EP0816538A2 - High shrinkage polyamide fibres and yarns and their production process and use - Google Patents

High shrinkage polyamide fibres and yarns and their production process and use Download PDF

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EP0816538A2
EP0816538A2 EP97108807A EP97108807A EP0816538A2 EP 0816538 A2 EP0816538 A2 EP 0816538A2 EP 97108807 A EP97108807 A EP 97108807A EP 97108807 A EP97108807 A EP 97108807A EP 0816538 A2 EP0816538 A2 EP 0816538A2
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EP
European Patent Office
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fibers
shrinkage
shrinking
capro
yarn
Prior art date
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Withdrawn
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EP97108807A
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German (de)
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EP0816538A3 (en
Inventor
Gustav Dipl.-Chem. Dr.Rer.Nat. Schuetze
Thomas Dipl.-Ing. Fh Herbst
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Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
Uhde Inventa Fischer AG
Original Assignee
EMS Inventa AG
Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung
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Publication date
Application filed by EMS Inventa AG, Inventa AG fuer Forschung und Patentverwertung filed Critical EMS Inventa AG
Publication of EP0816538A2 publication Critical patent/EP0816538A2/en
Publication of EP0816538A3 publication Critical patent/EP0816538A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/90—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polyamides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/12—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics using stuffer boxes

Definitions

  • the invention relates to shrinking polyamide fibers, a process for their Manufacture and its use in the manufacture of yarn.
  • High shrinkage is desired for polyamide fibers for certain applications.
  • These shrinking fiber types become normal up to 40% shrinking fibers added to a densification of felt or fleece by shrinking or to make bulky fibers for the knitting sector, for voluminous fabrics for women's and men's clothing and textiles To achieve floor coverings and ultimately optimal hosiery yarns (B. Von Falkai (ed.), Synthesefaser, Verlag Chemie (1981), p. 129).
  • the object of the invention was therefore to provide inexpensive, high-shrinkable dyeable materials To develop PA fibers using conventional ones Spinning and drawing technology made and what yarn, in particular Hochbausch carpet yarns and hosiery yarns can be manufactured.
  • the fibers are angled using co-polyamides Monomers synthesized and subjected to a modified crimping process, which is characterized in that the crimp with low cable moisture happens.
  • copolyamides are synthesized using the following monomer units: isophorone diamine, hexamethylene diamine, meta-xylylenediamine, isophthalic acid or adipic acid, at least one of the monomer units having to be angled.
  • monomer units isophorone diamine, hexamethylene diamine, meta-xylylenediamine, isophthalic acid or adipic acid, at least one of the monomer units having to be angled.
  • Preferred combinations are:
  • the relatively highest shrinkage values can be found with the co-polyamides, which the angled monomer units contain isophoronediamine and adipic acid, be preserved.
  • the composition of the shrinking polyamide fibers is 80-95% by weight ⁇ -caprolactam and 5-20% by weight comonomers from the above-mentioned monomer units.
  • the polyamide fibers according to the invention are characterized in that the Thermal shrinkage is over 15%.
  • the fibers of the invention can be produced by a process in which filaments are produced in a manner known per se by melting the monomers in an extruder, the melt emerges from a spinneret, Spinning of the filaments obtained for fibers, drawing, steaming, Crimping and cutting the fibers, the crimping using a crimper is achieved by upsetting and for cooling the Krimper feed rollers and stuffer box dry ice cooling is used.
  • the Dry ice cooling has the advantage that the fibers do not become damp and a premature shrinkage is avoided.
  • copolyamides were produced on a pilot plant scale with an experimental autoclave with a volume of 130 l.
  • the batch quantity per variant was 40 kg.
  • the solution viscosity of the various copolyamide variants in 0.5% m-cresol gave values in the range from 1.93 to 2.08.
  • Composition of the copolyamides (% % by weight) 1.
  • component 2nd component 1 95% Capro + 5% HMD and IPS 2nd 90% Capro + 10% HMD and IPS 3rd 85% Capro + 15% HMD and IPS 4th 95% Capro + 5% MXD and APS 5
  • Capro + 10% MXD and APS 6 95% Capro + 5% IPD and APS 7
  • the co-monomer proportions of the second component were approximate stoichiometric ratio added to the caprolactam.
  • the physical core sizes of the different capolyamides are summarized in Table 2 in comparison to conventional polyamide 6 types (A30 and A34), which are characterized by a different degree of polymerization.
  • the determination of the melting points and the specific melting enthalpy of the investigated polyamides and copolyamides was determined using the Heat flow DSC (Differential Scanning Calorimetry) device TC 11 der Mettler carried out.
  • the polyamide and copolyamide samples were run twice at a heating rate heated from 10K / min and evenly with 5K / min in between cooled down.
  • the melting enthalpy for 100% crystalline PA 6 is 26.0 in the literature kJ / mol, which corresponds to 229.9 J / g, given (Journal of Polymer Science, Part-B, Polymer Physics, Vol. 28, Number 10, pages 2271-2290, 1990)
  • the polymer With a single-screw extruder with 2-zone heating and a conically grooved feed zone, the polymer is drawn in, plasticized and the pressure required to supply the melt pump flanged to the extruder with the required amount of melt.
  • the screw has a diameter of 39.8 mm and an L / D ratio of 15.
  • the spinning pump a gear pump from BARMAG with a throughput of 6 cm 3 / revolution, generates the pressure necessary to pulsate the melt through the heated spinning box and convey it through the capillaries of the spinneret.
  • the filaments fall through an approx. 1.5 m long cross-flow inlet shaft. In this were all Try spinning the filaments with air at 20 ° C and a pressure of 20 mm WS blown.
  • the filaments continue to cool in the subsequent approx. 4 m long chute and after leaving the chute with a preparation roller Spin finish applied to the filaments. Then the spun filaments brought together into a thread, with 2 godets drawn off and wound onto a spool with a winder.
  • Table 3 shows the spinning tests carried out with the associated setting parameters for producing an 11.0 dtex copolyamide high-shrink fiber.
  • the fiber route consists of roller conveyor, net trough, drafting system 1 (S1), steam channel, Drafting unit 2 (S2) and drafting unit 3 (S3) together.
  • the stretch values are 7-roll drafting systems, whereby The drafting system 1 can be heated with water and the drafting system 2 and 3 with steam. The drawn filaments are then wound with a type winder DS 34 Z wound up by DIETZE & SCHELL.
  • the crimped fibers were cut with the GRU-GRU stack cutting machine NEUMAG company cut into staple fibers with a cutting length of 80 mm.
  • Table 6 contains physical characteristics of selected copolyamide filaments before and after the crimping process.
  • the samples were preferably stored for at least 24 hours over phosphorus pentoxide (P 2 O 5 , drying agent) in the desiccator or air-conditioned in a standard climate (20 ° C, 65% relative air humidity).
  • P 2 O 5 phosphorus pentoxide
  • test procedure (I) 8 individual fibers or pieces of yarn with a length of approx. 250 mm are fastened to a special sample frame with a clamping spring. At the lower end of the sample, a fineness-related weight (standard value 100 mg / dtex) is attached, which creates a constant pre-tension in the sample. After determining the initial length L 0 , the test specimens were relieved and "boiled" in boiling water for 5 minutes. After an acclimatization and relaxation time of one hour for fibers and two hours for yarns, the test specimens are loaded again and the length L 1 is read off.
  • the long staple worsted spinning process was used for yarn production Selected using a double card.
  • a polyamide was used as the mixing partner for the high shrink components 6-fiber of the type TS-28-2R with a titer of 6.70 dtex, 80 mm stack length and 0.5 to 3.0% cooking shrinkage is used.
  • This low-shrinking Type was chosen so that the shrinkage and bulk test of the yarn only the influence of the shrinking blend component comes into play.
  • the HS component of mixture 1 is already in the product range of EMS-CHEMIE existing polyamide 6HS fiber with 14.0 dtex, 80 mm stack length and a cooking shrinkage of 10 to 14%.
  • the HS components of mixes 2 and 3 are high-shrinking copolyamides with 11.0 dtex, 80 mm stack length and a cooking shrinkage of up to 27% (Table 8).
  • the thermal shrinkage of spun yarn was done using the crimp construction meter TEXTURMAT from TEXTECHNO.
  • the bulk or crimping of spun yarn after one Heat treatment was performed using the TEXTURMAT crimp contraction measuring device by TEXTECHNO based on DIN 53 840.
  • Each sample variant is first made with a willow (1 m in circumference) 3 skeins of yarn with a precisely defined total titer. These skeins of thread are then hung in a heating cabinet and there 10 Hot air treatment at 120 ° C for minutes. This treatment triggers the shrinkage of the yarn, which results in an increasing Wrinkles or bulk expresses. For the quantitative determination of the The yarn strands become crimped after an acclimatization period of Suspended in the magazine of the crimp contraction measuring device for 2 hours and with a fork in the lower loop of the skeins of thread rests, successively loaded with different forces.
  • the load fork applies a load of 250 cN. After a loading time of 10 seconds, the length L g of the yarn strand is determined and the loading fork swivels back to the starting position in order to load the next yarn strand.
  • the second test cycle begins, in which the length L z of the yarn strands is determined under a load of 2.5 cN.
  • the crimp results in percent and is calculated as the mean of the 3 single measurements and the confidence interval of the mean (95%) specified.
  • the Construction and tensile testing machine DYNAFIL M from TEXTECHNO used for the determination of the shrinking force of the spun yarns.
  • the measuring device essentially consists of a drive part, Heating tube part and measuring head part, with a chart recorder is coupled together.
  • the yarn to be tested is defined with Biasing force led to a two-stage godet, the rear godet (feed godet) feeds the yarn to the measuring zone and the the front interchangeable godet pulls off the yarn.
  • the shrink force measurement is the diameter of the two godets the same size, so that there is no delay between the intake and withdrawal godets arises.
  • the yarn with adjustable thread tension wound on a metal drum After the take-off godet, the yarn with adjustable thread tension wound on a metal drum.
  • the yarn to be examined passes through from the feed godet the heating tube vertically downwards to the force measuring roller, which with a Force sensor is connected.
  • the thread is around the force measuring roller placed and outside the heating pipe back up to the fume cupboard guided.
  • the triggered shrinkage of the yarn as it passes through The heating zone causes a force in the Garnachse, that with the force measuring head determined and given as the shrink force in cN.
  • the statistical certainty of the measured values was determined by the coefficient of variation CV specified.
  • the heating tube was used for the shrinkage force measurements heated to 160 ° C, the largest at this temperature Shrinking forces have occurred.
  • the test speed or the Yarn throughput speed was 10 m / min.
  • the Koch shrinkage of the different yarn types behaves exactly the same, like the Koch shrinkage of the added high shrinkage fibers, i.e. the yarn blend with the highest shrinkage also the most shrinking copolyamide fibers.
  • Yarn mix 4 which contains no high shrinkage fibers (reference variant) shows the lowest shrinkage.
  • the thermal shrinkage at 160 ° is much smaller than the cook shrink.
  • the shrinkage differences between each Mixtures have the same tendency as with cooking shrink.
  • the measurement of the crimp provides similar results for all 4 variants Values and therefore does not allow any information about crimpability and bulk.

