DE1669454A1 - Polyamidfasern - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE I E N

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Case PC.18724

Beschreibung

sum Patentgesuch

der Firma Imperial Chemical Industries Limited London, So Vo 1/England betreffend

"Polyamidfasern"

PRIORITÄT: 16. September 1965 - Großbritannien

Die Erfindung betrifft Polyamidmiaohpolymere und insbesondere Mischpolymere von Polyhexamethylenadipamid und PoIyhexamethylenterephthalamid, die eine dritte Komponente, wie PoIy-^-caprolactarn oder Polyhexamethylenisophthalamid. enthalten.

Wegen der erwünschten Eigenschaften hat Polyhexamethylenadipamid (Nylon 6,6)-Garn weite Anwendung auf dem Xextil-

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gebiet, insbesondere in Bekleidungestoffen, gefunden· Der Erweichungspunkt des Polymeren ist ausreichend hoch, um eine unzulässige Schädigung der Gewebe durch normale Hauehai twäschen und normales Bügeln zu vermeiden, jedoch nicht so hoch, daß sich Schwierigkeiten beim Spinnen, beispielsweise durch Abbau, ergäben. Für einige Spinnverfahren, beispielsweise bei der Herstellung von Fäden mit nicht kreisförmigem Querschnitt, ist es jedoch erwünscht, daß das Polymere eine höhere Schmelzvlskosität, jedoch ohne merkliche Änderung im Erweichungspunkt, hat.

Sie Schmelzviskosität von Nylon 66 kann natürlioh erhöht werden, indem sein Molekulargewicht erhöht wird, doch führen Versuche zur Erhöhung des Molekulargewichtes in irgendeinem wesentlichen Ausmaß häufig sum Auftreten unerwünschter Vernetzung und Verfärbung des Polymeren.

Alternativ kann die Schmelzviskosltät von Nylon 66 erhöht werden, ohne das Molekulargewicht zu erhöhen, indem ein zweites Polymeres mit hoher Schmelzviskosität zur Bildung eines Mischpolyamide eingebracht wlrdo Ein geeignetes Polyamid für diesen Zweck ist Polyhexamethylenterephthalamid (Nylon 6 T). Obwohl jedoch die Schmelzviskosität von Nylon 66 auf diese Weise erhöht werden kann, kann nur eine begrenz

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te Menge an Nylon 6 T, etwa 18?ί, zugegeben werden, bevor eine unerwünscht hohe Zunahme im Erweichungspunkt des Mischpolymeren eintritt, und zwar auf über 265⁰O, was Probleme beim Verspinnen mit sioh bringtο

Es wurde nun gefunden, dafl Mischpolyamide mit hoher Schneieviskosität und Erweichungspunkten, die nicht weeentlieh höher liegen als bei Nylon 66, d.h. tiefer als 265⁰C, die einen Hauptanteil, d.h. wenigstens 505*, an Nylon 66 und wenigstens 20# an Nylon 6 T aufweisen, erhalten werden können, indem eine dritte Polyanidkomponente zu dem 66/6 T Mischpolymeren zugegeben wird, um den Erweichungspunkt zu drücken. Sie dritte Polyamidkomponente stellt einen kleineren Mengenanteil des Mischpolymeren dar, wobei der tatsächliche vorliegende Prozentanteil von dem relativen Mengenverhältnis von Nylon 66 und Nylon 6 Φ im Mischpolymeren abhängt .

Die vorliegende Erfindung ergibt daher ein tertiäres Misohpolyamid, das einen Hauptanteil an Polyhexamethylenadipamid zusammen mit wenigstens 20$ Polyhexamethylenterephthalamid und einen kleineren Mengenanteil eines dritten Polyamids umfaßtο

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Vorzugsweise sollte das Misohpolyamld 20 bis 40 Gew.J* an Polyhexamethylenterephthalamid und 2 bis 20 Gew.^ und nooh bevorzugter 5 bis 10 Gew.^ des dritten Polyamids enthalten.

Als Polyamide, die besonders brauchbar als dritte Komponente für das ternäre Mischpolymere sind, seien als Beispiel Poly- £ -oaprolaotam und Polyhexamethylenisophthalamid erwähnt. Polyhexamethylensebaoamid, Polyhexamethylensuberamid und Poly-icJ-aminoundecansäure) können ebenfalle als dritte Komponente verwendet werden.

Sie Mischpolyamide mit hoher Schmelzviskoeität gemäß der Erfindung sind besonders wertvoll für das Spinnen von Fäden mit nicht kreisförmigem Querschnitt, z.B. dreilappigem oder sternförmigem Querschnitt, durch Schmelzextrudieren durch profilierte Spinndüsenöffnungen· Sie so gebildeten Fäden neigen dazu, die ihnen durch die Offnungen erteilte Form getreuer beizubehalten als Fäden, die aus Polyamiden oder Mischpolyamiden von geringerer Schmelzviskosität gebildet sind, bei welchen die Fäden dazu neigen, wieder einen kreisförmigen Querschnitt anzunehmen.

