DE2146885A1

DE2146885A1 - Verfahren zum herstellen von faeden oder fasern aus polyamiden

Info

Publication number: DE2146885A1
Application number: DE2146885A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Becht; Joachim Dr Kunde; Klaus Dr Matthias; Heinz Dr Pohlemann; Gerhard Dr Ramlow
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1971-09-20
Filing date: 1971-09-20
Publication date: 1973-03-29
Also published as: DE2146885B2; US3839496A; CH530480A; NL7212728A; IT963885B; BE789019A; GB1394835A

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG 2146 88

Unser Zeichen: O.Z. 27 716 Moe/Ri 67OO Ludwigshafen, 17.9.1971

Verfahren zum Herstellen von Fäden oder Fasern aus Polyamiden

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fäden oder Fasern, die oxalkylierte Polyamide enthalten.

Bekanntlich werden Textilien und Teppiche aus synthetischen Fasern, u.a. auch solche aus Polyamiden, beim Gebrauch oder Begehen durch Reibung elektrostatisch aufgeladen. Diese Aufladung führt im Falle des Gebrauches von Textilien bei vielen Personen zu einem unangenehmen TragegefUhl oder kann beim Begehen von Teppichen bei Entladung auch recht unangenehme Schläge verursachen. Diese Erscheinungen werden insbesondere bei niederen Luftfeuchten beobachtet.

Es hat nun nicht an Versuchen gefehlt, diese nachteiligen Gebrauchseigenschaften zu beseitigen. So hat man z.B. versucht, die Oberflächenleitfähigkeit von Polyamidfäden zu erhöhen, indem man mit Spinnpräparation oder in einer späteren Verarbeitungsphase Antistatika aufgebracht hat. Solche Verbindungen sind jedoch in der Regel wasserlöslich, so daß der Effekt bei der Wäsche verlorengeht. Eine bessere Permanenz des Effektes läßt sich nun dadurch erzielen, daß die Additive dem Faserpolymeren inkorporiert werden. Diese Verfahrensweise ist in der US-Patentschrift 3 529 557 beschrieben, gemäß der Polyäthylenglykole in die Polyamidfäden eingearbeitet werden. Aber auch die so erzielten Ergebnisse sind verbesserungsbedürftig, da diese Polyäthylenglykole im Verlauf wiederholter Wäschen extrahiert werden. Diese offenkundigen Nachteile können zwar durch nachträgliche Vernetzung mit z.B. Röntgenstrahlen formal behoben werden, diese Lösung ist indessen wenig wirtschaftlich.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, Fäden oder Pasern herzustellen, die eine bleibende stark verminderte elektrostatische Aufladbarkeit zeigen, ohne daß die übrigen Eigenschaften dieser Fäden, wie mechanische oder färberische Eigenschaften, wesentlich beeinträchtigt werden. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Fäden oder Fasern aus fadenbildenden synthetischen linearen Polyamiden, die oxalkylierte Polyamide in einer Menge von 2 bis 15 Gew.^, bezogen auf die Fäden oder Fasern, enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine schmelzflüssige Mischung der fadenbildenden synthetischen linearen Polyamiden und der oxalkylierten Polyamide so intensiv mischt, daß die oxalkylierten Polyamide in den fertigen Fäden als Teilchen vom Durchmesser von höchstens 0.1 /u vorliegen, die schmelzflüssige Mischung mindestens einmal durch ein Filter der Porenweite von höchstens 20/U filtriert, gegebenenfalls die Mischung zwischenzeitlich zu Schnitzeln verformt, und die Mischung schmelzspinnt, wobei die schmelzförmige Mischung insgesamt höchstens ^O Minuten auf Temperaturen bis höchstens 290⁰C gehalten wird.

Unter fadenbildenden synthetischen linearen hochmolekularen Polyamiden im Sinne der Erfindung werden stets solche mit in der Hauptkette wiederkehrenden Carbonamidgruppen verstanden.

