DE1949170C3

DE1949170C3 - Bikomponenten-Synthesefaden

Info

Publication number: DE1949170C3
Application number: DE1949170A
Authority: DE
Inventors: Keiichi Ashida; Toyohiko Hikota; Shunji Mizuguchi; Miyoshi Takatsuki Osaka Okamoto; Koji Watanabe
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1968-09-30
Filing date: 1969-09-29
Publication date: 1975-03-20
Also published as: GB1245078A; CA937017A; FR2019251A1; NL151747B; DE1949170B2; CH506636A; DE1949170A1; NL6914744A

Description

30

Die Erfindung bezieht sich auf einen !,komponenten-Synthesefaden des Matrix-Fibrillen-Typs, bei dem eine Vielzahl mikrofeiner Fibrillen mit einer nicht flachen Querschnittsform in Längsrichtung des Fadens parallel zueinander liegen und über den Fadenquerschnitt inselartig in eine Matrix eingebettet sind, die im wesentlichen aus wenigstens einem Polymerisat von Styrol oder einem Styrolderivat besteht.

Es sind bereits eine ganze Reihe von aus zwei oder mehr Kunststoffpolymeren bestehenden, synthetischen Verbundfilamenten bekannt, beispielsweise

1. mischgesponnene Filamente, die durch Spinnen einer Mischung aus zwei oder mehreren Kunst- « stoffpolymeren? von welchen eines in dem anderen gelöst oder dispergiert sein kann, erzeugt werden,

2. Verbundfilamente bimetallischer Anordnung, bei welchem zwei oder mehr Polymere entlang der Längsachse des Filaments aneinander anliegen, *°

3. schotenförmige Verbundfilamente, bei welchen zwei oder mehr Polymer-Schichten in Bandform oder flacher Form schichtenweise verbunden _sj_n(j

4. sogenannte »Kern-im-ManteU-Verbundnlamente. bei welchen eine oder mehrere Kern-Komponenten in einer Mantelkomponente eingebettet sind,

5. modifizierte »Kern-im-Mantel«- Verbundfilamente, bei welchen eine oder mehrere flache Kernkomponenten parallel zueinander in einer Mantelkomponente eingebettet sind,

6. »Mehrfachkern-im-Mantel«-Verbundfilamente, bei welchen eine Mehrzahl von Kernkomponenten in einer Mantelkomponente eingebettet sind.

^{K 6}

Bikomponenten Synthesefäden des Matrix-Fibrillen-Typs können in die letztgenannte Gruppe eingereiht werden.

Im Querschnitt betrachtet sind bei einem Verbundfilament des Matrix-Fi'orillen-Typs eine Mehrzahl Xrofeiner, keine flache Form aufweisender Fibrillen

über den ^^^Ι^^Ά^^ inselart.g in e.ne ^Μ»¹™

den ^komponentenJ^· '^{c B}? ziehung der Kernkomponenten gegmuberd· Matnjt kann man be. Betrachtung des Fadenquerschnitts mit einer Vielzahl von in einem Mees J^J« tap*r Inseln verglichen Bei dieser Art von yerbundnlamenten erstrecken S!ch d.e Fibnllen in Längsrichtung des Verbundfilament parallel zu einander und bilden eine Vielzahl mikrofemerendloser Fibnllen, während die Matrix die Zwischenräume zwischen den Fibnllen ausfüllt und so die sich in Richtung der Langsachse des Verbundfilamentes endlos erstreckenden mikrofeinen Fibrillen zu einem Verbundulamentkorper verbindet.

In der Praxis können die mikrofeinen zur Ei zeugung wertvoller Bahnmaterialien geeigneten Hbnllen bei einem Verbundfilament des Matnx-Fibnllen-Typs, wie bekannt, durch Herauslosen der Matrix mit einem diese lösenden Lösungsmittel gewonnen werden. Weiterhin ist es bereits bekannt, daß das Herauslösen nach Verarbeiten der Verbundfilamente in eine gewünschte Form erfolgen kann, wie beispielsweise zu Garn, Gewirken und Geweben, zu Bahnen, Matten, ungewebten Stoffen und anderen textlien Materialien.

Werden die Verbundfilamente oder die vorerwähnten Erzeugnisse zur Gewinnung der mikrofeinen Fibrillen diesem Lösevorgang unterworfen, dann sollte die Matrix folgende Voraussetzungen erfüllen:

a) niedrige Kosten,

b) leichte Löslichkeit,

c) leichte Fähigkeit zur Bindung des Verbundfilamentes, wie beispielsweise Verspinnen zu Garn, Stricken, Weben und Verarbeiten zu ungewebtem Material.

Im allgemeinen eignen sich Styrol-Polymere als Matrix, welche den vorerwähnten Erfordernissen genügt. weil die Styrol-Polymere sich leicht durch relativ billige Lösungsmittel lösen lassen, wie Trichloräthylen, Tetrachlorethylen aromatische kohlenwasserstoffe,

^^ie J^oluo' "^{nd X}.^y'⁰¹.^;, ^cM™^en? Kohlenstoffe w,_e K-ohlenstoff-Tetrachlond; Dimethylazetamid, D.me^t,^hyls"^lfoxyd ₁ ^und D.methylformamid. Be. dem Losen *" ^x durch °'ϋ 5"T"",*? °^{S erf},^orde _u ^rllf' ^daß ^d'^c ^Flbnllen _f ^des Verbundfilamentes durch das Losungsin.ttel auf kernen Fall gelost werden.

