einer Düse

Spannung. Dieser Bestandteil soll als »Spannungs- gefördert, aus der sie gleichzeitig austreten, so daß

komponente« bezeichnet werden. ein einziger Faden gebildet wird, in dem jede Kom-

Das nach der Erfindung erzeugte gekräuselte Textil- ponente im wesentlichen für sich und exzentrisch oder gut zeigt gegenüber den bekannten Kräuselformen 25 geradseitig längsgeschichtet zu der anderen angeordnet eine wesentlich höhere Beständigkeit, insbesondere ist, die Komponenten aber zu einem einheitlichen gegenüber großen Spannungen, wie sie bei dem Ver- Faden verbunden sind. Mit den im nachfolgenden arbeiten und bestimmungsgemäßen Verbrauch auf- _zu beschreibenden Spinndüsen werden im Wege des treten, ganz besonders wenn die Fäden aus einem Schmelzspinnens Fäden von glatter Oberfläche und Polyamid und einem Polyester zusammengesetzt sind _3o im wesentlichen rundem Querschnitt und mit regel- und das Polyamid die größere Schrumpfung aufweist mäßigen Grenzlinien erhalten,
und als Hülle um einen Polyesterkern exzentrisch o_azu sollen die Zeichnungen die Erfindung anangeordnet ist. schaulich erläutern.

Für die Beurteilung gekräuselter zusammen- Fig. 1 ist eine Draufsicht auf einen Düsenkopf

gesetzter Fäden ist daher ein Verfahren zur Ermittlung _{35 nac}h Fig. 2; in

der Kräuselbeständigkeit äußerst wichtig. Ein solches F i g. 2 ist 'ein senkrechter Schnitt in Richtung II-II

ist in der USA.-Patentschrift 2 287 099 beschrieben, _nacn Fig. 1 dargestellt;

wonach die gekräuselten Fäden 30 Sekunden in _F j _g. 3 'i_st eine Unteransicht in Richtung III-III

Wasser von 6O⁰C getaucht werden und dabei eine _nach Fig. 2; in

verhältnismäßig geringe Zugspannung von 0,03 g/ ₄₀ F i g. 4 ist eine Unteransicht in Richtung IV-IV

Denier auf den Faden ausgeübt wird. Derartige u^h F i g. 2 dargestellt;

Zugkräfte sind aber wesentlich geringer als sie gewöhn- Fig. 5 ist ein Schnitt in Richtung V-V nach lieh beim bestimmungsgemäßen Gebrauch von Textil- F i g. 2 durch eine Düse in vergrößertem Maßstab; waren auf die Einzelfäden ausgeübt werden. Deshalb F i g. 6 ist ein senkrechter Schnitt durch einen ■wurde ein strengeres Prüfverfahren entwickelt, das den ₄₅ Düsenkopf zur Herstellung von Fäden mit nebenpraktischen Bedingungen mehr entspricht. einanderliegenden Komponenten;

Das gekräuselte Garn oder die Fäden werden zu F i g. 7 ist ein Schnitt in Richtung VII-VII nach

einem Strang geformt, dessen Länge α in Zentimetern F i g. 6;

ohne Ausübung eines Zuges gemessen wird. Dann Fig.'8 zeigt die erfindungsgemäßen Fäden als

wird der Strang mit einem Gewicht beschwert, das _5o Mantelfäden mit Kern und Hülle im Querschnitt in

0,01 g/Denier entspricht, und die Längen in Zenti- vergrößertem Maßstab; in

meiern des gestreckten Stranges gemessen. Dann wird F i g. 9 sind erfindungsgemäße längsgeschichtete

der Strang 30 Sekunden mit einem Gewicht beschwert, fäden mit nebeneinanderliegenden Komponenten im

das 1,0 g/Denier entspricht. Darauf läßt man den Querschnitt dargestellt;

Strang nach Entfernung des Gewichtes 30 Sekunden ₅₅ ρ i g. 10 zeigt schaub'ildlich einen Kräuselabschnitt

lang zurückfedern und mißt dann die Länge c in der α-Form nach der Erfindung;

Zentimetern. F i g. 11 ist die schaubildliche Ansicht eines er-

Die Kräuselbeständigkeit wird dann aus der findungsgemäßen Kräuselabschnittes der 0-Form;

folgenden Gleichung errechnet: F i g. 12 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum

ι b \ 60 fortlaufenden Herstellen der erfindungsgemäßen Fäden.

( l) Wie aus F i g. 2, 3 und 4 zu ersehen ist, weist der

% Kräuselbeständigkeit = 100- . Düsenkopf 1 zwei Kammern 2 und 3 auf, die durch

Ib \ eine Trennwand 4 voneinander getrennt sind und die

1 "^ ~~ M mit verschiedenen Polymeren 13,14 beschickt sind.

