DK149869B - Bikomponentfilamenter paa basis af polyethylenterephthalat og tvaerbundet polybutylenterephthalat samt fremgangsmaade til deres fremstilling - Google Patents

Description

o i 149869

Den foreliggende opfindelse angår bikomponentfilamenter på basis af polyethylenterephthalat og tværbundet polybutylenterephthalat. Opfindelsen angår desuden en fremgangsmåde til fremstilling af disse bikomponent-5 filamenter.

I bikomponentfilamenterne ifølge den foreliggende opfindelse har de to forskellige bestanddele begge en kontaktoverflade udadtil i hele filamenternes længde. De har altså side-ved-side struktur og ikke kerne-kappe struktur.

10 I fransk patentskrift nr. 2.182.766 beskrives poly- ester-bikomponentfilamenter med permanent krusning og elasticitet. Den ene af komponenterne består af polyethylenterephthalat og den anden af tværbundet polybutylenterephthalat.

Når det tværbundne polybutylenterephthalat i disse bikompo-15 nentfilamenter har en viskositet i smeltet tilstand på mellem 3500 og 5500 P ved 260°C, har bikomponentfilamenteme imidlertid en utilstrækkelig krusning og fremfor alt en utilstrækkelig krusningskraft.

I fransk patentskrift nr. 1.442.768 beskrives en 20 fremstilling af sammensatte filamenter, som har eller kan udvikle spiralkrusning, og som består af polyethylenterephthalat og polybutylenterephthalat.

I fransk tillægspatentskrift nr. 50780/837555 beskrives en fremgangsmåde til fremstilling af sammensatte filamenter 25 ved hjælp af en anordning omfattende to plader, hvis perforeringer er forskudt på en sådan måde, at væskestrålerne er exentriske i forhold til hinanden.

I britisk patentskrift nr. 1.258.760 beskrives et mundstykke til fremstilling af bikomponentfilamenter. Dette 30 mundstykke omfatter en mundstykkeplade og en fordelingsblok omfattende to horisontale kanaler langs mundstykkets overflade, hvilke kanaler forbinder to sidebeholdere indeholdende den samme polymer med en mundstykkeåbning, og en vertikal kanal, der er smallere end de horison-35 tale kanaler, og som forbinder en central beholder indeholdende en anden polymer med samme mundstykkeåbning ved at strække sig vinkelret mod de horisontale kanaler og i

O

2 149869 kontakt med en af disse kanalers vægge. I de fremstillede filamenters tværsnit udgør den centrale polymer kun en lille del af overfladen. I mellemrummet mellem fordelingspladen og mundstykket er den centrale polymer desuden ikke fuld-5 stændig omsluttet af den anden polymer, eftersom sidstnævnte ledes gennem to modstående horisontale kanaler, og eftersom den centrale polymer kommer i kontakt med en f.

af disse kanalers vægge.

Det har været formålet med opfindelsen at tilveje-10 bringe bikomponentfilamenter med bedre krusningsegenskaber end de ovennævnte kendte filamenter.

Opfindelsen angår således bikomponentfilamenter, hvis komponenter har forskellige krympningsegenskaber og udgøres af polyethylenterephthalat og tværbundet poly-15 butylenterephthaiat, hvor polybutylenterephthaiatkompo nenten har en viskositet i smeltet tilstand ved 260°C større end eller lig med 2000 P, hvilke bikomponente fil amenter er ejendommelige ved, at polybutylenterephthalatkomponenten, i tværsnit, er delvist omsluttet af polyethylenterephthalat- on komponenten. Det tværbundne polybutylenterephthalat har fortrinsvis en viskositet i smeltet tilstand ved 260°C større end eller lig med 4000 P.

Opfindelsen angår endvidere en fremgangsmåde til fremstilling af disse bikomponentfilamenter, hvis 25 komponenter har forskellige krympningsegenskaber, hvorved et polyethylenterephthalat og et tværbundet polybutylenterephthalat med en viskositet i smeltet tilstand ved 260°C på mindst 2000 P spindes samtidigt i smeltet tilstand i en anordning omfattende en dyseplade med et antal 30 boringer, der hver ender i en dyseåbning, og en fordeler-plade, der er anbragt oven for dysepladen og er gennemboret af en til fremførsel af tværbundet polybutylenterephthalat beregnet kanal for hver dysepladeboring, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at hver kanal har en mindre 35 diameter end den tilsvarende dysepladeboring og er anbragt på decentreret måde i forhold til denne med en 3

O

149889 afstand mellem boringens akse og kanalens akse, der mindst er lig med differensen mellem radierne, og at det gennem hver kanal fremførte tværbundne poly-butylenterephthalat i rummet mellem dysepladen og 5 fordelerpladen er fuldstændig omsluttet af polyethylen-terephthalatet.

