DE1710627A1

DE1710627A1 - Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfaeden

Info

Publication number: DE1710627A1
Application number: DE19681710627
Authority: DE
Inventors: Satoshi Ando; Masao Matsui; Fumimaro Ogata
Original assignee: SNIA Viscosa SpA; Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Current assignee: SNIA Viscosa SpA; Kanegafuchi Spinning Co Ltd
Priority date: 1967-02-25
Filing date: 1968-02-26
Publication date: 1972-04-06
Also published as: FR1566411A; US3725192A; NL6802563A; US3849044A; DE1710627B2; GB1215402A; ES350889A1; BE711217A; GB1215403A; DE1710627C3

Description

Kanegafuchi Boseki Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan SNIA VISCOSa Societ^a Nazionale Industria Applicazioni Viscose S.poA., Milano/Italien

Verfahren zur Herstellung von Bikomponentenfaden

Die Erfindung bezieht sich auf Bikomponentenfaden mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich der Färbbarkeit, Mattierung und des dynamischen Verhaltens, bei welchen zwei thermoplastische lineare Polymere in Kern-Hüllen-Anordnung miteinander verbunden sind und bei welchen ein oder mehrere Kerne in einem einheitlichen Faden enthalten sind.

Es ist bereits bekannt, daß Bikomponentenfaden, bei welchen zwei thermoplastische lineare Polymere seitlich nebeneinander oder in Kern-Hüllen-Anordnung im Querschnitt des .Fadens angeordnet sind, eine latente Kräuselbarkeit besitzen und bei einer Wärme- oder Quellengsbehandlung

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Kräusel mit ausgezeichneten Eigenschaften ausbilden·

Fäden, die zur Herstellung von Kleidungsstücken eingesetzt werden, sollen im allgemeinen im Hinblick auf die Festigkeit, die Elastizität, die Färbbarkeit etc. ausgezeichnete Eigenschaften aufweisen. Polyamidfäden weisen zwar verschiedene günstige Eigenschaften auf, doch ist die ^ Elastizität(Initialmodul) nicht ausreichend, so daß die erhaltene Faser ein schlechtes Rückstellvermögen besitzt, wodurch in der Praxis schwerwiegende Probleme auftreten. Umgekehrt sind Polyesterfäden schlecht einfärbbar, während sie in anderer Hinsicht sehr viele günstige Eigenschaften besitzen, insbesondere aber einen ausgezeichneten Elastizitätsmodul.

In neuerer Zeit wurde bereits ein Spinnverfahren vorgeschlagen, bei welchem verschiedene Polymere in Kern-P Hüllen-Anordnung zu einem einheitlichen Faden, der die ψ Eigenschaften der zur Herstellung verwendeten beiden Polymeren vereinigt, gemeinsam versponnen wird.

Es ist auch schon ein Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten Fadens, mit ausgezeichneten auf die Polyamidnatur zurückzuführenden Eigenschaften, mit gleichzeitig verbesserter Elastizität bekannt, bei

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welchem ein hochelastisches Polymere und ein Polyamid zu einem einheitlichen Faden in Kern-Hüllen-Anordnung zusammen versponnen werden, wodurch die mangelnde Elastizität des Polyamidfadens, die dessen größten Nachteil darstellte, verbessert werden konnte. Beim gemeinsamen Verspinnen eines Polyamids mit geringer Elastizität und eines hochelastischen Polymeren in Kern-Hüllen-Anordnung wird das hochelastische Polymere im allgemeinen in dem ^

Kernteil und das Polyamid in dem Hüllenteil des Fadens ™

angeordnet. Der Grund für dieses Vorgehen ist in der Tatsache zu sehen, daß L '. viele thermoplastische synthetische Polymere mit guter Elastizität, hoher Kristallinität, hoch liegendem Schmelzpunkt und guten hydophoben Eigenschaften nur schlechte gefärbt werden können und darüber hinaus beim Verspinnen oder beim Verstrecken eine nur geringe Stabilität zeigen. Auf der anderen

Seite besitzen die Polymere mit geringer Elastizität |

völlig gegenteilige Eigenschaften wie die Polymeren mit |

hoher Elastizität. Es wurden daher bereits Versuche angestellt, Fäden mit verbesserter Färbbarkeit und verbesserter Elastizität dadurch herzustellen, daß ein hoch elastisches Polymeres mit schlechter Färbbarkeit, Verspinnbarkeit und Verstreckbarkeit in dem Kernteil eines Fadens angeordnet wurde und daß dieser Kern mit einem

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Copolyamid mit guter Färbbarkeit, Verspinnbarkeit und Verstreckbarkeit umgeben wurde, wodurch die den beiden Polymeren als solche anhaftenden Nachteile gegenseitig ausgeschaltet wurden.

Bei ausführlichen Untersuchungen über Bikomponentenfaden vom Kern-Hülletyp wurde bestätigt, .daß beim Einsatz ^ eines hochelastischen Polymeren in dem Kernteil die Elasti- ^ zität in Längsrichtung des Fadens offenbar im Verhältnis mit der Menge des verwendeten hochelastischen Polymeren zunimmt.Es mußte jedoch festgestellt werden, daß da ein Hauptteil des Kerns in dem Mittelteil des Fadens aus dem hochelastischen Polymeren besteht, die Elastizität in seitlicher Richtung des Fadens kaum verbessert werden konnte.

Es ist weiterhin bekannt, daß in den meisten Fällen ν den erhaltenen Fäden Pigmente, beispielsweise Titanoxyd ψ etc. zur Opalisierung und Mattierung zugesetzt werden. Allerdings ist mit dieser Zugabe die Koagulation des pulverfö'rmigen Titanoxyds verbunden, was in den erhaltenen Fäden zu Knötchen führt, so daß beim Verstricken der erhaltenen Fäden die Nadeln der Strickmaschinen abge-

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nützt werden. Ferner wird dadurch die chemische Reaktionsfähigkeit der die Fäden bildenden Polymeren, beispielsweise die aufgrund der Oxydation beim Bleichen oder der Bestrahlung mit UV-Licht erfolgende Zersetzung der Polymeren beschleunigt. Aus diesen Gründen ist es anzustreben, Fäden mit einem Mattierungseffekt ohne den Einsatz derartiger Mattierungspigmente herzustellen.

Es wurde weiter festgestellt, daß die oben beschriebenen Schwierigkeiten bei Fäden mit einer bestimmten Struktur vollständig vermieden werden können.

Aus der japanischen Patentanmeldung 29 636/64 und der US-Patentschrift 2 932 079 sind bereits einige Bikomponentenfaden vom Kern-Hülle-Typ mit einer Vielzahl von Kernen bekannt geworden. Die in der japanischen Patentanmeldung 29 636/64 beschriebenen Bikomponentenfaden sind jedoch zur Weiterverarbeitung zur Herstellung einer

Spezialfadentype aus dem Kernteil, mit bestimmter Gestalt ' bestimmt, die durch Auflösen und Entfernen des Hüllenteils des Bikomponentenfadens erhalten wird. Diese Fäden wurden somit nicht zu dem Zwecke hergestellt, die Färbbarkeit, den Elastizitätsmodul, den Mattierungseffekt etc.

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zu verbessern. Die in der US-Patentschrift 2 932 079 beschriebenen Fäden stellen vielkernige Fäden mit besonderen optischen Eigenschaften wie schillernden Farben, Glanzeffekten und dgl. dar, so daß sie völlig andere Eigenschaften als Mattierungseffekte aufweisen»

Was die Elastizität der Fäden angeht, so stellen

W die Eigenschaft, die durch die Biege- und Torsionsfestig- W keit zum Ausdruck gebracht werden, geeignetere Faktoren zur Beurteilung der Elastizität dar, als die Elastizität in Längsrichtung zu der die Eigenschaften des äußeren peripheren Fadenteils am meisten beitragen.Beispielsweise ist in einem konzentrischen Faden vom Kern-Hülle-Typ mit kreisförmigen Querschnitt, bei welchem ein aus einem hochelastischen Polymeren bestehender Kern in einer Hülle aus Polyamid konzentrisch angeordnet ist, bei einem k Volumenverhältnis von Kern ; Hülle von 1; 3 der Beitrag fc. des aus dem hochelastischen Polymeren bestehenden und in der Mittelzone, die 1/4 der gesamten Querschnittsfläche des Fadens (innerhalb des konzentrischen Kreises mit halben Fadenradius einnimmt, befindlichen Kerns zu der Biegefestigkeit des Fadens nur 12,5% des Gesamtwertes. Selbst wenn dieses Verhältnis 1 : 1 beträgt, ist der Bei-

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trag des Kerns nicht mehr als 25%. Aus dieser Tatsache wird ersichtlich, daß zur Vergrößerung der Biegefestigkeit von Bikomponentenfaden vom Kern-Hülle-Typ bei Verwendung des hochelastischen Polymeren als Kernkomponente der Anteil der Kernkomponenten sehr stark vergrößert werden muß, so daß die Färbbarkeit, die Verspinnbarkeit und die Verstreckbarkeit gegenteilig beeinflußt werden, was dazu führt, daß es nicht gelingt Bikomponentenfaden die sowohl ausgezeichnete Färbbarkeit als auch zufriedenstellende dynamische Eigenschaften besitzen, zu erhalten.