65 Der Boden hat eine Anzahl von öffnungen 5, die über

Die erfindungsgemäßen Verbundfäden aus zwei Nuten 6 und Ausnehmungen 23 in einem Mittelteil 7 Bestandteilen weisen eine dichte, haltbare Kräuselung mit darunterliegenden Auslaßöffnungen 8 bzw. Röhrauf, die meist mehl als 10 Kräuselungen bis zu chen 31 in Verbindung stehen. Die Röhrchen 31

erstrecken sich in die in einer Bodenplatte 10 des vorgeschlagenen Kombinationen von synthetischen Düsenkopfes angeordneten Austrittsdüsen 9 (F i g. 5). Hochpolymeren der Fall war, so führt ein starker Zug Aus der Kammer 2 fließt das Polymere 14 durch die zu einer Abschwächung des Grades und der Straffheit Bohrungen 5 in Öffnungen 11 der Mittelplatte 7 in der Kräuselung, weil das die Spannungskomponente Nuten 12 und Ausnehmungen 29 der Bodenplatte 10. 5 liefernde Polymere keine so große elastische Erholung Die Düsenkopfteile 1, 7 und 10 sind durch Dich- aufweist wie die andere Polymerenkomponente. Diese tungen 25 abgedichtet und werden durch Verschrau- Nachteile weisen die neuen erfindungsgemäßen gebungen oder Druck in der in F i g. 2 dargestellten kräuselten Fäden nicht auf, weil die Komponente Lage zusammengehalten. mit den besseren Erholungseigenschaften die Span-

Wie aus F i g. 2 und 5 zu ersehen ist, fließt das io nungskomponente, also die Komponente ist, die die Polymere 13 aus der Kammer 3 durch die Röhrchen 8, Spannung aufnimmt.

31 und bildet den Kern des Fadens, der beim Verlassen In den folgenden Beispielen bedeuten Mengendes Röhrchens 31 von der Schmelze 14 des anderen angaben Gewichtsmengen.
Polymeren aus der Kammer 2 umhüllt wird. Beide „ . · ι ι

werden in einer Einziehung30 der Austrittsdüse9 15 Beispiel 1

verbunden und treten gleichzeitig in Form eines Polyäthylenterephthalat-Flocken einer Eigenvis-

Verbundfadens der Mantelform, also mit Kern und kosität von 0,67 in einem Gemisch aus 58,8 Teilen Hülle, aus. Das Röhrchen 31 liegt exzentrisch in der Phenol und 41,2 Teilen Trichlorphenol und PoIy-Austrittsdüse, so daß die beiden Polymeren 13 und 14 hexamethylen-adipinsäureamid-Flocken einer Eigenim Fadenquerschnitt exzentrisch angeordnet sind. Je ao viskosität von 1,02 in m-Kresol werden getrennt größer die Exzentrizität, um so stärkei ist die Kräusel- geschmolzen und bei 285⁰C aus einem Düsenkopf wirkung. Wie aus F i g. 8 zu ersehen ist, haben die nach F i g. 2 versponnen. Die Polyesterschmelze wird auf diese Weise durch Schmelzspinnen gewonnenen durch das innere Röhrchen 8, 31 und das Polyamid Mantelfäden im wesentlichen runde und gleichförmige durch den die Röhrchen 8, 31 umgebenden Ringraum Oberflächen. Selbst der Kern 13 ist im wesentlichen 25 der Austrittsdüsen 9 gepreßt, so daß Mantelfäden von rundem Querschnitt und in allen Fällen ist er entstehen. Die aus den Düsen 9 austretenden Fäden völlig von der Hülle aus dem anderen Polymeren 14 werden an der Luft gekühlt. F i g. 8 zeigt einen eingeschlossen, so daß der Kern 13 nicht an die Ober- Querschnitt durch ein solches Fadenbündel. Die nach fläche des Fadens gelangt, auch wenn bei einem einer Mikrophotographie angefertigte Zeichnung zeigt Faden 15 (F i g. 8) der Kern 13 der Fadenoberfläche 30 deutlich die exzentrische Anordnung der Polyesteran einer Stelle ziemlich nahe kommt. kerne 13 in den Polyamidhüllen 14.