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Abstract

High shrinkage polyamide fibres consist of a polyamide based on 80-95 wt.% epsilon-caprolactam and 5-20 wt.% copolyamide of the monomer units hexamethylene diamine (HMD), meta-xylylene diamine or isophorone diamine in approximately equimolar amounts with isophthalic acid (IPA) or adipic acid, such that at least one of the monomer units is angled. Also claimed is a method for making the fibres.

Description

Die Erfindung betrifft hochschrumpfende Polyamidfasern, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung zur Herstellung von Garnen.The invention relates to shrinking polyamide fibers, a process for their Manufacture and its use in the manufacture of yarn.

Von Polyamidfasern wird für gewisse Anwendungen ein hoher Schrumpf gewünscht. Diese hochschrumpfenden Fasertypen werden bis zu 40 % normal schrumpfenden Fasern zugemischt, um eine Verdichtung von Filzen oder Vliesen durch Schrumpfen zu ermöglichen oder um bauschige Fasern für den Stricksektor, für voluminöse Gewebe für die Damen- und Herrenbekleidung sowie textile Bodenbeläge und schlussendlich optimaler Strumpfgarne zu erzielen (B. Von Falkai (Herausg.), Synthesefasern, Verlag Chemie (1981), S. 129).High shrinkage is desired for polyamide fibers for certain applications. These shrinking fiber types become normal up to 40% shrinking fibers added to a densification of felt or fleece by shrinking or to make bulky fibers for the knitting sector, for voluminous fabrics for women's and men's clothing and textiles To achieve floor coverings and ultimately optimal hosiery yarns (B. Von Falkai (ed.), Synthesefaser, Verlag Chemie (1981), p. 129).

Bei den teilkristallinen Synthesefasern, die normalerweise aus Homopolymerisaten hergestellt sind, ergeben sich beim Herstellen von hochschrumpfenden Fasern in Abhängigkeit des gewählten Polymeren unterschiedliche Probleme.In the case of semi-crystalline synthetic fibers, which are normally made from homopolymers are produced, arise in the manufacture of shrinking Fibers have different problems depending on the polymer chosen.

Als bekannt kann vorausgesetzt werden, dass nach dem Streckprozess ein unbehandelter Polyamidfaden die Tendenz des starken Schrumpfens zeigt, sobald er mit Wasser in Berührung kommt. Diese Schrumpfung beträgt max. 12-14 % (Klare, H. Fritsche, E. und Gröbe, U.: Synthetische Fasern aus Polyamiden, Berlin, Akademie-Verlag (1963), S. 328).As known, it can be assumed that after the stretching process untreated polyamide thread shows the tendency to strongly shrink, as soon as it comes into contact with water. This shrinkage is max. 12-14 % (Klare, H. Fritsche, E. and Gröbe, U .: Synthetic fibers made of polyamides, Berlin, Akademie Verlag (1963), p. 328).

Das Herstellen von hochschrumpfenden Fasern wie auch Folien kann in vier Prozesseinheiten gegliedert werden

  • physikalische Methoden
  • Co-Polyamide
  • Legierungen
  • Bikomponenten-Fasern
The production of shrinking fibers as well as foils can be divided into four process units
  • physical methods
  • Copolyamides
  • Alloys
  • Bicomponent fibers

Vollständigkeitshalber sei noch erwähnt, dass das Herstellen von Filamenten und Garnen mit hohem Bausch bzw. Volumen vorteilhaft in Zusammenhang mit hochschrumpfenden Materialien gesehen wird.

