DE1669436B2

DE1669436B2 - Verbundfaden aus zwei verschieden stark schrumpfenden Polymeren

Info

Publication number: DE1669436B2
Application number: DE1669436A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. Lotz; Erwin Dr. Sommer; Helmut Dr. 8751 Elsenfeld Werner; Gerhard 8765 Erlenbach Wick; Fritz Dr. Wiloth
Original assignee: ENKA GLANZSTOFF AG 5600 WUPPERTAL
Current assignee: ENKA GLANZSTOFF AG 5600 WUPPERTAL
Priority date: 1967-05-18
Filing date: 1967-05-18
Publication date: 1975-09-18
Also published as: FR1563488A; NL6806568A; GB1225697A; US3556927A; SE335589B; IL29940A; AT287172B; LU55961A1; IL29940A0; CH484298A; BE714172A; DE1669436A1; DK118519B

Description

H₂N-(CH₂J₃-R-(CH₂J₃-NH₂

worin R die Gruppen -O- oder - 0-(CH₂ )„- O-bedeutet und )i 2 bis 4 sein kann, und 25 bis 80 Molprozent Hexamethylendiamin hergestellt wurde, besteht.

2. Verbundfaden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus Polyhexamethylenadipamid oder Polycaprolactam und der Kern aus dem Copolyätheramid, das durch Polykondensation von Adipinsäure mit 40 Molprozent Ätherdiamin der Formel

H₂N- (CH₂),-0-(CH₂I₂-O-(CH₂)₃ — NH₂

und 60 Molprozent Hexamethylendiamin hergestellt wurde, besteht

3. Verbundfaden nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Mantel zu Kern zwischen 30:70 und 70:30 beträgt.

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Unter Verbundfäden im Sinne der Erfindung werden Mono- und Multifilfaden verstanden, die in an sich bekannter Weise durch Verspinnen zweier verschiedener Spinnmassen mittels Spezialdüsen hergestellt werden. Einrichtungen in derartigen Düsen gestatten es, zwei Polymerlösungen bzw. -schmelzen derart aus einem Düsenloch auszupressen, daß Kern-Mantel-Fäden entstehen oder Fäden, in denen die beiden Polymeren je einen Teil der Fadenoberfläche und des Fadenquerschnitts bilden.

Besonders große Bedeut ng kommt Verbundfaden zu, die unmittelbar nach dem Verspinnen und Verstrecken ohne besondere Behandlung oder unter der Einwirkung von Wasser, Dampf od. dgl. eine Kräuselung ausbilden. Zur Herstellung solcher Verbundfaden verwendet man Polymere mit unterschiedlichen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften, insbesondere solche mit verschieden starker Schrumpfneigung. Eine Kräuselung tritt immer dann ein, wenn beide Polymeren wenigstens einen Teil der Oberfläche bilden oder bei exzentrischer Ausbildung einer Kern-Mantel-Struktur.

Ein bekanntes Verfahren betrifft die Herstellung von Verbundfäden aus zwei Polymeren mit unterschiedlich starkem Schrumpfvermögen. Hierbei soll die stärker schrumpfende Fadenkomponente einen Schrumpf von wenigstens 7% aufweisen und der Unterschied im Schrumpfvermögen beider Komponenten wenigstens 10%, vorzugsweise 20%, betragen. Als Beispiele für brauchbare Polymer-Kombinationen werden Polyamide aus Dicarbonsäuren und Diaminen oder aus Caprolactam einerseits und PoJyäthylenterephthalat andererseits genannt. Darüber hinaus kann eine der Fadenkomponenten aber auch ein Copolyamid oder Copolyester sein.

Verbundfaden, die nach dem bekannten Verfahren unter Verwendung verschiedener Polymer-Kombinationen hergestellt werden, zeigen je nach Art und Menge der Zusammensetzung nach einer Hitzebehandlung eine mehr oder minder starke Kräuselung. Beispielsweise weist ein Kern-Mantel-Faden mit exzentrischer Ausbildung von Kern und Mantel, der aus Polyamid und Polyäthylenterephthalat besteht, nach einer Behandlung mit Wasser von 95 C eine Kräuselbogenzahl von J15 pro JO cm Fadenlänge auf.