Zur Herstellung von Verbundfäden mit exzen- Diese Mantelfäden werden auf geringeren Quer-

trischem Kern-und-Hülle-Gef üge verwendet man Poly- schnitt ausgezogen, indem sie nach dem Austritt aus mere solcher Beschaffenheit, daß das Polymere 13 den Spinndüsen mit einer Geschwindigkeit verstreckt des Kernes die höhere elastische Erholung aufweist. 35 werden, die etwa lOOmal so groß wie die Spinn-Zeigt das Polymere 14 eine stärkere Schrumpfung als geschwindigkeit ist. Nach dem Spinnen und Kühlen das Polymere 13, so wird die in Fig. 10 dargestellte werden sie bei Raumtemperatur von 20°C über einen Kräuselung erzielt, wobei das Polymere 14 im Innern Stift auf das 3,3fache ihrer ursprünglichen Länge der Wendel angeordnet ist. Diese Kräuselungsart, bei gestreckt. Etwa 91 m der so gestreckten Fäden wurden der das Polymere 14 von niederer elastischer Erholung 40 fest auf eine Spule gewunden und die Spule in einem im Innern der Wendel angeordnet ist, soll als «-Krause- elektrisch beheizten Schrank 30 Minuten auf 115°C lung bezeichnet werden. Da das Polymere auf der erhitzt. Dann wurde die Spule herausgenommen, Innenseite der Wendel die Spannung aufnimmt, ist abgekühlt und die Fäden abgewickelt. Sie zeigten es erforderlich, daß es auch die höhere elastische keine besondere Kräuselung. Jedoch wohnt ihnen eine Erholung aufweist, um eine hohe Kräuselreversibilität 45 potentielle Kräuselung inne, die im Anschluß an die zu erzielen. Wärmebehandlung oder auch jederzeit später, nach-

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält dem die Fäden verwebt oder verwirkt oder zu Stapelman gekräuselte Fäden gemäß F i g. 11, bei welcher fasern zerschnitten sind, erweckt werden kann,
das Polyamid 13 mit höherer elastischer Erholung . -19

auf der Innenseite der Wendel angeordnet ist (hier als 50 B e 1 s ρ 1 e 1 2

»/^-Kräuselung« bezeichnet). Diese Umwandlung der Ein Teil der nach Beispiel 1 erhaltenen, eine poten-

a-Form in die jS-Form kann als »Umkehrkräuselung« tielle Kräuselung aufweisenden endlosen Fäden wurde bezeichnet werden. Bei einer solchen Umkehrung im Strang ohne Anwendung eines Zuges 1 Minute in wird das Polymere so umgewandelt, daß es die größere kochendes Wasser gebracht, worauf sich augen-Schrumpfung zeigt, aber die höhere elastische Er- 55 blicklich eine dichte wendeiförmige Kräuselung entholung behält. wickelte. Die Fäden enthielten auf 25 mm Länge

Ein verhältnismäßig geringer Zug auf die gekräu- im Durchschnitt 50 Kräuselungen. Die mikroskopische selten Fäden bewirkt wegen des verhältnismäßig Untersuchung zeigte, daß der Kern aus Polyäthylenniedrigen Kräuselmoduls eine Streckung der Wendel terephthalat auf der Außenseite und die dickeren bis zu einer Geraderichtung der Fäden. Ist der aus- 60 Teile der Polyamidhülle auf der Innenseite der geübte Zug größer als der Kräuselmodul, so wird der einfachen Wendel lagen. Die Fäden wiesen also die Verbundfaden gestreckt, wobei die auf der Innenseite /?-Form der Kräuselung auf.
der Wendel liegende kürzere Komponente am stärk- . . .

sten beansprucht, also auf die innere Komponente Beispiel

ein stärkerer Zug als auf die äußere ausgeübt wird. 65 Ein Teil der Mantel-Verbundfäden nach Beispiel 1 Hat das die Spannungskomponente liefernde Polymere wurde zu einem 56fädigen Garn eines Gesamtdeniers das geringere elastische Erholungsvermögen, wie es von 180 verzwirnt. Die Zwirnung wies 0,5 Drehungen bei den bisher zur Herstellung gekräuselter Fäden je 25 mm auf. Das Garn wurde zu einem Schlauch

