DE1760518A1

DE1760518A1 - Verbundfasermaterial und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1760518A1
Application number: DE19681760518
Authority: DE
Inventors: Ole-Bendt Rasmussen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-05-30
Filing date: 1968-05-29
Publication date: 1971-12-23
Also published as: FR1568499A; GB1230991A; US3651195A; DK117312B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundfasermaterial, aus dem sich ein Textilfaden nach Beseitigen eines darin enthaltenen, schützenden Polymeren herstellen läßt.

Bekanntlich bilden Polyaeren-Polyaeren-Dispersionen, die Tor dem Erstarren verstreckt wurden, eine fadenähnliche Struktur, € nachdem eines der Polymeren durch Auflösen entfernt wurde. Ia allgemeinen hat diese bekannte, fadenähnliche Struktur den Charakter eines gestreckten Schwämme oder eines Netzwerks.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß die einzelnen Fasern eines solchen Fadens mit erstaunlicher Feinheit herstellbar sind und einen auBerordentlioh weichen und flauschigen Faden mit sehr stark Terbesserte» Griff ergeben und aufgrund der

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größeren Gesamtoberflache besser einfärbbar sind und böller saugfähig sind. Diese Verbesserungen erhält Man insbesondere durch Zugabe einer Terhältnismäßig großen Menge an schüttendes Polymere* und anschließendes Entfernen desselben. Diese Torteile gingen jedoch auf losten der Heißfestigkeit.

Die Seele der erfindungsgesäSen Faser besteht aus eines siemlioh homogenen Polymeren A und eines yerstreckten Über* sug aus einer feinen Dispersion aus wenigstens iiei Miteinander unYorträglichen Polymeren B und C, wobei das Polymere B mit des Polymeren A verträglich ist und in der Zwischenfläche swischen des tfbersug und der Seele an letiterer anhaftet. Das

Polymere C ist leicht entfernbar, das Polymere B bildet ein·

Faserstruktur sit eines durchschnittlichen Faserdurchmesser ▼on ca. 10 A und weniger» und die Fasern sind durchschnittlich schraubenförmig us die Seele herum angeordnet·

lach Entfernen des schützenden Polymeren ergibt das Fasersaterial einen Faden sit der oben beschriebenen verbesserten Oberflächenbeschaffenheit. Aufgrund der Seele, bei der derartige Eigenschaften nicht so wichtig sind, ist eine Heißfestigkeit ersielbar, die beinahe der eint· Monofils entspricht. Dir bo erhaltene Faden weist eine gute Soheuerfestigkeit auf, weil einerseits die Oberfläche und die Setle aufgrund der oben beschriebenen gegenseitigen Verträglichkeit

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yerhältnismäßig fest miteinander verbunden sind und andererseits eine schraubenförmige Anordnung vorliegt. Die erfindungsgemäüe Struktur weist somit eine erstaunliche kombination Ton erwünschten Fadeneigenschaften auf.

Unter "Verträglichkeit" ist im vorliegenden Zusammenhang eine gegenseitige Löslichkeit zu verstehen, die zur Bildung eines HaftVerbundes ausreicht. Unter dem Ausdruck "durchschnittlich in einer schraubenlinig verufenden Ausrichtung um die Seele herum angeordnet" ist zu versthen, daß die Maschen des Netzwerks oder des Schwamm« stark geöffnet sein können, obgleich im Durchschnitt diese Fasern schraubenförmig ausgerichtet sind· Das Wort "Ausrichtung" bedeutet in diesem Zusammenhang keine Ausrichtung der Moleküle, die faJniltiv ist, sondern die Anordnung der Faserriohtung·

Die Bestandteile B und C werden vorzugsweise derart gewählt, daß das Polymere B die Form von kristallenen ffhiskern in der erfindungsgemäßen Faser hat. Die geeigneten Bedingungen für die Herstellung τοη ausgerichteten Polymeren-Whiskern zur Verwendung in Verbindung mit der Fadenherstellung sind in der

deutschen Patentschrift (Patentanmeldung H 42 651 IVc/29b)

beschrieben. Derartige Whisker sind normalerweise miteinander durch zwischenkristalline Verbindungen (Glieder) verbunden, deren Durchmesser weit unter 1 a. liegen. Eine derartige Struktur