Aus der US-Patentschrift 2 932 079 sind einige Arten von Vielkomponentenfäden bekannt, doch ist Gegenstand der dort beschriebenen Erfindung, Fäden mit besonderen optischen Eigenschaften, wie schillernden Farben, Mattierung und dgl. zu erhalten und nicht den Elastizitätsmodul zu verbessern» Bei dem herkömmlichen Verfahren zum gemeinsamen Verspinnen, bei welchem ein den Kern bildendes Polymere aus einer Vielzahl innerer Öffnungen (Kernöffnungen ) in ein geschmolzenes, die Hülle bildendes Polymeres extrudiert werden und hierauf die beiden Polymere aus einer gemeinsamen Spinnöffnung zu einem vielkernigen Faden straggepresst werden, werden begreiflicherweise eine Vielzahl von Kernöffnungen so weit wie

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möglich voneinander im Abstand angeordnet, um eine Vielzahl von Kernen in Mähe der Fadenperipherie anzuordnen.. In einem derartigen Fall muß aber die Spinndüse so groß bemessen werden, daß die Öffnungsdichte auf der Spinndüse abnimmt und die Produktivität dadurch verringert wird ο

^ Es ist daher ein Ziel der Erfindung, einen verbesser-

^ ten Textilfaden, der sowohl einen hohen Elastizitätsmodul als auch eine ausgezeichnete Färbbarkeit besitzt, zu schaffen» Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung aus dem oben genannten Faden einen gekräuselten Faden mit einer ausgezeichneten Kräuselung herzustellen. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, die Erzeugung eines Fadens mit den oben genannten Eigenschaften wirtschaftlich und in einfacher Weise durchzuführen. Es ist auch ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Textilfaden zu schaffen, W der sowohl einen hohen Elastizitätsmodul und eine ausge- ψ zeichnete Färbbarkeit besitzt und der darüber hinaus selbst ohne Zugabe von Pigmenten einen Mattierungseffekt zeigt.

Die Erfindung sieht auch ein verbessertes Verfahren

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zur Herstellung eines ßikonip on entenfad ens mit ausgezeichneten Elastizitätsmodul, sowie ausgezeichneter Färbbarkeit und Mattierung vor, der bis jetzt nach dem bekannten Verfahren noch nicht erhältlich war. Die Erfindung sieht auch eine Spinndüse zum Verspinnen eines derartigen Fadens vor. Es ist daher ein weiteres Ziel der Erfindung, — ein verbessertes Verspinnungsverfahren zur einfachen Herstellung eines vielkernigen Bikomponentenfadens zu schaf- ^

fen, in dem die Kerne in der Nähe der Peripherie des einheitlichen Fadens angebracht sind, so wie eine Spinndüse zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Anordnung des hochelastischen Polymeren im äußersten Teil anstelle im innersten Teil des einheitlichen Fadens ist von großer Bedeutung im Hinblick auf die Widerstandsfähigkeit und die dynamischen Eigenschaften des erhaltenen Fadens. Zur besseren Beschreibung der wichtigen Merkmale der Erfindung soll im Folgenden angenommen werden, i daß der Querschnitt des Fadens in einen inneren und einen äußeren Teil und mit einem gemeinsamen Schwerpunktszentrum aufgeteilt ist. Unter den Bezeichnungen "Innenteil" und "Außenteil" des Querschnitts sollen daher nachfolgend die ι Teile des Querschnitts verstanden werden, die jeweils innerhalb und außerhalb einer idealen Begrenzungslinie, die

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mit dem Umriß des Querschnitts identisch verläuft und die den Radius des Fadenquerschnitts bzw. die Entfernung zwischen dem Schwerpunkt "und dem Umkreis halbiert, liegen = Der innere Teil liegt somit innerhalb dieser Begrenzungs- - linie und der äußere Teil zwischen der Begrenzungslinie und dem Umkreis,

Im folgenden soll diese ideale Begrenzungslinie als "Halbierungslinie " bezeichnet werden. Unter Berücksichtigung dieser Überlegungen stellt die Erfindung einen Bikomponentenfaden aus Kern- und Hüllenteilen zur Verfugung, welcher aus einem ersten Polymeren mit ausgezeichneter Färbbarkeit und einem zweiten Polymeren mit ausgezeichneter Elastizität gebildet wird, bei welchem das erste Polymere im Fadenquerschnitt sowohl an den Umriß des Querschnitts als auch an die Mitte des Querschnitts angrenzt und das zweite Polymere sowohl vom Umriß als auch von ψ der Mitte im Abstand angeordnet ist und dessen größerer Teil seiner Querschnittsfläche außerhalb der Halbierungslinie des Faserquerschnitts liegt und wobei der Elastizitätsmodul des zweiten Polymeren mindestens 10 g/d höher ist als derjenige des ersten Polymeren.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Kernteil aus einer Vielzahl von Einzelteilen, die aus

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dem zweiten Polymeren gebildet sind und die einzeln und im Abstand voneinander in dem ersten Material eingebettet sind welches sowohl den an die Oberfläche grenzenden als auch den die Faserachse einschließenden Teil darstellt. Diese Ausführungsform ist dann von besonderem Interesse, wenn der oben beschriebene Mattierungseffekt erhalten werden soll.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Kernteil ringförmig ausgebildet und weist Teile auf, die aus dem ersten Polymeren bestehen und sowohl an den äußeren als auch an den inneren Umriß angrenzen d. h. das ringförmige Kernteil ist zwischen dem Innenteil und dem einen Außenteil des ersten Polymeren angeordnet.

Gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung weist

das erste, die Hülle bildende Polymere einen Elastizitäts- f modul auf, der nicht größer als 35 g/d ist, während das \

zweite, den Kern bildende Polymere einen Elastizitätsmodul hat, der nicht unter 30 g/d liegt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung wird die erste Ausführungsform im Hinblick auf den Mattierungseffekt weiter verbessert, wenn man den Unter-

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schied zwischen den einzelnen Brechungsindices der beiden verwendeten -Polymeren vergrößert und dabei die Anzahl, die Gestalt und die Anordnung der Kernteile in Betracht zieht ο Die Analyse der in Betracht kommenden Faktoren ergab folgende Tatsachen. Der einzigartige ohne die Zugabe von Mattierungspigmenten erhältliche Mattierungseffekt tritt erst dann in beachtlichem Ausmaß auf, wenn W der Unterschied der Brechungsindizes zwischen dem Kern·- W polymeren und dem Hüllenpolymeren mehr als 0,05 beträgt. Ferner ist der Mattierungseffekt um so stärker ausgeprägt, je größer die /Anzahl der Kerne ist, je geringer die Querschnittsfläche der einzelnen Kernteile ist und schließlich je naher die Kerne am Umkreis des Fadens angeordnet sind» Es ist daher wichtig, daß der Faden mindestens drei Kerne enthält und daß sich mindestens die Hälfte der gesamten Querschnittsfläche des Kerns außerhalb der Halbierungslinie befindet.

Die einzelnen Kerne brauchen nicht die gleiche Querschnittsfläche zu besitzen. Die Querschnittsfläche des einzelnen Kerns beträgt weniger als 1/4, vorzugsweise 1/10 - 1/100 der Querschnittsfläche des Fadens.

Der Effekt der vielkernigen Anordnung der von der Anzahl, der Gestalt und der Anordnung der Kerne abhängt, tritt im allgemeinen dann beträchtlich in Erscheinung,

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wenn die gesamte Querschnitssflache der Kerne,bezogen auf die Querschnittsfläche des Fadens, mehr als 10% beträgt ο

Die Verbesserung der dynamischen Eigenschaften des Fadens, insbesondere des Elastizitätsmoduls, die ein weiteres Ziel der Erfindung darstellt, wird nicht nur durch den Unterschied der Moduln der beiden Spinnmateriali- M en, bestimmt, sondern auch durch die Anzahl, die Gestalt Λ und durch die Anordnung der Kerne.