Aus der FR-PS 14 50006 sind auch schon Verbundfaden aus Homopolyamide einerseits und Copolyamide andererseits bekanntgeworden, wobei der Copolyamid ein Copolj ätheramid ist. zu dessen Herstellung neben Ätherdiaminen AH-SaIz und oder Caprolactam sowie vorzugsweise eine cyclische Dicarbonsäure verwendet werden. Bei Versuchen hat sich herausgestellt, daß Fäden, die eine Copolyätheramidkomponente enthalten, zu deren Herstellung Caprolactam verwendet wurde ungünstige Eigenschaften aufweisen, es sei denn, es wurde zusätzlich eine cyclische Dicarbonsäure mitverwendet. Solche Produkte jedoch, die beispielsweise Terephthalsäure enthalten, sind nicht nur wesentlich teurer, sondern auch schwieriger herzustellen, daß man infolge der Schwerlöslichkeit der Terephthalsäure nur von sehr verdünnten wäßrigen Lösungen ausgehen kann.

Es wurde nun gefunden, daß Verbundfaden aus zwei verschieden stark schrumpfenden Polymeren mit exzentrischer Ausbildung von Kern und Mantel sehr viel bessere Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich der Kräuselbogenzahl aufweisen, wenn der Mantel dieser Fäden aus einem Homopolyamid und der Kern aus einem Copolyätheramid, das durch Polykondensation von Adipinsäure mit 75 bis 20 Molprozent, vorzugsweise 50 bis 40 !Violprozent Ätherdiamin, der Formel

H₂N- (CH₂), — R - ICH₂I₃ - NH₂

worin R die Gruppen -O- oder O -(CH₂),, O bedeutet und η 2 bis 4 sein kann, und 25 bis 80 Molprozent, vorzugsweise 50 bis 60 Molprozent. Hexamethylendiamin hergestellt wurde, besteht.

Die Gewichtsteile von Mantel und Kern des erfindungsgemäßen Verbundfadens sollen 30:70 bis 70: 30. vorzugsweise 50: 50. betragen.

Als Mantelkomponente des Verbundfadens sind die bekannten Homopolyamide geeignet, beispielsweise aus solchen aus Caprolactam, Hexamethylendiamin und Adipinsäure, Aininoundecansüure und andere.

Bevorzugte Eigenschaften weisen Verbundfaden auf, deren Mantel aus Polyhexamethylenadipainid oder Polycaprolactam und deren Kern aus dem Copolyätheramid das durch Polykondensation von Adipinsäure mil 40 Molprozent Ätherdiamin der Formel

H₂N — (CH₂)., — O — (CH₂J₂ — O — (CH₂)., — NH,

und 60 Molprozenl Hexamethylendiamin hergestellt wurde, besteht.

Copolyätheramide der genannten Zusammensetzung werden entsprechend der deutschen Patentschrift (Anmeldung Aktz. G 47 579 IV d/39c) hergestellt. Nach dem dort beschriebenen Verfahren geiingt es, Copolyätheramide in jedes beliebige Verhältnis von Ätherdiamin zu Hexamethylendiamin mit ausreichend hohem Molekulargewicht und guten Fadenbildungseigenschaften zu erzeugen. Diese Copolyätheramide haben ein überraschend hohes Schrumpfvermögen.

In Tabelle I sind die Schrumpfwerte einiger Copolyätheramid- und anderer Polymerisatfaden in Wasser von 95 und 20'C zusammengestellt.

Tabelle I

Fadenmaterial

Schrumpf bei

95 C 20 C

Copolyätheramid aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin
und Ätherdiamin*)

50 Molprozent 50 Molprozent
40 Molprozent 60 Molprozent
30 Molprozent 70 Molprozent
Polyamid aus Caprolactam
Polyamid aus Adipinsäure-Hexamethylendiamin

Copolyamid aus 80 Molprozent
Caprolactam und 20 Molprozent
Adipinsäure-Hexamethylendiamin

*) Ätherdiiimin der Formel

H₂N-(CHj)₁-O-(CH₂), -0-(CH₂I₃-NH,.

60%	8%	35%
50%	40%	20%
38%	14%
11%	6.2%
7 bis	5.4%
35 bis	9 8%

Verbundfaden vor allem die Differenz des Schrumpfvermögens der beiden Polymerkomponenten von Bedeutung ist, wird deutlich, welche Vorteile die Erfindung bietet.