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gewiikt, der in flachem Zustand in doppelter Stärke werden gute Ergebnisse erzielt, wenn der eine Bestand-40 mm breit war. Ein 304 mm langes Stück dieses teil wenigstens 20% und der andere 80% beträgt. Schlauches wurde 30 Sekunden in 0,5 % Fettalkohol- Die etwa gleiche Anteile enthaltenden Verbundfäden sulfonat enthaltendes kochendes Wasser gebracht, zeichnen sich durch eine größere Dichte und Bedarauf gespült, geschleudert und an der Luft getrock- 5 ständigkeit der Kräuselung aus.
net. Das trockene Gewirk war 34,9 mm breit und Manchmal ist es erwünscht, aus einem Düsenkopf 136,5 mm lang. Die Masse und die Deckkraft des ein Fadenbündel zu spinnen, das aus Fäden verGewirkes war entsprechend erhöht. Durch mäßigen schieden prozentualer Zusammensetzung besteht. Bei-Zug konnte das Gewirk über seine ursprüngliche spielsweise kann ein solches Bündel aus Verbundfäden Länge hinaus gedehnt werden, jedoch kehrte es bei io mit zwei Bestandteilen die Spannungskomponente Nachlassen des Zuges auf seine geschrumpfte Form in einer Menge von 20% und die andere von 80% zurück. Dieses gute Formerhaltungsvermögen der und andere Fäden im Verhältnis 30: 70%) 40: 60% gekochten Wirkware ist auf die hohe Kräuselungs- und 50: 50% aufweisen. Solche Verbundfadenbündel beständigkeit der erfindungsgemäßen Verbundfäden mit verschieden zusammengesetzten Fäden können zurückzuführen. 15 z. B. mit dem in F i g. 6 und 7 dargestellten Düsenkopf

Wenn die gesponnenen und gestreckten Fäden nach hergestellt werden. Der Düsenkopf besteht aus zwei

Beispiel 1 der Schrumpfbehandlung nach den Bei- Teilen, dem Oberteil 16 und einer Bodenplatte 21.

spielen 2 und 3 ohne die im Beispiel 1 vorgesehene Das Oberteil 16 weist zwei Kammern 17 und 18 auf,

Längenfixierung unterworfen wurden, ergaben sich die durch eine Mittelwand voneinander getrennt sind

sehr stark gekräuselte Fäden. Jedoch zeigte die mikro- ao und mit Bohrungen 19 in Verbindung stehen, durch

skopische Untersuchung der Fadenquerschnitte, daß die die Spinnmasse durch Ausnehmungen 22 in

die Kerne aus den Polyestern an der Innenseite und Nuten 20 geführt wird. Jede Nut ist mit einer Austritts-

die dickeren Teile der Polyamidhülle an der Außen- düse 24 verbunden. Der Düsenkopf ist durch eine

seite der Wendel lagen. Die Fasern wiesen also die Dichtung 25 abgedichtet.

α-Form auf und zeigten nicht die Kräuselbeständigkeit 25 Bei dem in F i g. 6 und 7 dargestellten Düsenkopf

der ß-Form. sind keine in die Austrittsdüsen 24 führenden Röhrchen

Beispiel 4 vorgesehen wie die Röhrchen 8 bei den Austrittsdüsen 9

nach F i g. 2. Daher fließen die aus den Kammern 17

Polyäthylenterephthalat-Flocken einer Eigenviskosi- und 18 durch die Bohrungen 19 strömenden Polymeren

tat von 0,67 in einem Gemisch aus 58,8 Teilen Phenol 30 an den Austrittsdüsen 24 zusammen und treten gleich-

und 41,2 Teilen Trichlorphenol und Polyäthylen einer zeitig aus den Spinndüsen in Form längsgeschichteter

Eigenviskosität von 0,88, bei 0,5%iger Konzentration Fäden aus. In F i g. 9 sind Querschnitte derartiger

in Tetrahydronaphthalin bei 125° C gemessen, wurden Fäden 26 in größerem Maßstab veranschaulicht, wo-

jedes für sich geschmolzen und bei 296° C aus einem bei mit 27 der eine Polymerenbestandteil und mit 28

Düsenkopf nach F i g. 2 gesponnen. Dabei wurde das 35 der andere bezeichnet ist.

Polyäthylen durch die inneren Röhrchen 8,31 und Das Spinnen, Strecken und die Längenfixierung

der Polyester durch den diese umgebenden Ringraum der Spannungskomponente des Verbundfadens und

gefördert, so daß ein Kern-und-Hülle-Faden oder die Kräuselungsnachbehandlung sind bisher als absatz-

Mantelfaden entstand. weise Maßnahmen beschrieben worden. Man kann

Nach dem Spinnen und Aufspulen wurden die ab- 40 aber zum gleichen Ergebnis auch in vollkontinuierlicher

gekühlten Fäden durch ein Wasserbad von 30° C Arbeitsweise gelangen. In F i g. 12 ist eine Vorrichtung

auf eine auf 65⁰C erhitzte Walze und dann auf eine zur Durchführung eines solchen fortlaufenden Ver-

nicht erwärmte, aber mit höherer Geschwindigkeit fahrens schematisch dargestellt. Die Vorrichtung

umlaufende Walze geführt, so daß die Fäden eine enthält einen Streckstab 32, an dem das Strecken

Streckung auf etwa das 2,6fache erfuhren. 45 der Fäden 35 vorgenommen wird, eine Heizquelle 33,