Wie vorbeschrieben eignen s.ch S yrol-Polymere ^zur„ ^Blldimg ^de,^r Verbundfilamente des Matnx-hbrillen-Typs, jedoch weist ein Styrol-Polymer ent^haltRndes Verbundfilament die folgenden Nachteile

^:
_{L Beim} Herstellen des Vcrbundfllamcntcs:

^a> ^^ohe F»"sigJ«t, welche bewirkt, daß das End_u, ^fiIa™^{nt n}'^chf ^einheithch ist,
^b> ^{auf Grund seiner hohen} elektrostatischen Auf^ladu"S ^schwier|g^es Bündeln beim Aufnehmen ₄ des Filamentes,

c) geringe Dehnbarkeit und damit verringerte Verarbeitbarkeit,

d) hohe Wasserabstoßung, die ein Anhaften öliger oder anderer wäßriger Lösungen schwierig macht;

I 949 170

2. bei dem resultierenden Verbundfilament:

a) sehr spröde und damit leicht brüchig,

b) hoher Reibungswiderstand,

c) geringe Biegefestigkeit;

3. beim Verarbeiten fies resultierenden Verbundfilamentes:

a) schwieriges öffnen der Fasern,

b) leichtes Auftreten unerwünschter Faserknötchen (Pilling) beim Kardieren,

c) unerwünschte, übermäßige Bauschigkeit des resultierenden Faservlieses,

d) uneinheitliche Dichteverteilung des resultierenden Faservlieses,

e) häufiges Nadelbrechen beim Verfertigen durch Nadeln,

f) geringer Wirkungsgrad beim Verfertigen durch Nadeln,

g) eine Bahn hoher Dichte ist nur schwer zu erhalten,

h) leichtes Auftreten unerwünschter Knitterstellen beim Abbiegen,

i) schnelle Wanderung der Schlichtelösung beim Trocknungsvorgang,

j) nur geringfügiges Eindringen der Schiichtelösung in die Filamentbündel und

4. bei den Endprodukten:

a) leichtes Entstehen unerwünschter Knick- oder Druckstellen,

b) leichtes Entstehen unerwünschter Knitterstellen,

c) geringe Dichte und

d) unerwünschte harte Griffigkeit.

Ein Verbundfilament des Matrix-Fibrillen-Typs, welches eine Matrix aus Styrol-Polymeren aufweist, lieigt auf Grund der vorbeschriebenen Nachteile dazu, «laß es häufig bricht und sich von d°.r Matrix trennt, Wobei die Fibrillen während der Weiterverarbeitung in starkem Maße eine Knötchenbildung (Pilling) begünstigen; das Verbundfilament weist einen unerwünschten harten Griff und ungenügende Ausgleichsfähigkeit bei Deformation auf. Insbesondere beim Herstellen eines ungewebten Stoffes aus einem Faservlies von Verbundfilamenten mit Hilfe des Verfertigungsverfahrens durch Nadeln erzeugen die im äußeren Bereich der Fasern angeordneten Fibrillen, die exponiert außerhalb des Verbundfilamentes liegen und zu feinen Fasern aufgespaltet wurden, eine Vielzahl von Nissen, die die Bildung eines uneinheitlichen Faservlieses zur Folge haben und zu einem Brechen der Nadel führen, weil die Nissen vom Widerhaken der Nadel erfaßt werden. Darüber hinaus ist die Bewegungsfreiheit des einzelnen Verbundfilamentes im Faservlies durch die Wirkung des Nadeins in großem Maße beeinträchtigt und führt zu einem Brechen des Verbundfilamentes auf Grund des hohen Reibungswiderstandes und seiner Sprödigkeit. Aus diesem Grunde läßt sich mit den bekannten, Styrol-Polymere enthaltenden Verbundfilamenten des Matrix-Fibrillen-Typs kein hochqualitatives Erzeugnis herstellen.

Insbesondere in den Fällen, in denen das Faservlies von beiden Seiten genadelt wird, weisen die derart durch Nadeln verfertigten Erzeugnisse oft eine Struktur auf, bei welcher die Oberflächenschichten sehr dicht sind, die Innenschicht jedoch sehr locker ist.

Eine derartige, bei einem genadelten Faservlies auftretende Struktur ist als »Wellbrett-Struktur« bekanntgeworden, bei welcher eine hohle Innenschicht von zwei steifen Außenschichten abgeschlossen wird. Ein eine derartige Struktur aufweisender, ungewebter Stoff erhält oft bei Umbiegen oder Berühren desselben unansehnliche Druckstellen, wobei sich darüber hinaus die darin vorhandenen Schichten leicht ablösen. Wird ein eine derartige Struktur aufweisender, ungewebter Stoff einer Behandlung mit einer Haftflüssigkeit unterworfen, so verstärken sich die im Stoff entstandenen Druckstellen und setzen sich unauslöschlich fest. Aus diesem Grunde konnten bislang aus den herkömmlichen, Styrol-Polymer enthaltenden Verbundfilamenten keine einheitlichen und hochqualitativen Bahnmaterialien hergestellt werden. Gleichermaßen war es nicht möglich, aus derartigen bekannten Verbundfilamenten einheitliches Garn herzustellen, da die Verbundfilamente wahrend des Kardierens zur

ao Knötchenbildung neigten.

Da das Verbundfilament des iviatrix-Fibrillen-Typs, welches als Matrix ein Styrol-Polymer enthält, im allgemeinen wasserabstoßend ist, haftet es an hydrophilen Polymeren nicht zufriedenstellend an. Es ist daher

as schwierig, die Verbundfilament-Erzeugnisse mit einem hydrophilenSchlichtemittelzufriedenstellend zu schlichten, wie beispielsweise mit Stärke, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose od. dg¹. Im allgemeinen haften derartige Schlichtemittel an den Verbundfilament-Erzeugnissen durch Eintauchen, Imprägnieren, Besprühen oder Beschichten mit einer wäßrigen Lösung des Schlichtemittels und anschließendem Trocknen an. In der Trocknungsstufe wandert die wäßrige Lösung, wie vorbeschrieben, leicht von innen zur Oberfläche unter Verdunstung von Wasser. Daher ist die Verteilung des Schlichtemittels in den Erzeugnissen nicht gleichmäßig, d. h., sie ist in den OberPachenschichten in sehr starkem, in der Innenschicht jedoch nur in geringerem Maße vorhanden. Diese uneinheitliche Verteilung des Schlichtemittels hat die Bildung der unerwünschten Knickstellen zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein synthetisches Verbundfilament des Matrix-Fibrillen-Typs zur Verfügung zu stellen, welches dch mit hohem Wirkungsgrad erzeugen läßt und zur Weiterverarbeitung zu Bahnerzeugnissen geeignet ist. Das synthetische Verbundfilament soll eine große Zähigkeit, geringen Reibungswiderstand und hohe Biegefestigkeit aufweisen. Das erfindungsgemäße synthetische Ver-