Im allgemeinen sind die meisten als Spinnrohstoffe geeigneten Polymere, die eine hohe Zugfestigkeit oder einen hohen Elastizitätsmodul besitzen nur schlecht einzufärben. Andererseits besitzen diejenigen die gut färbbar sind, einen niedrigeren Elastizitätsmodul= Der Grund für diese Erscheinung ist in der Tatsache zu sehen, daß, je höher die Kristallinität oder die hydrophoben Eigen-

schäften der Polymeren sind, desto schlechter die Färbbarkeit und desto höher die Zähigkeit oder der Elastizitätsmodul ist.

Im Folgenden soll die Erfindung an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Die Figuren 1, 2 und 3 stellen stark vergrößerte

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Querschn: ^J:*:sansichten von herkömmlichen, vielkernigen und einkernigen Fäden dar«

Die Figuren 4 bis 9 sind ähnliche Ansichten von typischen Bikomponentenfaden, die die erfindungsgemäße vielkernige Anordnung aufweisen»

Die Figuren 10 und 11 sind ähnliche Ansichten von

P Fasern gemäß der Ausführungsform mit dem ringförmigen

P Kern«

Die Figur 12 ist ein diametraler Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemaßen Spinndüse.

Die Figuren 13A und Ί3Β und 13C sind Querschnitte in der Ebene XIII - XIII der Figur 12„ Diese zeigen vergrößert verschiedene Durchgangskanäle und Öffnungen, mit welchen die in Figur 12 gezeigte Spinndüse verk sehen werden kann, um sie zum Verspinnen von Fäden

I* ^Her in rig'T 4, Figur 10 und in Figur 6 gezeigten

Arten anzupassen«

Die Figur 14 zeigt einen Teil der Spinndüse im Querschnitt, in der Ebene XIV -XIV einer der Figuren 13A bis 13C.

Figur 15 ist eine teilweise Querschnittsansicht in der Ebene XV -XV der Figur 12.

Bei den in den Figuren 1-11 gezeigten Ausführungsformen werden die Biege- und die Torsionsfestigkeit durch "

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den Hüllenteil oder die Oberflächenschicht des Fadens stark beeinflußt» Wenn man der Einfachheit halber annimmt, daß der Foden wie in Figur 1-7 und 10 gezeigt wird, einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, dann beträgt der Anteil des Innenteils mit einer Querschnittsfläche von 25% des Fadens (d.h. der Teil, der innerhalb der Halbierungslinie liegt) der gesamten Biege- oder Torsionsfcötigkeit dos Fadens nur 12,5% des Gesamtwertes. Wird

ferner ein mehrkerniger Bikomponentenfaden unter Variic— ™

rung der Art des Polymeren, der extrudierten Menge, "

der Extrudierungstemperatur und dgl» mittels einer herkömmlichen Spinndüse für vielkernige Fäden versponnen, dann können sich die im Abstand extrudierten Kerne leicht in dem Mittelteil des Fadens ansammeln. Der resultierende Faden erhält daher einen Querschnitt, wie er in Figur 1 oder ?. gezeigt wird. Obwohl für den Kern ein Material mit einem hohen Elastizitätsmodul verwendet wird, wird nur eine geringe Verbesserung der Biege- und Torsionseigen-

schäften erhaltene ^

Auf der anderen Seite besitzen die erfindungsgemäßen Fäden, bei welchen eine Anzahl von Kernen, die aus einer Komponente mit einem hohen Elastizitätsmodul zusammengesetzt sind, gegenseitig im Abstand angeordnet und in

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das Hüllenteil eingebettet sind, eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Biege- oder Torsionsbeanspruchung und eine verbesserte Elastizität.

Bei den Ausführungsformen nach den Figuren 1-11 wird das die Hülle bildende Material als B und das den Kern bildende Material als A bezeichnet. DLe ideale Begrenfc zungslinie zwischen dem Innen- und dem Außenteil des fe Fadens, das heißt, die Halbierungslinie (H) wird durch eine gestrichelte Linie angegeben»

Wenn der Hüllenteil aus einer Komponente mit einem extrem niedrigen Elastizitätsmodul zusammengesetzt ist, kann, beim Verbiegen der Faser eine Anzahl von Kernen entsprechend der Biegungsdeformierung des Hüllenteils verschoben werden, so daß die Biegefestigkeit des Fadens verringert werden kann« Nach einer Torsion des Fadens tritt jedoch keine derartige Verschiebung mehrerer Kerne auf, -- weil die Torsion eine konzentrische symmetrische Belastung ist. Der erfindungsgemäße vielkernige Faden weist daher insbesondere gegenüber der Torsionsverformung ein ausgezeichnetes Verhalten auf, und ist daher für texturiertes Garn, welches dadurch hergestellt wird, daß wie bei dem Falschzwirnverfahren der Faden verdreht wird besonders geeignet. Wird der vielkernige erfindungs-

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gemäße Faden falsch Verzwirnt, dann besitzt der erhaltene Faden ausgezeichnete Kräusel» Um die Widerstandsfähigkeit gegenüber einer solchen Torsionsbelastung zu erhöhen, ist es erwünscht, daß eine Vielzahl von Kernen wie in den Figuren 4 und 5 gzeigt., symmetrisch und konzentrisch angeordnet ist ο Die vielkcrnigen Fäden, bei welchen die Symmetrie, wie in den Figuren 6-9 gezeigt oder die

konzentrische Anordnung mehr oder weniger stark gestört %

ist, können jedoch auch als im wesentlichen konzentrisch (| bezeichnet werden, so daß auch hier ein zufriedenstellender Effekt erwartet werden kann.

Bei dem herkömmlichen Bikomponentenfaden vom Kern-Hülletyp, wie er in Figur 3 gzeigt wird, ist ein Polymeres λ. mit hoher Elastizität im Kern und ein Polymeres B mit kleinerer Elastizität in dem Hüllenteil angeordnet, so daß die Polymere A und B sich in konzentrischer Weise A

gegenübcrsthen. Die Figur 10 zeigt eine vergrößerte Quer- ^

schnittsansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fadens, bei welchen zur Verbesserung der Biegeoder der Torsionsfestigkeit im Vergleich mit den herkömmlichen Bikomponentenfaden dieser Art wie sie in Figur gezeigt wird, das hoch elastische Polymere A außerhalb der Halbierungslinie des Faserquerschnitts liegt und das

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Polyamid B im Mittelteil und im Hüllenteil des Fadens angeordnet ist»

In der Figur 10 wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen f'adens gezeigt, bei welchem ein hochelastisches Polymeres A und ein Polyamid B konzentrisch angeordnet sind, gezeigt. Es fallen aber auch andere Bikomponentenfaden, bei welchem die Symmetrie und die konzentri- ^ sehe Anordnung mehr oder weniger gestört sind in den Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn die Störung nicht so groß ist, daß die wesentliche Wirkung der vorliegenden Erfindung verloren geht., Es ist bekannt, daß bei Störung, bzw. Verlust der konzentrischen Anordnung zwischen den beiden Polymeren A und B in dem zusammengesetzten Faden ein derartiger zusammengesetzter Faden bei einer Schrumpfungsbehandlung spiralige dreidimensionale Kräusel ausbildetWenn der erfindungsgemäße Faden, der durch gemeink sames Verspinnen der Polymeren A .und B in exzentrischer Anordnung die nur so weit geht, daß die erfindungsgemäßen Effekte, d.h. die überlegenen Biege- und Torsionseigenschaften im wesentlichen nicht nachteilig beeinflußt werden, erhalten werden, einer Schrumpfungsbehandlung unterworfen werden, dann weist der resultierende dreidimensional gekrümmte Bikomponentenfaden gleichfalls aus-

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gezeichnete Biege- und Torsionseigenschaften auf. In Figur 11 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bikomponentenfadens gezeigt, der einen dreieckigen Querschnitt besitzt und im wesentlichen die gleichen Eigenschaften aufweist wie der in Figur 10 gezeigte Faden mit kreisförmigem Querschnitt,

Figur 12 ist ein Querschnitt durch eine Ausführungsform der zum Verspinnen der erfindungsgemäßen Bikomponenten- ^

fäden verwendeten Spinndüse. Die in Figur 12 gezeigte Spinndüse besteht aus einer äußeren Spinndüsenplatte 16, die mit einer oder mehreren Spinnöffnungen 14 versehen ist, einer inneren Spinndüsenplatte 15, die mit inneren Kanälen 10, von denen jeder mit einer der Spinnöffnungen 14 koachsial ausgerichtet ist und äußeren Kanälen 9, die mit den inneren Kanälen 10 koachsial ausgerichtet sind und diese umgeben, versehen ist, einen Zwischenraum 8, der von der inneren Spinndüsenplattc 15 und der äußeren Spinndüsenplattc 16 begrenzt ist und der mit den Leitungen 13 von den Spinnöffnungen 14 und mit den Auslaßenden 11 und der Kanäle 9 bzw, 10 in Verbindung steht, sowie Zufuhrlei- ei tungen für die Überführung des geschmolzenen und unter Druck gesetztem Spinnmaterials sowohl in den Kanal 10 als auch in den Raum 8 und Zufuhrleitungen für die Zufüh-