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eignet sich erfindungsgemäß sehr gut, da die Whiskers verhältnismäßig regelmäßig sind und durch diese Bedungen verhältnismäßig gut aneinander anhaften.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Polymere B einen höheren Schmelzpunkt oder einen höheren Schmelzbereich auf als das Polymere A. Beim Ausspritzen der Verbundstruktur gemäß der Erfindung erstarrt das Polymere B und das Polymere A wird im flüssigen Zustand verstreckt. Dadurch wird das verhältnismäßig starre Fasermaterial B während des Abziehens des Seelenmaterials A aufgespalten. Durch dieses Aufspalten nimmt die Bauschigkeit des Oberflächenmaterials zu, das sich nach dem Entfernen des schutzenden Polymeren C bildet.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung hat das Polymere B einen höheren Elastizitätsmodul als das Polymere A. Diese Wahl beruht auf der Beobachtung, daß der beste Griff dann erhalten wird, wenn die Oberfläche aus außerordentlich feinen und gleichzeitig steifen Fasern besteht, die Seele jedoch einen viel größeren Durchmesser hat als die Fasernden der Oberfläche und vorzugsweise aus einem viel weicheren Polymeren besteht. Die Seele kann auf diese Weise aus einem Elastomeren bestehen.

Zur Erzielung dieser kombinierten Eigenschaften von Seele und Oberfläche wird als Polymeres A vorzugsweise ein Mischpolymeres mit einem großen Anteil an denjenigen Segmenten verwendet,

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aus denen das Polymere B bestent.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Herstellen einer Verbundfaser der vorstehend beschriebenen Art. Dieses erfindungsgemäße Verfahren umfaßt folgende Arbeitsschritte: Ausspritzen eines endlosen Spinnfadens aus PoIymerem A, Beschichten der Oberfläche dieses Fadens während des Ausspritzens mit einem Überzugsmaterial aus einer feinen Dispersion aus zumindest zwei miteinander unverträglichen Polymeren B und C, wobei sich das Polymere B jebch mit dem Polymeren A verträgt und daran anhaften kann und das Polymere C leicht entfernbar ist, und gleichzeitiges Verstrecken und Drehen des Spinnfadens, während dieser noch im flüssigen oder halbflüssigen Zustand ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens umfaßt folgende Arbeitsschritte: beliebiges Mischen der Polymeren B und C zu einer feinen Dispersion, Ausspritzen dieser Dispersion durch ein erstes Kanalsystem und des Polymeren A durch ein z^eit

es Kanaisystesi, Vereinigen dieser beiden Polymerenströme in einer Drehdüse sum Aufbringen der Dispersion als Beschichtung auf das Polymere A, Abziehen des Verbundfadens durch Vorrichtungen, die an der Drehung der Düse nicht teilnehmen und Abkühlen der

Faser zwecks Erstarren.

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Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 die Struktur eines aus der Verbundfaser durch Entfernen des Polymeren C erhaltenen Fadens und

Fig. 2 eine schematische Ansieht eines Düsensystems zum Herstellen der erfindungsgemäßen Verbundfaser.

Fig. 1 zeigt einen faserförmigen Schaumstoff oder eine Vernetzung aus Polymerem B, das um eine Seele aus Polymeren A gedreht ist. Die Zellen dieser aus Polymerem B bestehenden Vernetzung oder des Schaumstoffes können sehr weit offen sein, weil die Seele A abgezogen wird. '

Fig. 2 zeigt eine Drehdüse 1, einen starren Teil 2 zum Einspeisen des Polymeren A und einen starren Teil 3 zum Einspeisen der Polymerendispersion B + C. Die Lager und Getriebe für die Düse 1 sind nicht dargestellt. Das Polymere A wird durch einen Kanal 4 eingebracht, der mit einem Extruder verbunden ist, während die Polymerendispersion durch einen Kanal 5 eingeleitet wird, der mit einem weiteren Extruder verbunden ist. Der Kanal 5 erweitert sich in eine ringförmige Kacuner 6, die mit einer Reihe im Drehteil sternförmig angeordneter Kanäle 7 verbunden ist. Die Dispersion wird so auf das in ein&r Kammer ö befindliche SeelenmateriiL aufgebracht, 10'9 852/1500 ORIGINAL INSPECTED

Beim Durchfließen durch die Kanäle 5, 6, 7 und 8 wird die Dispersion stark verstreckt und erhält somit im geschmolzenen Zustand eine Faserstruktur.

Die Faser wird von der Düse durch Walzen abgezogen, die an der Drehung der Düse nicht teilnehmen. Auf diese Weise wird die verstreckte Dispersion schraubenförmig angeordnet. Zum Erstarren des Polymeren B der Dispersion unmittelbar nach dem Ausspritzen wird Kühlluft aufgeblasen. Der Künleffekt wird derart reguliert, daß die Kristallisation des Polymeren B stattfindet, wenn das Polymere A erst zu einem sehr geringen Ausmaß verstreckt ist, während nach der Kristallisierung des Polymeren B ein starkes Abziehen der Seele A stattfinden sollte.