ό bundfilament soll sich leicht zu Bahnerzeugnissen weiterverarbeiten lassen, wobei die Matrix durch ein geeignete:? Lösungsmittel leicht herauslöshar sein soll. Schließlich soll ein synthetisches Verbundfilament und ein daraus herzustellendes Bahnerzeugnis eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen die Bildung von Druck- und Knitterstellcn sowie eine gleichmäßige Dichte aufweisen und mit einem guten Griff ausgerüstet sein.

Das erfindungsgemäße synthetische Verbundlila· ment des Matrix-Fibrillen-Typs weist eine Matrb aus einen Gemisch des Styrol-Polymcrisate:i mi' wenigstens einem Polymer aus der Gruppe der Poly alkylenglykole oder deren Derivate auf. Es ist bekannt daß Nylon-6-Faser-Erzeugnisse, die Polyalkylenglyko aufweisen, zur Herstellung eines antistatischen Faser erzeugnisses geeignet sind. Ein Styrol-Filament, wcl ches Polyalkylenglykol oder dessen Derivate cnthäll stellt jedoch ein neuartiges Erzeugnis dat. Das Styrol

Polymer kann aus Polystyrol, aus dessen Derivat-Polymeren, wie Poly-A-methylstyrol, polyhalogeniertem Styrol, aus Copolymeren der genannten Styrolverbindungen und aus Gemischen der genannten Styrol-Polymerisate bestehen.

Diese Polymere können steriospezifische Polymere sein bzw. Polymere, die irgendeinen Weichmacher enthalten, bzw. Gemische von Polymeren, die einen entsprechend unterschiedlichen Polymerisationsgrad aufweisen, oder Polymere mit druckelastischen Eigen-

schäften sein, wie beispielsweise solche, die einen geringen Anteil an Polybutadien enthalten. Polyalkylen glykol oder seine Derivate können aus den nach stehend aufgeführten Verbindungen ausgewählt wer

5 den:

Polyalkylenglykole der Formel HO(RO)_nH wobei R' für eine Alkylgruppe von zwei bis viei Kohlenstoffatomen steht, wie beispielsweise Poly äthylenglykol, Polypropylenglykol und Polybutylen

ίο glykol und Derivate von Polyalkylenglykol:

Alkylphenoläther
Alkyläther

Alkylamine

,- 0(C₁H₄O)₃H

R-O(C₂H₄O)_nH

,(C₂H₄O)_nH
RNf

Alkylamine

RCON

(C₁H₄O)_nH

(C₂H₄O)_1nH

Alkylthioäther
Phosphorester

RS(C₂H₄O)_nH

RPO₄H(C₂H₄O)_nH
RO(C₂H₄O)_nPO₃Na₂
RPO₄KC₂H₄O)_nH]₂
RO(C₂H₄O)_n

\ PO₂Na
RO(C₂H₄O)_n,

Fettsäureamine

RCONH-(C₂H₄O)_nH
RCO(OC₂H₄VNH(C₂H₄O)_nH
/(C₂H₄O)_nH

Rco(oc₂H₄)_mN ;

^X (C₂H₄O)zH

Pluronics-Derivate

HO(C₈H₄O)_n-/CHCH₂ON -(C₂H₄O)₁H \CH_S J_n

Alkyläther-Schwefelsäureester

Alkylphenyläther-Schwefelsäureeslei >-(OC₂H₄)_nOSO₃Na(H)

Polyseife

H(C₂H₄O)_n/CHCH₂OX N

CH₃

CH₂-CH₂

N/OCH₂CH \ (OH₄Cj)_nH

^y CH₃/_m

H(C₂H₄O)_n/CHCH₂O \ N N/OCH₂CH \ (OH₄Cj)_nH

,CH₃

CH₃/

O — (C₂H₄O)₁H

-CH₂--

0(C₂H₄O)₁H

Blockcopolymere aus Äthylenglykol und
Propylenglykol

H0(R,O)_m-(R₂-0)„-(R₃O),H

Block-Copolymere aus Polyalkylenglykol und
Poiyäther oder Polyamiden

[(NH-R-CO)₂NH-(C₂H₄O)_nC₃H₈-NHCO]₀,
[(NH-R-CO)₂NH-C₃H₈-(C₂H₄O)_n-C₃H₈-NHCO]₁

Polyalkylenglykole oder deren Derivate eines Molekulargewichtes von 5000 bis 600000, vorzugsweise •wischen 5000 und 100000, eignen sich für das er-Indungsgemäße Verbundfilament.

Die Herstellung von Polyalyklenglykol oder seinen Derivaten eines Molekulargewichtes von mehr als •OOOOO ist insbesondere dann sehr schwierig, wenn ■uf niedrige Kosten Wert gelegt wird.