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rung des anderen geschmolzenen und unter Druck gesetzten Spinnmaterials in die äußeren Kanäle 9. Das Polyamid B und das hochelastische Polymere Λ werden in die Zufuhrkammern 1 und λ für die Polymere durch Getriebepumpen eingeleitete Die beiden Polymere werden durch die Kanäle 3 bzw» 4 in die Reservoire 5 und 6 überführt.

fc In den Raum 8 wird durch den Kanal 7 aus dem Reservoir

L· 5 ein Teil des Polyamids B d.h. der Hüllen bildenden Komponente eingeleitet und umschließt die Strome des kernbildenden Polymeren A, das durch die äußeren Kmält 9 extrudiert wird» Der andere Teil des Polymeren B wird durch einen inneren Kanal 10 extrudiert , wobei ein innerer Strom gebildet wird, der in die Leitung 13 hineingeführt wird, und der Strom des kernbildenden Polymeren A der durch die inneren Kanäle 9 extrudiert wird nach außen gedrückt wird. Das geschmolzene und unter Druck gesetzte kernbildende Polymere α wird aus den äußeren Kanälen 9 ^ durch das Reservoir 6 zur Bildung eines Kerns (oder von Kernen) extrudiert= Der durch den Kanal 9 extrudierte Strom des Kernteils wird dabei zwischen den inneren Strom des Polymeren B für das Mittelteil, der durch den inneren Kanal 10 extrudiert wird und dem äußeren Strom des hüllenbildenden Polymeren B, das unter Druck aus dem Raum 8 zugeführt wird, angeordnet« In der Nähe der Öffnungs-

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wände erfolgt die Verbindung, worauf die verbundenen Polymere durch die Leitung 13 und die Apinnöffnung 14 zu einem einheitlichen Fdclen, bei welchem das hochelastische Polymere α als konzentrischer Kernteil angeordnet ist, versponrivn wird«, Die Zahl IV bezeichnet einen Bei-stigungszylinder.

LJm den Kernteil konzentrisch innerhalb des Hüllenteils Λ

anzuordnen, ist es erwünscht, die Gestalt der äußeren λ

Kanäle 9 derjenigen der Spinndüse 14 anzugleichen» Die Menge und die Anordnung des den Kern bildenden Polymeren A, die den Querschnitt des erhaltenen Bikomponentenfaden^ einnimmt, kann dadurch unter Kontrolle gehalten werden, daß sorgfältig die Menge des durch den inneren Kanal ausströmenden Polymeren, der Durchmesser des Kanals 7 und d^r inneren Kanäle 10 und die Extrudierungsdrücke gewählt werden »

Die Kanäle Ό α der Figur 13 Λ bilden eine Vielzahl von

in Strömen des Polymeren A, die beim Verspinnen in der/Figur 4 gezeigten Weise angeordnet und in das Polymere B eingebettet werden= Die ringförmigen Kanäle 9B der Figur 13 B ergeben einen schichtartigen Kern, wie er in Figur 10 gezeigt wird, während die kleinen dreieckartigen Kanäle 9C

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BAD OHiGINAL

der Figur 13 einen Faden, wie er in Figur 6 gezeigt ist, ergeben· Weitere entweder kreisförmige oder nicht kreisförmige Fäden können dadurch erhalten werden, daß eine geeignete Anzahl von Kanälen der gewünschten Gestalt und Anordnung vorgesehen sind.

Im Folgenden sollen die dynamischen Eigenschaften der ^ erfindungsgemäßen Fäden in Bezug auf den in Figur 10 ge-

^ zeigten Typ mit einem schichtartig aufgebauten Kern

erläutert werden. Wie oben bereits ausgeführt, beträgt der vorzuziehende Anteil des hochelastischen Polymeren A in dem einheitlichen Faden 10 - 50 Eol.%. Bei einem Anteil, der geringer als 10 Vol.% ist, ist der Beitrag des hochelastischen Polymeren A zu der Gesamtelastizität, insbesondere zu den Biegeeigenschaften sehr klein»

Das Ziel der Erfindung kann jedoch vollständig er-

^ reicht werden, wenn der Anteil des hochelastischen PoIy-' merenin dem Faden weniger als 50 VoI β % beträgt. Bei den herkömmlichen Fäden ist beispielsweise, selbst wenn der Anteil des hochelastischen Polymeren, der in dem Kernteil angeordnet ist, 50 Vol.% beträgt, der Beitrag des hoch elastischen Polymeren zu der gesamten Biege- oder Torsionsfestigkeit des Fadens nur 25% des Gesamtbetrags, während

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BAD ORiGIMAL

bei dem erfindungsgemäßen Faden, selbst wenn der Anteil des-hochelastischen Polymeren A wie bei dem herkömmlichen Faden 50% beträgt und das Polymere A so angeordnet ist, daß die innere Begrenzungsfläche der Polymerschicht A auf einer idealen Kurve liegt, die den Abstand zwischen dem Schwerpunkt und der Peripherie des Fadens halbiert, der Beitrag des hochelastischen Polymeren A zu der gesamten Biege- oder Torsionssteifigkeit des Fadens bis auf 50% ^ des Gesamtwertes ansteigt, ^

Wie bereits ausgeführt, hängen die dynamischen Eigenschaften des Bikomponentenfadens von des Anordnung der schichtartig aufgebauten Kernteils und dem Volumenverhältnis der beiden Polymeren und außerdem sehr stark von dem Elastizitätsmodul des im schichtartig aufgebauten Kernteil verwendeten Polymeren ab. Wenn der Unterschied der Elastizitätsmodula der beiden Polymeren weniger als 10 g/d, beträgt, dann erhält man keinen Bikomponenten- f faden mit einem hohen Elastizitätsmodul und ausgezeich- j neter Färbbarkeit, wie immer auch die Anordnung und das Volumenverhältnis variiert werden mag.

Als hochelastische Polymere, die für die erfindungsgemäßen Fäden verwendet werden können, können aromatische Polyester, wie Polyathylenterephtalat und Copolymere, die

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BAD OFiIClMAL

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hauptsächlich aus Polyethylenterephthalat, bestehen, aromatische Polymamide, wie Polyhexamethylcnterephthalamid und Polyparaxylylensebacamid, -Polycarbonate, Polystyrol, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyharnstoff genannt werden.

Als Polyamide, die für die Hüllenteile des erfindungsgemäßen Fadens geeignet sind, können aliphatische Polyamide, wie Polycaprolaktam, Polyönantholactam, Polyhexamethylenadipamid, Polyhexamethylensebacamid und deren Copolymere sowie Copolymere, die aus einem großen Anteil eines aliphatischen Polyamids und einem kleinen Anteil eines aromatischen Polymamids, wie Polyhexamethylenterephtalamid, Polyhexameth1enisophthaiamid, Polyundecamethylenterephthalamid, Polymetaxylenterephthalamid etc. genannt werden,

Der effindungsgemäße Faden kann Additive, wie Mattie- W rungsmittel, Pigmente, Lichtstabilisatoren etc. enthalten.

Die Bestimmung des Elastizitätsmoduls geschieht auf die folgende Weise:

Probe- Einheitlicher Faden mit 3 bis 5 den. Länge der Probe . 5 cm
Dehnungsverhältnis: 50% /min
Meßvorrichtung. Instron-Tester

Temperatur und Feuchtigkeit: 25° C und 65% relative Feuchtigkeit.