.Als faden- bzw. faserbildende synthetische lineare Polyamide kommen beispielsweise die Polykondensate aus Lactamen mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie £-Caprolactam, Capryllactam, Laurinlactam oder Mischungen der Lactame, und die Polykondensate aus Salzen von Diaminen und Dicarbonsäuren mit k bis 12 Kohlenstoffatomen, wie den Salzen aus Adipinsäure, Korksäure oder Sebazinsäure, und Hexamethylen-, Octamethylen- oder Dodecamethylendiamin oder Mischkondensate der genannten polyamidbildenden Ausgangsstoffe in Frage. Insbesondere eignen sich Polycaprolactam und Polyhexamethylenadipamid. Die faden- bzw. faserbildenden Polyamide können einen Überschuß an basischen Gruppen, oder einen Gehalt an SuIfonsäure-oder Alkalisulfonat-

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gruppen enthalten. Es ist zweckmäßig, wenn die zu modifizierenden Polyamide relative Viskositäten von 1„5 bis 2 „9 aufweisen.

Die mit 1.2-Alkylenoxiden oxalkylierten Polyamide können nach bekannten Verfahren hergestellt sein, beispielsweise nach dem belgischen Patent 665 018 durch Umsetzen von 1.2-Alkylenoxiden, wie Äthylenoxid und/oder 1.2-Propylenoxid, mit Polyamiden unter Druck bei erhöhten Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen von 60 bis 100⁰C. Die Umsetzung kann in Abwesenheit oder in Gegenwart von organischen Lösungsmitteln und/oder Reduktionsoder Oxydationsmitteln erfolgen, wobei die Alkylenoxide mit den Polyamiden vorzugsweise im Gewichtsverhältnis 2 bis 5 * 1 umgesetzt werden können. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die oxalkylierten Polyamide ein Molekulargewüit von insgesamt mindestens 10 000, insbesondere 2000 0-80 000, aufweisen.

Geeignete Polyamide, aus denen die als Antistatika verwendeten oxalkylierten Polyamide hergestellt sein können, sind beispielsweise in üblicher Weise hergestellte Polykondensate aus Lactamen mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Ϊ-Caprolactam, Capryllactam, Laurinlactam oder Mischungen der Lactame, die Polykondensate aus Salzen von Diaminen und Dicarbonsäuren mit 4 bis 12 Kohlenstoff-

ω α ο d f* η ^*! ft I 7 £* π

atomen,/aus Adipinsäure, Korksäure oder Sebazinsäure und Hexamethylendiamin, Octamethylendiamin oder Dodecamethylendiamin oder Mischpolyamide der genannten polyamidbildenden Ausgangsstoffe. Besonders geeignet sind generell Polyamide, die eine geringe Kristallinitat aufweisen, wie Mischpolyamide oder Polyamide, die durch Abschrecken der Polymerschmelze, beispielsweise von geschmolzenem Polycaprolactarn, erhalten worden sind.

Die Menge der oxalkylierten Polyamide beträgt ewecknAßig 2 bis 15, insbesondere k bis 10 Gew.^, bezogen auf di* Fäden oder Pasern. Grundsätzlich ist auch die Anwendung größerer Mengen möglich, doch muß dann eine teilweise Veränderung der Eigenschaften der Fäden oder Fasern In Kauf genommen werden.

Das Aufschmelzen der an sich festen Komponenten, also der fadenbildenden Polyamide und der oxalkylierten Polyamide, kann ge-