Sas Hylon 66/6 T-Mischpolymere, das Polyhexamethylenieophthalamid (Hylon 6 i.P.) al« dritte Komponente enthält,

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1st oft von besonderem Wert, da es sowohl eine hohe Schmelzviskosität aufweist als auch Fäden mit verhältnismäßig hohem Anfangsmodul ergibt.

Sie folgenden Beispiele erläutern die Erfindung» ohne sie zu beschränken. In diesen Beispielen sind die prozentuellen Zusammensetzungen aller Mischpolyamide als Gewe£ der fertigen Polymeren bereohnet.

Beispiele 1 und 2

60 g der gemischten Salze von Hexamethylendiammoniumadipat, Hexamethylendiamaoniumterephthalat und Hexamethylendiammoniumisophthalat in den riohtigen Gewiehtsanteilen, um Mischpolymere der gewünschten Zusammensetzungen zu bilden, wurden in Cariusrohre zusammen mit 10 ml bzw. 3,5 ml destilliertem Wasβer und 1,0 bzw. 0,55 Hol Essigsäure-Stabilisator eingebracht. Sie Rohre wurden sauerstoffrei gespült, evakuiert und verschlossen und in Beispiel 1 6 Stunden bei 230⁰C und in Beispiel 2 1 Stunde bei 280⁰C plus 3 Stunden bei 220⁰C in einem Schüttelofen erhitzt. Sie halbfertigen Polymeren wurden anschließend in einem Rohr voa 5 cm Surchmeseer, das mit einem Rührer und einer Kapillare für Stickstoff ausgestattet war, 40 Minuten lang bei 285⁰C in Beispiel 1 und 1 1/2 Stunden bei 285⁰C in Beispiel 2 fertiggestellt. Sie Eigenschaften des erhaltenen Mischpolymeren sind in Tabelle I aufgeführt.

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- 6 !Tabelle I
Eigenschaften von 66/6 T/6 i.P.-Mischpolymeren

Beispiel 1 2

Mlsohpolymere, Gev.#, Verhältnisse an 66/6 T/6 i.P. 58/31,5/10,5 72,8/21,9/5,3

Aminoendgruppen	28,0	36,0
Oarboxylendgruppen Äquivalente je 1Ob g	89,0	92
Ao«tylendgruppen - Äquivalente je 10° g	44,0	-
Sohmeleviskosität	3370 P	-
Erweichungspunkt	2580C	2550O

Die Sohmelsviskosltät wurde unter Verwendung eines Eppreoht-Vlskosimeters unter einer Atmosphäre von Dampf bei 290⁰C gemessen· Die Viskositätsablesung erfolgte 1 Stunde nach Einführung des Polymeren in die Apparatur.

Der Erweichungspunkt wurde mittels eines Vloat-Penetrometers unter Anwendung einer Last von 200 g bestimmt·

Die Mischpolymeren wurden auf einer Stabspinnvorrichtung bei JOO⁰C unter Verwendung einer Spinndüse mit fünf Kreislöchern gesponnen und über einer heißen Platte bei 10O⁰C bsw. 180⁰C bei Verstreokungsverhältnissen von 4,5 bzw. 5,75

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verstreckt. Die Eigenschaften der verstreokten Garne sind in der Tabelle II wiedergegeben.

Tabelle II

Physikalische Eigenschaften des verstreckten	Beispiel	1	2
66/6 T/6 i.P.-Mischpolymeren	Mischpolymeres, Gew.#, Ver hältnisse an 66/6 T/6 i.P.	58/31,5/10,5	72,8/21,9/5,3
Denier	31,5	-
Festigkeit (g/den)	4.57	9.3
Bruchdehnung 1>	21,9	16,3
Anfangsmodul (g/den/ 100J6 Deh nung	43	41,3
Schrumpfen in siedendem
Wasser {$>)	14,4	-
Beispiel ?

1707,1 g der gemischten Salze von Hexamethylendianmoniumadipat, Hexamethylendiammoniumterephthalat und Caprolactam, in Mengenanteilen, um ein 61,7/33,1/5,2-Miachpolymeres von 66/6 T/6 i.P. zu ergeben, wurden zusammen mit 1000 g Wasser und 3.25 g Essigsäure unter Rühren in einem Autoklaven unter Stickstoffatmosphäre erhitzt. Die Temperatur des Autoklaven wurde während einer Zeitspänne von 1 Stunde und 40

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Minuten auf 215⁰C und der Druok auf 17,6 atü erhöht. Der Druck wurde 1 Stunde auf diesem Stand gehalten, während weloher Zeit die Temperatur auf 240⁰C stieg und dann während der näohsten Stunde bei einer weiteren Temperatursteigerung auf 282⁰C auf 0 atü erniedrigt. Schließlich wurde das Gemisch 1 Stunde unter Dampf bei Atmosphärendruck bei 295⁰C gehalten und dann in kaltes Wasser extrudiert.