Die erfindungsgemäßen Verbundfaden werden nach bekannten Schmelzspinnverfahren hergestellt, wobei als Spinntemperatur die für das Schmelzspinnen des als Mantelkomponenle verwendeten Homopoiyamids übliche Temperatur gewählt wird. Weder beim Spinnprozeß, noch beim Verstrecken sind Änderungen der üblichen Verfahrensbedingungen erforderlich.

Ein besonderer Vorteil der Verbundfaden nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie bereits beim Eintauchen in Wasser von Normaltemperatur zu kräuseln vermögen.

Gegenüber Verbundfäden bekannter Art, bei denen der Kern beispielsweise aus Polyäthylenterephthalat und der Mantel aus einem Polyamid besteht, haben die erfindungsgemäßen Fäden den Vorteil, daß Kern und Mantel wegen der größeren chemischen Ähnlichkeit der Komponenten fest miteinander verbunden bleiben.

An Hand des Beispiels wird die Herstellung von erfindungsgemäßen Verbundfaden erläutert:

Mittels einer Spinndüse, die für die Herstellung von Kern-Mantel-Verbundfaden mit exzentrischer Ausbildung von Kern und Mantel geeignet ist. verspinnt man die Schmelze eines Homopoiyamids (als Mantel) und des Copolyätheramids aus Adipinsäure. Hexamethylendiamin und Ätherdiamin der Formel

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Die Tabelle zeigt, daß das Schrumpfvermögen der verhältnismäßig am wenigsten schrumpfenden Copolyätheramid-Fäden in Wasser von 95⁰C noch in der Größenordnung des genannten Copolyamids liegt, während das Copolyätheramid mit der höchsten Schrumpfneigung nahezu einen gleich starken Schrumpf schon in Wasser von 2OC erfährt. Da, wie oben gesagt wurde, für die Kräuselneigung der

Tabelle II

H₂N-(CH₂)., — O -(CH₂), -Q-(CHj)₃ — NH₂

(als Kern). Die Temperatur der Spinneinrichtung beträgt etwa 280 C. Der Faden wird mit einer Geschwindigkeit von 750 m min von der Düse abgezogen, anschließend im Verhältnis 1 :3,5 kalt verstreckt und aufgespult. In Tabelle II sind die textlien Daten erfindungsgemäßer Verbundfaden mit verschiedener Zusammensetzung des Copolyätheramids sowie mengenmäßig verschiedenen Kern- und Mantelanteilen zusammengestellt. Zum Vergleich werden entsprechende Daten von bekannten Verbundfaden angegeben.

Verbundfadenmaterial
Mantel Kern

Polyamid¹) A
Polyamid¹) B
Polyamid¹) C
Polyamid¹) A
Polyamid¹) A
Polyamid²) A
Polyamid¹) Copolyamid³)
Polyamid¹) Polyäthylenterephthalat

') Polyamid aus Caprolactam.

²) Polyamid aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin.

') Copolyamid aus Caprolactam und Adipinsäure-Hexamethylendiamin im Verhältnis 80:20.
A = Copolyätheramid aus Adipinsäure-Hexamc.hylendiamin und Ätherdiamin im Verhältnis 60:40. B = Copolyätheramid aus Adipinsäure-Hexamethylendiamin und Älherdiamin im Verhältnis 30:70. C = Copolyätheramid aus Adipinsäure-Hexamethylendiamin und Ätherdiamin im Verhältnis 80:20.

Gewichts prozent Mantel zu Kern	!"her (den/Ein zelfäden)	Dehnung (%)	Festig keit (g/den)	Schrumpf (95 C) in Wasser	Schrumpf (20 C) in Wasser	Kräusel bogenzahl pro 10 cm	Kräusel dehnung	Krauset kon- traklion
50:50	40/10	37,5	3,9	18%	7.4%	J37	175%	70%
50:50	40/10	28,0	2,7	10%	5,7%	79,5	9%	43%
50:50	40/10	35,4	2,9	13%	5,6%	134	22%	16%
70:30	40/10	40,0	4,0	16%	7,0%	nicht	63%	62%
30:70	40/10	34,4	3,2	26%	11,4%	bestimmt	110%	79%
50:50	40/10	33,5	2,9	16%	6,8%	934	197%	75%
50:50	40/10	30,6	3,5	15%	5,2%	569	78%	48%
50:50	40/10	36,8	4,6	17%	1,7%	115	72%	53%

Zur Messung der Eigenschaften, die nicht per se bekannt sind, wurden die folgenden Methoden angewandt, nachdem die Kräuselung durch 2 Minuten lange Behandlung mit Wasser von 95° C ausgelöst wurde.