Elastizitätsmodul; Aus der Ateigung der Tangente, am

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BAD ORIGINAL

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Punkt dor größten Steigung der Belastungskurve (bei einer Dehnung weniger als 5>;) wurde die Belastung (g/d) bei einer Dehnung von 100% extrapoliert·

Im allgemeinen schwankt der Wert für den Elastizitätsmodul entsprechend den Bedingungen beim Verspinnen, Verstrecken und bei der Wärmebehandlung » Bei der Erfindung hingegen genügt es, den Elastizitätsmodul im Hinblick auf Einkomponentenfäden, die unter Verwendung der einzelnen Polymeren, die den Bikomponentenfaden bilden, bei gleichen Bedingungen bezüglich des Ver Spinnens, dus \/erstreckens und der Wärmebehandlungen wie diejenigen, bei welchen die Verspinnung des Bikomponentenfaden;:; erfolgt, hergestellt werden, zu bestimmen=

Die Erfindung soll im Folgenden an Hand der Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel 1 '

Polyethylenterephthalat mit einer Intrinsic Visco- \

sitat ( . ) von 0,67 (o-Chlorphenyl bei 30 C) wurde mit 30 Vol.X für den schichtartigen Kern Polymere verwendet, während Polycaprolactam mit einer Intrinsic Viscosität ( ) von l,15(m-Kresol bei 30°C) mit 70 Vo1.% für die Hülle eingesetzt wurde. Die beiden Polymere wurden bei

AD

280 C unter Verwendung einer Spinndüse mit der in den Figuren 12 und 13 B gezeigten Gestalt zu unverstreckten Fäden gemeinsam versponnen« Die erhaltenen unverstreckten Fäden wurden auf einer stumpfen Nadel, die auf 70 C erhitzt worden war, auf die 3,6-fache ursprüngliche Länge heiß verstreckt, wobei ein Multifil mit 70 den/18 f erhalten wurde» Der einheitliche Faden war aus konzentrisch

fe angeordneten kreisförmigen Querschnitten, wie es in Figur fe 10 gezeigt wird, zusammengesetzt»

Bei Verwendung von 30 Vol.% Polyäthylenterephtalat als kernbildendes Material und 70 VoI,% Polycaprolactam als hüllenbildendes Material wurde ein herkömmlicher Bikomponentenfaden mit konzentrisch angeordnetem Kern und Hülle, wie er in Figur 3 gezeigt wird, versponnen und unter den gleichen wie oben beschriebenen Bedingungen verstreckt, wobei ein Multifil mit 7Od/18f erhalten wurde»

Das oben verwendete Polycaprolactam und das Polyäthylenterephtalat wurde unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben, einzeln verspönne und verstreckt, wobei ein Multifil mit 7Od/18f erhalten wurde» Der Initialmodul des erfindungsgemäßen Fadens betrug 55,1 g/d, derjenige des herkömmlichen Bikomponentenfadens 53,Og/d, während der Initialmodul des Polycaprolactamf adens 20., 5g/d

- 27 -

209815/1261

BAD ORIGINAL

und derjenige des Polyäthylenterephtalats 86,5 g/d betrug. Die oben beschriebenen 4 Fäden wurden einer Falschdrahtbehandlung bei den folgenden Bedingungen unterworfen: Zufuhrgeschwindigkeit: 45m/min

Umdrehungsgeschwindigkeit der Spindel. 150 000 Upm Erhitzer (gekrümmte Platte): Länge: 60 cm Oberflächentemperatur. 16 5°C. '■■ "

Aufgabegeschwindigkeit: 46m/min .-. ™

Aufnahmegeschwindigkeit;. 42m/min f

Das auf diese Weise verarbeitete texturierte Garn wurde zu einem Strang mit ca. 1000 den verformt, welcher 10 Minuten in spannungslosem Zustand in Wasser von 100 C gekocht wurde, worauf die Kräuseleigenschaften des Garns gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Kräuseleigenschaften werden durch die Dehnung und das prozentuale Kräuselrückstellvermögen für Dehnung J

angezeigt. « ,:

L-L
Dehnung (%) = —±- °- χ 100 (I)

L

Das prozentuale Kräuselrückstellvermögen für die Dehnung (%) ergibt sich aus folgender Beziehung. ·

L, - L/

^J2

— χ 100

^Ll -

-28 -

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"bad original

In den obigen Gleichungen bedeuten L Probenlänge 1 Minute nach dem Aufbringen einer Belastung (Anfangsbelastung) von 20 mg/do

L,; Probelänge 1 Minute nach dem Aufbringen einer Belastung von 200 mg/d

LpS Probelänge, die festgestellt wird, wenn zunächst 1 Minute eine Belastung von 200 mg/d, aufgebracht wird und dann die Belastung auf 20 mg/d (Erholungsbelastung) geändert wird, worauf die Probe 1 Minute zur Erholung von der Dehnung stehen gelassen wird«

TABELLE 1

Faden	Dehnunq	in %	4	prozentuales Krausel-
			0	rückstellvermög_en f.
			8	die Dehnung
erfindungsgemäßer Faden	67,	17,1
herkömmlicher Faden	54,	15,3
Polycaprolactamfaden	52,	14,9

Polyäthylenterephtalat-

faden . 34,6 25,0

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, zeigte bei der relativ hohen Anfangs- und Erholungsbelastung von 20mg /d der erfindungsgemäße Faden ein ausgezeichnetes Kräuselrückste11vermögen. Bei der Verwendung derartiger texturierter gekräuselter Garne zur Herstellung von Strick- und

209815/1261 ~ ·^?0 -

BAD ORIGINAL

Webstoffen konnten damit Produkte mit hoher Voluminosität, Biege- und Torsionsfestigkeit erhalten werden«

Beispiel 2. · .

Jeder der nachstehenden 3 hochelastischen Polymere und Polycaprolactam wurden durch eine gemeinsame Öffnung mit dem gleichen Extrudierungsverhältnis (ausgedrückt im Volumen) be 280°C unter Verwendung der Spinndüse mit einer a in den Figuren 12 und 13 B gezeigten Gestalt gemeinsam ~

versponnen. Der erhaltene unverstreckte Faden wurde bei einem geeigneten Verstreckungsverhaltnis auf einer stumpfen Nadel, die auf 8O°C erhitzt worden war, heiß verstreckt, wobei jeweils ein Monofil mit 15 den erhalten wurde» Der Querschnitt und die Kerngestalt des hochelastischen Polymeren im erhaltenen Faden wiesen die in Figur 10 gezeigte Form.auf ο .

Als hochelastische Polymere wurden folgende Materialien •verwendet:(A) Polyäthylenterephtalat mit einer Intrinsic Viscosität ( ) von 0,65 (in o-Chlorphenol bei 30°C), (B) Polymetaxylylenadipamid mit einer Intrinsic Viscosität ( ·) von 0,88 ( in m-Kresol bei 30⁰C) und (C)isotaktisches Polypropylen mit einem spezifischen Gewicht von 0,90 und einem Schmelzindex von 6.

Darüber hinaus wurde unter den gleichen Bedingungen durch gemeinsames Verspinnen und Verstrecken mit der Aus-

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nähme, daß das oben genannte hochelastische Polymere konzentrisch von der aus Polycaprolactam bestehenden Hülle umgeben war, ein herkömmlicher Bikomponentenfaden vom Kern-Hülltetyp, wie er in Figur 3 gxeigt wurde, hergestellt» Andererseits wurden die Polymeren A,B und C die zur Herstellung der oben genannten Bikomponentenfaden verwendet wurden, für sich einzeln versponnen und ver- ^ streckt, wobei Monofile A,B und C mit 15 den erhalten wurden, Die Initialmoduln der erhaltenen Fäden A, B und

C betrugen 81,0 g/d, 43,5 g/d und 41,3 g/d. Jeder der 3 erfindungsgemäßen Fäden und jeder der 3 herkömmlichen Fäden wurden zu Stapeln mit jeweils einer Länge von 3 cm zugeschnitten. Hierauf wurden 20g dieser Stapeln in einen Meßzylinder mit einem Durchmesser von 5 cm und einer Länge von 20 cm getan und mit einem 200g schweren Kolben belastet worauf der Meßzylinder feinen Vibrationen unterworfen wurde. Dann wurde die Gleichgewichtslage des Kolbens r Ch₁) abgelesen. Anschließend wurde eine zusätzliche Be- ψ lastung von 600 g auf den Kolben aufgebracht und die Gleichgewichtslage des Kolbens in dergleichen Weise wie oben beschrieben (h-) abgelesen. Je höher die Biegefestigkeit des Fadens ist, desto niedriger ist bei gleicher Belastung das Kompressionsverhältnis (%) : h^ - h₅

J. C- Jx.

100

^hl

Mit den oben beschriebenen 6 Fäden wurden wie nachtstehend

-31 -

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beschrieben Färbeversuche mit sauren Farbstoffen durchgeführt. Es wurde die Farbabsorption .(%■) dieser Fäden beim 60 minütigen--Färben bei 80⁰C mit 1% Rokuserin NS (Produkt der Sumitomo Chemical Co₀) und 1%-iger Essigsäure bei einem Badverhältnis von 1: 50 bestimmt..