Ein Teil dieser endlosen Fäden wurde im Strang die beispielsweise aus heißen metallischen Oberflächen in entspanntem Zustand 1 Minute lang in kochendes besteht, und eine Streckrolle 34. In dem folgenden Wasser gebiacht, worauf sie sich augenblicklich Beispiel ist ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkräuselten. Die mikroskopische Prüfung ergab, daß fäden beispielsweise beschrieben, wobei die Fäden der dickere Teil der Polyesterhülle auf der Innenseite 50 eine beständige Umkehrkräuselung der /S-Form aufder einfachen Wendel lag, was einer α-Kräuselung weisen.

entspricht. Die Kräuselungsbeständigkeit dieser Fäden Beispiel 5
betrug, nach dem erwähnten neuen Verfahren bestimmt,

weniger als 25 %· Durch einen Düsenkopf gemäß F i g. 2 mit 34 Düsen

Ein anderer Teil der frischgesponnenen Fäden wurde 55 wird nach dem Verfahren gemäß Beispiel 1 ein Polyfest auf eine Spule gewickelt und 1 Minute bei Raum- äthylenterephthalat - Polyhexamethylen - adipinsäuretemperatur in Aceton getaucht. Dann wurden die amid-Verbundfaden der Mantelform hergestellt. Die Fäden zu Strängen geformt und in entspanntem Fäden 35 (F i g. 12) werden durch Ausziehen mittels Zustand 1 Minute in kochendes Wasser gebracht. etwa der 500fachen Geschwindigkeit, mit der sie die Es trat sofort eine Kräuselung auf. Die Kräusel- 60 Düsen verlassen, verfeinert, also gestreckt. Nach dem beständigkeit, nach dem neuen Verfahren bestimmt, Kühlen wird das Fadenbündel über den Streckstab 32 lag über 90%. Die mikroskopische Untersuchung gezogen, der auf 85 ⁰C erhitzt ist. Auf dem Wege nach ergab, daß die Fäden eine /^-Kräuselung aufwiesen. der Streckrolle 34 wird das Fadenbündel an einer

Nach den obigen Beispielen bestehen die Verbund- auf 140⁰C erhitzten Metallplatte 33 vorübergezogen, fäden aus etwa gleichen Teilen der beiden Bestandteile, 65 Das Streckverhältnis beträgt 3,56. Die Fäden, deren jedoch kann es zweckmäßig sein, den einen Bestand- Stärke etwa 2 Denier beträgt, sind nach dieser Beteil in größerer und den anderen in entsprechend handlung praktisch ungewellt, weisen aber eine kleinerer Menge zu verwenden. Im allgemeinen potentielle Kräuselung auf, die entwickelt werden

kann, indem die spannungsfreien Fäden kurze Zeit Bestandteils oder der Bestandteile und der Zeitdauer, in kochendes Wasser getaucht werden. Dabei entsteht während der die Verbundfäden der Wärmebehandlung augenblicklich eine dichte, wendeiförmige Kräuselung in gespanntem Zustand ausgesetzt werden, eine von etwa 60 Kräuseln auf 25 mm Länge, die sich auf höhere oder niedere Temperatur angewandt werden, 170 °/o ausstrecken lassen und die eine Kräusel- 5 um optimale Ergebnisse und die größte Kräuselung zu beständigkeit von 90% nach dem oben aufgeführten erzielen. Diese Temperatur kann in weiten Grenzen Verfahren unter Anwendung einer Belastung von schwanken und bis zu 100⁰C betragen oder darüber lg/Denier während 30 Sekunden aufweisen. Die oberhalb der Kristallisationstemperatur der Spannungsmikroskopische Prüfung dieser Kräuselfäden ergab, komponente liegen. Die besten Ergebnisse werden daß die jS-Form vorlag, in der die dickeren Teile der io aber im allgemeinen bei Temperaturen erzielt, die Polyamidhülle auf der Innenseite der einfachen etwa 5 bis 70⁰C über der Kristallisationstemperatur Wendel liegen. der Spannungskomponente liegen. Man wendet die

Ähnliche Verbundfäden können nach diesem Ver- niedrigen Temperaturbereiche an, Wenn die Fäden

fahren, jedoch unter Fortlassen der Längenfixierung der Wärmebehandlung in gespanntem Zustand längere

mittels der Wärmeplatte 33 erzielt werden, wobei die 15 Zeit, z. B. 30 bis 60 Minuten, ausgesetzt werden,