  • Physikalische Methoden Zur Herstellung von hochschrumpfenden Fasern wie auch Folien basierend auf physikalischen Methoden werden zusammenfassend drei Ziele verfolgt.Zum einen werden teilfixierte Polyamidgarne beschrieben, welche es erlauben haltbare Wickel herzustellen (AT-PS-243137).Es ist die Rede von kaltgereckten PA-Fäden, bei welchen das Schrumpfverhalten in Abhängigkeit von der Schrumpftemperatur für verschiedene Erhitzungsgeschwindigkeiten beschrieben wird.Dabei nimmt die hohe Schrumpfbarkeit bei raschem Erhitzen nach vorhergehendem Tempern der gereckten Fäden ab (Schutze-Gebhardt und Müller, Faserforschung und Textiltechnik 23, Heft 6, (1972), 247). Maximaler Schrumpf nach Tempern von gereckten Polyamid 6 Temperbedingung Temperzeit Min. % Maximalschrumpf bei raschem Erhitzen auf 200 °C Silikonöl, 200°C 0 52,7 1 42,0 Probenlänge 2 34,5 konstant 3 23,7 ges. Wasserdampf 105 °C (techn. thermofixiert) 25,7 Silikonöl (22-199 °C) Heizrate 6,5 grd/min. Probe um 15 % frei geschrumpft 27 1,0 Diese äusserst interessanten Ergebnisse sind jedoch nur mit sehr grossem Aufwand in der Praxis zu realisieren.
    Schlussendlich werden Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von schrumpffähig verstreckten Schläuchen und Folien aus thermoplastischen Kunststoffen wie PA 12 und Co-Polyamiden Basis PA-66/6 angesprochen (CH-PS-543 366, US-PS-4 431 705, US-PS-4 467 084).
  • Co-Polyamide Fasern aus Co-Polyamiden sind wohl in der Patentliteratur beschrieben, doch bei denen im wesentlichen erwähnten ternären Produkten wird die Wärmeformbeständigkeit durch Verwendung von Terephthalsäure verbessert (GB-PS-1 249 730, DE-OS-26 51 534, US-PS-4 238 603). Eine zweite Entwicklungstendenz geht dahin, dass Produkte mit 2-Methylpentamethylendiamin formuliert werden (WO 92/08754, WO 92/10525).
  • Legierungen Verschiedentlich werden auch Co-Polyamid-Legierungen beschrieben (DE-PS-1 435 620, Derwent-Abstracts zu JP-A-118959 und JP-A-069076) beschrieben, welche im Schrumpfvermögen differenzieren, wie
  • PA 66 / 5-30 % Co-Polyamid PA 66 / 6 IPS
  • 12 T / Co-PA 12 T (TH) TH = Hexahydroterephthalamid
  • PA 6 / Co-PA wie 6 / 6,10
    • Als bekannt kann vorausgesetzt werden, dass das Schrumpfvermögen von Fasern aus PA-Legierungen gegenüber einem Homopolymeren nicht wesentlich erhöht werden kann (Kochschrumpf 7,2 - > 10,8 %).Zusätzlich werden unverträgliche Legierungskomponenten aufgezeigt, bei welchen das Auslösen des Schrumpfens durch spezielle Lösungsmittel erfolgt (DE-OS-28 09 346).Auch kann beim Herstellen von Polyamid 66 POY-Garn durch Zugabe von Caprolactam oder dem Salz bestehend aus 2 Methylpentamethylendiamin und Adipinsäure der Strecktexturierprozess verbessert werden (US-PS-5 137 666).Ferner sind zum Herstellen von thermoplastischen flexiblen Filmen Legierungen bestehend aus zwei Copolyamiden wie PA 6/12 und 6I / 6T zitiert (US-PS-5 053 259).
  • Bikomponentenfasern Bikomponentenfasern, womit vorzugsweise die Seite-an-Seite und Kern/Mantel-Typen basierend auf Polyamid angesprochen sind, waren in den vergangenen Jahren Ausgangspunkt für viele Patentschriften. Der Aufbau dieser Fasern fundiert vorzugsweise auf Homopolyamiden wie PA6, 11, 12, 66, 6.10, 6.12 und B-ACHM 12 und Co-Polyamiden (DE-AS-1 435 623, DE-PS-14 69 155, JP-A-053833, DE-AS-16 69 436, Derwent-Abstract zu JP-A-058010, - DE-OS-2 338 286, US-PS-3 901 989, DE-OS-2 406 491, US-PS-3 817 823, CH-PS-581 708, DE-OS-28 48 897, US-PS-4 521 484).
  • 6 / 6.12
  • 6 / HMD. Dimersäure
  • 6 / 66 / 6T
  • 6 / 66 / 6.10
  • 6 / 66 / 6.12
  • 66 / 6.10
  • 66 / HMD-Dimersäure
  • 66 / Ätherdiamin · 6
  • 66 / 6 IPS /6 TPS
  • 66 / 6T /6.10
  • 66 / 6T /6.12
  • B-ACHM · 12 / B-ACHM · IPS
    • Als bekannte Nachteile dieser Verfahren sind hohe Investitionskosten für eine Produktionsmaschine sowie teilweise teure Rohstoffe zu nennen.
For the sake of completeness, it should also be mentioned that the production of filaments and yarns with a high bulk or volume is advantageously seen in connection with shrinking materials.
  • Physical methods For the production of shrinking fibers as well as foils based on physical methods, three goals are pursued: firstly, partially fixed polyamide yarns are described, which make it possible to produce durable packages (AT-PS-243137). There is talk of cold-stretched PA threads , in which the shrinkage behavior as a function of the shrinkage temperature is described for different heating rates, whereby the high shrinkability with rapid heating decreases after previous stretching of the drawn threads (Schützen-Gebhardt and Müller, Faserforschung und Textiltechnik 23, No. 6, (1972), 247). Maximum shrinkage after tempering stretched polyamide 6 Annealing condition Annealing time min. % Maximum shrinkage when heated quickly to 200 ° C Silicone oil, 200 ° C 0 52.7 1 42.0 Sample length 2nd 34.5 constant 3rd 23.7 total Steam 105 ° C (technically heat-set) 25.7 Silicone oil (22-199 ° C) heating rate 6.5 degrees / min. Sample shrunk free by 15% 27 1.0 However, these extremely interesting results can only be achieved in practice with great effort.
    Finally, methods and devices for the production of shrinkable stretched tubes and films made of thermoplastics such as PA 12 and copolyamides based on PA-66/6 are addressed (CH-PS-543 366, US-PS-4 431 705, US-PS- 4,467,084).
  • Co-polyamide fibers made of co-polyamides are probably described in the patent literature, but in the ternary products mentioned essentially, the heat resistance is improved by using terephthalic acid (GB-PS-1 249 730, DE-OS-26 51 534, US Pat. PS-4 238 603). A second trend is that products are formulated with 2-methylpentamethylene diamine (WO 92/08754, WO 92/10525).
  • Alloys Co-polyamide alloys are also described variously (DE-PS-1 435 620, Derwent abstracts on JP-A-118959 and JP-A-069076), which differentiate in shrinkage capacity, such as
  • PA 66 / 5-30% co-polyamide PA 66/6 IPS
  • 12 T / Co-PA 12 T (TH) TH = hexahydroterephthalamide
  • PA 6 / Co-PA as 6 / 6.10
    • As is known, it can be assumed that the shrinkage capacity of fibers made of PA alloys cannot be increased significantly compared to a homopolymer (cooking shrinkage 7.2 -> 10.8%). In addition, incompatible alloy components are shown in which the shrinkage is triggered by special Solvent is used (DE-OS-28 09 346). The stretch texturing process can also be improved in the production of polyamide 66 POY yarn by adding caprolactam or the salt consisting of 2 methylpentamethylene diamine and adipic acid (US Pat. No. 5,137,666) Alloys consisting of two copolyamides such as PA 6/12 and 6I / 6T are cited for producing thermoplastic flexible films (US Pat. No. 5,053,259).
  • Bicomponent fibers Bicomponent fibers, which preferably address the side-by-side and core / sheath types based on polyamide, have been the starting point for many patents in recent years. The structure of these fibers is preferably based on homopolyamides such as PA6, 11, 12, 66, 6.10, 6.12 and B-ACHM 12 and copolyamides (DE-AS-1 435 623, DE-PS-14 69 155, JP-A- 053833, DE-AS-16 69 436, Derwent abstract for JP-A-058010, - DE-OS-2 338 286, US-PS-3 901 989, DE-OS-2 406 491, US-PS-3 817 823, CH-PS-581 708, DE-OS-28 48 897, US-PS-4 521 484).
  • 6 / 6.12
  • 6 / HMD. Dimer acid
  • 6/66 / 6T
  • 6/66 / 6.10
  • 6/66 / 6.12
  • 66 / 6.10
  • 66 / HMD dimer acid
  • 66 / ether diamine6
  • 66/6 IPS / 6 TPS
  • 66 / 6T /6.10
  • 66 / 6T /6.12
  • B-ACHM · 12 / B-ACHM · IPS
    • Known disadvantages of these processes are high investment costs for a production machine and, in some cases, expensive raw materials.

Aufgabe der Erfindung war es deshalb, preisgünstige hochschrumpfende färbbare PA-Fasern zu entwickeln, welche unter Verwendung der konventionellen Spinn- und Strecktechnologie hergestellt und aus welchen Garne, insbesondere Hochbausch-Teppichgarne und Strumpfgarne gefertigt werden können.The object of the invention was therefore to provide inexpensive, high-shrinkable dyeable materials To develop PA fibers using conventional ones Spinning and drawing technology made and what yarn, in particular Hochbausch carpet yarns and hosiery yarns can be manufactured.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die hochschrumpfenden Polyamidfasern gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 3. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This task is solved by the shrinking polyamide fibers Claim 1 and the method according to claim 3. Advantageous refinements result from the subclaims.

Die Fasern werden unter Verwendung von Co-Polyamiden aus gewinkelten Monomeren synthetisiert und einem modifizierten Krimp-Prozess unterworfen, der sich dadurch auszeichnet, daß das Kräuseln mit geringer Kabelfeuchte geschieht. The fibers are angled using co-polyamides Monomers synthesized and subjected to a modified crimping process, which is characterized in that the crimp with low cable moisture happens.

Erfindungsgemäß werden Co-Polyamide unter Verwendung der folgenden Monomerbausteine synthetisiert: Isophorondiamin, Hexamethylendiamin, meta-Xylylendiamin, Isopthalsäure oder Adipinsäure, wobei mindestens einer der Monomerbausteine gewinkelt sein muß. Bevorzugte Kombinationen sind:

Figure 00060001
According to the invention, copolyamides are synthesized using the following monomer units: isophorone diamine, hexamethylene diamine, meta-xylylenediamine, isophthalic acid or adipic acid, at least one of the monomer units having to be angled. Preferred combinations are:
Figure 00060001

Die relativ höchsten Schrumpfwerte können dabei mit den Co-Polyamiden, welche die gewinkelten Monomereinheiten Isophorondiamin und Adipinsäure aufweisen, erhalten werden.The relatively highest shrinkage values can be found with the co-polyamides, which the angled monomer units contain isophoronediamine and adipic acid, be preserved.

Die Zusammensetzung der hochschrumpfenden Polyamidfasern ist 80-95 Gew.% ε-Caprolactam und 5-20 Gew.% Comonomere aus den oben genannten Monomerbausteinen. The composition of the shrinking polyamide fibers is 80-95% by weight ε-caprolactam and 5-20% by weight comonomers from the above-mentioned monomer units.

Besonders bevorzugte Zusammensetzungen sind (Prozentangaben = Gewichtsprozent): 1. Komponente 2. Komponente 1 95 % Capro + 5% HMD und IPS 2 90 % Capro + 10% HMD und IPS 3 85 % Capro + 15% HMD und IPS 4 95 % Capro + 5% MXD und APS 5 90% Capro + 10% MXD und APS 6 95% Capro + 5% IPD und APS 7 90 % Capro + 10% IPD und APS 8 85% Capro + 15% IPD und APS Particularly preferred compositions are (percentages = percent by weight): 1. component 2nd component 1 95% Capro + 5% HMD and IPS 2nd 90% Capro + 10% HMD and IPS 3rd 85% Capro + 15% HMD and IPS 4th 95% Capro + 5% MXD and APS 5 90% Capro + 10% MXD and APS 6 95% Capro + 5% IPD and APS 7 90% Capro + 10% IPD and APS 8th 85% Capro + 15% IPD and APS

Die Co-Monomeranteile der zweiten Komponente werden in annähernd stöchiometrischem Verhältnis dem Caprolactam zugegeben, wobei aus technischen Gründen die Verwendung eines leichten Überschußes an Diamin bevorzugt ist.
   Erklärung der verwendeten Abkürzungen: Capro = ε-Caprolactam MXD = meta-Xylylendiamin HMD = Hexamethylendiamin APS = Adipinsäure IPS = Isophthalsäure IPD = Isophorondiamin The co-monomer fractions of the second component are added to the caprolactam in an approximately stoichiometric ratio, the use of a slight excess of diamine being preferred for technical reasons.
Explanation of the abbreviations used: Capro = ε-caprolactam MXD = meta-xylylenediamine HMD = hexamethylene diamine APS = adipic acid IPS = isophthalic acid IPD = isophoronediamine

Die erfindungsgemäßen Polyamidfasern zeichnen sich dadurch aus, daß der Thermoschrumpf über 15% beträgt.The polyamide fibers according to the invention are characterized in that the Thermal shrinkage is over 15%.