Die Fibrillen im Verbundfilament nach der Er-Indung können aus folgenden Stoffen hergestellt =.ein: Polyester, wie Polyäthylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und Polyoxyäthylenbenzoat, Copolyester, in denen die Glycol- und Säurekomponenten <er genannten Homopolyester mit Isophthalat, Phthaht, Adipat, Sebacinsäureester-Diäthylen-Glykolat oder folyäthylen-Glykolat copolymerisiert sind, ferner Ge-■lische der genannten Polyester mit Polyamiden wie Kyion 6, Nylon 66, Nylon 610, Nylon 12, Polyamide, lie in ihrem Molekül eine Cyklohexan-Isophthalsäurefhthalsäure- oder Terephthalsäuregruppe einschließen Oder Copolyamide aus den Monomeren der vorgetoannten Homopolyamide oder Gemische der genannten Polyamide untereinander, Polyetheramide, Polypropylen, Polyäthylen. Bevorzugt sind dabei Polyester, insbesondere Polyäthylenterephthalat und »eine Copolymeren.

• Mit Hilfe des nachstehend beschriebenen Verfahrens lassen sich die Polyalkylenglykole mit Polystyrol mischen:

1. Polyäthylenglykol wird in einem Polymerisationsvorgang von Polystyrol zugefügt,

2. Polyäthylenglykol wird geschmolzenem Polystyrol zugefügt, gleichmäßig mit diesem vermischt, und das Gemisch wird dann zur Herstellung von Polymer-Granulat extrudiert,

3. Polystyrol-Granulat wird mit Polyäthylenglykol beschichtet, um dadurch beide Polymere zu vermischen, und das beschichtete Gemisch wird einem Schmelzspinnen unterworfen, und

4. Polyäthylenglykol und Polystyrol werden getrennt geschmolzen, die geschmolzenen Polymere werden gemischt, und dieses Gemisch wird anschließend einem Schmelzspinnen unterworfen.

Von den oben aufgeführten Verfahren eignen sich die Verfahren 2 und 3 besonders zur Erzielung der günstigsten Mischbedingungen.

Polyalkylenglykol soll zweckmäßigerweise in einem Prozentsatz von 0,5 bis 10%, bezogen auf das Gewicht des Styrolpolymerisates, in diesem enthalten sein.

Ist der Gehalt an Polyalkylenglykol geringer als 0,5%, so ist der Wirkungsgrad nicht befriedigend; bei einem Prozentsatz, der 10% übersteigt, wird die Spinnbarkeit des Polymergemisches unerwünscht beeinträchtigt. Um insbesondere zu verhindern, daß die Arbeitswalze während des Spinn- und Streckvorganges beschmutzt wird, sollte der Gehalt an Polyäthylenglykol nicht höher sein als 5% des Gewichtes des Verbundfilamentes.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand mehrerer, in den Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1A bis 1G Querschnitte durch mehrere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bikomponenten-Synthesefadens,

F i g. 2A ein teilweise aufgeschnittenes Stück einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bikomponenten-Synthesefadens,

F i g. 2 B eine Seitenansicht eines Stückes einer weiteren Ausführungsform des erfindiingsgemäßen Bikomponenten-Synthesefadens,

F i g. 3 einen Querschnitt mit einer Darstellung der B-Komponente in vergrößertem Maßstab einer Ausfühmngsform nach der Erfindung,
F i g. 4 einen Querschnitt durch eine Ausführangsiorm einer Spinndüse zum Spinnen des erfindungsgemäßen Bikomponenten-Synthesefadens,
F i g. 5 eine vergrößerte Teilansicht eines Bahn-

materials, das aus dem erfindungsgemäßen Bikomponenten-Synthesefaden hergestellt werden kann.

Aus den Fig. IA bis IG ist erkennbar, daß eine Vielzahl von Fibrillen in einer Matrix 2 eingebettet sind. Die Fig. IA zeigt ein typisches Verbundfilament des Matrix-Fibrillen-Typs, bei welchem die Fibrillen 1 in bestimmter Ordnung innerhalb der Matrix 2 angeordnet sind. Fig. IB zeigt ein modifiziertes Verbundfilament, bei dem einige der Fibrillen 1 an der Außenfläche des Verbundfilamentes siehtbar sind. Aus F i g. IC ist eine Ausführungsform des Verbundfilamentes ersichtlich, bei der eine Vielzahl sehr feiner Fibrillen 1 in der Matrix 2 verteilt sind.

Das Verbundfilament gemäß der Fig. ID ist so gestaltet, daß zwei oder mehr Fibrillen zu einem Fibrillenkörper vereinigt entlang der Längsachse des Verbundfilamentes ausgerichtet sind. Fig. IE zeigt ein Verbundfilament, dessen Fibrillen blütenartig angeordnet sind. Fig. IF zeigt ein modifiziertes Verbundfilament mit einem entlang der Längsachse verlaufenden Hohlraum. Aus Fig. IG ist schließlich ein Verbundfilament erkennbar, welches im Querschnitt dreieckförmig gestaltet ist. Das erfindungsgemäße Verbundfilament kann jede beliebige Querschnittsform aufweisen, wie beispielsweise eine T- oder Y-Form.

Die Verteilung der Fibrillen kann, im Querschnitt gesehen, gleichmäßig oder ungleichmäßig sein, eine gleichmäßige Verteilung ist jedoch zweckmäßiger, um das Bündel mikrofeiner Fibrillen mit hohem Wirkungsgrad erzeugen zu können. Die Anordnung der Fibrillen kann, im Querschnitt gesehen, entweder eine togenannte ^-Anordnung sein, bei welcher die Fibrillen entlang der Umfangsfläche des Verbundfilamentes in einer einzigen Kreisbahn angeordnet sind, die Fibrillen können aber auch in einer sogenannten α-Anordnung verteilt sein, bei welcher eine oder mehrere Fibrillen von gemäß der /9-Anordnung verteilten Fibrillen umgeben sind. Nach der Erfindung ist die «-Anordnung vorteilhafter im Hinblick auf die Erzielung weicherer Bahnerzeugnisse.