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. trennt oder gemeinsam erfolgen. Zum Mischen der Komponenten können übliche Ein- oder Zweiwellenextruder verwendet werden, wobei gegebenenfalls eine oder beide Wellen axial verschiebbar sein können. Mit Vorteil können auch statische Mischer mit stillstehenden Leitelementen Verwendung finden. Eine ausreichende Durchmischung wird bei den statischen Mischern in der Regel mit 15 und mehr Elementen erzielt. Solche statischen Mischer sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 286 992 und 3 4o4 und in der deutschen Auslegeschrift 1 I78 4o4 beschrieben. Es ist dafür Sorge zu tragen, daß die Durchmischung so intensiv erfolgt, daß sich die oxalkylierten Polyamide, die sich als separate Phase in den Fäden nach dem Abkühlen und Verstrecken finden, einen Teilchendurchmesser von höchstens 0.1 /u aufweisen. Das Ausmaß der dafür nötigen Durchmischung kann in einfachen Vorversuchen ermittelt werden. Die Länge der separaten Teilchen der oxalkylierten Polyamide in den Fäden beträgt nach dem Verstrecken im allgemeinen ein Mehrfaches des Durchmessers, wie etwa 1 /U oder mehr.

Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Filtration der schmelzflüssigen Mischung der Komponenten mindestens einmal durch Filter der Porenweite von höchstens 20 /u. Als geeignete Filter kommen beispielsweise Metallsiebe oder insbesondere Sintermetallfilter, wie"Sintermetallplatten oder Sintermetallröhrchen, in Frage.

Die schmelzflüssige Mischung kann nach intensiver Durchmischung und Filtration gegebenenfalls zu Schnitzeln verarbeitet werden und dann anschließend zu Fäden bzw. Fasern schmelzgesponnen werden. Es ist aber auch möglich, die schmelzflüssige Mischung nach intensiver Durchmischung und Filtration unmittelbar, also ohne vorherige Verarbeitung zu Schnitzeln, zu Fäden oder Fasern schmelzzuspinnen. Es ist auch möglich, die Durchmischung und Filtration in der Spinnapparatur durchzuführen, indem intensiv mischende Spinnextruder verwendet werden und unmittelbar vor der Spinndüse ein Filter der Porenweite kleiner 20 /U, vorteilhaft ein entsprechendes Sintermetallfilter, angebracht ist.

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Wichtig ist, daß die schmelzförmige Mischung der fadenbildenden Polyamide und der oxalkylierten Polyamide insgesamt, einschließlich der Zeit des Schmelzspinnens, höchstens JO Min. auf Temperaturen von höchstens 290⁰C, im allgemeinen bei 250 bis 290⁰C gehalten wird« Die Zeit, in der sich gegebenenfalls die Mischung in Form von Schnitzeln in kälterem Zustand befindet, wird natürlich nicht mitgerechnet.

Für den Fadenherstellungsprozeß werden die sonst üblicherweise verwendeten Spinnsysteme eingesetzt. Selbstverständlich sind die sonst üblichen Maßnahmen für die Herstellung von Polyamidfäden, wie z.B. Ausschluß von Sauerstoff, Einhaltung gewisser niedriger Feuchtigkeitsgehalte zu berücksichtigen. Die Fäden oder Fasern können durch das Schmelzspinnen einen runden oder profilierten Querschnitt, wie einen tri- oder tetralobalen, erhalten. Es ist auch möglich, Bikomponentenfaden mit anderen fadenbildenden Materialien herzustellen. Die Fäden oder Fasern gemäß der Erfindung werden zweckmäßig verstreckt, beispielsweise im Verhältnis 1 : 2,5 bis 1 : 4,5. Weiterhin können die Fäden oder Fasern texturiert werden, wie nach dem Falschdraht- oder Stauchkammer-Verfahren oder durch Texturierung mit bewegten Gasmedien.

In die Fäden oder Fasern können die üblichen Zusätze, wie Pigmente, beispielsweise Titandioxid oder Licht- oder Hitzestabilisatoren oder Stabilisatoren gegen den Abbau von PoIyätherketten, eingearbeitet werden.

Die erfindungsgemäß hergestellten Fäden oder Fasern zeichnen sich durch eine stark verminderte elektrostatische Aufladbarkeit aus. Dieses gute antistatische Verhalten bleibt auch nach wiederholten Wäschen erhalten.

Die elektrostatische Aufladbarkeit kann für textile Artikel nach der Methode von Heyl und Lüttgens (Kunststoffe, Band *p6_t 1966, Seite 51) bestimmt werden. Für die Beurteilung von Teppichen ist der Stroll-Test gut geeignet (Test Method for Determining the Static Propensity of Carpet, Report American

Carpet Institute, I9. August I968).