Die erfindungsgemäßen Fasern lassen sich durch ein Verfahren herstellen, bei dem in an sich bekannter Weise Filamente hergestellt werden durch Aufschmelzen der Monomeren in einem Extruder, Austritt der Schmelze aus einer Spinndüse, Verspinnen der erhaltenen Filamente zur Fasern, Verstrecken, Dämpfen, Kräuseln und Schneiden der Fasern, wobei die Kräuselung mittels eines Krimpers durch Stauchkräuselung erreicht wird und für die Kühlung der Krimper-Einzugswalzen und -Stauchkammer eine Trockeneiskühlung verwendet wird. Die Trockeneiskühlung hat den Vorteil, daß die Fasern nicht feucht werden und eine vorzeitige Schrumpfung vermieden wird.The fibers of the invention can be produced by a process in which filaments are produced in a manner known per se by melting the monomers in an extruder, the melt emerges from a spinneret, Spinning of the filaments obtained for fibers, drawing, steaming, Crimping and cutting the fibers, the crimping using a crimper is achieved by upsetting and for cooling the Krimper feed rollers and stuffer box dry ice cooling is used. The Dry ice cooling has the advantage that the fibers do not become damp and a premature shrinkage is avoided.

Die Erfindung wird weiter durch die nachfolgenden ausführlichen Beispiele erläutert.The invention is further illustrated by the following detailed examples explained.

BeispieleExamples 1) Polymerisation1) Polymerization

Die Copolyamide wurden im Technikumsmassstab mit einem Versuchsautoklaven, welcher einen Volumeninhalt von 130 l aufweist, hergestellt. Die Ansatzmenge je Variante betrug 40 kg. Die Lösungsviskosität der verschiedenen Copolyamidvarianten in 0,5 % m-Kresol ergab Werte im Bereich von 1,93 bis 2,08. Zusammensetzung der Copolyamide (% = Gew.-%) 1. Komponente 2. Komponente 1 95 % Capro + 5% HMD und IPS 2 90 % Capro + 10% HMD und IPS 3 85 % Capro + 15% HMD und IPS 4 95 % Capro + 5% MXD und APS 5 90% Capro + 10% MXD und APS 6 95% Capro + 5% IPD und APS 7 90 % Capro + 10% IPD und APS 8 85% Capro + 15% IPD und APS The copolyamides were produced on a pilot plant scale with an experimental autoclave with a volume of 130 l. The batch quantity per variant was 40 kg. The solution viscosity of the various copolyamide variants in 0.5% m-cresol gave values in the range from 1.93 to 2.08. Composition of the copolyamides (% =% by weight) 1. component 2nd component 1 95% Capro + 5% HMD and IPS 2nd 90% Capro + 10% HMD and IPS 3rd 85% Capro + 15% HMD and IPS 4th 95% Capro + 5% MXD and APS 5 90% Capro + 10% MXD and APS 6 95% Capro + 5% IPD and APS 7 90% Capro + 10% IPD and APS 8th 85% Capro + 15% IPD and APS

Die Co-Monomeranteile der zweiten Komponente wurden in annähernd stöchiometrischem Verhältnis dem Caprolactam zugegeben.The co-monomer proportions of the second component were approximate stoichiometric ratio added to the caprolactam.

Die physikalischen Kerngrössen der unterschiedlichen Capolyamide werden im Vergleich zu konventionellen Polyamid 6-Typen (A30 und A34), welche sich durch einen unterschiedlichen Polymerisationsgrad auszeichnen, in Tabelle 2 zusammengestellt.

Figure 00100001
The physical core sizes of the different capolyamides are summarized in Table 2 in comparison to conventional polyamide 6 types (A30 and A34), which are characterized by a different degree of polymerization.
Figure 00100001

Die Bestimmung von den Schmelzpunkten und der spezifischen Schmelzenthalpie der untersuchten Polyamide und Copolyamide wurde mit Hilfe des Wärmestrom DSC (Differential Scanning Calorimetrie) Gerätes TC 11 der Firma Mettler durchgeführt.The determination of the melting points and the specific melting enthalpy of the investigated polyamides and copolyamides was determined using the Heat flow DSC (Differential Scanning Calorimetry) device TC 11 der Mettler carried out.

Dazu wurden die Polyamid-und Copolyamidproben zweimal mit einer Heizrate von 10K/min geregelt aufgeheizt und dazwischen mit 5K/min gleichmässig abgekühlt.To do this, the polyamide and copolyamide samples were run twice at a heating rate heated from 10K / min and evenly with 5K / min in between cooled down.

Mit der folgenden mathematischen Beziehung kann die Kristallinität der Probe berechnet werden.

Figure 00110001

  • ▴Hprobe = Schmelzenthalpie von der Probe [J/g]
  • ▴HKrist. = Schmelzenthalpie von 100% Kristallinem Polymer [J/g]
    • The crystallinity of the sample can be calculated using the following mathematical relationship.
    Figure 00110001
  • ▴H sample = enthalpy of fusion of the sample [J / g]
  • KristH Krist. = Enthalpy of fusion of 100% crystalline polymer [J / g]

    • Die Schmelzenthalpie für 100% kristallines PA 6 ist in der Literatur mit 26,0 kJ/mol, das entspricht 229,9 J/g, angegeben (Journal of Polymer Science, Part-B, Polymer Physics, Vol.28, Number 10, Seiten 2271-2290, 1990)The melting enthalpy for 100% crystalline PA 6 is 26.0 in the literature kJ / mol, which corresponds to 229.9 J / g, given (Journal of Polymer Science, Part-B, Polymer Physics, Vol. 28, Number 10, pages 2271-2290, 1990)

    Zu erwähnen ist noch, dass bei den Copolyamiden mit 15 % Co- Monomerenanteil eine starke Zunahme der Schmelzviskosität zu beobachten ist. - Demnach wurde die Polymerenschmelze beim Spinnprozess 0,1 % Pesoftal UK®, ein Gleitmittel auf Basis eines Amidwachses, der Firma BAYER, beigemengt. It should also be mentioned that in the copolyamides with 15% co-monomer content a sharp increase in melt viscosity can be observed. - Therefore the polymer melt during the spinning process 0.1% Pesoftal UK®, a lubricant based on an amide wax from BAYER is added.

    2) Spinnen der Fasern2) spinning the fibers

    Mit einem Einschneckenextruder mit 2-Zonen Heizung und konisch genuteter Einzugszone wird das Polymere eingezogen, plastifiziert und der nötige Druck aufgebaut, um die am Extruder angeflanschte Spinnpumpe mit der erforderlichen Schmelzmenge zu versorgen. Die Schnecke besitzt einen Durchmesser von 39,8 mm und ein L/D-Verhältnis von 15. Die Spinnpumpe, eine Zahnradpumpe der Firma BARMAG mit einem Durchsatz von 6 cm3/Umdrehung erzeugt den nötigen Druck, um die Schmelze pulsationsfrei durch den beheizten Spinnkasten und durch die Kapillaren der Spinndüse hindurchzufördern.With a single-screw extruder with 2-zone heating and a conically grooved feed zone, the polymer is drawn in, plasticized and the pressure required to supply the melt pump flanged to the extruder with the required amount of melt. The screw has a diameter of 39.8 mm and an L / D ratio of 15. The spinning pump, a gear pump from BARMAG with a throughput of 6 cm 3 / revolution, generates the pressure necessary to pulsate the melt through the heated spinning box and convey it through the capillaries of the spinneret.

    Nach dem Austritt der Schmelze aus der Spinndüse fallen die Filamente durch einen ca. 1,5 m langen Querstrom-Anblasschacht. In diesem wurden bei allen Spinnversuchen die Filamente mit Luft von 20°C und einem Druck von 20 mm WS angeblasen.After the melt emerges from the spinneret, the filaments fall through an approx. 1.5 m long cross-flow inlet shaft. In this were all Try spinning the filaments with air at 20 ° C and a pressure of 20 mm WS blown.

    Im darauffolgenden ca. 4 m langen Fallschacht kühlen die Filamente weiter ab und nach Verlassen des Fallschachtes wird mit einer Präparationswalze die Spinnpräparation auf die Filamente aufgebracht. Anschliessend werden die gesponnenen Filamente zu einem Faden zusammengeführt, mit 2 Galetten abgezogen und mit einem Wickler auf eine Spule aufgespult.The filaments continue to cool in the subsequent approx. 4 m long chute and after leaving the chute with a preparation roller Spin finish applied to the filaments. Then the spun filaments brought together into a thread, with 2 godets drawn off and wound onto a spool with a winder.