In Fig. IA sind mikrofeine Fibrillen 1 inselartig voneinander getrennt in der Matrix 2 entlang der Längsachse des Verbundfilamentes in paralleler Ausrichtung angeordnet. In Fig. 2 B liegen die an der Außenseite des Verbundfilamentes angeordneten Fibrillen 1 an der Umfangsfläche des Verbundfilamentes offen sichtbar und erstrecken sich getrennt und parallel in Richtung der Längsachse des Verbundfilamentes.

Aus F i g. 3 ist erkennbar, daß die Matrix 2, die die Fibrillen 1 einschließt, Polyalkylenglykol oder dessen Derivate 2b und Polystyrol la enthält. Da Polyalkylenglykol in Polystyrol nicht lösbar ist, ist Polyalkylenglykol in der Polystyrolphase in feinen Teilchen dispergiert. Die dispergierten Polyalkylenglykol-Teilchen sind in Längsrichtung des Verbundfilamentes nicht fortlaufend verteilt, um sie so von den Fibrillen zu unterscheiden.

Wird das Polymer in Granulatform zum Schmelzen bei hoher Temperatur verwendet, so ist es vorteilhaft, das Polymergranulat im Vakuum bei einer Temperatur unter dem Piastizierpunkt des Polymers zu trocknen. Bei einem derartigen Trocknen ist es erforderlich, das Polymergranulat vor einer Berührung mit Wasser, Sauerstoff oder Luft zu schützen, um zu verhindern, daß die Ätherbindung im Polyäther zerfällt. Um dem vorzubeugen, ist es gegebenenfalls zweckmäßig, einen geringen Zusatz eines Stabilisators, wie beispielsweise eines Antioxydationsmittels, hinzuzufügen. Beim Schmelzspinnen des erfindungsgemäßen Verbundfilamentes ist es vorteilhaft, einen Spinnschacht vorzusehen, der die durch die Spinndüse gesponnenen Filamente auf einer bestimmten, konstanten Temperatur hält, um so die Dehnbarkeit ungestreckter Filamente, die Zähigkeit und Bruchdehnung des resultierenden Verbundfilamentes zu verbessern.

Die Feinheit und Länge des erfindungsgemäUen Verbundfilamentes entsprechend dem Verwendungszweck des Verbundfilamentes kann frei gewählt werden. Im allgemeinen sollte sich die Feinheit in einer GrößenOrdnung zwischen 1,5 und 20 Denier, vorzugsweise zwischen 3 und 10 Denier, bewegen. Die Feinheit der mikrofeinen Fibrillen sollte in der Größenordnung zwischen 0,005 und 0,5 den, vorzugsweise zwischen 0,01 und 0,2 den, gewählt werden. Die Anzahl der mikrofeinen Fibrillen, welche das Verbundfilament aufbauen, kann frei gewählt werden, die Anzahl dieser Fibrillen sollte mindestens 6, vorzugsweise jedoch mindestens 11 betragen.

Wird die Matrix mit Hilfe einer Behandlung mit as einem Lösungsmittel aus dem Verbundfilament entfernt, so ist es zweckmäßig, den Gehalt an Fibrillen so hoch wie möglich zu wählen, in der Praxis von 40 bis 75 Gewichtsprozent des Gewichts des Verbundfilamentes, wobei die Feinheit der Fibrillen zwischen 0,01 und 0,5 den liegen sollte. lit die Feinheit der Fibrillen niedriger als 0,01 den und deren Gehalt höher als 45%, so wird eine unerwünschte Umkehrung der Beziehung zwischen Fibrillen und Matrix geschaffen.

Das Verbundfilament kann mittels einer spezlfischen Spinnvorrichtung, beispielsweise mittels einer Vorrichtung gemäß F i g. 4, erzeugt werden. In F i g. 4 sind drei Arten von Spinndüsen 4, 5 und 6 in Kombination in einer Spinnvorrichtung 3 angeordnet. Eine Teilungswand 7 dient dem getrennten Zuführen eines Matrix-Polymers B und eines Fibrillen-Polymers A zu den Spinndüsen 5 bzw. 4.

Die Spinndüsen 4 und 5 sind mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen versehen. Die unteren Enden der Durchtrittsöffnungen der Spinndüse 4 erstrecken sich in die Durchtrittsöffnungen der Spinndüse 5 hinein. Das geschmolzene Matrix-Polymer B wird den Durchtrittsöffnungen der Spinndüse 5 über einen Kanal 9 zugeführt und dann durch die Zwischenräume zwischen den unteren Enden der Durchtrittsöffnungen der Spinndüse 4 und den oberen Enden der Durchtrittsöffnungen der Spinndüse 5 geleitet. Das geschmolzene Fibrillen-Polymer A wird über mit den Durchtrittsöffnungen der Düse 4 in Verbindung stehende Kanäle 8 in die Durchtrittsöffnungen dieser Spinndüse eingeführt, und von dort tritt das Polymer A durch die Durchtrittsöffnungen der Spinndüse 5. Durch die Berührung der geschmolzenen Polymere A und B in der Spinndüse 5 bilden beide Polymere A und Seinen Verbundstrom, bei welchem das PolymerB das im wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Polymer A vollständig umhüllt.

Die Spinndüse 6 ist mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen und trichterförmigen Kammern 10 versehen, deren oberes Ende mit den unteren Enden der Durchtrittsöffnungen der Spinndüse 5 und deren unteres Ende mit den Durchtrittsö.Tnungen der Spinndüse 6 in Verbindung steitt.