In der nachstehenden Tabelle' 2 werden der Initialmodul, die Biegebelastung (Kompressionsverhältnis) und die Färb- ^ absorption der einzelnen Fasern angegeben» ™

T A B E L L E 2

Faden

für den Kern Initial- Kompres- Farbabverwendetes Poly- modul(g/d) sionsver- sorption mere hältnis (%)

erfindungsgem» Faden

herkömmlicher Faden

erfindungsgem= Faden

herkömmlicher Faden

erfindungsgemο Faden

herkömmlicher Faden

(A)

(B)

CC)

62,4

24,1

74

59,6	43,0	73
38,1	46,9	95
37,6	62,2	95
36,0	54,8	73
35,5	67,6	71

Aus der Tabelle 2 wird ersichtlich, daß obwohl die erfin-

- 32 -

209815/1261

dungsgemäßen Fäden und die herkömmlichen Fäden praktisch die gleichen Initialmoduln besitzen, sie jedoch hinsichtlich des Kompressiohsverhältnisses der die Biegefestigkeit anzeigt, beträchtlich verschieden sind. Das bedeutet, daß der erfindungsgemäße Faden bei praktisch der gleichen Farbabsorption wie herkömmliche Fäden ein beträchtlich verbessertes Biegeverhältnis besitzt.

Darüber hinaus wurden das Polyäthylenterephtalat (PET) und ^ das Polcaprolactam gemeinsam versponnen und verstreckt, jedoch mit der Ausnahme, daß das Extrudierungsverhältnis in der in der Tabelle HI gezeigten Weise variiert wurde, wobei Bikomponentenfaden mit Kern-Hülleanordnung mit schichtartiger Ausbildung des Kerns und einer in Figur 10 gezeigten Struktur er- ' halten wurden. In Tabelle 3 sind die entsprechenden Werte für das Extrudierungsverhältnis, den Initialmodul, das Kompressionsverhältnis und die Farbstoffabsorption gezeigt. ^ TABELLE3

	Extrudierungs verhältnis bez. auf d. Volumen	.P.E.T.	Initialmodul (g/d)	Kompressions verhältnis (%)	Farbstoff absorption (%)
209t	P.CoL.	0
:_&	100	5	17,5	70,6	96
cn "^	95	8	22,1	68,1	92
fs>	92	10	26,2	55,0	90
CT	90	30	28,0	48,2	88
*mmJk*	70	40	42,6	42,4	81
	60	50	54,1	31,9	78
	^50	60	62,4	24,1	74
40	74,2	21,0	53

0 100 86,5 12,8

Aus der Tabelle 3 wird ersichtlich, daß bei einem Anteil des hochelastischen Polymeren in dem erhaltenen Bikomponentenfaden, der geringer als 10 Vo_o% ist, das Kompressionsverhältnis des Bikomponentenfadens sehr hoch ist und daß in diesem Fall keine wesentliche Verbesserung der Biegefestigkeit erfolgt» Lag der genannte Anteil andererseits oberhalb 50 VoT%, dann wurde zwar die Biegefestigkeit des Bikomponentenfadens beträchtlich verbessert, doch war dann die Farbstoffabsorption beträchtlich verringert»

Bg i_^s_PJ-.g λ. _j-. -

Polycaprolactam und Polyäthylenterephtalat, wie im Beispiel 1 wurden mit einem Extrudierungsverhältnis von 9 :1 ( bezogen auf das Volumen) zu einer leicht exzentrischen Kern-Hülleanordnung gemeinsam versponnen und in der gleichen Weise und unter denselben Bedingungen des Beispiels 1 verstreckt, wobei ein Multifil mit 70 d/18f erhalten wurde. Dabei wurden vier Versuchsreihen durchgeführt, bei welchen die den Kern bildende Komponente in den nachstehend beschriebenen vier Arten angeordnet wurden»

Ι« Die Kernkomponente wurde in dem Mittelteil des Fadens angeordnet« (herkömmlicher Faden) <.

2. Die Kernkomponente wurde in Schichtform innerhalb des Halbierungskreises des Fadenquerschnitts angeordnet,(ein

Faden, welcher nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt.)

3. Die Kernkomponente wurde derart angeordnet, daß die Innenseite des schichtartigen Kernteils auf dem konzentrischen Halbierungskreis angeordnet war„(erfindungsgemäßer Faden)

4. Die Kernkomponente wurde als schichtartiger Kernteil außerhalb eines Kreises, dessen Radius 3/4 desjenigen

-34-

209815/1261

Kreises betrug, angeordnet (erfindungsgemäßer Faden)»

Die oben beschriebenen Fäden 1 bis 4 wurden einer Kräuselbehandlung unterworfen, wobei Multifile mit im wesentlichen dem gleichen Kräuselungsgrad erhalten wurden. (Die vier Faserarten wurden bei verschiedenen Temperaturen geschrumpft, aus den dabei erhaltenen Fäden wurden diejenigen mit dem gleichen Kräuselungsgrad ausgewählt ο)

P Die oben beschriebenen dreidimensional gekräuselten

fe Fäden wiesen eine Kräuselzahl von 12 pro cm und eine prozentuale Kräuselung von 63% auf. Das Kompressionsverhältnis wurde unter Verwendung von 20 g der oben beschriebenen gekräuselten Fasern bestimmt, wobei die Belastung wie in Beispiel 2 erfolgte. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 dargestellt.

TA BELLE 4

Faden	Initialmodul	Kompressionsverhältnis
	(q/d)
Faden (1)	31,4	51,4
Faden (2)	31,3	45,9
Faden (3)	30,9	32,2
Faden (4)	31,0	28,3

Aus der Tabelle 4 ist ersichtlich, daß die Fäden 1 bis 4 ins Längsrichtung praktisch die gleichen Initialmoduln besaßen, daß aber im Kompressionsverhältnis, das das Biegeverhälteii ' angibt , beträchtliche Unterschiede

209815/1261 -35 -

bestanden» Die erf xndung sgernäßen Fäden 3 und 4 sind bezüglich ihres Biegeverhaltens den Fäden Λ und 2 beträchtlich überlegen„

Darüber hinaus wurde das in Beispiel 2 verwendete hochelastische Polymere B mit Polcaprolactam copolymerisiert und zwar in einem geeigneten Verhältnis, daß solche Copolyami— -_& de erhalten wurden, daß daraus Fäden mit verschiedenen ^

Initialmoduln gebildet wurden, worauf die Copolyamide und das Polycaprolactam in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen gemeinsam versponnen und verstreckt wurden» Dabei wurden Multifile mit 70 d/18f erhalten« Diese Multifile wurden einer Kräuselungsbehandlung unterworfen , worauf das Kompressionsverhältnis dieser Fäden bestimmt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5dargestellt„

- 36 -

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t awKS LLE 5

Initialmodul' des Copolyam'id- fadens (q/d)	konjugierter Zustand	tt	Faden	(1)	Initialmodul (g/d) d=Bikom ponentenfaden s	Kompres sionsver hältnis {%)
23,2	Faden	It	(2)	21,2	66,7
!1	M	(I	(3)	21,0	65,1
It	Il	It	(4)	21,3	65,0
II	Faden	(1)	21,2	64,3
28,3	II	(2)	23,2	61,2
f!	?I	(3)	23,0	62,0
M	It	(4)	24,1	63,5
II	Faden	(1)	23,9	64,1
31,2		(2)	24,0	57,9
Ii	It	(3)	23,7	57,0
i!	It	(4)	24,9	53,2
It	(1)	24,9	52,1
38,5	(2)	26,5	55,6
H	(3)	26,6	53,9
tt	(4)	27,4	46,2
It	27,1	41,1

Aus Tabelle 5 ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Fäden 3 und 4, die unter Verwendung eines derartigen Copolyamids hergestellt wurden welches Fäden mit einem

-37 -

209815/1261

1710827

Initialmodul liefert, dessen Wert denjenigen eines Einkomponentenfadens, der lediglich aus dem gleichen PoIycaprolactam zusammengesetzt ist, (20,5 g/d) mehr als 10 g/d übersteigt, hinsichltich ihres Biegeverhaltens den Fäden 1 und 2 beträchtlich überlegen sind« Andererseits zweigt bei Verwendung eines Copolyamids, welches einen Faden mit einem Initialmodul bildet, dessen Initial- , modul zwar höher als derjenige des Einkomponentenfadens, Jj der lediglich aus Polycaprolactam zusammengesetzt ist, J

, diesen jedoch nicht mehr als lOg/d übersteigt, der erfindungsgernäße Faden im wesentlichen nur das gleiche Biegeverhalten wie ein herkömmlicher Faden,, .