Streckbarkeit der Kräuseln nur 70 % und die Kräusel- während die höheren Temperaturen bei kürzerer

beständigkeit nur 40% betrug. Wärmebehandlung von einigen Minuten oder Se-

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbund- künden oder weniger Anwendung finden. Die Tem-

fäden mit haltbarer Kiäuselung unter Längenfixierung peratur, bei der die Wärmebehandlung stattfindet,

können alle Arten von synthetischen fadenbildenden 20 muß auf alle Fälle unterhalb des Erweichungs- oder

Stoffen verwendet werden. Dabei sind die Konden- Schmelzpunktes des niedriger schmelzenen Bestand-

sationspolymeren, z. B. die Polyamide, die Poly- teils liegen. Für eine bestimmte Kombination bei

sulfonamide, die Polyester, insbesondere solche, die gegebener Verfahrensweise muß aber die Temperatur

sich nach dem Schmelzspinnverfahren leicht ver- bei der Wärmebehandlung ziemlich genau eingehalten

spinnen lassen, zu bevorzugen, weil sie im Handel 25 werden, und sie soll in einem Bereich von ±10 bis

zur Verfügung stehen, sich leicht verarbeiten lassen ±15° C der optimalen Temperatur liegen, um die

und ausgezeichnete Eigenschaften aufweisen. Beispiels- besten Ergebnisse zu erzielen. Bei dem kontinuierlichen

weise können fadenbildende Polyamide und Polyester Verfahren nach Beispiel 5 ist die Temperatur von

verwendet werden, wie sie in den USA.-Patentschriften 140° C der Wärmeplatte 33 in den Grenzen von

2 071250, 2 071253, 2130 523, 2 465 319, 2130 948, 30 etwa ±10° C einzuhalten, wenn ein Garn von maxi-

2 190 770 und anderen beschrieben sind. Als besonders maler Kräuselbeständigkeit und Kräuseldichte erhalten

geeignet haben sich Polyhexamethylen-adipinsäure- werden soll. Kommt es nicht so sehr auf die optimalen

amid, Polyhexamethylen-sebacinsäureamid, Poly-e-ca- Ergebnisse an, so kann die Temperatur der Wärme-

pronsäureamid und deren Mischpolymere erwiesen. platte in Grenzen von ±15 bis 20⁰C schwanken. Die

Unter den Polyestern sind neben dem Polyäthylen- 35 Temperatur des Streckstabes ist nicht so wesentlich

terephthalat, das sich für die meisten Zwecke besonders wie die der Wärmeplatte 33. Sie soll aber um nicht

gut eignet, auch dessen Mischpolymere mit geringen mehr als etwa 30° C, vorzugsweise nicht mehr als um

Anteilen von wiederkehrenden Einheiten aus Sebacin- etwa 15⁰C, von der im Beispiel 5 angegebenen

oder Adipinsäure und von Glykol mit mehr als zwei Temperatur von 85° C abweichen. Wie bereits erwähnt,

Kohlenstoffen in der Kette verwendbar. 40 können die optimalen Temperaturen je nach dem

Weitere geeignete Polymeren finden sich unter den angewandten Spinnverfahren und den Behandlungs-

Polyharnstoffen oder Polycarbamiden. Auch die bedingungen sowie den verschiedenen Ausgangsstoff-

Polyvinylverbindungen sind brauchbar, wie Poly- kombinationen innerhalb weiter Grenzen schwanken.

äthylen.Polyacrylnitri^Polyvinylchlorid.Polyvinyliden- Bekanntlich haben auch Weichmacher einen großen

chlorid u. dgl. Wie bereits erwähnt wurde, können diese 45 Einfluß auf die Kristallisationstemperatur. Deshalb

Ausgangsstoffe für die erfindungsgemäßen Verbund- kann man nach der vorliegenden Erfindung der

fäden unter Längenfixierung nur dann verwendet Spannungskomponente einen Weichmacher zusetzen,

werden, wenn sie in den Fäden so angeordnet sind, z. B. einen üblichen organischen Weichmacher, der

daß die Spannungskomponente, die die größere nachträglich entfernt werden kann. Wenn die beiden

Schrumpfung aufweist, unter solchen Bedingungen 50 Polymeren sich in ihrer Feuchtigkeitsaufnahme-

fixiert werden kann, daß die Schrumpfung der anderen fähigkeit unterscheiden, kann auch Wasser als Weich-

Komponente nicht wesentlich vermindert wird, so daß macher dienen.

die Schrumpfungsdifferenz beider Komponenten wenig- Verwendet man Polyhexamethylen-adipinsäureamid

stens 5°/₀, vorzugsweise 10% oder mehr, beträgt. und Polyäthylenterephthalat als Bestandteile und