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Eine Mehrzahl von Verbundströmen der geschmol- des Verbundfilamentes sowie die Ausbreitungsge-

zenen Polymere A und B wird den trichterförmigen schwindigkeit der Schlichtelösung während des Trock-

Kammern 10 durch die Durchtrittsöffnungen der nens zu verringern und sie vermag die Zähigkeit und

Spinndüse 5 zugeführt und zu einem Verbundstrom insbesondere die Biegefestigkeit zu »erbessern. Aus

des Matrix-Fibrillen-Typs vereinigt. 5 einem derartigeil Verbundfilament läßt sich daher ein

Dieser Verbundstrom der geschmolzenen Polymere A Faservlies mit einem hohen Wirkungsgrad herstellen,

und B bildet das Verbundfilament des Matrix-Fi- das auf einfache Art und Weise gleichförmig sogrr im

brillen-Typs. inneren Bereich des Vlieses genadelt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verbundfilament eignet sich Die in dem so erhaltenen Bahnmaterial enthaltenen zum Herstellen eines Faservlieses mit Hilfe einer be- ίο Verbundfilamente sind gleichmäßig miteinander verkannten Vorrichtung, wie beispielsweise einer Kardier- flochten, wodurch verhindert wird, daß eine Bildung maschine, einer Kreuzvliesmaschine od. dgl. oder unerwünschter Biege- oder Knitterstellen erfolgt, einer Bahnerformmaschine für Endlosfilamente. Das Wird das Bahnmaterial mit einer wasserlöslichen erfindungsgemäße Verbundfilament kann auch zur Polymerlösung geschlichtet und anschließend ge-Bildung eines Faservlieses mit einer anderen Filament- 15 trocknet, dann wandert die in dem Bahnmaterial entart vermischt werden, und es kann einem Nadeln zur haltenc Schlichtelösung geringfügig von dem inneren Erzeugung von Bahnmaterialien unterworfen werden, Bereich des Bahnmaterials zur Oberfläche hin. Entwobei die Nadeln eine größere Dicke und Länge als sprechendes gilt für eine in das Bahnmaterial imdie für ein herkömmliches Faservlies verwendeten auf- prägnierte, elastische Polymer-Lösung oder -Emulsion, weisen. Das Verbundfilament eignet sich auch für ein 20 die anschließend koaguliert. Das auf diese Art und Faservlies, das mit einem gewebten oder gewirkten Weise erhaltene Bahnmaterial weist eine hohe WiderStoff oder einem ungewebten Stoff beschichtet ist, Standsfähigkeit gegenüber Abblättern, eine hohe und wobei dann das Faservlies zusammen mit der Be- gleichmäßige Dichte und einen hohen Widerstand schichtung genadelt wird. gegenüber der Bildung von Biege- und Knitterstellen

Das Verbundfilament nach der Erfindung ist zur as auf.

Herstellung mannigfaltiger Erzeugnisse, wie beispiels- Der Schlichtvorgang und der Entschlichtungsvorweise zur Erzeugung einer Unterlagenschicht für gang dienen der Herbeiführung eines sehr weichen Kunstleder, zur Erzeugung von Teppichen, Filtern Bahnmaterials. Das für diese; Zweck zur Verwendung und Scheuertüchern mit Hilfe der nachstehend auf- kommende Schlichtemittel ist im Regelfall ein wassergeführten bekannten Verfahren geeignet: 30 lösliches Polymer, wie beispielsweise Polyvinylalkohol,

Karboxymethyl-Cellulose, Kasein, Polyvinylmethyl-

a) Bildung des Faservlieses; Herstellen des Bahnen- äther, Stärke, Polyäthylenoxyd und Natriumpolymaterials; Herauslösen der Mantelkomponente; akrylat, als Schlichtemittel findet dagegen nur selten Erzeugnis. ^ε·^η lösungsmittellösliches Polymer Verwendung, wel-

,. „.., . _ .. _u . „ . _D . 35 ches in dem zum Herauslösen der Mantelkomponente,

b) Bildung des Faservlieses; Herstellen des Bahnen- _{2um Bd id} -_{ß den vorbeschriebenen} Verfahren materials; Schlichten mit einem wasserlöslichen _{b) und c) verwendeten} Lösungsmitteln nicht löslich ist. Polymer; Imprägnieren mit einer elastischen _{Die Beh}andlung mit Hilfe des elastischen Polymers Po ymer-Losung; Koagulieren des elastischen _{verIeiht dem herzus}tellenden Bahnmaterial eine hohe Polymers; Entschlichten und Herauslosen der ₄₀ Abmessungsstabilität und eine hohe Zähigkeit sowie Mantelkomponente; Erzeugnis. _hohe Biegefestigkeit.

c) Bildung des Faservlieses; Herstellen des Bahn- Als für diesen Zweck geeignetes, elastisches Kunstmaterials; Schlichten mit einem wasserlöslichen stoffpolymer kommen Polyurethan und Akrylnitril-Polymer; Herauslösen der Mantelkomponente; butadien-Gummi, Naturgummi, Polyvinylchlorid, Imprägnieren mit einer elastischen Polymer-Lö- 45 Polyamide oder Polyaminosäuren in Frage.

sung; Koagulieren des elastischen Polymers; Ent- In den Verfahren b) und c) wird ein Bahnmateria'

schlichten; Erzeugnis. mit einer Schlichtelösung behandelt, die Mantet-

d) Bildung des Faservlieses; Herstellen des Bahn- 5°^mP°T^ ™% f^US ?T ™^amef ^entf*rnt, vorauf materials; Herauslösen der Mantelkomponente; J^as Schlichtemittd mit kaltem oder heißem Wasser Imprägnieren mit einer elastischen Polymer-Lö- ⁵° herausgewaschen w.rd. Diese Maßnahmen haben zur sung; Koagulieren des elastischen Polymers; Er- ^Folf' ^df ^das ^ahnrnaterial einen hohen Weichheitszeuen's ^ ^eine Zähigkeit aufweist. Enthält das