1. Kräuseldehnung

Ein Fadenstück von etwa 1 m Länge, das in dieser Weise behandelt wurde, belastet man nun mit 50 mg/ den, derart, daß die Kräuselung weitgehend herausgezogen wird. Der gestreckte Faden wird am oberen Rand einer leicht schräg stehenden Wand befestigt. Dann klemmt man kurz über dem Gewicht ein kleineres Gewicht von 0,5 mg/den an und entfernt danach das größere Gewicht vorsichtig. Unter dieser Belastung wird der Faden 12 Stunden unter Normklima belassen. Nach dieser Zeit spannt man den Faden mit dem anhängenden Gewicht in einen elektronischen Zugfestigkeitsprüfer ein und ermittelt die Dehnung bei der Belastung von 0,05 p/den.

2. Kräuselkontraktion

Man weift Fadensträngehen (8 m Länge) und hängt diese 30 Sekunden spannungslos in 70° C warmes destilliertes Wasser. Die nassen Strängchen werden daraufhin 1 Minute mit Gewichten von 0,2 g/den belastet. Die unter dieser Belastung festgestellte Länge ist b. Nach Entfernung der Gewichte trocknet man die Strängchen frei hängend ohne Belastung 30 Minuten lang bei 50 bis 60' C und klimatisiert sie anschließend 1 Stunde. Danach werden sie 1 Minute lang mit einem Gewicht von 0,002 g/den belastet. Die hierbei ermittelte Länge ist a. Die Berechnung der Kräuselkontraktion erfolgt nach der Gleichung liierter Schrumpfmöglichkeit (Blatt 1) und vorgegebener Belastung (Blatt 2) ersichtlich. Die Kurven zeigen den Verlauf der Kräuseldehnung für Verbundfäden der folgenden Zusammensetzung:

Kurve α bzw. o, =
Kurve h bzw. b_t =

Kurve c- bzw. r, =

Kräuselkontraktion (%) = —-,—

100.

Aus den Diagrammen sind ferner die Kräuseldehnungen verschiedener Verbundfäden unter defi-Polycaprolactam und Copolyätheramid A (Erläuterung s. unterhalb Tabelle II).
Polycaprolactam und Copolyamid (aus 80% Caprolactam und 20% Hexamethylendiamin-Adipinsäure).

Polycaprolactam und PoIyäthylenterephthalat.

Dabei besteht der Mantel jeweils aus dem erstgenannten Polymerisat, der Kern des Fadens aus dem zweitgenannten. Das Mengenverhältnis von Mantel zu Kern beträgt in allen Fällen 50:50 und der Fadentiter 40 den (10 Einzelfaden).

Zur Ermittlung der Kräuseldehnungswerte für Blatt 1 wurden die Fäden in einen Rahmen mit einem Klemmenabstand von 30 cm jeweils so eingespannt, daß verschiedene Schrumpfmöglichkeit gegeben war. Bei 10% Schrumpfmöglichkeit betrug die eingespannte Fadenlänge z. B. 33 cm, bei 80% Schrumpfmöglichkeit 54 cm. Die so eingespannten Fäden wurden zunächst 60 Minuten in Wasser gekocht, dann 60 Minuten in Heißluft (60 C) getrocknet und schließlich 3 Minuten bei 115° C in Sattdampf fixiert. Die Bestimmung der Kräuseldehnung wurde, wie im Anschluß an Tabelle Il beschrieben, durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Länge der gemessenen Fädenstücke nur 30 cm betrug.

Die aus Blatt 2 ersichtlichen Kräuseldehnungswerte wurden bestimmt, nachdem die Fäden unter den aus dem Diagramm ersichtlichen Belastungen 2 Minuten bei 95'C in Wasser behandelt wurden.

Aus beiden Diagrammen ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Verbundfaden die günstigste Kräuselung aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verbundfaden aus zwei verschieden stark schrumpfenden Polymeren mit exzentrischer Ausbildung von Kern und Mantel, in welchem der Mantel aus einem Homopolyamid und der Kern aus einem Copolyätheramid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einem Homopolyamid und der Kern aus einem Copolyätheramid, das durch Polykondensation von Adipinsäure mit 75 bis 20 Molprozent Ätherdiamin der Formel