Med udtrykket "omsluttet" menes, at skillelinien mellem komponenten af polyethylenterephthalat (PET) og komponenten af tværbundet polybutylenterephthalat (PETR) er krum, idet 10 den konkave side vender mod PBTR-komponenten. Med udtrykket "delvis omsluttet" menes, at PBTR-komponenten danner en del af filamenternes omkreds, dvs. filamenterne har ikke en kerne-kappe-struktur, men en side-ved-side-struktur.

Den angivne placering af komponenterne i bikomponent-15 filamenterne ifølge opfindelsen indebærer altså, at komponenten med den største krympning, det tværbundne polybutylenterephthalat, som uafhængigt af fremstillingsmetoden vil være tilbøjeligt til at placere sig i det indre af den helix, som hvert filament danner, når krympningen udløses, ligeledes 20 i forhold til sin andel i høj grad er placeret i det indre af tværsnittet af hvert filament, hvilket bevirker en ny og overraskende effekt, nemlig at der ved udløsning af krympningen sker frigørelse af hele krusningspotentiellet, hvilket ved visse anvendelser, hvor volumenet af fibrene er af betydning, 25 især ved f.eks. isolering og polstring, gør det muligt at fremstille produkter, hvis krusning er meget voluminøs. Ikke blot forbedres krusningsfrekvensen, men halvafkrusningskraf-ten og halvgenkrusningskraften, der er et mål for krusningens stabilitet, forbedres også.

30 Polyethylenterephthalatet føres til mellemrummet mellem dysepladen og fordelerpladen på en hvilken som helst egnet måde, f.eks. ved hjælp af åbninger i fordelerpladen, hvorved disse åbninger har en større diameter end kanalerne til fremførsel af polybutylen-35 terephthalatet.

Det i bikomponentfilamenterne ifølge opfindelsen anvendte polyethylenterephthalat har en viskositet i smeltet tilstand ved 290°C på mellem 1000 og 3000 P, fortrinsvis mellem 1500 og 2500 P.

O

4 149869

Polybutylenterephthalatet er tværbundet ved hjælp af polyfunktionelle forbindelser, der indeholder tre eller fire esterdannende grupper. Blandt disse forbindelser kan der nævnes trioler og tetraoler, såsom trimethylolpropan, 5 trimethylolethan, pentaerythritol og glycerol, trisyrer og tetrasyrer, såsom trimesinsyre, trimellitsyre og dens anhydrid, pyromellitsyre og dens anhydrid, polyphenoler, såsom floroglucinol og hydroxyhydroquinon, aminosyrer og syrealkoholer, såsom hydroxyisophthalsyre, aminoisophthal-10 syre, etc. Den anvendte mængde tværbindingsmiddel er mellem 0,20 og 0,60 molprocent, henført til antallet af terephthalat-enheder.

Polybutylenterephthalatets viskositet i smeltet tilstand ved 260°C er som nævnt større end eller lig med 15 2000 P, fortrinsvis større end 4000 P. Viskositeten kan gå op til høje værdier, såsom 10.000 P eller 12.000 P eller endnu højere. Jo højere viskositet det tvær-bundne polybutylenterephthalat har i smeltet tilstand, desto bedre er filamenternes krusningsegenskaber, 20 I fig. 1 på tegningen vises et tværsnit af et bikomponentfilament ifølge opfindelsen, hvor A er poly-butylenterephthalatøt, og B er polyethylenterephthalatet.

I fig. 2 vises til sammenligning et bikomponentfila-ment ifølge det franske patentskrift nr. 2.182.766, hvor 25 anordningen af de to faser A og B er omvendt.

Anordningen af de to faser A og B i fig. 1 indebærer, at polybutylenterephthalatfasen A med den kraftigste krympning er delvis omsluttet af polyethylenterephtha-latfasen B.

30 De to tørre polymere smeltes hver for sig enten i smeltedigler eller i ekstruderingsmaskiner, hvorved polyethylenterephthalatet smeltes ved 275-300°C og det tværbundne polybutylenterephthalat ved 255-265°C.

De smeltede polymere pumpes hver for sig ved hjælp 35 af doseringspumper til det anvendte spindingsapparat.

Forholdet mellem de to polymere kan variere mellem 149869 5 o 80:20 og 20:80. I praksis forholder det sig således, at selv om de to bestanddele føres til mundstykket i et forhold på 50:50/ får hvert filament ikke nødvendigvis et forhold mellem bestanddele på 50:50. Der optræder 5 nemlig på grund af strømningsfluktuationer og på grund af bevægeligheden mellem fordelingspladerne lette, men uundgåelige variationer i forholdet mellem komponenterne. De to polymere ekstruderes sammen gennem samme dyseåbning ved hjælp af et apparat som vist skematisk 10 i fig. 3.