Im Folgenden soll die Erfindung im Hinblick auf vielkernige Fäden, wie sie in den Figuren 4 bis 9 gezeigt sind, näher erläutert werden«

Zur Verwendung für den Hüllenteil des erfindungsgemäßen Fadens können als besonders geeignete thermoplastische synthetische Polymere Polyamide, wie Nylon-5, Nylon-6, Nylon-7 , Nylon -11, Nylon-66, Nylon-610 und PolymethyIyIenadipamid und Copolyamide, die aus zwei oder mehr Grundeinheiten, wie 6/66, 66/610, 6/6 I (6 I : Polyhexamethylenisophthalamid) und 6/6 T (6 T. Polyhexamethylenterephthalamid) genannt werden. Aufgrund ihrer ausgezeichneten

-38 -

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Färbbarkeit können darüber hinaus für den Hülltenteil PoIyestercopolymere, Polyharnstoffcopolymere und Polyvinylcopolymere, insbesondere.Polyacryltrilcopolymere eingesetzt werden .

Als Polymere, die zur Verwendung für den Kernteil geeignet sind, können aufgrund ihres ausgezeichneten Elastizitätsmoduls und ihrer ausgezeichneten Reißfestigkeit trotz ihrer schlechten Färbbarkeit aromatische Polyamide, ™ wie Polyhexamethylenterephthalamxd und Polyparaxylylenadipamid, Polyharnstoff, Polyurethane, aromatische Polyester, wie Polyathylenterephthalat, Polyester-Äther, Polymere der Vinylreihe, wie Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polystyrol, Polyvinylalkohol und Polyacrylnitril, sowie Polyoxymethylen genannt werden»

Bei der Bestimmung einer besonders geeigneten Kombination aus den oben beschriebenen Polymeren sollten die nach dem Verspinnen der beiden Polymeren erhältlichen Werte des Elastizitätsmoduls und des Brechungsindex sorgfältig in Betracht gezogen werden,

Die am meisten zu bevorzugende Kombination der Polymeren besteht darin, daß für den Kernteil Polyesterpolymere wie Polyathylenterephthalat und deren Copolymere, ins-

209815/1261 -39 -

besondere die Copolymere, die weniger als 20 % Polyäthylenisophthalat besitzen oder Polyäthylenparaoxybenzoat und Polyester-äther-polymere wie Polyäthylenparaoxybenzoat und deren Copolymere Verwendung finden, während für den Hüllenteil Polyamide wie Nylon 6,Nylon-66, Nylon-610 und deren Copolymere herangezogen werden»

Mit einer Kombination, bei welcher sowohl der Elasti- Q -zitätsmodul als auch der Brechungsindes des Kernteils höher M ist als die entsprechenden Größen des Hülltenteils können bevorzugte Ergebnisse erzielt werden, Der Elastizität der Kernteile betagt mindestens 30 g/d, derjenige des Hüllenteils höchstens 35 g/d, wobei die Differenz zwischen beiden Werten mindestens lOg/d beträgt«, Der Unterschied der Brechungsindizes zwischen dem Kern- und dem Hüllenteil beträgt in mindestens einer Richtung mindestens 0,05_o

Für die einzelnen Kerne (bei unabhängigen Kernen), die im Querschnitt des einheitlichen Fadens im Abstand angeordnet sind, ist es nicht erforderlich, daß diese die gleiche Querschnittsfläche besitzen« Die Querschnittsfläche des individudlen Kerns beträgt weniger als 1/4, Vorzugs- , weise 1/10 bis 1/100 der Querschnittsfläche des Fadens= Da der Effekt der vielkernigen Struktur von der Anzahl

- 40

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der Gestalt und der Anordnung der Kerne abhängig ist, tritt dieser im allgemeinen dann beträchtlich auf, wenn die gesamte Querschnittsfläche der Kerne mehr als 10% der Querschnittsfläche des Fadens ausmacht«, Da die erfindungsgemäßen vielkernigen Bikomponentenfaden nicht nur eine einzigartige Färbung und eine ausgezeichnete Färbbarkeit, sondern auch verbesserte dynamische Eigenschaften auf-P weisen, können sie für neue Anforderungen bei der Her- M stellung von Kleidungsstücken herangezogen werden- Dies soll im Folgenden an Hand der nächsten Beispiele näher erläutert werden.

Beispiel 4

Polyäthylenterephthalat mit einer Intrinsic Viscosität von 0,7 (in m-Chlorphenol bei 30°C) wurde bei 28O°C aufgeschmolzen, durch eine Spinndüse, die mit 24 Öffnungen ν mit einem Durchmesser von 0,3 mm versehen war, extrudiert, \ abgeschreckt und auf ein Rohr mit einer Geschwindigkeit von 600 m/min aufgenommen, wobei nicht verstreckte Fäden erhalten wurden« Diese Fäden wurden auf die 4,4-fache ursprüngliche Länge auf stumpfen Nadeln, die auf 70 C gehalten wurden, verstreckt und hierauf mit einem 40 cm langem metallischen Erhitzer, der auf 135 ⁰C gehalten wurde, in Berührung gebracht und dabei um 1% verstreckt

-41-

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und mit einer Geschwindigkeit von 600 m/min auf eine Spule aufgenommen.." Hierbei wurde ein Garn mit 72 den/24 Fäden erhalten, von denen jeder einzelne Faden in Achsialrichtung einen Brechungsindex von 1,67 aufwies« .

Nylon-6 mit einer Intrinsic Viscosität von 1,2 ( in m-Kresol bei 30 C) wurde in der gleichen Weise wie oben beschrieben versponnen, verstreckt und wärmebehandelt„ Hier- £ bei wurde ein Garn B mit 72 den/24 Fäden erhalten, von %

denen die einzelnen Fäden in Achsialrichtung einen Brechungsindex von 1,54 aufwiesen.

Nylon-66 mit einer Intrinsic Viscosität von 1,07 (in m-Kresol bei 30 C)wurde in drselben Weise wie oben beschrieben versponnen, verstreckt und wärmebehandelt, wobei ein Garn C mit -72 den/24 Fäden erhalten wurden, deren einzelnen Fäden in Achsialrichtung einen Brechungs-

index von 1,55 aufwiesen» Sämtliche, . auf diese Weise ■ - '■?

erhaltene verstreckte Faden waren transparent und glänzend * und zwar deswegen, weil in den Polymeren keine Pigmente wie beispielsweise Titanoxyd enthalten waren.

Hierauf wurde mittels einer Spinndüse für das gemeinsame Verspinnen, die mit 24 "Öffnungen versehen war, und eine Struktur, wie sie in Figur 12 dargestellt ist

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besaß, ein■vielkerniger Bikomponentenfaden gesponnen, bei welchem in Kombination zwei der oben beschriebenen drei Polymeren eingesetzt wurden»

Für den Kern wurde Polyathylenterephthalat verwendet, wäbrend für die Hülle Nylon-6 eingesetzt wurde» Die beiden Polymeren wurden getrennt aufgeschmolzen und mittels Getriebepumpen mit einem Aufgabeverhältnis von 1:2 der gemeinsamen Verspinnung zugeführt« Der Durchmesser der Spinnöffnung der verwendeten Spinndüse betrug 0,3 mm ο Die der Spinnöffnung entsprechende innere Öffnung war aus einer mittleren Öffnung mit einem Durchmesser von 0,5 mm und aus 8 Öffnungen mit einem Durchmesser von O, 15 mm, die auf einen Umkreis mit 3 mm Durchmesser von der mittleren Öffnung in gleichen Abständen angeordnet waren, zusammengesetzt. Die durch die Öffnungen bei einer Temperatur von 280 C extrudierten Polymere wurden abgeschreckt und auf einem Rohr aufgenommen, und dann in der gleichen Weise wie es im Zusammenhang mit dem Garn A beschrieben wurde, verstreckt und hitzebehandelt. Hierbei wurde ein Garn D mit 72 den/24 Fäden erhalten, von denen die einzelnen Fäden einen Querschnitt besaßen, wie er in Figur 4 gzeigt wird« Unter Verwendung von Nylon-66 an Stelle von Polyathylenterephthalat für die Bildung des Kerns wurde ein Garn = E mit 72 den/ 24 Fäden erhalten,

209815/1261 -43 -

- 43 -..' .■-.■■■..■

von denen die einzelnen Fäden einen in Figur 4 gzeigten Querschnitt besaßen, wobei die Herstellung in derselben Weise, wie sie bei dem Garn D beschrieben wurde, erfolgte.