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Es ist von großem Vorteil, daß das gute antistatische Verhalten der erfindungsgemäß hergestellten Fäden oder Fasern nicht mit einer Beeinträchtigung der mechanischen oder färberischen Eigenschaften der Fäden oder Fasern erkauft werden muß. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß hohe - und mit der Verarbeitbarkeit von unmodifizierten Polyamiden vergleichbare - Ausbeuten bei dem Spinn- und Streckprozeß erzielt werden, was weiter dazu führt, daß auch in den weiterverarbeitenden Stufen beim Schären und Wirken geringe Fehlerzahlen beobachtet werden. Gleichermaßen gilt dies auch für die Verarbeitung der Fäden auf dem Teppichsektor, wo sich große Vorteile beispielsweise bei den Stufen des Texturierens und Tuftens ergeben. Die Qualität der Fäden wird mit den üblichen mechanisch-technologischen Prüftests und hinsichtlich der Anfärbbarkeit beurteilt. Die Werte, die an den erfindungsgemäß hergestellten Fäden gemessen werden, weichen von denen aus dem entsprechenden unmodifizierten Polyamid kaum ab. Bei den erfindungsgemäß modifizierten Fäden wird darüberhinaus in der Regel eine in vielen Fällen erwünschte tiefere und auch gleichmäßigere Anfärbbarkeit erzielt. Da es in der Praxis nach wie vor ein Problem ist, übliche Polyamide streifenfrei zu färben, ist die Verbesserung hinsichtlich der Anfärbbarkeit besonders vorteilhaft. ■

Die gemäß dem Verfahren hergestellten Fäden können nach der Web- und Wirktechnik für textile Artikel wie Unterwäsche, Hemden, o.dgl. zum Vorteil eingesetzt werden. Da die Qualitätsanforderungen in diesem Bereich besonders hoch sind, kommen die erfindungsgemäßen Maßnahmen hier besonders zur Wirkung, Daneben sind mit Erfolg so hergestellte Fäden aber auch für den Teppichsektor und hier sowohl in endloser Form als auch als Stapelgarn verwendbar. Gegenüber bekannten Modifizierverfahren zur Herstellung von zweiphasigen antistatischen Fasern wird eine deut~ liehe Verbesserung der Fadenqualitäten erreicht.

Die im Beispiel genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht. Die angegebenen relativen Viskositäten (f\ rel.)

werden in 1 gew.^iger Lösung in 9Ö^iger HpSOj, bei 20⁰C gemessen.

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Einem Zweischneckenextruder des Typs ZSK 53 der Firma Werner & Pfleiderer werden gleichzeitig 92,5 TIe. extrahierte und getrocknete Polycaprolactam-Schnitzel, die eine Viskosität von Ή rel = 2,4 haben und mit 1,6 % TiO₂ mattiert sind, und 7,5 TIe. eines im Gewichtsverhältnis Polycaprolactam zu Äthylenoxid wie 1 : 3,6 oxäthylierten Polycaprolactams zugeführt. Es wird so geheizt, daß die Temperatur der Schmelzmischung über die Schnekkenlänge von 220 bis 266 - 268°C ansteigt. Bei einer Drehzahl von 150 Upm werden 80 kg/h durchgesetzt. Die Verweilzeit der Schmelze in der Schnecke beträgt ca. 2 Min.

Am Schneckenausgang ist ein auf 250⁰C beheiztes Filteraggregat, das mit 17-/U-Panzersieben belegt ist. Die filtrierte Schmelzmischung wird in vier Strängen ausgepreßt, die im Wasserbad gekühlt und anschließend granuliert werden. Das Granulat wird nach Trocknung auf einen Wassergehalt kleiner 0.1 % auf einem Spinnextruder mit Sintermetallfiltration (Porenweite im Mittel ca. 18 ,Vl) zu Fäden mit dem Titer 144 f 10 dtex versponnen. Die Verweilzeit der Schmelzmischung im Spinnsystem beträgt ca. I5 Minuten. Die erhaltenen Fäden werden anschließend im Verhältnis 1 t 5,28 zum Titer 44 f 10 dtex verstreckt. Die Streckausbeute beträgt 96 %_t bezogen auf 1 kg schwere Kopse.