    Damit die hergestellten Fasern das gewünschte halbmatte Aussehen, welches für Teppichfasern üblich ist, bekommen, wurden alle verwendeten Granulatvarianten mit den folgenden Zusätzen angerollt:

    0.01%
    Baysilon®, ein flüssiges Polydimethylsiloxan der Firma BAYER
    0.01%
    Tween 20®, ein ethoxylierter Sorbitanmonolaurat der Firma ICI
    0.30%
    Kronos AVF 9009®, ein Titandioxid der Firma KRONOS.
    To ensure that the fibers produced have the desired semi-matt appearance, which is common for carpet fibers, all the granulate variants used were rolled on with the following additives:
    0.01%
    Baysilon®, a liquid polydimethylsiloxane from BAYER
    0.01%
    Tween 20®, an ethoxylated sorbitan monolaurate from ICI
    0.30%
    Kronos AVF 9009®, a titanium dioxide from KRONOS.

    Die durchgeführten Spinnversuche mit den dazugehörigen Einstellparametern zum Herstellen einer 11,0 dtex Copolyamid-Hochschrumpffaser zeigt Tabelle 3.

    Figure 00130001
    Table 3 shows the spinning tests carried out with the associated setting parameters for producing an 11.0 dtex copolyamide high-shrink fiber.
    Figure 00130001

    Berechnung des VorverzugesCalculation of the default

    Der Vorverzug VV ist das Verhältnis zwischen Spritzgeschwindigkeit und Abzugsgeschwindigkeit VV = vabvspr [-] wobei die Spritzgeschwindigkeit vspr. die Austrittsgeschwindigkeit der Schmelze aus der Spinndüse in m/min darstellt vspr. = m* · 4100 · d2 D · Π · ρs · z [m/min]

    m*
    = Spinnpumpendurchsatz [g/min]
    dD
    = Düsenlochdurchmesser [cm]
    ρs
    = Dichte bei Schmelzetemperatur [g/cm3]
    z
    = Lochzahl der Spinndüse
    The advance delay VV is the ratio between the spraying speed and the withdrawal speed VV = vab vspr [-] where the spray speed vspr. represents the exit velocity of the melt from the spinneret in m / min vspr. = m * · 4 100 · d 2nd D · Π · ρ s Z [m / min]
    m *
    = Spinning pump throughput [g / min]
    d D
    = Nozzle hole diameter [cm]
    ρ s
    = Density at melt temperature [g / cm 3 ]
    e.g.
    = Number of holes in the spinneret

    Für die Dichte ρS wurde für die Berechnung von vspr. die Feststoffdichte von Polyamid 6 (ρ (PA) = 1,14 g/cm3) eingesetzt.For the density ρ S the calculation of vspr. the solid density of polyamide 6 (ρ (PA) = 1.14 g / cm 3 ) was used.

    Der dadurch entstandene Fehler hat für die durchgeführten Versuche keine Konsequenz, da die Ergebnisse nur untereinander verglichen und nicht als Absolutwerte verwendet wurden.The error that has arisen as a result does not apply to the tests carried out Consequence, since the results are only compared with each other and not as Absolute values were used.

    Als bekannt kann vorausgesetzt werden, dass der Verzug zur Herstellung von HS-Polyamidfasern einen äusserst kleinen Einfluss auf den Faserschrumpf ausübt, im Vergleich zu Polyester. As known, it can be assumed that the delay in manufacturing of HS polyamide fibers has an extremely small impact on fiber shrinkage exercises compared to polyester.

    3) Strecken der Fasern3) Stretch the fibers

    Zur Verbesserung der textilen Eigenschaften wurden jeweils 6 Spinnspulen zusammen auf der Faserstrasse der Firma NEUMAG verstreckt. Die Faserstrasse setzt sich aus Rollengang, Netztrog, Streckwerk 1 (S1), Dampfkanal, Streckwerk 2 (S2) und Streckwerk 3 (S3) zusammen.6 spinning bobbins were used to improve the textile properties stretched together on the NEUMAG fiber line. The fiber route consists of roller conveyor, net trough, drafting system 1 (S1), steam channel, Drafting unit 2 (S2) and drafting unit 3 (S3) together.

    Bei den Streckwerten handelt es sich um 7-Walzen-Streckwerke, wobei Streckwerk 1 mit Wasser und Streckwerk 2 und 3 mit Dampf beheizt werden. Die verstreckten Filamente werden anschliessend mit einem Wickler vom Typ DS 34 Z von DIETZE & SCHELL aufgespult.The stretch values are 7-roll drafting systems, whereby The drafting system 1 can be heated with water and the drafting system 2 and 3 with steam. The drawn filaments are then wound with a type winder DS 34 Z wound up by DIETZE & SCHELL.

    Die Spinnkabel wurden nun unter Verwendung der folgenden Grundeinstellung

  • Streckgeschwindigkeit = 120 m/min
  • Strecktemperatur (S1/S2/S3) = 50°C/kalt/kalt/ ohne Dampfkanal
    • gestreckt, wobei die gewählten Streckverhältnisse für die verschiedenen Varianten in der Tabelle 4 dargestellt sind. Streckverhältnisse der unterschiedlichen Versuche Var. Spinngut Streckverhältnis S2 / S1 PA6, A30 2,3 - 3,0 - 3,7 PA6, A34 2,3 - 3,0 - 3,55 1 a-b-c-d-e 95%Capro + 5% HMD u. IPS 2,5 - 3,0 - 3,5 - 3,7 - 4,0 2 a-b-c-d-e 90% Capro + 10% HMD u. IPS 2,1 - 2,3 - 2,5 - 2,8 - 3,0 3 a-b-c 85% Capro + 15% HMD u. IPS 1,4 - 1,6 - 1,8 4 a-b-c-d 95% Capro + 5% MXD u. APS 2,5 - 3,0 - 3,3 - 3,5 5 a-b-c 90% Capro + 10% MXD u. APS 2,1 - 2,3 - 2,45 6 a-b-c-d 95% Capro + 5% IPD u. APS 2,5 - 3,0 - 3,5 - 3,7 7 a-b-c-d 90% Capro + 10% IPD u. APS 2,1 - 2,3 - 2,5 - 2,6 8 a-b-c 85% Capro + 15% IPD u. APS 1,4 - 1,6 - 1,8 The spider cables were now using the following basic setting
  • Stretching speed = 120 m / min
  • Stretching temperature (S1 / S2 / S3) = 50 ° C / cold / cold / without steam channel
    • stretched, the selected stretching ratios for the different variants being shown in Table 4. Stretch ratios of the different tests Var. Spun material Aspect ratio S2 / S1 PA6, A30 2.3 - 3.0 - 3.7 PA6, A34 2.3 - 3.0 - 3.55 1 abcde 95% Capro + 5% HMD u. IPS 2.5 - 3.0 - 3.5 - 3.7 - 4.0 2 abcde 90% Capro + 10% HMD u. IPS 2.1 - 2.3 - 2.5 - 2.8 - 3.0 3 abc 85% Capro + 15% HMD u. IPS 1.4 - 1.6 - 1.8 4 abcd 95% Capro + 5% MXD u. GSP 2.5 - 3.0 - 3.3 - 3.5 5 abc 90% Capro + 10% MXD u. GSP 2.1 - 2.3 - 2.45 6 abcd 95% Capro + 5% IPD u. GSP 2.5 - 3.0 - 3.5 - 3.7 7 abcd 90% Capro + 10% IPD u. GSP 2.1 - 2.3 - 2.5 - 2.6 8 abc 85% Capro + 15% IPD u. GSP 1.4 - 1.6 - 1.8

    4) Kräuseln und Schneiden der Fasern4) crimp and cut the fibers

    Für die spätere Garnherstellung ist es notwendig, dass die Fasern eine Kräuselung besitzen. Diese Kräuselung wurde mit einem Krimper hergestellt, der nach dem Prinzip der Stauchkräuselung arbeitet. Für die Kühlung der Einzugswalzen und der Stauchkammer wurde eine Trockeneiskühlung entwickelt, da die Fasern unter keinen Umständen mit Wasser in Berührung kommen dürfen, da sonst bereits bei der Herstellung der Schrumpf ausgelöst wird. Versuche haben ergeben, dass der verbleibende Koch-Schrumpf durch blosses Eintauchen der verstreckten Fasern in kaltes Wasser (ca. 20°C) mit anschliessendem trocknen an Luft (Raumtemperatur) um ca. 20% kleiner ist, als der Anfangsschrumpf.For later yarn production it is necessary that the fibers have a crimp have. This crimp was made with a crimper that works on the principle of upsetting. For cooling the feed rollers and the stuffer box has been developed dry ice cooling because the fibers must never come into contact with water, otherwise the shrinkage is already triggered during production. tries have revealed that the remaining cooking shrinkage is by simply immersing it of the drawn fibers in cold water (approx. 20 ° C) followed by drying in air (room temperature) is approx. 20% smaller than that Initial shrinkage.

    Die gekräuselten Fasern wurden mit der GRU-GRU Stapelschneidmaschine der Firma NEUMAG zu Stapelfasern mit einer Schnittlänge von 80 mm geschnitten.The crimped fibers were cut with the GRU-GRU stack cutting machine NEUMAG company cut into staple fibers with a cutting length of 80 mm.