Die physikalischen Eigenschaften, insbesondere die 55 macht das Polyamid wenigstens einen Teil der Hülle

bleibende Schrumpfung, das Rückstellvermögen oder des Verbundfadens aus, so ist die Hauptmenge der

die Fixierung unter Strecken der fadenbildenden Feuchtigkeit des Polyamids vorzugsweise vor oder

Polymeren sind an sich bekannt. Daher kann ohne während der Wärmebehandlung zu entfernen. Bei

weiteres vorausgesagt werden, ob eine gegebene anderen Kombinationen können die Verhältnisse

Kombination brauchbar ist. 60 umgekehrt liegen. Durch Abwandlung dieser Be-

Um die erfindungsgemäßen Ergebnisse zu erzielen, dingungen und der Dauer der Wärmebehandlung

soll die Längenstabilisierung des einen Bestandteils und/oder der Behandlungstemperatur können die

unter Bedingungen erfolgen, daß die endgültige Dichte der Kräuselung und die Kräuselbeständigkeit

Schrumpfung des anderen im wesentlichen nicht verändert werden. Um aber die größte Kräuseldichte

beeinträchtigt wird. Dazu ist zweckmäßig also eine 65 zu erzielen, müssen bei der Stabilisierungsbehandlung

Temperatur zu wählen, die unterhalb der unteren die optimalen Bedingungen eingehalten werden.

Kristallisationstemperatur des anderen Bestandteils Bei einigen Kombinationen von Hochpolymeren

liegt. Jedoch kann auch je nach Art des anderen kann man eine Minderung der bleibenden Schrump-

fung des anderen Bestandteils oder der Bestandteile im Verbundfaden nicht vermeiden, wenn die Längenstabilisierung durch Erhitzen auf eine über der unteren Kristallisationstemperatur der Spannungskomponente liegende Temperatur bewirkt wird. Das zeigt sich insbesondere dann, wenn die Spannungskomponente eine höhere Kristallisationstemperatur als die andere hat. In diesem Fall und auch aus anderen Gründen können andere Verfahren zur Kristallisation oder Fixierung der Spannungskomponente zweckmäßig sein. Ein sehr brauchbares Verfahren ist so, die Verbundfäden in gespanntem Zustand bestimmten polaren organischen Flüssigkeiten auszusetzen. Diese Flüssigkeit ist nach der jeweiligen Kombination der polymeren Bestandteile auszuwählen. Bei einer Kornbination von Polyäthylen und Polyäthylenterephthalat hat sich beispielsweise _b Aceton ausgezeichnet zur Förderung der Kristallisation des Polyäthylenterephthalats erwiesen. Andere geeignete polare Flüssigkeiten sind Chloroform, Methylenchlorid, Tetrachloräthan, m-Kresol u. a. Bei Flüssigkeiten von zu großem Quellvermögen kann eine Verdünnung mit Wasser oder weniger wirksamen Flüssigkeiten angezeigt sein. Die Temperaturen und anderen Bedingungen der Flüssigkeitsbehandlung können bei den verschiedenen Kombinationen von Polymeren innerhalb weiter Grenzen abgewandelt werden, um die gewünschte Dichte, Beständigkeit und Form der /^-gekräuselten Fäden zu erzielen. Im Beispiel 4 ist die Herstellung eines Verbundfadens aus Polyäthylen und Polyäthylenterephthalat unter Fixierung durch eine Flüssigkeitsbehandlung beschrieben.

Die Streckung der erfindungsgemäßen Fäden kann innerhalb weiter Bedingungen abgewandelt werden. So können die Strecktemperaturen innerhalb weiter Grenzen geändert werden. Sie hängen im wesentlichen von den Eigenschaften der Bestandteile der Verbundfäden und den gewünschten Ergebnissen ab. Bei Einzelfäden kann die Strecktemperatur zwischen Raumtemperatur oder wenig erhöhten Temperaturen bis zu etwa. 100° C und darüber bis zu Temperaturen schwanken, die etwa 70° C unter dem Schmelzpunkt des niedriger schmelzenden Bestandteils liegen. Da nach der vorliegenden Erfindung wenigstens zwei verschiedene Ausgangsstoffe verwendet werden, müssen die Streckeigenschaften jedes Bestandteils berücksichtigt werden, damit die besten Ergebnisse erzielt werden. Im allgemeinen sollen die Strecktemperaturen unter der unteren Kristallisationstemperatur der Spannungskomponente liegen. Diese Begrenzung ist wichtig, wenn eine Längenfixierung stattfinden soll.