I fig. 3 vises i tværsnit de to polymerers strømning ifølge en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen. Polybutylenterephthalatet strømmer i smeltet tilstand gennem en kanal 4 i en fordelerplade 1, 1 c strømmer derefter mod en skråkant 2 i en boring 3, gennem boringen 3 og endelig gennem en dyseåbning 5. Polyethylen-terephthalatet trænger gennem fordelerpladen via kanaler 6 og 7, strømmer gennem et mellemrum 8 mellem fordelerpladen 9 og en dyseplade 10, medens det fuldstæn- 20 digt og excentrisk omslutter polybutylenterephthalatet og strømmer derefter gennem boringen 3 og dyseåbningen 5.

Kanalen 4 gennem fordelerpladen 1 har mindre diameter end boringen 3, og kanalen 4 og boringen 3 er decentrerede i forhold til hinanden.

25 Åbningerne 4 og 3 kan endog være kraftigere decentrerede, forudsat at det smeltede polybutylenterephthalat kan strømme normalt langs en del af boringen 3's væg, især ved hjælp af skråkanten ved indløbet til boringen.

Jo større decentreringen er, desto større dimensioner 30 har skråkanten fortrinsvis.

Åbningerne i mundstykket kan have et tværsnit af forskellige velkendte former, f.eks. rundt, aflangt eller til og med flerfliget tværsnit.

Det har vist sig, at der ved fremgangsmåden 35 ifølge opfindelsen fås særligt gode resultater ved anvendelse af åbninger med rundt tværsnit. I dette tilfælde

O

6 149869 er diameteren sædvanligvis mellem 0,20 og 0,90 mm, og antallet af åbninger er ikke begrænset. Det er muligt at tilvejebringe mange forskellige finheder ved meget forskellige hastigheder, f.eks. mellem 200 og 4000 5 m/min. eller højere. De fremstillede filamenter strækkes på sædvanlig måde ifølge en hvilken som helst kendt metode, kontinuerligt eller diskontinuerligt, hvorved strækningsgraderne sædvanligvis er mellem 1,2 og 5 gange. Strækningshastigheden kan variere stærkt, f.eks.

10 mellem 500 og 4000 m/min.

Efter fremkaldning af krusningen uden spænding på kendt måde, f.eks. ved hjælp af vanddamp eller varm luft, . udviser den fremstillede filament en spiralformet krusning, . der er karakteristisk for filamenter bestående af to bestanddele.

15 Filamentets krusnings egenskaber er udmærkede set fra alle syns punkter, især krusningsfrekvensen, halvafkrusningskraften, halvgenkrusningskraften og elasticitetsmodulet.

I de følgende udførelseseksempler bestemmes de forskellige egenskaber på følgende måde.

20 Polymerens viskositet (P) i smeltet tilstand be stemmes i et Davenport ekstrusionsplastometer.

Strækbarheden E defineres på følgende måde: E (%) = -Α-~—L, x loo 25 1 hvor L er filamentets længde efter afkrusning med en spænding på 250 mp/dtex, og 1 er det. krusede filaments længde uden spænding.

Krusningsfrekvensen er antallet af halvkrusninger 30 pr. cm afkruset filament.

Ud fra kraft-stræknings-diagrammet for intervallet 1 - L kan man på ordinaten aflæse halvafkrusningskraften og halvgenkrusningskraften ved E/2% på abscissen.

35

O

7 149869

Eksempel 1-6

Der fremstilles fire forskellige polymere.

(A) Polyethylenterephthalat med et logaritmisk viskositetstal på 0,66 dl/g (målt ved 25°C i et ortho- 5 chlorphenolopløsning indeholdende 1 g polymer pr.

100 ml opløsning) og med en viskositet i smeltet tilstand ved 290°C på 2300 P.

(B) Polybutylenterephthalat tværbundet med 0,3 mol-% trimethylolpropan, henført til antallet af 10 terephthaiatenheder. Viskositet i smeltet tilstand ved 260°C: 4000 P.

(C) Polybutylenterephthalat tværbundet med 0,3 mol-% trimethylolpropan. Viskositet i smeltet tilstand ved 260°C: 8000 P.

15 (D) Polybutylenterephthalat tværbundet med 0,3 mol-% trimethylolpropan. Viskositet i smeltet tilstand ved 260°C: 10000 P.