Beispiel:

Man verwendet ein Polyheiaminadipamid- Polycaprolactam-Mischpolymeres in einem Verhältnis von 40/60 (im Handel unter der Bezeichnung "Nylon 6A" erhältlich), ein Polycaprolactam-Homo polymeres B und ein Polyäthylen C. Gemäß ASTM 123Ö-57T, Bedingung K, ist die Schmelzzahl des Mischpolymeren Z, Nach dem gleichen Prüfungsveriahren beträgt die Schmelzzahl des Homopolymeren 0,3 und der Schmelzindex des Polyäthylens 20 (bei gleicher ASTM-Nummer, jedoch unter Bedingung E).

Der Anteil des Polymeren B betrug 30 l· des Polymeren A. ;^j1 098 5 2/ 1500

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Der Gehalt des Polymeren C in der Dispersion mit A betrug 4OjC der gesamten Dispersion.

Man mischt zuerst B und C im trockenen Zustand, und dann gründlich in einem sog. Planeten-Schraubenextruder, aus dem die Dispersion unmittelbar in die Vorrichtung gemäß Fig. 2 einge-A speist wird. Der Bestandteil A wird in die Form mit einem normalen Extruder eingebracht.

Der Durchmesser der Extruderöffnung betrug 0,5 mm und die Faser wurde auf einen Durchmesser von 0,08 mm verstreckt, während das Mischpolymere noch im geschmolzenen Zustand war. Das Fertigprodukt hatte eine Drehung von ca. 1 U/cm.

Die vorliegende Erfindung wurde auch mit gutem Erfolg bei anderen Polymeren-Kombinationen angewandt, z.B. bei einem P Polyurethan-Mischpolymeren mit Elastomerencharakter als Bestandteil A und einem verträglichen Polyurethan-Homopolymeren als Bestandteil B.

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Claims

Patentansprüche :

1. (Verbund)iasermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es als Seele ein ziemlich homogenes Polymeres (A) und als Beschichtung eine im gestreckten Zustand feine Dispersion aus mindestens zwei miteinander unverträglichen Polymeren (B) und (C) aufweist, wobei (B) mit (A) verträglich ist und an der Zwischenfläche zwischen der Beschichtung und der Seele an letzterer an- 4| haftet, (C) leicht entfernbar ist, (B) eine Faserstrufctur mit einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von ca. 10/i oder weniger bildet, und die Fasern durchschnittlich in einer schraubenförmigen Ausrichtung um die Seele herum angeordnet sind.

2. Fasermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (B) die Form von KriBtall-Whiskern hat.

3. Fasermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (B) einen höheren Schmelzbereich aufweist als der Bestandteil (A).

4. Fasermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (B) einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als der Bestandteil (A).

5. Fasermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (A) ein Mischpolymeres ist, das einen großen

Anteil an Segmenten enthält, aus denen der Bestandteil (B) ge-

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bildet wird.

6. Fasermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (A) ein Polyurethan-Mischpolymeres mit Elastomerencharakter und der Bestandteil (B) ein verträgliches Polyurethan-Homopolymeres ist.

7. Verfahren sun Herstellen eines Verbundfasermaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch folgende Yerfahrensechritte: Ausspritzen einer kontinuierlichen Faser aus Polymerem (A), Beschichten der Faseroberfläche während des Ausspritzens nit einem BeSchichtungsmaterial, das aus einer feinen Dispersion aus mindestens zwei miteinander unverträglichen Polymeren (B) und (C) besteht, wobei (B) mit (A) verträglich ist und daran anhaften kann, (C) leicht entfernbar ist und die Faser in noch flüssigem oder nalbflüssigem Zustand gleichzeitig verstreckt und gedreht wird.

Θ. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet duroh folgende Verfahrensschritte: willkürliches Mischen der Bestandteile (B) und (C) zu einer feinen Diapereion, Ausspritzen der Dispersion durch ein erstes Kanalayste« und des Bestandteils (A) durch ein zweites Kanalsystem, Vereinigen der zwei Polymerenströme in einer Drehdüee zum Aufbringen der Dispersion als Beschichtung auf den Bestandteil (A), Abziehen der Verbundfaser durch eine Vorrichtung, die an der Drehung der Düse nicht teilnimmt, und Kühlen der Faser zwecks Erstarren.

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9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile (B) und (C) so ausgewählt werden, daß der Bestandteil (B) Kristall-Whiskers bilden kann.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (B) einen höheren Schmelzpunktbereich aufweist als der Bestandteil (A).

11. Verfahren nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (B) einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als der Bestandteil (A).

12. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Bestandteil (A) ein Mischpolymeres ist, das eine große Menge an Segmenten enthält, aus denen der Bestandteil (B) gebildet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Bestandteil (A) ein Polyurethan-Mischpolymeres mit Elaste merencharakter und der Bestandteil (B) ein Terträgliches PoIyurethanhomopolymeres ist.

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