Diese Kräuselung wurde nach den obigen Beispielen erzielt, indem die die potentielle Kräuselung enthaltenden Verbundfäden in kochendem oder heißem Wasser behandelt wurden. Es können aber auch gute Ergebnisse beispielsweise durch Anwendung von feuchter Hitze oder Wasserdampf erzielt werden. Die Art der Kräuselungsbehandlung hängt im wesentlichen von den Eigenschaften der Bestandteile des Verbundfadens und den gewünschten Eigenschaften der Kräuselfäden ab. Die zum Kräuseln anzuwendende Temperatur ist zwecks Erzielung der erfindungsgemäßen Vorteile im allgemeinen höher als die Umwandlungstemperatur zweiter Ordnung T₉ des polymeren Bestandteils des Verbundfadens. Die Umwandlungstemperatur zweiter Ordnung T₉ eines Polymeren ist diejenige, bei der der Kurvenverlauf einer Kurve der ersten thermodynamischen Variablen zur Temperatur eine Änderung zeigt (in E. P. JJ. Ritchie, »A Chemistry of Plastics and High Polymers«, London 1949, S. 239, mit S. O. T. P. bezeichnet), also eine Desorientierung der Molekeln unterhalb des Schmelzpunktes erfolgt (Eucken, »Lehrbuch der chemischen Physik«, Leipzig 1944, Bd. lie, S. 687 ff.). In der USA.-Patentschrift 2 578 899 ist ein Verfahren zur Bestimmung dieser Übergangstemperatur Tg beschrieben. Da Wasser in manchen Polymeren als Weichmacher wirkt, also die Ubergangstemperatur T₉ erniedrigt, ist dieses beim Bestimmen der Temperatur T₉ und der Auswahl des Kräuselverfahrens und der Temperatur zu berücksichtigen. Andere die optimalen Kräuselbedingungen des erfindungsgemäßen Verbundfadens beeinflussende Faktoren sind beispielsweise die Art des Spinnens, des Streckens, der Längenstabilisierung sowie andere Faktoren, z. B. ob der Verbundfaden als endloser Faden, als Stapelfaser oder als Textilgewebe oder Wirkware behandelt wird. Die Eigenschaften und die Form der Kräuselfäden können durch Veränderung der Kräuselbedingungen in jeder gewünschten Weise in großem Umfang abgewandelt werden.

Bei der Wärmeentspannung zwecks Auslösung der potentiellen Kräuselung kann jedes geeignet inerte Mittel verwendet werden, das eine Erhitzung auf etwa 100°C verträgt. So können die Fäden in Luft, Stickstoff, heißem oder kochendem Wasser, Kohlendioxyd odei anderen inerten gasförmigen oder flüssigen Medien erhitzt werden. Die Temperatur liegt gewöhnlich um etwa 100° C. Sie kann aber auch höher oder niedriger sein. So kann beispielsweise jede Temperatur über etwa 50° C angewandt werden, die unterhalb des Schmelzpunktes des niedrigstschmelzenden Bestandteils der Verbundfaser liegt. Im allgemeinen sind Temperaturen zwischen etwa 50 und 150°C geeignet.

Die Dauer der entspannenden Wärmebehandlung ist nicht wesentlich, weil die Kräuselung augenblicklich entsteht. Die Zeit kann also sehr kurz, z. B. einige Sekunden, sein, jedoch kann die Behandlung auch, falls es erwünscht ist, längere Zeit, z. B. 30 Minuten oder sogar mehrere Stunden, durchgeführt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung gekräuselter Verbundfäden durch gleichzeitiges Verspinnen mindestens zweier verschiedener vollsynthetischer polymerer Komponenten in exzentrischer oder geradseitig längsgeschichteter Anordnung und nachfolgendes Strecken der Verbundfäden, wobei die eine der Komponenten ein höheres Schrumpfvermögen und eine niedrigere elastische Erholung als die andere Komponente oder die anderen Komponenten, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfäden während oder nach dem Strecken in ihrer Länge fixiert und darauf einer Schrumpfbehandlung in der Wärme, gegebenenfalls nach ihrer Verarbeitung zu einem Gewebe oder Gewirke oder auch nach ihrer Zerschneidung zu Stapelfasern, unterworfen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbundfäden auf wenigstens 200 °/o der Anfangslänge gestreckt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenfixierung der gestreckten Verbundfäden mit polaren organischen Flüssigkeiten erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längenfixierung der Verbundfäden durch eine Wärmebehandlung erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei einer Temperatur über der unteren Kristallisationstemperatur der die niedrigere elastische Erholung aufweisenden Komponente, jedoch zweckmäßig unterhalb der unteren Kristallisationstemperatur xo

der Komponente mit der höheren elastischen Erholung erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 744112, 744111, 321, 661 538, 633 376;

österreichische Patentschrift Nr. 160 896; französische Patentschrift Nr. 833 755; USA.-Patentschrift Nr. 2 440 761, 2 398 729, 386 173.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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