    5) Physikalische Kenndaten der unterschiedlichen Filamente5) Physical characteristics of the different filaments

    Die physikalischen Kenndaten der unterschiedlichen Co-Polyamid Filamente im Vergleich zu Filamenten aus dem Homopolyamidgranulaten Grilon® A30 und A34 sind in der Tabelle 5 zusammengestellt.

    Figure 00180001
    Figure 00190001
    Figure 00200001
    The physical characteristics of the different copolyamide filaments in comparison to filaments from the homopolyamide granules Grilon® A30 and A34 are summarized in Table 5.
    Figure 00180001
    Figure 00190001
    Figure 00200001

    Die Tabelle 6 beinhaltet physikalische Kenndaten von ausgewählten Co-Polyamid-Filamenten vor und nach dem Kräuselprozess. Faserdaten, der für die Garnherstellung verwendeten HS-Fasern (Spinnpräparation 8%ige Lösung, Synthesin W®, Vorverzug = 79, ohne Dampfkanal, Streckgeschwindigkeit S3 = 120m/min, Strecktemp. = 50/kalt/kalt, Trockeneiskühlung, keine Endavivage) Wenn keine anderen Angaben gemacht werden, erfolgt die Probenlagerung über P2O5) Variante 9 10 Materialtyp 90% Capro + 10% HMD u. IPS 90% Capro + 10% IPD u. APS Steckverhältnis S2/S1 2,7 2,2 glatte Fasern, d.h. nur verstreckt Titer [dtex] 10,9 12,7 Titer CV [%] 18,3 21,0 Festigkeit [cN/dtex] 4,6 4,8 Dehnung [%] 68,7 71,2 Koch-Schrumpf (Prüfverfahren I) [%] 28,1 ± 1,8 24,6 ± 2,4 Koch-Schrumpf (Prüfverfahren II) [%] 25,7 ± 1,3 24,5 ± 1,1 Koch-Schrumpf (gelagert in Normklima) (Prüfverfahren I) [%] 25,1 ± 2,0 23,5 ± 1,9 Koch-Schrumpf (gelagert in Normklima) (Prüfverfahren II) [%] 22,8 ± 1,6 22,2 ± 1,5 gekräuselte Fasern Titer [dtex] 12,0 12,8 Titer CV [%] 21,7 23,1 Festigkeit [cN/dtex] 4,2 3,9 Dehnung [%] 78,3 69,6 Koch-Schrumpf (Prüfverfahren I) [%] 25,8 ± 2,1 20,3 ± 2,3 Koch-Schrumpf (Prüfverfahren II) [%] 26,8 ± 1,8 24,6 ± 1,5 Koch-Schrumpf (gelagert in Normklima) (Prüfverfahren I) [%] 27,3 ± 1,8 18,7 ± 2,4 Koch-Schrumpf (gelagert in Normklima) (Prüfverfahren II) [%] 22,8 ± 2,0 22,0 ± 1,1 Bogenzahl [pro cm] 10,8 12,4 Stapellänge [mm] 78,4 77,4 Table 6 contains physical characteristics of selected copolyamide filaments before and after the crimping process. Fiber data of the HS fibers used for the yarn production (spin finish 8% solution, Synthesin W®, pre-draft = 79, without steam channel, stretching speed S3 = 120m / min, stretching temperature = 50 / cold / cold, dry ice cooling, no final finishing) if if no other information is given, the sample is stored via P 2 O 5 ) variant 9 10th Material type 90% Capro + 10% HMD u. IPS 90% Capro + 10% IPD u. GSP Mating ratio S2 / S1 2.7 2.2 smooth fibers, ie only stretched Titer [dtex] 10.9 12.7 Titer CV [%] 18.3 21.0 strength [cN / dtex] 4.6 4.8 strain [%] 68.7 71.2 Koch shrink (test method I) [%] 28.1 ± 1.8 24.6 ± 2.4 Koch-Schrumpf (test method II) [%] 25.7 ± 1.3 24.5 ± 1.1 Koch shrinkage (stored in standard climate) (test method I) [%] 25.1 ± 2.0 23.5 ± 1.9 Koch shrinkage (stored in standard climate) (test method II) [%] 22.8 ± 1.6 22.2 ± 1.5 crimped fibers Titer [dtex] 12.0 12.8 Titer CV [%] 21.7 23.1 strength [cN / dtex] 4.2 3.9 strain [%] 78.3 69.6 Koch shrink (test method I) [%] 25.8 ± 2.1 20.3 ± 2.3 Koch-Schrumpf (test method II) [%] 26.8 ± 1.8 24.6 ± 1.5 Koch shrinkage (stored in standard climate) (test method I) [%] 27.3 ± 1.8 18.7 ± 2.4 Koch shrinkage (stored in standard climate) (test method II) [%] 22.8 ± 2.0 22.0 ± 1.1 Number of sheets [per cm] 10.8 12.4 Stack length [mm] 78.4 77.4

    Um den Einfluss der Feuchtigkeit beim Lagern ausschliessen zu können, wurden die Proben vorzugsweise mindestens 24 Stunden lang über Phosphorpentoxid (P2O5, Trocknungsmittel) im Exsikkator gelagert oder im Normklima (20°C, 65% relative Luftfeuchtigkeit) klimatisiert.In order to exclude the influence of moisture during storage, the samples were preferably stored for at least 24 hours over phosphorus pentoxide (P 2 O 5 , drying agent) in the desiccator or air-conditioned in a standard climate (20 ° C, 65% relative air humidity).

    Bestimmung des Kochschrumpfes von Einzelfasern und GarnenDetermination of the shrinkage of individual fibers and yarns Prüfverfahren ITest procedure I

    Bei dem Prüfverfahren (I) werden von jeder Probe 8 Einzelfasern bzw. Garnstücke mit einer Länge von ca. 250 mm mit einer Klemmfeder an einem speziellen Probenrahmen befestigt. Am unteren Ende der Probe wird ein feinheitsbezogenes Gewicht (Richtwert 100 mg/dtex) angebracht, das eine konstante Vorspannung in der Probe erzeugt. Nach der Ermittlung der Ausgangslänge L0 wurden die Probekörper entlastet und 5 min lang in kochendem Wasser "gekocht". Nach einer Akklimatisierungs- und Relaxationszeit von einer Stunde für Fasern und zwei Stunden für Garne werden die Probekörper wieder belastet und die Länge L1 abgelesen.In the test procedure (I), 8 individual fibers or pieces of yarn with a length of approx. 250 mm are fastened to a special sample frame with a clamping spring. At the lower end of the sample, a fineness-related weight (standard value 100 mg / dtex) is attached, which creates a constant pre-tension in the sample. After determining the initial length L 0 , the test specimens were relieved and "boiled" in boiling water for 5 minutes. After an acclimatization and relaxation time of one hour for fibers and two hours for yarns, the test specimens are loaded again and the length L 1 is read off.

    Prüfverfahren IITest procedure II

    Der Unterschied des zweiten Prüfverfahrens (II) besteht darin, dass statt 8 Einzelfasern 10 Fasern je Probe getestet werden, was eine geringfügig bessere statistische Genauigkeit zur Folge hat. Weiterhin beträgt die Behandlungsdauer im kochenden Wasser 30 min statt 5 min und die Akklimatisierungszeit wird von einer Stunde auf 24 Stunden erhöht. Die Berechnung des Schrumpfes und die Schrumpfwertangabe unterscheiden sich nicht voneinander Schrumpf = L0 - L1 L0 · 100% The difference of the second test method (II) is that instead of 8 individual fibers, 10 fibers are tested per sample, which results in a slightly better statistical accuracy. Furthermore, the treatment time in boiling water is 30 minutes instead of 5 minutes and the acclimatization time is increased from one hour to 24 hours. The calculation of the shrinkage and the shrinkage value specification do not differ from one another Shrinkage = L 0 - L 1 L 0 100%

    Beim Herstellen der Hochschrumpf-Faser mit 10% Co-Monomerenanteil für die Garnproduktion, trat durch zu lange Liegezeit der Spinnfasern zwischen dem Spinnen und Verstrecken eine gewisse Versprödung ein. Dies äusserte sich in der Abnahme des maximal möglichen Streckverhältnisses. Dadurch verkleinerte sich ebenfalls der Koch-Schrumpf der verstreckten, glatten Fasern von ca. 31 - 33% der ersten Versuchsproduktion auf ca. 25 - 28% bei der Faserproduktion für die Garnherstellung.When manufacturing the high shrink fiber with 10% co-monomer content for the yarn production occurred due to the long lay time of the staple fibers a certain embrittlement from spinning and stretching. This expressed decrease in the maximum possible stretch ratio. Thereby the cook shrinkage of the stretched, smooth ones also decreased Fibers from approx. 31 - 33% of the first test production to approx. 25 - 28% fiber production for yarn production.

    Durch das Krimpen nimmt der vorhandene Koch-Schrumpf der verstreckten Fasern, trotz wasserfreier Kühlung der Krimperwalzen mit Trockeneis, um ca. 3% ab.By crimping, the existing shrinkage takes on the stretched one Fibers, despite water-free cooling of the crimp roller with dry ice, by approx. 3% off.

    6) Garnherstellung6) Yarn manufacturing

    Für die Garnherstellung wurde der Langstapel-Kammgarnspinnprozess unter Verwendung einer Doppelkrempel ausgewählt.The long staple worsted spinning process was used for yarn production Selected using a double card.