^g ' Verbundfilament eine Polyäther-Verbindung, die eine

e) Bildung des Faservlieses; Herstellen des Bahn- hohe Affinität gegenüber dem wasserlöslichen Polymermaterials; Herauslösen der Mantelkomponente; ₅₅ Schlichtemittel aufweist, so verbessert es die Verarbeit-Schlichten; Imprägnieren mit einer elastischen barkeit sehr wesentlich, insbesondere im Hinblick auf Polymer-Lösung; Koagulieren des elastischen den Imprägniervorgang mittels der elastischen Polymer-Polymers; Entschlichten; Erzeugnis. Lösung oder -Emulsion und im Hinblick auf den

diese Lösung auspressenden Quetschvorgang; darüber

Bei dem vorbeschriebenen bekannten Verfahren 60 hinaus verbessert es die Dimensionsstabilität des

stellt das Schlichten mit einem wasserlöslichen Polymer resultierenden Bahnmaterials und beschleunigt das

and das Imprägnieren mit einem elastischen Polymer Herauslösen der Mantelkomponente.

die wichtigsten Verfahrensschritte dar. Aus F i g. 5 ist eine Teilansicht des nach der Er-

Das erfindungsgemäße Verbundfilament enthält findung erzielbaren Bahnmaterials erkennbar. Ein

Polyalkylenglykol oder dessen Derivate, mit anderen 65 Bündel 1 besteht aus einer Vielzahl mikrofeiner FiIa-

Worten, eine hydrophile Polyäther-Verbindung. mente la, Ib, lc, Id, le„, In, wie sie nach Heraus-

Die Polyäther-Verbindung vermag den Reibungs- lösen der Mantelkomponente vorhegen. Ein der-

Kluerstand und die wasserabstoßenden Eigenschaften artiges Bahnmaterial weist gegenüber bekanntem ^.

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herkömmlichen Filamenten hergestelltem Bahnraate- entsprechende Weiterbehandlung, wie Blähen, Be-

rial einen höheren Grad an Weichheit und Biege- schichten, Färben, Bedrucken od. dgl., einem größeren

festigkeit auf. Verwendungsbereich zugänglich gemacht werden.

Ist das aus mikrofeinen Filamenten bestehende Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Aus-Bahnmaterial mit einem elastischen Polymer, beispiels- 5 führun^beispieles weiter beschrieben. Es ist darauf weise Polyurethan, beschichtet und handelt es sich bei hinzuweisen, daß die Verhältniszahlen der Bestandiür Anordnung der mikrofeinen Fibrillen innerhalb teile jeweils als Gewichfsteile zu verstehen sind und des Bündels um die /9-Anordnung, so haftet jede lediglich der besseren Veranschaulichung dienen, mikrofeine Fibrille fest an der anderen an, was zur
Folge hat, daß keine Relativbewegung der einzelnen io

mikrofeinen Fibrillen möglich ist. Bei einem eine Ausführungsbeispiel
α-Anordnung aufweisenden Bündel haften nur die
an der Umfanjjsfläche des Bündels angeordneten

mikrofeinen Fibrillen am elastischen Polymer an, die Mit HiUe einer Extrudiervorrichtung und einer

im Tnnern des Bündels liegenden mikrofeinen FiIa- 15 Schneidvorrichtung wurde aus Polyäthylenterephtha-

mente werden in ihrer Bewegungsfreiheit jedoch durch lat und 0,5% Titandioxyd ein Polymer-Granulat für

das Polymer nicht gehindert. Ein derartiges Bahn- die Fibrillen vorbereitet.

material zeichnet sich durch einen hohen Weichheits- Das Polymer-Granulat für die Matrix wurde aus

grad und hohe Biegefestigkeit aus. Polystyrol und 0,5 % Polyäthylenglykol (bezogen auf

Zum Herauslösen der Mantelkomponente eignen 20 das Gewicht von Polystyrol) eines Molekulargewichts

sich vorzugsweise Trichloräthylen, Tetrachloräthylen, von etwa 20000 mittels einer Extrudiervorrichtung

aromatische Kohlenwasserstoffe, chlorierte Kohlen- und einer Schneidvorrichtung hergestellt. Beide PoIy-

wasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff, Dimethyl- mergranulate wurde ausreichend getrocknet,

azetamid Dimethylsulfoxyd und Dimethylformamid. 50 Teile des Polymergranulats für die Fibrillen

Dps erfindungsgemäße Verbundfilament des Matrix- 15 und 50 Teile des Po!ymergranulats für die Matrix

Fibrillen-Typs, welches Polyalkylen-Glykol oder des- wurden mit einer Schmelzspinn-Vorrichtung gemäß

sen Derivate enthält, weist die nachfolgenden Vorteile F i g. 4 bei einer Temperatur von 285°C zur Erzeu-

auf: gung eines Verbundfilamentes extrudiert, und die

extrudierten Filamente wurden mit einer Geschwindig-

1. Auf Grund des niedrigen Reibungswiderstandes 3° ^keJ ^von 1500 m/min abgezogen.

des Filamentes ist das Vernadeln zur Erzeugung ^Be' ^dem, ^s° entstandenen Verbundfilament betrug

eines Nadelvlieses leicht durchzuführen: ^{l dlc An}f ί^η ^mikr°^fe'^nen, ^Flbn"'^{n In}. ^em _F ^em ^

ment 16. Sem Querschnitt entsprach dem der F 1 g. 1A.

2. das Verflechten der Filamente miteinander ist Die bislang ungestreckten Verbundfilamente wurden gleichmäßig; ₃₅ mittels eines Heizstiftes einer Temperatur von 78⁰C

3. in der vernadelten Vliesbahn tritt die sogenannte ^{und eine}r Heizplatte einer Temperatur von 120⁰C bei »Wellbrett-Struktur« nicht auf; verschiedenen Streckenverhältnissen gestreckt. Zum

... , , , . . , , „. Vergleich wurden Verbundfilamente vorbereitet, deren

4. die vernadelte Vuesbahn weist eine hohe Dichte _{Matrix ledig},_{ich aus Polvstyro}i be_Steht.