Polymererne smeltes hver for sig, polymer A ved 280°C og polymerene B, C og D ved 245°C. Man spinder 20 derefter polymerparrene A-B, A-C og A-D i volumenforholdet 50:50 ved 275°C ved hjælp af en sådan anordning, som vises i fig. 3, hvorved kanalerne 4 har en diameter på 1,5 mm, boringen 3 har en diameter på 2,5 mm, kanalerne 6 og 7 har en diameter på 2,5 mm, afstanden mellem 25 kanalernes 4 akser og boringens 3 akser er 1 mm, og længden af skråkanten 2 er 0,75 mm. Dysepladen har 32 runde åbninger med en diameter på 0,50 mm. Polymer A ledes gennem kanalerne 6 og 7, og polymer B, C eller D ledes gennem kanalen 4.

30 De fremkomne filamenter ledes over fødevalser med en hastighed på 550 m/min., hvilke valser holdes ved en temperatur på 90°C. Filamenterne ledes derefter over strækningsvalser med en hastighed på 2190 m/min., hvorved de strækkes ca. 4 gange, hvorpå de vindes op med 35 en hastighed på 2000 m/min. Filamenterne behandles derpå i afspændt tilstand i vanddamp (tryk 10 bar) ved en temperatur på 160°C.

149869 8

O

De fremstillede filamenters egenskaber er angivet i nedenstående tabel (eksempel 1-3 ifølge opfindelsen).

I sammenligningseksemplerne 4-6 spindes de samme tre polymerpar, dvs. A-B, A-C og A-D, på samme måde som 5 ovenfor, men under anvendelse af en anordning ifølge USA-patentskrift nr. 2.386.173. Denne anordning har en dyseplade forsynet med 32 runde åbninger med en diameter på 0,34 mm. De fremstillede filamenters egenskaber efter afspænding i vanddamp er angivet i nedenstående tabel.

10

Eksempler iflg. opf. Sammenligningseksernpler 1 2 3 4 5 6 15 !

Polymerpar A-B A-C A-D A-B A-C A-D

Krusningsfrekvens 16,3 20,3 26,3 14,9 15,7 19,1

Strækbarhed E, % 7 10,7 22,5 12,3 15,6 27,9 20 Halvafkrusningskraft 141 214 310 68,5 86,3 122 p/tex

Halvgenkrusnings- 104 158 185 51,7 60,9 70 kraft p/tex

Elasticitetsmodul, 168 207 212 162 184 185 p/tex 25

Krympning i kogende 8,8 7,1 7,0 8,7 7,3 7,2 vand, % 30

Af forsøgsresultaterne fremgår det, at bikomponentfi-lamenterne ifølge opfindelsen udviser bedre krusningsfrekvens og fremfor alt bedre halvafkrusnings-r og halvgenkrusnings-kraft, hvilket viser, at de har en mere stabil krusning end 35 sammenligningsfilamenterne.

Claims (4)

1Λ9869 O PATENTKRAV.

1. Bikomponentfilamenter, hvis komponenter har forskellige krympningsegenskaber og udgøres af poly-ethylenterephthaiat og tværbundet polybutylenterephthalat, 5 hvor polybutylenterephthalatkomponenten har en viskosi tet i smeltet tilstand ved 260°C større end eller lig med 2000 P, kendetegnet ved, at polybutylentereph-thalatkomponenten, i tværsnit, er delvis omsluttet af polyethylenterephthalatkomponenten.

2. Bikomponentfilamenter ifølge krav 1, kende- t eg n e t ved, at det tværbundne polybutylenterephtalat har en viskositet i smeltet tilstand ved 260°C større end eller lig med 4000 P.

3. Bikomponentfilamenter ifølge krav 1, kende- 15 tegnet ved, at polyethylenterephthaiatet har en vis kositet i smeltet tilstand ved 290°C på mellem 1000 og 3000 P.

4. Fremgangsmåde til fremstilling af bikomponent- filamenter ifølge krav 1, hvis komponenter har forskellige 20 krympningsegenskaber, hvorved et polyethylenterephthalat og et tværbundet polybutylenterephthalat med en viskositet i smeltet tilstand ved 260°C på mindst 2000 P spindes samtidigt i smeltet tilstand i en anordning omfattende en dyseplade (10) med et antal boringer (3), der hver 25 ender i en dyseåbning (5), og en fordelerplade (1), der er anbragt oven for dysepladen (10) og er gennemboret af en til fremførsel af tværbundet polybutylenterephthalat beregnet kanal (4) for hver dysepladeboring (3), k ende-tegnet ved, at hver kanal (4) har en mindre diameter 30 end den tilsvarende dysepladeboring (3) og er anbragt på decentreret måde i forhold til denne med en afstand mellem boringens (3) akse og kanalens (4) akse, der mindst er lig med differensen mellem radierne, og at det gennem hver kanal (4) fremførte tværbundne poly-35 butylenterephthaiat i rummet mellem dysepladen (10) og fordelerpladen (1) er fuldstændig omsluttet af polyethylentereph thalatet.