    Um dem Einfluss von Polyamid-Hochschrumpf-Fasern (HS-Fasern) auf die Bauschigkeit, die Schrumpfkraft und den Längenschrumpf von gesponnenen Garnen zu untersuchen, wurden 4 verschiedene Garnvarianten mit einem Mischungsansatz von je 15 kg hergestellt. Die Mischungszusammensetzung ist in Tabelle 7 dargestellt. Mischungszusammensetzung der Garnvarianten Anteil (%) Mischungspartner Anteil (%) Hochschrumpfkomponente Mischung 1 85 6,7 dtex TS 28-2R 15 14,0 dtex TN-12R Mischung 2 85 6,7 dtex TS 28-2R 15 11,0 dtex [90% Capro + 10% IPD und APS] Mischung 3 85 6,7 dtex TS 28-2R 15 11,0 dtex [90% Capro + 10% HMD und IPS] Mischung 4 100 6,7 dtex TS 282R In order to investigate the influence of high-shrink polyamide fibers (HS fibers) on the bulk, shrinkage force and length shrinkage of spun yarns, 4 different yarn variants were produced with a mixture batch of 15 kg each. The mixture composition is shown in Table 7. Mix composition of the yarn variants Proportion of (%) Mix partner Proportion of (%) High shrink component Mix 1 85 6.7 dtex TS 28-2R 15 14.0 dtex TN-12R Mix 2 85 6.7 dtex TS 28-2R 15 11.0 dtex [90% Capro + 10% IPD and APS] Mix 3 85 6.7 dtex TS 28-2R 15 11.0 dtex [90% Capro + 10% HMD and IPS] Mix 4 100 6.7 dtex TS 282R

    Als Mischungspartner der Hochschrumpfkomponenten wurde eine Polyamid 6-Faser von dem Typ TS-28-2R mit einem Titer von 6,70 dtex, 80 mm Stapellänge und 0,5 bis 3,0 % Kochschrumpf verwendet. Diese niedrigschrumpfende Type wurde gewählt, damit bei der Schrumpf- und Bauschigkeitsprüfung des Garnes nur der Einfluss der hochschrumpfenden Mischungskomponente zum Tragen kommt. Darüber hinaus besteht Mischung 4 aus 100% TS-28-2R und kann somit als Referenzmuster verwendet werden.A polyamide was used as the mixing partner for the high shrink components 6-fiber of the type TS-28-2R with a titer of 6.70 dtex, 80 mm stack length and 0.5 to 3.0% cooking shrinkage is used. This low-shrinking Type was chosen so that the shrinkage and bulk test of the yarn only the influence of the shrinking blend component comes into play. There is also a mixture 4 from 100% TS-28-2R and can therefore be used as a reference sample.

    Die HS-Komponente von Mischung 1 ist eine bereits in der Produktpalette der EMS-CHEMIE vorhandene Polyamide 6HS-Faser mit 14,0 dtex, 80 mm Stapellänge und einem Kochschrumpf von 10 bis 14 %.The HS component of mixture 1 is already in the product range of EMS-CHEMIE existing polyamide 6HS fiber with 14.0 dtex, 80 mm stack length and a cooking shrinkage of 10 to 14%.

    Bei den HS-Komponenten von Mischung 2 und 3 handelt es sich um hochschrumpfende Copolyamide mit 11,0 dtex, 80 mm Stapellänge und einem Kochschrumpf von bis zu 27% (Tabelle 8). Koch-Schrumpf der verwendeten Hochschrumpf-Fasern Mischung 1 2 3 Hoch-Schrumpffaser in der jeweiligen Mischung TN-12R 90% Capro + 10% IPD u. APS Var. 10 90% Capro + 10% HMD u. IPS Var. 9 Koch-Schrumpf [%] der gekräuselten Fasern (nach Prüfverfahren I) 10-14 20,3 ± 2,3 25,8 ± 2,1 The HS components of mixes 2 and 3 are high-shrinking copolyamides with 11.0 dtex, 80 mm stack length and a cooking shrinkage of up to 27% (Table 8). Cook shrink the high shrink fibers used mixture 1 2nd 3rd High shrink fiber in the respective mixture TN-12R 90% Capro + 10% IPD u. APS Var. 10th 90% Capro + 10% HMD u. IPS Var. 9 Koch shrinkage [%] of the crimped fibers (according to test method I) 10-14 20.3 ± 2.3 25.8 ± 2.1

    Die Ergebnisse der verschiedenen Garnprüfungen sind in der Tabelle 9 dargestellt.

    Figure 00260001
    The results of the various yarn tests are shown in Table 9.
    Figure 00260001

    Bestimmung des Thermoschrumpfes von gesponnenem GarnDetermination of the thermal shrinkage of spun yarn

    Der Thermoschrumpf von gesponnenem Garn wurde mit dem Kräuselungskonstruktionsmessgerät TEXTURMAT der Firma TEXTECHNO bestimmt.The thermal shrinkage of spun yarn was done using the crimp construction meter TEXTURMAT from TEXTECHNO.

    Vor der Prüfung ist es zunächst erforderlich, durch Weifen der Endlosgarne mit einer Haspel (Umfang 1 m), von jeder Probenkörpervariante je 5 Garnstränge mit definiertem Gesamttiter herzustellen. Diese Garnstränge werden direkt nach dem Weifen in das Magazin des Messgerätes eingehängt. Mit einer Gabel, die in der unteren Schlaufe der Garnstränge aufliegt, werden die einzelnen Garnstränge mit einer Kraft von 250 cN nacheinander 10 Sekunden lang belastet. Die Länge der Garnstränge nach der jeweiligen Belastungszeit wird ermittelt und als Ausgangslänge L0 bezeichnet. Anschliessend werden die Garnstränge 15 Minuten bei 160°C im Heissluftofen behandelt. Nach einer zweistündigen Abkühlzeit werden die einzelnen Garnstränge erneut 10 Sekunden lang mit einer Kraft von 250 cN belastet, wobei jetzt die Länge L1 ermittelt wird.Before testing, it is first necessary to produce 5 strands of yarn with a defined total titer for each test specimen variant by wobbling the continuous yarns with a reel (circumference 1 m). These skeins of thread are hooked into the magazine of the measuring device immediately after they have wobbled. With a fork, which rests in the lower loop of the twine strands, the individual twine strands are loaded with a force of 250 cN in succession for 10 seconds. The length of the skeins of thread after the respective loading time is determined and referred to as the initial length L 0 . The yarn strands are then treated in a hot air oven at 160 ° C. for 15 minutes. After a two-hour cooling period, the individual yarn strands are again subjected to a force of 250 cN for 10 seconds, the length L 1 now being determined.

    Bestimmung der Bauschigkeit von gesponnenem GarnDetermination of the bulk of spun yarn

    Die Bauschigkeit bzw. die Einkräuselung von gesponnenem Garn nach einer Wärmebehandlung wurde mit dem Kräuselungskontraktionsmessgerät TEXTURMAT der Firma TEXTECHNO in Anlehnung an DIN 53 840 bestimmt.The bulk or crimping of spun yarn after one Heat treatment was performed using the TEXTURMAT crimp contraction measuring device by TEXTECHNO based on DIN 53 840.

    Von jeder Probenvariante werden zunächst mit einer Weife (Umfang 1 m) je 3 Garnstränge mit genau definiertem Gesamttiter hergestellt. Diese Garnstränge werden anschliessend in einen Heizschrank gehängt und dort 10 Minuten lang einer Heissluftbehandlung bei 120°C unterworfen. Diese Behandlung löst den Schrumpf des Garnes aus, was sich in einer zunehmenden Einkräuselung bzw. Bauschigkeit äussert. Für die quantitative Bestimmung der Einkräuselung werden die Garnstränge nach einer Akklimatisierungszeit von 2 Stunden in das Magazin des Kräuselungskontraktionsmessgerätes eingehängt und mit einer Gabel, die in der unteren Schlaufe der Garnstränge aufliegt, nacheinander mit verschiedenen Kräften belastet.Each sample variant is first made with a willow (1 m in circumference) 3 skeins of yarn with a precisely defined total titer. These skeins of thread are then hung in a heating cabinet and there 10 Hot air treatment at 120 ° C for minutes. This treatment triggers the shrinkage of the yarn, which results in an increasing Wrinkles or bulk expresses. For the quantitative determination of the The yarn strands become crimped after an acclimatization period of Suspended in the magazine of the crimp contraction measuring device for 2 hours and with a fork in the lower loop of the skeins of thread rests, successively loaded with different forces.

    Im ersten Prüfzyklus wird durch die Belastungsgabel eine Belastung von 250 cN aufgebracht. Nach einer Belastungszeit von 10 Sekunden wird die Länge Lg des Garnstranges ermittelt und die Belastungsgabel schwenkt in die Ausgangslage zurück, um den nächsten Garnstrang zu belasten. Nach Beendigung des ersten Durchganges beginnt der zweite Prüfzyklus, in dem die Länge Lz der Garnstränge unter einer Belastung von 2,5 cN ermittelt wird.In the first test cycle, the load fork applies a load of 250 cN. After a loading time of 10 seconds, the length L g of the yarn strand is determined and the loading fork swivels back to the starting position in order to load the next yarn strand. At the end of the first run, the second test cycle begins, in which the length L z of the yarn strands is determined under a load of 2.5 cN.