^a ' 40 Sowohl die erfindungsgemäßen als auch die zum

5. es besteht eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen- Zwecke eines Vergleichs hergestellten Verbundfilaüber einem Abblättern des Vlieses; mente wurden folgenden Prüfungen unterworfen. Die

6. eine Bildung von Biege- und Kni'.terstellen wird Biegefestigkeit wurde mit Hilfe eines verbesserten wirksam verhindert und »Dillmann.-Biege- und Verschleiß-Prüfgerätes unter

45 folgenden Bedingungen bestimmt:

7. die Matrix läßt sich mit einem Lösungsmittel

leicht herauslösen. „ . . .„ ,.

Gewicht 200 mg/den

Das Bahnmaterial aus Verbundfilamenten nach der Drehgeschwindigkeit 60 U/min

Erfindung ist durch folgende vorteilhafte Eigenschaften 50 Biegewinkel 60"

gekennzeichnet: . .

Kreuzungswinkel der Prufprobe 90

1. Es ist sehr weich, Temperatur 20^cC

2. es weist Cine hohe Zähigkeit und insbesondere « ^relative Feuchtigkeit 65% (siehe

eine hohe Biegefestigkeit auf, D 111 m a η η:

»Reyon,

3. die Oberfläche des Bahnmaterials ist weich und Zellwolle«,

4. sehr dicht. 7, 627,1957)

Das erfindungsgemäße Bahnmaterial eignet sich Der Reibungskoeffizient eines Filamentes gegen-

als Unterlagenschicht für Kunstleder. Wird die Matrix über dem anderen bei einem Kreuzungswinkel Von

aus dem Bahnmaterial nicht entfernt, so weist dieses 90° wurde mit Hilfe des Röderschen Verfahrens be-

Bahnmaterial gegenüber solchen aus bekannten Ver- stimmt, bei welchem die Proben mit 100 m»/den be-

bundfilamenten des Matrix-Fibrillen-Typs hergestell- 65 lastet und mit Geschwindigkeiten von 2 cm/min und

ten einen erwünschten, geschmeidigen Griff auf und 90 cm/min gegeneinandergerieben wurden,

eignet sich für zahlreiche Verwendungszwecke. In der Tabelle sind die Versuchsergebnisse aufge-

Das erfindungsgemäße Bahnmaterial kann durch führt.

	Versuchs beispiel	I	15	Bruch dehnung	Zähigkeit	Knoten festigkeit	Schlingen- festigkeit	16	Reibungskoeffizient	90 cm/min
Probe		[⁴	Feinheit	("/»)	(g/dcr.)	(g/den)	(g/den)	Biege festigkeit	2 cm/min	0,248 0,260 0,255
Nr.	Vergleichs	5	(den)	36,2 55,2 20,1	2,52 1,75 3,27	2,49 1,63 3,22	4,78 3,18 5,65		0,262 0,260 0,277	0,250
beispiel	6	4,08 4,92 3,98	11,9	3,34	3,18	4,52	10 000 10 000 10 000	0,377	0,250
	7	3,37	9,0	3,17			2 061	0,378	0,229
	3,27	29,1	2,68	2,62	3,97	—	0,319	0,234
	3,64	28,1	2,71	2,64	3,87	356	0,304
	3,61				478

Aus der Tabelle ist klar erkennbar, daß jedes Verbundfilament nach der Erfindung (Proben 1, 2 und 3) eine ausgezeichnete Biegefestigkeit und einen erwünschten niedrigen Reibungskoeffizienten bei niedriger Reibungsgeschwindigkeit aufweist. Derart zufriedenstellende physikalische Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verbundfilamentes haben zur Folge, daß die vorerwähnten Nachteile bekannter Verbundfilamente des Matrix-Fibrillen-Typs beseitigt werden. Darüber hinaus ist es bemerkenswert, daß bei den Vcrbundfilamenten der Proben 1, 2 und 3 die Reibungswiderstände durch eine Änderung der Reibgeschwin- digkeit nicht beeinflußt werden, während bei den Vergleichsfilamenten (Proben 4, 5, 6 und 7) die Reibungskoeffizienten bei erhöhter Reibgeschwindigkeit niedriger sind.

Das Vorhandensein von Polyäthylenglykol in der

ao Matrix des erfindungsgemäßen Verbundfilamentes zeichnete sich darin aus, daß die Verbundfilamente der Proben t, 2 und 3, die jeweils in siedendem Wasser zur Entfernung von Polyäthylenglykol aus dem entsprechenden Filament gekocht wurden, eine Biege-

festigkeit unter 500 aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1)9612/109

Claims

Patentansprüche.

1. Bikomponenten-Synthesefaden des Matrix-Fibrillen-Typs, bei dem eine Vielzahl mikrofeiner Fibrillen mit einer nicht langgestreckten Querschnittsform in Längsrichtung des Fadens parallel zueinander liegen und über den Fadenquerschnitt Gelartig η eSe Matrix eingebettet smd, die im wesentlichen aus wenigstens einem Polymerisat oder Styrol einem Styrolderivat besteht, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Matrix aus einem Gemisch des Styrolpolymerisates mit wenigstens einem Polymer aus der Gruppe der Polyalkylenglykole und deren Derivate besteht, wobei das t₅ Polyalkylenglykol in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, gemessen an dem Gewicht des Styrolpolymerisates, jedoch maximal in einer Menge bis 5 Gewichtsprozent, gemessen an dem Gewicht dt: Bikomponentenfadens, in dem die Matrix bildenden Gemisch enthalten ist, und daß die in die Matrix eingebetteten Fibrillen aus einem Polyester, Polyamid, Polyätheramid oder aus Polypropylen oder Polyäthylen bestehen.

2. Verwendung der Bikomponentenfaden nach Anspruch 1 zum Herstellen mikrofeiner Fadenbündel durch Herauslösen der Matrixkomponente.