Zu Vergleichszwecken wurden unter Verwendung einer Spinndüse zum gemeinsamen Verspinnen, die Öffnungen mit einer einzigen inneren Öffnung enthielt Polyäthylenterephthalat und Nylon-6 gemeinsam versponnen, wobei unverstreckte Fäden erhalten wurden, bei welchen das Polyäthylenterephtalat im Kern und das Nylon-6 in Hülle vorlag. Diese Fäden wurden in der gleichen Weise wie es im Zusammenhang mit dem Garn A beschrieben wurde verstreckt und hitzebehandelt. Hierbei wurde ein Garn F mit 72 den/24 Fäden erhalten, von denen die einzelnen Fäden einen Querschnitt vom Kern-Hülletyp mit einem Mischverhältnis von 1; 2 besaßen. Darüber hinaus wurde Polyäthylenterephtalat und Nylon-6 mit einem Mischungsverhältnis von 1: 6 gemeinsam versponnen und zwar nach dem Verfahren, wie es in der japanischen Patentanmeldung 29 636/64 beschrieben ist und bei der im Kern Polyäthylenterephtalat vorliegt und Nylon-6 für die Bildung der Hülle herangezogen wird. Hierauf wurden die erhaltenen Fäden in der gleichen Weise wie es im Zusammenhang mit dem Garn A beschrieben wurde, verstreckt und hitzebehandelt. Dabei wurde ein Garn G mit

44 -

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72 den/24 Fäden erhalten, von denen jeder einheitliche Faden einen in Figur 1 gezeigten Querschnitt besaß„ Das Garn D besaß schlechte Werte bezüglich Transparenz und Glanz, während die Garne E,F und G sich hinsichtlich der Transparenz und des Glanzes ziemlich gut verhielten. Beim Färben ..". absorbierte das Garn A die sauren Farbstoffe akum, Die Garne D, E,F,G, genauso wie B konnten jedoch mit sauren Farbstoffen sehr gut gefärbt werden <, Diesen Letztgenannten Garnen war das Garn C nur geringfügig unterlegen. In der Tabelle 6 sind die Absorptionsfähigkeit dieser Garne beim Färben mit 10 %-igem Rokuserin NS (Produkt der Sumitomo Chemical CO) und 1% Essigsäure bei einem Badverhältnis von-1. 50 einer Temperatur von 80 C und einer. Versuchsdauer von 60 Minuten sowie der Initialmodul und der Mattierungseffekt gezeigt»

TABELLE

Garn A:Polyestergarn
Garn B;Nylon-6 Garn
Garn C:Nylon-66 Garn

Garn D; erfindungsgem.
Garn

Garn E:Kontrollgarn

Garn F: "
Garn G.. "

Färbab- sorption(%)	Initial modul (g/d(	Mattierungs- effekt
1	74,0	schlecht
96	29,2	ic
74	35,1	Il
m. 93	45,0	gut
92	30,7	ziemlich schlecht
90	44,1	Il
92	34,9	κ

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-45·

171062?

Die in Beispiel 4 beschriebenen Garne B,C,D,E wurden bei den in der Tabelle 7 gezeigten Bedingungen auf einer Falschdrahtmaschine einer Kräuselentwicklungsbehandlung unterzogen=

TABELLE 7.

Zufuhrgeschwindigkeit

Umdrehungsgeschwindigkeit d. Spindel

Erhitzer (gekrümmte Platte)

Aufgabegeschwindigkeit Aufnahmegeschwindigkeit

Sedi'ricrun'ig

50 m/min

14O₅OOO Upm Länge; 60 cm

Oberflächentemp ο 175 C,

51 m/min 43 m/min»

Hierauf wurde der erhaltene S-gezwirnte Faden und der Z-gezwirnte Faden gekoppelt und mit 120 timdrehungen/m verzwirnt. Dann wurde aus dem Garn ein Strang mit ca. 1000 den hergestellte Der Strang wurde 10 Minuten im spannungslosen Zustand in Wasser von 100 C gekocht und getrocknet, worauf in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise die Kräuseleigenschaften bestimmt wurden« Die Garne B,C,D,E,F und G wiesen, nachdem sie einer Kräuselausbildungsbehandlung unterzogen worden waren, für die Dehnung und für das Kräuselrückstel!vermögen für Dehnung

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auf, die folgenden, in Tabelle 8 gezeigten Werte auf.

TABELLE VIII

Probe>-	Dehnunq
Garn B	53,2
Garn C	61,0
Garn D	72,4
Garn E	55,2
Garn F	50,9
Garn G	' 50,9

prozentuales Krauselrückstellvermögenef»Dehnunq%

15,0 .

16,3

17,7

14,7

14,4

Bei den relativ großen Werten von 20 m/d für die
Initial- und Erholungsbelastung zeigte das erfindungsgemäße Garn D ein ausgezeichnetes Verhalten» Unter Verwendung eines solchen Garns können somit Strick- und Webstoffe mit einer verbesserten Voluminosität und Elastizität erhalten werden. In Tabelle IX sind die Werte bei
Bestimmung der Dehnung und des prozentualen Kräuselrückstellvermögens für die Dehnung bei Belastungen von 2 m/g bei der Initial- und der Erholungsbelastung an Stelle
von 20 m/g die unter Verwendung der obigen Gleichungen I und II erhalten wurden, dargestellt. Zwischen den Garnen B, C, D, E, F und G besteht nur ein geringer Unterschied,

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T A B E L L E IX

Probe Dehnung prozentuales Kräuselrück-

stellvermö'gen f»Dehnung (%)

; 77,6 80,2 79,0

75,2 I

77,1 78,5

	593
Garn B	612
Garn C	616
Garn D	590
Garn E	595
Garn F	588
Garn G

— 48 -

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von einheitlichen Bikomponentenfaden die aus Hülle- und Kernteilen bestehen und aus zwei verschiedenen synthetischen Polymeren zusammengesetzt sind, durch getrenntes Aufschmelzen der einzelnen P Polymere und gleichzeitiges Verspinnen der beiden PoIy-P mere durch eine gemeinsame Spinnöffnung dadurch gekennzeichnet , daß ^x a)das erste geschmolzene Polymere in einen äußeren und einen

inneren Strom aufgeteilt wird,
b)der äußere Strom dieses Polymeren an der Außenseite der

gemeinsamen Spinnöffnung versponnen wird, c)der innere Strom dieses Polymeren in und um die Achse der Spinnöffnung versponnen wird

^. d)das zweite flüssige Polymere durch die gemeinsame Spinn-

Öffnung zwischem dem aäußeren und dem inneren Strom des ersten Polymeren versponnen wird»

ο Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzei chn e t , daß der Elastizitätsmodul des ersten Polymeren dem Wert von 35 g/d nicht übersteigt, daß der Elastizitätsmodul des zweiten Polymeren mindestens 3ö g/d ist und daß der Elastizitätsmodul des zweiten Polymeren

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_ 49 _

mindestens 10 g/d größer ist als derjenige des ersten Polymeren ο

3. . Verfahren nach Anspcruch 1 dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß das zweite Polymere durch die gemeinsame Öffnung in Form eines ringförmigen Stroms mit einer dem Umriß des Querschnitts ähnlichen Gestalt versponnen wird und daß der Hauptteil dieses Polymeren sich M außerhalb des Halbierungskreises befindet. J

= Verfahren nach Anspruch 1 dadurch g e k e η η — zeichne t , daß das zweite Polymere in eine Vielzahl von Einzel strömen aufgeteilt wird, die gleichzeitig durch die Spinnöffnung versponnen werden»

5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch ge k en η ze i ch-

n e t , daß der Unterschied der Brechungsindices des ^

ersten und des zweiten Polymeren in mindestens einer ■

• '■■■■"'

Richtung mindestens 0,05 beträgt.

6« Spinndüse zum Verspinnen von Bikomponentenfaden mit Hülle- und Kernteilen aus verschiedenen Polymeren, bestehend aus

a)einer äußeren Spinndüsenplatte,(16) die mit Spinnöffnungen (14) versehen ist '

b)einer inneren Spinndüsenplatte (15) mit inneren Kanälen(10)

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der ^₀ _

von denen jede mit einer/Spinnöffnungen achsial ausgerichtet ist und äußeren Kanälen (9), die mit den inneren Kanälen (10) koacjhsial ausgerichtet sind.

c)einem Zwischen-raum (8), der von der inneren (15) und der äußeren Spinndüsenplatte (16) begrenzt ist und mit dem Einlaßende der Öffnungen und dem Auslaßende der Kanäle in Verbindung steht

fe d) Zuleitungen für die Zufuhr des ersten, die Hülle bilden-μ den Polymeren, in den Zwischenraum (8) und in die inneren Kanäle (10) und

e)Zuleitungen für die Zufuhr des zweiten, den Kern bildenden Polymeren in die äußeren Kanäle (9)»

ο Spinndüse nach Anspruch 6 dadurch gekennzei ch-r net, daß die äußeren Kanäle (9) aus einer Vielzahl von Kanälen bestehen, die um die inneren Kanäle(10) angeordnet sind.

* 8ο Spinndüse nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Kanäle (9) aus einer ringförmigen Bohrung die um die inneren Kanäle (10) angeordnet sind., bestehen.

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