Die Eigenschaften des Mischpolymeren sind in der nachstehenden Tabelle III angegeben*

Tabelle III

Physikalische Eigenschaften von 66/6 T/6 (61,7/33,1/5t2)-Misohpolymerem

Aminoendgruppen _c Äquivalente je 10° g - 44,9 Carboxylendgruppen Äquivalente je 10⁶ g 57 »5 Schmelzviskosität 3685 P _ft

bei 290⁰C

o.

Erweichungepunkt 255 C

Proben dieses Polymeren wurden in einen 19 mm (3/4") Schneckenextruder eingebracht und zu seohsfädigen Garnen durch Spinndüsen, die Y-förmige oder seohszackige stern-

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furmige öffnungen aufwiesen, zur Bildung von dreilappigen oder seohelappigen Fäden extrudiert. Sie Garne wurden über einer heißen Platte bei 100⁰C bei einem Verstreckungsverhältnia von 4,25 veratreckt. Sie Eigenschaften der verstreckten Garne sind in den Tabellen IV und V angegeben.

Tabelle IY <j|

Eigenschaften von dreilappigen, verstreckten 66/6 T/6 - Garnen (61,7/33,1/5,2)

Denierzahl nach Verstreokung 103*5 Festigkeit (g/den) 4,3 Bruohdehnung (£) 39*3 Anfangsmodul (g/den/100?t Sehnung) 26,2

Ser Querschnitt von Fäden, die aus dem Garn entnommen waren, ist in Figo 1 gezeigt, auf welcher ersichtlich ist, daß eine ausgezeichnete Beibehaltung der Form erzielt wurde.

Tabelle V

Eigenschaften von sechslappigem, verstrecktem 66/6 T/6 - Garn (61,7/33,1/5,2)

Denierzahl nach Verstrecken 106,6 Festigkeit 4,6 Bruohdehnung (#) 29,9 Anfangsmodul (g/den/100?6 Dehnung) 28,6

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- ίο -

Sin Querschnitt von Fäden, die aus diesem Garn entnommen waren, ist in Pig. 2 gezeigt, wobei sich wieder die gute Beibehaltung der Form ergibt.

Sie Mischpolyamide gemäß der Erfindung können die üblichen Zusätze für Polyamide umfassen,einschließlich von Mattie-Ä rungsmitteln« Pigmenten, Antioxydantien oder Ii ent stabilisatoren, ohne die Eigenschaften derselben merklich zu beeinflussen.

QewUnsohtenfalls kann das Mischpolymere als eine Komponente eines Heterofadens verspönnen werden, wobei eine weitere Komponente vorzugsweise eine höhere Schrumpfung hat, um gekräuselte oder kräuselfähige fäden zu bilden·

Das Mischpolymere eignet sich auch besondere zur Heratel- ^ lung von Hohlfäden, wobei seine hohe Schmelzviskosität zu einem verringerten Auftreten an zusammengefallenen Fäden führt.

Beispiel 4

71,5 Gew.Teile Hexamethylendiammoniumadipat, 37,9 Gew„Teile Hexame thy lent erephthalat, 5,2 Gew. Teile Caprolactam, 0,209 Gew.Teile Beeigeäure-Stabilieetor und 75 Gew.Teile Wasser

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wurden miteinander in einem verschlossenen Autoklaven erhitzt. Wenn der Druck im Autoklaven 17,6 at (250 pel) erreicht hatte, wurde Dampf entweichen gelassen, um den Druok auf diesem Stand zu halten, während die Temperatur auf 245⁰C erhöht wurde. Der Druok wurde dann innerhalb 1 Stunde auf Atmosphärendruck abfallen gelassen, wobei die Temperatur auf 265⁰O stieg,und das Erhitzen wurde unter Dampf bei Atmosphärendruck eine weitere halbe Stunde mit einer weiteren Temperaturzunahme auf 272⁰C fortgesetzte Das erhaltene Polymere wurde zu einem Band extrudiert, abgeschreckt und zu Schnitzeln geschnitten. Das Polymere wurde zu einem 20-fädigen Garn mit dreilappigen Fäden gesponnen, indem es durch Spinnöffnungen mit drei Schenkeln mit einer Länge von 0,5 mm und einer Breite von 0,1 mm (0,020" bzw. 0,004") extrudiert und anschließend kalt verstreckt wurde. Die Einzelheiten des Polymeren und die Eigenschaften des gesponnenen und verstreckten Garnes sowie die Spinn- und Yerstreokungsbedingungen sind in Tabelle VI angegeben.