Tabelle 1 gibt die textiltechnologischen Daten im Vergleich zu unmodifizierten Polycaprolactamfäden wieder.

Tabelle 1

Feinheit gesamt (dtex) Kapillarzahl
Q Feinheit d.Einzelkap.(dtex) •° Reißkraft, trocken (p) 00

Reißlänge (Rkm) Reißdehnung, tr Abs.Schiingenfestigkeit (Rkm)

•v. Reißdehnung, trocken {%)

•o ReI. " (*) co

Drehung (T/m)

Kochschrumpf

erfindungsge mäße Fäden	Fäden aus un- modiflziertem Polycaprolactam
44,4	42,9
10	10
4,44	4,29
191	191
45,0	44,5
36,7	55,0
37,1	59,9
80,5	.89,7
15 Z	12 Z
	- 15,2

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Die Tabelle zeigt, daß hier keine wesentlichen Unterschiede zwischen beiden Padentypen bestehen.

Das oxäthylierte Polycaprolactam liegt in den Fäden als separate Phase in Form winziger Stäbchen vom Durchmesser-maximal 0.1 /u vor. Unter Verwendung der bei Heyl und Lüttgens (vgl. oben) beschriebenen Vorrichtung zur Messung der elektrostatischen Aufladung wird.bei einem fünfmal gewaschenen Gewirke aus den erfindungegemäßen Fäden bei 50 % relativer Luftfeuchtigkeit nach einer Reibzeit von 4 Minuten gegen ein Gewirke aus unmodifiziertem Polycaprolactam eine Feldstärke von nur 60 Volt/cm gemessen. Analog wird bei einem fünfmal gewaschenen Gewirke aus unmodifiziertem Polycaprolactam eine Feldstärke von 2400 Volt/cm gemessen.

Ein Gewirke aus den erfindungsgemäßeη Fäden färbt sowohl mit Säurefarbstoffen als auch mit Dispersionsfarbstoffen sehr gleichmäßig an und zeigt eine deutlich höhere Farbausbeute als unmodifiziertes Polycaprolactam-Material.

Farbausbeute, erfindungsgemäß = 100

Färbung mit

0,5 % Perlitongelb G 0,5 % Perlitonbrillantrosa REL 0,5 % Perlitonblaugrün G

1 % Acidolgelb GE

1 % Acidolrot 2 BE

0,4 % Acidolblau BE

1 % Acidolgelbbraun GTE

erfindungsgemäßes	unmod.Poly
Polycaprolac tarn	caprolactam
100	64,6
100	73,5
100	71,3
100	66,2
100	63,8
100	63,3
100	58,4

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Claims

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Patentanspruch

Verfahren zum Herstellen von Fäden oder Pasern aus fadenbildenden synthetischen linearen Polyamiden, die oxalkylierte Polyamide in einer Menge von 2 bis 15 Gew„$, bezogen auf die Fäden oder Fasern, enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine schmelzflüssige Mischung der fadenbildenden synthetischen linearen Polyamide und der oxalkylierten Polyamide so intensiv mischt, daß die oxalkylierten Polyamide in den fertigen Fäden als Teilchen vom Durchmesser von höchstens 0»1 /u vorliegen, die schmelzflüssige Mischung mindestens einmal durch ein Filter der Porenweite von höchstens 20 /u filtriert, gegebenenfalls die Mischung zwischenzeitlich zu Schnitzeln verformt, und die Mischung schmelzspinnt, wobei die schmelzförmige Mischung insgesamt höchstens 50 Minuten auf Temperaturen bis höchstens 290⁰C gehalten wird.

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

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