    Die Einkräuselung, die durch die Wärmebehandlung ausgelöst wird, kann mit der folgenden Formel berechnet werden.

    Figure 00280001

    Lg
    = Stranglänge bei einer Belastung von 250 cN
    Lz
    = Stranglänge bei einer Belastung von 2.5 cN
    The crimp caused by the heat treatment can be calculated using the following formula.
    Figure 00280001
    L g
    = Strand length at a load of 250 cN
    L z
    = Strand length at a load of 2.5 cN

    Die Einkräuselung ergibt sich in Prozent und wird als Mittelwert aus den 3 Einzelmessungen und dem Vertrauensbereich des Mittelwertes (95%) angegeben.The crimp results in percent and is calculated as the mean of the 3 single measurements and the confidence interval of the mean (95%) specified.

    Schrumpfkraftmessung an laufendem GarnShrinkage force measurement on running yarn

    Für die Ermittlung der Schrumpfkraft der gesponnenen Garne, wurde die Konstruktions- und Dehnkraftprüfmaschine DYNAFIL M der Firma TEXTECHNO eingesetzt. Das Messgerät setzt sich im wesentlichen aus Antriebsteil, Heizrohrteil und Messkopfteil, der mit einem Diagrammschreiber gekoppelt ist, zusammen. Das zu prüfende Garn wird mit definierter Vorspannkraft zu einer zweistufigen Galette geführt, wobei die hintere Galette (Einzugsgalette) das Garn der Messzone zuführt und die vordere auswechselbare Galette (Abzugsgalette) das Garn abzieht. Bei der Schrumpfkraftmessung sind die Durchmesser der beiden Galetten gleich gross, so dass kein Verzug zwischen Einzugs- und Abzugsgalette entsteht. Nach der Abzugsgalette wird das Garn mit einstellbarer Fadenzugkraft auf eine Metalltrommel aufgewunden.For the determination of the shrinking force of the spun yarns, the Construction and tensile testing machine DYNAFIL M from TEXTECHNO used. The measuring device essentially consists of a drive part, Heating tube part and measuring head part, with a chart recorder is coupled together. The yarn to be tested is defined with Biasing force led to a two-stage godet, the rear godet (feed godet) feeds the yarn to the measuring zone and the the front interchangeable godet pulls off the yarn. At the shrink force measurement is the diameter of the two godets the same size, so that there is no delay between the intake and withdrawal godets arises. After the take-off godet, the yarn with adjustable thread tension wound on a metal drum.

    Das zu untersuchende Garn gelangt von der Einzugsgalette aus durch das Heizrohr senkrecht nach unten zur Kraftmessrolle, die mit einem Kraftmesskopf verbunden ist. Der Faden wird um die Kraftmessrolle gelegt und ausserhalb des Heizrohres wieder nach oben zur Abzugsgalette geführt. Der ausgelöste Schrumpf des Garns beim Durchlaufen der Heizzone bewirkt eine Kraft in der Garnachse, Die mit dem Kraftmesskopf ermittelt und als Schrumpfkraft in cN angegeben wird. Die statistische Sicherheit der Messwerte wurde durch den Variationskoeffizienten CV angegeben.The yarn to be examined passes through from the feed godet the heating tube vertically downwards to the force measuring roller, which with a Force sensor is connected. The thread is around the force measuring roller placed and outside the heating pipe back up to the fume cupboard guided. The triggered shrinkage of the yarn as it passes through The heating zone causes a force in the Garnachse, that with the force measuring head determined and given as the shrink force in cN. The statistical certainty of the measured values was determined by the coefficient of variation CV specified.

    Bei den durchgeführten Schrumpfkraftmessungen wurde das Heizrohr auf 160°C aufgeheizt, das bei dieser Temperatur die grössten Schrumpfkräfte aufgetreten sind. Die Prüfgeschwindigkeit bzw. die Garndurchlaufgeschwindigkeit betrug 10 m/min.The heating tube was used for the shrinkage force measurements heated to 160 ° C, the largest at this temperature Shrinking forces have occurred. The test speed or the Yarn throughput speed was 10 m / min.

    Der Koch-Schrumpf der verschiedenen Garnvarianten verhält sich genauso, wie der Koch-Schrumpf der beigemischten Hoch-Schrumpf-Fasern, d.h. die Garnmischung mit dem höchsten Schrumpf, beinhaltet auch die am stärksten schrumpfenden Copolyamidfasern. Garnmischung 4, die keine Hochschrumpffasern beinhaltet (Referenzvariante) zeigt den niedrigsten Schrumpf. Mit zunehmender Belastungsgewicht (2 g, 4 g) beim Ablesen der Garnlängen vor und nach der Behandlung, nimmt der Schrumpf ab. Der Thermoschrumpf bei 160° ist wesentlich kleiner als der Koch-Schrumpf. Die Schrumpfunterschiede zwischen den einzelnen Mischungen weisen aber die gleiche Tendenz auf, wie beim Kochschrumpf. The Koch shrinkage of the different yarn types behaves exactly the same, like the Koch shrinkage of the added high shrinkage fibers, i.e. the yarn blend with the highest shrinkage also the most shrinking copolyamide fibers. Yarn mix 4, which contains no high shrinkage fibers (reference variant) shows the lowest shrinkage. With increasing weight (2 g, 4 g) when reading the yarn lengths before and after the treatment, the Shrink. The thermal shrinkage at 160 ° is much smaller than the cook shrink. The shrinkage differences between each Mixtures have the same tendency as with cooking shrink.

    Die Messung der Einkräuselung liefert bei allen 4 Varianten ähnliche Werte und ermöglicht somit keine Aussage über Kräuselungsfähigkeit und Bauschigkeit.The measurement of the crimp provides similar results for all 4 variants Values and therefore does not allow any information about crimpability and bulk.

    Hingegen beim visuellen Vergleich der 4 Garnvarianten vor und nach einer 5 minütigen Heisswasserbehandlung ist eine Zunahme der Bauschigkeit nach der Behandlung deutlich zu erkennen, korrelierend mit dem höheren Kochschrumpf der beigemischten Hochschrumpf-Fasern.In contrast, when visually comparing the 4 yarn variants before and after a 5 minute hot water treatment is an increase in Clearly recognizable bulkyness after the treatment, correlating with the higher cooking shrinkage of the added high shrinkage fibers.

    Claims (5)

    Hochschrumpfende Polyamidfasern gekennzeichnet durch ein Mischpolyamid auf der Basis von a) 80 - 95 Gew.% ε-Caprolactam und b) 5 - 20 Gew.-% eines Copolyamids aus den Monomereinheiten Hexamethylendiamin, meta-Xylylendiamin oder Isophorondiamin in annähernd äquimolaren Mengen mit Isophthalsäure oder Adipinsäure, wobei mindestens eine der Monomereinheiten gewinkelt ist. Shrinking polyamide fibers characterized by a mixed polyamide based on a) 80-95% by weight ε-caprolactam and b) 5-20% by weight of a copolyamide from the monomer units hexamethylenediamine, meta-xylylenediamine or isophoronediamine in approximately equimolar amounts with isophthalic acid or adipic acid, at least one of the monomer units being angled. Hochschrumpfende Polyamidfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen Thermoschrumpf von mindestens 15% aufweisen.Shrinking polyamide fibers according to claim 1, characterized in that that the fibers have a thermal shrinkage of at least 15% exhibit. Verfahren zur Herstellung der hochschrumpfenden Polyamidfasern nach Anspruch 1 oder 2 durch Herstellen von Filamenten in an sich bekannter Weise durch Aufschmelzen der Monomeren in einem Extruder, Austritt der Schmelze aus einer Spinndüse unter Erhalt von Filamenten, Verspinnen der Filamente zu Fasern, Dämpfen, Verstrecken, Kräuseln und Schneiden der Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräuselung mittels eines Krimpers durch Stauchkräuselung erreicht wird, wobei für die Kühlung von Einzugswalzen und Stauchkammer eine Trockeneiskühlung verwendet wird.Process for the production of the shrinking polyamide fibers Claim 1 or 2 by producing filaments in known per se Way by melting the monomers in an extruder, Exit of the melt from a spinneret with retention of filaments, Spinning the filaments into fibers, vapors, drawing, crimping and cutting the fibers, characterized in that the crimp is achieved by means of a crimp by upsetting the crimp, for the cooling of feed rollers and stuffer box dry ice cooling is used. Verwendung der hochschrumpfenden Polyamidfasern nach Anspruch 1 oder 2 zur Herstellung von Garnen, insbesondere Hochbausch-Teppichgarnen und Strumpfgarnen. Use of the shrinking polyamide fibers according to claim 1 or 2 for the production of yarns, in particular high-bulk carpet yarns and hosiery. Verwendung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die hochschrumpfenden Polyamidfasern mit niedrigschrumpfenden Fasern vermischt werden, wobei der Anteil der hochschrumpfenden Fasern mindestens 15% beträgt.Use according to claim 4, characterized in that the shrinking Polyamide fibers mixed with low-shrink fibers be, the proportion of shrinking fibers at least Is 15%.
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