Tabelle YI

Bedingungen des Verspinnens und Yerstreckens und Eigenschaften von dreilappigem 66/6 T/6 Garn

Polymereigenschaften

Gew. ^ der Komponenten im fertigen Polymeren (6,6/6 T/6) 61,5/33,4/5,2

Schmelzviskosität des Polymeren 1600 P

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Spinnbedingungen Geschwindigkeit, m/min (f.p.m.) Temperatur, ⁰O Denierzahl dee gesponnenen Garne

382,5 (1255) 288 820

Verstreokungsbedlngungen

Veretreokungsverhältnlβ Geschwindigkeit, m/min (f.poffi.) relative Viskosität

4,22 185 (608) 40,0

Eigenschaften des vorstreckten Garns Festigkeit, g/den Bruchdehnung (#) Modifikationsverhältnis

4,2 28,6 2,16

Das Modifikationsverhältnis 1st das Verhältnis zwischen den umschriebenen und eingeschriebenen Kreisen, welche um einen Querschnitt der das Garn bildenden Fäden gezogen
werden können»

Polyhexamethylenadipamid mit einem Erweichungspunkt von 255⁰C und einer Schmelzriskosität von 900 P, das durch öffnungen mit drei Schenkeln mit einer Länge von 0,5 mm und einer Breite von 0,076 mm (0,020" bzw. 0,003") bei einer

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Spinngesehwindigkeit von 185 m/min (608 f.p.m.) und einer Temperatur von 288⁰C versponnen und unter den gleichen Bedingungen wie das obige Hieohpolymere veratrecJct wurde, ergab ein dreilappigee Garn mit einen Modifikationsverhftltnie yon 1,6.

Beispiel· 5. 6 und 7

Mieohpolymere von 6,6 und 6 Φ Nylon zusammen mit Polyhexamethyleneuberanid (6,8 Hylon), PolyAexamethylensebaoaaid (6,10 Nylon) und PoIy-(^-aminoundeoansäure) CtI Nylon) al« dritter Komponente wurden hergestellt,un£ hr· Erweichungepunkte wurden bestimmt. Sie Binaelhtiten <s*r Zueammenaetsungen der Mischpolyamide und ihre Brweiohungepunkte sind in Tabelle YII:'■ angegeben.

Tabelle YII

Nisohpolymere von 6,6/6 T Nylon mit 6,8j 6,10 und 11 Nylon

BeisOiel	5	.8	6	,7	7
dritte Komponente	6,8		6,10		11
Zusammensetzung (66/6T/X) 62	,9/26,3/10		56,0/32,3/11		58,4/33,7,
ürwei chungspunkt0C	260	253	257
SchmelsFislcosität (P)	2640	-	IS»

BeIspiel 5 wurde nach der in Beispiel 3 beschriebenen Arbeitsweise und die Beispiele 6 und 7 wurden naoh der in Beispiel 2 beschriebenen Arbeitsweise durchgeführt.

Bas Polymere von Beispiel 5 wurde au eines fttnffädigen Garn bei einer Spinntemperatur von 288⁰O tohmelsgetponnen und über einer heißen Platte bei 12O⁰O mit einem YerstreoiPUige« ▼erhaltnis von 4,5 ▼erstreckt. Sa· ^erstreckte Garn hatte eine Festigkeit τοη 5,6 g/den, eine Bruchdehnung von 13 und einen Anfangsmodul von 40,0 g/den/iOO£ Dehnung·

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Claims (3)

PATENIANSPRÜCHE

1.) Fäden mid Fasern aus einem ternären Mischpolyamid, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolyaraid wenigstens 50 GeWo^ Polyhexamethylenadipamid zusammen mit 20 bis 40 Gewo?£ Polyhexamethylenterephthalamid und 2 bis 20 Gew. eines dritten Polyamide enthält.

2. fäden und Fasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischpolyamid 5 bis 10 Gew.# des dritten Polyamids enthält.

3. Fäden und Fasern :asc!i Anspruch 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet- daß das dri^^ö ? , _rfüiii?! ypi.y«* £ -caprolactam ist.

4ο Fäden und Fasern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet-, daß das dritte Polyamid Polyhexamethylenisophthalamid ist*

5ο Fäden und Fasern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet- daß das dritte Polyamid Polyhexamethylensuberamid ist«

PATENTANWXLTI-

OH.-ING. H. FINCKE. DIPl.-ING. H. BOHR DIPL-INü.'..

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